상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 전원 절환 장치는, 상용 전원 또는 비상 전원으로부터 전력을 공급받아 부하로 제공하는 자동절환 스위치를 복수로 포함하는 전원 절환 장치로서, 복수의 자동절환 스위치들은 서로 병렬로 상용 전원 및 비상 전원에 연결되고, 복수의 자동절환 스위치들 중 어느 하나만이 부하로 전력을 제공한다.
또한, 상술한 복수의 스위치들은, 평상시에 상용 전원 또는 비상 전원으로부터 전력을 부하측으로 공급하는 주 자동절환 스위치; 및 주 자동절환 스위치가 동작하지 않을 때, 상용 전원 또는 비상 전원으로부터 전력을 부하측으로 공급하는 보조 자동절환 스위치를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 주 자동절환 스위치는 상용 전원을 부하와 접속시키는 제 1 접속 모드 또는 비상 전원을 부하와 접속시키는 제 2 접속 모드 중 어느 하나의 모드에서 동작하고, 보조 자동절환 스위치는 상용 전원을 부하와 접속시키는 제 1 접속 모드 또는 비상 전원을 부하와 접속시키는 제 2 접속 모드, 및 상용 전원 및 비상 전원 모두에 접속되지 않는 제 3 접속 모드 중 어느 하나의 모드에서 동작할 수 있 다.
또한, 상술한 보조 자동 절환 스위치는 평상시에는 제 3 접속 모드에서 동작하고, 주 자동절환 스위치가 동작하지 않을때에 제 1 접속 모드 또는 제 2 접속 모드에서 동작할 수 있다.
또한, 상술한 복수의 자동절환 스위치는 상용 전원을 부하와 접속시키는 제 1 접속 모드 또는 비상 전원을 부하와 접속시키는 제 2 접속 모드, 및 상용 전원 및 비상 전원을 부하와 단절하는 제 3 접속 모드 중 어느 하나의 모드에서 동작할 수 있다.
또한, 주 자동절환 스위치는 평상시에 제 1 접속 모드 또는 제 2 접속 모드에서 동작하고, 보조 자동 절환 스위치는 제 3 접속 모드에서 동작하며, 주 자동절환 스위치의 고장시 또는 점검시에, 보조 자동 절환 스위치는 제 1 접속 모드 또는 제 2 접속 모드에서 동작할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 절환 장치의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 3을 참조하면, 종래 기술과 마찬가지로 상용 전원(31) 및 비상 전원(32)측으로 연결되는 라인이 각각 설치되어 있고, 상용 전원(31) 또는 비상 전원(32)으로부터 전력을 공급받을 부하(39)측 연결 라인이 설치되어 있으며, 상용 전원(31) 또는 비상 전원(32)을 부하(39)측으로 연결하여 전력을 공급하는 제 1 자동 절환 스위치(33) 및 제 2 자동 절환 스위치(34)가 병렬로 연결되어 있다.
구체적으로, 제 1 자동 절환 스위치(33) 및 제 2 자동 절환 스위치(34) 각각 은 상용 전원(31)에 연결되는 제 1 고정 단자(33-1,34-1), 비상 전원(32)에 연결되는 제 2 고정 단자(33-2,34-2), 및 부하(39)측에 연결되는 제 3 고정 단자(33-3,34-3)를 포함하고, 제 1 고정 단자(33-1,34-1)와 제 3 고정 단자(33-3,34-3)를 연결하거나, 제 2 고정 단자(33-2,34-2)와 제 3 고정 단자(33-3,34-3)를 상호 연결하는 가동 단자(33-4,34-4)를 포함한다.
또한, 제 1 자동 절환 스위치(33)와 제 2 자동 절환 스위치(34)가 상호 병렬로 상용 전원(31), 비상 전원(32), 및 부하(39)측에 연결되어 있으므로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제 1 자동 절환 스위치(33)의 제 1 고정 단자(33-1), 제 2 고정 단자(33-2), 및 제 3 고정 단자(33-3)는 각각 제 2 자동 절환 스위치(34)의 제 1 고정 단자(34-1), 제 2 고정 단자(34-2), 및 제 3 고정 단자(34-3)에 연결된다.
도 3 을 참조하여 본 발명의 자동 절환 장치의 동작을 살펴보면, 먼저, 평상시에는 제 1 자동 절환 스위치(33)를 통해서 상용 전원(31) 또는 비상 전원(32)으로부터 부하(39)측에 전력이 공급되고, 제 1 자동 절환 스위치(33)의 고장시나 점검시에 제 2 자동 절환 스위치(34)를 통해서 부하(39)측에 전력이 공급된다. 이러한 의미에서, 제 1 자동 절환 스위치(33)를 "주 절환 스위치"로 칭하고, 제 2 자동 절환 스위치(34)를 "보조 자동 절환 스위치"라 칭한다.
평상시의 제 1 자동 절환 스위치(33)의 가동 단자(33-4)는 제 1 고정 단자(33-1)와 제 3 고정 단자(33-3)를 연결함으로써 제 1 자동 절환 스위치(33)는 상용 전원(31)으로 부하(39)측으로 전력을 공급한다(제 1 접속 모드). 이 때, 제 2 자동 절환 스위치(34)의 가동 단자(34-4)는 중립 상태에 놓여져 있다(제 3 접속 모 드). 즉, 제 2 자동 절환 스위치(34)의 가동 단자(34-4)는 제 3 고정 단자(34-3)에만 연결되어 있고, 제 1 고정 단자(34-1) 및 제 2 고정 단자(34-2) 중 어느 것에도 연결되어 있지 않게 된다.
한편, 정전등과 같이, 상용 전원(31)에 문제가 발생한 경우에, 제 1 자동 절환 스위치(33)의 가동 단자(33-4)는 제 2 고정 단자(34-2)와 접속되어 비상 전원(32)으로부터 전력을 공급받아 부하(39)측으로 제공한다(제 2 접속 모드). 이 때에도, 제 2 자동 절환 스위치(34)의 가동 단자(34-4)는 중립 상태에 위치하여 제 2 자동 절환 스위치(34)는 상용 정원(31) 및 비상 전원(32) 중 어느 것도 부하(39)측에 연결시키지 않는다(제 3 접속 모드).
한편, 제 1 자동 절환 스위치(33)에 고장이 발생하여 제 1 자동 절환 스위치(33)으로부터 부하(39)측으로 전력이 공급되지 않는 경우와, 제 1 자동 절환 스위치(33)의 점검을 위하여 제 1 자동 절환 스위치(33)의 가동 단자(33-4)가 중립상태에 위치하여 상용 전원(31) 및 비상 전원(32)으로부터 부하측으로 전력이 공급되지 않는 상태(제 3 접속 모드)가 되면, 중립 상태에 있던 제 2 자동 절환 스위치(34)의 가동 단자(34-4)는 제 1 고정 단자(34-1)에 접속되어 상용 전원(31)과 부하(39)측을 연결하여, 상용 전원(31)으로부터 부하(39)측으로 전력을 공급한다(제 1 접속 모드). 상용 전원(31)에 문제가 발생한 경우에, 제 2 자동 절환 스위치의 가동 단자(34-4)는 제 2 고정 단자(34-2)에 연결되어 비상 전원(32)으로부터 부하(39)측으로 전력을 공급한다(제 2 접속 모드).
상술한 바와 같이, 제 1 자동 절환 스위치(33)는 정상적으로 동작하는 동안 에, 상용 전원(31)과 부하(39)측을 연결하거나, 비상 전원(32)을 부하(39)측에 연결하므로, 도 1 및 도 2 에 도시된 종래의 자동 절환 스위치를 사용하여도 무방하다.
그러나, 제 1 자동 절환 스위치(33)가 정상으로 동작하는 동안에, 보조 자동절환 스위치인 제 2 자동 절환 스위치(34)의 가동 단자(34-4)는 상용 전원(31) 및 비상 전원(32)에 연결되면 안되므로, 제 2 자동절환 스위치(34)는 가동 단자(34-4)가 제 1 고정 단자(34-1) 및 제 2 고정 단자(34-2) 중 어느 단자에도 연결되지 않은 중립 상태에서 동작 가능한 자동 절환 스위치로 구현되어야 한다. 중립 상태가 가능한 자동 절환 스위치는 도 4 를 참조하며 후술한다.
한편, 비록 도 3 에는 2개의 자동 절환 스위치가 서로 병렬로 전원들 및 부하측에 연결되어 있는 것으로 도시하였으나, 제 2 자동 절환 스위치(34)의 고장이나 점검시를 대비하여 제 3 자동 절환 스위치를 병렬로 더 결합할 수 있음은 물론이다. 이 때, 주 자동절환 스위치인 제 1 자동 절환 스위치(33)는 종래 방식의 자동 절환 스위치 또는 중립 상태가 가능한 자동 절환 스위치가 이용될 수 있으나, 보조 자동 절환 스위치는 반드시 중립 상태에서 동작 가능한 자동절환 스위치로 구현되어야 한다.
이하, 도 4 내지 도 14c를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용되는 중립 상태에서 동작 가능한 자동 절환 스위치에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 자동절환스위치는 도 4 내지 도 14c에 도시된 바와 같이, 상용전원과 연결되는 상용전원단자(제 1 고정단자; 810), 비상전원과 연결되는 비상 전원단자(제 2 고정단자; 820) 및 부하와 연결되는 부하단자(830)로 구성된 고정단자부와, 상기 부하단자(830)와 전기적으로 연결된 상태에서 선택적으로 제 1 고정단자(810) 또는 제 2 고정단자(820)와 전기적으로 연결되는 접점뭉치부와, 상기 제 1 고정단자(810) 또는 제 2 고정단자(820)와 선택적으로 연결시키는 절환부를 포함하여 구성된다.
한편 상기 고정단자부, 접점뭉치부 및 절환부는 본체프레임(300)에 각각 지지되어 설치되며, 상기 본체프레임(300), 고정단자부, 접점뭉치부 및 절환부는 도시되지는 않았지만 케이싱의 내부에 수납되어 설치된다.
상기 고정단자부는 본체프레임(300)에 고정 설치되는 제 1 고정단자(810), 제 2 고정단자(820) 및 부하단자(830)로 구성된다.
상기 상용전원단자인 제 1 고정단자(810)는 상용전원을 공급하는 한국전력 측과 연결되는 고정단자로 구성된다. 상기 비상전원단자인 제 2 고정단자(820)는 천재지변 등에 의한 정전에 의하여 상용전원을 공급받지 못할 때에 부하에 지속적으로 전원을 공급할 수 있는 소형 발전기와 같은 비상전원과 연결된 고정단자로 구성된다. 상기 부하단자(830)는, 각종 전기/전자 기기 등의 부하에 전원을 공급하도록, 상용전원단자(810) 또는 비상전원단자(820) 각각과 절환부에 의하여 선택적으로 연결되어 구성된다.
이때 상기 고정단자부는 연결되는 상용전원의 종류에 따라서 2선식, 3선식, 4선식 등 배선형식에 적용될 수 있으며, 상기 각각의 상용전원단자(810), 비상전원단자(820) 및 부하단자(830)의 수는 그 배선 형식에 따라서 2 내지 4개로 구성될 수 있다.
한편 상기 접점뭉치부는 본체프레임(300)에 지지설치되어 회전에 의하여 상기 제 1 고정단자(810)와 접촉 또는 개방되는 제 1 접점뭉치(110)와, 회전에 의하여 상기 제 2 고정단자(820)와 접촉 또는 개방되는 제 2 접점뭉치(120)를 포함하여 구성된다.
이때 상기 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉치(120)는 후술할 절환부에 의하여 상기 본체프레임(300)에 지지설치되고 서로 연동 회동되어 상기 제 1 고정단자(810) 또는 제 2 고정단자(820)와 접촉 또는 개방되도록 구성된다.
그리고 상기 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉치(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 접점뭉치고정부(130)에 힌지축(131, 132)에 의하여 회전가능하게 설치된다. 그리고 상기 접점뭉치고정부(130)는 본체프레임(300)에 고정 설치된다.
또한 상기 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉치(120)는 각각 접촉부재(140)와, 탄성부재(150)를 포함하여 구성된다.
상기 접촉부재(140)는 접점뭉치고정부(130)에 회동가능하게 설치되며, 접점뭉치고정부(130)와 절연된 상태로 결합될 수 있도록 절연부재(160)에 의하여 지지되어 설치된다. 상기 절연부재(160)은 힌지축(131, 132)들에 의하여 각각 접점뭉치고정부(130)에 회전 가능하게 설치된다.
상기 탄성부재는 접촉부재(140)에 탄성력을 가하기 위한 스프링으로 구성되며, 접촉부재(140)가 제 1 고정단자(810) 및 제 2 고정단자(820) 각각에 일정한 접촉압력을 가지고 접촉될 수 있도록, 상기 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉 치(120) 각각에 설치되어 상기 접촉부재(140)에 탄성력을 가하도록 구성될 수 있다.
상기 접촉부재(140)는 부하단자(830)와 전기적으로 연결되며, 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉치(120)의 회전을 방해하지 않도록, 휨이 용이한 연결부재(141)에 의하여 부하단자(830)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 상기 접촉부재(140)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(150)에 의하여 제 1 고정단자(810) 또는 제 2 고정단자(820)와 가압접촉이 되어 일정각도 내에서 회전이 가능하도록 핀(161a, 161b)에 의하여 절연부재(160)에 고정 설치된다.
한편 상기 절환부는 상기 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉치(120)를 회전시켜 1) 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간에 전기적으로 접속 후 개방, 2) 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간, 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간에 전기적으로 접속 후 개방, 및 3) 제 1 접점뭉치(110) 개방 및 제 2 접점뭉치(120)의 개방 상태로 제어될 수 있도록 구성된다. 특히 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간 중 어느 한 쪽이 개방되는 경우 다른 쪽이 개방된 후에 개방된다.
이때 상기 절환부는 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간의 접속후 개방은 제 1 접점뭉치(110) 및 제 2 접점뭉치(120) 간의 연동작용에 의하여 이루어지도록 한다.
상기 절환부는 제 1 링크부와, 제 2 링크부 및 상기 제 1 링크부 및 제 2 링크부의 작동이 서로 연동되도록 하는 작동연동부를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 링크부는 제 1 접점뭉치(110)와 연결되는 제 1 단자링크부와, 상기 제 1 단자링크부와 연결되는 제 1 제어링크부와, 상기 제 1 제어링크부와 연결되어 상기 제 1 단자링크부를 통하여 제 1 접점뭉치를 회동시키기 위한 제 1 회동제어부를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 단자링크부는 제 1 고정축(511), 상기 제 1 고정축(511)에 회전가능하게 결합되는 제 1 회동암(510), 및 일단이 상기 제 1 회동암(510)의 끝단과 회전가능하게 결합되고 타단은 상기 제 1 접점뭉치(110)와 회전가능하게 결합되어 상기 제 1 회동암(510)의 회전에 의하여 상기 제 1 접점뭉치(110)를 회전시키는 제 1 단자링크(512)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 제 1 제어링크부는 제 1 기준링크(560), 제 1 결합링크(540), 제 1 연결링크(530) 및 제 1 서브제어링크(520)를 포함하여 구성된다.
*상기 제 1 기준링크(560)는 일단이 제 1 고정축(511)과 평행한 제 1 링크고정축(712)에 회전가능하게 결합된다. 상기 제 1 결합링크(540)는 일단이 상기 제 1 기준링크(560)의 타단과 회전가능하게 결합된다. 상기 제 1 연결링크(530)는 일단이 상기 제 1 결합링크(540)의 타단과 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 제 1 고정축(511)과 평행한 제 2 링크고정축(713)에 회전가능하게 결합된다. 상기 제 1 서브제어링크(520)는 일단이 상기 제 1 회동암(510)의 끝단과 회전가능하게 결합되 고 타단이 상기 제 1 연결링크(530)의 양 끝단 사이에서 상기 제 1 연결링크(530)와 회전가능하게 결합된다.
한편 상기 제 1 기준링크(560)의 타단과 제 1 결합링크(540)는 제 1 결합축(550)에 의하여 제 1 링크고정축(712)을 중심으로 회전가능하게 결합된다.
상기 제 1 회동제어부는 상기 제 1 회동제어부는 상기 제 1 결합축(550)이 제 1 링크고정축(712)을 중심으로 회전되도록 구성되는바 전자식 방식 또는 모터 등 다양한 구성이 가능하다.
본 발명의 실시예의 상기 제 1 회동제어부는 제 1 기준링크(560)가 제 1 링크고정축(712)을 중심으로 가이드슬롯(311a)의 끝단으로 탄성력을 가하기 위한 가압부(280)와, 상기 가압부(280)를 수축시켜 상기 제 1 결합축(550)이 가이드슬롯(311a)을 따라서 이동시키기 위한 이동제어부를 포함하여 구성된다.
상기 가압부(280)는 가변링크(282) 및 탄성부재(281)를 포함하여 구성된다. 상기 가변링크(282)은 일단이 본체프레임(300)과 회동가능하게 설치되고 타단이 상기 제 1 결합축(550)과 연결되며 그 길이가 변동 가능하도록 구성된다. 상기 탄성부재(281)는 상기 제 1 결합축(550)을 밀도록 구성되며, 상기 탄성부재(281)로는 코일스프링이 사용될 수 있으며, 상기 가변링크(282)가 끼워진 상태로 상기 가변링크(282)와 결합된다. 상기 가변링크(282)는 제 1 결합축(550)의 이동에 의하여 원활하게 회전할 수 있도록 상기 본체프레임(300)과 힌지 결합된다.
한편 상기 제 1 회동제어부는 도시되지 않았지만, 제 1 결합축(550)을 사용자가 수동으로 이동시킬 수 있도록 상기 제 1 결합축(550)을 회전시키기 위한 레버 가 별도로 설치될 수 있다.
상기 이동제어부는 상기 가압부(280)을 수축시켜 상기 제 1 결합축(550)이 제 1 링크고정축(712)을 중심으로 상기 가이드슬롯(311a)을 따라서 회전하도록 구성된다.
상기 이동제어부는 상기 제 1 링크고정축(712)에 회전가능하게 결합되고 상기 제 1 결합축(550)이 걸리도록 형성된 한 쌍의 훅킹돌기들(241a, 241b)을 가지는 훅킹링크(240)과, 상기 제 1 링크고정축(712)을 중심으로 회전시켜 훅킹돌기(241a, 241b)들에 걸린 상기 제 1 결합축(550)이 회동하도록 상기 훅킹링크(240)를 회전시키는 회동링크부와, 상기 회동링크부를 이동시켜 상기 훅킹링크(240)를 회전시키기 위한 회동부를 포함하여 구성된다.
상기 회동링크부는 일단이 상기 제 1 링크고정축(712)에 회전가능하게 결합되는 제 1 지지링크(270)와, 일단이 상기 제 1 지지링크(270)의 타단과 회전가능하게 결합되는 제 2 지지링크(260)와, 상기 제 2 지지링크(260)의 타단에 결합된 링크핀(261)이 삽입되는 핀가이드슬롯(251)이 형성되고 상기 훅킹링크(240)와 결합축(320)에 의하여 고정연결되어 상기 훅킹링크(240)와 함께 회전하는 캠링크(250)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 지지링크(270)는 본체프레임(300)에 고정설치된 힌지부재(271)에 의하여 회전가능하게 지지설치된다.
한편 상기 회동부(290)는 상기 제 1 지지링크(270)를 상기 힌지부재(271)를 중심으로 회전할 수 있도록 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 제 1 지지링 크(270)의 양단 사이에 결합되는 결합로드(291)과, 상기 결합로드(291)를 상측으로 밀어 상기 제 1 지지링크(270)가 힌지부재(271)를 중심으로 회전되도록 하는 가압장치(292)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 결합로드(291)는 상기 제 1 지지링크(270)의 회전이 가능한 정도의 공차를 가지고 제 1 지지링크(270)와 회전가능하게 결합될 수 있다. 또한 상기 결합로드(291) 또는 가압장치(292)가 제 1 지지링크(270)의 회전에 따라서 일부 이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
상기 가압장치(292)는 결합로드(291)를 선형이동시키기 위한 장치는 모두 가능하며, 특히 솔레노이드가 사용될 수 있다. 상기 가압장치(292)가 솔레노이드로 사용된 경우에는 순간적인 전압만 가하여 작동시킬 수 있다. 물론 상기 결합로드(291)가 솔레노이드의 일부로 구성될 수 있다.
한편 상기 제 2 링크부는 제 2 접점뭉치(120)와 연결되는 제 2 단자링크부와, 상기 제 2 단자링크부와 연결되는 제 2 제어링크부, 상기 제 2 제어링크부와 연결되어 상기 제 2 단자링크부를 통하여 제 2 접점뭉치(120)를 회동시키기 위한 제 2 회동제어부를 포함하여 구성된다.
상기 제 2 단자링크부는 상기 제 1 고정축(511)과 평행하게 설치된 제 2 고정축(611), 상기 제 2 고정축(611)에 회전가능하게 결합되는 제 2 회동암(610), 일단이 상기 제 2 회동암(610)의 끝단과 회전가능하게 결합되고 타단은 상기 제 2 접점뭉치(120)와 회전가능하게 결합되어 상기 제 2 회동암(610)의 회전에 의하여 상기 제 2 접점뭉치(120)를 회전시키는 제 2 단자링크(612)를 포함하여 구성된다.
상기 제 2 제어링크부는 일단이 상기 제 1 링크고정축(712)과 동축을 이루는 제 3 링크고정축(714)에 회전가능하게 결합되는 제 2 기준링크(660)와, 일단이 상기 제 2 기준링크(660)의 타단과 회전가능하게 결합되는 제 2 결합링크(640)와, 상기 제 2 링크고정축(713)과 회전가능하게 결합되며, 일단이 상기 제 2 결합링크(640)의 타단과 회전가능하게 결합되는 제 2 연결링크(630)와, 일단이 상기 제 2 회동암(610)의 끝단과 회전가능하게 결합되고 타단이 상기 제 2 연결링크(640)의 타단과 회전가능하게 결합되는 제 2 서브제어링크(620)를 포함하여 구성된다.
상기 제 2 기준링크(660)의 타단과 제 2 결합링크(640)는 제 2 결합축(650)에 의하여 회전가능하게 결합되며, 상기 제 2 결합축(650)는 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 회전되도록 설치된다.
상기 제 2 회동제어부는 상기 제 2 결합축(650)이 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 회전시키도록 구성되는 바 전자식 방식 또는 모터 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 제 2 회동제어부는 제 2 기준링크(660)가 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 가이드슬롯(311a)의 끝단으로 탄성력을 가하기 위한 가압부(280)와, 상기 가압부(280)를 수축시켜 상기 제 2 결합축(650)이 가이드슬롯(311b)을 따라서 이동시키기 위한 이동제어부를 포함하여 구성된다.
다만 제 1 회동제어부는 제 1 링크고정축(712)를 중심으로 회전하는 제 1 결합축(550)에 대응되어 제 2 회동제어부는 제 2 링크고정축(713)를 중심으로 회전하는 제 2 결합축(650)과 회전 가능하게 결합된다.
본 발명에 따른 제 2 회동제어부는 제 1 회동제어부의 구성에 대응되는 구성 을 가지며, 자세한 설명은 편의상 생략한다.
상기 작동연동부는 제 1 접점뭉치(110)와 연결된 제 1 링크부 및 제 2 접점뭉치(120)와 연결된 제 2 링크부의 거동이 서로 연동되도록 구성된다. 다시 말하면 상기 작동연동부는 제 1 링크부 및 제 2 링크부의 거동을 제한함으로써 `) 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간의 접속후 개방, 2) 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간, 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간의 접속후 개방, 및 3) 제 1 접점뭉치(110) 개방 및 제 2 접점뭉치(120) 개방 상태로 제어될 수 있도록 구성된다.
특히 상기 작동연동부는 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간은 1)에서 2)로 절환되거나, 2)에서 1)로 절환될 때, 양쪽 모두 접속된 상태를 거치고 어느 한쪽이 개방되도록 작동한다.
상기 작동연동부는 한 쌍의 가이드프레임(310) 및 훅킹부재(320)를 포함하여 구성된다.
상기 각각의 가이드프레임(310)은 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650) 각각이 제 1 링크고정축(712) 및 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 일정 각도 범위 내에서 회전하도록 가이드하기 위하여 상기 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650)각각이 끼워지는 가이드슬롯(311a, 311b)이 형성된다.
상기 훅킹부재(320)는 상기 가이드프레임(310)의 사이에 설치되어 상기 제 1 결합축(550) 또는 제 2 결합축(650)이 가이드슬롯(311b)의 특정 위치에서 고정될 수 있도록 제 1 결합축(550) 또는 제 2 결합축(650)이 걸림상태를 유지하는 훅킹 홈(321)이 형성된 훅킹부재(320)를 포함하여 구성된다.
상기 가이드슬롯(311a, 311b)은 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650)이 제 1 링크고정축(712) 및 제 2 링크고정축(714)를 중심으로 일정각도 범위 내에서 회전하도록 호 형상을 이룬다.
상기 가이드프레임(310)은 그 면이 제 1 링크고정축(712)의 축방향과 수직으로 서로 간격을 두고 한 쌍으로 설치되며, 상기 제 1 고정축(511) 및 제 2 고정축(611), 제 1 링크고정축(712) 및 제 2 링크고정축(714)이 고정 설치될 수 있다.
그리고 상기 훅킹부재(320)는 상기 가이드프레임(310)에 고정 설치된 훅킹축(324)에 회전가능하게 설치되며, 상기 훅킹홈(321)의 양측에는 제 1 결합축(550) 또는 제 2 결합축(650)의 걸림해제를 늦추기 위하여 곡선으로 이루어진 캠면(322, 323)이 형성된다.
*한편 상기 훅킹부재(320)는 가이드프레임(310)에 설치된 걸림핀(미도시) 및 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650)을 걸림상태로 유지하도록 복원력을 가하기 위한 복원부재(미도시)를 포함하여 구성된다. 상기 복원부재는 일단은 훅킹부재(320)와 결합되고 타단은 본체프레임(300)에 고정설치된다. 또한 상기 훅킹홈(321)은 단차(321a, 321b)를 두고 형성될 수 있다.
상기와 같은 작동연동부는, 제 1 접점뭉치(110) 및 제 1 고정단자(810) 간에 접촉된 상태(단락 상태)이고 제 2 접점뭉치(120) 및 제 2 고정단자(820) 간에 분리된 상태(개방 상태)에서, 제 1 접점뭉치(110) 및 제 1 고정단자(810) 간에 개방 상 태이고 제 2 접점뭉치(120) 및 제 2 고정단자(820) 간에 접속 상태로 변동되는 과정에서, 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 및 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 모두 개방되는 것을 방지하기 위하여 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 및 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 모두 접속된 후에, 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810)가 개방되도록 구성된다. 물론 상기 작동연동부는 그 반대의 경우도 마찬가지로 작동되도록 구성된다.
한편 자동절환스위치의 수리, 자동절환스위치에 연결된 부하들의 수리 등 전원공급의 차단이 필요한 경우 제 1 접점뭉치(110) 및 제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120) 및 제 2 고정단자(820) 간 모두 개방상태를 유지할 필요가 있다. 이를 위하여 상기 훅킹부재(320)의 끝단에는 훅킹부재(320)를 회전시킴으로써 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650)을 훅킹홈(321)으로부터 모두 걸림상태를 해제시키는 걸림해제부(330)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 걸림해제부(330)는 도 5에 도시된 바와 같이, 일단이 상기 훅킹부재(320)의 타단에 고정설치되는 트립링크(331)와, 상기 트립링크(331)의 타단과 결합되어 상기 트립링크(331)를 당겨 상기 훅킹부재(320)를 회전시키는 트립장치(332)를 포함하여 구성된다.
상기 트립장치(332)는 솔레노이드 또는 선형 모터 등 다양한 장치가 사용될 수 있으며, 본체프레임(300)에 고정설치된다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 자동절환스위치의 작동에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8a 내지 도 8e는 도 4의 자동절환스위치의 작동과정을 보여주는 개념도들이고, 도 9a 내지 도 9c는 제 1 접점뭉치와 제 1 고정단자가 접속, 제 2 접점뭉치와 제 2 고정단자가 개방된 상태를 보여주는 측면도들이고, 도 10a 내지 도 10c는 도 9a에 도시된 상태에서 제 1 결합축이 훅킹부재를 밀기 직전의 상태를 보여주는 측면도들이고, 도 11a 내지 도 11c는 도 10a에 도시된 상태에서 제 1 결합축이 훅킹부재를 완전히 밀고 제 2 결합축이 이동하기 전의 상태를 보여주는 측면도들이고, 도 12a 내지 도 12c는 제 1 접점뭉치와 제 1 고정단자가 개방, 제 2 접점뭉치와 제 2 고정단자가 접속된 상태를 보여주는 측면도들이고, 도 13a 내지 도 13c는 도 12a의 상태에서 제 2 결합축이 훅킹부재를 일부 민 상태에서 제 1 결합축이 이동하기 전 상태를 보여주는 측면도들이고, 도 14a 내지 도 14c는 훅킹부재의 회전에 의하여 제 1 결합축 및 제 2 결합축의 이동에 의하여 제 1 접점뭉치와 제 1 고정단자가 개방, 제 2 접점뭉치와 제 2 고정단자가 개방, 즉 모두가 개방된 상태를 보여주는 측면도들이다.
본 발명에 따른 자동절환스위치는 부하에 전원을 공급하도록 전원과 부하 사이에 설치된다. 이미 설명한 바와 같이, 전원은 상용전원 및 비상전원으로 구성되므로, 상기 자동절환스위치는 도 8a 내지 도 8e에 도시된 바와 같이, 상용전원 및 비상전원으로 구성된 전원과 부하 사이에 설치된다.
한편 상기 자동절환스위치는 상용전원-부하 및 비상전원-부하는 도 8a에 도시된 바와 같이, 1) 접속/개방, 도 8c 도시된 바와 같이, 2) 개방/접속, 도 8e에 도시된 바와 같이, 3) 개방/개방 상태로 작동한다.
한편 상기 자동절환스위치는 1) 상태에서 2) 상태로 변환되거나, 2) 상태에서 1) 상태로 변환될 때, 상용전원-부하 및 비상전원-부하 모두 개방되는 것을 방지하기 위하여, 도 8b와 도 8d에 도시된 바와 같이, 접속/접속 상태를 거치도록 작동된다. 즉, 상기 자동절환스위치는 1) 상태 <-> 2) 상태로 변동될 때 단자간 결합이 반드시 모두 접속 후 개방되도록 작동된다. 한편 상기와 같은 기능을 수행하는 자동절환스위치를 무정전절환스위치라 하며, 영문으로 CTTS (Closed Transition Transfer Switch)라 하며, 접속/개방 상태 전에 접속/접속후 개방 기능을 오버래핑 (Overlapping) 기능이라 한다.
상기 자동절환스위치는 평소에는 상용전원이 부하에 공급되도록, 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 제 1 접점뭉치(110)와 상용전원과 연결된 제 1 고정단자(810)과 전기적으로 연결된 상태(접속 상태)를 유지하게 된다. 물론 제 2 접점뭉치(120)는 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 제 2 고정단자(820)와 전기적으로 분리된 상태(개방 상태)를 유지한다.
상기와 같이 제 1 접점뭉치(110)는 제 1 고정단자(810)와 접속 상태를 유지하고, 제 2 접점뭉치(120)는 제 2 고정단자(820)와 개방 상태를 유지하도록 상기 제 1 결합축(550)는 가이드슬롯(311a)의 일단에 위치되고 제 2 결합축(650)는 가이드슬롯(311b)의 일지점에 훅킹부재(320)에 의하여 걸린 상태로 위치된다.
한편 정전 등이 발생된 경우 자동절환스위치는 별도의 제어장치(미도시) 또는 사용자의 작동에 의하여 제 1 접점뭉치(110)는 제 1 고정단자(810)와 개방 상태로, 제 2 접점뭉치(120)는 제 2 고정단자(820)와 접속 상태로 변경하게 되며, 그 작동과정을 도 10a 내지 도 12c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 제어부 등의 작동에 의하여 제 2 회동제어부의 이동제어부는 제 2 결합축(550)을 가이드슬롯(320)을 따라서 이동시키게 되며, 제 2 결합축(650)의 이동에 따라서 도 10a, 7b 및 도 11a 및 8b에 도시된 바와 같이, 훅킹부재(320)를 밀게 된다.
이때 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간에는 도 10a, 7b 및 도 11a 및 8b에 도시된 바와 같이, 모두 접속 상태가 된다.
그리고 제 1 결합축(550)은 훅킹부재(320)가 밀리면서 걸림상태에서 벗어남에 따라 제 1 회동제어부의 가압부(280)에 의하여 도 12a와 도 12b에 도시된 바와 같이, 가이드슬롯(320)의 타단으로 이동하게 된다.
이로써 제 1 접점뭉치(110)는 제 1 고정단자(810)와 개방 상태로, 제 2 접점뭉치(120)는 제 2 고정단자(820)와 접속 상태로 변경된다. 특히 제 1 접점뭉치(110)는 제 1 고정단자(810)와 접속된 상태를 유지하고 있다가, 제 2 접점뭉치(120)가 제 2 고정단자(820)와 접속 상태가 된 후에 개방된 상태로 변경된다.
한편 본 발명에 따른 자동절환스위치는 도 12a 및 9b에 도시된 상태에서 도 9a 및 도 9b에 도시된 상태인, 제 1 접점뭉치(110)는 제 1 고정단자(810)와 접속 상태로, 제 2 접점뭉치(120)는 제 2 고정단자(820)와 개방 상태로 변경되는 과정을 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제 1 회동제어부의 이동제어부는 제어부 등의 작동에 의하여 제 1 결합 축(550)을 가이드슬롯(320)을 따라서 이동시키게 되며, 제 1 결합축(550)의 이동에 따라서 도 13a와 도 13b에 도시된 바와 같이, 훅킹부재(320)를 밀게 된다.
그리고 훅킹부재(320)가 밀리게 되면 제 2 결합축(650)은 걸림상태에서 벗어남에 따라 제 2 회동제어부의 가압부(280)에 의하여 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 가이드슬롯(320)의 타단으로 이동하게 되며, 제 2 결합축(650)은 훅킹부재(320)의 훅킹홈(321)에 걸림상태로 고정된다.
이때 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간에는 도 13a 및 10b에 도시된 바와 같이, 모두 접속 상태가 된다.
이로써 제 1 접점뭉치(110)는 제 1 고정단자(810)와 접속 상태로, 제 2 접점뭉치(120)는 제 2 고정단자(820)와 개방 상태로 변경된다. 특히 제 2 접점뭉치(120)는 제 2 고정단자(820)와 접속된 상태를 유지하고 있다가, 제 1 접점뭉치(110)가 제 1 고정단자(810)와 접속 상태가 된 후에 개방된 상태로 변경된다.
*한편 상기 훅킹부재(320)는 도 9a 및 도 9b 또는 도 12a 및 도9b에 도시된 상태에서 회전에 의하여 제 2 결합축(650) 또는 제 1 결합축(550)의 걸림상태를 해제하여 도 14a와 11b에 도시된 바와 같이, 제 1 접점뭉치(110)-제 1 고정단자(810) 간, 제 2 접점뭉치(120)-제 2 고정단자(820) 간 모두 개방된 상태로 변경할 수 있다.
한편 상기 제 1 회동제어부 및 제 2 회동제어부의 작동에 관하여 도 9c, 도 10c, 도 11c (또는 도 12c), 도 13c 및 도 14c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제 2 회동제어부의 가압장치(292)는 도 9c, 도 10c 및 도 11c (또는 도 12c)에 도시된 바와 같이, 제 1 지지링크(270)와 연결된 결합로드(291)을 상측으로 밀게 된다. 상기 결합로드(291)가 상측으로 밀리면서 상기 제 1 지지링크(270)는 힌지부재(271)를 중심으로 회전하게 되고, 제 1 지지링크(270)의 회전에 의하여 제 1 지지링크(270)의 끝단에 회전가능하게 결합된 제 2 지지링크(260)는 상측으로 밀리게 된다.
한편 상기 제 2 지지링크(260)의 타단에 결합된 링크핀(261)은 캠링크(250)을 밀게 되고, 캠링크(250)는 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 회전하게 되며, 캠링크(250)의 회전에 의하여 상기 캠링크(250)와 고정결합된 훅킹링크(240) 또한 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 회전하게 된다.
그리고 상기 훅킹링크(240)가 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 회전하게 되면, 훅킹링크(240)의 훅킹돌기(241b)는 제 2 결합축(650)에 힘을 가하게 되고, 상기 제 2 결합축(650)은 제 3 링크고정축(714)을 중심으로 가이드슬롯(311b)을 따라서 도 9c, 7c 및 도 11c에 도시된 바와 같이 회전하게 된다. 이때 상기 제 2 결합축(650)의 회전에 의하여 훅킹부재(320)를 밀게 되고, 최종적으로 제 2 결합축(650)는 훅킹부재(320)의 훅킹홈(321)에 걸리게 된다.
한편 상기 제 1 결합축(550)은 제 2결합축(650)이 훅킹부재(320)를 회전시킴에 따라서 그 걸림이 해제되고, 도 11c에서 도 12c에서와 같이, 가압부(280)의 탄성부재에 의하여 가이드슬롯(311a)의 끝단으로 이동하게 된다.
한편 상기 제 2 결합축(650)의 회전에 의하여, 상기 가압부(280)의 탄성부 재(281)는 제 2 결합축(650)에 탄성력을 가하면서 수축하게 된다.
이때 상기 가압장치(292)는 제 2 결합축(650)이 훅킹부재(320)의 훅킹홈(321)에 걸리게 되면 그 작동을 멈추게 된다. 그리고 제 1 회동제어부는 도 12c 및 도 14c와 대응되는 상태를 유지하게 된다.
본 발명에 따른 자동절환스위치는 상기와 같은 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650)의 이동에 의하여, 도 9a에 도시된 상태에서 도 12a에 도시된 상태로 절환하게 된다.
한편 자동절환스위치는 제 1 결합축(550) 및 제 2 결합축(650)의 이동에 의하여, 도 12a에 도시된 상태에서 도 9a에 도시된 상태로 절환시키는 경우에는 제 1 회동제어부는 도 9a, 도 10c, 도 11c 및 도 12c에 도시된 과정과 유사하게 작동하게 된다. 이때 제 2 회동제어부는 도 12c 및 도 14c와 같은 상태를 유지하게 된다.
한편 자동절환스위치가 도 14a에 도시된 상태로 변환하는 경우, 상기 훅킹부재(320)를 제어부의 제어신호에 의하여 회전하게 되며, 상기 훅킹부재(320)의 회전에 의하여 제 1 결합축(550) 또는 제 2 결합축(650)의 걸림상태가 해제되며 제 1 결합축(550) 또는 제 2 결합축(650)은 도 14c에 도시된 바와 같이, 가압부(280)의 탄성부재(281)에 의하여 가이드슬롯(311b)의 끝단으로 이동하게 된다.
이때 도 14a에 도시된 상태에서 도 9a 또는 도 12a에 도시된 상태로 변화되는 경우에는 제 1 회동제어부 또는 제 2 회동제어부를 작동시키면 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본 질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.