KR100744245B1

KR100744245B1 - 배선용 회로 차단기

Info

Publication number: KR100744245B1
Application number: KR1020020029509A
Authority: KR
Inventors: 타다시 아사다; 나오시 으치다; 카쯔노리 요네미츠; 마사루 이소자키; 토시유키 온치
Original assignee: 후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2007-07-30
Also published as: US20020175785A1; KR20020090903A; JP2003051236A; US6480080B1; JP3997818B2; TW541557B

Abstract

전원측 및 부하측의 고정 접촉자에 직선형상의 접촉자 도체를 이용하여 전류 차단부의 소형화를 도모하면서, 고정 접촉자, 가동 접촉자의 배치를 연구하여 과전류가 흐를 때 가동 접촉자를 고속으로 개극 구동시킬 수 있도록 한다.

절연 케이스(6), 이 케이스에 내장되어 대각선상에 배치된 전원측 및 부하측의 고정 접촉자(7A, 7B), 회동식의 브릿지형 가동 접촉자(8), 접촉자 홀더(9), 소호 장치(10)를 조합시켜 전류 차단부를 구성한 배선용 회로 차단기에 있어서, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자에 직선형상의 접촉자 도체를 이용하여 전류 차단부의 높이(H)를 감소시킴과 동시에, 각 고정 접촉자는 상하 평행하게 서로 대치하도록 배치하여 전원측 및 부하측의 고정 접촉자와 가동 접촉자와의 사이에서 Z자 형상의 통전 경로를 형성하고, 과전류가 흘렀을 때의 전자 반발력으로 가동 접촉자를 개극 구동시킨다.

Description

배선용 회로 차단기{MOLDED CASE CIRCUIT BREAKER}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 대응한 전류 차단부의 구성도이며, (a)는 그 내부 기구의 구성 배치를 나타낸 측면도, (b)는 (a)에서의 고정 접촉자의 평면도, (c)는 (a)에서의 X-X선에 따른 단면도이다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 대응한 전류 차단부의 구성도이며, (a)는 그 내부 기구의 구성 배치를 나타낸 측면도, (b)는 (a)에서의 고정 접촉자의 평면도, (c)는 (a)에서의 X-X선에 따른 단면도이다.

도 3 은 본 발명의 제 3 실시예에 대응한 구성도로서, (a)는 고정 접촉자의 평면도, (b)는 그 자계 분포도이다.

도 4 는 본 발명의 제 4 실시예에 대응한 전류 차단부의 구성 단면도이다.

도 5 는 본 발명의 제 4 실시예에 대응한 도 4와는 다른 실시예의 구성 단면도이다.

도 6 은 본 발명의 제 5 실시예에 대응한 전류 차단부의 구성 단면도이다.

도 7 은 배선용 회로 차단기의 구성 개요도이다.

도 8 은 도 7에서의 전류 차단부의 종래예의 구성 단면도이다.

도 9 는 도 8과는 다른 전류 차단부의 종래예의 구성 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

1 : 차단기의 본체 케이스 5 : 전류 차단부

6 : 절연 케이스 6a : 고온 가스 배출구

7A : 전원측의 고정 접촉자 7B : 부하측의 고정 접촉자

7a : 고정 접점 7b : 슬릿형상 공극

7c : 선단부 7e : 단자부

7e-1 : 단자부의 U자형 절곡부(folded portion)
8 : 가동 접촉자

9 : 접촉자 홀더
10 : 소호 장치(Arc extinguishing device)

11 : 압축 스프링 12 : 자기 요크

13 : 자기 차폐체 O : 가동 접촉자의 회전 중심

θ: 고정 접촉자의 선단부의 경사 각도

F : 가동 접촉자를 개극(開極)시키는 전자 반발력

본 발명은, 배선용 회로 차단기에 관련되며, 보다 상세하게는 회동식 브릿지형 가동 접촉자를 구비한 전류 차단부의 조립 구조에 관한 것이다.

우선, 배선용 회로 차단기의 구성의 개요를, 도 7에 도시하였다. 도면에 있어서, 1은 차단기의 본체 케이스, 2는 개폐 핸들, 3은 토글식(toggle type) 개폐 기구, 4는 과전류 트리핑(tripping) 장치(바이메탈 방식 등), 5는 주(主) 회로의 고정 접촉자, 가동 접촉자 및 소호(消弧) 장치를 내장하여 상기 개폐 기구에 링크시킨 전류 차단부이다. 이러한 회로 차단기의 개폐 동작은 주지된 바와 같으며, 개폐 핸들(2)의 ON/OFF 조작에 의해, 개폐 기구(3)를 통해 전류 차단부(5)의 가동 접촉자가 개폐 동작한다. 또한, 주 회로의 통전중에 과전류가 흘러 과전류 트리핑 장치(4)가 작동하면, 개폐 기구(3)가 트리핑 동작하여 전류 차단부(5)의 가동 접촉자가 개극(開極)되어, 주 회로 전류를 차단한다.

여기서, 상기 전류 차단부(5)의 차단 방식으로는, 단일 차단 방식과 이중 차단 방식이 있는데, 특히 이중 차단 방식에 대해서는 그 가동 접촉자로서 회동식의 브릿지형 가동 접촉자를 구비한 구성의 것이 일본 특허 공개 제 1994-028964호, 일본 특허 공개 제 1994-52777호 등의 공보에 개시되어 있으며, 그 구성을 도 8에 도시한다. 각 도면에서, 6은 전류 차단부(5)의 절연 케이스, 7A , 7B는 절연 케이스(6)에 내장되어 그 대각선상에 배치된 전원측 및 부하측의 고정 접촉자, 7a는 고정 접촉자의 선단부에 설치된 고정 접점, 8은 고정 접촉자(7)의 접점간을 브릿징하는 가동 접촉자, 9는 가동 접촉자(8)를 유지시킨 회전 드럼 형태의 접촉자 홀더, 10은 가동 접촉자(8)의 양측에 배치하여 절연 케이스(6)에 내장된 소호 장치(그리드)이며, 가동 접촉자(8)는 접촉자 홀더(9)의 몸체부에 형성한 직경 방향의 관통공(9a)에 헐겁게 끼워지고, 접촉자 홀더(9)의 내부에 조합되어 있는 압축 스프링(인장 스프링 또는 비틀림 코일 스프링; 11)을 통해 정위치로 가세(加勢)된 채 유지되어 있다. 또한, 전원측의 고정 접촉자(7A)는 그 일단을 절연 케이스(6)로부터 인출하여 전원측의 단자부로 하고, 부하측의 고정 접촉자(7B)의 단자부는 절연 케이스(6)의 상면측에서 도 4에 도시한 과부하 트리핑 장치(4)의 주 회로 도체에 접속되어 있다.

또한, 도시된 구조에서는, 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단부를 U자형으로 접어 고정 접점(7a)을 설치하고, 주 회로에 단락 전류 등의 과전류가 흘렀을 때 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단부와 가동 접촉자(8)와의 사이에 작용하는 전자 반발력을 이용하여 과부하 트리핑 장치(4: 도 7 참조)가 동작하기 이전에 가동 접촉자(8)를 거의 순식간에 개극 구동하도록 하고 있으며, 또한, 고정 접촉자(7)의 접혀지는 부분에는 자기 요크(12)를 설치하여, 전류 차단시에 고정/가동 접촉자의 접점간에 발생한 아크에 작용하는 자장을 강화시켜 소호 장치(10)에 대한 전자적인 아크 구동력을 높이도록 하고 있다.

그런데, 상기의 전류 차단부(5)는, 배선용 회로 차단기의 소형화가 추진되고있다는 것을 고려할 때, 가능한 한 컴팩트한 구조일 것이 요망된다.

이에 대해, 도 8에 도시한 전류 차단부의 종래 구조에서는, 과전류가 흐르고 있을 때에 가동 접촉자(8)를 개극 방향으로 구동시키는 전자 반발력을 발생시키는 수단으로서, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단부를 U자형으로 절곡되게 하고 있으며, 이 때문에 고정 접촉자(7A, 7B)를 내장한 절연 케이스(6)의 높이 사이즈(H)가 증가하여 전류 차단부(5)가 대형화된다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 전류 차단부(5)의 절연 케이스(6)에 내장되어 그 대각선상에 배치된 고정 접촉자(7A, 7B)를 직선 형상의 접촉자 도체로 하고, 그 선단의 고정 접점(7a)사이에 회전식 브릿지형 가동 접촉자(8)를 배치한 구성의 배선용 회로 차단기가 일본 특허 공개 1989-166429호 공보에 개시되어 있다. 이 조립 구조에서는 절연 케이스(6)에 내장된 고정 접촉자(7A, 7B)의 접촉자 도체가 직선형상이므로, 도 8의 구성과 비교하여 전류 차단부(5)의 높이 사이즈(H)를 낮출 수 있으나, 한편으로는 고정 접촉자(7A, 7B) 및 가동 접촉자(8)에 흐르는 전류의 방향이 동일하기 때문에, 고정 접촉자(7A, 7B)와 가동 접촉자(8)와의 사이에는 가동 접촉자를 개극 방향으로 구동시키기 위한 커다란 전자 반발력이 발생하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자에 직선 형상의 접촉자 도체를 이용하여 전류 차단부의 높이 사이즈를 낮게 억제하면서, 한편으로는 고정 접촉자 및 가동 접촉자의 배치를 연구하여, 과전류가 흐르고 있을 때 가동 접촉자를 개극 방향으로 구동시키는 커다란 전자 반발력이 발생하도록 개량한 배선용 회로 차단기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 차단기의 전류 차단부가 소호 장치를 내장한 절연 케이스와, 이 케이스에 내장되어 대각선상에 배치된 전원측 및 부하측의 고정 접촉자와, 이 고정 접촉자의 접점간에 걸쳐있는 브릿지형 가동 접촉자와, 이 가동 접촉자 및 그 압축 스프링을 유지하여 차단기의 개폐 기구에 링크시킨 회전식 접촉자 홀더와의 조립체로 이루어지며, 과전류가 흘렀을 때의 전자 반발력으로 가동 접촉자를 개극 구동시키도록 한 배선용 회로 차단기에 있어서,

상기 전원측 및 부하측의 고정 접촉자의 각 접촉자 도체를 거의 직선 형상으 로 하고, 또한 가동 접촉자를 사이에 두고 평행하게 서로 대치하도록 배치하고, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자와 그 도체 선단부에 위치한 고정자 접점간을 브릿징하는 가동 접촉자와의 사이에서 Z자형의 통전 경로를 형성하도록 구성한다(청구항 1).

상기의 구성에 의하면, 고정 접촉자로서 직선 형상의 접촉자 도체를 이용함으로써, U자형 고정 접촉자를 채용한 종래 구조에 비해 전류 차단부의 높이가 감소된다. 또한, 차단기의 통전 상태에서는 전원측 및 부하측의 고정 접촉자에 흐르는 전류의 방향과 브릿지형 가동 접촉자에 흐르는 전류의 방향이 상대적으로 반대가 되므로, 이에 따라 과전류가 흐른 경우에는, 전원측 고정 접촉자의 선단부와 가동 접촉자, 및 부하측 고정 접촉자의 선단부와 가동 접촉자와의 사이에 우력(偶力)으로서 작용하는 커다란 전자 반발력이 발생하는데, 이 전자 반발력을 구동 토오크로 하여 가동 접촉자를 개극방향으로 구동시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 가동 접촉자의 개극 동작 및 차단 성능을 더욱 향상시키기 위해, 상기 구성을 기본으로 하여 다음과 같은 구체적인 양태로 구성할 수 있다.

(1) 전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자에 대해 그 선단부의 주위 영역에 자기 요크를 설치하여, 가동 접촉자에 작용하는 자장을 강화시켜 전자 반발력을 높이도록 함과 동시에, 전류 차단시에 고정/가동 접촉자의 접점간에 발생한 아크에 작용하는 자장을 강화시켜 소호 장치를 향하는 전자적인 아크 구동력을 높이도록 한다(청구항 2).

(2) 전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자의 선단부를 가동 접촉자와 반대되는 측을 향해 경사지게 하여, 상기 선단부와 가동 접촉자와의 사이에 발생한 전자 반발력이 가동 접촉자를 그 회전 중심의 주위로 회전시키는 구동 토오크로서 유효하게 작용하도록 한다(청구항 3).

(3) 전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자의 선단부를 그 후부 영역의 도체 폭 보다도 작은 폭으로 설정하여 전류를 집중적으로 흐르게 하고, 상기 부분의 주위 영역에 생성되는 자장을 강화시켜 가동 접촉자에 작용하는 전자 반발력을 높이도록 하는 동시에, 한편으로는 도체 폭이 넓은 접촉자 도체부가 전류 차단에 따른 접점부에서의 발열을 흡수, 방열하여 고정 접촉자의 후단 단자부가 허용 온도 이상으로 상승하는 것을 방지하도록 한다(청구항 4).

(4) 전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자에 대해, 가동 접촉자를 사이에 두고 대치하는 타측의 고정 접촉자의 선단부와 마주보는 면의 영역에 자기 차폐체를 설치하여, 가동 접촉자의 회전 이동 경로상에서 그 개극을 방해하는 방향으로 작용하는 자장이 형성되는 것을 방지하도록 한다(청구항 5).

(5) 전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자에 대해, 그 접촉자 도체의 길이 방향을 따라 타측의 고정 접촉자의 선단부와 마주보는 면의 영역에 통전 경로를 좌우로 이분(二分)하는 슬릿 형상 공극을 형성하여 도체 주위 영역에 생성되는 자장을 분산시켜, 상기 (4)항과 마찬가지로 가동 접촉자의 개극을 방해하는 방향으로 작용하는 전자 반발력을 억제하도록 한다(청구항 6).

(6) 전류 차단부의 절연 케이스의 전원측 및 부하측 단면에 개구된 고온 가스(hot gas) 배출구를, 상기 절연 케이스로부터 외부로 인출한 고정 접촉자의 접촉자 도체에 대해, 수직이며 상기 접촉자 도체와 반대되는 측으로 개구시켜, 커다란 전류 차단시의 아크에 수반하여 전류 차단부의 절연 케이스내에 발생한 고온의 가스가 절연 케이스로부터 인출된 고정 접촉자의 도체 및 그 주변에 직접 분사되어 극간 섬락(interpole flashover)에 도달하는 것을 방지하도록 한다(청구항 7).

(7) 절연 케이스의 바닥면측을 따라 부설한 고정 접촉자의 단자부를 U자형으로 굴곡시켜 절연 케이스의 단면으로부터 외부로 인출하여, 전류 차단시에 고정/가동 접점간에 생긴 아크에 대해, 접촉자 도체에 흐르는 전류에 의해 단자부의 주위 영역에 생긴 자계가 아크의 신장을 방해하는 영향을 낮게 억제하여 높은 차단 성능을 확보할 수 있도록 한다(청구항 8).

이후에서는, 본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 6에 도시한 각 실시예에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시예의 도면 중 도 8 및 도 9와 대응하는 동일 부재에는 동일한 부호를 사용하며 그에 대한 설명은 생략한다.

[제 1 실시예]

도 1(a)∼(c)는 본 발명의 청구항 1∼4에 대응하는 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 전류 차단부(5)의 절연 케이스(6)에 내장된 전원측 및 부하측의 고정 접촉자(7A, 7B)는 거의 직선 형상의 접촉자 도체로 이루어지며, 회동식의 가동 접촉자(8)를 사이에 두고 서로 평행하게 대치하도록 배치되어 있다. 즉, 좌측으로부터 절연 케이스(6)의 바닥면측으로 인입한 전원측의 고정 접촉자(7A)는, 고정 접점(7a)을 설치한 선단부(7c)가 회전 드럼형의 접촉자 홀더(9)에 유지시킨 가동 접촉자(8)의 회전 중심(O)을 넘어 절연 케이스(6)내의 우측에 위치한 소호 장치(10)의 근방까지 달하도록 연장되어 있다. 한편, 우측으로부터 절연 케이스(6)의 상부면측으로 인입(引入)한 부하측의 고정 접촉자(7B)는, 그 선단부(7c)가 가동 접촉자(8)의 회전 중심(O)을 넘어 좌측에 위치한 소호 장치(10)의 근방까지 달하도록 연장되어 있다. 그리고, 고정 접촉자(7A 및 7B)와 그 고정 접점(7a) 사이를 브릿징하도록 경사진 자세로 배치된 가동 접촉자(8)와의 사이에서 Z자형의 통전 경로를 형성하고 있다.

여기서, 상기 고정 접촉자(7A, 7B)는, 고정 접점(7a)을 설치한 선단부(7c)를 가동 접촉자(8)와 반대되는 측을 향해 경사(경사 각도 θ)지게 하고 있으며, 또한, 상기 선단부(7c)의 도체 폭을 d로 하고, 그 후부 영역의 도체 폭(D)보다도 폭을 좁혀 단면을 축소시키고 있다. 또한, 7d는 고정 접점(7a)의 위치로부터 소호 장치(10)를 향해 더욱 연장되는 아크 러너(arc runner)(아크 혼, arc horn)이다. 또한, 도 1(b)는 전원측 고정 접촉자(7A)의 평면도를 나타내고 있으나, 부하측의 고정 접촉자(7B)에 대해서도 동일한 구성이 된다.

또한, 고정 접촉자(7A, 7B)에 대해서는, 그 선단부(7a)의 이면측 및 좌우측면 영역을 포위하여 ‘コ’자 형상의 자기 요크(12)를 절연 케이스(6)에 부착하고, 도 8의 종래 구조와 마찬가지로, 전류 차단시에 고정/가동 접촉자의 접점간에 발생한 아크에 작용하는 자장을 강화시켜 아크를 소호 장치(10)를 향해 신장시키는 아크 구동력을 상승시키도록 하고 있다. 또한, 이 자기 요크(12)는 와전류 손실을 감소시키기 위해 얇은 강판의 적층체로 구성하고 있다.

상기 구성에 의하면, 절연 케이스(6)의 내부에 부설한 고정 접촉자(7A, 7B)의 접촉자 도체가 직선 형상이므로, 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단을 U자형으로 구부린 도 8의 종래 기술과 비교하여, 전류 차단부(5)의 높이 사이즈(H)를 감소시킬 수 있다. 또한, 전류 차단부(5)에 전류를 통하게 하는 주 회로 전류는, 도면에 화살표 i로 표시한 바와 같이 고정 접촉자(7A, 7B) 및 가동 접촉자(8)를 경유하는 Z자형의 통전 경로를 따라 흐른다. 이 통전 경로상에서 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단부(7c)와 가동 접촉자(8)의 양단부에 주목하면, 이 부분을 통과하는 전류(i)의 방향이 반전되어 있으며, 이에 따라 도 8에 도시된 U자형의 고정 접촉자와 동일한 원리로 고정 접촉자(7A, 7B)와 가동 접촉자(8)와의 사이에는 통전 전류에 의한 전자 반발력(F)이 발생한다. 또한, 가동 접촉자(8)는 도 8, 도 9의 구조와 마찬가지로 접촉자 홀더(9)에 부착된 압축 스프링에 의해 폐쇄방향으로 탄성적으로 가세되어 있으며, 정격 전류, 경미한 정도의 과부하 전류의 범위에서는 전자 반발력도 작고, 가동 접촉자(8)가 개극하는 일이 없다. 이에 대해, 단락 전류(정격 전류의 10∼20배)와 같은 과대한 전류가 흐른 경우에는, 전자 반발력(F)이 압축 스프링의 탄성력을 이기며, 이에 따라 가동 접촉자(8)가 회전 중심(O)의 둘레에서 반시계 방향으로 구동되어 개극 동작한다. 또한, 가동 접촉자(8)의 개극으로 고정/가동 접점간에 생성된 차단 전류의 아크는 고정/가동 접촉자에 흐르는 전류에 따라 그 주위 영역에 생성된 자계와의 작용에 따라 전자적인 아크 구동력에 의해 소호 장치(10)를 향해 신장 구동되어 소멸된다.

이 경우에, 상기와 같이 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단부(7c)를 가동 접촉자(8)와 반대되는 측을 향하여 경사지게 해두면, 상기한 전자 반발력을 가동 접촉자(8)에 대한 개극 구동 토오크로서 한층 효과적으로 작용시킬 수 있다. 또한, 고정 접촉자(7A, 7B)의 선단부(7c)의 도체 폭(d)을 좁혀 이 부분에 전류를 집중적으로 흐르게 함으로써, 그 주위 영역에 생성되어 가동 접촉자(8)에 작용하는 자장의 강도가 높아져, 가동 접촉자(8)에 커다란 전자 반발력을 작용시킬 수 있다.

[제 2 실시예]

다음으로, 본 발명의 청구항 5에 대응하는 응용 실시예의 구성을 도 2(a)∼(c)에 도시한다. 본 실시예에서는, 도 1에 설명된 구성에 부가하여 전원측 및 부하측의 고정 접촉자(7A, 7B)에 대해, 그 접촉자 도체의 내측에 자기 차폐체(13)를 추가로 장비하여 가동 접촉자(8)와의 사이를 자기 차폐하도록 하고 있다. 여기서, 자기 차폐체(13)는, 전원측의 고정 접촉자(7A)에 대해서는 가동 접촉자(8)를 사이에 두고 반대측에 대치하는 부하측의 고정 접촉자(7B)의 선단부(7c)와 대향하는 영역에, 그리고 부하측의 고정 접촉자(7B)에 대해서는 반대측에 대치하는 전원측의 고정 접촉자(7A)의 선단부(7c)와 대향하는 영역에 부설되어 있다. 도 2(b)는 전원측 고정 접촉자(7A)의 평면도를 나타내고 있으나, 부하측의 고정 접촉자(7B)에 대해서도 동일한 구성이 된다.

상기의 구성에 의해, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 가동 접촉자(8)의 개극 위치에서, 그 양단의 접점부가 개극측에 대치하는 고정 접촉자(7A, 7B)의 도체 중간부에 접근하더라도, 그 개극 동작을 방해하는 자기적 영향을 받는 일이 없어진다. 즉, 자기 차폐체(13)를 설치하지 않으면, 가동 접촉자(8)의 우측 단부와 그 상방측에 대치하는 부하측 고정 접촉자(7B)의 접촉자 도체와의 사이, 및 가동 접촉자(8)의 좌측 단부와 그 하방측에 대치하는 전원측 고정 접촉자(7A)의 접촉자 도체와의 사이에서 통전 전류에 의한 전자 반발력(f)이 작용하며, 이 때문에 가동 접촉자(8)의 개극 동작이 방해받게 된다. 또한, 가동/고정 접점간에 발생한 아크에 대해서도, 상기의 자기적인 영향을 받으면 소호 장치(10)에 대한 아크 구동이 방해받게 된다.

이에 대해, 도시된 실시예와 같이 자기 차폐체(13)를 부설하여 둠으로써, 그 자기 차폐 효과에 의해 가동 접촉자(8)에 대해 그 개극 동작을 방해하는 전자 반발력(f)의 발생, 및 접점간에 발생한 전류 아크의 신장, 구동을 방해하도록 전자력을 낮게 억제할 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉자(8)는 개극 동작 도중에 개극 속도에 제동이 걸리는 일이 없이, 도 1에서 설명한 과전류의 전자 반발력을 받아 개극 종단 위치까지 한번에 개극할 수 있게 되므로, 회로 차단기로서 높은 차단 성능을 확보할 수 있다.

[제 3 실시예]

도 3(a) 및 (b)는, 본 발명의 청구항 6에 대응하는 응용 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 고정 접촉자(7A, 7B)의 길이 방향을 따라 접촉자 도체의 중간부(도 2의 실시예에서 자기 차폐체(13)를 부설한 것과 동일한 도체 영역)에 통전 경로를 좌우로 이분하는 슬릿 형상 공극(7b)을 형성하고, 도 3(b)에 도시한 바와 같이 통전 전류(i)에 의해 도체 주위 영역에 생성되는 자장을 좌우로 분산시켜 가동 접촉자(8)의 개극 동작을 방해하는 방향으로 작용하는 전자 반발력을 감소시 키도록 하고 있다. 이에 따라, 상기 제 2 실시예와 동일한 효과를 나타내어 높은 차단 성능을 확보할 수 있다.

[제 4 실시예]

다음으로, 본 발명의 청구항 7에 대응하는 실시예를 도 4 및 도 5에 도시한다. 본 실시예에서는, 절연 케이스(6)의 전원측 및 부하측 단면(도면의 좌우측 단면)에 개구한 고온 가스 배출구(6a; 전류 차단시의 아크에 수반하여 절연 케이스내에 발생한 고온 가스를 외부로 방출하기 위한 개구부)에 대해, 다음과 같이 규정하고 있다.

즉, 고온 가스 배출구(6a)는, 절연 케이스(6)내의 바닥면 및 상부면측에 부설하여 케이스 단면으로부터 외부로 인출한 전원측의 고정 접촉자(7A), 부하측의 고정 접촉자(7B)에 대해, 수직이며 고정 접촉자(7A, 7B)의 접촉자 도체와는 반대되는 측을 향하도록, 절연 케이스(6)의 단면을 따라 형성한 세로 방향의 가스 편향벽(6b)의 내측으로 개구하도록 하고 있다. 또한, 7e는 고정 접촉자(7A, 7B)의 단자부인데, 전원측의 고정 접촉자(7A)의 단자부(7e)는 L자형으로 구부러져 도 7에 도시한 차단기 본체 케이스(1)의 단자부로 인출되도록 하고 있다. 이에 대해, 부하측의 고정 접촉자(7B)의 단자부(7e)는 직선인 채로 인출하여 도 7의 과전류 트리핑 장치(4)에 접속하도록 하고 있다.

또한, 도 4의 실시예에서는, 고온 가스 배출구(6a)를 가동 접촉자(8)의 개극측으로 개구시킨데 반해, 도 5의 실시예에서는 전원측의 고온 가스 배출구(6a)를 가동 접촉자(8)의 폐극측으로 개구시켜 고정 접촉자(7A)의 단자부(7e)로부터 이간 시키도록 하고 있다.

상기의 구성에 따라, 전류 차단시의 아크에 수반하여 절연 케이스(6)의 내부에 발생한 고온 가스(아크에 의해 생긴 접점 부재의 금속 증기, 이온 등의 도전 성분을 포함하고 있다)는 소호 장치(10)의 외측으로 분출한 후에, 도면에 화살표로 도시한 바와 같이 방향을 수직방향으로 바꾸어, 고온 가스 배출구(6a)를 통해 고정 접촉자(7A, 7B)와 반대 방향으로 방출된다. 따라서, 고온 가스가 절연 케이스(6)로부터 인출된 고정 접촉자(7A, 7B)의 접촉자 도체를 직접 분사하는 일이 없고, 이에 따라 단자부(7e) 및 그 주위 영역은 고온 가스의 영향을 받는 일없이 전기적으로 높은 절연성을 확보할 수 있다.

이러한 점과 관련하여, 고온 가스 배출구가 절연 케이스의 단면(端面)에 스트레이트로 개구되어 있는 종래의 구조에서는, 고온 가스가 고정 접촉자의 단자부 및 그 주위 영역을 향해 분출되어 극간 섬락을 유발시킬 우려가 있다.

[제 5 실시예]

도 6은 본 발명의 청구항 8에 대응하는 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 전류 차단부(5)의 절연 케이스(6)에 내장된 고정 접촉자(7A, 7B) 중, 특히 절연 케이스(6)의 바닥면측에 부설한 전원측의 고정 접촉자(7A)에 대해서는, 절연 케이스(6)로부터 인출한 접촉자 도체를 도시한 바와 같이 U자 형상으로 굴곡하여 단자부(7e)를 형성하고, 상방향으로 상승하는 접촉자 도체의 U자형 절곡부(7e-1)가 단자부(7e)의 외측을 우회하도록 하고 있다.

이에 대해, 도 8에 도시한 종래의 회로 차단기, 혹은 상기 제 4 실시예(도 4, 도 5 참조)에서는, 절연 케이스(6)의 단면으로부터 인출한 고정 접촉자(7A)의 단자부(7e)를 L자형으로 구부려 케이스 단면을 따르도록 하고 있다.

여기서, 고정 접촉자(7A)의 접촉자 도체에 흐르는 전류에 의해 접촉자 도체의 주위 영역에 생긴 자계와, 전류 차단시에 고정/가동 접점간에 발생한 아크와의 사이에 작용하는 전자력에 대해 살펴보면, 종래의 구조에서는 소호 장치(10)를 향해 신장된 아크와 절연 케이스(6)의 단면을 따라 연장하는 접촉자 도체와의 거리가 근접해 있기 때문에, 아크는 상기 자계의 영향을 강하게 받게 된다. 게다가, 이 경우에 접촉자 도체의 상승부(수직부)에 흐르는 전류와 아크 전류는 방향이 반대가 되므로, 플레밍의 왼손의 법칙에 의해 상기 자계가 아크의 신장(伸長)을 방해하여 접점측으로 되밀도록 작용한다.

이러한 점과 관련하여, 절연 케이스(6)로부터 인출한 고정 접촉자(7A)의 접촉자 도체를, 도 6과 같이 U자형으로 굴곡하여 단자부(7e)를 형성한 구조에서는, 아크 전류와 반대되는 방향으로 전류가 흐르는 U자형 절곡부(7e-1)의 수직 도체 부분과 접점간에 신장된 아크 간의 거리(D)가 종래의 구조에 비해 확대된다. 이에 따라, U자형 절곡부(7e-1)의 접촉자 도체에 흐르는 전류에 의해 그 주위 영역에 생긴 자계의 아크에 대한 영향이 감소된다(아크에 작용하는 자계의 강도는 접촉자 도체와의 거리(D)에 반비례한다). 따라서, 아크의 신장을 방해하는 전자력이 작아져 높은 차폐 성능을 확보할 수 있다.

또한, 상기 제 1∼5 실시예의 구조는, 단독으로도 각각 효과를 발휘하지만, 병용함으로써 배선용 회로 차단기의 성능을 한층 향상시킬 수 있으며, 그 구성에 의한 가동 접촉자의 전자 반발력, 아크 구동력의 향상 효과는, 발명자에 의한 자계 해석 및 실험 결과로부터도 충분히 평가 및 확인된 바 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자에 회전식의 브릿지형 가동 접촉자를 조합하여 구성한 배선용 회로 차단기의 전류 차단부에 있어서, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자는, 그 접촉자 도체를 거의 직선 형상으로 하고, 가동 접촉자를 사이에 두고 평행하게 서로 대치하도록 배치하여, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자와 그 도체 선단부에 위치한 고정자 접점 사이를 브릿징하는 가동 접촉자와의 사이에서 Z자형의 통전 경로를 형성하도록 구성함으로써, U자형의 고정 접촉자를 채용한 종래 구조에 비해 전류 차단부가 소형화되고, 콤팩트한 구성이 된다.

또한, 통전 상태에서는 전원측 및 부하측의 고정 접촉자에 흐르는 전류의 방향과 브릿지형 가동 접촉자에 흐르는 전류의 방향이 상대적으로 반대가 되므로, 과전류가 흐른 경우에는, 전원측 고정 접촉자의 선단부와 가동 접촉자, 및 부하측 고정 접촉자의 선단부와 가동 접촉자와의 사이에 우력으로서 작용하는 커다란 전자 반발력이 발생하는데, 이 전자 반발력을 구동 토오크로 하여 종래의 U자형 고정 접촉자를 채용한 구성과 동일하게 가동 접촉자를 고속으로 개극 구동시킬 수 있다.

또한, 상기 구성을 기본으로, 본 발명의 청구항 2∼8의 구성을 병용함으로써, 차단 성능을 더 한층 향상시킬 수 있다.

Claims

차단기의 전류 차단부가 소호 장치를 내장한 절연 케이스와, 상기 케이스에 내장되어 대각선상에 배치된 전원측 및 부하측의 고정 접촉자와, 상기 고정 접촉자의 접점간에 걸쳐있는 브릿지형 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자 및 그 압축 스프링을 유지하고 차단기의 개폐 기구에 링크시킨 회전식 접촉자 홀더와의 조립체로 이루어지며, 과전류가 흘렀을 때의 전자 반발력으로 가동 접촉자를 개극방향으로 구동시키도록 한 배선용 회로 차단기로서, 상기 전원측 및 부하측의 고정 접촉자의 각 접촉자 도체를 직선 형상으로 하고, 또한 가동 접촉자를 사이에 두고 평행하게 서로 대치하도록 배치하고, 전원측 및 부하측의 고정 접촉자와 그 도체 선단부에 위치한 고정자 접점간을 브릿징하는 가동 접촉자와의 사이에서 Z자형의 통전 경로를 형성하도록 조립한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항에 있어서, 전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자에 대해 그 선단부의 주위 영역에 자기 요크를 설치한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자의 선단부를 가동 접촉자와 반대되는 측을 향해 경사지게 한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자의 선단부를, 그 후부 영역의 도체 폭 보다도 작은 폭으로 설정한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자에 대해, 가동 접촉자를 사이에 두고 대치하는 타측의 고정 접촉자의 선단부와 마주보는 면의 영역에 자기 차폐체를 설치한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

전원측 및 부하측의 각 고정 접촉자에 대해, 그 접촉자 도체의 길이 방향을 따라 타측의 고정 접촉자의 선단부와 마주보는 면의 영역에 통전 경로를 좌우로 이분(二分)하는 슬릿 형상 공극을 형성한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항에 있어서,

전류 차단부의 절연 케이스의 전원측 및 부하측 단면에 개구한 고온 가스 배출구를, 상기 절연 케이스로부터 외부로 인출한 고정 접촉자의 접촉자 도체에 대해, 수직이며 반대측을 향해 개구시킨 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.
제 1 항에 있어서,

절연 케이스의 바닥면측을 따라 부설한 고정 접촉자의 단자부를 U자형으로 굴곡하여 절연 케이스의 단면으로부터 인출한 것을 특징으로 하는 배선용 회로 차단기.