KR101005144B1

KR101005144B1 - 회로 차단기

Info

Publication number: KR101005144B1
Application number: KR1020060014530A
Authority: KR
Inventors: 마코토 오가사와라
Original assignee: 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2011-01-04
Also published as: KR20060092105A; JP2006228492A; CN1822277A; TW200631049A

Abstract

본 발명에 따른 회로 차단기는 고정 접점을 갖는 고정 접촉자(3)와, 가동 접점을 갖는 가동 접촉자(4)와, 상기 고정 접점과 상기 가동 접점을 포위하는 U자 형상의 세극 소호실(5)(slitted arc-extinguishing chamber)과, 작동중인 과전류 트립 장치(8)(overcurrent tripping device)에 의해 작동하는 트립 크로스바(10)(trip crossbar)와, 상기 트립 크로스바(10)에 대치하여 보통때는 래치(7)를 쇄정 위치(locking position)에 지지하도록 상기 래치에 계지(engaging)되는 래치 받이(11)(latch catcher)를 포함한다. 상기 래치 받이는 상기 소호실과 상기 트립 크로스바의 사이에서 하향 연장되어 배치된다. 상기 몰드 케이스(1)는 상기 소호실과 상기 부하측 단자(2a)의 측면 상부의 가스 배출구(1c) 사이의 공간으로서 정의되고, 그 속에 상기 래치 받이가 배치된 가스 유출 통로를 더 구비한다. 상기 소호실로부터 비산한 금속 용융물에 대한 차폐를 하기 위한 상기 트립 크로스바와의 계지부를 피복하는 박막의 스틸 시트로 된 금속 보호 커버(13)는, 고정부들 중의 하나와 서로 계지된 고정부를 변형시킴에 의해 상기 래치 받이의 배면상에 피착 고정된다.

회로 차단기

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

도 1A는 본 발명에 따른 회로 차단기의 한 실시예의 전체 구성을 도시하는 측단면도.

도 1B는 도 1A에 도시된 회로 차단기의 요부의 구성을 도시하는 확대도.

도 2A는 래치 받이 및 상기 래치 받이상에 부착된 보호 커버를 도시하는 상세 전개 사시도.

도 2B는 보호 커버가 래치 받이상에 부착된 상태를 도시하는 상세 사시도.

도 3은 종래의 회로 차단기의 구성을 도시하는 단면도.

기술분야

본 발명은 몰드 케이스 회로 차단기 또는 누전 차단기 등의 차단기를 포함하는 회로 차단기에 관한 것이다.

종래기술

우선, 회로 차단기의 종래기술의 예시로서, JP-A-2001-332162호 공보에 개시된 몰드 케이스 회로 차단기의 구조가 도 3에 도시된다. 도 3에 있어서, 도면 번호 1, 2, 3, 및 3a는 회로 차단기의 몰드 케이스, 부하측 단자, 전원측 단자와 일체화된 고정 접촉자, 및 고정 접점을 각각 나타낸다. 도면 번호 4 및 4a는 가동 접촉자 및 가동 접점을 각각 나타낸다. 도면 번호 5는 고정 접점(3a) 및 가동 접점(4a)을 둘러싸고 몰드 케이스(1)의 저부에 배치된 U자 형상의 세극 소호실(slitted arc-extinguishing chamber)을 나타낸다. 도면 번호 5a 및 6은 블로우아웃(blowout)용 코일 및 개폐 조작 레버를 각각 나타낸다. 도면 번호 7은 가동 접촉자(4) 사이에서 신장된 개폐 스프링을 갖는 래치를 나타낸다. 도면 번호 8, 8a, 및 8b는 몰드 케이스(1)의 부하측 단자(2)의 측면상에 배치되고 부하측 단자(2)와 가동 접촉자(4)의 사이에 접속된 전자식 과전류 트립 장치, 코일, 및 아마츄어(armature)를 각각 나타낸다. 도면 번호 10은 과전류 트립 장치(8)의 배면상에 배치되고 아마튜어(8b)에 연결된 트립 크로스바를 나타낸다. 도면 번호 11은 트립 크로스바의 호부(10a)에 대향하고, 보통때는 상기 래치(7)를 쇄정 위치(locked position)에 계지하고 가동 접촉자(4)를 폐쇄 위치(closed position)에 구속 유지하는 래치 받이를 나타낸다. 도 12는 트립 크로스바(10)와 래치 받이(11)의 사이에 제공된 크로스바 복귀 스프링(압축 스프링)이다. 몰드 케이스(1)의 양 단면(전원측의 단자측 및 부하측의 단자측의 단면)상에는 전류 차단시에 소호실(5)에 발생한 아크 가스를 방출하기 위해, 가스 배출구(1b, 1c)가 개구되어 있다.

상기 회로 차단기의 개폐 동작은 JP-A-2001-332162호 공보에 상세히 기술되어 있다. 단락 사고 등의 결과로서 흐르는 과전류는 과전류 트립 장치(8)가 작동하게 하고, 상기 동작은 아마츄어(8b)가 트립 크로스바(10)의 하측에 돌출된 각편 (leg)을 킥(kick)하여 트립 크로스바(10)를 시계 방향으로 회동시키게 된다. 이에 따라, 트립 크로스바(10)의 호부(10a)가 래치 받이(11)의 표면에 개방된 윈도우(11a)에 낙하하고 그에 따라 래치 받이(11)와 래치(7) 사이의 계지를 해소한다. 그 결과, 래치(7)가 쇄정 위치로부터 경동하고, 가동 접촉자(4)는 개폐 스프링의 힘을 을 받음으로써 개방되게 된다. 또는, 상기 트립 동작은 고정 접점(3a)과 가동 접점(4a) 사이에서 아크가 발생되도록 한다. 그러나, 상기와 같이 생성된 아크는 소호실(5) 내부로 신장되어, 아크 전압은 상승되어 아크를 소멸시킨다.

말하자면, 단락 전류와 같은 과도한 전류의 차단시에, 고정 접점(3a)과 가동 접점(4a)사이에서 발생하는 아크에 기인하여 소호실 내에서 금속 용융물 및 상기 금속 용융물의 증기가 생성되어, 상기 접점들의 금속 재료와 접하게 된다. 금속 용융물 및 상기 금속 용융물의 증기는 아크 가스와 함께 주위에 비산하게 된다. 이 같은 경우에, 트립 크로스바(10)의 호부(10a) 및 복귀 스프링(12)상의 비산된 금속 용융물의 부착은 래치 받이(11)와 트립 크로스바(10)의 호부(10a) 사이의 마찰력을증가시킨다. 또한, 복귀 스프링(12)의 스프링 기능이 떨어진다. 따라서, 회로 차단기의 재투입(reclosing)이 불가능하거나 또는 상기 재투입 이후의 트립 동작이 불가능하게 될 우려가 있다.

따라서, 상기와 같은 문제를 방지하기 위해 도 3의 구조에 있어서, 몰드 케이스(1)의 저부로부터 소호실(5)과 래치 받이(11) 사이의 영역을 향해 돌출하는 격벽(1a)이 설치된다. 상기 격벽(1a)을 차폐 베리어로서 하여, 래치 받이(11)와 트립 크로스바(10)와의 계지부, 및 복귀 스프링(12)은 소호실로부터 비산된 금속 용융물 의 부착이 방지된다.

그러나, 상기 구조는 외측(특히, 부하측 단자의 측면상의 가스 배출구(1c)에서)을 향한 아크 가스의 방출의 차단으로 이어지고, 이는 상기 구조가 차단 용량이 큰 회로 차단기에 대해 적합하지 못하게 한다. 이에 근거하여, 상기 구조를 개선하기 위한 대책으로서 본 발명과 동일 출원인에 의해 보호 대책이 이미 제안되었다. 제안된 보호 대책에 따르면, 상기 격벽(1a)을 제거하여 발생 가스의 방출성을 높게하고, 소호실(5)로부터 비산된 용융 금속물에 대한 차폐로서 상기 격벽(1a) 대신에 래치 받이(11)의 배면상에 수지제의 보호 커버가 장착된다(JP-A-2002-56762호 공보 참조).

그러나, 상기 JP-A-2002-56762호 공보에 제안된 수지제의 보호 커버에 대한, 발명자에 의해 실제 차단기에 의한 단락 차단 테스트에서 실행된 실험은, 보호 커버가 이하의 문제점을 갖는다는 것을 나타내었다.

즉, 소호실 내에서 과전류 차단에 의해 생성되는 금속 용용물은 매우 고온(약 1000℃)임에 비해, 보호 커버는 예를 들면 나이론으로 이루어진 몰드 보호 커버에서 나이론 수지의 내열 온도는 기껏 250℃이다. 따라서, 박막의 보호 커버(예를 들면, 두께는 0.5mm임)는 그 상부에 부착된 금속 용융물에 기인하여 수지를 용융되게 하고, 이는 보호 커버에 용이하게 구멍이 나게 하고 그 결과 보호 커버의 차단 기능의 상실로 이어진다. 따라서, 수지제의 몰드 제품으로서 보호 커버의 내구성을 확보하기 위해, 보호 커버의 두께는 증가되어야 한다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같은 몰드 케이스에서 거의 간극이 없이 조립된 부품을 갖는 회로 차단기에서, 각각의 부품들은 가능한 소형화 되어야 한다. 또한, 부품들 사이에서의 불필요한 간섭은 회피되어야 한다. 상기는 두꺼운 보호 커버를 래치 받이상에 부착하는 것을 실제로 어렵게 만든다.

본 발명은 상기한 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 소호실로부터 비산된 금속 용융물에 대한 차폐를 하기 위해 래치 받이 위에 보호 커버가 제공된 JP-A-2002-56762호에 제안된 구성에 기초하여 개선된 회로 차단기를 제공하기 위한 것이다. 상기 개선책은 보호 커버의 내구성의 개선 및 두께의 감소와 함께, 차단 용량의 향상을 달성하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 몰드 케이스를 포함하는 회로 차단기는,

고정 접점을 갖는 고정 접촉자와,

가동 접점을 갖는 가동 접촉자와,

상기 가동 접촉자를 개폐 구동하는 개폐 기구와,

상기 고정 접점과 상기 가동 접점을 포위하는 세극 소호실(slitted arc-extinguishing chamber)과,

과전류에 의해 작동하는 과전류 트립 장치(overcurrent tripping device)와,

작동중의 상기 과전류 트립 장치에 의해 작동하는 트립 크로스바(trip crossbar)와,

상기 가동 접촉자를 구동하기 위해, 상기 개폐 기구에 구비되는 래치와,

상기 트립 크로스바에 대치하여 보통때는 래치를 쇄정 위치(locking position)에 지지하도록 상기 래치에 계지(engaging)되는 래치 받이(latch catcher)를 포함하고,

상기 몰드 케이스는 전원측의 단자측 상부와 부하측의 단자측 상부 각각에 가스 배출구를 구비하고,

상기 래치 받이는 상기 소호실과 상기 트립 크로스바의 사이에서 하향 연장되어 배치되는, 몰드 케이스를 포함하고,

상기 몰드 케이스는 상기 소호실과 상기 부하측 단자측 상부의 상기 가스 배출구 사이의 공간으로서 정의되고, 그 속에 상기 래치 받이가 배치된 가스 유출 통로를 더 구비하며,

금속 보호 커버가, 상기 래치 받이의 배면에 피착 고정되고, 상기 트립 크로스바와의 계지부를 덮어서 상기 소호실로부터 비산하는 용융된 금속을 차폐하는 것을 특징으로 한다.

한 실시예로서, 상기 몰드 케이스는 상기 금속 보호 커버는 얇은 철판제이고, 상기 보호 커버의 고정부와 상기 래치 받이의 고정부를 서로 계합시키고 상기 보호 커버와 상기 래치 받이의 적어도 한 쪽의 고정부를 변형시켜서, 상기 래치 받이의 배면에 피착 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 래치 받이의 배면에 피착 고정된 보호 커버는 철(iron) 등의 금속으로 형성된다. 따라서, 보호 커버의 두께가 얇아도(0.2 mm 정도의 두께), 소호실로부터 비산된 금속 용융물에 대한 차폐가 안전하고 내구성 높게 이루어 질 수 있다. 또한, 종래의 몰드 케이스의 래치 받이와 소호실 사이에 제공되었던 바와 같은 격벽이 제거된다. 이로 인해 본 발명에 따른 몰드 케이스는 래치 받이가 위치하는 영역을 통해 부하측 단자의 측면상의 가스 배출구에 대해 소호실을 접속하는 가스 배출 경로를 갖는다. 따라서, 전류 차단시에 생성된 가스의 방출성이 향상되어 본 발명을 차단 용량이 큰 회로 차단기에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예가 도 1A 및 1B, 도 2A 및 2B에 도시된 실시예에 기초하여 설명될 것이다. 예시를 도시하는 도면에 있어서, 도 3에 도시된 구성 요소에 대응하는 구성 요소에는 동일한 도면 번호가 부여되고 그 설명은 생략한다.

즉, 도면에 도시된 예시로서의 회로 차단기(도 1A를 참조)는, 기본적으로 종래의 회로 차단기와 동일한 구성으로 되어있지만, 이하의 점에서 상이하다. 먼저, 몰드 케이스(1)에 제공된 격벽(1a)이 제거된다. 이로 인해, 본 발명의 몰드 케이스(1)는 래치 받이가 위치하고, 부하측 단자(2)의 측면상의 가스 배출구(1c)와 소호실(5) 사이의 공간으로서 정의된 가스 배출 경로를 갖는다. 따라서, 전류 차단시에 소호실(5)에서 생성된 가스는 전원측 단자의 측면상에 개구된 가스 배출구(1b)로부터 뿐만 아니라, 부하측 단자(2)의 측면상에 개구된 가스 배출구(1c)로부터 외측으로 용이하게 방출될 수 있다. 또한, 상기 래치 받이(11)(상기 소호실(5)에 대향함)의 배면상에, 보호 커버(13)가 도 1B에 도시된 바와 같이 제공된다. 상기 보호 커버(13)는 전류 차단시에 소호실(5)로부터 비산된 금속 용융물이 래치 받이(11)와 트립 크로스바(10)와의 계지부 위에 부착되지 않도록 차폐하기 위해 래치 받이(11)와 트립 크로스바(10)와의 계지부를 차폐한다. 상기 보호 커버(13)는 종래의 JP-A- 2002-56762호에 개시된 수지제의 보호 커버 대신에 제공되고, 박막의 철판과 같은 박막의 스틸 시트(예를들면, 두께가 0.2mm인 스틸 시트)를 프레싱함에 의해 형성된다. 상기 보호 커버(13)는 래치 받이(11)를 차폐하기 위해 보호 커버(13)의 고정부 및 래치 받이(11)의 고정부를 서로 계지함에 의해 그리고 상기 계지된 고정부의 하나를 변형시킴에 의해, 래치 받이(11)상에 피착된다.

즉, 도 2A 및 2B에 도시된 바와 같이, 박막의 스틸 시트의 프레싱 가공품으로 제공된 보호 커버(13)는 래치 받이(11)의 형태에 대응한 형태를 갖고, 래치 받이(11)의 표면에 형성된 윈도우(11a), 절단 오목부(11b) 및 크로스바 복귀 스프링(12)(도 1A 참조)이 부딪치는 부위를 피복한다. 상기 윈도우(11a)는 트립 크로스바의 홀부(10a)가 과전류 트립 장치의 작동에 의해 낙하하도록 만들어진 구멍이다. 절단 오목부(11b)는 트립 크로스바의 각편(leg piece)에 의한 간섭을 회피하도록 제공된다. 또한, 상기 윈도우(11a)에 대한 대향부(13a)는 배후로 팽창되도록 이루어져, 트립 크로스바(10)의 호부(10a)에 대한 간격을 제공하도록 보호 커버(13) 내측에서 오목부를 형성한다. 보호 커버(13)는 상기 면의 상부 위치 및 하부 위치의 2곳의 위치 각각에 드릴링된 고정부로서의 구멍을 피복한다. 상기 구멍은 래치 받이(11)의 배면으로부터 돌출하도록 제공된 다른 고정부로서 각각의 돌출부(11c)에 정합된다. 그 후, 상기 돌출부(11c)의 상부는 보호 커버(13)가 래치 받이(11)상에 피착되도록 변형된다.

본 발명자는, 두께가 0.2mm인 스틸 시트(steel sheet)로 된 보호 커버가 소호실(5)과 래치 받이(11)이 사이의 격벽(도 3을 참조)이 제거된 상태로 래치 받이 (11)의 배면상에 피착된 회로 차단기에 관한 전류 차단 실험을 반복 실행함에 의해 본 발명의 장점을 실험하였다. 그 실험 결과는 보호 커버(13)의 차폐성 및 고온 금속 용융물의 부착에 대한 높은 내구성을 확인하였다.

더욱이, 도 3에서 도시된 종래 기술(격벽(1a)을 갖는 구성)에서 차단 용량이 440V/2.5kA였음에 비해, 몰드 케이스 내의 격벽의 제거에 의해서는 전류 차단시에 생성된 가스의 방출성이 개선되어 440V/10kA의 차단이 가능해졌다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 본 분야의 당업자는 본 발명의 본질 및 범위를 벗어남이 없이 형태 및 상세의 상기 변경 및 다른 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 몰드 케이스는 래치 받이가 위치하는 영역을 통해 부하측 단자의 측면상의 가스 배출구에 대해 소호실을 접속하는 가스 배출 경로를 갖는다. 따라서, 전류 차단시에 생성된 가스의 방출성이 향상되어 본 발명을 차단 용량이 큰 회로 차단기에 적용할 수 있다.

Claims

몰드 케이스를 포함하는 회로 차단기에 있어서,

고정 접점을 갖는 고정 접촉자와,

가동 접점을 갖는 가동 접촉자와,

상기 가동 접촉자를 개폐 구동하는 개폐 기구와,

상기 고정 접점과 상기 가동 접점을 포위하는 세극 소호실(slitted arc-extinguishing chamber)과,

과전류에 의해 작동하는 과전류 트립 장치(overcurrent tripping device)와,

작동중의 상기 과전류 트립 장치에 의해 작동하는 트립 크로스바(trip crossbar)와,

상기 가동 접촉자를 구동하기 위해, 상기 개폐 기구에 구비되는 래치와,

상기 트립 크로스바에 대치하여 보통때는 래치를 쇄정 위치(locking position)에 지지하도록 상기 래치에 계지(engaging)되는 래치 받이(latch catcher)를 포함하고,

상기 몰드 케이스는 전원측의 단자측 상부와 부하측의 단자측 상부 각각에 가스 배출구를 구비하고,

상기 래치 받이는 상기 소호실과 상기 트립 크로스바의 사이에서 하향 연장되어 배치되고,

상기 몰드 케이스는 상기 소호실과 상기 부하측 단자측 상부의 상기 가스 배출구 사이의 공간으로서 정의되고, 그 속에 상기 래치 받이가 배치된 가스 유출 통로를 더 구비하며,

금속 보호 커버가, 상기 래치 받이의 배면에 피착 고정되고, 상기 트립 크로스바와의 계지부를 덮어서 상기 소호실로부터 비산하는 용융된 금속을 차폐하고,

상기 금속 보호 커버는 얇은 철판제이고, 상기 금속 보호 커버의 고정부와 상기 래치 받이의 고정부를 서로 계합시키고 상기 금속 보호 커버와 상기 래치 받이의 적어도 한 쪽의 고정부를 변형시켜서, 상기 래치 받이의 배면에 피착 고정되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
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