KR100308164B1 - 회로차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로 차단기에 관한 것으로서, 상기 회로 차단기를 구성하는 개폐기구의 구조를 개선하여 상호간의 결합을 간편이 이룰 수 있도록 하고, 또한 각 부분으로의 무효한 외력을 최소화 하여 각 부분의 동작성능을 높이도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 전원측단자(2)로 부터 전류가 유입되는 고정접촉자(4)와 선택적인 접촉 및 단락을 행하면서 회동하는 가동접촉자(120)와, 일측이 외부케이스(1) 내에 고정되고 다른 일측이 상기 가동접촉자와 연결되어 전원측단자로 부터 유입되는 전류를 부하측단자(3)로 전달하는 접속도체(110)와, 상기 가동접촉자와 접속도체와의 결합부위를 감싸도록 설치되어 상기 가동접촉자와 함께 회동하는 절연물홀더(130)를 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 가동접촉자의 회전 중심으로부터 일부 벗어난 위치인 접속도체의 양 측면에 상기 가동접촉자의 회동방향을 따라 복수개의 가이드홀(111)을 서로 대칭되도록 각각 형성하고, 상기 가동접촉자의 회전 중심으로부터 일부 벗어난 위치인 가동접촉자의 양 측면에는 상기 접속도체의 각 가이드홀을 관통하여 상기 가동접촉자에 결합될 수 있도록 가이드핀(121)을 각각 구비하며, 상기 절연물홀더내 양 측면인 가동접촉자의 회전 중심 측에는 상기 접속도체와 가동접촉자가 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 돌부(131)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 회로 차단기가 제공된다.

Description

회로 차단기{Circuit Breakers}

본 발명은 배선용 차단기나 누전차단기등 소형의 회로 차단기에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 회로 차단기를 구성하는 개폐기구에 의해 구동되어 개폐운동을 하는 가동접촉자와 케이스에 고정된 접속도체를 전기적으로 접속하는 회로 차단기의 접속구조에 관한 것이다.

일반적으로 회로 차단기(Circuit Breakers)는 각종 배선설비에 있어서 정상부하시의 개폐 및 접지·단락 등의 사고가 발생할 경우 전류를 차단시켜 각종 회로 및 기기를 보호하는데 사용되고 있다.

이와 같은 종래 회로 차단기는 도 1 및 도 2 에서와 같이 외부를 이루면서 전원측단자(2)와 부하측단자(3)가 각각 구성되어져 있는 외부케이스(1) 내부에는 상기 전원측단자와 접속되어 고정된 상태로 전로를 차단기 내부로 연장해 주는 고정접촉자(4)가 설치되어 있다.

상기 외부케이스 내에는 과전류 또는 단락전류를 검출하여 회로 차단기를 트립(trip)시키는 트립장치가 설치되어 있고, 상기 트립장치의 트립 및 수동조작에 의해 가동접촉자(5)를 구동하면서 자동차단 및 개폐동작을 행하는 개폐기구가 일단이 외부케이스(1) 외부로 돌출된 상태로 회동가능하게 탄력설치된 핸들(6)과 연결되어 있다.

이 때, 상기 트립장치는 회로 차단기에 정격전류 이상의 과전류가 흐를 경우 발열하는 히터(7)와, 상기 히터의 발열에 따라 휘는 바이메탈(8)과, 상기 바이메탈의 휨에 따라 연동하면서 개폐기구에 연결된 크로스바(9)를 동작시키는 조정나사(10)로 구성되어져 있고, 상기 외부케이스내 고정접촉자(4)가 위치되어 있는 측에는 가동접촉자(5) 및 고정접촉자(4)간에 발생하는 아크(arc)를 소멸시키는 소호장치(11)가 설치되어 있으며, 상기 소호장치(11)는 적단한 간격을 이루면서 아크 발생경로와 수직으로 배치한 형태를 이루도록 “V”자형 홈을 가진 복수개의 그리드(grid)(12)로 구성되어 있다.

또한, 상기 개폐기구에는 핸들(6)의 조작에 의해 메인스프링(13)을 구동하여 내부의 각 링크(도시는 생략함)를 반전시켜 가동접촉자(5)를 회전시키는 링크기구부(14)가 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 회로 차단기에 있어서, 상기 회로 차단기를 통과하는 전류가 과전류일 경우 회로 차단기가 상기 전류를 차단시키는 동작과정에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

최초 가동접촉자(5)와 고정접촉자(4)가 서로 밀착(접촉)되어져 있는 즉, 전류가 회로 차단기를 통과하고 있는 상태에서 상기 회로 차단기의 전원측단자(2)를 통해 정격전류의 열배정도인 과부하전류가 일정시간 이상 지속적으로 흐르게 되면 트립장치의 히터(7)에서 열이 발생된다.

결국, 상기와 같은 열은 바이메탈(8)을 가열시키게 되어 상기 바이메탈이 만곡지는 형태로 변형을 하면서 조정나사(10)를 회동시키게 됨에 따라 링크기구부(14)에 연결된 크로스바(9)는 상기 조정나사의 회동에 따른 힘을 받아 회전하면서 상기 링크기구부를 동작시키게 되고 이에 따라 개폐기구가 연동하면서 전류는 트립된다.

또한, 이 때에는 각 접촉자(4)(5) 사이인 소호실 내부에는 아크가 발생되는데, 이렇게 발생된 아크는 전자력에 의해 V자형 그리드(12)의 안쪽으로 이동하여 소멸된다.

한편, 상기와 같이 동작하는 회로 차단기에 있어서, 차단기의 회로를 개폐시키는 개폐기구의 구성에 대하여 도 3 및 도 4 를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 후술하는 바와 같다.

개폐기구는 링크기구부(14)와 연결되어 상기 링크기구부의 동작에 따라 연동하는 절연물홀더(15)가 회동가능하게 설치되어 있고, 상기 절연물홀더 내에는 외부케이스(1)내에 고정된 고정접촉자(4)와 접촉 및 단락을 행하는 가동접촉자(5)의 일단이 설치되어 있으며, 상기 가동접촉자와 절연물홀더(15)내 양 측면 사이에는 일단이 부하측단자(3)와 연결됨과 함께 외부케이스(1)내에 고정된 접속도체(16)가 상기 가동접촉자와 함께 연결핀(17)에 의해 핀결합 되어 있다.

이 때, 상기 절연물홀더는 복수개가 구성되어 개폐축(15a)에 의해 서로 연동하도록 결합되어 있는데, 이렇게 결합된 절연물홀더(15)의 회동은 상기 연결핀의 위치를 기점으로 하여 이루어지게 되며, 상기 연결핀은 가동접촉자(5)의 회동시 상기 가동접촉자와 접속도체(16)가 서로 탈거됨을 방지하도록 하는 역할을 행하게 된다.

또한, 상기 접속도체와 가동접촉자가 서로 밀착 될 수 있도록 하기 위하여 상기 접속도체와 가동접촉자 사이인 연결핀(17)의 외주면에는 가동접촉자(5) 방향으로 가압력을 발생시키는 스프링(18)이 삽입되어 있는데, 이는 상기 가동접촉자를 통해 유입된 전류가 접속도체(16)를 통해 부하측 단자(3)로 원활히 전달될 수 있도록 한다.

결국 전류는 전원측 단자(2)로 부터 유입되는 전류가 고정접촉자(4) 및 가동접촉자(5)를 거쳐 부하측 단자(3)로 흐르게 된다.

하지만, 종래 회로 차단기를 구성하는 개폐기구에 있어서, 전술한 바와 같은 구성은 다음과 같은 여러가지 문제점을 발생하게 되었다.

첫째, 회로 차단기를 구성하는 개폐기구중 각 부분에서의 외력이 항상 가해지고 있는 연결핀은 그 직경이 비교적 가늘기 때문에 계속적인 외력에 의해 특성변화 및 변형이 발생하게 되어 그 동작 성능이 저하된다.

둘째, 가동접촉자의 회동에 따른 유동에 의해 가동접촉자가 접속도체에서 어긋나게 되어 가동접촉자와 접속도체간의 접촉이 제대로 이루어지지 않아 전원이 제대로 전달되지 않는 등 회로 차단기의 동작 성능을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다.

셋째, 상기와 같은 문제점은 연결핀에 장착된 스프링이 일정 힘으로 상기와 같은 가동접촉자의 유동을 방지하도록 하는 역할을 행하게 되지만 이는 단순히 상기 연결핀의 축방향으로의 유동만 제지할 수 있을 뿐 가동접촉자의 회동방향측 유동은 제지할 수 없음에 따라 상기와 같은 가동접촉자의 유동을 방지하기 위한 별도의 부품(와셔)을 장착하여야 하는데, 이는 조립상 매우 복잡한 과정을 거쳐야 하므로 조립 시간이 오래걸리며, 또한 제조 단가가 상승되는 등의 문제점이 다시 발생하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 회로 차단기를 구성하는 각 부분의 구조를 개선하여 가동접촉자의 회동에 따라 발생하는 가동접촉자의 유동을 방지할 수 있도록 하고, 또한 외력에 따른 특성변화 및 변형을 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 전원측 단자로 부터 전류가 유입되는 고정접촉자와 선택적인 접촉 및 단락을 행하면서 회동하는 가동접촉자와, 일측이 외부케이스 내에 고정되고 다른 일측이 상기 가동접촉자와 연결되어 전원측 단자로 부터 유입되는 전류를 부하측 단자로 전달하는 접속도체와, 상기 가동접촉자와 접속도체와의 결합부위를 감싸도록 설치되어 상기 가동접촉자와 함께 회동하는 절연물홀더를 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 가동접촉자의 회전 중심으로부터 일부 벗어난 위치인 접속도체의 양 측면에 상기 가동접촉자의 회동방향을 따라 복수개의 가이드홀을 서로 대칭되도록 각각 형성하고, 상기 가동접촉자의 회전 중심으로부터 일부 벗어난 위치인 가동접촉자의 양 측면에는 상기 접속도체의 각 가이드홀을 관통하여 상기 가동접촉자에 결합될 수 있도록 가이드핀을 각각 구비하며, 상기 절연물홀더내 양 측면인 가동접촉자의 회전 중심 측에는 상기 접속도체와 가동접촉자가 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 돌부를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 회로 차단기가 제공된다.

도 1 은 종래 일반적인 회로 차단기의 모습을 나타낸 사시도

도 2 는 종래 회로 차단기를 나타낸 종단면도

도 3 은 종래 회로 차단기를 구성하는 개폐기구를 나타낸 분해사시도

도 4 는 도 3 의 결합된 상태를 배면에서 본 요부 종단면도

도 5 는 본 발명에 따른 회로 차단기의 개폐기구를 나타낸 분해사시도

도 6 은 도 5 의 결합된 상태를 배면에서 본 요부 종단면도

도 7 은 본 발명에 따른 가동접촉자와 접속도체와의 결합상태를 나타낸 측면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110. 접속도체 111. 가이드홀

120. 가동접촉자 121. 가이드핀

122. 나사홈 123. 나사부

130. 절연물홀더 131. 돌부

이하, 본 발명의 설명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 5 내지 도 7 을 참조로하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명에 따른 회로 차단기의 개폐기구를 나타낸 분해사시도이고, 도 6 은 도 5 의 결합된 상태를 배면에서 본 요부 종단면도이며, 도 7 은 본 발명에 따른 가동접촉자와 접속도체와의 결합상태를 나타낸 측면도로서, 본 발명은 회로 차단기의 개폐기구를 구성하는 가동접촉자(120)의 회전중심으로 부터 일부 벗어난 위치인 접속도체(110)의 양 측면에 상기 가동접촉자의 회동방향을 따라 반원형 가이드홀(111)을 복수개 형성하고, 가동접촉자(120)의 회전중심으로 부터 일부 벗어난 위치인 가동접촉자(120)의 양 측면에는 상기 접속도체의 각 가이드홀(111)을 관통하여 상기 가동접촉자와 체결될 수 있도록 가이드핀(121)을 각각 구비한다.

이 때, 상기 가동접촉자(120)와 각 가이드핀(121)은 그 결합이 쉽게 이루어질 수 있도록 상기 가동접촉자에는 나사홈(122)을, 상기 가이드핀의 일단에는 나사부(123)를 각각 형성하여 결합 및 탈거가 가능하도록 한다.

또한, 상기 절연물홀더의 내측면과 접속도체(110)의 회전중심 사이에는 상기 접속도체와 가동접촉자(120)가 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 가압수단을 구비하는데, 이와 같은 가압수단은 접속도체(110)의 회전중심이 위치된 부분인 절연물홀더(130)의 양 측 내면에 상기 접속도체의 양 측면 회전중심에 밀착하면서 접속도체(110)를 가압하도록 돌부(131)를 각각 돌출 형성함으로써 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 결합상태를 도 6 및 도 7 을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 회로 차단기를 구성하는 외부케이스(1)내에 고정된 접속도체(120)의 내부에 가동접촉자(120)를 삽입함과 함께 상기 가동접촉자에 형성된 나사홈(122)을상기 접속도체에 형성된 가이드홀(111)에 일치시킨다.

이와 같은 상태에서 상기 접속도체의 각 가이드홀(111)을 통과하여 가동접촉자(120)의 각 나사홈(122)에 가이드핀(121)을 각각 체결함으로써 접속도체(110)와 가동접촉자(120)의 결합이 완료된다.

상기와 같이 결합된 가동접촉자(120)와 접속도체(110)간의 결합부위는 다시 절연물홀더(130)로 감싸게 되는데, 이 때 상기 절연물홀더의 내측면인 가동접촉자(120)의 회전중심부위에는 접속도체(110)측으로 돌부(131)가 형성되어 있음에 따라 상기 절연물홀더를 가동접촉자(120)와 접속도체(110)간의 결합부위에 결합하면 상기 돌부(131)가 접속도체(110)의 양 측면을 가동접촉자(120) 측으로 가압하게 된다.

결국, 개폐기구의 결합이 완료된 상태는 가동접촉자(120)가 접속도체(110)에 결합된 상태로 상, 하 회동은 가능하지만 유동이 방지되는 상태로 구속되고, 또한 상기 접속도체는 절연물홀더(130)에 의해 가동접촉자(120) 측으로 가압되는 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 결합된 회로 차단기의 작용은 종래 기 설명한 바 있음에 따라 그 상세한 설명은 생략하고 본 발명 구성부분의 동작에 대하여만 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 회로차단기가 폐쇄된 상태(가동접촉자(120)와 고정접촉자(4)가 서로 접촉하면서 전원측단자(2)를 통해 유입된 전류를 부하측단자(3)를 통해 유출하고 있는 상태)에서 개방된 상태(가동접촉자(120)와 고정접촉자(4)가 서로 떨어져 전원측단자(2)를 통해 유입된 전류가 부하측단자(3)측으로의 흐름이 차단된 상태)로 변환될 때에는 가동접촉자(120)가 상부측으로 회동하면서 고정접촉자(4)에서 떨어지게 되는데, 이 때에는 상기 가동접촉자에 결합된 각 가이드핀(121)이 접속도체(110)에 형성된 각 가이드홀(111)을 따라 이동하면서 상기 가동접촉자의 회동거리를 제한하게 된다.

이는 상기 가동접촉자가 회동할 때 상기 가동접촉자를 구성하는 가이드핀(121)이 접속도체(110)를 구성하는 가이드홀(111)을 따라서만 이동 가능하도록 구성되어 있음에 따라 상기 가이드핀은 가동접촉자(120)의 상부 회동거리 및 하부회동거리를 제한하게 되고, 또한, 상기 가이드핀이 가이드홀을 따라 이동함에 있어서 상기 가이드핀(121)은 가이드홀(111)과 접촉된 상태로 그 경로를 안내받게 되어 결국 상기 가동접촉자가 정해진 경로 이외로의 이탈 및 유동이 방지될 수 있음은 이해 가능하다.

또한, 상기와 같은 동작이 이루어지는 도중 상기 가동접촉자와 접촉하고 있는 접속도체(110)는 절연물홀더(130)의 돌부(131)가 상기 가동접촉자 측으로 계속적인 가압력을 가하고 있는 상태임에 따라 접속도체(110)와 가동접촉자(120)의 단락은 방지되고, 다시 개폐운동을 반복하여도 그 접촉면은 항상 일정하여 안정된 접촉이 유지된다.

한편, 상기 회로 차단기가 개방된 상태에서 폐쇄된 상태로 변환될 때에는 상기한 바와 같은 회로 차단기의 동작과는 반대로 그 동작 및 작용이 이루어지지만 이 때에도 역시 가동접촉자(120)의 유동이 방지됨과 함께 접속도체(110)와 가동접촉자(120)와의 단락이 방지됨은 이해 가능하다.

또한, 종래 단일의 연결핀(17)에 의해 모든 외력을 지지하는 것과는 달리 복수개의 가이드핀(121)으로써 각 부분으로부터 전달되는 외력을 서로 균등히 분배하여 지지함에 따라 그 특성 변화 및 변형이 거의 방지됨은 이해 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 회로 차단기를 구성하는 개폐기구의 각 구성부분을 개선함에 따라 계속적인 외력을 받는 특정부위의 특성변화 및 변형 발생이 방지되고, 상기 개폐수단의 동작시 발생하는 가동접촉자의 유동이 방지됨과 함께 접속도체와 가동접촉자를 항상 접촉된 상태를 유지할 수 있게 되어 결국 회로 차단기의 동작 성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 전체적인 구조가 간단해져 제작시간의 단축 효과를 얻을 수 있고, 고가의 부품(스프링,와셔)사용이 줄어들게 되어 결국 제조단가의 감소를 이룰 수 있는 효과 역시 있다.

Claims (1)

1. 전원측 단자로 부터 전류가 유입되는 고정접촉자와 선택적인 접촉 및 단락을 행하면서 회동하는 가동접촉자와, 일측이 와부케이스 내에 고정되고 다른 일측이 상기 가동접촉자와 연결되어 전원측 단자로 부터 유입되는 전류를 부하측 단자로 전달하는 접속도체와, 상기 가동접촉자와 접속도체와의 결합부위를 감싸도록 설치되어 상기 가동접촉자와 함께 회동하는 절연물홀더를 구비하여서 된 것에 있어서,

   상기 가동접촉자의 회전 중심으로부터 일부 벗어난 위치인 접속도체의 양 측면에 상기 가동접촉자의 회동방향을 따라 한쌍의 원호형 가이드홀을 서로 대칭되도록 형성하고, 상기 접속도체에 결합되는 가동접촉자의 양 측면에는 나사홈을 형성함과 함께 상기 접속도체의 각 가이드홀을 관통하여 나사홈으로 가이드핀을 결합하며, 상기 절연물홀더내 양 측면인 가동접촉자의 회전 중심 측에는 상기 접속도체와 가동접촉자가 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 돌부를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 회로차단기.