KR960000923B1 - 서지흡수소자의 보호장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

서지흡수소자의 보호장치

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 서지흡수소자의 보호장치의 한부분의 정면단면도.

제2도는 본 발명의 실시예에 의한 서지흡수소자의 보호장치의 회로도.

제3도는 종래의 서지흡수소자의 보호장치의 한부분의 정단면도.

제4도는 종래의 서지흡수소자의 보호장치의 한부분의 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전기긱기 11a, 11b, 12 : 통신서

14 : 서지흡수소자 14a, 14b : 리드선

15, 25 : 금속선 16 : 기판

17 : 제1리드 18 : 제2리드

19 : 제3리드 24 : 케이싱

26 : 금속편 28 : 납땝부

본 발명은 전화기, 팩시밀리, 전화교환기, 모뎀(modem,변복조장치)등의 통신시스템의 전기기기에 사용할 수 있는, 서지흡수소자에서의 보호장치의 구조에 관한 것이다.

상세하세 설명하면, 전기기기에 작용되는 서지전을 흡수할 수 있고, 또, 계속해서 작용되는 과전압이나 과전류로부터 전기기기를 보호할 수 있는, 서지흡수소자에서의 보호장치의 구조에 관한 것이다.

이러한 방식의 서지흡수소자는 전기기기에 연결되는 한쌍의 통신선과 병렬로 연결되며, 전기기기의 사용전압보다 높은 전압에서 작동되도록 설계되어 있다.

이러한 서지흡수소자에 작용되는 전압이 방전개시전압보다 낮으며, 서지흡수소자는 저항이 높은 저항기의 역할을 한다.

반대로, 방전개시전압보다 높은 전압이 서지흡수소자에 작용되며, 서지흡수소자에 작용된 전압을 흡수하기 위하여 수십 Ω 보다도 더 낮은 저할을 갖는 저항기로 그 기능이 전환된다.

낙뢰전압(lightring voltage, 落雷電壓)등의 서지접압이 일시적으로 전기기기에 작용되면, 서지흡수소자는 서지전압을 방전하고 흡수하여 전기기기를 보호한다.

고장이 발생되어 과전압이나 과전류(때로는 집중적인 과전압의 작용)가 전기기기를 포함하는 회로에 계속적으로 작용되며, 전류는 서지흡수소자를 거쳐서 계속해서 흐르게 된다.

이 결과로, 서지흡수소자의 한부분이 과열되며, 이것은 전기기기의 주변에서 발화하는 원인이 된다.

이러한 고장은 전기기기의 동력선이 전기기기에 연결된 통신선과 접촉되었 때에 발생되기 쉽다.

정상적인 상태에서 그러한 과전류나 과전압이 회로로 흘러갈 것 같지는 않지만, 현재의 추세는, 돌발적인 사고에 대비하여 최대의 예방책과 안전을 요구하고 있는 것이다.

예를들어, 미국의 언더라이터 연구소에서는, 과전류나 과전압이 통신기기에 연속적으로 작용되므써 발생될 수 있는 화재나 임펄스를 예방하기 위하여, 서지흡수소자에 대한 표준안전규격을 제정하였다.

본 발명의 발명자는, 전기한 표준안전규격에 만족되고, 하나의 늘어진 통신선에 의한 과전류나 과전압에 의해 전기기기에서 발생될 수 있는 화재를 효과적으로 예방할 수 있는, 제3도(PCT/JP90101006)에 표시된 서지흡수소자에서의 보호장치를 특허출원하였다.

보호장치에는 기판(16)에 부착된 제1리드(17), 제2리드(18), 제3리드(19)가 있다.

탄성력이 있는 금속선(15)의 한쪽 끝은 제1리드(17)의 한쪽 끝에 융접되어 있다.

서지흡수소자(14)는 리드선(14a)(14b)을 개재하여 리드(18)과 (19) 사이에서 그 끝이 각각 융접되어 있다.

서지흡수소자(14)를 향해서 휘어져 있는 금속선(15)의 다른 끝부분은, 서지흡수소자(14)와 리드선(14a)이 연결되어 있는 곳에서, 납땜(28)으로 연결되어 있다.

기판(16)에 차례대로 부착된 금속선(15)과 서지흡수소자(14)는, 케이싱(24)내에 수납된다.

제4도에 표시되어 있듯이, 서지흡수소자의 보호장치에서, 리드(17)은 전기기기(10)의 입력측 통신선 중의 한곳(11b)에 연결되며, 리드(19)는 나머지 통신선(12)에 연결된다.

이러한 보호장치에서는 서지전압이 일시적으로 과도하게 작용하여도 금속선(15)은 용융되지 않으며, 반면에 과전압의 대전류가 흐르면 금속선(15)은 융용하게 되고, 과전압의 약전류가 흐르게 되면 납땜부(28)가 용융하게 된다.

납땜부(28)가 용융되면서, 휘어져 있던 금속선(15)은 탄성에 의해 똑바로 서게 되며, 전기기기(10)와 연결되어 있던 회로는, 그 연결이 떨어지게 된다.

전기한 보호장치는 서지전압이 반복적으로 작용되면, 이로 인해서 발생되는 열이 누적되어 금속선(15)이 가열되면서, 탄성이 소멸되는 결점이 있다.

결론적으로, 과전압의 약전류가 흘러 납땜부(28)가 용융된다 하더라고, 금속선(15)의 끝부분은 탄성에 의한 복원력이 없어서, 계속해서 리드선(14a)의 끝부분과 연결되어 있게 된다.

그러므로, 이것은 전기한 표준안전규격의 안전도에서는 벗어나는 것이다.

본 발명의 목적은, 낙뢰등에 의한 순간적으로 과도하게 작용되는 서지전압을 흡수할 수 있고, 비정상적으로 발생되는 열은 물론, 과전류나 과전압이 계속적으로 통전되어 발생될 수 있는 화재나 열에 의한 손사을 방지할 수 있는, 서지흡수소자의 보호장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 의한 서지흡수소자의 보호장치는, 서지흡수소자, 일시적으로 과도하게 작용되는 서지전압으로부터 전기기기를 보호하기 위해서 전기기기에 서지흡수소자를 연결시키는 장치, 서지흡수소자와 기타의 전기기기에 부착하여, 계속적으로 작용되는 과전압으로부터 서지흡수소자와 기타의 전기기기를 보호하는 장치등을 포함하고 있다.

보호장치에는 반복되는 과도한 서지전압으로 발생되는 열에 의해서도 그 탄성이 저하하지 않는, 도전체로 만들어진 제1탄성부재가 포함되어 있다.

제1부재는 통신선에 연결되며, 탄성력이 작용되는 제1위치와 탄성력이 없는 제2위치 사이에서 움직일 수 있다.

보호장치에는 탄성력이 작용되는 제1위치에서 제1부재를 지지하는, 도전체로 만들어진 제2부재도 포함되어 있다.

제1탄성부재는, 제1위치에서는 전기기기와 서지흡수소자를 통신선과 연결시키고 있으며, 탄성력이 없는 제2위치에 오게 되면 이들의 연결은 해제된다.

본 발명에는, 계속해서 작용되는 과전압에 의해 발생되는 열로 작용되어, 제1부재를 제1위치에서의 연결상태로부터 해제시키는 해제장치도 포함되어 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 서지흡수소자는 전기기기에 연결되는 한쌍의 통신선에 병렬로 연결된다.

제1리드는 전기기기의 입력측 통신선 중의 한곳에 연결되며, 제2리드는 전기기기의 입력측 통신선 중의 다른 한곳에 연결되고, 제3리드는 나머지 다른 선과 연결되며, 이들 각각의 리드는 기판에 고정된다.

탄성이 있는 금속편의 한쪽 끝은 제1리드에 융접된다.

서지흡수소자는 리드선을 개재하여, 제2리드와 제3리드 사이에 융접된다.

금속선의 한쪽 끝은 제2리드에 연결되어 있는 리드선의 다른쪽 끝부분에 납땜으로 연결되어 있다.

금속편의 다른 끝부분은 탄성력이 있는 상태로 서지흡수소자를 향해서 휘어져 있으며, 그 끝에는 금속선의 나머지 끝부분과 융접되어 있다(제1탄성위치).

일시적으로 과도하게 서지전압이 작용되면 금속선은 용융되지 않으며, 서지흡수소자가 서지를 흡수하게 된다.

서지흡수소자를 거쳐서 과전압의 대전류가 흐르게 되면, 금속선은 녹아서, 회로의 연결이 끊어진다.

과전압의 소전류가 흐르면 금속선을 연결시키고 있던 납땝부분이 녹게 되며, 이때 금속펴는 제1위치에서의 연결상태로부터 해제되어 탄성력이 없는 제2위치에서 곧게 펴진 상태로 있게 되어, 전기기기와의 연결 상태가 해제된다.

서지흡수소자에는 산화아연배리스터, 실리콘카바이드배리스터, 재너다이오드 등과 같은 반도체 서지흡수소자, 콘덴서와 저항기가 조합된 CR필터, 콘덴서와 코일이 조합된 CL필터 등과 같은 필터형 서지흡수소자, 에어갭 서지흡수소자, 마이크로갭 서지흡수소자 등과 같은 갭형 서지흡수소자 등이 사용될 수 있다.

여기서 사용되는 과전류나 과전압이란, 서지흡수소자의 방전개시전압보다 높은, 비정상적인 전류가 수반된 비정상적인 전압을 말하는 것이다.

본 발명의 목적과 특징은 첨부된 도면을 참조하여 설명하므로써 보다 명확해질 것이다.

제2도에 표시되어 있듯이, 서지흡수소자(14)는 통신시스템의 전기기기(10)의 한쌍의 통신선(11a)(11b)(12)에 병렬로 연결되어 있다.

제1도에 표시되어 있듯이, 핀 형상의 3개의 리드(17)(18)(19)는 서로 일정한 간격으로, 서지흡수소자를 밀봉시키는 기판(16)의 밖으로 빠져나와 있다.

리드(17)(18)(19)는 도전성 물질로 만들며, 예를들어, 본 실시예에서는 철-니켈합금을 사용하였다.

리드(17)은 전기기기(10)의 입력측 통신선(11a)중의 한곳에, 리드(18)은 전기기기(10)의 입력측 통신선(11b)중의 다른 한곳에, 리드(19)는 나머지 한선(12)에 각각 연결된다.

본 실시예의 서지흡수소자는 방전개시전압이 300V안 마이크로갭형 서지흡수소자이다.

서지흡수소자(14)는, 도전성 피막이 피복된, 원통형 세라믹부재의 길이방향으로의 중앙에서 원주면에 폭수십 ㎛의 마이크로갭을 형성하고, 세라믹부재의 양쪽 끝에는 갭형상의 전극을 끼우며, 캡전극에는 각각 리드선을 연결하여, 이렇게 만들어진 조립체를 불활성가스로 채워진 유리관의 속에 넣고, 밀봉시키므로서 만들어진다. 서지흡수소자의 리드선(14a)는 리드(18)에, 리드선(14b)는 리드(19)에 각각 연결된다.

탄성력이 있는 금속편(26)은 기판(16)에 끼워져 있는 리드(17)의 한쪽 끝에 용접되어 있다.

본 실시예에서, 금속편(26)은 용융점이 910℃인 인청동을 띠형상으로 한 것이다.

금속편(26)의 단면적은 제3도에 표시된 금속선(15)의 단면적의 약 6배 정도이다.

금속선(25)의 한쪽 끝은, 리드(18)에 연결된 리드선(14a)의 다른쪽 끝부분에서 납땜으로 연결되어 있다.

본 실시예에서의 금속선(25)은 용융점이 910℃인 인청동의 금속선을 사용하였으며, 그 단면적은 제3도에 표시되어 있는 금속선(15)의 단면적과 거의 비슷하다.

금속편(26)은 서지흡수소자(14)를 향해서 굽혀진 상태로 탄성력을 유지한채, 리드(17)와 연결되지 않은 끝부분이, 금속선(15)의 리드선(14a)이 연결되지 않은 다른 끝부분과 융접되어 있다. 금속편(26), 금속선(25), 서지흡수소자(14)등은 기판(16)에 부착된 상태로 케이싱(24)의 안에 수납된다.

금속편(26)의 단면적은, 서지의 작용을 받아 발생되는 열에 의해 가열되지 않을 정도의, 충분한 면적이다.

서지흡수소자(14)에 저전압의 서지가 계속적으로 작용되어 서지흡수소자에 열이 발생된다 하더라고, 금속편 자체는 열이 발생되지 않을 뿐만 아니라, 탄성도 그대로 유지하고 있다.

과전압의 대전류가 서지흡수소자에 계속해서 흐르게 되면 금속선(25)이 녹게 되며, 과전압의 소전류가 계속적으로 서지흡수소자에 흐르게 되면 납땜부(28)가 녹게 된다.

금속선(25)이나 납땜부(28)중의 어느 한부분이라도 녹게 되며, 서지흡수소자를 향해서 굽혀져 있던 금속편(26)은 탄성력이 있는 제1위치로부터 탄성력이 없는 제2위치로 돌아와, 곧게 뻗어있는 상태로 있게 된다.

[비교예]

제3도에 표시되어 있듯이, 비교예에서의 서지흡수소자에서의 보호장치의 구조가 본 발명의 실시예와 다른 점은, 본 발명의 실시예에서 사용되는 금속편 대신에 금속선(15)을 사용하여, 그 끝을 리드선(14a)의 끝에 납땜으로 직접 연결한 것이다.

제3도에서, 제1도에 표시된 것과 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조번호로 표시하였다.

본 발명에 의한 실시예의 보호장치와 비교예의 보호장치에 각각 모의서지를 100회씩 반복적으로 작용시키는 실험을 하였으며, 모의서지는 표에 표시되어 있듯이, 각각 다른 전류를 8×20μsec의 서지로 하였다. 모의서지를 작용시킨 후, 발화의 여부를 확인하기 위하여, 600V-0.25A의 교류전류를 30분 동안 통전시키는 실험을 하였다.

[표 ]

표에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 실시예의 서지흡수소자는, 600A의 전류에서 반복되는 서지전압을 작용시킨 후, 과전압을 작용시켜도 발화되지 않는 반면에, 비교예의 서지흡수소자는 500A와 600A에서의 실험에서 각각 발화되는 것이 확인되었다.

700A의 서지를 작용시켰을 때에는, 본 발명에 의한 실시예의 보호장치에서 사용된 금속선(25)과 비교예에서 사용된 금속선(15)은 모두 발생되는 열에 의해 녹았다.

이 실험에서, 본 발명에 의한 보호장치가 종래의 보호장치와 비교하여, 높은 안정성의 특징이 있는 것이 입증되었다.

Claims (9)

1. 서지흡수소자와, 일시적으로 작용되는 서지전압으로부터 전기기기를 보호하기 위해서 서지흡수소자를 전기기기에 연결시키는 장치와, 계속적으로 작용되는 과전압으로부터 서지흡수소자와 기타의 전기기기를 보호하기 위해서 전기기기에 연결하는 서지흡수소자의 보호장치로 구성된 서지흡수소자의 보호장치에 있어서, 통신선(11a)과 연결되며, 탄성력이 있는 제1위치와 탄성력이 없는 제2위치의 사이에서 움직일 수 있도록 부착되며, 일시적으로 과도하게 작용되는 서지전압이 반복적으로 작용되어 발생되는 열에 의해서도 고탄성력이 저하되지 않는, 도전성 물질로 만들어지는 제1탄성부재(26)와, 제1위치에서 제1부재를 지지하고 있는 도전성 물질의 제2부재와, 제1위치에서는 전기기기기(10) 및 서지흡수소자(14)를 통신선(11a)과 연결시키고, 제2위치에서 그 연결을 해제시키는 탄성부재(25)와, 계속적으로 과전압이 작용될 때 발생되는 열에의해 용융되어 제1위치로부터 제1부재(26)를 해제시키는 해제장치(28)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
2. 제1항에 있어서, 전기저항이 극히 낮아서 과전압이 계속적으로 작용되거나, 또는, 일시적으로 과도한 전압이 반복적으로 작용되어 열이 발생되어도, 탄성력이 저하되지 않는 도전성 재료를 사용하여, 제1부재(26)를 만드는 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
3. 제2항에 있어서, 제1부재(26)와 제2부재(25)를 인청동으로 만드는 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
4. 제3항에 있어서, 제2부재(25)는 해제장치(28)를 개재하여 제1부재(26)를 서지흡수소자(14) 및 전기기기(10)와 연결시키고 있으며, 그 자체의 전기저항이 극히 높아, 과전압이 계속적으로 작용되어 열이 발생되면, 이 발생된 열에 의해 해제장치(28)가 융용되는 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
5. 제4항에 있어서, 제2부재(25)는 제1부재(26)와 같은 재질의 인청동으로 만들어지며, 제1부재(26)와 제2부재(25)의 형상은 막대 형상이고, 제1부재(26)의 단면적은 제2부재(25)의 단면적의 약 6배인 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
6. 제4항에 있어서, 해제장치(28)는 제2부재(25)를 서지흡수소자(14) 및 전기기기(10)와 확실하게 연결시키고 있는 납땜부(28)이며, 제2부재(25)에 과전압이 계속적으로 작용되며 제2부재(25)가 가열되면, 이 납땜부(28)가 용융되며, 서지흡수소자(14) 및 전기기기(10)와 제1부재(26)와의 연결을 해제시키는 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
7. 제3항에 있어서, 제2부재(25)는 제1부재(26)를 서지흡수소자(14) 및 전기기기(10)와 연결시키고 있으며, 제2부재(25) 자체는 전기저항이 극히 높아, 과전압이 계속적으로 작용하면 열이 발생되며, 이 발생된 열에 의해 제2부재(25)가 용융되면서 전기기기(10) 및 서지흡수소자(14)와 제1부재(26)의 연결상태가 해제되는 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
8. 제5항에 있어서, 제1부재(26)는 가늘고 긴 띠형상이며, 제2부재(25)는 선의 형상인 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.
9. 제1항에 있어서, 서지흡수소자(14)와 서지흡수소자(14)의 보호장치는 챔버내에 수납되어 밀봉되며, 제1부재(26)를 한쌍의 통신선 중의 한곳에 연결시키는 장치, 서지흡수소자(14)를 전기기기(10)와 연결시키는 장치, 나머지 통신선 등은 챔버의 일부로 연결되어 있는 리드(17)(18)(19)인 것을 특징으로 하는 서지흡수소자의 보호장치.