KR100718530B1

KR100718530B1 - 자동복귀수단을 구비한 누전차단기

Info

Publication number: KR100718530B1
Application number: KR1020060039080A
Authority: KR
Inventors: 이한식
Original assignee: 이한식
Priority date: 2006-04-29
Filing date: 2006-04-29
Publication date: 2007-05-18
Also published as: WO2007126234A1

Abstract

본 발명은 자동복귀수단을 구비한 누전차단기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 현재 높은 신뢰도를 바탕으로 범용적으로 사용되는 누전차단기에 자동복귀수단을 구비하되, 자동복귀수단에 의한 구조변경을 최소화하여 누전차단기의 작동 신뢰도가 유지될 수 있도록 한 자동복귀수단을 구비한 누전차단기에 관한 것이다.

본 발명의 자동복귀수단을 구비한 누전차단기는 가동접점이 형성되어 있는 스위치판과, 상기 스위치판을 눌러 상기 가동접점을 고정접점에 접촉시키는 누름판과, 지지플레이트에 축핀을 통해 결합되어 회전을 하고, 그 회전상태에 따라 부하로의 전원공급을 차단 또는 복귀시키는 핸들과, 상기 핸들과 결합되어 있고 상기 핸들이 회전함에 따라 상기 누름판을 가압하여 상기 스위치판이 눌리도록 하는 가압부재와, 상기 가압부재가 걸리는 걸림턱이 형성되어 있는 작동플레이트와, 누설전류 또는 과전류를 감지하여 상기 작동플레이트를 잡아당김으로서 상기 걸림턱에서 상기 가압부재를 이탈시키고, 이로 인해 상기 가압부재의 가압상태를 해제하여 부하로의 전류 흐름을 차단하는 감지부를 포함하여 구성된 누전차단기에 있어서,

상기 핸들에 형성되어 있는 톱니; 전류가 인가될 경우 순간 전자력을 발생하는 솔레노이드; 상기 솔레노이드 내부 중공에 일부 삽입되어 솔레노이드의 전자력에 의해 전진 또는 후진 이동하는 구동핀; 일단에는 톱니가 형성되어 있고, 타단은 상기 구동핀과 결합되어 상기 구동핀이 전진 또는 후진함에 따라 축핀을 통해 회전하는 래치기어; 상기 래치기어의 톱니 및 상기 핸들의 톱니와 결합되는 톱니가 외 주연에 형성되어 있고 축핀을 통해 회전하여 상기 래치기어의 회전에 연동하여 상기 핸들을 복귀상태로 회전시키는 중간기어;를 포함하여 이루어진 자동복귀수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 핸들의 축핀이 결합되는 지지플레이트는 연장부를 갖고, 상기 래치기어 및 중간기어의 축핀은 상기 연장부에 각각 결합되는 되는 것을 특징으로 한다.

누전차단기, 자동복귀수단, 솔레노이드, 래치기어, 신뢰도

Description

자동복귀수단을 구비한 누전차단기{ELECTRIC LEAKAGE CIRCUIT BREAKER EQUIPPED WITH MEANS FOR AUTOMATIC RETURN}

도 1 은 종래의 범용누전차단기의 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 누전차단기의 일부절개 사시도.

도 3 은 본 발명에 따른 누전차단기의 분해 사시도.

도 4 은 본 발명에 따른 누전차단기의 요부 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 베이스 2 : 케이스

10 : 스위치판 20 : 누름판

30 : 핸들 40 : 가압부재

50 : 지지플레이트 50a : 연장부

60 : 작동플레이트 71~74 : 감지부

81 : 솔레노이드 82 : 구동핀

83 : 래치기어 84 : 중간기어

누전차단기는 과전류 및 누설전류 발생시에 이를 감지하여 차단시킴으로서 안전사고를 미연에 방지하기 위한 장치이다.

누전의 원인으로는 전로 절연불의 절연열화, 외력에 의한 손상, 습기의 침입 등을 들수 있고, 누전부분은 누설전류가 계속 흐르면 가속적으로 그 부분의 절연상태가 나빠지므로 주의가 필요할 뿐만 아닐, 실내 배선의 누전은 건조물에 누설전류가 흘러 전기화재의 원인이 되기도 하고, 전기기기의 누전은 이것에 접촉하는 사람이 감전되어 사상사고를 일으키는 등의 중대 결과를 유발하는 경우도 있다.

따라서 누전차단기의 정상작동에 대한 신뢰도는 상당히 중요한 문제이다. 도1은 정상작동에 대한 신뢰도를 검증받아 한전 및 일반 수용가에서 보편적으로 채택하고 있는 누전차단기(이하 '범용누전차단기'라 한다.)의 사시도 및 분해사시도이다.

도1에 도시되어 있는 범용누전차단기는 가동접점(11)이 형성되어 있는 스위 치판(10)과,

상기 스위치판(10)을 눌러 상기 가동접점(11)을 고정접점(12)에 접촉시키는 누름판(20)과,

지지플레이트(50)에 축핀(30P)을 통해 결합되어 회전을 하고, 그 회전상태에 따라 부하로의 전원공급을 차단 또는 복귀시키는 핸들(30)과,

상기 핸들(30)과 결합되어 있고 상기 핸들(30)이 회전함에 따라 상기 누름판(20)을 가압하여 상기 스위치판(10)이 눌리도록 하는 가압부재(40)와,

상기 가압부재(40)가 걸리는 걸림턱(61)이 형성되어 있는 작동플레이트(60)와, 누설전류 또는 과전류를 감지하여 상기 작동플레이트(60)를 잡아당김으로서 상기 걸림턱(61)에서 상기 가압부재(40)를 이탈시키고, 이로 인해 상기 가압부재(40)의 가압상태를 해제하여 부하로의 전류 흐름을 차단하는 감지부(71,72,73,74)를 포함하여 구성된다.

이러한 범용누전차단기는 핸들(30)을 조작하여 가동접점(11)과 고정접점(12)을 접촉 또는 오픈시켜 부하로의 전원공급을 차단하거나 복귀시키게 된다.

범용누전차단기의 차단 및 복귀 동작은 다음과 같다.

복귀를 위해 핸들(30)을 회전시키면, 이중체결핀(41)에 의해 핸들(30)의 하부와 결합되어 있는 가압부재(40)가 하강한다. 하강하는 가압부재(40)는 일단이 작동플레이트(60)의 걸림턱(61)에 지지되고 타단이 내려가면서 누름판(20)을 눌러 가압한다. 가압부재(40)에 의해 눌려지는 누름판(20)은 스위치판(10)을 누르게 되어 가동접점(11)과 고정접점(12)이 접촉하여 통전상태가 유지된다.

이러한 상태에서 누설전류 또는 과전류가 발생하면, 감지부가 이를 감지하고 작동플레이트(60)를 잡아당겨 걸림턱(61)에 걸려있는 가압부재(40)의 걸림상태를 해제하게 된다. 그러면 누름판(20) 하부에 장착된 스프링(21)에 의해 누름판(20)이 상승하여 가동접점(11)과 고정접점(12)을 오픈하여 부하로의 전류흐름을 차단하게 되고, 핸들(30)은 축핀(30P)에 결합되어 있는 스프링(31)에 의해 원위치로 회전하게 된다.

여기서 감지부는 영상변류기(71), 트립코일(72), 바이메탈(74) 등으로 구성된다. 누설전류가 발생하면 영상변류기(71)가 이를 검출하여 전자회로로 신호를 보내고, 전자회로는 트리코일(72)에 트립신호를 인가한다. 그러면 트립코일(72)에 장착된 작동핀(73)이 후진하면서 작동플레이트(60)를 잡아당기게 된다. 그리고 과전류가 발생하면 바이메탈(74)이 일정온도 이상으로 상승하여 변곡되어 작동플레이트(60)를 밀어 걸림턱(61)에 걸린 가압부재(40)의 가압상태를 해제하게 된다.

한편, 이러한 범용누전차단기의 복귀는 수동으로 핸들(30)을 회전시켜 이루어지므로 복귀에 따른 번거로움이 수반된다. 그래서 차단기의 복귀를 원격제어 또는 자동으로 수행할 필요성이 제기되었고, 그 대표적인 것이 등록특허 제521502호 "래치형 자동복귀 전자식 누전차단기", 공개특허 제2004-96865호 "전자석을 이용한 전자식 지능형 자동복귀 누전차단기"이다.

그런데 상기에서 적시한 종래의 자동복귀 누전차단기는 자동복귀를 위한 수단을 도입하면서 범용누전차단기의 구조를 상당히 많이 변경시켰다. 이와 같은 구 조의 변경에 의해 문제가 되는 것은 누전차단기의 정상작동에 대한 신뢰도가 보장되지 않는다는 것이다. 그래서 한전에서는 이러한 종래의 자동복귀 누전차단기의 채용을 꺼리고 있다. 이는 누전차단기의 역할에서는 무엇보다 정상작동에 대한 신뢰도가 중요하기 때문이다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 자동복귀수단을 도입하여 편리성을 추구하되 이의 도입을 위해 기존 범용누전차단기의 구조 변경을 최소화하여 정상작동에 대한 신뢰도가 보장되도록 한 자동복귀수단을 구비한 누전차단기를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동복귀수단을 구비한 누전차단기는

가동접점이 형성되어 있는 스위치판과,

상기 스위치판을 눌러 상기 가동접점을 고정접점에 접촉시키는 누름판과,

지지플레이트에 축핀을 통해 결합되어 회전을 하고, 그 회전상태에 따라 부하로의 전원공급을 차단 또는 복귀시키는 핸들과,

상기 핸들과 결합되어 있고 상기 핸들이 회전함에 따라 상기 누름판을 가압하여 상기 스위치판이 눌리도록 하는 가압부재와,

상기 가압부재가 걸리는 걸림턱이 형성되어 있는 작동플레이트와,

누설전류 또는 과전류를 감지하여 상기 작동플레이트를 잡아당김으로서 상기 걸림턱에서 상기 가압부재를 이탈시키고, 이로 인해 상기 가압부재의 가압상태를 해제하여 부하로의 전류 흐름을 차단하는 감지부를 포함하여 구성된 누전차단기에 있어서,

상기 핸들에 형성되어 있는 톱니;

전류가 인가될 경우 순간 전자력을 발생하는 솔레노이드;

상기 솔레노이드 내부 중공에 일부 삽입되어 솔레노이드의 전자력에 의해 전진 또는 후진 이동하는 구동핀;

일단에는 톱니가 형성되어 있고, 타단은 상기 구동핀과 결합되어 상기 구동핀이 전진 또는 후진함에 따라 축핀을 통해 회전하는 래치기어;

상기 래치기어의 톱니 및 상기 핸들의 톱니와 결합되는 톱니가 외주연에 형성되어 있고 축핀을 통해 회전하여 상기 래치기어의 회전에 연동하여 상기 핸들을 복귀상태로 회전시키는 중간기어;를 포함하여 이루어진 자동복귀수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 핸들의 축핀이 결합되는 지지플레이트는 연장부를 갖고, 상기 래치기어 및 중간기어의 축핀은 상기 연장부에 각각 결합되는 되는 것을 특징으로 하고,

상기 스위치판에는 탄성력을 높이기 위한 홈부가 상기 가동접점의 반대측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 솔레노이드는 베이스의 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도2는 본 발명에 따른 누전차단기의 일부절개 사시도이고, 도3은 분해 사시도이고, 도4은 본 발명에 따른 누전차단기의 요부 단면도이다. 참고로, 도면부호는 도1에 도시된 범용누전차단기의 구성요소와 동일(또는 대응)하는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하였다.

도면에 도시된 바와 같이 베이스(1)의 상부에 스위치판(10), 작동플레이트(60), 지지플레이트(50), 감지부 등이 장착되어 있고, 베이스(1)의 하부에는 솔레노이드(81)가 장착되어 있다. 그리고 베이스(1)를 포함한 각 구성요소들(핸들(30)의 손잡이부분은 제외)은 케이스(2)에 의해 감싸져 보호된다. 그리고 상기 케이스(2)는 두 개의 분체(2a,2b)가 조립 결합되는 구조로서, 조립을 위해 분체(2a,2b)에는 결합돌기(2c)와 결합공(미도시)이 형성되어 있다. 그리고 누전차단기를 볼트 등을 이용하여 벽체에 설치고정하기 위한 장착공(h)이 베이스(1) 및 케이스(2)에 형성되어 있다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 누전차단기 역시 종래의 범용누전차단기와 마찬가지로 가동접점(11)이 형성되어 있는 스위치판(10)이 있고, 누름판(20)이 상기 스위치판(10)과 결합되어 누름으로서 가동접점(11)을 고정접점(12) 에 접촉시킨다. 상기 스위치판(10)은 탄성력을 가져 누름판(20)이 누르기 전에는 고정접점(12)과 접촉하지 않는다. 그러나 반복적인 차단 및 복귀 동작에 의해 탄성력이 감소하면 차단동작에서 가동접점(11)이 고정접점(12)에서 떨어지지 않을 위험이 있다. 즉, 스위치판(10)의 탄성력을 보강, 강화할 필요가 있다. 이를 위해 본 발명에서는 스위치판(10)에 홈(10a)을 형성시켰다. 상기 홈(10a)은 가동접점(11)의 반대측(베이스(1)와 결합부위에 근접되게)에 형성된다. 그리고 상기 누름판(20)은 하부에 스프링(미도시)이 장착되어 베이스(1)에 탄력 설치된다.

그리고 상기 누름판(20)은 가압부재(40)에 의해 가압되어 눌려진다. 상기 가압부재(40)는 이중체결핀(41)에 의해 핸들(30)의 하부와 결합되어 있어, 핸들(30)의 회전에 연동하여 누름판(20)을 가압하게 된다. 여기서 상기 가압부재(40)는 이중체결핀(41)에 회전이 자유롭게 결합되어 있고 일단이 작동플레이트(60)의 걸림턱(미도시)에 걸림으로서 타단이 핸들(30)의 회전에 연동하여 아래로 내려감으로서 누름판(20)을 가압하게 되고, 복귀상태에서는 양단이 걸림턱과 누름판(20)에 각각 지지되고 이중체결핀(41)의 축이 핸들(30)을 위한 축보다 안쪽에 위치하여 가압상태를 계속유지하게 된다.

이와 같이 가압부재(40)가 누름판(20)을 가압하여 복귀상태가 유지되어 통전이 되다가 누설전류 또는 과전류가 발생하면 감지부가 작동플레이트(60)를 잡아당겨 가압부재(40)의 일단이 걸림턱에서 분리되면서 가압상태가 분리되어 차단상태로 전환되게 된다. 상기 감지부는 누설전류를 검출하는 영상변류기(71)와 영상변류기로부터 신호를 받은 전자회로가 전달하는 트립신호를 인가받아 작동핀(73)을 후진 시키는 트립코일(72)로 구성된다. 상기 작동핀(73)은 작동플레이트(60)와 결합되어 있고, 트립코일(72)에서 발생되는 전자력에 의해 후진하게 된다. 또한 도면에 도시하지 않았으나 감지부는 과전류에 의해 변곡되어 작동플레이 밀어 가압부재(40)를 걸림턱에서 이탈시키는 바이메탈을 더 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 핵심이라 할 수 있는 자동복귀수단을 도면을 참조하여 설명한다.

상기 자동복귀수단은 솔레노이드(81), 구동핀(82), 래치기어(83), 중간기어(84), 그리고 상기 래치기어(83) 및 중간기어(84)의 축핀(83P,84P)을 지지하기 위한 지지플레이트(50)의 연장부(50a)로 구성되어, 종래 범용누전차단기의 구조를 최대한 변경하지 않도록 하여 정상작동에 대한 신뢰도가 유지되도록 하였다.

상기 솔레노이드(81)는 베이스(1)의 하부에 배치되고, 마이컴(미도시)에 의해 제어되는 전류가 인가되면 순간 전자력을 발생시킨다. 상기 마이컴은 부하로의 전원공급이 차단되었는지 여부를 감지하여 차단으로 판단되면 상기 솔레노이드(81)로 순간전류(예; 0.5초)가 인가되도록 제어하며, 차단의 원인(누설절류 또는 과전류)이 제거되지 않아 복귀 후 곧 차단되는 경우 일정시간(예;20초) 경과 후 다시 솔레노이드(81)로 순간전류가 인가되도록 제어한다. 차단의 원인이 제거되지 않아 차단과 복귀가 일정횟수 반복되는 경우 마이컴은 솔레노이드(81)로의 전류 인가를 중지시켜 누전차단기가 손상되는 것을 방지한다.

상기 구동핀(82)은 상기 솔레노이드(81) 내부 중공에 일부가 삽입되어 솔레 노이드(81)의 전자력에 의해 전진 또는 후진(도면에서는 후진)을 하게 된다.

상기 래치기어(83)는 일단에 톱니(83S)가 형성되어 있고 타단에는 체결홈(83a)이 형성되어 있어 체결핀((82P)에 의해 상기 구동핀(82)과 연결되어 상기 구동핀(82)의 후진(또는 전진)에 연동하여 축핀(83P)을 축으로 회전을 한다.

상기 중간기어(84)는 외주연에 형성되어 있는 톱니(84S)가 상기 래치기어(84)의 톱니(84S)와 맞물려 래치기어(83)의 회전에 역방향으로 회전을 하고, 상기 핸들(30)에 형성되어 있는 톱니(30S)는 상기 중간기어(84)의 톱니(84S)에 맞물려 중간기어(84)의 회전에 역방향으로 회전하여 핸들(30)을 복귀상태로 회전시킨다.

그리고 상기 래치기어(83) 및 중간기어(84)의 회전축이 되는 축핀(83P,84P)을 지지하기 위해 별도의 지지플레이트를 설치하지 않고 핸들(30)의 축핀(30P)을 지지하는 지지플레이트(50)에 연장부(50a)를 연설하고 이 연장부(50a)에 래치기어(83) 및 중간기어(84)의 축핀(83P,84P)을 지지하도록 함으로서 구조변경을 최소화 하였다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 자동복귀수단을 구비함으로서 누전으로 차단이 발생하더라도 수동으로 복귀시켜야 하는 번거로움이 없고, 차단원인이 제거되지 않은 경우에는 복귀작동을 수회 수행한 후에 중지하여 누전차단기가 손상되는 것을 방지하고, 무엇보다 자동복귀수단의 도입에 의한 종래 범용누전차단기의 구조변경을 최소화하여 정사작동에 대한 신뢰도를 보장한다.

Claims

가동접점이 형성되어 있는 스위치판과,

상기 스위치판을 눌러 상기 가동접점을 고정접점에 접촉시키는 누름판과,

지지플레이트에 축핀을 통해 결합되어 회전을 하고, 그 회전상태에 따라 부하로의 전원공급을 차단 또는 복귀시키는 핸들과,

상기 핸들과 결합되어 있고 상기 핸들이 회전함에 따라 상기 누름판을 가압하여 상기 스위치판이 눌리도록 하는 가압부재와,

상기 가압부재가 걸리는 걸림턱이 형성되어 있는 작동플레이트와,

누설전류 또는 과전류를 감지하여 상기 작동플레이트를 잡아당김으로서 상기 걸림턱에서 상기 가압부재를 이탈시키고, 이로 인해 상기 가압부재의 가압상태를 해제하여 부하로의 전류 흐름을 차단하는 감지부를 포함하여 구성된 누전차단기에 있어서,

상기 핸들에 형성되어 있는 톱니;

전류가 인가될 경우 순간 전자력을 발생하는 솔레노이드;

상기 솔레노이드 내부 중공에 일부 삽입되어 솔레노이드의 전자력에 의해 전진 또는 후진 이동하는 구동핀;

일단에는 톱니가 형성되어 있고, 타단은 상기 구동핀과 결합되어 상기 구동핀이 전진 또는 후진함에 따라 축핀을 통해 회전하는 래치기어;

상기 래치기어의 톱니 및 상기 핸들의 톱니와 결합되는 톱니가 외주연에 형성되어 있고 축핀을 통해 회전하여 상기 래치기어의 회전에 연동하여 상기 핸들을 복귀상태로 회전시키는 중간기어;를 포함하여 이루어진 자동복귀수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기.
제 1 항에 있어서,

상기 핸들의 축핀이 결합되는 지지플레이트는 연장부를 갖고, 상기 래치기어 및 중간기어의 축핀은 상기 연장부에 각각 결합되는 되는 것을 특징으로 하는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 스위치판에는 탄성력을 높이기 위한 홈부가 상기 가동접점의 반대측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기.
제 3 항에 있어서,

상기 솔레노이드는 베이스의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기.
제 4 항에 있어서,

상기 자동복귀수단은 부하로의 전원공급 차단여부를 감지하고 상기 솔레노이드로 인가되는 순간전류를 제어하는 마이컴을 더 포함하여 이루어지되,

상기 마이컴은 지속적인 누설전류 또는 과전류에 의해 부하로의 전원공급의 차단과 복귀가 일정횟수 반복되는 경우 상기 솔레노이드로의 순간전류 인가를 중지시키는 것을 특징으로 하는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기.
제 5 항에 있어서,

상기 핸들의 일부를 제외한 구성요소를 감싸는 케이스를 더 포함하되,

상기 케이스는 두 개의 분체가 조립되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동복귀수단을 구비한 누전차단기.