KR101194242B1

KR101194242B1 - 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기

Info

Publication number: KR101194242B1
Application number: KR1020120025073A
Authority: KR
Inventors: 김동진; 김영선
Original assignee: 선광엘티아이(주)
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-10-29

Abstract

본 발명은 인입되는 뇌전류를 접지로 도통시키는 과정에서 발생되는 고온으로부터 바리스터를 보호할 수 있는 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기에 관한 것이다. 본 발명은 전원선에 연결되어 일정 수준 이상의 전원이 인가되면 흡수하여 접지로 도통시키는 바리스터(10); 상기 바리스터(10)의 외측면에 밀착되도록 바리스터(10)에 씌워져서 바리스터(10)에서 발생되는 열에 의해 열변형되는 열변형부재(30); 상기 열변형부재(30)의 열변형에 의해 작동되어서 차단신호를 발신하는 차단신호발신부(50); 상기 차단신호발신부(50)에서 발신되는 차단신호에 의해 스위칭작동되어서 상기 전원선을 차단하는 스위치(70); 상기 차단신호발신부(50)에 연결되어 차단신호발신부(50)의 차단신호를 유?무선신호로 변환하여서 유?무선으로 송신하는 송신기(61); 및 상기 송신기(61)에서 발신되는 차단신호를 수신하고 수신된 차단신호에 의해 상기 스위치(70)를 작동시키도록 스위치(70)에 연결되는 수신기(63);를 포함한다. 본 발명은 입력되는 일정 수준 이상의 전류를 접지로 도통시키는 바리스터가 도통과정에서 발생되는 열에 의해 소손되는 것을 방지하도록 이상전류가 입력되는 상태의 전원선을 차단할 수 있다.

Description

열폭주방지기능을 갖는 서지보호기{SURGE PROTECTOR HAVING PREVENTING THERMAL RUNWAY FUNCTION}

본 발명은 인입되는 뇌전류를 접지로 도통시키는 과정에서 발생되는 고온으로부터 바리스터를 보호할 수 있는 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 서지 보호 장치는 서지(surge) 전압으로부터 장치를 보호하기 위한 응용기기로써, 전기 장치에 공급되는 안전 범위 이상의 이상 전압을 차단하거나 접지로 연결하여 감쇄시키는 것이다.

이러한, 서지 보호 장치는 그 기능에 따라 전압스위칭형, 전압제한형, 조합형의 3종류로 나뉜다. 전압스위칭형은 서지가 인가되지 않은 경우 높은 임피던스 상태이고, 전압서지가 있을 때는 급격하게 임피던스가 낮아지는 기능을 가진 서지 보호 장치이다. 이에 사용되는 소자의 예로, 에어갭, 가스방전관, 사이리스터, 트라이액 등이 있다.

전압제한형은 서지가 인가되지 않은 경우 높은 임피던스 상태이고, 서지전류와 전압이 상승하면 임피던스가 연속적으로 감소하는 기능을 가진 서지 보호 장치이다. 전압제한형 서지 보호 장치에 사용되는 소자의 예로, 바리스터, 억제 다이오드 등이 있다. 조합형은 전압스위칭형 소자와 전압제한형 소자를 갖는 서지 보호 장치이다.

인가전압의 특성에 따라 전압스위칭, 전압제한 또는 전압스위칭과 전압제한의 두 가지 동작을 하는 것으로 가스방전관과 바리스터를 조합한 서지 보호 장치가 있다.

상기 서지 보호장치 중 뇌해를 방지하기 위하여 단상교류 또는 삼상교류 전로나 직류 전로에 있어서 전기기기와 대지간에 천둥에 의한 과도기적인 과전압을 제한하고 서지(serge)전류를 분류하는 디바이스(device)로서 서지 보호 장치가 설치되어 있다. 이 서지 보호 장치용 소자로서는,산화 아연 형태 바리스터(varistor)가 일반적으로 사용된다.

이 산화 아연 형태 바리스터(varistor)는 낙뢰 등이 반복하여 입력되면 그 입력 레벨(level)에 따라서 순차적으로 전압이 떨어진다. 산화 아연 형태 바리스터의 입력 전압이 떨어지면 누설되는 전류가 증가하여 발열량이 증가하고 이에 따라 열 폭주에 의한 발연 발화의 원인이 된다. 이를 방지하기 위하여 산화 아연 형태 바리스터의 열 폭주에 의한 발연 발화를 방지하는 보호로서 온도퓨즈(fuse) 기능을 구비하고 있는 것이 제안되어 있다.

그러나 종래의 온도퓨즈 기능을 구비하는 바리스터는 온도퓨즈와 바리스터가 일체형으로 구성된 경우 열폭주를 방지하는 데 유리하나, 바리스터의 과열된 온도가 온도퓨즈에 제대로 전달되지 못하여 산화 아연 형태의 바리스터를 제대로 보호하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 서지 보호 장치는 바리스터에서 발생된 열을 외부로 쉽게 방출하지 못하여 자연 발화 가능성이 높고, 바리스터가 과열되는 경우 자연 발화되어 비산함으로써 2차적으로 서지 보호 장치가 폭발할 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명과 연관되는 종래기술 "열폭주 방지 소자가 구비된 방폭형 서지 보호 장치"가 대한민국특허청에 출원되어 등록번호:10-0992426호로 등록된 바 있다.

종래기술은 전원선에 연결되어 일정 수준 이상의 전원이 인가되면 흡수하여 접지로 도통시키는 바리스터와, 상기 바리스터 전단에 연결되어 상기 바리스터의 내부온도가 일정 값 이상으로 상승되면 상기 전원선으로부터 흡수되는 입력전원을 차단할 수 있는 온도퓨즈로 구성되되, 상기 바리스터는 복수로 구비되어 상호 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬로 연결되되, 상기 복수의 바리스터 사이에 상기 온도퓨즈가 위치하여 상호 면접촉되고, 상기 복수의 바리스터는 상기 온도퓨즈와 압착되도록 그 외면이 열수축테이프로 권취된다.

그러나, 종래기술은 복수의 바리스터의 사이에 온도퓨즈를 장착하기 때문에 장치가 복잡해지는 문제가 있으며 온도퓨즈가 고장되는 경우에는 바리스터가 폭발하는 문제가 여전히 남아있다.

본 발명의 목적은 입력되는 일정 수준 이상의 전류를 접지로 도통시키는 바리스터가 도통과정에서 발생되는 열에 의해 소손되는 것을 방지하도록 이상전류가 입력되는 상태에서 전원선을 차단할 수 있는 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기는, 전원선에 연결되어 일정 수준 이상의 전원이 인가되면 흡수하여 접지로 도통시키는 바리스터(10); 상기 바리스터(10)의 외측면에 밀착되도록 바리스터(10)에 씌워져서 바리스터(10)에서 발생되는 열에 의해 열변형되는 열변형부재(30); 상기 열변형부재(30)의 열변형에 의해 작동되어서 차단신호를 발신하는 차단신호발신부(50); 상기 차단신호발신부(50)에서 발신되는 차단신호에 의해 스위칭작동되어서 상기 전원선을 차단하는 스위치(70); 상기 차단신호발신부(50)에 연결되어 차단신호발신부(50)의 차단신호를 유?무선신호로 변환하여서 유?무선으로 송신하는 송신기(61); 및 상기 송신기(61)에서 발신되는 차단신호를 수신하고 수신된 차단신호에 의해 상기 스위치(70)를 작동시키도록 스위치(70)에 연결되는 수신기(63);를 포함한다.

삭제

상기 열변형부재(30)는 상기 바리스터(10)에 씌워지도록 튜브형태나 케이스형태로 이루어지며 열에 의해 수축되는 열수축 수지 또는 열에 의해 팽창하는 열팽창 수지로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 차단신호발신부(50)는 상기 바리스터(10)의 외측면에 고정되는 고정단자(51); 상기 고정단자(51)와 접촉되거나 이격되도록 상기 열변형부재(30)의 내측면에 고정되는 이동단자(53); 및 상기 이동단자(53)가 고정단자(51)에 접촉되거나 이격됨을 감지하여 차단신호를 발신하는 신호발신부재(55);를 포함한다.

본 발명은 입력되는 일정 수준 이상의 전류를 접지로 도통시키는 바리스터가 도통과정에서 발생되는 열에 의해 소손되는 것을 방지하도록 이상전류가 입력되는 상태의 전원선을 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기의 블록도.
도 2는 본 발명의 요부를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기의 블록도.

이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명에 따른 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기를 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기는 바리스터(10); 열변형부재(30); 차단신호발신부(50); 및 스위치(70);를 포함한다.

바리스터(10)는 전원선에 연결되어 일정 수준 이상의 전원이 인가되면 흡수하여 접지로 도통시킨다. 여기서, 일정 수준의 전원이라 함은 바리스터(10)에서 서지(surge)로 판단되는 임계 전압을 의미한다. 이러한, 바리스터(10)는 전원선으로부터 일정전압 이상 인가되는 경우 내부저항이 감소하면서 과전류를 흡수하여 접지로 유도함으로써 부하(100)에 과전류가 흘러 부하(100)손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 바리스터(10)는 당업자의 설계 변경에 따라 억제형 소자를 채택할 수도 있다.

열변형부재(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 바리스터(10)의 외측면에 밀착되도록 바리스터(10)에 씌워져서 바리스터(10)에서 발생되는 열에 의해 열변형된다. 이러한, 열변형부재(30)는 상기 바리스터(10)에 씌워지면서 면접촉되도록 튜브형태나 케이스형태로 이루어지며 열에 의해 수축되는 열수축 수지 또는 열에 의해 팽창하는 열팽창 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 열변형부재(30)는 바리스터(10)에서 발생되는 열에 의해 변형이 빠르게 이루어지고 열변형 된 후 빠르게 형상이 복원되도록 외측면에 확대 도시된 바와 같이 주름(31)이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 열변형부재(30)는 열변형이 신속하게 이루어질 수 있도록 약0.2~0.6mm의 두께로 구성되는 것이 바람직하다.

차단신호발신부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열변형부재(30)의 열변형에 의해 작동되어서 차단신호를 발신한다. 이러한, 차단신호발신부(50)는 후술되는 스위치(70)에 차단신호롤 바로 전달할 수 있도록 전선을 통해 스위치(70)와 연결될 수 있다.

그리고, 차단신호발신부(50)는 예컨대 고정단자(51); 이동단자(53); 및 신호발신부재(55);를 포함한다.

고정단자(51)는 상기 바리스터(10)의 외측면에 고정된다.

이동단자(53)는 상기 고정단자(51)와 접촉되거나 이격되도록 상기 열변형부재(30)의 내측면에 고정된다.

신호발신부재(55)는 상기 이동단자(53)가 고정단자(51)에 접촉되거나 이격됨을 감지하여 차단신호를 발신한다. 이러한, 신호발신부재(55)는 프로그래밍 가능한 IC칩과 전자부품들을 장착되는 PCB를 포함하며, 고정단자(51)와 이동단자(53)의 접촉이나 이격된 상태를 감지하여 신호를 발신할 수 있다.

스위치(70)는 상기 차단신호발신부(50)에서 발신되는 차단신호에 의해 스위칭작동되어서 바리스터(10)로 유입되는 전원선을 차단한다. 이때, 스위치(70)는 차단신호에 의해 전원선을 차단하면서 전원선을 직접 접지선에 연결시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대 송신기(61); 및 수신기(63);를 포함한다.

송신기(61)는 상기 차단신호발신부(50)에 연결되어 차단신호발신부(50)의 차단신호를 유?무선신호로 변환하여서 유?무선으로 송신한다.

수신기(63)는 상기 송신기(61)에서 발신되는 차단신호를 수신하고 수신된 차단신호에 의해 상기 스위치(70)를 작동시키도록 스위치(70)에 연결된다.

여기서, 송신기(61) 및 수신기(63)는 프로그래밍 가능한 IC칩과 전자부품들을 포함하는 PCB를 포함하고, 차단신호를 유?무선신호로 변환하여 송신할 수 있을 뿐만 아니라 수신된 유?무선신호를 차단신호로 변환할 수 있다. 특히, 송신기(61) 및 수신기(63)는 무선신호를 송수신하면 원거리에서 스위치(70)를 작동시킬 수 있을 뿐만 아니라 전선을 제외시킬 수 있어서 용이하게 공간활용 할 수 있다.

이와 같은, 본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 전원선을 통해 정격전압의 전류가 입력되어서 부하(100)로 입력되는 상태에서 뇌전류가 입력되는 경우 입력되는 뇌전류를 바리스터(10)가 접지로 뇌전류를 도통시킨다. 여기서, 바리스터(10)는 뇌전류를 접지로 도통시키는 과정에서 온도가 상승된다. 이때, 열변형부재(30)는 바리스터(10)의 온도에 의해 열수축되거나 열팽창된다. 그리고, 이동단자(53)는 열변형되는 열변형부재(30)와 함께 이동되어서 상기 고정단자(51)와 접촉되거나 이격된다. 이어서, 신호발신부재(55)는 이동단자(53)가 고정단자(51)에 접촉되거나 이격되는 것을 감지하여 차단신호를 발신한다. 따라서, 스위치(70)는 차단신호에 따라 스위칭동작되어 전원선을 차단하여 뇌전류의 입력을 차단할 수 있다. 즉, 바리스터(10)는 스위치(70)에 의해 전원선이 차단되어 뇌전류가 더 이상 입력되지 않아서 작동이 중지되므로, 더 이상의 온도상승이 중지되어 소손되지 않는다.

이와 같이, 본 발명은 입력되는 일정 수준 이상의 전류를 접지로 도통시키는 바리스터가 도통과정에서 발생되는 열에 의해 소손되는 것을 방지하도록 전류가 입력되는 전원선을 차단할 수 있다. 따라서, 바리스터는 전원선을 통해 입력되는 뇌전류가 원천적으로 차단되므로 뇌전류를 접지로 도통시키지 않게되어 뇌전류를 접지로 도통시키는 과정에서 발생되는 열에 의해 소손되지 않을 뿐만 아니라 고온으로부터 보호될 수 있어서 장기간 사용될 수 있다.

전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 동일 사상의 범주내에서 적절한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있으므로, 이러한 형상 및 구조의 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 바리스터 30 : 열변형부재
50 : 차단신호발신부 70 : 스위치

Claims

전원선에 연결되어 일정 수준 이상의 전원이 인가되면 흡수하여 접지로 도통시키는 바리스터(10);
상기 바리스터(10)의 외측면에 밀착되도록 바리스터(10)에 씌워져서 바리스터(10)에서 발생되는 열에 의해 열변형되는 열변형부재(30);
상기 열변형부재(30)의 열변형에 의해 작동되어서 차단신호를 발신하는 차단신호발신부(50);
상기 차단신호발신부(50)에서 발신되는 차단신호에 의해 스위칭작동되어서 상기 전원선을 차단하는 스위치(70);
상기 차단신호발신부(50)에 연결되어 차단신호발신부(50)의 차단신호를 유?무선신호로 변환하여서 유?무선으로 송신하는 송신기(61); 및
상기 송신기(61)에서 발신되는 차단신호를 수신하고 수신된 차단신호에 의해 상기 스위치(70)를 작동시키도록 스위치(70)에 연결되는 수신기(63);를 포함하는 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 열변형부재(30)는
상기 바리스터(10)에 씌워지도록 튜브형태나 케이스형태로 이루어지며 열에의해 수축되는 열수축 수지 또는 열에 의해 팽창하는 열팽창 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기.
제 1 항에 있어서, 상기 차단신호발신부(50)는
상기 바리스터(10)의 외측면에 고정되는 고정단자(51);
상기 고정단자(51)와 접촉되거나 이격되도록 상기 열변형부재(30)의 내측면에 고정되는 이동단자(53); 및
상기 이동단자(53)가 고정단자(51)에 접촉되거나 이격됨을 감지하여 차단신호를 발신하는 신호발신부재(55);를 포함하는 열폭주방지기능을 갖는 서지보호기.