KR100528152B1 - 회로차단기 - Google Patents

Abstract

내열성, 내아크성 및 접점 간의 오버-트래블 특성, 또 리사이클 또는 재활용에 적합한 회로차단기를 제공한다.

회로차단기는 가동접촉자(5, 25)를 회전 이동 가능하게 유지하는 유지 홀더(6, 26)를 개폐하는 개폐 기구(7, 28, 29, 31, 32)와 유지 홀더(6, 26)를 회전 이동 가능하게 유지하는 동시에 고정측 접촉자(10, 23)를 유지하는 베이스(2, 21)를 소유하고, 과전류의 검출시 가동접촉자(5, 25)를 회전 이동시켜 접점 사이에서 발생한 아크를 소호 장치(9, 24)에 의해 소호하며, 베이스(2, 21)는 결정질의 열가소성 수지를 주수지로 하는 동시에 성형 후에 전자선 조사가 실시된 절연성의 성형물을 사용한다.

Description

회로차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 과전류의 검출 시에 가동접촉자를 회전 이동시켜 접점 간에 발생한 아크를 소호 장치(arc-extinguishing device)에 의해 소호하는 회로차단기에 관한 것이다.

종래의 회로차단기의 베이스는 내열성, 내아크성, 기계적 강도 등의 요구를 비교적 쉽게 달성할 수 있기 때문에 열경화성 수지를 주성분으로 하는 것이 많이 사용되어 왔다. 그런데, 열경화성 수지는 성형 시에 발생하는 돌출물, 사출성형 시에 발생하는 스프루(sprue) 혹은 런너(runner) 등의 소각 또는 매립이 필요하고, 돌출물, 스프루, 런너 등의 리사이클 또는 재활용이 곤란하였었다.

한편, 열가소성 수지를 주성분으로 하는 성형물을 채용하는 것도 검토되고 있다. 예를들면, 일본국 특개평 08-171847호 공보에 표시된 나일론 6, 나일론 66, 나일론 MXD6으로 된 열가소성 수지와, 200℃ 이상에서 탈수 반응하는 무기 화합물 및 강화재를 함유하는 성형물은 난연성 및 전극 개폐 후의 절연 성능이 우수하여 회로차단기용의 성형물로 적합하다.

그러나, 정격 전류가 큰 회로차단기의 베이스에 적용할 때는 베이스로서 요구되는 특성, 특히 내열성이 불충분한 것으로 알려져 있다.

발명자 등의 실험에 의하면, 전술한 특개평 08-171847호 공보에 기재된 베이스(주수지(main resin)가 되는 나일론 6의 융점 약 215℃)를 225A(암페어) 프레임 및 정격전류 225A의 회로차단기에 적용하고, 과부하 차단 시험(정격 전류의 6배를 인가한 후 차단하는 시험(JIS C8370 및 C8371), 이 경우 225A ×6 = 1350A를 인가)을 실시한 결과, 접점 간의 오버-트래블 값이 감소하고, 접점 간의 전압이 비정상적으로 감소하였다. 이 때, 베이스측에 고정되는 접촉자를 고정하고 있는 베이스의 표면 부근이 용융되는 것으로 판명되었다. 이들 오버-트래블 값의 감소, 접점 간의 접촉 압력의 감소, 베이스 인접 부위의 용융은 과부하 차단에 의해 발생되는 아크 발열이 주요인으로 생각된다.

그리고, 고정접촉자를 고정하고 있는 베이스의 인근 부위가 용융하면 접점간의 접촉 압력이 불안정하게 될 뿐만 아니라, 개폐의 반복에 의해 베이스의 고정접촉자와의 접촉부가 변형되어, 추가로 오버-트래블 값의 감소를 초래한다는 문제점이 있었다.

여기서, 오버-트래블 값은 접점이 접촉된 상태에서 고정측의 접점을 제거했을 때에 가동측의 접점이 고정측의 접점측으로 이동하는 양이고, 접촉 압력을 일정하게 유지하기 위해 여유를 가지고 접점 두께의 수 배로 설정하고 있다.

그리고, 접점을 유지하는 구조물, 예를 들면 베이스, 가동접촉자, 고정접촉자 등은 접점 간의 접촉 압력을 유지하기 위해 접촉 압력의 반발력을 받고 있고, 이 반발력에 기인해서 구조물이 변형, 예를 들면 크리프 변형(creep deformation)되고, 시간이 경과되면 오버-트래블 값이 감소한다.

또, 열가소성 수지로서 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(약칭하여 PBT, 융점은 약 220℃)나 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(약칭하여 PET, 융점은 약 255℃)를 주성분으로 했을 때도 동일한 현상이 발생하였다.

그래서, 수지 재료를 융점이 더 높은 폴리페닐렌설파이트(약칭하여 PPS, 융점은 약 290℃)로 변경하여 동일한 과전류 인가-차단 시험을 실시한 결과, 마찬가지로 동일한 문제가 발생되었다.

(발명의 개시)

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로 내열성 및 내아크성이 우수하고, 특히 과전류 인가-차단시에 발생되거나 또는 이를 반복함으로써 발생되는 고온에서의 열이력(heat history)에 놓이게 되더라도 용융이나 열변형의 발생이 적은 회로차단기를 얻는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 과전류의 검출시에 가동접촉자를 회전 이동시켜, 이 가동접촉자의 접점과 대향하는 위치에 설치된 다른 접점 간에 발생하는 아크를 소호 장치에 의해 소호하는 회로차단기에 있어서, 결정질의 열가소성 수지를 주수지로 하는 동시에 성형 후에 전자선 조사가 실시된 절연성의 성형물을 사용하므로, 고온의 열이력을 받아도 용융이나 열변형의 발생이 적고, 또 내아크성이 우수한 회로차단기를 얻을 수 있다.또, 회로차단기는 가동접촉자와 이 가동접촉자를 회전 이동 가능하게 유지하는 유지 홀더를 갖는 개폐 기구; 다른 접점 및 소호 장치가 설치되고, 상기 유지 홀더를 회전 이동 가능하게 유지하는 동시에 상기 다른 접점을 유지하는 베이스; 이 베이스를 덮어씌우고, 이 베이스와 함께 하우징을 형성하는 커버를 구비하며, 상기 베이스가 성형물로 형성되어 내열성 및 접점 간의 오버-트래블 특성이 우수하다.

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또, 베이스는 유지 홀더, 다른 접점 및 소호 장치가 배치되는 저부와, 이 저부에 직교하여 설치되고 외부와 경계를 이루는 측벽부를 가지며, 상기 베이스의 저부에는 전자선 조사가 실시되고, 또 상기 베이스의 상기 측벽부에는 전자선 조사가 실시되지 않으므로, 아크 발생시의 아크 발열에 의한 내열성 및 하우징 내압의 상승에 대한 내충격성(impact resistance)이 우수하다.

또, 베이스는 측면부와 이 측면부에 직교하는 벽부를 갖고, 유지 홀더, 고정접점 및 소호 장치가 상기 베이스의 측면부를 따라서 배치되어 있고, 베이스의 측면부에는 전자선 조사가 실시되고, 베이스의 벽부에는 전자선 조사가 실시되지 않으므로, 내열성 및 내아크성이 우수한 동시에 미세한 가공이 가능해지고, 외경의 소형화 및 부품의 고밀도화에 기여할 수 있다.

또, 성형물은 수지성분 100 중량부에 대해 60 ~ 200 중량부의 강화재를 포함하므로, 용융이나 열변형의 발생이 적고, 내아크성 및 강도가 우수하다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회로차단기의 외관을 도시하는 도면.

도 2는 도 1의 외관도에서 커버를 제거한 도면.

도 3은 도 2의 유지 홀더의 외관을 도시하는 도면.

도 4는 도 1의 접점 부분의 확대 단면도.

도 5는 도 1의 베이스를 모식적으로 도시하는 평면도.

도 6은 도 5에 도시한 베이스에의 전자선 조사의 설명도.

도 7은 도 6의 전자선 조사시의 베이스와 전자선 차폐 지그(jig)의 위치 관계를 도시하는 도면.

도 8은 도 6의 전자선 차폐 지그의 다른 예를 도시하는 도면.

도 9는 도 6의 전자선 차폐 지그의 다른 예를 도시하는 도면.

도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 225 암페어 프레임용의 베이스 성형을 위한 금형을 도시하는 도면.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 회로차단기의 외관을 도시하는 도면.

도 12는 도 11의 회로차단기의 일부를 절취하여 도시한 설명도.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회로차단기의 외관을 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1의 외관도에서 커버를 제거한 도면이며, 도 3은 도 2의 유지 홀더의 외관을 도시하는 도면이며, 도 4는 접점 부분의 확대 단면도이며, 도 5는 도 1의 베이스를 모식적으로 표시한 평면도이다.

도 1 내지 도 5에서, 도면부호 1은 회로차단기, 도면부호 2는 절연성의 수지 성형물로 형성된 베이스, 도면부호 3은 절연성의 수지 성형물에 의해 형성되어 베이스(2)에 덮여 씌워지고 베이스(2)와 함께 하우징을 형성하는 커버, 도면부호 4는 커버(3)의 외부로부터 개폐 기구(7) 및 유지 홀더(6)를 통해 가동접촉자(5)를 개폐하는 핸들, 도면부호 6은 가동자 유지부(6A : 도 3)에 가동접촉자(5)를 회전 이동 가능하게 유지하는 유지 홀더, 도면부호 7은 금속제의 프레임(7A)이 베이스(2)에 지지되고 유지 홀더(6)를 개폐 구동하는 개폐 기구, 도면부호 8은 과전류를 검출하고 개폐 기구를 트립시키는 과전류 검출기, 도면부호 9는 접점(5A, 10A) 사이에서 발생하는 아크를 소호하는 소호 장치이며, 다수의 금속제의 소호 그리드판(9A : 도 4)을 절연성의 그리드 측판(9B)에 의해 지지하고 있다. 도면부호 10은 가동접점(5A)에 대향하는 접점(10A)이 설치된 베이스측 접촉자(고정접촉자에 해당함), 도면부호 11은 베이스측 접촉자(10)를 지지핀(12) 주위에 회전 이동 가능하게 지지하는 동시에 케이블 경로를 형성하는 지지 부재, 도면부호 13은 지지 부재(11)와 고정도체(14)를 전기적으로 접속하는 가요성 동선(copper wire), 도면부호 15는 고정도체(14)를 덮는 절연 부재이다.

계속해서 베이스(2)에 대해 설명한다.

베이스(2)에는 그 저부(2C)(도 5 및 도 7)에 개폐 기구(7), 과전류 검출기(8), 소호 장치(9), 지지 부재(11)를 통해서 베이스측 접점(10A)이 배치되어 있고, 단자판 유지부(2D, 2E)에는 단자판(14A : 도 4) 및 단자판(16 : 도 2)이 배치되고, 또 유지 홀더 베어링(2F)에서 유지 홀더(6)의 회전축(6B : 도 3)을 지지한다. 이들 중에서 소호 장치(9)와 베이스측 접점(10A)은 접점(5A, 10A) 사이에서 발생하는 아크에 근접한 영역에 위치되어 아크에 의한 발열의 영향이 큰 영역이며, 이 영역은 도면부호 2G(도 5)로 나타내어져 있다. 또, 베이스(2)의 저부(2C)에 직교하여 외부와의 경계를 이루는 측벽부(2A) 및 상간의 절연(insulation between phases)을 위한 상간벽(inter-phase wall portion)(2B)이 일체 성형에 의해 설치되어 있다. 또, 접점(10A)이 설치된 베이스측 접촉자(10)의 지지 부재(11)와의 접촉부, 개폐 기구의 지지부, 유지 홀더(6)의 회전축(6B)의 지지부에 큰 힘이 작용한다.

베이스(2)는 결정질의 열가소성 수지를 주수지로 하는 성형물이고, 전자선이 조사되고 있다. 여기서, 전자선이라는 것은 전자의 흐름을 가늘게 하여 대략 직선 모양으로 한 것으로, 살균을 목적으로 의료용품의 분야에서 널리 사용되고 있다.

결정질이면 특히 제약을 두지 않으나, 회로차단기가 시장에서 10 ~ 15년에 걸쳐 교체없이 지속적으로 사용된다는 점을 감안하면 내열 연속 사용 온도가 120℃ 이상인 폴리에스테르 및 폴리아미드가 바람직하다.

습기 흡수로 인한 영향이 극히 적다는 점에서 폴리에스테르가 바람직하고, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET) 또는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(PBT)도 적합하다. 또, 이들의 합성물도 가능하다.

트랙킹 성능(tracking performance)이나 차단 후의 절연 성능이 양호하다는 점에서 벤젠 고리를 갖지 않는 수지, 예를 들면 폴리아미드가 바람직하고, 나일론 12나 나일론 6, 나일론 66 등도 적합하다.

가교 촉진제(crosslinking accelerator)는 전자선 조사에 의해 결정질 수지중의 비결정 부위가 주로 가교되는 것을 촉진하기 위한 목적으로 0.5 ~ 2부 첨가되어 있다. 가교 촉진제로서는 예를 들면 다작용기성 단량체(polyfunctional monomer)인 트리아릴 이소시아누레이트(약칭하여 TAIC), 트리스 하이드록시에틸 이소시아누릭 아크릴레이트(약칭하여 THEICA), 트리스 하이드록시에틸 이소시아누릭 메타아크릴레이트(약칭하여 THEICM), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(약칭하여 TMPTA)가 바람직하다. 또, 이들을 조합해서 첨가해도 된다.

동일 전자선 조사량에서의 겔분율(gel fraction)이 높다는 점에서 TAIC 또는 THEICA의 첨가가 바람직하다.

산화방지제가 재료 혼합시에 가교 촉진제의 자기 가교를 방지하기 위한 목적으로 0.2 ~ 0.9부 첨가되어 있으며, 그 중에서도 0.4 ~ 0.6부가 바람직하다. 산화방지제로서는 예를들면 힌더드 페놀릭계 산화방지제가 바람직하고, 2,6 디-t-부틸-P-크레졸(약칭하여 BHT), 트리에틸렌 글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트], 1,6-헥산디올-비스[3-(3,5 디-t-부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트], 펜타에리스리틸 테트라키스[3-(3, 5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트], N, N'-헥사메틸렌-비스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시-히드로신나마미드), 3, 5-디-t-부틸-4-하이드록시 벤질 포스포네이트-디에틸 에스테르 등을 들 수 있다.

이들은 단일로 첨가해도 되고, 조합하여 첨가해도 된다.

강화재는 유리섬유로 대표된다. 유리섬유는 유리로 된 섬유 형상의 것을 지칭하며, 유리 소재로서는 E유리, S유리, D유리, T유리 또는 실리카 글래스 등을 들 수 있다. 일반적으로, 알려진 바와 같이 유리섬유의 직경이 6 ~ 13㎛, 애즈펙트비가 10 이상인 것이 내충격 및 강도 향상의 점에서 바람직하다.

무기질의 충전재는 알루미나, 탄산칼슘, 마이카, 클레이, 탈크(talk), 카오린(kaolin), 왈라스토나이트(wallastonite) 등을 들 수 있다.

난연재로는 적린계(red-phosphorus-based), 인산 에스테르계, 할로겐계 등을 들 수 있으나, 접점(5A, 10A) 등의 재료로는 금속 부식이 극히 적다는 점에서 인산에스테르계 및 할로겐계가 바람직하다. 또, 인산 에스테르계와 비교해서 적은 첨가량으로 난연성을 발휘하는 점에서 할로겐계가 바람직하다. 또, 성형시에 실린더에 체류한 경우에도 분해하기가 어렵다는 점에서 디부로모 폴리스티렌이 바람직하다.

난연보조재로는 할로겐계와의 상승 효과가 증가하는 점에서 3산화 안티모니가 바람직하다.

계속해서 베이스에의 전자선 조사에 대해 설명한다.

도 6은 도 5에 도시한 베이스에의 전자선 조사의 모식도이고, 도 7은 도 6의 전자선 조사시의 베이스와 전자선 차폐 지그의 위치관계를 도시하는 도면으로 베이스를 파선으로 도시하고 있다. 도 8 및 도 9는 도 6의 전자선 차폐 지그의 다른 예를 도시하는 도면이다.

도면에서 도면부호 40은 전자선 조사 장치이고, 도면부호 41은 전자선이며, 도면부호 50은 전자선 차폐 지그이고, 이 전자선 차폐 지그에는 예를 들면 판두께 4mm의 철판에 전자선(41)을 통과시키는 통과공(51)이 설치되어 있다.

통과공(51)은 도 7에 도시한 바와 같이 베이스(2)의 저부(2C)에 대해 개구되어 있고, 다른 한편 베이스(2)의 측벽부(2A) 및 단자판 유지부(2D, 2E)는 전자선 차폐 지그(50)에 의해 차단되어 있다. 또, 도 6에서는 전자선 차폐 지그(50)가 베이스(2)에서 분리된 예를 표시하고 있으나, 전자선 차례 지그(50)는 베이스(2)에 놓아도 된다.

전자선 조사 장치(40)에서 서로 평행으로 조사된 전자선(41)은 곧바로 피조사체가 되는 베이스(2)에 조사되고, 저부(2C)를 투과한다. 전자선 차폐 지그(50)에 의해 베이스(2)의 저부(2C)는 가교되고, 한편 측벽부(2A) 및 단자판 유지부(2D, 2E)는 전자선(41)이 차단되므로 가교되지 않는다. 일반적으로, 결정질의 열가소성 수지는 결정화 정도의 비율에 따라 비정질 부분이 포함되어 있고, 성형물(베이스(2))에 전자선(41)이 조사되면 성형물 중의 비정질 부분이 가교되어 3차원 네트워크 구조가 형성된다.

이 성형물 수지 재료로는 베이스 레진, 강화재, 무기충전재, 난연재, 난연보조재 등 통상의 수지를 구성하는 재료에 가교 촉진제, 산화방지제가 첨가되어 있다.

전자선(41)의 조사에 의해 비정질의 부분이 가교되지만, 전자선(41)의 강도가 약하고 성형물을 관통하지 않으면, 성형물 내부에 전자가 잔류하게 되는 문제가 있으므로, 전자선(41)은 성형물을 관통하는 강도를 갖는 것이 바람직하다.

전자선 조사의 가속 전압은 베이스(2)의 저부(2C)의 판두께 2mm를 관통하고, 또 가교가 이루어지는 조건에 의해 2MV 이상이 바람직하나, 조사 전자선을 재료내에 공간전하로 잔존시키지 않으려면 3 ~ 5MV가 최적이다.

또, 전자의 잔류를 방지하는 관점에서는 두께가 얇은 유지 홀더 베어링(2F) 부분 이외의 상간벽(2B)에는 전자선을 조사하지 않는 것이 좋다. 즉, 전자선 차폐지그(55, 56)(각각 도 8 및 도 9에 도시)와 같이 상간벽(2B)의 전부 또는 유지 홀더 베어링(2F) 부분을 제외한 상간벽(2B)을 차폐하는 형상의 지그를 사용하는 것이 바람직하다.

도 4에 도시한 폐쇄 회로 상태에서 과전류가 발생하면, 과전류 검출기(8)가 과전류를 검출하고, 개폐 기구(7)에 트립 명령을 제공한다. 이로써, 개폐 기구(7)는 토글 링크 기구의 대전된 에너지에 의해 유지 홀더(6)를 도 2 및 도 4에서 반시계 방향으로 회전 이동시켜 가동접촉자(5)도 이에 따라 유지 홀더(6)와 같은 방향으로 회전 이동하고, 접점(5A, 10A)이 개방되어 분리되므로, 접점(5A, 10A) 사이에서 아크가 발생한다. 이 아크는 소호 장치(9)에 전자기적으로 흡인되어 소호된다. 또, 과전류의 크기가 대단히 클 때에는 개폐 기구(7)의 분리 동작 전에 전자기 반발력에 의해 접점(5A, 10A)은 분리된다. 이 아크 발생시에 아크에 의해 열적 영향을 많이 받는 영역이 소호 장치(9) 또는 접점(5A, 10A)이 설치된 영역(2G : 도 5)이다. 또, 접점(10A)이 설치된 베이스측 접촉자(10)의 지지 부재(11)와의 접촉부(2G), 개폐 기구(7)의 프레임(7A)의 지지부, 유지 홀더(6)의 회전축(6B)의 지지부에 큰 힘이 작용한다.

이상과 같이, 결정질의 열가소성 수지를 주수지로 하는 동시에 성형 후에 전자선 조사가 실시된 절연성의 베이스(2)를 사용하므로, 열가소성 수지의 미세가공성, 스프루, 런너 등의 리사이클성의 장점을 가지면서 내열성 및 내아크성이 우수한 베이스(2)를 얻을 수가 있다. 또, 고온의 열이력을 받아도 용융이나 열변형의 발생이 적고, 또 내크리프성(creep-resistant characteristic)이 우수하고, 따라서 접점(5A, 10A) 간의 접촉 압력에 영향이 적은 베이스(2)를 얻을 수가 있다. 또, 상간벽(2B)의 유지 홀더 베어링(2F)에도 전자선 조사가 실시되어 있어, 내열성 및 접점간의 오버-트래블 특성도 우수하다.

또, 성형물은 수지 성분 100 중량부에 대해 60 ~ 200 중량부의 강화재를 포함할 때 베이스(2)의 용융이나 열변형의 발생이 적고, 또 내크리프성이 우수하며, 아울러 강도도 우수하여 접촉 압력의 감소가 특히 적다. 이와 같이, 국소적인 힘을 받아 그 장소에 아크열과 같은 고온이 작용하는 베이스(2)에 강화재가 다량으로 포함된 구조재를 적용하는 것은 대단히 유용하다.

또, 베이스(2)의 저부(2C)는 가교되고, 측벽부(2A)는 전자선이 차폐되어 가교되지 않으므로, 회로차단기의 과부하 차단시에 고열이 되기 쉬운 베이스(2)의 저부(2C)는 용융이나 열변형이 감소되고, 내크리프성이 우수하게 된다. 측벽부는 역으로 가교에 의해 충격 성능이 저하되면 단락 차단시에 발생되는 내압을 받어 파손되는 경우가 있으나, 본 발명에서는 베이스 측벽부(2A)가 가교되지 않으므로, 내충격성도 우수하므로 내열성과 내충격성을 겸비한 베이스(2)를 얻을 수가 있다.

실시예 1.

이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니다. 실시예 1에서는 225암페어 프레임용의 회로차단기에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 225 암페어 프레임용의 베이스 성형을 위한 금형을 도시하는 도면이다. 도 10에서 도면부호 90은 고정 금형(90A) 및 가동 금형(90B)으로 이루어지고, 그 내부가 베이스(2)에 따른 형태로 형성된 금형이다. 도면부호 91은 고정 금형(90A)에 형성된 혼합 재료의 주입구이다. 가동 금형 온도 85 ~ 95℃, 고정 금형 온도 85 ~ 95℃, 실린더 온도 230 ~ 280, 가압 시간과 사출 시간과의 합계를 10초로 하는 조건 하에서 혼합 재료를 고정 금형(90A)의 중심에 위치한 주입구(91)에서부터 250톤 사출 성형기를 통해 사출하여 베이스(2)를 성형하였다.

계속해서 이 성형물을 도 6에 도시한 방법으로 4곳의 측벽부(2A, 2D, 2E)(도 5)를 두께 4mm의 철제의 전자선 차폐 지그(50)로 덮은 상태에서 NISSIN-HIGH VOLTAGE 전자선 조사 장치를 사용하여 가속 전압 2MV로 전자선 조사를 시행하였다.

다음으로 시험 방법, 판정 방법 및 그 결과에 대해 설명한다.

상술한 방법으로 성형 및 전자선 조사한 베이스(11~15)를 사용하여 회로차단기(225 암페어 프레임)를 조립한 후 과부하 차단 시험(정격 전류의 6배(225A ×6 = 1350A)를 인가)을 하였다.

시험 후, 고정접촉자의 접촉부 및 그 부근(즉, 도 5에서의 베이스측 접촉자(10)의 지지부(11)와 베이스(2C)의 저부(2C), 그리고 영역 2G의 일부)의 표층이 용융하고 있지 않은 경우를 합격으로 하고, 용융한 경우를 불합격으로 하였다.

표 1 및 표 2에 시험 결과를 나타내었다. 표 중의 레진(수지)은 난연재와 난연보조재를 포함한 부수(the number of parts)로 나타내어져 있다. 샘플(11 ~ 15) 및 비교예(21 ~ 24)에는 난연재로서 디부로모 폴리스틸렌을 15부, 난연보조재로서 3산화 안티모니를 5부 첨가하였다.

또, 샘플(11 ~ 15), 비교예(22, 24)에는 가교 촉진제로서 트리아릴 이소시아누레이트(약칭하여 TAIC), 산화방지제로서 2,6,디-t-부틸-P-크레졸(약칭하여 BHT)를 첨가하였다.

또, 샘플(14 ~ 15), 비교예(23, 24)에는 충격 흡수재로서 에틸렌/프로필렌 공중합체 8부를 포함한다.

또, 샘플(11 ~ 15), 비교예(21, 23)에는 전자선을 조사하고, 비교예(22, 24)에는 전자선을 조사하지 않았다.

이상과 같이, 가교 촉진제와 산화 방지제를 첨가한 나일론 6 복합 재료로 된 베이스(2)로 구성된 샘플(11 ~ 15)을 사용한 회로차단기는 과부하 차단 시험 후에도 베이스(2)의 고정자 접촉부 및 그 부근이 용융되지 않고, 전자선 조사를 실시하지 않은 베이스를 사용한 회로차단기에 비교해 내열성 및 내아크성이 우수했다. 따라서, 장기간의 사용시에도 접점간의 오버-트래블 특성 또한 우수하다는 것이 쉽게 예측된다.

또, 샘플(14 ~ 15)을 사용한 회로차단기는 내충격성도 우수하고, 특히 도 10의 금형으로 성형한 베이스(2)의 경우에는 베이스(2)의 저부(2C)가 전자선의 조사에 의한 가교에 의해 기계적 강도가 증가해 있고(단, 내충격성은 저하됨), 측벽부( 2A)는 전자선이 조사되지 않아 내충격성이 우수하므로, 아크 발생에 따라 야기되는 내압 상승에도 충분히 견딜 수가 있어 바람직한 것으로 판명되었다.

또, 전자선을 조사하지 않았던 비교예(22, 24)는 내열 특성이 떨어지는 것으로 판명되었다.

실시의 형태 2.

이하, 본 발명의 실시의 형태 2에 대해 설명한다. 도 11은 본 발명의 실시의 형태 2를 도시하고 있다. 도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 회로차단기의 외관을 도시하는 도면이고, 도 12는 도 11의 회로차단기의 일부를 절취하여 도시하는 설명도이다.

도면에서 도면부호 20은 절연 하우징이고, 실시의 형태 1 및 실시예 1에서 설명한 베이스(2)와 동일한 재료로 형성된 베이스(21) 및 커버(22)로 되어 있다. 베이스(21)은 회로차단기의 한 측면을 구성하는 측면부(배치부)(21A)와, 이 측면부(21A)의 외주면으로부터 이 측면부(21A)에 직교하여 벽부(21B)가 일체로 형성되어 있다. 측면부(21A)의 내측에는 가동접촉자(25)의 회전 이동면을 따라 소호 장치(38) 또는 고정접촉자(23)가 배치된다. 커버(22)는 평판 형상으로 형성되고, 베이스(21)의 측면부(21A)에 대향해서 설치되어 회로차단기의 타측면을 구성하고 있고, 베이스(21)에 나사 또는 리베트에 의해 고정되어 있다.

또, 베이스(21)의 측면부(21A) 및 커버(22)는 실시의 형태 1 및 실시예 1과 동일한 방식으로 전자선이 조사되어 있다.

또, 베이스(21)에의 전자선의 조사시에는 도 6에 도시한 바와 같이 전자선 차폐 지그(50)를 사용하여, 통상의 벽부(21B)에 전자선이 전혀 조사되지 않게 하면, 커버(22)와 접촉하는 부분이 경화되지 않아 깨어지거나 떨어지는 일이 없어 바람직하다.

한편, 전자선 조사의 작업 효율을 고려하면 전자선 차폐 지그(50)를 사용하지 않는 것이 바람직하다.

차폐 회로에는 고정접촉자(23)와, 이 고정접촉자(23)에 고착된 고정접점(24)과, 이 고정접점(24)에 대향하여 접촉/분리하는 가동접점(25a)을 갖는 가동접촉자(25)가 설치되어 있다. 도면부호 26은 이 가동접촉자(25)를 일체로 지지하는 암(가동접촉자(25)를 회전 이동 가능하게 유지하는 유지 부재)이고, U자 형상 홈(26a)과, 스토퍼 계지부(26b)와, 축(27)이 맞물리는 슬롯(26c)이 형성되어 있다.

도면부호 27은 암(26)(유지 부재) 및 가동접촉자(25)의 회전 이동 중심이 되는 축이고, 절연 하우징(20)에 지지되어 있다. 도면부호 28은 가동접촉자(25)를 고정접점(24)으로부터 항상 분리시키는 방향으로 작동하도록 설치한 메인 스프링이고, 도면부호 9는 합성 수지로 형성되어 외부에서 개폐 조작을 행하는 핸들이며, 도면부호 30은 핸들(29)을 반시계 방향으로 작동시키는 리세트 스프링이고, 도면부호 31은 환봉재(rod material)를 U자형으로 구부려 형성한 조작 링크이이며, 이 조작 링크의 일단은 핸들(29)과 계합하고, 타단은 래치(32)의 링크 계합 홈(32a)에 계합한다. 또, 핸들(29)은 절연 하우징(20)의 밖으로 돌출한 손잡이부(29b)와, 조작링크(31)를 연결하는 돌출부(29c)로 구성되어 있다.

도면부호 32는 축(27)에 피봇식으로 지지된 래치이고, 조작 링크(31)의 타단에 계합하는 링크 계합 홈(32a)과 전자기 트리핑부(34)의 로드(37)의 압력을 받는 트리거 부재(32b)와, 바이메탈(33)의 만곡으로 인한 압력으로 조작 링크(31)와 링크 계합 홈(32a)과의 계합을 해제시키는 방향으로의 힘을 받는 트리거 부재(32c)가 형성되어 있다. 또, 암(26)과 래치(32) 사이에는 복귀 스프링(32d)이 압축되어 설치되어 있어, 상시 래치(32)를 암(26)에 대해 반시계 방향으로 작동시킨다. U자 형상 홈(26a)에 끼워진 조작 링크(31)의 타단은 스프링(32d)의 스프링력에 의해 래치(32)의 링크 계합 홈(32a)에 협지되어 록킹 상태(locking state)로 되어 있다. 그리고, 고정접점(24)에 대해 가동접점(25a)이 탄성적으로 접촉하여 있고, 차단 회로가 형성된다(도 12의 상태).

이렇게 해서, 상기 암(26), 메인 스프링(28), 핸들(29), 리세트 스프링(30), 조작 링크(31) 및 래치(32)에 의해 개폐 기구가 구성된다.

도면부호 33은 인가 전류에 대응하여 도 12에서 우측 방향으로 가열 만곡되는 바이메탈이고, 도면부호 34는 전자기 트리핑 장치이며, 이 전자기 트리핑 장치는 전자석(35)에의 전류 인가에 의한 전자력에 의해 구동되는 플런저(plunger)(36)와 이 플런저(36)의 흡인 동작에 의해 도 12에서 좌측 방향으로 돌출하는 로드(37)를 가지고 있다. 바이메탈(33)과 전자기 트리핑 장치(34)에 의해 과전류 트리핑 장치가 형성된다. 도면부호 38은 소호 장치이며, 도면부호 39는 이 소호 장치(38)의 소호판이다.

도면부호 40은 상기 고정접점(24)과 가동접촉자(25)를 포함하는 아크 발생 챔버이고, 가동접촉자(25)가 분리시에 발생하는 아크가 충만하다. 도면부호 41은 아크를 소호 장치(38)의 방향으로 유도하는 아크 런너이다.

이와 같이 구성된 회로차단기에서 케이블 경로에 단락-회로 전류가 흐르면, 전자기 트리핑 장치(34)의 전자석(35)이 이를 감지하여 작동하고, 플런저(36)가 흡인되며, 이에 연동하는 로드(37)가 좌측 방향으로 이동한다. 그러면, 그 트리거 부재(32b)가 로드(37)에 의해 압압되어 래치(32)가 복귀 스프링(32d)의 스프링력에 반해서 시계 방향으로 회전 이동한다. U자 형상 홈(26a) 내에서 링크 계합 홈(32a)에 의해 록킹 상태가 되어 끼워져 있던 조작 링크(31)의 타단은 래치(32)가 시계 방향으로 회전 이동함으로써 암(26)에 대해 자유로운 상태가 된다.

이 때문에, 암(26)은 개방 기구로서의 메인스프링(28)의 스프링력에 의해 축 (27)을 중심으로 시계 방향으로 강제적으로 회전 이동하도록 힘을 받는다. 이렇게 해서, 가동접촉자(25)는 고속으로 분리하여 차단 동작을 수행한다.

이 후, 베이스(21)에 배치된 부품에서 베이스(21)에 응력이 작용하는 부분, 예를들면 베이스(21)에 일체 성형에 의해 설치된 돌기(21a), 핸들 베어링부(21b), 암베어링부(21c) 및 전자기 트립핑 고정부(21d)에 대해 설명한다.

돌기(21a)는 메인 스프링(28)의 일단을 지지하도록 일부가 신장되어 제공되고, 메인 스프링(28)으로부터 힘이 작용하고 있다. 핸들 베어링부(21b)는 핸들(29)의 회전 이동축을 지지하도록 설치되고, 그 축으로부터 힘이 작용하고 있다. 암 베어링부(21c)는 암(26) 및 가동접촉자(25)의 회전 이동축(27)으로부터 힘이 작용하고 있다. 전자기 트리핑 고정부(21d)는 전자기 트리핑 장치(34)를 베이스(21)에 위치 결정하도록 설치된 리브(rib)이고, 고정접촉자(23) 및 전자기 트리핑 장치(34)를 통해서 가동접촉자(25)로부터 힘이 작용하고 있다.

이상과 같이, 베이스(21)의 측면부(배치부)(21A)에 전자선을 조사하므로 열가소성 수지의 미세가공성, 스프루, 런너 등의 리사이클성의 장점을 가지면서 내열성 및 내아크성이 향상된다. 또, 커버(22)에도 전자선을 조사하였으므로 내열성 및 내아크성이 향상된다.

또, 실시의 형태 2와 같이 가동접촉자(25)의 회전 이동면을 따라 암(26), 고정접촉자(23) 또는 소호 장치(38)가 배치되는 회로차단기는 실시의 형태 1과 같은 베이스의 저부에 유지 홀더, 다른 접점 및 소호 장치가 배치되는 회로차단기에 비해, 차단 용량이 작고, 차단시에 발생하는 아크의 에너지가 작은 것일 수도 있고, 베이스(21) 또는 커버(22) 등의 절연 성형물이 아크에 보다 근접한 위치에 배치되는 경향이 있다.

그리고, 베이스(21)의 측면부(21A) 및 커버(22)에 전자선이 조사되어 이들 부분의 기계적 강도, 내열성 및 내아크성이 향상된다. 그 결과, 아크의 에너지가 작고, 아크 발생에 따른 강한 압력으로 인한 내부의 압력 상승보다도 아크에 의한 발열에 대해 충분한 내성을 갖는 회로차단기가 획득된다.

또, 내열성 및 내아크성이 향상되므로 소호판(39)을 고정하기 위한 소호 측벽을 필요로 하지 않고서도 소호판(39)을 직접 베이스(21) 및 커버(22)의 홈에 끼워넣음으로써 소호 장치(8)를 구성할 수 있으므로 부품수를 감소시킬 수 있으며, 또 소호판(39)의 회로차단기의 폭방향의 치수(도 12의 지면을 관통하는 방향)를 길게 하는 것이 가능하기 때문에 아크의 소호 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 돌기(21a), 핸들 베어링부(21b), 암 베어링부(21c) 및 전자기 트리핑 고정부(21d)도 전자선 조사에 의해 기계적 강도가 향상되므로, 열경화성 수지에 비해 더 연성을 나타내고 위치 결정 정밀도가 뒤떨어지는 열가소성 수지, 특히 나일론의 결점을 보완할 수 있다.

또, 실시의 형태 2에서는 베이스(21)가 상자 형상, 커버(22)가 평판 형상의 것에 대해 설명하였으나, 이 형상으로 한정되지는 않으며, 베이스(21) 및 커버(22)의 양쪽이 상자 상태의 형상이라도 가능하다.

또, 실시의 형태 2에서는 단극의 회로차단기에 대해 설명하였으나, 베이스 (21)와 커버(22) 사이에 회로차단기의 두께 방향으로 병설해서 2극이 설치되는 2극의 회로차단기도 무방하고, 이 경우에는 병설하는 2극간을 절연하는 센터 베이스를 설치하고, 이 센터 베이스에 가동접촉자(25), 핸들(29), 전자기 트리핑 장치(34) 등을 설치해도 된다.

이때, 센터 베이스는 실시의 형태 2의 베이스와 동일한 조성으로 형성된 성형물에 전자선이 조사된 것을 사용하면 좋다.

본 발명은 내열성, 내아크성 및 접점 간의 오버-트래블 특성이 요구되고, 또 열가소성 수지를 주성분으로 하는 돌출물, 스프루, 런너 등의 리사이클 또는 재활용이 가능한 회로차단기의 성형물로서 사용할 수 있다.

Claims (5)

1. 과전류의 검출시에 가동접촉자를 회전 이동시켜 이 가동접촉자의 가동접점과, 대향하는 고정접점의 사이에서 발생한 아크를 소호 장치에 의해 소호하는 회로차단기에 있어서,

   상기 가동접촉자를 회전 이동 가능하게 유지하는 유지 홀더를 개폐하는 개폐 기구와;

   결정질의 열가소성 수지를 주수지로 하는 성형물로 구성된 베이스와;

   상기 베이스에 덮여져 하우징을 구성하는 카버를 구비하며,

   상기 베이스는 상기 유지 홀더, 고정접점 및 소호 장치가 배치되는 저부와, 이 저부에 직교하여 설치되어 외부와 경계를 이루는 측벽부를 가지며,

   상기 베이스의 저부에는 전자선 조사가 실시되고, 상기 베이스의 측벽부에는 전자선 조사가 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
2. 과전류의 검출시에 가동접촉자를 회전 이동시켜 이 가동접촉자의 가동접점과, 대향하는 고정접점의 사이에서 발생한 아크를 소호 장치에 의해 소호하는 회로차단기에 있어서,

   상기 가동접촉자를 회전 이동 가능하게 유지하는 유지 홀더를 개폐하는 개폐 기구와;

   결정질의 열가소성 수지를 주수지로 하는 성형물로 구성된 베이스와;

   상기 베이스에 덮여져 하우징을 구성하는 카버를 구비하며,

   상기 베이스는 측면부와, 이 측면부에 직교하는 벽부를 갖고,

   상기 유지 홀더, 고정접점 및 소호 장치는 상기 베이스의 측면부를 따라서 배치되어 있고,

   상기 베이스의 측면부에는 전자선 조사가 실시되고, 상기 베이스의 벽부에는 전자선 조사가 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 결정질의 열가소성 수지로서 폴리에스테르 또는 폴리아미드를 이용하는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 성형물은 수지 성분 100 중량부에 대해 60 ~ 200 중량부의 강화재를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
5. 삭제