KR200462103Y1 - 서지보호장치의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 새로운 서지보호장치의 구조에 관한 것으로, 일단은 전원라인의 접지선에 연결되고, 타단은 전원라인의 모선 사이에 연결되어 서지전류로부터 회로를 보호하는 기능을 하는 배리스터와, 상기 배리스터를 수용하는 하우징으로 이루어지며, 상기 배리스터의 타단은, 상기 배리스터의 열화에 의해 이상 발열이 발생하는 경우 용융에 의해 단선이 이루어지도록 상기 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성되는 납땜부로 상기 배리스터와 연결되고, 상기 하우징의 내부에는, 상기 납땜부가 용융에 의해 단선되는 경우 회동에 의해 상기 배리스터의 표면으로부터 용융된 상기 납땜부를 상호 물리적으로 완전히 이격시키는 기능을 하는 이격부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 서지보호장치의 구조에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 배리스터의 열화에 따른 이상 발열이 발생할 경우, 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성된 납땜부가 용융되어 배리스터가 전기회로로부터 1차적으로 분리될 수 있도록 함과 동시에 납땜부의 용융시 탄성적으로 회동하도록 구비되는 이격부에 의해 배리스터와 외부 단자간의 접속을 물리적으로도 완전히 차단할 수 있어 서지보호 특성과 안전성능을 향상시킬 수 있다.

Description

서지보호장치의 구조{STRUCTURE OF SURGE PROTECTIVE DEVICE}

본 고안은 서지보호장치의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배리스터의 열화에 따른 이상 발열이 발생할 경우, 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성된 납땜부가 용융되어 배리스터가 전기회로로부터 1차적으로 분리될 수 있도록 함과 동시에 납땜부의 용융시 탄성적으로 회동하도록 구비되는 이격부에 의해 배리스터와 외부 단자간의 접속을 물리적으로도 완전히 차단할 수 있도록 함으로서 배리스터의 열 폭주에 의한 발연, 발화를 방지할 수 있는 새로운 서지보호장치의 구조에 관한 것이다.

서지(surge) 전압은 낙뢰, 전력계통의 개폐나 유도부하의 개폐로 인한 노이즈 발생 또는 전원선 장해로 인한 전압의 불안정 등과 같은 과도, 이상현상으로부터 발생하여 전기전자 장치의 치명적 파손이나 전체 시스템의 손상 등을 초래할 수 있다. 서지 전압으로부터 고가의 전기전자 장치와 시스템을 보호하기 위하여 서지보호장치를 사용하는 것이 일반적이다.

이러한 서지보호장치는 대부분 금속 산화물 배리스터(MOV, Metal Oxide Varistor)를 주요 소자로 채용하고 있는데, 배리스터는 회로에 순간적으로 인가되는 높은 전압이 있을시 그 내부 저항이 급격하게 낮아져 회로를 보호해주는 가변저항체이다.

금속 산화물 배리스터(MOV)는 낙뢰 등이 반복하여 입력되면 그 입력 레벨에 따라서 순차적으로 전압이 떨어지게 되는데, 배리스터의 입력 전압이 떨어지면 누설되는 전류가 증가하여 발열량이 증가하고 이에 따라 열 폭주(thermal run-away)에 의한 발연, 발화의 원인이 된다.

한편, 배리스터의 열 폭주에 의한 발연, 발화를 방지하기 위하여 온도퓨즈를 구비하고 있는 서지보호장치가 제안되어 있다.

그러나 종래의 온도퓨즈를 구비하는 서지보호장치는 온도퓨즈와 배리스터를 개별적으로 구성할 경우 배리스터의 발열이 온도퓨즈에 제대로 전달되지 못하여 배리스터를 충실히 보호할 수 없는 한계가 있다. 또한, 복수 개의 배리스터 사이에 온도퓨즈를 면접촉시켜 구성하거나, 추가로 압착케이스를 결합 또는 열수축테이프로 권취시켜 배리스터의 이상 발열시 온도퓨즈로의 열전달 효율을 향상시켜 전원 차단성을 개선시킨 일체형의 경우에는 구조가 복잡할 뿐만 아니라 온도퓨즈나 배리스터 중 어느 하나가 고장 나면 전체를 교체하여야 하고, 배리스터의 열화에도 불구하고 배리스터가 전기회로로부터 완전히 분리되지 않을 수도 있는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배리스터의 열화에 따른 이상 발열이 발생할 경우, 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성된 납땜부가 용융되어 배리스터가 전기회로로부터 1차적으로 분리될 수 있도록 함과 동시에 납땜부의 용융시 탄성적으로 회동하도록 구비되는 이격부에 의해 배리스터와 외부 단자간의 접속을 물리적으로도 완전히 차단될 수 있도록 한 새로운 구조의 서지보호장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 일단은 전원라인의 접지선에 연결되고, 타단은 전원라인의 모선 사이에 연결되어 서지전류로부터 회로를 보호하는 기능을 하는 배리스터와, 상기 배리스터를 수용하는 하우징으로 이루어지며, 상기 배리스터의 타단은, 상기 배리스터의 열화에 의해 이상 발열이 발생하는 경우 용융에 의해 단선이 이루어지도록 상기 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성되는 납땜부로 상기 배리스터와 연결되고, 상기 하우징의 내부에는, 상기 납땜부가 용융에 의해 단선되는 경우 회동에 의해 상기 배리스터의 표면으로부터 용융된 상기 납땜부를 상호 물리적으로 완전히 이격시키는 기능을 하는 이격부재가 구비되며, 상기 하우징은, 상기 배리스터의 일단 및 타단이 각각 하우징의 외부로 돌출되도록 형성되며, 상기 하우징의 내부에는 일면은 회전축이 돌출하여 형성되고 타면은 상기 배리스터와 접촉하는 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 하는 서지보호장치의 구조를 제공한다.

삭제

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 이격부재는, 상기 납땜부에 접촉하여 위치하되 상기 납땜부가 용융에 의해 단선되는 경우 탄성력에 의한 회동에 의해 용융된 상기 납땜부 사이에 개재할 수 있도록 일단이 상기 회전축에 삽입되어 구비되는 절연이격판과, 상기 절연이격판에 탄성력을 제공하는 탄성부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 탄성부재는 토션스프링인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 하우징의 재질은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)인 것을 특징으로 한다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 서지보호장치의 구조는, 배리스터의 열화에 따른 이상 발열이 발생할 경우, 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성된 납땜부가 용융되어 배리스터가 전기회로로부터 1차적으로 분리될 수 있도록 함과 동시에 납땜부의 용융시 탄성적으로 회동하도록 구비되는 이격부에 의해 배리스터와 외부 단자간의 접속을 물리적으로도 완전히 차단할 수 있어 서지보호 특성과 안전성능을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 서지보호장치의 회로구성도,
도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 서지보호장치의 구조를 보여주는 사시도면,
도 3a 및 도 3b는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 서지보호장치의 열화로 인한 회로 분리 전, 후의 동작상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안에 따른 서지보호장치의 실시예를 보여주는 회로도이고, 도 2는 서지보호장치의 구조를 보여주는 사시도면이며, 도 3a 및 도 3b는 서지보호장치의 열화로 인한 회로 분리 전, 후의 동작상태를 보여주는 도면다.

먼저, 본 고안에 따른 서지보호장치(1)는 일단(11)은 전원라인의 접지선(N)에 연결되고, 타단(12)은 전원라인의 모선(L1) 사이에 연결되어 서지전류로부터 회로를 보호하는 기능을 하는 금속 산화물 배리스터(10, MOV)와, 상기 배리스터(10)를 수용하는 하우징(20)으로 이루어진다.

상기 배리스터(10)의 타단(12)은, 배리스터(10)의 열화에 의해 이상 발열이 발생하는 경우 용융에 의해 단선이 이루어질 수 있도록 배리스터(10)의 에폭시 코팅이 제거된 표면(14)에 접촉하여 형성되는 납땜부(20)에 의해 배리스터(10)와 연결된다.

이와 같은 배리스터(10)와 납땜부(20)의 일체형 구조에 의해 상기 납땜부(20)는 배리스터(10)의 열 폭주를 방지하는 온도퓨즈의 역할을 한다.

상기 배리스터(10)에는 열화로 인한 회로 분리 여부를 확인할 수 있는 기능의 분리확인용리드(13)가 추가로 구비될 수 있다.

하우징(30)은 배리스터(10)와 후술할 이격부재(40)를 수납하는 기능을 하는 케이스로, 배리스터(10)의 발열시 200~230℃의 온도에서도 변형이 발생하지 않으며 불에 타지 않는 불연성의 재질로 제작하게 되는데, 바람직하게는 엔지니어링플라스틱의 하나인 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate : PBT)로 제작될 수 있다.

또한, 하우징(30)은, 배리스터(10)의 일단(11), 타단(12) 및 분리확인용리드(13)가 각각 하우징(30)의 외부로 돌출될 수 있도록 형성되며, 하우징(30)의 내부에는 일면은 회전축(32)이 돌출하여 형성되고 타면은 배리스터(10)와 접촉하는 가이드판(31)이 구비된다.

즉, 가이드판(31)에 의해 배리스터(10)는 하우징(30)의 일 공간에 구분되어 수납되고, 배리스터(10)와 공간적으로 이격되는 다른 일 공간에는 이격부재(40)가 구비된다.

가이드판(31)은 하우징(30)의 내부 측벽으로부터 하우징(30)의 폭 방향과 평행을 이루며 소정의 폭으로 연장되어 적어도 하나 이상 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태 및 모양으로 형성될 수 있음은 물론이다.

가이드판(31)의 일면(배리스터와 접촉하는 면의 반대면)에는 원기둥 형상의 회전축(32)이 돌출하여 형성된다.

이격부재(40)는 하우징(30)의 내부, 좀 더 구체적으로는 가이드판(31)에 의해 배리스터(10)와 공간적으로 이격되는 다른 일 공간에 구비된다. 이격부재(40)는 상기 회전축(32)에 삽입되어 구비되는 절연이격판(410)과, 절연이격판(410)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(40)로 이루어진다.

절연이격판(410)은 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 도 2 및 도 3에 예시한 바와 같이 절연이격판(410)의 일단에는 회전축(32)에 삽입될 수 있는 고정홀이 형성되고, 납땜부(20)와 접촉하여 미는 부분은 양단보다 넓은 형태로 제작할 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 납땜부(20)와 접촉하여 미는 부분(절연이격판의 길이방향 중간 부분)은 양단부의 폭보다 넓게 형성하여 탄성부재(40)의 탄성력에 의해 납땜부(20)에 접촉하여 위치하도록 할 수 있다.

배리스터(10)의 에폭시 코팅이 제거된 표면(14)에 접촉하여 형성된 납땜부(20)가 배리스터(10)의 열화로 용융에 의해 단선되는 경우, 절연이격판(410)은 회전축(32)을 중심으로 탄성부재(40)의 탄성력에 의해 회전하게 되고, 이에 따라 절연이격판(410)은 용융(파단)된 상기 납땜부(20) 사이에 개재하게 되어 배리스터(10)의 표면으로부터 납땜부(20)의 용융부분이 상호 물리적으로 완전히 이격될 수 있어 배리스터(10)를 전기회로로부터 안전하게 분리하는 것이 가능하므로 서지보호장치의 보호 특성과 안전성능을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 탄성부재(420)로는 공지의 다양한 수단들이 모두 적용가능한데, 바람직하게는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 토션스프링(torsion spring)을 사용할 수 있다.

토션스프링의 경우, 코일부분을 회전축(32)에 삽입하여 고정하며, 일단은 하우징(30)의 내벽에 의해 지지되도록 하고, 타단은 절연이격판(410)을 미는 형태의 수축상태로 고정한다. 이때 절연이격판(410)에 토션스프링을 안정적으로 고정하기 위해 절연이격판(410)에 스프링고정판(462)을 형성할 수 있다.

탄성부재(420)로 코일스프링을 사용할 수도 있는데, 이때는 절연이격판(410)의 일단은 회전축(32)에 삽입되고 타단은 코일스프링에 연결함으로써 납땜부(20)가 용융에 의해 파단되는 경우 코일스프링의 탄성복원력에 의해 절연이격판(410)이 회동하여 파단된 납땜부(20) 사이에 개재할 수 있도록 구성할 수도 있다.

상기와 같이 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하였지만, 본 고안은 여기에 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 고안의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

1: 서지보호장치
10: 배리스터 20: 납땜부
30: 하우징 31: 가이드판
32: 회전축 40: 이격부재
410: 절연이격판 420: 탄성부재

Claims (5)

1. 일단은 전원라인의 접지선에 연결되고, 타단은 전원라인의 모선 사이에 연결되어 서지전류로부터 회로를 보호하는 기능을 하는 배리스터와,
   상기 배리스터를 수용하는 하우징으로 이루어지며,
   상기 배리스터의 타단은, 상기 배리스터의 열화에 의해 이상 발열이 발생하는 경우 용융에 의해 단선이 이루어지도록 상기 배리스터의 코팅이 제거된 표면에 접촉하여 형성되는 납땜부로 상기 배리스터와 연결되고,
   상기 하우징의 내부에는, 상기 납땜부가 용융에 의해 단선되는 경우 회동에 의해 상기 배리스터의 표면으로부터 용융된 상기 납땜부를 상호 물리적으로 완전히 이격시키는 기능을 하는 이격부재가 구비되며,
   상기 하우징은, 상기 배리스터의 일단 및 타단이 각각 하우징의 외부로 돌출되도록 형성되며, 상기 하우징의 내부에는 일면은 회전축이 돌출하여 형성되고 타면은 상기 배리스터와 접촉하는 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 하는 서지보호장치의 구조.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이격부재는,
   상기 납땜부에 접촉하여 위치하되 상기 납땜부가 용융에 의해 단선되는 경우 탄성력에 의한 회동에 의해 용융된 상기 납땜부 사이에 개재할 수 있도록 일단이 상기 회전축에 삽입되어 구비되는 절연이격판과,
   상기 절연이격판에 탄성력을 제공하는 탄성부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서지보호장치의 구조.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성부재는 토션스프링인 것을 특징으로 하는 서지보호장치의 구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 재질은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)인 것을 특징으로 하는 서지보호장치의 구조.

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