KR101282912B1 - 배리스터장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낙뢰성, 서지성 등의 이상 전압으로부터 전기전자장비를 보호하기 위한 배리스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이상 전압 발생 시에 그 에너지의 흡수성능을 향상시켜 보호레벨의 향상 및 컴팩트한 사이즈를 용이하게 구현할 수 있는 배리스터장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 배리스터장치는, 반대극성이 교대로 대향되게 배치되는 복수의 전극판; 및 상기 복수의 전극판들 사이에 개재되는 복수의 배리스터소자;를 포함하고, 상기 복수의 배리스터소자는 복수의 전극판을 통해 서로 병렬로 접속되며, 각 전극판은 각 배리스터소자 보다 큰 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배리스터장치{VARISTOR APPARATUS}
본 발명은 낙뢰성, 서지성 등의 이상 전압으로부터 전기전자장비를 보호하기 위한 배리스터장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이상 전압 발생 시에 그 에너지의 흡수성능을 향상시켜 서지보호성능의 향상 및 컴팩트한 사이즈를 용이하게 구현할 수 있는 배리스터장치에 관한 것이다.
배리스터(varistor)는 낙뢰에 의한 서지나 계전기들의 동작에 의한 스위칭 서지들에 의해 전기전자장비의 소손 또는 손상되는 것을 방지하는 것으로, 임계 전압 이하에서는 매우 높으나 그 이상에서는 갑자기 낮은 저항값을 보이는 비선형 특성을 이용하여 외부의 급격한 전압 상승(예컨대, 낙뢰성, 서지성)을 자체적으로 흡수, 소멸하도록 하는 용도의 회로용 보호 소자이다.
이러한 배리스터는 주로 EMP 필터, 형광등, 스위칭 파워서플라이 등에서 서지 전압을 흡수하는 용도로 사용된다. 배리스터는 제조 물질에 따라 SiC, ZnO, BaTiO3, Class Se계, Si 등이 있으며, ZnO는 Bi, Co, Mn, Ni, Sb 등과 같은 금속 산화물을 첨가하여 만든다.
낙뢰성, 서지성 등에 의한 이상 과전압이 전기전자장비의 회로 측으로 유입되면 배리스터는 비직선형소자로서 작용하여 그 저항이 낮아지고, 이에 이상 전류가 배리스터를 통해 바이패스됨으로써 회로에 걸리는 전압을 낮추는 역할을 한다. 이때, 배리스터를 흐르는 전류는 열에너지 변환되어 외부로 방출됨에 따라 배리스터는 에너지를 흡수하도록 구성된다.
하지만, 종래의 배리스터는 그 방열성능이 낮아 과도한 열이 발생하면 그 과도한 열에 의해 쉽게 파손되는 단점이 있었다.
또한, 종래의 배리스터는 그 에너지내량에 따라 배리스터의 사이즈가 증가하며, 이렇게 그 사이즈가 증가한 경우에는 전기전자장비 내의 장착공간을 많이 차지하여 그 사용성이 저하되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 복수의 배리스터소자를 복수의 전극판을 통해 병렬로 접속시킴으로써 보호레벨의 용량을 높임과 더불어 사이즈의 컴팩트화를 용이하게 구현할 수 있고, 종래에 비해 전극판의 사이즈를 증대시킴으로써 방열성능의 향상에 의한 사용수명의 장기화를 효과적으로 구현할 수 있으며, 전극판 및 배리스터소자의 절연성을 향상시킨 배리스터장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배리스터장치는,
반대극성이 교대로 대향되게 배치되는 복수의 전극판; 및
상기 복수의 전극판들 사이에 개재되는 복수의 배리스터소자;를 포함하고,
상기 복수의 배리스터소자는 복수의 전극판을 통해 서로 병렬로 접속되고, 각 전극판은 각 배리스터 보다 큰 사이즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 전극판은 복수의 제1전극판 및 상기 제1전극판과 반대되는 극성을 가진 복수의 제2전극판으로 이루어지고, 상기 제1전극판들과 상기 제2전극판들은 서로 교대로 배치되며, 각 배리스터소자의 외면에는 서로 반대되는 극성의 제1 및 제2 전극판들이 각각 접속되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제1전극판은 제1도전체를 통해 통전가능하게 연결되고, 상기 복수의 제2전극판은 제2도전체를 통해 통전가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전극판의 측면에는 제1연결부가 외측으로 연장되고, 상기 제1연결부에는 체결구 형태의 제1도전체가 체결되는 체결공이 형성되며, 상기 제1도전체가 제1연결부들의 체결공들에 체결됨에 따라 복수의 제1전극판이 통전가능하게 접속되고,
상기 제2전극판의 측면에도 제2연결부가 외측으로 연장되고, 상기 제2연결부에는 체결구 형태의 제2도전체가 체결되는 체결공이 형성되며, 상기 제2도전체가 제2연결부들의 체결공들에 체결됨에 따라 복수의 제2전극판이 통전가능하게 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전극판의 제1연결부와 상기 제2전극판의 제2연결부는 서로 반대되는 방향에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전극판의 전면 중앙부 및 후면 중앙부 각각에는 배리스터소자와 접속하는 제1접속부가 각각 형성되고, 상기 제2전극판의 전면 중앙부 및 후면 중앙부 각각에는 배리스터소자와 접속하는 제2접속부가 각각 형성되며,
상기 배리스터소자의 전면 및 후면 각각에는 제1 및 제2 전극판들의 제1 및 제2 접속부와 접속하는 접속면이 형성되고, 상기 배리스터소자의 접속면은 제1 및 제2 전극판의 제1 및 제2 접속부에 대응하는 면적을 가지는 것을 특징으로 한다.
복수의 제1전극판들 중에서 어느 하나의 제1전극판에는 제1연장부가 측면방향으로 연장되고, 복수의 제2전극판들 중에서 어느 하나의 제2전극판에는 제2연장부가 측면방향으로 연장되며, 상기 제1 및 제2 연장부에는 (+)전원선 및 (-)전원선이 각각 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전극판의 제1접속부 및 제1연장부를 제외한 가장자리영역 및 측면부에는 절연층이 형성되고, 상기 제2전극판의 제2접속부 및 제2연장부를 제외한 가장자리 영역 및 측면부에는 절연층이 형성되며, 상기 배리스터소자의 측면에는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 전극판은 그 사이에 복수의 배리스터소자가 개재된 상태로 복수의 체결구를 통해 적층된 상태로 결합되고, 상기 제1 및 제2 전극판들의 각 가장자리에는 복수의 체결공이 형성되며, 상기 복수의 체결구는 전극판들의 체결공에 체결되며, 상기 전극판들의 체결공 측에는 스페이서들이 위치하고, 각 스페이서는 절연체 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 작은 사이즈의 배리스터소자들이 반대극성의 제1 및 제2 전극판들 사이에 개재되고, 동일한 극성의 제1전극판들 및 동일한 극성의 제2전극판들 각각은 제1도전체 및 제2도전체에 의해 각각 통전가능하게 접속되는 구조로 이루어짐에 따라 그 보호레벨의 용량을 높이면서도 전체 사이즈를 컴팩트하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전극판의 사이즈가 배리스터소자의 사이즈 보다 크게 형성됨에 따라 배리스터에서 발생된 과도한 열에너지를 외부 쉽게 방출할 수 있고, 이에 열에너지로 인한 배리스터의 파손 내지 손상 가능성을 낮춰 보다 오랜 사용수명을 확보할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 전극판의 외부 노출면과 배리스터소자의 외부 노출면에 절연층을 각각 형성함에 따라 절연성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리스터장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 배리스터장치의 정면에서 바라본 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 배리스터장치의 배면에서 바라본 분해사시도이다.
도 4는 도 1의 화살표 A방향에서 바라본 측면도이다.
도 5는 도 1의 화살표 B방향에서 바라본 평면도이다.
도 6은 도 1의 화살표 C방향에서 바라본 저면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리스터장치를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배리스터장치는 복수의 전극판(21, 22), 및 복수의 전극판(21, 22)들 사이에 개재되는 복수의 배리스터소자(10)를 포함한다.
복수의 전극판(21, 22)은 알루미늄, 탄탈, 마그네슘, 구리 등과 같은 다양한 도전성 재질로 이루어지고, 특히 본 실시예의 전극판(21, 22)은 알루미늄으로 구성됨이 바람직하다.
복수의 제1전극판(21)과 복수의 제2전극판(22)으로 이루어지고, 제1전극판(21)과 제2전극판(22)은 서로 반대 극성을 가진다. 예컨대, 제1전극판(21)이 (+)극성이면 제2전극판(22)은 (-)극성이 되며, 제1전극판(21)이 (-)극성이면 제2전극판(22)은 (+)극성이 된다.
그리고, 제1전극판(21)과 제2전극판(22)은 서로 교대로 배치됨에 따라 제1 및 제2 전극판(21, 22)은 서로 대향되게 설치된다.
복수의 배리스터소자(10)는 복수의 전극판(21, 22)들 사이에 개재되고, 특히 각 배리스터소자(10)의 전면 및 후면에는 서로 반대되는 극성의 제1 및 제2 전극판(21, 22)들이 각각 접속되도록 적층되며, 특히, 제1전극판(21)들 사이에는 2 이상의 배리스터소자(10) 및 하나 이상의 제2전극판(22)이 개재되고, 제2전극판(22)들 사이에는 2 이상의 배리스터소자(10) 및 하나 이상의 제1전극판(21)이 개재될 수 있다.
각 배리스터소자(10)는 그 제조 물질에 따라 SiC, ZnO, BaTiO3, Class Se계, Si 등이 있으며, ZnO는 Bi, Co, Mn, Ni, Sb 등과 같은 금속 산화물을 첨가하여 만든다.
그리고, 복수의 배리스터소자(10)는 복수의 전극판(21, 22)을 통해 서로 병렬로 접속됨에 따라 그 보호레벨을 높임과 동시에 배리스터장치의 전체 사이즈를 보다 컴팩트화할 수 있는 장점이 있다.
복수의 배리스터소자(10)는 복수의 전극판(21, 22)에 의해 병렬 접속되는 구조는, 동일한 극성의 제1전극판(21)들은 제1도전체(23)에 의해 서로 접속됨과 더불어 동일한 극성의 제2전극판(22)들은 제2도전체(24)에 의해 서로 접속됨으로써 이루어진다. 이러한 제1 및 제2 도전체(23, 24)에 의해 복수의 제1전극판(21) 및 복수의 제2전극판(22) 각각이 접속됨에 따라 복수의 배리스터소자(10)는 병렬로 접속된다.
제1전극판(21)의 측면에는 제1연결부(21a)가 외측으로 연장되고, 제1연결부(21a)에는 체결구 형태의 제1도전체(23)가 체결되는 체결공(21e)이 형성되며, 제1도전체(23)가 제1연결부(21a)들의 체결공(21e)들에 체결됨에 따라 복수의 제1전극판(21)이 통전가능하게 접속된다. 이러한 구성에 의해 제1도전체(23)는 복수의 제1전극판(21)에 대해 직교하는 방향으로 연결되어 복수의 제1전극판(21)이 통전가능하게 접속된다.
동일하게, 제2전극판(22)의 측면에도 제2연결부(22a)가 외측으로 연장되고, 제2연결부(22a)에는 체결구 형태의 제2도전체(24)가 체결되는 체결공(22e)이 형성되며, 제2도전체(24)가 제2연결부(22a)들의 체결공(22e)들에 체결됨에 따라 복수의 제2전극판(22)이 통전가능하게 접속된다. 이러한 구성에 의해 제2도전체(24)는 복수의 제2전극판(22)에 대해 직교하는 방향으로 연결되어 복수의 제2전극판(22)이 통전가능하게 접속된다.
그리고, 제1도전체(23) 및 제2도전체(24)는 서로 간섭하지 않도록 제1전극판(21)의 제1연결부(21a)와 제2전극판(22)의 제2연결부(22a)가 서로 반대되는 방향에 각각 형성됨이 바람직하다.
또한, 제1 및 제2 전극판(21, 22)은 배리스터소자(10) 보다 큰 사이즈로 구성되고, 특히 제1 및 제2 전극판(21, 22)의 면적이 배리스터소자(10)의 면적 보다 크게 형성됨으로써 방열성능이 대폭 향상된다. 즉, 배리스터소자(10) 측에서 과도한 열이 발생하면 배리스터소자(10)에서 발생된 과도한 열은 넓은 면적의 전극판(21, 22)들을 통해 외부로 충분히 방출될 수 있고, 이에 배리스터소자(10)의 과열로 인한 손상 내지 파손이 방지될 수 있어 그 사용수명의 장기화가 구현되는 장점이 있다.
제1전극판(21)의 전면 중앙부 및 후면 중앙부 각각에는 배리스터소자(10)와 접속하는 제1접속부(21c)가 각각 형성되고, 제2전극판(22)의 전면 중앙부 및 후면 중앙부 각각에는 배리스터소자(10)와 접속하는 제2접속부(22c)가 각각 형성된다.
복수의 제1전극판(21)들 중에서 어느 하나의 제1전극판(21)에는 제1연장부(21b)가 측면방향으로 연장되고, 복수의 제2전극판(22)들 중에서 어느 하나의 제2전극판(22)에는 제2연장부(22b)가 측면방향으로 연장된다. 제1 및 제2 연장부(21b, 22b)는 서로 반대방향으로 연장되고, 제1 및 제2 연장부(21b, 22b)에는 접속공이 각각 형성되며, 각 접속공에는 (+)전원선 및 (-)전원선이 각각 접속된다.
한편, 제1전극판(21)의 제1접속부(21c), 제1연장부(21b) 등을 제외한 가장자리영역 및 측면부 즉, 제1전극판(21)의 외부 노출면에는 아노다이징에 의한 산화피복층 또는 프린팅 등을 통한 절연층(21d)이 형성되고, 이에 제1전극판(21)의 외부 노출면은 그 절연성이 확보될 수 있다. 마찬가지로, 제2전극판(22)의 제2접속부(21c), 제2연장부(21b) 등을 제외한 가장자리 영역 및 측면부 즉, 제2전극판(22)의 외부 노출면에는 아노다이징에 의한 산화피복층 또는 프린팅 등을 통한 절연층(21d)이 형성됨에 따라 절연성이 확보될 수 있다. 특히, 제1전극판(21)의 절연층(21d) 및 제2전극판(22)의 절연층(22d)은 아노다이징에 의해 열전도성 및 절연특성이 우수한 산화알루미나층이 바람직하다.
배리스터소자(10)의 전면 및 후면 각각에는 제1 및 제2 전극판(21, 22)들의 제1 및 제2 접속부(21c, 22c)와 접속하는 접속면(11)이 형성되고, 배리스터소자(10)의 접속면(11)은 제1 및 제2 전극판(21, 22)의 제1 및 제2 접속부(21c, 22c)에 대응하는 면적을 가진다. 또한, 배리스터소자(10)의 측면 즉, 접속면(11)을 제외한 나머지 부분은 외부로 노출되고, 이러한 배리스터소자(10)의 측면에는 에폭시 등과 같은 절연재에 의해 절연층(12)이 피복됨으로써 배리스터소자(10)의 절연성이 확보될 수 있다.
복수의 전극판(21, 22)은 그 사이에 복수의 배리스터소자(10)가 개재된 상태로 복수의 체결구(25)를 통해 적층된 상태로 결합된다. 즉, 제1 및 제2 전극판(21, 22)들의 각 가장자리에는 복수의 체결공(21f, 22f)가 형성되며, 복수의 체결구(25)는 전극판(21, 22)들의 체결공(21f, 22f)에 체결됨에 따라 복수의 전극판(21, 22) 및 복수의 배리스터소자(10)가 각각의 절연을 유지하면서 결합된다. 각 체결구(25)가 체결되는 전극판(21, 22)들의 체결공(21f, 22f) 측에는 스페이서(26)들이 위치하고, 각 스페이서(26)는 절연체 재질로 이루어짐으로써 반대 극성의 전극판(21, 22)들이 서로 접속됨을 차단할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 배리스터소자(10)들이 개재된 상태로 복수의 전극판(21, 22)들이 복수의 체결구(25)을 통해 서로 결합됨에 따라 서로 인접하는 제1 및 제2 전극판(21, 22)들의 가장자리들 사이에는 이격공간(27)이 형성되고, 이러한 이격공간(27)에는 각 배리스터(10)의 두께에 대응하는 두께를 가진 스페이서(26)들이 개재됨으로써 전극판(21, 22)들은 배리스터(10)의 두께에 대응하여 적절히 이격될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 작은 사이즈의 배리스터소자(10)들이 반대극성의 제1 및 제2 전극판(21, 22)들 사이에 개재되고, 동일한 극성의 제1전극판(21)들 및 제2전극판(22)들 각각은 제1도전체(23) 및 제2도전체(24)에 의해 각각 통전가능하게 접속되는 구조로 이루어짐에 따라 그 보호레벨의 용량을 높이면서도 전체 사이즈를 컴팩트하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 제1 및 제2 전극판(21, 22)이 배리스터소자(10) 보다 큰 사이즈로 구성됨에 따라 그 방열성능이 대폭 향상되고, 이에 배리스터소자(10)가 과도한 열에너지로 인해 파손 내지 손상됨을 충분히 방지할 수 있어 보다 오랜 사용수명을 도모할 수 있는 장점이 있다.
10: 배리스터소자 11: 접속면
21: 제1전극판 22: 제2전극판
23: 제1도전체 24: 제2도전체
25: 체결구

Claims (9)

  1. 반대극성이 교대로 대향되게 배치되는 복수의 전극판들; 및
    상기 복수의 전극판들 사이에 개재되는 복수의 배리스터소자들;을 포함하고,
    상기 복수의 배리스터소자들은 상기 복수의 전극판들을 통해 서로 병렬로 접속되며, 각 전극판은 각 배리스터 보다 큰 사이즈로 구성되고,
    상기 복수의 전극판들은 복수의 제1전극판들 및 상기 복수의 제1전극판들과 반대되는 극성을 가진 복수의 제2전극판들으로 이루어지고, 상기 복수의 제1전극판들과 상기 복수의 제2전극판들은 서로 교대로 배치되며, 각 배리스터소자의 외면에는 서로 반대되는 극성의 제1 및 제2 전극판들이 각각 접속되도록 구성되며,
    상기 복수의 제1전극판들 중에서 어느 하나의 제1전극판에는 제1연장부가 측면방향으로 연장되고, 복수의 제2전극판들 중에서 어느 하나의 제2전극판에는 제2연장부가 측면방향으로 연장되며, 상기 제1 및 제2 연장부에는 (+)전원선 및 (-)전원선이 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극판들은 제1도전체를 통해 통전가능하게 연결되고, 상기 복수의 제2전극판들은 제2도전체를 통해 통전가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극판의 측면에는 제1연결부가 외측으로 연장되고, 상기 제1연결부에는 체결구 형태의 제1도전체가 체결되는 체결공이 형성되며, 상기 제1도전체가 제1연결부들의 체결공들에 체결됨에 따라 복수의 제1전극판이 통전가능하게 접속되고,
    상기 제2전극판의 측면에도 제2연결부가 외측으로 연장되고, 상기 제2연결부에는 체결구 형태의 제2도전체가 체결되는 체결공이 형성되며, 상기 제2도전체가 제2연결부들의 체결공들에 체결됨에 따라 복수의 제2전극판이 통전가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1전극판의 제1연결부와 상기 제2전극판의 제2연결부는 서로 반대되는 방향에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1전극판의 전면 중앙부 및 후면 중앙부 각각에는 배리스터소자와 접속하는 제1접속부가 각각 형성되고, 상기 제2전극판의 전면 중앙부 및 후면 중앙부 각각에는 배리스터소자와 접속하는 제2접속부가 각각 형성되며,
    상기 배리스터소자의 전면 및 후면 각각에는 제1 및 제2 전극판들의 제1 및 제2 접속부와 접속하는 접속면이 형성되고, 상기 배리스터소자의 접속면은 제1 및 제2 전극판의 제1 및 제2 접속부에 대응하는 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1전극판의 제1접속부 및 제1연장부를 제외한 가장자리영역 및 측면부에는 절연층이 형성되고, 상기 제2전극판의 제2접속부 및 제2연장부를 제외한 가장자리 영역 및 측면부에는 절연층이 형성되며, 상기 배리스터소자의 측면에는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극판들은 그 사이에 복수의 배리스터소자들이 개재된 상태로 복수의 체결구를 통해 적층된 상태로 결합되고, 상기 제1 및 제2 전극판들의 각 가장자리에는 복수의 체결공이 형성되며, 상기 복수의 체결구는 전극판들의 체결공에 체결되며, 상기 전극판들의 체결공 측에는 스페이서들이 위치하고, 각 스페이서는 절연체 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배리스터장치.
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