KR101045406B1

KR101045406B1 - 회로 차단기

Info

Publication number: KR101045406B1
Application number: KR1020070113776A
Authority: KR
Inventors: 카토 히로아키
Original assignee: 가와무라 일렉트릭 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2011-06-30
Also published as: KR20080042723A

Abstract

본 발명은 두께가 얇은 상자형의 차단기 케이스내에 바이메탈편과 인외부재를 컴팩트하게 설치할 수 있는 회로 차단기를 제공한다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 차단기 케이스(15)의 전면에 부하측 단자(2)를 배열하고 배면에 전원측 단자(1)를 배열하며 상면에 조작 핸들(3)을 설치한다. 차단기 케이스(15)의 내부에 세퍼레이터(5)를 설치하여 세퍼레이터(5)의 승강에 의해 전기회로상의 개폐 접점을 개폐한다. 세퍼레이터(5)의 상단부에 개폐 기구부(6)의 래치(13)를 설치하여 래치(13)의 아래 쪽에 인외부재(12)를 승강 가능하게 설치한다. 바이메탈편(9)을 인외부재(12)와 전원측 단자(1) 사이에 전후방향으로 성장하듯이 배치한다. 전기회로에 과전류가 흘렀을 때에, 바이메탈편(9)의 자유단이 윗쪽으로 변위하여 인외부재(12)를 상승시켜 래치(13)를 벗어나 개폐 기구부(6)가 세퍼레이터(5)를 폐쇄위치로부터 개방위치로 상승시켜 전기회로를 차단한다.

회로차단기, 소형, 박형,

Description

회로 차단기{Circuit Breaker}

본 발명은 과전류 차단기능을 갖춘 두께가 얇은 형태의 회로 차단기에 관한 것이다.

종래, 회로 차단기의 두께를 얇게 하기 위한 기술이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 좌우 한 벌의 전원측 단자를 차단기 케이스의 상하에 현격한 차이로 배열한 회로 차단기가 기재되어 있다. 특허 문헌 2에는 플러그 인 방식의 전원측 단자를 차단기 케이스의 상하 방향으로 복수 배열한 회로 차단기가 개시되어 있다. 특허 문헌 3에는 전원측 단자와 부하측 단자의 양쪽 모두를 상하 일렬로 늘어놓은 회로 차단기가 제안되고 있다.

한편, 과전류 차단기능을 갖춘 회로 차단기로는, 종래, 과전류에 감응하는 액츄에이터로서 바이메탈편이 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 2의 회로 차단기는 차단기 케이스의 내부에 상하로 긴 바이메탈편을 세로로 설치하고, 전기회로에 과전류가 흘렀을 때에 바이메탈편의 열변형에 의해 인외부재를 전후방향으로 회동시켜 개폐 기구부의 래치를 떼어 전기회로상의 개폐 접점을 개방하도록 구성되어 있다.

[특허 문헌 1]특개평 11－67050호 공보

[특허 문헌 2]특개 2001－35341호 공보

[특허 문헌 3]특개 2002－216610호 공보

그러나, 세로 방향의 바이메탈편은, 예를 들면 단상 3선식 전기회로용의 회로 차단기에 사용하는 경우에, 전압극단자에 대응하는 2개를 차단기 케이스내에 좌우 또는 전후로 나란히 설치할 필요가 있다. 이와 더불어, 바이메탈편의 열변형 방향에 맞추어 인외부재를 차단기 케이스의 내부에 전후방향으로 회동 가능하게 설치할 필요도 있다. 이 때문에, 차단기 케이스가 좌우 방향으로 두껍고, 전후방향으로 길어져서 회로 차단기의 전체가 대형화한다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 두께가 얇은 형태의 차단기 케이스내에 바이메탈편과 인외부재를 컴팩트하게 설치할 수 있는 회로 차단기를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 회로 차단기는, 차단기 케이스의 전면에 부하측 단자를 그리고 배면에 전원측 단자를 각각 상하 방향으로 복수개 설치하고, 전원측 단자와 부하측 단자 사이의 전기회로상에 개폐 접점을 설치하며, 개폐 접점을 개폐하는 조작 핸들을 차단기 케이스의 상면에 설치하며, 차단기 케이스의 내부에는 개폐 접점을 닫는 폐쇄위치와 개폐 접점을 여는 개방위치 사이에서 이동 가능한 세퍼레이터와 전기회로의 비정상 상태에 감응하는 액츄에이터 및 액츄에이터가 동작했을 때에 세퍼레이터를 폐쇄위치로부터 개방위치로 이동시키는 개폐 기구부를 설치한 회로 차단기에 있어서, 이하와 같은 구성을 채용한 것을 특징으로 한다.

(1）액츄에이터가 과전류에 감응해 열변형하는 바이메탈편을 포함하고, 개폐 기구부가 바이메탈편의 열변형에 연동하는 인외부재를 갖추어 인외부재를 전원측 단자와 세퍼레이터 사이에서 상하 방향으로 이동 가능하게 설치하며, 바이메탈편을 인외부재와 전원측 단자와의 사이에서 전후방향으로 성장하듯이 배치한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.

(2）전원측 단자가 차단기 케이스의 내부에 단자 전극을 갖추어 단자 전극에 바이메탈편의 기단을 고정하고, 바이메탈편의 자유단에 인외부재와 걸어맞춰지는 걸어맞춤부를 설치하여 바이메탈편이 윗쪽으로 열변형하여 걸어맞춤부가 인외부재를 상승시키는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 회로 차단기.

(3）걸어맞춤부를 윗쪽에서 절곡하여 걸어맞춤부의 아래 쪽에 배선 공간을 마련하고, 전기회로의 일부를 형성하는 가요성 도선을 배선 공간에 도입하여 바이메탈편의 아래쪽 면에 접속한 것을 특징으로 하는 상기(2) 기재의 회로 차단기.

(4）인외부재에 종방향으로 긴 홈을 설치하고, 차단기 케이스의 내면에 상기 종방향으로 긴 홈에 끼워맞추는 안내부를 형성하며, 상기 안내부에 의하여 인외부재를 상하 방향으로 안내하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 또는 (3) 기재의 회로 차단기.

(5）세퍼레이터를 기울어진 상태의 상하 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 세퍼레이터의 상단에 개폐 기구부의 래치를 설치하며, 래치의 아래 쪽에 인외부재를 승강 가능하게 설치하여, 바이메탈편이 인외부재를 상승시키는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(4)의 어느 하나에 기재된 회로 차단기.

본 발명에 의하면, 부하측 단자와 전원측 단자를 상하 방향으로 배열한 회로 차단기에 있어서, 바이메탈편을 전후방향으로 늘려 인외부재를 상하 방향으로 이동시키므로, 두께가 얇은 형상의 차단기 케이스내에 바이메탈편과 인외부재를 직각으로 조합하여 컴팩트하게 설치할 수 있어 회로 차단기의 전체를 소형으로 구성할 수 있다고 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 단상 3선식 전기회로용의 회로 차단기에 구체화한 일실시예를 도면에 근거해 설명한다. 도 1은 회로 차단기를 배면측(전원측 단자측)에서 본 분해사시도, 도 2는 회로 차단기를 전면측(부하측 단자측)에서 본 사시도이다. 도 3은 통전 상태의 회로 차단기를 나타내는 우측면도, 도 4는 트립 상태의 회로 차단기를 나타내는 우측면도, 도 5는 차단 상태의 회로 차단기를 나타내는 우측면도이다. 도 6은 인외부재의 안내 구조를 나타내는 우측 케이스의 측면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 회로 차단기(100)는, 전면이 경사진 사각형상의 얇은 상자형의 차단기 케이스(15)를 갖추고 있다. 차단기 케이스(15)는 합성 수지제의 좌측 케이스(15a)와 우측 케이스(15b)를 조합해 구성되어 있다. 차단기 케이스(15)의 배면과 전면에는, 각각 세 개의 전원측 단자(1: 1a, 1b, 1c)와 부하측 단자(2: 2a, 2b, 2c)가 상하 방향으로 일직선으로 배열되어 있다. 차단기 케이스(15)의 상면에는 전원측 단자(1)와 부하측 단자(2)와의 사이의 전기회로를 수동으로 개폐 조작하는 조작 핸들(3)이 전후방향으로 회동 가능하게 설치되어 있다.

전원측 단자(1)는 위쪽의 단자(1a)가 중성극단자, 중앙의 단자(1b)와 아래 쪽의 단자(1c)가 전압극단자로서 사용된다. 각 단자(1a ~ 1c)는 차단기 케이스(15)의 후단부 내측에 C자형의 단자 전극(30)을 갖추어 분전반내의 도체 바를 삽입하는 것만으로 간단하게 접속할 수 있는 플러그 인 방식으로 구성되어 있다. 부하측 단자(2)는 중앙의 단자(2b)가 중성극단자, 상하의 단자(2a, 2c)가 전압극단자로서 사용된다. 각 단자(2a ~ 2c)는 차단기 케이스(15)의 전단부 안쪽에 단자 전극(17)을 갖추어 부하 배선을 삽입하는 것만으로 간단하게 접속할 수 있는 속결식으로 구성되어 있다. 또한, 중앙의 부하측 단자(2b)를 사용하지 않는 경우는 티끌 등이 들어가지 않게 폐쇄부재(16)에 의해서 단자구를 폐쇄한다.

도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 차단기 케이스(15)의 내부에는 세퍼레이터(5)가 기울어진 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되어 코일 용수철(20)에 의해 윗쪽으로 부세되어 있다. 세퍼레이터(5)는 세로로 긴 통 모양으로 형성되어 긴 방향의 3개소에 개폐 접점(11)을 내장하고 있다. 개폐 접점(11)은 부하측 단자 전극(17)의 후단부에 고정된 고정 접점(18)과 전원측 단자 전극(30)에 전기적으로 접속된 가동 접점(19)으로 구성되어 있다. 그리고, 가동 접점(19)이 세퍼레이터(5)와 일체로 이동 가능하게 장착되어 세퍼레이터(5)가 개폐 접점(11)을 닫는 폐쇄위치(도 3a참조)와 개폐 접점(11)을 여는 개방위치(도 5 참조)를 승강한다.

세퍼레이터(5)의 배후에 있어서, 차단기 케이스(15)의 상부에는 프린트 기판(8)이 설치되고 차단기 케이스(15)의 하부에는 전기회로의 누전을 검출하는 영상변류기(4)가 설치되어 있다. 프린트 기판(8)에는 영상변류기(4)의 출력에 근거해 누전의 발생을 판정하는 회로가 설치되어 프린트 기판(8)의 아래 쪽에 누전 발생시 에 동작하는 전자 인외장치(7)가 수평으로 설치되어 있다. 전자 인외장치(7)의 아래 쪽에는 전기회로의 과전류에 감응해 열변형하는 바이메탈편(9)과 합선 전류에 감응하는 가동 전자편(10)이 각각 상하로 두 개씩 설치되어 있다. 그리고, 전자 인외장치(7)와 바이메탈편(9) 및 가동 전자편(10)이 전기회로의 비정상적인 동작에 감응하는 액츄에이터로서 기능하게 되어 있다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(5)의 상단부에는 개폐 기구부(6)의 래치(13)가 설치되어 래치(13)의 아래 쪽에 있어서 전원측 단자(1)와 세퍼레이터(5)와의 사이에 인외부재(12)가 액츄에이터에 연동하여 승강할 수 있도록 설치되어 있다. 인외부재(12)는 상하로 길게 형성되어 하부에 종방향으로 긴 홈(29)을 갖추고 있다. 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 우측 케이스(15b)의 내면에는 종방향으로 긴 홈(29)에 끼워맞춰지는 안내 돌기(27)와 인외부재(12)를 전후로부터 사이에 두는 안내벽(28)이 형성되어 있다. 그리고, 인외부재(12)는 코일 용수철(25)(도 5 참조)에 의해 하부로 부세된 상태로 안내 돌기(27)와 안내벽(28)에 의해 안내되어 도 6(b)에 나타내는 하강 위치와 도 6(c)에 나타내는 상승 위치에 배치된다.

도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 인외부재(12)의 하부에는 바이메탈편(9)에 걸어맞춰지는 제1 걸어맞춤면(21)과 가동 전자편(10)에 걸어맞춰지는 제2 걸어맞춤면(22)이 각각 상하로 두 개 설치되어 있다. 인외부재(12)의 상부에는 전자 인외장치(7)의 플란저(7a)에 걸어맞춰지는 제3 걸어맞춤면(23)과 개폐 기구부(6)의 래치(13)에 걸어맞춰지는 걸어맞춤 돌기(24)가 설치되어 있다. 그리고, 전자 인외 장치(7), 바이메탈편(9) 또는 가동 전자편 (10)이 동작했을 때에 인외부재(12)가 상승하고 걸어맞춤 돌기(24)가 래치(13)를 벗어나서 개폐 기구부(6)가 세퍼레이터(5)를 폐쇄위치로부터 개방위치로 상승시키게 되어 있다.

도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 전압극단자로서 사용되는 두 개의 전원측 단자(1b, 1c)의 단자 전극(30)에는 설치편(30a)이 차단기 케이스(15)의 내측 방향을 향해 돌출되게 설치되어 있다. 설치편(30a)의 중간부에는 가동 전자편(10)이 기단측의 지점(10a)에서 상하로 회동할 수 있게 장착되어 있다. 가동 전자편(10)의 자유단은 인외부재(12)측으로 돌출되며, 제2 걸어맞춤면(22)에서 아래 쪽으로 대향하고 있다. 전기회로에 합선 전류가 흘렀을 때에는 가동 전자편(10)이 윗쪽으로 회동하고 자유단이 제2 걸어맞춤부(22)에 걸어맞춰져서 인외부재(12)를 상승시킨다.

바이메탈편(9)은 전원측 단자 전극(30)과 인외부재(12) 사이를 전후방향으로 성장하듯이 배치되어, 기단의 수직세움부(9a)가 설치편(30a)의 하단 수직 하부에 고정되어 있다. 바이메탈편(9)의 자유단에는 걸어맞춤부(9b)가 윗쪽에서 굴곡하여 그 아래 쪽에서 가요성 도선(31)을 휘게 한 상태로 배선하기 위한 배선 공간(32)이 설치되어 있다. 가요성 도선(31)은 전원측 단자(1)로부터 가동 접점(19)에 이르는 전기회로의 일부를 형성하여, 그 일단이 배선 공간(32)에 도입되어 바이메탈편(9)의 아래쪽 면에 용접에 의해 접속되어 있다. 그리고, 전기회로에 과전류가 흘렀을 때에 바이메탈편(9)이 윗쪽으로 열변형하여, 걸어맞춤부(9a)가 제1 걸어맞춤면(21)에서 아래 쪽으로부터 걸어맞춰져서 인외부재(12)를 상승시키도록 구성되어 있다.

다음에, 상기와 같이 구성된 회로 차단기(100)의 동작에 대해 설명한다. 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 전기회로가 통전 상태에 있을 때에는 세퍼레이터(5)가 폐쇄위치로 하강하여 개폐 접점(11)을 닫아 조작 핸들(3)이 차단기 케이스(15)의 상면과 접합하는 수평 위치로 넘어져 있다. 그리고, 개폐 기구부(6)의 래치(13)가 조작 핸들(3)과 세퍼레이터(5) 사이의 링크(14)를 잠그어 세퍼레이터(5)가 코일 용수철(20)을 압축한 상태로 폐쇄위치로 유지되어 있다.

이러한 통전 상태에서 전기회로에 누전이 발생하면 도 4에 나타낸 바와 같이, 전자 인외장치(7)가 트립 동작하여 플란저(7a)가 인외부재(12)를 상승시키고 걸어맞춤 돌기(24)가 래치(13)를 벗어나 개폐 기구부(6)가 링크(14)를 자유롭게 한다. 이에 따라, 도 5에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(5)가 코일 용수철(20)의 부세력으로 개방위치로 상승하여 개폐 접점(11)이 열려서 조작 핸들(3)이 차단기 케이스(15)의 상면으로부터 기립한다.

한편, 전기회로에 과전류 또는 합선 전류가 흘렀을 때에는 바이메탈편(9)또는 가동 전자편(10)이 작동하여 인외부재(12)를 상승시켜서 전자 인외장치(7)의 경우와 같이 세퍼레이터(5)가 개방위치로 상승하여 개폐 접점(11)이 열려서 조작 핸들(3)이 기립한다. 이러한 차단 상태에서 전기회로를 통전 상태로 되돌릴 때에는 조작 핸들(3)을 기립 위치에서 수평 위치로 넘어뜨려 세퍼레이터(5)를 폐쇄위치로 하강시켜 개폐 접점(11)을 닫는다.

따라서, 본 실시예의 회로 차단기(100)에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(a）전자 인외장치(7)와 바이메탈편(9) 및 가동 전자편(10)을 각각 전후방향 에 배치하여 인외부재(12)를 상하 방향으로 이동시키므로, 두께 10 mm정도의 얇은 형태의 차단기 케이스(15)의 내부에 합계 다섯 개의 액츄에이터를 컴팩트하게 설치할 수 있다.

(b）하나의 인외부재(12)에 대해 다섯 개의 액츄에이터를 직각으로 조합했으므로, 이러한 가동 부재를 전원측 단자(1)와 세퍼레이터(5) 사이의 공간에 집약하여 차단기 케이스(15)의 전후방향의 길이를 단축할 수 있다.

(c）바이메탈편(9)의 기단을 전원측 단자 전극(30)에 고정하여 바이메탈편(8)의 열변형에 의해 자유단의 걸어맞춤부(9b)를 윗쪽으로 변위시키므로, 걸어맞춤부(9b)의 작은 변위량으로 인외부재(12)를 크게 움직여서 개폐 기구부(6)를 정확하게 동작시킬 수 있다.

(d）걸어맞춤부(9b)를 윗쪽에서 굴곡하여 그 아래 쪽의 배선 공간(32)에 가요성 도선(31)을 도입했으므로, 가요성 도선(31)의 휨을 배선 공간(32)에서 받아서 바이메탈편(9)을 부드럽게 열변형시킬 수 있다.

(e）인외부재(12)를 차단기 케이스(15)의 안내 돌기(27)와 안내벽(28)에서 직진하도록 안내하므로, 인외부재(12)의 걸어맞춤 돌기(24)를 개폐 기구부(6)의 래치(13)에 확실히 걸어맞출 수 있다.

(f）세퍼레이터(5)를 기울어진 상하 방향으로 이동 가능하게 설치하고 세퍼레이터(5)의 상단에 개폐 기구부(6)를 조립하였으므로, 래치(13) 아래 쪽의 공간을 유효하게 이용하여 인외부재(12)를 승강시킬 수 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이하에 예시하는 바와같이 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 각부의 형상이나 구성을 적당하게 변경해 실시할 수도 있다.

(1）본 발명을 단상 2 선식 전기회로나 3상 전기회로용의 회로 차단기에 적용하는 것.

(2）차단기 케이스(15)의 전면을 배면과 평행한 수직면으로 하고, 차단기 케이스(15)의 내부에 세퍼레이터(5)를 수직 방향으로 이동 가능하게 마련하는 것.

(3）상기 실시예와는 반대로, 세퍼레이터(5)의 하강에 의해 개폐 접점(11)을 열어 전기회로를 차단할 수 있도록 구성하는 것.

(4）본 발명을 합선 전류 차단기능을 갖추지 않는 회로 차단기에 적용하는 것.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 회로 차단기의 분해 사시도,

도 2는 도 1의 회로 차단기를 전방에서 본 사시도,

도 3은 통전 상태의 회로 차단기를 나타내는 우측면도,

도 4는 트립 상태의 회로 차단기를 나타내는 우측면도,

도 5는 차단 상태의 회로 차단기를 나타내는 우측면도,

도 6은 인외부재의 안내 구조를 나타내는 우측 케이스의 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 -- 회로 차단기, 1 -- 전원측 단자,

2 -- 부하측 단자, 3 -- 조작 핸들,

5 -- 세퍼레이터, 6 -- 개폐 기구부,

7 -- 전자 인외장치, 9 -- 바이메탈편,

9b -- 걸어맞춤부, 10 -- 가동 전자편,

11 -- 개폐 접점, 12 -- 인외부재,

15 -- 차단기 케이스, 27 -- 안내 돌기,

28 -- 안내벽, 30 -- 전원측 단자 전극,

31 -- 가요성 도선, 32 -- 배선 공간.

Claims

차단기 케이스의 전면에 부하측 단자를, 배면에 전원측 단자를 각각 상하 방향으로 복수개 배열하고, 전원측 단자와 부하측 단자 사이의 전기회로상에 개폐 접점을 설치하며, 개폐 접점을 개폐하는 조작 핸들을 차단기 케이스의 상면에 설치하며, 차단기 케이스의 내부에는 개폐 접점을 닫는 폐쇄위치와 개폐 접점을 여는 개방위치를 이동 가능한 세퍼레이터와, 전기회로의 비정상 동작에 감응하는 액츄에이터와, 액츄에이터가 동작했을 때에 세퍼레이터를 폐쇄위치로부터 개방위치로 이동시키는 개폐 기구부를 설치한 회로 차단기에 있어서,

상기 액츄에이터가 과전류에 감응하여 열변형하는 바이메탈편을 포함하고, 상기 개폐 기구부가 바이메탈편의 열변형에 연동하는 인외부재를 갖추며, 인외부재를 전원측 단자와 세퍼레이터 사이에서 상하 방향으로 이동 가능하게 설치하며, 바이메탈편을 인외부재와 전원측 단자 사이에서 전후방향으로 길게 성장하듯이 배치한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서,　상기 전원측 단자가 차단기 케이스의 내부에 단자 전극을 갖추어 단자 전극에 바이메탈편의 기단을 고정하고, 바이메탈편의 자유단에 인외부재와 걸어맞춰지는 걸어맞춤부를 설치하여 바이메탈편이 윗쪽으로 열변형함으로써 걸어맞춤부가 인외부재를 상승시키는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제2항에 있어서,　상기 걸어맞춤부를 윗쪽에서 구부려 걸어맞춤부의 아래 쪽에 배선 공간을 설치하고, 전기회로의 일부를 형성하는 가요성 도선을 배선 공간에 도입해 바이메탈편의 아래쪽 면에 접속한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제2항 또는 제3항에 있어서,　상기 인외부재에 종방향으로 긴 홈을 설치하고, 차단기 케이스의 내면에 상기 종방향으로 긴 홈에 끼워맞추는 안내부를 형성하며, 상기 안내부에 의하여 인외부재를 상하 방향으로 안내하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세퍼레이터를 기울어진 상하 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 세퍼레이터의 상단에 개폐 기구부의 래치를 설치하며, 래치의 아래 쪽에 인외부재를 승강 가능하게 설치하여, 바이메탈편이 인외부재를 상승시키는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.