KR102384005B1 - 조립성이 우수한 피뢰기 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 피뢰기모듈과 고전압 접속용 헤드부가 조립식으로 구성하고 이들의 외부를 절연하는 실리콘 절연하우징을 별도로 성형한 상태에서 피뢰기모듈과 헤드부를 조립하여 제작함으로서, 간소한 조립작업으로 제작하여 생산성이 뛰어나고, 성형불량율을 없애서 구성자재의 낭비를 없애 경제성이 보장되며, 조립후에 견고한 결속구조로 견고성이 보장되는 조립성이 우수한 피뢰기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 상기 목적은 피뢰기의 중심선상에 피뢰기모듈(100), 고압접속용 헤드부(200)를 단위체로 구축하되 상호간이 조립 연결된 상태로서 실리콘 절연하우징(300)의 중심형상구멍(310)에 조립으로 구축된 조립성이 우수한 피뢰기 및 그 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

Description

조립성이 우수한 피뢰기 및 이의 제조방법{Lightning arrester with excellent assembly and manufacturing method thereof}

본 발명은 피뢰기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피뢰기를 구축하는 피뢰기모듈과 고전압 접속용 헤드부가 먼저 성형된 절연하우징과 간편한 조립으로 조립작업성이 뛰어나고 생산성 보장과, 조립 후에도 견고한 결속구조의 유지에 의해 신뢰성이 보장되는 조립성이 우수한 피뢰기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 피뢰기는 번개 또는 회로의 개폐 등에 기인하는 과전압의 파고값이 어떤값을 넘은 경우 방전에 의해 과전압을 제한하여 전력배전시스템, 전기시설의 절연을 보호하고, 또한 속류를 단시간에 차단해서 계통의 정상적인 상태를 와해시키지 않고 원상으로 자동 복귀하는 기능을 갖는 장치로 잘 알려져 있다.

이러한 피뢰기는 2개의 단자전극 사이에 축방향으로 배열된 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하는 소결체된 산화아연 소자적층체(바리스터 더미)인 피뢰기모듈과, 상기 피뢰기모듈을 수용하는 내압절연실린더와, 상기 내압절연실린더의 외벽면을 절연 수용시키는 절연하우징이 구성되고, 상기 절연하우징의 외부에는 절연튜브조립체에 의해 보호되고 상기 피뢰기모듈의 일측 단자전극은 상기 리절연하우징의 상부에 조립되는 헤드부에 의해 고전압 배전시스템에 접속하고 타측 단자전극은 저전압 또는 접지단자에 연결되어 사용된다.

이러한 피뢰기와 관련하여 특허문헌 1 내지 5를 예로 들 수 있다.

특허문헌 1에는 2개의 단자전극 사이에 축방향으로 배열된 원통형 바리스터 더미와, 상기 원통형 바리스터 더미을 포장시키는 내압절 연실린더를 포함하여 구성되는 피뢰기에 있어서, 상기 내압절연실린더에 형성된 홈으로써, 상기 내압절연실린더의 내압성이 부분적으로 약화되도록 안내시키는 폭발가이드를 포함하여 구성에 의해 이상내압으로 인한 폭발에 안전하며, 상기 바리스터의 배열조립을 간편화시키고, 상기 바리스터의 외주면에 안정하게 접촉압착되게 하며, 절연하우징의 성형작업시에 절연물의 침투가 발생되지 않는 '피뢰기'가 개시되어 있다.

특허문헌 2에는 서지피뢰기를 구성하는 상, 하부 전극단자와 이들 단자 사이에 적층체로 구성되는 산화아연소자의 결속을 제공하는 절연지지로드의 거리 오차를 AL 스페이서(알루미늄 스페이서)로 보정하면서 압축하중을 유지하는 접시스프링이 지지디스크에 의해 안정적으로 조립됨으로서 소자의 중앙에 미치는 편심탄성력에 의한 소자 파손을 극소화하여 사용 수명을 높이는 '서지피뢰기의 단자조립구조'가 개시되었다.

특허문헌 3에는 2개의 단자전극중 일측 단자전극과 바리스터 사이에는 단자전극과 바리스터 간의 밀착성을 좋게 하기 위한 접시스프링과 오목디스크가 차례로 설치되고, 상기 바리스터들 간의 연접 부위는 내열테이프로 테이핑 처리되며, 이와 같은 조립구조체는 브레이드 구조의 유리섬유로 전체적으로 감싸여지고, 상기 유리섬유로 감싸여진 구조체의 각 단자전극의 너클부에는 피뢰기 모듈의 내부 폭발에 의한 압력 상승으로 단자전극과 바리스터가 분리되는 것을 방지하기 위한 후프와인딩이 각각 마련되며, 상기 유리섬유로 감싸여진 구조체의 몸체 외면에는 수지가 주입되어 경화처리 하여 산화아연 바리스터가 과도한 책무에 의해 열화 또는 파손되어 피뢰기 내부에 지락전류가 흘렀을 경우에 내부의 압력을 충분히 외부로 방출시켜 피뢰기 모듈이 폭발 및 비산되지 않도록 하는 한편, 모듈의 내부로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있는 '브레이드를 이용한 폴리머피뢰기의 모듈 및 그 제조방법'이 개시되었다.

특허문헌 4에는 1차 와인딩된 소자적층체 주변으로서 다수의 절연로드를 배치하고, 이 절연로드들의 외부에 보강섬유를 2차 와인딩하여 방압홀를 갖는 절연지지물을 구축한 상태에서 절연몸체를 성형 구성함으로써 소자가 이상전압에 의한 내부 압력에 대하여 충분한 방압특성을 갖도록 하여 피뢰기의 폭발, 비산을 방지할 수 있어 안전성 및 수명을 보장되는 '송전용 폴리머피뢰기'가 개시되었다.

특허문헌 5에는 FRP 파이프 내에서 상부 끝단에 위치하는 상부 알루미늄 전극체, 상기 FRP 파이프 내에서 하부 끝단에 위치하는 하부 알루미늄 전극체, 상기 FRP 파이프 내에서 상기 상부 알루미늄 전극체와 상기 하부 알루미늄 전극체 사이에 단수 또는 복수로 배열되는 바리스터, 및 상기 상부 알루미늄 전극체 및 상기 하부 알루미늄 전극체 각각의 측부에 형성된 복수의 홈에 삽입되도록 상기 FRP 파이프의 외측으로부터 상기 FRP 파이프를 관통하여 상기 상부 알루미늄 전극체 및 상기 하부 알루미늄 전극체를 상기 FRP 파이프에 고정하도록 하는 고정 부재로 구성되어 피뢰기 제조 작업자의 숙련도에 따라 피뢰기 제조시의 제품의 균일성이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있고, 기존 기술에 있어서 FRP 필라멘트를 두르는 과정에서 경화 수지가 스며들고, 피뢰기 외벽면을 절연 수용시키기 위한 절연 하우징을 사출성형시 합성수지가 피뢰기 몸체 내부로 스며들어 막을 형성함으로써 전류전달에 오류가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 '조립형 피뢰기 및 그 제조 방법'이 개시되었다.

1. 한국등록특허 제10-0412277호(2003.12.11. 등록) 2. 한국등록실용 제20-0366553호(2004.10.25. 등록) 3. 한국등록특허 제10-0479523호(2005.03.21. 등록) 4. 한국등록실용 제20-0442538호(2008.11.11. 등록) 5. 한국등록특허 제10-1863273호(2018.05.25. 등록)

상기한 특허문헌 1 내지 5는 피뢰기모듈에 대해 각각이 조립식 구성을 제시하고 있으나 피뢰기모듈의 조립단계가 복잡하고, 피뢰기모듈의 외부에 형성되는 실리콘재질의 절연하우징을 몰딩방식, 즉 1차로 피뢰기모듈을 제작하고, 이를 다시 금형에 투입하여 외부에 실리콘 절연하우징을 성형함으로서 조립식이 아닌 몰딩 결합방식으로 제공함으로서, 내부에 피뢰기의 구성부품 전부를 인서트한 상태에서 그 외부에 실리콘 절연하우징을 성형하는 복잡한 성형단계에서 불량이 발생하는 단점 및 구성부품의 사용이 어려운 경제성 단점, 제작단계가 복잡하여 생산성이 떨어지는 단점 및 제조비용이 높아지는 단점이 있었다.

그리고 상기한 특허문헌 1 내지 5는 배전시스템의 고전압고의 접속을 위한 상부 단자전극을 연결을 위해 별도의 접속수단을 매개체로 하고 있어, 이 매개체의 절연이 보장되지 못한 단점이 있었다.

그래서 본 발명은, 피뢰기모듈과 고전압 접속용 헤드부가 조립식으로 구성하고 이들의 외부를 절연하는 실리콘 절연하우징을 별도로 성형한 상태에서 피뢰기모듈과 헤드부를 조립하여 제작함으로서, 간소한 조립작업으로 제작하여 생산성이 뛰어나고, 성형불량율을 없애서 구성자재의 낭비를 없애 경제성이 보장되며, 조립후에 견고한 결속구조로 견고성이 보장되는 조립성이 우수한 피뢰기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조립성이 우수한 피뢰기는,

다수개 소자가 적층된 소자적층체와, 상기 소자적층체의 최외측 양측의 상기 소자에 각각 접속되는 상, 하부 단자전극과, 상기 소자적층체와 상, 하부 단자전극의 외주면에 120도 등간격으로 배치되고 상기 상, 하부 단자전극에 나사조립으로 상기 소자적층체의 적층상태의 주면 및 길이방향에 대해 중심 인장방향의 쐐기식으로 결속하는 3개의 FRP바 및 세팅볼트와, 상기 3개의 FRP바를 포함하여 상기 소자적층체 및 상,하부 전극의 외주면에 성형되는 내압절연실린더로 구축된 피뢰기 모듈;

상기 피뢰기 모듈의 상부 단자전극에 나사 접속되는 상부압착단자와, 상기 상부압착단자에 후단이 압착결속으로 접속된 나전선과, 상기 나전선의 전단을 압착결속으로 접속되는 헤드압착단자와, 상기 헤드압착단자의 외주면에 나사조립되고 결속된 전계완화용 슬리브와, 상기 나전선 전단을 수용하고 상기 헤드압착단자의 외주면과 나사조립으로 상기 전계완화용 슬리브의 후단에 밀착 조립된 소켓용헤드로 구축된 고압접속용 헤드부; 및,

상기 피뢰기 모듈의 외형을 형성하는 제1중심형상구멍과 고압접속용 헤드부의 전계완화용 슬리브를 수용할 수 있는 제2중심형상구멍의 중심형상구멍이 성형되고 상기 전계완화용 슬리브를 수용하는 선단부분의 외형은 콘형상으로 성형된 실리콘 절연하우징; 을 단위체로 구축하고,

상기 실리콘 절연하우징의 제1중심형상구멍에 상기 피뢰기모듈이 조립되고, 상기 제2중심형상구멍에 상기 소켓용헤드가 노출된 상태로 상기 실리콘 절연하우징의 중심형상구멍에 조립되어 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조립성이 우수한 피뢰기의 제조방법은,

a) 내부에 중심형상구멍을 관통한 실리콘 절연하우징을 성형하여 준비하는 단계;

b) 다수의 소자를 적층한 소자적층체 및 상기 소자적층체의 양측에 접속되는 상, 하부 단자전극을 결속하고 내압절연실린더로 성형하여 단위체인 피뢰기모듈을 구축하는 단계;

c) 상기 피뢰기모듈에 접속하는 고압접속용 헤드부의 구축으로서, 1차결속으로 상부 단자전극에 상부압착단자를 조립하고 나전선에 의해 헤드압착단자를 소정거리로 연결하는 단계;

d) 상기 실리콘 절연하우징의 후단에서 중심형상구멍을 통해 상기 헤드압착단자를 끼우고 밀어서 선단에 외측에 노출상태로 상기 피뢰기모듈을 조립하는 단계;

e) 고압접속용 헤드부의 구축으로서, 2차결속으로 상기 헤드압착단자의 외주면에 전계완화용 슬리브를 나사조립하여 중심형상구멍을 전단을 기밀하는 상태로 조립하고, 상기 헤드압착단자의 외주면에 나사조립에 의한 전계완화용 슬리브의 전단에 밀착기밀하는 소켓용헤드를 조립하여 고압속용 헤드부를 구축을 완료하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 피뢰기모듈, 고압접속용 헤드부 및 실리콘 절연하우징의 구성부품이 조립식으로 제공되어 생산성이 뛰어난 효과, 성형불량율을 없애서 피뢰기 제조 작업자의 숙련도에 따라 피뢰기 제작시의 제품의 균일성이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 구성부품의 결속이 간소한 조립식으로 제공되면서 견고성이 보장되어 절연파괴를 최소화하여 안정적인 피뢰기의 제조가 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 피뢰기의 구성부품을 단위체로 구분하고 이를 모두 조립식으로 구성함으로써, 생산성을 높이는 효과를 발생시킬 수 있고, 조립식에 의한 공업적으로도 양산(量産) 효과를 기대할 수 있으며, 염가로 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 피뢰기의 조립상태 단면도이다.
도 2는 본 발명의 피뢰기의 구성요소인 피뢰기모듈의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 일부 발췌 확대도이다.
도4는 본 발명의 피뢰기의 구성요소인 고압접속용 헤드부의 분해도이다.
도 5는 도 4의 조립상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 피뢰기의 제조방법을 보여주는 단계별 공정도이다.
도 7은 도 6에 따른 피뢰기모듈의 조립단계도이다.
도 8은 도 7에 따른 피뢰기모듈의 단계별 조립상태 사시도이다.
도 9 내지 도 18은 도 6에 따른 고압접속용 헤드부의 단계별 조립단계를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조립성 우수한 피뢰기는 구성요소인 피뢰기모듈(100)과 고압접속용 헤드부(200)를 성형된 실리콘 절연하우징(300)의 중앙 관통공(310)에 조립하여 구축한 조립식으로 구성한 것이다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 피뢰기를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1은 본 발명에 따른 피뢰기의 조립상태 단면도이고, 도 2는 본 발명의 피뢰기의 구성요소인 피뢰기모듈의 분해사시도이며, 도 3은 도 2의 일부 발췌 확대도를, 도4는 본 발명의 피뢰기의 구성요소인 고압접속용 헤드부의 분해도이고, 도 5는 도 4의 조립상태도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 조립성이 우수한 피뢰기는 피뢰기모듈(100), 고압접속용 헤드부(200) 및 실리콘 절연하우징(300)을 포함한다.

이때, 피뢰기의 중심선상에 피뢰기모듈(100), 고압접속용 헤드부(200)를 단위체로 구축하되 상호간이 조립 연결된 상태로서 실리콘 절연하우징(300)의 중심형상구멍(310)에 조립된다.

실리콘 절연하우징(300)의 중심형상구멍(310)은 피뢰기 모듈(100)의 외형을 형성하는 제1중심형상구멍(310a)과 고압접속용 헤드부(200)의 일부를 수용할 수 있는 제2중심형상구멍(310b)을 성형한 상태로 고압접속용 헤드부(200)의 접속을 위해 외부에 조립되는 소켓용헤드(240)이 조립되는 선단부분의 외형은 부싱용 소켓으로 결합할 수 있도록 콘형상으로 성형된다.

이러한 실리콘 절연하우(300)은 단일부품으로 금형에서 성형됨으로서 내부에 구성부품을 배치하여 성형하는 것과 달리 불량율이 최대한 억제되어 양호한 성형품을 제작할 수 있다.

피뢰기모듈(100)은 산화아연이 주성분인 소결체의 소자(111)가 다수개 적층되는 소자적층체(110), 이 소자적층체의 최외측의 양측 소자(111)에 배치되는 상, 하부 단자전극(120a)(120b), 다수개 적층된 소자(111)에 배치된 소자적층체(110)의 적층상태를 고정하도록 상, 하부 단자전극(120a)(120b) 간을 연결하여 원주방향으로 등간격으로 조립되는 FRP바(130), 소자적층체(110) 및 상, 하부 단자전극(120a)(120b)을 보호하여 내구성을 위해 성형되는 내압절연실린더(160)를 포함한다.

소자(111)는 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하고 있고, 피뢰기의 제조에서 이미 알려진 바와 같이, 통상적인 절연상태이면서 과전압 인입시에는 저항치가 낮아져 과전압 소멸 후에 다시 원상의 절연상태로 복귀하는 비선형 특성을 갖는 것으로 원판형으로 성형되어 다수개로 적층되어 소자적층체(110)를 형성하게 된다.

따라서 이렇게 다수개의 소자(111)로 적층되는 소자적층체(110)의 외부에는 방압성을 높이기 위해 내압절연실린더(160)가 성형되는 것으로, 이러한 구조적 특성은 이미 특허문헌 1 내지 5에도 개시된 것처럼 다양하게 개시되어 있다.

내압절연실린더(160)는 폴리아미드(polyimide) 등의 내열성을 갖는 고분자 절연물질을 포함하여 상, 하부 단자전극(120a)(120b)의 일부를 포함하여 형성된다.

이러한 내압절연실린더(160)은 1차적으로 다수의 소자(111)로 적층된 소자적층체(110)와, 양측의 상, 하부 단자전극(120a)(120b)를 고정한 상태로 금형에 투입하여 성형된다.

이러한 내압실린더(160)는 외부의 가변적인 영향으로부터 소자적층체(110)를 보호함으로써, 피뢰기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이때, 내압절연실린더(160)의 성형에서 다수의 소자(111)가 적층된 소자적층체(110)와 소자적층체의 최외측 소자(111)의 양측에 배치된 상, 하부 단자전극(120a)(120b) 간이 적층상태에서 기밀한 밀착 접촉이 고정된 상태에서 성형되어 단위체인 피뢰기모듈(100)을 구축하는 것이 중요하다.

다시 말하여, 다수의 소자(111)와 상, 하부 단자전극(120a)(120b)이 중심축선상으로 일치된 상태로 긴밀한 밀착상태로 견고하게 조립된 상태에서 성형되어야만 소자적층체(110)의 연면방전(沿面放電)의 발생을 방지하고 비선형 특성을 확보할 수 있다.

상, 하부 단자전극(120a)(120b)는 동일 형상으로 외주면 일측이 확대되고 타측이 협소한 쐐기형결합홈(121)이 120도 등간격으로 외주면에 요설되고, 각각에는 결속나사공(122)이 축선방향과 직교인 수평방향으로 요설되며, 길이방향의 중심선상으로 세팅나사공(123)이 관통 가공된다.

FRP바(130)는 이미 널리 알려진 유리섬유(Fiber Glass)를 주보강재로 하여 불포화 폴리에스테르수지(Unsaturated Polyester Resin)를 적층하여 경화가공한 복합구조재로서 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 강화플라스틱으로서 성형된 재질특성을 갖고 있어 강한 인장강도를 갖고 있고 얇은 판상으로 성형되어도 견고한 결속력을 보장할 수 있다.

이러한 FRP바(130)는 다수의 소자(111)의 적층거리와 상, 하부 단자전극(120a)(120b)의 두께 거리를 합해서 설계된 길이로서 상,하부 단자전극(120a)(120b)의 각 쐐기형결합홈(121)에 삽입되는 동일한 형상의 쐐기결속부(131)를 양측에 성형하고, 결속나사공(122)에 대응하는 볼트관통공(132)이 관통 성형된다.

피뢰기모듈(100)의 구축은 다수의 소자(111)를 적층하여 소자적층체(110)를 구축하고, 최외측의 양측 소자(111) 각각에 상, 하부 단자전극(120a)(120b)를 밀착 배치하고, 상, 하부 단자전극(120a)(120b)의 외주면에 요설된 쐐기형결합홈(121)에 FRP바(130)의 양측에 성형된 쐐기결속부(131)를 각각 밀착하고 상기 쐐기결속부(131)과 대응된 형상을 갖고 볼트관통공(141)을 가공한 스프링판(140)을 밀착한 상태에서 상기 볼트관통공(141)과 상기 쐐기결속부(131)의 볼트관통공(132)을 통해 볼트(150)를 관통하여 상기 쐐기형결합홈(121)의 결속나사공(122)과 나사조임에 의해 3개의 FRP바(130)를 소자적층체(110) 외주면에 에워싼 상태로 결속된다.

따라서, 다수의 소자(111)로 적층된 소자적층체(110)는 적층상태에서 120도 간격으로 조립된 3개의 FRP바(130)에 의해 중심축선상으로 일치된 상태로 결속되어 유지한다.

이때, 소자적층체(110)의 소자(111)와 소자(111) 및 상, 하부 단자전극(120a)(120b)과 소자(111) 간에는 긴밀한 밀착 결속을 위해 상부 단자전극(120a) 또는 하부 단자전극(120b)의 세팅나사공(123)에는 세팅볼트(151)를 나사조립하고 나사조임으로 밀어 압박하게 되면 FRP바(300)의 반발 인장력에 의해 적층된 소자(111)와 소자(111) 간 및 상, 하부 단자전극(120a)(120b)과 소자(111) 간은 축선방향으로 긴밀하게 밀착 조립된다.

바람직하게는 세팅볼트(151)는 하부 단자전극(120b)의 세팅나사공(123)에서만 세팅볼트(151)를 나사조임해도 견고한 결속을 이룰 수 있다.

이렇게 조립된 상태에서 금형에 투입하여 상, 하부 단자전극(120a)(120b)의 일부를 포함하여 내압절연실린더(160)를 성형하여 피뢰기모듈(100)는 구축된다.

고압접속용 헤드부(200)는 피뢰기모듈(100)의 상부 단자전극(120a)에 접속되어 고전압에 접속하면서 절연거리의 확보를 위해 절연하우징(300)의 제2중심형상구멍(310b)에서 외부로 노출된 상태로 조립된다.

고압접속용 헤드부(200)는 피뢰기 모듈(100)의 상부 단자전극(120a)에 나사 접속되는 상부압착단자(210), 상부압착단자(210)에 후단이 압착결속으로 접속된 나전선(250), 나전선(250)의 전단을 압착결속으로 접속되는 헤드압착단자(220), 헤드압착단자(220)의 외주면에 나사조립되고 결속된 전계완화용 슬리브(230), 나전선(250) 전단을 수용하고 헤드압착단자(220)의 외주면과 나사조립으로 전계완화용 슬리브(230)의 후단에 밀착 조립된 소켓용헤드(240)를 포함한다.

상부압착단자(210)는 상부 단자전극(120a)의 세팅나사공(123)에 일측의 접속볼트(211)로 나사조립으로 연결되고, 나전선(250)의 후단이 삽입되는 전선삽입홈(213)을 갖는 전선결속단자(212)가 구성된다.

이때, 나전선(250)은 전선삽입공(213)에 삽입한 상태에서 다이스와 같은 압착기구로 압착되어 결속된다.

나전선(250)은 길이에 맞게 재단한 상태로 후단이 상부압착단자(210)에 압착으로 결속되고, 전단은 헤드압착단자(220)와 압착으로 결속된다.

헤드압착단자(220)는 외주면이 나사로 가공되고 전선통과공(221)이 관통된 중공관으로서, 전단에 전선압착단자(222)로 형성된다.

이러한 헤드압착단자(210)는 나전선(250)의 전단 측에서 전선통과공(221)을 통해 조립한 상태에서 전선압착단자(222)를 다이스와 같은 압착기구로 압착하여 나전선(250)의 전단과 결속된다.

전계완화용 슬리브(230)는 헤드압착단자(220)의 외주면에 가공된 나사에 나사관통공(231)으로 나사조립된 상태에서 축선과 교차상태로 관통되는 고정공(232)에 고정핀(233)로 고정하여 헤드압착단자(220)와 견고하게 조립된다.

이때, 전계완화용 슬리브(230)은 절연하우징(300)의 제2중심형상구멍(310a)의 전단으로 형성되 갓형상의 확장부와 대응되어 성형된 돌출갓(234)을 밀착한 상태로 고정되어 기밀된 상태로 조립된다.

다시 말하여, 전계완화용 슬리브(230)는 절연하우징(300)의 제2중심형상구멍(310a)의 전단 갓형상의 확장부에 전계완화용 슬리브(230)의 돌출갓(234)을 헤드압착단자(220)에 나사이동으로 밀착된 상태에서 고정공(232)을 통해 고정핀(233)으로 고정하여 밀착상태의 나사풀림을 고정하여 기밀상태가 유지된다.

이러한 전계완화용 슬리브(230)는 피뢰기의 인입 전압이 피뢰기모듈(100)을 구축하는 다수의 소자(111)로 적층된 소자적층체(110)에 유기될 때, 접시 형상으로 성형된 돌출갓(234)이 도체 부위를 넓혀줌으로써, 도체의 전계밀도를 낮춰 전계의 집중을 완화하고, 상기 돌출갓(234)이 절연하우징(300)의 제2중심형상구멍(310b)의 변형, 즉 오므라져 축소되는 것을 방지할 수 있다.

소켓용헤드(240)는 헤드압착단자(210)의 외주면에 가공된 나사에 나사 조립하여 전선압착단자(222)에 결속된 나전선(250)을 기밀한 상태로 나사결속홈(241)으로 나사조임하여 전계완화용 슬리브(230)의 후단면과 밀착하여 기밀되고 외주면에는 통상의 부싱용 소켓(미도시 함)에 접속력과 조립성을 증가하는 멀티콘택트링(242)이 조립된다.

소켓용헤드(240)에 구비되는 멀티콘택트링(242)은 부싱용 소켓에 조립시에 접속력과 조립성을 증가시킬 수 있다.

이러한 소켓용헤드(240)는 부싱용 소켓의 내부에 다수의 탄성접속편이 돌출된 멀티콘택트링(242)이 끼워져 확실하게 접속력을 보장할 수 있다.

도면 중 미설명부호 260은 절연하우징(300)의 외부를 보호하도록 조립된 통상의 외부케이싱과 결속된 상태로 대지와의 접지선(미도시 함)을 연결하는 하부압착단자로서, 이미 피뢰기에서 널리 알려진 기술임으로 상세한 설명은 생략해도 본 발명을 이해하는데는 크게 문제되지 않을 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 제조단계를 보여준 공정도이고, 도 7 내지 도 18은 도 6에 따른 단계별 조립단계를 보여주는 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 중심형상구멍(310)을 관통한 실리콘 절연하우징(300)을 성형하여 준비하는 단계(S10),

단위체인 피뢰기모듈(100)을 구축하는 단계(S20),

피뢰기모듈(100)에 접속하는 고압접속용 헤드부(200)의 구축으로서, 1차결속으로 상부 단자전극에 상부압착단자를 조립하고 나전선(250)에 의해 헤드압착단자(220)를 소정거리로 연결하는 단계(S30),

실리콘 절연하우징(300)의 후단에서 중심형상구멍(310)을 통해 헤드압착단자(220)를 끼우고 밀어서 선단에 외측에 노출상태로 피뢰기모듈(100)을 조립하는 단계(S40), 및

고압접속용 헤드부의 구축으로서, 2차결속으로 헤드압착단자(220)의 외주면에 전계완화용 슬리브(230)를 나사조립하여 중심형상구멍(310)을 전단을 기밀하는 상태로 조립하고, 헤드압착단자(220)의 외주면에 나사조립에 의한 전계완화용 슬리브(230)의 전단에 밀착기밀하는 소켓용헤드(240)를 조립하는 단계(S50)를 포함한다.

단계 S10에서 중심형상구멍(310)은 피뢰기모듈(100)의 외형을 형성하는 제1중심형상구멍(310a)과 고압접속용 헤드부(200)의 상부압착단자(210), 헤드압착단자(220) 및 전계완화용 슬리브(230)를 수용하는 제2중심형상구멍(310b)을 형성하고, 선단의 외형은 부싱용 소켓에 결합이 용이하도록 선단이 협소하게 성형된 콘형상으로 형성된다.

단계 S20에서 다수개 소자(111)로 적층된 소자적층체(110)와 소자적층체의 최외측 양측의 소자(111)에 접속하는 상, 하부 단자전극(120a)(120b)을 배치하고, 이 상,하부 단자전극의 외주면에 120도 등간격으로 성형된 쐐기형결합홈(121)과 대응하여 양측단에 성형된 쐐기결속부(131)로 FRP바(130)를 나사 결속하고, 하부 단자전극(120b)에 가공된 세팅나사공(123)에 나사조립된 세팅볼트(151)의 나사조임으로 소자적층체(110)의 적층상태의 주면 및 길이방향에 대해 3개의 FRP바(130)가 중심 인장방향의 쐐기식으로 결속 조립한 상태에서 3개의 FRP바(130)를 포함하여 소자적층체(110) 및 상,하부 단자전극(120a)(120b)의 외주면에 성형되는 내압절연실린더(160)로 구축된다.

도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이, 상, 하부 단자전극(120a)(120b)은 동일 형상으로 외주면 일측이 확대되고 타측이 협소한 쐐기형결합홈(121)이 120도 등간격으로 외주면에 요설되고, 각각에는 결속나사공(122)이 축선방향과 직교인 수평방향으로 요설되며, 길이방향의 중심선상으로 세팅나사공(123)이 관통된다.

이때, 다수의 소자(111)를 적층하여 소자적층체(110)를 구축하고, 최외측의 양측 소자(111) 각각에 상, 하부 단자전극(120a)(120b)를 밀착 배치하고, 상, 하부 단자전극(120a)(120b)의 외주면에 요설된 쐐기형결합홈(121)에 FRP바(130)의 양측에 성형된 쐐기결속부(131)를 각각 밀착한 상태에서 상기 쐐기결속부(131)와 대응된 형상을 갖고 볼트관통공(141)을 가공한 스프링판(140)을 밀착한 상태에서 상기 볼트관통공(141)과 상기 쐐기결속부(131)의 볼트관통공(132)을 통해 볼트(150)를 관통하여 상기 쐐기형결합홈(121)의 결속나사공(122)과 나사조임에 의해 3개의 FRP바(130)를 소자적층체(110) 외주면에 에워싼 상태로 결속된다.

그리고 소자적층체(110)의 소자(111)와 소자(111), 상, 하부 단자전극(120a)(120b)와 소자(111) 간에는 긴밀한 밀착 결속을 위해 상부 단자전극(120a) 또는 하부 단자전극(120b)의 세팅나사공(123)을 통해 세팅볼트(151)를 나사조립하고 나사조임으로 밀어넣게 되면, FRP바(300)의 반발 인장력에 의해 적층된 소자(111)와 소자(111) 간 및 상, 하부 단자전극(120a)(120b)은 축선방향으로 긴밀하게 밀착 조립된다.

물론, 세팅볼트(151)는 하부 단자전극(120b)의 세팅나사공(123)에 나사조립한 상태에서 일측의 나사조임해도 소자적층체(110)와 상, 하부 단자전극(120a)(120b)는 견고한 결속을 이룰 수 있다.

즉, 세팅볼트(151)의 나사조임에 의한 소자적층체(110)의 일측을 가압과 동시에 상, 하부 단자전극(120a)(120b)에 그 반발력이 작용하면서 3개의 FRP바(130)는 양측의 쐐기결속부(131)가 쐐기형결합홈(121)에 이탈없이 결속된 상태로 길이방향으로 확장력이 작용한다.

그러나 3개의 FRP바(130)의 강한 인장력으로 소자적층체(110)와 상, 하부 단자전극(120a)(120b)는 중심축선상으로 긴밀하게 밀착하여 결속된 상태에서 금형에 투입하고 내압절연실린더(160)이 성형함으로서, 소자적층체(110)의 하측 최외측에 배치된 소자(111)와 하부 단자전극(120b)간에 조임된 세팅볼트(151)에 의해 벌어진 공극을 제외한 각 소자(111) 간의 밀착면과 상부 단자전극(120a)과 상부측 최외측 소자(111)의 밀착면은 공극이 없는 상태로 내압절연실린더(160)을 형성하는 절연물질의 성형으로 내압특성을 보장할 수 있다.

단계 S30에서 상부압착단자(210)는 도 9 및 도 10에 도시된 것과 같이, 나전선(250)의 일측 단을 전선결속단자(212)의 전선삽입홈(213)에 끼움한 상태에서 다이스와 같은 클램핑기구르로 압착으로 결속하고, 피뢰기모듈(100)의 상부 단자전극(120a)의 세팅나사공(123)에 접속볼트(211)로 나사조립되어 연결한다.

그리고 도 11 및 도 12에 도시된 것과 같이, 나전선(250)의 타측 단은 헤드압착단자(220)의 전선통과공(221)을 통해 끼움한 상태에서 헤드압착단자(220)의 전선압착단자(222)를 다시 다이스와 같은 클램핑기구로 압착하여 결속하여 고압접속용 헤드부(200)의 일부를 구축한다.

이때, 나전선(250)의 길이는 절연하우징(300)의 제2중심형상구멍(310b)에 조립되는 상부압착단자(210)와 헤드압착단자(220)의 연결거리로 재단하여 사용된다.

단계 S40에서 실리콘 절연하우징(300)과의 조립은 도 13에 도시된 것과 같이, 피뢰기모듈(100)의 내압절연실린더(160)의 외부에 그리스(grease)를 바른 상태에서 중심형상구멍(310)을 통해 헤드압착단자(220)를 끼우고 밀어넣는다.

이러한 조립으로 도 14에 도시된 것과 같이, 피뢰기모듈(100)의 외형을 갖는 제1중심형상구멍(310)에 내압절연실린더(160)이 밀착 배치된 상태에서 제2중심형상구멍(320)의 선단 외측에 헤드압착단자(220)를 노출상태로 1차적으로 고압접속용 헤드부(200)를 일부를 결속하여 조립한다.

단계 S50에서 전계완화용 슬리브(230)는 도 15 및 도 16에 도시된 것과 같이, 노출된 헤드압착단자(220)의 외주면 나사에 나사조립하여 제2중심형상구멍(310b)의 전단에 성형된 갓형상의 확장부에 전계완화용 슬리브(230)의 돌출갓(234)을 헤드압착단자(220)에서 나사이동으로 밀착히거 고정공(232)을 통해 고정핀(233)으로 고정하여 밀착상태를 고정하고 기밀조립된다.

그리고 소켓용헤드(240)는 도 17 및 도 18에 도시된 것과 같이. 헤드압착단자(210)의 외주면에 가공된 나사에 나사 조립하여 전선압착단자(222)에 결속된 나전선(250)을 기밀한 상태로 나사결속홈(241)으로 나사조임하여 전계완화용 슬리브(230)의 후단면과 밀착하여 2차적으로 전계완화용 슬리브(230)의 돌출갓(234)을 절연하우징(300)의 제2중심형상구멍(310b)에 더욱 밀착하여 기밀로 조립으로 피뢰기의 구축을 완료하게 된다.

이상과 같은 본 발명은 피뢰기를 구성하는 피뢰기모듈(100), 고압접속용 헤드부(200) 및 절연을 위한 외부의 절연하우징(300)이 별도의 구성부품을 단위체로 구성하고 각각을 조립에 의해 피뢰기를 구축함으로서, 피뢰기 제조에 따른 불량율의 최소화 및 생산성을 높이는 장점이 있다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

예를 들어 상술한 실시 예에 있어서는 FRP바(130)은 120도 간격으로 3개를 조립하는 것을 설명하였지만, 90도 간격으로 4개를 조립하는 것도 상, 하부 단자전극(120a)(120b)의 쐐기형결합홈(121)을 90도 간격으로 성형하여 조립하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술되는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 피뢰기모듈 110 : 소자적층체
111 : 소자 120a : 상부 단자전극
120b : 하부 단자전극 121 : 쐐기형 결합홈
122 : 결속나사공 123 : 세팅나사공
130 : FRP바 131 : 쐐기결속부
132, 141 : 볼트관통공 140 : 스프링판
150 : 볼트 151 : 세팅볼트
200 : 고압접속용 헤드부 210 : 헤드압착단자
211 : 접속볼트 212 : 전선결속단자
213 : 전선삽입홈 220 : 헤드압착단자
221 : 전선통과공 222 : 전선압착단자
230 : 전계완화용 슬리브 231 : 나사관통공
232 : 고정공 233 : 고정핀
234 : 돌출갓 240 : 소켓용 헤드
241 : 나사결속홈 242 : 멀티콘택트링
250 : 나전선 260 : 하부압착단자

Claims (8)

1. 다수개 소자가 적층된 소자적층체와, 상기 소자적층체의 최외측 양측의 상기 소자에 각각 접속되는 상, 하부 단자전극과, 상기 소자적층체와 상, 하부 단자전극의 외주면에 120도 등간격으로 배치되고 상기 상, 하부 단자전극에 나사조립으로 상기 소자적층체의 적층상태의 주면 및 길이방향에 대해 중심 인장방향의 쐐기식으로 결속하는 3개의 FRP바 및 세팅볼트와, 상기 3개의 FRP바를 포함하여 상기 소자적층체 및 상,하부 전극의 외주면에 성형되는 내압절연실린더로 구축된 피뢰기 모듈과, 상기 피뢰기 모듈의 상부 단자전극에 나사 접속되는 상부압착단자와, 상기 상부압착단자에 후단이 압착결속으로 접속된 나전선과, 상기 나전선의 전단을 압착결속으로 접속되는 헤드압착단자와, 상기 헤드압착단자의 외주면에 나사조립되고 결속된 전계완화용 슬리브와, 상기 나전선 전단을 수용하고 상기 헤드압착단자의 외주면과 나사조립으로 상기 전계완화용 슬리브의 후단에 밀착 조립된 소켓용헤드로 구축된 고압접속용 헤드부 및 상기 피뢰기 모듈의 외형을 형성하는 제1중심형상구멍과 고압접속용 헤드부의 전계완화용 슬리브를 수용할 수 있는 제2중심형상구멍의 중심형상구멍이 성형되고 상기 전계완화용 슬리브를 수용하는 선단부분의 외형은 콘형상으로 성형된 실리콘 절연하우징의 단위체로 구축하고, 상기 실리콘 절연하우징의 제1중심형상구멍에 상기 피뢰기모듈이 조립되고, 상기 제2중심형상구멍에 상기 소켓용헤드가 노출된 상태로 실리콘 절연하우징의 중심형상구멍에 상기 고압접속용 헤드부가 조립되어 구성된 피뢰기에 있어서,
   상기 피뢰기모듈은 상기 상, 하부 단자전극의 외주면에 요설된 쐐기형결합홈에 FRP바의 양측에 성형된 쐐기결속부을 각각 밀착하고 상기 쐐기결속부와 대응된 형상을 갖고 볼트관통공을 가공한 스프링판을 밀착한 상태에서 상기 볼트관통공과 상기 쐐기결속부의 볼트관통공을 통해 볼트을 관통하여 쐐기형결합홈의 결속나사공과 나사조임에 의해 상기 3개의 FRP바를 소자적층체 외주면에 에워싼 상태로 결속되는 것을 특징으로 하는 조립성이 우수한 피뢰기.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 소자적층체의 소자와 소자 간 및 상, 하부 단자전극과 소자 간에는 긴밀한 밀착 결속을 위해 상부 단자전극 또는 하부 단자전극의 세팅나사공에는 세팅볼트를 나사조립하고 나사조임으로 압박하여 상기 FRP바의 반발 인장력에 의해 적층된 소자와 소자 간 및 상, 하부 단자전극과 소자 간은 축선방향으로 긴밀하게 밀착 조립되는 것을 특징으로 하는 조립성이 우수한 피뢰기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 고압접속용 헤드부를 구성하는 상기 상부압착단자는 상기 상부 단자전극의 세팅나사공에 일측의 접속볼트로 나사조립으로 연결되고, 나전선의 후단이 삽입되는 전선삽입홈을 갖는 전선결속단자가 압착되어 결속되고,
   상기 나전선은 길이에 맞게 재단한 상태로 후단이 상부압착단자에 압착으로 결속되고, 전단은 헤드압착단자와 압착으로 결속되며
   상기 헤드압착단자는 외주면이 나사로 가공되고 전선통과공이 관통된 중공관으로서, 전단에 전선압착단자를 형성하고, 상기 나전선은 상기 전선통과공을 통해 조립한 상태에서 상기 전선압착단자를 압착하여 결속되고,
   상기 전계완화용 슬리브는 상기 헤드압착단자의 외주면에 가공된 나사에 나사관통공으로 나사조립된 상태에서 축선과 교차상태로 관통되는 고정공에 고정핀로 고정되며,
   상기 소켓용헤드는 상기 헤드압착단자의 외주면에 가공된 나사에 나사 조립하여 상기 전선압착단자에 결속된 상기 나전선을 기밀한 상태로 나사결속홈으로 나사조임하여 상기 전계완화용 슬리브의 후단면과 밀착하여 기밀되고 외주면에 멀티콘택트링이 조립되어 구성된 것을 특징으로 하는 조립성이 우수한 피뢰기.
   
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 전계완화용 슬리브는 상기 절연하우징의 제2중심형상구멍의 전단 갓형상의 확장부에 전계완화용 슬리브의 돌출갓을 상기 헤드압착단자에 나사이동으로 밀착된 상태에서 고정공을 통해 고정핀으로 고정하여 밀착상태의 나사풀림을 고정하여 기밀상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 조립성이 우수한 피뢰기.
   
6. 내부에 중심형상구멍을 관통한 실리콘 절연하우징을 성형하여 준비하는 단계와, 다수의 소자를 적층한 소자적층체 및 상기 소자적층체의 양측에 접속되는 상, 하부 단자전극을 결속하고 내압절연실린더로 성형하여 단위체인 피뢰기모듈을 구축하는 단계와, 상기 피뢰기모듈에 접속하는 고압접속용 헤드부의 구축으로서, 1차결속으로 상부 단자전극에 상부압착단자를 조립하고 나전선에 의해 헤드압착단자를 소정거리로 연결하는 단계와, 상기 실리콘 절연하우징의 후단에서 중심형상구멍을 통해 헤드압착단자를 끼우고 밀어서 선단의 외측에 상기 헤드압착단자를 노출상태로 상기 피뢰기모듈을 조립하는 단계와, 고압접속용 헤드부의 구축으로서, 2차결속으로 상기 헤드압착단자의 외주면에 전계완화용 슬리브를 나사조립하여 중심형상구멍의 전단을 기밀하는 상태로 조립하고, 상기 헤드압착단자의 외주면에 나사조립에 의한 전계완화용 슬리브의 전단에 밀착기밀하는 소켓용헤드를 조립하여 고압접속용 헤드부의 구축을 완료하는 단계를 포함하는 피뢰기의 제조방법에 있어서,
   상기 피뢰기모듈을 구축하는 단계는, 다수개 소자로 적층된 소자적층체와 상기 소자적층체의 최외측 양측의 소자에 접속하는 상, 하부 단자전극을 배치하고, 상기 상,하부 단자전극의 외주면에 120도 등간격으로 성형된 쐐기형결합홈과 대응하여 양측단에 성형된 쐐기결속부로 3개의 FRP바를 나사 결속하고, 상기 하부 단자전극에 가공된 세팅나사공에 나사조립된 세팅볼트의 나사조임으로 상기 소자적층체의 적층상태의 주면 및 길이방향에 대해 상기 3개의 FRP바가 중심 인장방향의 쐐기식으로 결속 조립한 상태에서 상기 3개의 FRP바를 포함하여 상기 소자적층체 및 상,하부 단자전극의 외주면에 성형되는 내압절연실린더로 구축된 피뢰기 모듈을 성형하는 것을 특징으로 하는 조립성이 우수한 피뢰기의 제조방법.
   
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 피뢰기모듈을 구축하는 단계에서 적층된 소자와 소자 및 상기 상, 하부 단자전극과 소자는 긴밀한 밀착 결속을 위해 상부 단자전극 또는 하부 단자전극의 중심선상에 가공된 세팅나사공에 무두볼트인 세팅볼트를 나사조립하고 나사조임으로 밀어서 상기 소자적층체의 각 소자가 밀착되면서 상기 3개의 FRP바의 반발 인장력에 의해 소자적층체 및 상, 하부 단자전극을 중심축선방향으로 긴밀하게 밀착한 상태에서 상기 내압절연실린더를 성형하는 것을 특징으로 하는 조립성이 우수한 피뢰기의 제조방법.
   

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