KR200441342Y1 - λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용피뢰기 - Google Patents

λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용피뢰기 Download PDF

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Abstract

본 고안은 각종 통신선로에서 중계기나 기지국 시스템의 보호를 위해 사용되는 피뢰기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 λ/4 튜브형 어레스터 소자를 이용하여 제작함으로써 조립이 용이하고 대량생산 및 재현성이 뛰어나며, 상기 어레스터의 크기를 소형화한 낙뢰방지용 피뢰기에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 피뢰기들은 선로로서 동축형 선로를 사용하고 있어, 피뢰소자를 사용한 피뢰기의 경우 선로와 피뢰소자의 접속 방법이 용이하지 않을 뿐만 아니라 낙뢰가 발생하여 피뢰소자가 방전하면 이를 교체해야만 하는 단점이 있었다. 또한, 단락형 피뢰기의 경우에는 주선로와 단락선로를 접속하는 것이 용이하지 않으므로 생산성 측면에 있어 부품수의 증가와 작업 공정의 어려움이 있으며, 성능적 측면에서는 부품간의 접속부가 증가하여 혼변조왜곡 발생의 원인을 제공하므로 품질의 저하를 가져올 뿐만 아니라 단락선로의 길이가 길어져 피뢰기의 외형이 커지는 단점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 종래 기술들의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, λ/4 튜브형 어레스터 소자를 이용하여 피뢰기를 제작함으로써 조립이 용이하고 대량생산 및 재현성이 뛰어나며, 상기 어레스터 소자의 크기를 소형화한 낙뢰방지용 피뢰기를 제공한다.

Description

λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기{Arrester element formed λ/4 tube and lightning arrester using thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 피뢰기의 내부 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 내부 구조를 나타내는 단면도.
도 3a와 도 3b는 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 피뢰소자를 나타내는 조립도 및 단면도.
도 4는 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 등가회로도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 200 : 피뢰기 101, 201 : 입력단자
102, 202 : 출력단자 103, 203 : 주선로
104 : 단락선로 204 : 피뢰기 소자
105, 205 : 하우징 206 : 커버
207 : 유전체 링 301 : 상부판
302 : 헬리컬 소자 303 : 몸체
304 : 하부판
본 고안은 각종 통신선로에서 중계기나 기지국 시스템의 보호를 위해 사용되는 피뢰기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 λ/4 튜브형 어레스터 소자를 이용하여 제작함으로써 조립이 용이하고 대량생산 및 재현성이 뛰어나며, 상기 어레스터의 크기를 소형화한 낙뢰방지용 피뢰기에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 피뢰기의 내부 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(105)의 양쪽에 형성되어 동축 케이블이나 장비 등과 접속하기 위한 입력 및 출력단자(101, 102)와, 양쪽의 입출력 단자를 전기적으로 연결하는 주선로(103)와, 종단부가 상기 하우징과 접속되고 하우징의 중앙에 접속되는 단락선로(104)로 구성된다.
상기와 같은 종래 기술에 따른 피뢰기의 동작은, 예를들면 낙뢰, 대기번개의 방전, 선로에서의 돌발적인 접촉이나 오동작 등에 의한 비정상적인 고전압이나 고전류가 피뢰기에 인가되면, 이 고압 전류는 주선로(103)를 통과하다가 단락선로(104)를 경유해서 접지된 하우징(105)을 통해 방전되므로 후단의 장비가 파손되는 것을 방지하게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 피뢰기들은 선로로서 동축형 선로를 사용하고 있어, 피뢰소자를 사용한 피뢰기의 경우 선로와 피뢰소자의 접속 방법이 용이하지 않을 뿐만 아니라 낙뢰가 발생하여 피뢰소자가 방전하면 이를 교체해야만 하는 단점이 있었다.
또한, 상기 도 1과 같은 단락형 피뢰기의 경우에는 주선로와 단락선로를 접 속하는 것이 용이하지 않으므로 생산성 측면에 있어 부품수의 증가와 작업 공정의 어려움이 있으며, 성능적 측면에서는 부품간의 접속부가 증가하여 혼변조왜곡(IMD;InterModulation Distortion) 발생의 원인을 제공하므로 품질의 저하를 가져올 뿐만 아니라 단락선로의 길이가 길어져 피뢰기의 외형이 커지는 단점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 종래 기술들의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, λ/4 튜브형 어레스터 소자를 이용하여 피뢰기를 제작함으로써 조립이 용이하고 대량생산 및 재현성이 뛰어나며, 상기 어레스터 소자의 크기를 소형화한 낙뢰방지용 피뢰기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 고안에 따른 λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기는, 외부 통신선로와의 연결을 위해 양측부에 입출력 단자(201, 202)가 구비된 하우징(205)과, 외부로부터 고주파 신호가 입력되는 입력단자(201)와, 상기 고주파 신호가 출력되는 출력단자(202)와, 상기 입출력 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 하우징 내부에 설치된 주선로(203)와, 상기 하우징의 중앙에서 주선로와 접속되고 종단부가 하우징과 접속되는 피뢰기 소자(204)와, 상기 피뢰기 소자를 하우징에 고정시키기 위한 커버(206)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 피뢰기 소자(204)는, 원형의 금속판으로 이루어진 상부판 및 하부판(301, 304)과, 상기 상부판 및 하부판과 전기적으로 접속되되 나선 형상의 금 속선재로 형성된 헬리컬 소자(302)와, 상기 헬리컬 소자가 수납되도록 상부판 및 하부판과 결합되는 몸체(303)를 포함하고, 중심 주파수에 대하여 λ/4의 전기적 길이를 갖도록 형성된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안에 따른 λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 내부 구조를 나타내는 단면도이다. 도시된 것처럼 본 고안에 따른 피뢰기(200)는, 그 양측부에 입출력 단자(201, 202)가 구비되어 외부 통신선로와 연결하도록 형성된 하우징(205)과, 상기 하우징의 일측에 구비되어 외부로부터 고주파 신호가 입력되는 입력단자(201)와, 상기 하우징의 타측에 구비되어 상기 고주파 신호가 출력되는 출력단자(202)와, 상기 입출력 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 하우징 내부에 주선로(203)가 설치된다.
그리고, 상기 하우징의 중앙부에서 일측이 주선로와 전기적으로 접속되고 타측 종단부는 하우징과 접속되어 접지되는 피뢰기 소자(204)와, 상기 피뢰기 소자를 하우징에 고정시키기 위한 커버(206)로 구성되며, 상기 주선로를 하우징에 고정시키고 중심선을 유지하기 위해 입출력 단자와 인접한 부분에 각각 유전체 링(207)이 끼워져 고정된다.
도 3a와 도 3b는 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 피뢰소자를 나타내는 조립도 및 단면도이다. 본 고안에 따른 λ/4 튜브형 피뢰기 소자(204)는, λ/4 길이의 쇼트 스터브 코일인 헬리컬 소자(302)와, 상기 헬리컬 소자를 둘러싸고 있는 몸체(303)와, 상기 몸체의 상하부에 각각 조립되는 상부판 및 하부판(301, 304)으 로 구성된다.
이때, 상기 몸체는 본 고안의 실시예에서는 알루미나(Al2O3) 재질을 사용하였다. 이와같은 알루미나(Al2O3)는 절연성이 좋으므로 고전력에서 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 몸체의 재질은 알루미나(Al2O3)나 기타 세라믹 등 절연 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 특성 임피던스는 튜브형 피뢰기 소자(204)와 하우징 내벽과의 간격, 주선로(203)와 하우징 내벽과의 간격, 그리고 튜브형 피뢰기 소자와 접속되는 주선로의 두께와 하우징 내벽과의 간격에 의해 각각 조절되는데, 바람직하게는 주선로의 임피던스는 50Ω이고 튜브형 피뢰기 소자는 그보다 큰 값이 되도록 한다.
본 고안의 실시예에서는 제작을 용이하게 하고 부품의 수를 줄이기 위해 하우징과 주선로 사이의 유전체로서 공기(εr=1)를 사용하였으며, 정상적으로 신호가 입력될 때는 소정 위치에서 주선로와 접속된 상기 피뢰기 소자가 초크(choke)와 같은 기능을 함으로써 고주파 신호는 주선로만을 통과하게 된다. 그리고, 피뢰기에 낙뢰 등과 같은 순간적인 과전압이나 과전류가 유입되면 상기 피뢰기 소자가 하우징과 단락되어 전위가 영(zero)이 됨으로써 낙뢰가 접지로 흐르도록 하는데, 이를 위해 상기 피뢰기 소자의 임피던스는 주선로의 임피던스인 50Ω보다 큰 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기의 등가회로도이다. 도시된 바와 같이 고주파 신호가 입력되는 입력단자(IN)로부터 고주파 신호가 출력되는 출력단자(OUT) 사이의 주선로는 Z0의 특성 임피던스를 가지며, 피뢰기 소자와 하우징 사이는 L1, L2 및 C2로 이루어진 LC 회로가 형성되고, 주선로와 하우징 사이는 C1이 형성된다.
이상에서는, 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 기술하고 도시하였으나, 본 고안은 상술한 실시예만으로 한정되는 것은 아니며 본 고안의 기술적 사상으로부터 벗어남이 없이 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 명백한 것이다.
상기와 같이 본 고안에 따른 낙뢰방지용 피뢰기는 구형 선로를 이용하여 주선로와 단락선로를 일체형으로 제작함으로써 조립이 용이하고, 상기 구형 선로의 제작시 금형을 사용하여 대량생산 및 재현성이 뛰어나며, 상기 단락선로를 절곡하여 크기를 소형화할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 외부 통신선로와의 연결을 위해 양측부에 입출력 단자가 구비된 하우징과, 외부로부터 고주파 신호가 입/출력되는 입/출력 단자와, 상기 입/출력 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 하우징 내부에 설치된 주선로와, 상기 주선로를 하우징에 고정시키고 중심선을 유지하기 위해 입출력 단자와 인접한 부분에 각각 끼워지는 유전체 링과, 상기 하우징의 중앙에서 주선로와 접속되고 종단부가 하우징과 접속되는 피뢰기 소자와, 상기 피뢰기 소자를 하우징에 고정시키기 위한 커버로 구성되고, 통신선로에 접속되어 중계기나 기지국 시스템을 보호하는 낙뢰방지용 피뢰기에 있어서, 상기 피뢰기 소자는,
    원형의 금속판으로 이루어진 상부판 및 하부판과, 상기 상부판 및 하부판과 전기적으로 접속되되 나선 형상의 금속선재로 형성된 헬리컬 소자와, 상기 헬리컬 소자가 수납되도록 상부판 및 하부판과 결합되는 몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체는,
    절연 재질인 것을 특징으로 하는 λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체는,
    알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체는,
    세라믹인 것을 특징으로 하는 λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용 피뢰기.
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