KR20180136441A - 서지 방호 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관련된 서지 방호 소자는, 절연성 관 (2) 과, 절연성 관의 양단 개구부를 폐색하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 1 쌍의 봉지 전극 (3) 을 구비하고, 1 쌍의 봉지 전극이, 안쪽으로 돌출되어 서로 대향한 1 쌍의 돌출 전극부 (5) 를 갖고, 절연성 관의 내주면에, 둘레 방향으로 연장된 홈부 (2a) 가 적어도 1 개 형성되어 있다.

Description

서지 방호 소자

본 발명은, 낙뢰 등으로 발생하는 서지로부터 여러 가지 기기를 보호하고, 사고를 미연에 방지하는 데에 사용하는 서지 방호 소자에 관한 것이다.

전화기, 팩시밀리, 모뎀 등의 통신 기기용 전자 기기가 통신선과의 접속하는 부분, 전원선, 안테나 혹은 CRT, 액정 텔레비전 및 플라즈마 텔레비전 등의 화상 표시 구동 회로 등, 뇌 서지나 정전기 등의 이상 전압 (서지 전압) 에 의한 전격을 받기 쉬운 부분에는, 이상 전압에 의해 전자 기기나 이 기기를 탑재하는 프린트 기판의 열적 손상 또는 발화 등에 의한 파괴를 방지하기 위하여, 서지 방호 소자가 접속되어 있다.

종래, 예를 들어 특허문헌 1 및 2 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스, 유리 등의 통체인 절연성 관과, 절연성 관을 봉지하는 1 쌍의 봉지 전극으로부터 대향 상태로 돌출된 1 쌍의 돌출 전극부를 구비한 어레스터형의 서지 방호 소자가 기재되어 있다.

일본 실용신안등록공보 제3151069호 일본 공개특허공보 평5-36460호

상기 종래의 기술에는, 이하의 과제가 남아 있다.

즉, 아크 방전에 의해 돌출 전극부를 구성하는 금속이 용융 비산하여, 금속 성분이 절연성 관의 내면에 부착됨으로써, 1 쌍의 봉지 전극 간의 절연성을 악화시키는 문제가 있었다. 특히, 서지 인가 전류가 10 ㎄ 를 초과하는 경우에는 금속의 비산이 현저해져, 대량의 금속 성분이 절연성 관의 내면에 부착되면, 절연성 관의 내주면에 통전 회로가 형성되어 쇼트되는 경우도 있고, 그 경우에는 서지 방호 소자의 수명으로 판단되는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 서술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 아크 방전으로 비산한 금속 성분의 부착에 의한 쇼트를 억제 가능한 서지 방호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 제 1 발명에 관련된 서지 방호 소자는, 절연성 관과, 상기 절연성 관의 양단 개구부를 폐색하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 1 쌍의 봉지 전극을 구비하고, 1 쌍의 상기 봉지 전극이, 안쪽으로 돌출되어 서로 대향한 1 쌍의 돌출 전극부를 갖고, 상기 절연성 관의 내주면에, 둘레 방향으로 연장된 홈부가 적어도 1 개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 서지 방호 소자에서는, 절연성 관의 내주면에, 둘레 방향으로 연장된 홈부가 적어도 1 개 형성되어 있기 때문에, 아크 방전으로 비산한 금속 성분이 절연성 관의 내주면에 부착되어도 홈부 내에는 들어가기 어려운 점에서 부착 금속에 의한 통전 회로가 잘 형성되지 않아, 쇼트되는 것을 억제할 수 있다. 또, 홈부에 의해 절연성 관의 내주면을 개재한 봉지 전극 간의 연면 (沿面) 거리가 길어져, 이 점에서도 부착 금속에 의한 통전 회로가 잘 형성되지 않게 된다.

제 2 발명에 관련된 서지 방호 소자는, 제 1 발명에 있어서, 상기 홈부가, 상기 절연성 관의 축선 방향으로 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 서지 방호 소자에서는, 홈부가, 절연성 관의 축선 방향으로 복수 형성되어 있기 때문에, 부착 금속에 의한 통전 회로의 형성을 복수의 홈부에 의해 억제할 수 있고, 보다 쇼트를 방지할 수 있게 된다.

제 3 발명에 관련된 서지 방호 소자는, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 홈부가, 적어도 상기 절연성 관의 개구부의 근방에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 서지 방호 소자에서는, 홈부가, 적어도 절연성 관의 개구부의 근방에 형성되어 있기 때문에, 아크 방전에 의한 금속 성분이 중앙부에 비하여 잘 부착되지 않는 개구부의 근방에 홈부가 있음으로써, 효과적으로 1 쌍의 봉지 전극 간의 쇼트를 방지하는 것이 가능해진다.

제 4 발명에 관련된 서지 방호 소자는, 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 것에 있어서, 상기 홈부의 상기 절연성 관에 있어서의 중간 위치측의 내면이, 상기 절연성 관의 내주면으로부터 상기 중간 위치측을 향하여 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 서지 방호 소자에서는, 홈부의 절연성 관에 있어서의 중간 위치측의 내면이, 절연성 관의 내주면으로부터 상기 중간 위치측을 향하여 경사져 있기 때문에, 아크 방전에 의해 1 쌍의 돌출 전극부의 선단측으로부터 비산한 금속 성분이 홈부 내에 부착되려고 해도, 금속 성분의 비산 방향에 대해, 홈부 내의 경사진 상기 중간 위치측의 내면이 배후가 되어 그 내면에 잘 부착되지 않고, 부착 금속에 의한 통전 회로가 더욱 형성되기 어려워진다.

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다.

즉, 본 발명에 관련된 서지 방호 소자에 의하면, 절연성 관의 내주면에, 둘레 방향으로 연장된 홈부가 적어도 1 개 형성되어 있기 때문에, 아크 방전으로 비산한 금속 성분이 절연성 관의 내주면에 부착되어도 홈부 내에는 들어가기 어려운 점에서 부착 금속에 의한 통전 회로가 잘 형성되지 않아, 쇼트되는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 소자의 고수명화에 기여하고, 작동 가능한 서지 인가수를 증가시키는 것이 가능해진다. 특히, 본 발명에 관련된 서지 방호 소자는, 대전류 서지 내성이 요구되는 인프라용 (철도 관련, 재생 에너지 관련 (태양 전지, 풍력 발전 등)) 의 전원 및 통신 설비에 바람직하다.

도 1 은 본 발명에 관련된 서지 방호 소자의 제 1 실시형태를 나타내는 축 방향의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 A-A 선 화살표 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 서지 방호 소자의 제 2 실시형태를 나타내는 축 방향의 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서, 주요부를 나타내는 확대 단면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 서지 방호 소자의 제 1 실시형태를, 도 1 및 도 2 를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능 또는 인식 용이한 크기로 하기 위하여 축척을 적절히 변경하고 있다.

본 실시형태의 서지 방호 소자 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 절연성 관 (2) 과, 절연성 관 (2) 의 양단 개구부를 폐색하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 1 쌍의 봉지 전극 (3) 을 구비하고 있다.

또, 본 실시형태의 서지 방호 소자 (1) 는, 절연성 관 (2) 의 내주면에 이온원 재료로 형성된 방전 보조부 (4) 를 구비하고 있다.

상기 1 쌍의 봉지 전극 (3) 은, 안쪽으로 돌출되어 서로 대향한 1 쌍의 돌출 전극부 (5) 를 갖고 있다.

상기 절연성 관 (2) 의 내주면에는, 둘레 방향으로 연장된 홈부 (2a) 가 적어도 1 개 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 홈부 (2a) 가, 절연성 관 (2) 의 축선 (C) 의 방향으로 서로 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

상기 각 홈부 (2a) 는, 절연성 관 (2) 의 내주면에 대해 수직 방향으로 파진 사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 홈부 (2a) 의 깊이 (L) 가 클수록, 홈부 (2a) 내에 있어서의 금속 성분의 부착에 의한 통전 회로의 형성을 억제 가능하다.

또, 각 홈부 (2a) 는, 축선 (C) 을 중심으로 하여 둘레 방향으로 원환상으로 각각 형성되어 있다. 이들의 홈부 (2a) 는, 절연성 관 (2) 을 제작할 때에, 예를 들어 절연성 관 (2) 의 성형시로서 소결 전에 내주면에 슬릿상의 홈을 복수 형성하고, 그 후에 소결시킴으로써 제작된다.

상기 돌출 전극부 (5) 의 대향면 (5b) 에는, 봉지 전극 (3) 의 재료보다 전자 방출 특성이 높은 재료로 방전 활성층 (8) 이 형성되어 있다.

상기 방전 활성층 (8) 은, 예를 들어 Si, O 를 주성분 원소로 하고, Na, Cs, C 중 적어도 하나를 함유하고 있다. 이 방전 활성층 (8) 은, 예를 들어 규산나트륨 용액에 탄산세슘 분말을 첨가하여 전구체를 제작하고, 이 전구체를 1 쌍의 돌출 전극부 (5) 의 대향면 (5b) 에 도포한 후, 전구체에 대해 규산나트륨이 연화되는 온도 이상 또한 탄산세슘이 융해 및 분해되는 온도 이상의 온도에서 열처리를 실시함으로써 제작된다.

상기 방전 보조부 (4) 는, 도전성 재료로서, 예를 들어 탄소재로 형성된 방전 보조부이다.

또한, 본 실시형태에서는, 방전 보조부 (4) 는, 축선 (C) 을 따라 복수의 홈부 (2a) 사이에 걸쳐져 직선상 또는 파선상으로 형성되어 있다.

또, 도 1 에서는, 방전 보조부 (4) 를 축선 (C) 을 따른 1 개만 도시하고 있지만, 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 복수 개 형성해도 상관없다.

상기 봉지 전극 (3) 은, 예를 들어 42 알로이 (Fe : 58 wt％, Ni : 42 wt％) 나 Cu 등으로 구성되어 있다.

봉지 전극 (3) 은, 절연성 관 (2) 의 양단 개구부에 도전성 융착재 (도시 생략) 에 의해 가열 처리에 의해 밀착 상태로 고정되어 있는 원판상의 플랜지부 (7) 를 갖고 있다. 이 플랜지부 (7) 의 내측에, 안쪽으로 돌출되어 있음과 함께, 절연성 관 (2) 의 내경보다 외경이 작은 원기둥상의 돌출 전극부 (5) 가 일체로 형성되어 있다.

상기 절연성 관 (2) 은, 알루미나 등의 결정성 세라믹스재이다. 또한, 절연성 관 (2) 은, 납유리 등의 유리관으로 형성해도 상관없다.

상기 도전성 융착재는, 예를 들어 Ag 를 함유하는 브레이징재 (brazing filler material) 로서 Ag-Cu 브레이징재로 형성되어 있다.

상기 절연성 관 (2) 내에 봉입되는 방전 제어 가스는, 불활성 가스 등으로서, 예를 들어 He, Ar, Ne, Xe, Kr, SF₆, CO₂, C₃F₈, C₂F₆, CF₄, H₂, 대기 등 및 이들의 혼합 가스가 채용된다.

이 서지 방호 소자 (1) 에서는, 과전압 또는 과전류가 침입하면, 먼저 방전 보조부 (4) 와 돌출 전극부 (5) 사이에서 초기 방전이 실시되고, 이 초기 방전을 계기로, 더욱 방전이 진전되면, 일방의 돌출 전극부 (5) 로부터 타방의 돌출 전극부 (5) 로 아크 방전이 실시된다.

이와 같이 본 실시형태의 서지 방호 소자 (1) 에서는, 절연성 관 (2) 의 내주면에, 둘레 방향으로 연장된 홈부 (2a) 가 적어도 1 개 형성되어 있기 때문에, 아크 방전으로 비산한 금속 성분이 절연성 관 (2) 의 내주면에 부착되어도 홈부 (2a) 내에는 들어가기 어려운 점에서 부착 금속에 의한 통전 회로가 잘 형성되지 않아, 쇼트되는 것을 억제할 수 있다.

또, 홈부 (2a) 에 의해 절연성 관 (2) 의 내주면을 개재한 봉지 전극 (3) 간의 연면 거리가 길어져, 이 점에서도 부착 금속에 의한 통전 회로가 잘 형성되지 않게 된다.

특히, 홈부 (2a) 가 절연성 관 (2) 의 축선 방향으로 복수 형성되어 있기 때문에, 부착 금속에 의한 통전 회로의 형성을 복수의 홈부 (2a) 에 의해 억제할 수 있고, 보다 쇼트를 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명에 관련된 서지 방호 소자의 제 2 실시형태에 대해, 도 3및 도 4 를 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 실시형태의 설명에 있어서, 상기 실시형태에 있어서 설명한 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제 2 실시형태와 제 1 실시형태의 상이한 점은, 제 1 실시형태에서는, 홈부 (2a) 가 절연성 관 (2) 의 내주면에 대해 수직 방향으로 파진 사각형상으로 형성되어 있는 것에 반하여, 제 2 실시형태의 서지 방호 소자 (21) 에서는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 홈부 (22a, 22b) 의 절연성 관 (22) 에 있어서의 중간 위치 (P) 측의 내면 (22c) 이, 절연성 관 (22) 의 내주면으로부터 중간 위치 (P) 측을 향하여 경사져 있는 점이다.

즉, 제 2 실시형태에서는, 홈부 (22a) 가, 절연성 관 (22) 의 내주면에 수직인 방향에 대해 비스듬한 방향을 향하여 파져 있고, 내주면으로부터의 경사 방향이 중간 위치 (P) 측을 향한 단면 평행 사변 형상으로 형성되어 있다.

또, 홈부 (22b) 는, 절연성 관 (22) 의 개구부의 근방에 형성되어 있다. 이 홈부 (22b) 는, 절연성 관 (22) 에 있어서의 중간 위치 (P) 측의 내면 (22c) 이, 절연성 관 (22) 의 내주면으로부터 중간 위치 (P) 측을 향하여 경사져 있지만, 단면 형상이 사다리꼴상 또는 대략 삼각 형상으로 되어 있다.

또한, 상기 내면 (22c) 의 경사 각도 (α) 의 절대치가 클수록, 그 내면 (22c) 에 금속 성분 (M) 이 잘 부착되지 않는다. 또, 홈부 (22a, 22b) 의 깊이 (L) 및 폭 (t) 이 클수록, 홈부 (22a, 22b) 내에 있어서의 금속 성분 (M) 의 부착에 의한 통전 회로의 형성을 억제 가능하다.

이와 같이 제 2 실시형태의 서지 방호 소자 (21) 에서는, 홈부 (22a, 22b) 의 절연성 관 (22) 에 있어서의 중간 위치 (P) 측의 내면 (22c) 이, 절연성 관 (22) 의 내주면으로부터 중간 위치 (P) 측을 향하여 경사져 있기 때문에, 아크 방전에 의해 1 쌍의 돌출 전극부 (5) 의 선단측으로부터 비산한 금속 성분 (M) 이 홈부 (22a, 22b) 내에 부착되려고 해도, 금속 성분 (M) 의 비산 방향 (예를 들어, 도 4 의 화살표) 에 대해, 홈부 (22a, 22b) 내의 경사진 중간 위치 (P) 측의 내면 (22c) 이 배후가 되어 그 내면 (22c) 에 잘 부착되지 않고, 부착된 금속 성분 (M) 에 의한 통전 회로가 더욱 형성되기 어려워진다.

또, 홈부 (22b) 가, 적어도 절연성 관 (22) 의 개구부의 근방에 형성되어 있기 때문에, 아크 방전에 의한 금속 성분 (M) 이 중앙부에 비하여 잘 부착되지 않는 개구부의 근방에 홈부 (22b) 가 있음으로써, 효과적으로 1 쌍의 봉지 전극 (3) 간의 쇼트를 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 부가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 각 실시형태에서는, 절연성 관의 내주면을 따라 원환상으로 홈부를 형성하고 있지만, 절연성 관의 내주면을 따라 원호상으로 홈부를 형성해도 상관없다.

1, 21 : 서지 방호 소자,
2, 22 : 절연성 관,
3 : 봉지 전극,
4 : 방전 보조부,
5 : 돌출 전극부,
2a, 22a, 22b : 홈부,
22c : 홈부의 절연성 관에 있어서의 중간 위치측의 내면,
P : 절연성 관에 있어서의 중간 위치

Claims (4)

1. 절연성 관과,
   상기 절연성 관의 양단 개구부를 폐색하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 1 쌍의 봉지 전극을 구비하고,
   1 쌍의 상기 봉지 전극이, 안쪽으로 돌출되어 서로 대향한 1 쌍의 돌출 전극부를 갖고,
   상기 절연성 관의 내주면에, 둘레 방향으로 연장된 홈부가 적어도 1 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 소자.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈부가, 상기 절연성 관의 축선 방향으로 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 소자.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈부가, 적어도 상기 절연성 관의 개구부의 근방에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 소자.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈부의 상기 절연성 관에 있어서의 중간 위치측의 내면이, 상기 절연성 관의 내주면으로부터 상기 중간 위치측을 향하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 소자.

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