KR101447042B1 - 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기는, 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 고정접촉자와, 상기 고정접촉자에 단속되도록 상기 케이스에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자와, 상기 가동접촉자를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부를 포함하고, 상기 기구부는, 상기 구동력에 의해 회전축을 중심으로 회동가능하게 설치되고, 투입동작시 상기 회전축과 상기 구동력의 작용점이 이루는 축과 상기 구동력의 작용선이 예각을 이뤄 상기 구동력에 대한 상기 작용점의 원주궤적 접선방향 분력이 투입하중으로 작용하는 주동절을 포함하는 링크장치를 포함하고, 상기 링크장치의 적어도 하나의 힌지결합부는 장공형 접속구에 연결핀이 이동가능한 구조로 힌지결합되어, 투입동작시 상기 연결핀이 상기 장공형 접속구의 제1측에서 제2측으로 이동함에 따라 상기 예각이 변경되어 상기 분력이 증가함으로써, 스프링의 하중 증가나 기구부 링크구조 및 링크비 변경 등 신규 기구부 개발 또는 부품, 액세서리 변경 없이, 투입하중을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 투입하중 증가를 위한 다른 방안에 의한 문제점(인장스프링 하중 증가로 발생하는 투입동작 이외 모든 동작에 대한 하중 증가 문제, 기구부 링크구조 및 링크비 변경으로 발생하는 투입동작 이외 다른 동작에 대한 불필요한 영향(예컨데, 리셋동작시 사용자 조작력 증가등) 및 다른 타입 차단기와의 기구부 부품 공용화 불가 문제 등)이 발생하지 않고, 개발 및 개선에 필요한 시간 및 비용이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기의 장공형 접속구 내 연결핀 이동에 따른 구동력의 분력 변경 구조는, 다른 부위에 적용되어, 인위적 차단동작(OFF)나 사고에 의한 차단동작(TRIP) 등 다른 동작의 성능을 개선할 수도 있다.

Description

투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기{CIRCUIT BRAKER WITH METHOD FOR INCREASING CLOSING FORCE}
본 발명은, 배선용 차단기에 관한 것으로서, 특히 스프링과 링크장치로 구동력을 얻어 선로를 개폐하는 배선용 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 배선용 차단기는 이상전류 발생 시 자동으로 선로를 차단하여 회로 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다.
이하, 첨부한 도 1을 참조하여 종래 배선용 차단기를 설명하면 다음과 같다.
종래 배선용 차단기는 케이스(C) 내부에, 고정접촉자(FC)와, 상기 고정접촉자(FC)에 단속되도록 일단에서 케이스(C)에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자(OC)와, 상기 가동접촉자(OC)를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부를 포함한다.
기구부는, 트립동작을 수행하도록 일단에서 케이스(C) 내부에 힌지결합되고 타단에서 별도의 래치홀더(28)에 걸릴 수 있도록 설치되며 일측에 래치접속구(26)를 구비한 트립용래치(20)와, 일단에서 제1회동축(30)에 의해 래치접속구(26)에 힌지결합되어 제1회동축(30)을 중심으로 회동가능하게 설치되는 제1로커(40)와, 제1로커(40)에 이격하여 일단에서 제2회동축(82)에 의해 케이스(C) 내부에 힌지결합되어 제2회동축(82)을 중심으로 회동가능하게 설치되고 타단에 제2로커제1접속구(84)와 제2로커제2접속구(미도시)를 구비한 제2로커(80)와, 제1스프링체결부(52)를 포함한 제1핀(50)에 의해 일단에서 상기 제1로커의 일단의 타단에 힌지결합되고 타단에서 제2핀(70)에 의해 제2로커제1접속구(84)에 힌지결합되는 연결봉(60)으로 형성되는 링크장치를 포함하고, 링크장치와 이격하여 일단에서 케이스(C) 내부에 힌지결합되고 타단에서 케이스(C)로부터 돌출되며 일측에 제2스프링체결부(16)를 구비한 핸들(10)과, 일단에서 제2스프링체결부(16)에 지지되고 타단에서 제1스프링체결부(52)에 지지되어 제1핀(50)에 구동력을 발생시키는 인장스프링(S)과, 일단에서 제3핀(92)에 의해 제2로커제2접속구(미도시)에 힌지결합되고 타단에서 제4핀(94)에 의해 가동접촉자접속구(미도시)에 힌지결합되어 링크장치로부터 가동접촉자(OC)에 구동력을 전달하는 전달봉(90)을 더 포함한다.
이와 같은 구성요소들의 작용을 첨부된 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시된 인위적 차단동작(OFF) 상태에서, 작업자가 핸들(10)을 도면상 반시계방향으로 회전시키면, 인장스프링(S)이 제1스프링체결부(52)를 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전하고, 이에 따라, 제1로커(40)는 제1회동축(30)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하고, 연결봉(60)이 제1핀(50)에 구속되어 도면상 반시계방향으로 회전하며 이동하고, 제2로커(80)는 제2회동축(82)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 제3핀(92)이 제2회동축(82)을 중심으로 한 원주궤적을 따라 도면상 시계방향으로 이동하고, 전달봉(90)이 제3핀(92)에 구속되어 도면상 반시계방향으로 회전하며 이동하고, 가동접촉자(OC)가 가동접촉자회동축(OCA)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전하여, 가동접점(OCP)이 고정접점(FCP)에 접촉되어, 투입동작(ON) 상태가 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 배선용 차단기는, 가동접촉자수 증가나 섭동부 구조 변경 등을 위해 투입하중 증가가 필요할 경우, 인장스프링의 하중을 증가시키거나, 기구부의 링크구조 및 링크비 변경을 해야하나, 인장스프링의 하중 증가 방법은 투입동작 이외 모든 동작에 대한 하중을 증가시키는 문제점을 야기하고, 기구부의 링크구조 및 링크비 변경 방법은 투입동작 외 다른 동작에 대한 불필요한 영향(예컨데, 리셋동작시 사용자 조작력 증가등)을 야기하고, 다른 타입의 차단기와 기구부를 공용화하지 못하기 때문에, 기구부를 이원화하거나, 공용화를 이루기 위해 다른 타입의 차단기 기구부를 같이 변경해야 하는 문제점을 야기한다.
본 발명의 목적은, 인장스프링의 하중 증가나 기구부 링크구조 및 링크비 변경 등 신규 기구부 개발 또는 부품, 액세서리 변경 없이, 투입하중을 증가시킬 수 있는 배선용 차단기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 단속되도록, 상기 케이스에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자; 및 상기 가동접촉자를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부;를 포함하고, 상기 기구부는 상기 구동력에 의해 회전축을 중심으로 회동가능하게 설치되는 주동절을 포함하는 링크장치를 포함하고, 상기 주동절은, 투입동작시 상기 회전축과 상기 구동력의 작용점이 이루는 축과 상기 구동력의 작용선이 예각을 이뤄, 상기 구동력에 대한 상기 작용점의 원주궤적 접선방향 분력이 투입하중으로 작용하게 하고, 상기 링크장치의 적어도 하나의 힌지결합부는 장공형 접속구에 연결핀이 이동가능한 구조로 힌지결합되어, 투입동작시 상기 연결핀이 상기 장공형 접속구의 제1측에서 제2측으로 이동함에 따라 상기 예각이 변경됨에 따라 상기 분력이 증가하는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또, 상기 링크장치는, 트립동작을 수행하도록 일단에서 상기 케이스 내부에 힌지결합되고 타단에서 별도의 래치홀더에 걸릴 수 있도록 설치되는 트립용래치; 일단에서 제1회동축에 의해 상기 트립용래치에 힌지결합되어 상기 제1회동축을 중심으로 회동가능하게 설치되는 제1로커; 상기 제1로커에 이격하여 일단에서 제2회동축에 의해 상기 케이스 내부에 힌지결합되어 상기 제2회동축을 중심으로 회동가능하게 설치되고 타단에 장공형 제2로커접속구를 구비한 제2로커; 및 일단에서 제1핀에 의해 상기 제1로커의 일단의 타단에 힌지결합되고 타단에서 제2핀에 의해 상기 장공형 제2로커접속구에 힌지결합되는 연결봉;으로 형성되고, 상기 제1로커가 상기 주동절이고, 상기 제1회동축은 상기 회전축이고, 상기 제2핀이 상기 연결핀이고, 상기 제2로커접속구가 상기 장공형 접속구인 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 장공형 제2로커접속구는 순서도의 시작 및 종료를 나타내는 도형의 형태로 형성되고, 상기 도형의 제1원호측은 상기 제1측이고, 상기 도형의 제2원호측은 상기 제2측인 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1핀은 제1스프링체결부를 구비한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기구부는, 상기 링크장치와 이격하여, 일단에서 상기 케이스 내부에 힌지결합되고, 타단에서 상기 케이스로부터 돌출되며, 일측에 제2스프링체결부를 구비한 핸들; 및 일단에서 상기 제2스프링체결부에 지지되고, 타단에서 상기 제1스프링체결부에 지지되어, 상기 제1핀에 구동력을 발생시키는 인장스프링;을 포함하고, 상기 제1스프링체결부는 상기 작용점이고, 상기 제2스프링체결부와 제1스프링체결부가 이루는 축이 상기 작용선인 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1측은, 투입동작 기준으로, 상기 연결핀이 상기 제1측에 위치시, 상기 '제2스프링체결부-제1스프링체결부-제1회동축'이 이루는 제1각도가 예각을 이루게 하는 위치에 배치되는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2측은, 투입동작 기준으로, 상기 연결핀이 상기 제2측에 위치시, 상기 '제2스프링체결부-제1스프링체결부-제1회동축'이 이루는 제2각도가 상기 제1각도보다 크고 90도보다 작은 각도를 이루게 하는 위치에 배치되는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기구부는, 일단에서 상기 제2로커의 일측과 힌지결합되고, 타단에서 상기 가동접촉자의 일측과 힌지결합되어, 상기 링크장치로부터 상기 가동접촉자에 구동력을 전달하는 전달봉을 더 포함하는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기는, 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 고정접촉자와, 상기 고정접촉자에 단속되도록 상기 케이스에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자와, 상기 가동접촉자를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부를 포함하고, 상기 기구부는, 상기 구동력에 의해 회전축을 중심으로 회동가능하게 설치되고, 투입동작시 상기 회전축과 상기 구동력의 작용점이 이루는 축과 상기 구동력의 작용선이 예각을 이뤄 상기 구동력에 대한 상기 작용점의 원주궤적 접선방향 분력이 투입하중으로 작용하는 주동절을 포함하는 링크장치를 포함하고, 상기 링크장치의 적어도 하나의 힌지결합부는 장공형 접속구에 연결핀이 이동가능한 구조로 힌지결합되어, 투입동작시 상기 연결핀이 상기 장공형 접속구의 제1측에서 제2측으로 이동함에 따라 상기 예각이 변경되어 상기 분력이 증가함으로써, 스프링의 하중 증가나 기구부 링크구조 및 링크비 변경 등 신규 기구부 개발 또는 부품, 액세서리 변경 없이, 투입하중을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 투입하중 증가를 위한 다른 방안에 의한 문제점(인장스프링 하중 증가로 발생하는 투입동작 이외 모든 동작에 대한 하중 증가 문제, 기구부 링크구조 및 링크비 변경으로 발생하는 투입동작 이외 다른 동작에 대한 불필요한 영향(예컨데, 리셋동작시 사용자 조작력 증가등) 및 다른 타입 차단기와의 기구부 부품 공용화 불가 문제 등)이 발생하지 않고, 개발 및 개선에 필요한 시간 및 비용이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기의 장공형 접속구 내 연결핀 이동에 따른 구동력의 분력 변경 구조는, 다른 부위에 적용되어, 인위적 차단동작(OFF)나 사고에 의한 차단동작(TRIP) 등 다른 동작의 성능을 개선할 수도 있다.
도 1은 종래 배선용 차단기를 보여주는 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 투입하중개선수단을 구비한 배선용 차단기의 투입동작(ON)시 내부구조를 보여주는 단면도,
도 3은 도 2의 인위적 차단동작(OFF)시 내부구조를 보여주는 단면도,
도 4는 도 2의 사고에 의한 차단동작(TRIP)시 내부구조를 보여주는 단면도,
도 5는 도 3의 인위적 차단동작(OFF)에서 투입동작(ON)으로 전환시 제2핀이 제1측에 위치할 경우 투입하중을 보여주는 단면도,
도 6은 도 5에서 제2핀이 제2측으로 이동함에 따라 투입하중이 증가함을 보여주는 단면도,
도 7은 도 2의 투입동작(ON)에서 제2핀이 제1측에 위치할 경우 투입하중을 보여주는 단면도,
도 8은 도 7에서 제2핀이 제2측으로 이동함에 따라 투입하중이 증가함을 보여주는 단면도.
이하, 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기는, 케이스(C) 내부에, 고정접촉자(FC)와, 상기 고정접촉자(FC)에 단속되도록 일단에서 케이스(C)에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자(OC)와, 상기 가동접촉자(OC)를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부를 포함한다.
고정접촉자(FC)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(C) 내부 일측에 고정 설치되고, 전원측(미도시)과 회로상 연결되는 고정접점(FCP)을 구비한다.
가동접촉자(OC)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일단에 가동접촉자회동축(OCA)을 구비하여 케이스(C)에 힌지결합되고, 상기 일단의 타단에, 즉 가동접촉자회동축(OCA)의 반대측에 가동접점(OCP)을 구비하며, 상기 일단과 타단의 사이에 가동접촉자접속구(미도시)를 구비하여 후술할 전달봉(90)과 힌지결합된다.
여기서, 상기 가동접점(OCP)은 부하측(미도시)과 회로상 연결되고, 상기 가동접촉자(OC)는 상기 전달봉(90)으로부터 전달받는 구동력에 의해 상기 가동접촉자회동축(OCA)을 중심으로 제1방향 또는 제2방향으로 회동 됨에 따라 상기 가동접점(OCP)이 상기 고정접점(FCP)에 단속된다.
기구부는, 도 2에 도시된 바와 같이, 트립동작을 수행하도록 일단에서 상기 케이스(C) 내부에 힌지결합되고 타단에서 별도의 래치홀더(28)에 걸릴 수 있도록 설치되며 일측에 래치접속구(26)를 구비한 트립용래치(20)와, 일단에서 제1회동축(30)에 의해 상기 래치접속구(26)에 힌지결합되어 상기 제1회동축(30)을 중심으로 회동가능하게 설치되고 타단에 제1로커접속구(미도시)를 구비한 제1로커(40)와, 상기 제1로커(40)에 이격하여 일단에서 제2회동축(82)에 의해 상기 케이스(C) 내부에 힌지결합되어 상기 제2회동축(82)을 중심으로 회동가능하게 설치되고 타단에 후술할 장공형 제2로커제1접속구(184) 및 원형 제2로커제2접속구(186)를 구비한 본 발명에 의한 제2로커(180)와, 제1스프링체결부(52)를 포함한 제1핀(50)에 의해 일단에서 상기 제1로커접속구(미도시)에 힌지결합되고 타단에서 제2핀(70)에 의해 상기 장공형 제2로커제1접속구(184)에 힌지결합되는 연결봉(60)으로 형성되는 링크장치를 포함하고, 상기 링크장치와 이격하여 일단에서 상기 케이스(C) 내부에 힌지결합되고 타단에서 상기 케이스(C)로부터 돌출되며 일측에 제2스프링체결부(16)를 구비한 핸들(10)과, 일단에서 상기 제2스프링체결부(16)에 지지되고 타단에서 상기 제1스프링체결부(52)에 지지되어 상기 제1핀(50)에 구동력을 발생시키는 인장스프링(S)과, 일단에서 제3핀(92)에 의해 후술할 원형 제2로커제2접속구(186)에 힌지결합되고 타단에서 제4핀(94)에 의해 상기 가동접촉자접속구(미도시)에 힌지결합되어 상기 링크장치로부터 상기 가동접촉자(OC)에 구동력을 전달하는 전달봉(90)을 더 포함한다.
핸들(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 일단에서 케이스(C) 내부에서 회동가능하게 힌지결합되는 레버(12)와, 상기 레버(12)의 타단으로부터 길이방향으로 연장형성되어 케이스 외부로 돌출되는 파지부(14)를 포함하고, 상기 레버(12)와 파지부(14)의 연결부위에 상기 제2스프링체결부(16)가 구비되며, 상기 핸들(10)은 일정 각도 범위 내에서 제1방향 또는 제2방향으로 회동가능하다.
이 경우, 상기 제2스프링체결부(16)는, 투입동작(ON)에서 차단동작(OFF 또는 TRIP)으로 전환 시, 상기 '제1회동축(30)-제1스프링체결부(52)'가 이루는 축을 중심으로 일측에서 상기 일측의 반대측 방향으로 이동한다.
트립용래치(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 막대형 부재로서, 일단에 래치회동축(22)에 의해 케이스(C)에 힌지결합되고, 타단에, 즉 상기 래치회동축(22)의 반대측 끝단에 돌기(24)를 구비하고, 상기 일단과 타단의 사이에 래치접속구(26)를 구비하여, 배선용 차단기가 투입동작(ON) 또는 인위적 차단동작(OFF)시, 돌기(24)가 래치홀더(28)의 홈에 걸려 다른 기구부 구성요소들이 작동하는데 고정지지점 역할을 수행하는 반면, 배선용 차단기가 사고에 의한 차단동작(TRIP)시에는, 돌기(24)가 래치홀더(28)로부터 걸림해제되어 회동될 수 있음에 따라, 다른 기구부 구성요소들과 연결된 하나의 링크부재 역할을 수행한다.
제1로커(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1핀(50)의 제1스프링체결부(52)에 스프링력을 받아 제1회동축(30)을 중심으로 회동가능하게 설치되어, 링크장치의 주동절 역할을 수행한다.
본 발명에 의한 제2로커(180)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일단에서 제2회동축(82)에 의해 케이스(C)에 힌지결합되고, 타단에 장공형 제2로커제1접속구(184)를 구비하여 제2핀(70)에 의해 연결봉(60)과 힌지결합되고, 상기 장공형 제2로커제1접속구(184)를 중심으로 상기 제2회동축(82)의 반대방향에 원형 제2로커제2접속구(186)를 구비하여 제3핀(92)에 의해 전달봉(90)과 힌지결합되어, 연결봉(60)을 통해 제1로커(40)로부터 전달받은 힘을 전달봉(90)을 통해 가동접촉자(OC)에 전달하는 역할을 수행한다.
장공형 제2로커제1접속구(184)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2핀(70)이 상기 장공형 제2로커제1접속구(184) 안에서 제1측(184a) 또는 제2측(184b)으로 이동할 수 있도록, 순서도에 있어서 시작 및 종료를 나타내는 도형의 형태로 형성되고, 상기 도형의 제1원호측에 해당하는 부위를 제1측(184a)으로, 상기 도형의 제2원호측에 해당하는 부위를 제2측(184b)으로 지칭하면(즉, 다시말해, 크기가 동일한 두 개의 동심원이 있고, 하나의 동심원으로부터 다른 동심원에 서로 교차하지않는 두 개의 접선을 그렸을 때, 두 동심원과 두 접선으로 폐쇄되는 도형 형태로 형성되고, 상기 하나의 동심원 측에 해당하는 부위를 제1측(184a)으로, 상기 다른 동심원 측에 해당하는 부위를 제2측(184b)으로 지칭하면), 배선용 차단기의 인위적 차단동작(OFF)에서 핸들(10)을 도면상 반시계방향으로 회전시켜 투입동작(ON)으로 전환되는 시점(이하 투입동작(ON) 시작지점으로 칭함)부터 가동접촉자(OC)가 고정접촉자(FC)에 접촉완료되는 시점(이하 투입동작(ON) 종료시점으로 칭함)까지를 기준으로, 제1측(184a)은, 제2핀(70)이 제1측(184a)에 위치시 제2핀(70) 및 제1회동축(30)을 기준으로 연결봉(60) 및 제1로커(40)와의 연결관계에 의해 결정되는 제1핀(50)의 위치가 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 상 특정 위치에 위치할 때, '제2스프링체결부(16)-제1스프링체결부(52)-제1회동축(30)'이 이루는 제1각도가 예각을 이루게 하는 위치이고, 제2측(184b)은, 제2핀(70)이 제2측(184b)에 위치시 제2핀(70) 및 제1회동축(30)을 기준으로 연결봉(60) 및 제1로커(40)와의 연결관계에 의해 결정되는 제1핀(50)의 위치가 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 상 상기 특정 위치 대비 도면상 시계방향으로 회전한 다른 위치에 위치할 때, '제2스프링체결부(16)-제1스프링체결부(52)-제1회동축(30)'이 이루는 제2각도가 상기 제1각도보다 크고 90도보다 작은 각도를 이루게 하는 위치에 배치된다.
이 경우, 상기 제1측(184a)과 제2측(184b)을 연결하는 부위를 경로측으로 지칭하면, 상기 경로측은 직선형태의 궤적을 가지나, 완만한 곡률을 갖는 궤적일 수도 있다.
연결봉(60)과 전달봉(90)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 양단에 접속구를 갖는 링크부재이다.
여기서, 트립용래치(20)와 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)는, 배선용 차단기가 사고에 의한 차단동작(TRIP)시, 래치회동축(22) 및 제2회동축(82)을 가상으로 연결한 링크가 고정절을 이루고, 트립용래치(20)와 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)가 운동하는(즉, 다시 말해, 래치회동축(22) 및 제2회동축(82)은 고정되고 제1회동축(30)과 제1핀(50) 및 제2핀(70)이 운동하는) 5절 링크장치를 구성하되, 배선용 차단기가 투입동작(ON) 또는 인위적 차단동작(OFF)시, 트립용래치(20)가 래치홀더(28)에 의해 고정되어, 제1회동축(30) 및 제2회동축(82)을 가상으로 연결한 링크가 고정절을 이루고, 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)가 운동하는(즉, 다시 말해, 제1회동축(30) 및 제2회동축(82)은 고정되고, 제1핀(50) 및 제2핀(70)이 운동하는) 4절 링크장치를 구성한다.
또한, 본 발명에 의한 제2로커(180)와 전달봉(90) 및 가동접촉자(OC)는, 제2회동축(82) 및 가동접촉자회동축(OCA)을 가상으로 연결한 링크가 고정절을 이루고, 본 발명에 의한 제2로커(180)와 전달봉(90) 및 가동접촉자(OC)가 운동하는(즉, 다시 말해, 제2회동축(82) 및 가동접촉자회동축(OCA)은 고정되고, 제3핀(92) 및 제4핀(94)이 운동하는) 4절 링크장치를 구성하고, 상기 본 발명에 의한 제2로커(180)와 전달봉(90) 및 가동접촉자(OC)로 구성되는 4절 링크장치는, 상기 트립용래치(20)와 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)로 구성되는 5절 링크장치(또는 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)로 구성되는 4절 링크장치)와, 본 발명에 의한 제2로커(180)를 공유하여, 상기 트립용래치(20)와 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)로 구성되는 5절 링크장치(또는 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(80)로 구성되는 4절 링크장치)에 종동되는 링크장치이다.
도면 중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
이하, 상기와 같은 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기의 작용효과를 설명한다.
먼저, 인위적 차단동작(OFF) 상태에서 투입동작(ON) 상태로 전환되는 과정을 설명한다.
도 3에 도시된 인위적 차단동작(OFF) 상태에서, 작업자가 핸들(10)을 도면상 반시계방향으로 회전시키면, 인장스프링(S)이 제1스프링체결부(52)를 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전하고, 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1스프링체결부(52)에 도면상 좌측상방으로 스프링력이 작용하고, 상기 스프링력은 제1로커(40)를 제1회동축(30) 중심으로 도면상 시계방향으로 회전시키는 토크로 작용한다. 이에 따라, 상기 토크는 제2핀(70)을 장공형 제2로커제1접속구(184)의 제1측(184a)에서 제2측(184b)으로 이동시키는 힘으로 작용하며, 또한 본 발명에 의한 제2로커(180)를 제2회동축(82) 중심으로 도면상 시계방향으로 회전시키는 토크로 작용한다.
따라서, 도 3을 참조하면, 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)로 구성되는 4절 링크장치에서, 제1로커(40)는 제1회동축(30)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하고, 연결봉(60)이 제1핀(50)에 구속되어 도면상 반시계방향으로 회전하며 이동하고, 제2핀(70)은 장공형 제2로커제1접속구(184)의 제1측(184a)에서 제2측(184b)으로 이동하고, 본 발명에 의한 제2로커(180)는 제2회동축(82)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 본 발명에 의한 제2로커(180)와 전달봉(90) 및 가동접촉자(OC)로 구성되는 4절 링크장치에서, 제3핀(92)이 제2회동축(82)을 중심으로 한 원주궤적으로 따라 도면상 시계방향으로 이동하고, 전달봉(90)이 제3핀(92)에 구속되어 도면상 반시계방향으로 회전하며 이동하고, 가동접촉자(OC)가 가동접촉자회동축(OCA)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전하여, 가동접점(OCP)이 고정접점(FCP)에 접촉되어, 결국 도 2에 도시된 투입동작(ON) 상태가 된다.
이 과정에서, 장공형 제2로커제1접속구(184)는, 인장스프링(S)의 하중 증가 없이도, 투입하중을 증가시키는 작용을 하는데, 이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 장공형 제2로커제1접속구(184)에 의한 투입하중증가효과를 설명한다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하여, 배선용 차단기의 투입동작(ON) 시작시점을 기준으로 투입하중증가효과를 보이면 다음과 같다.
즉, 종래의 제2로커제1접속구(84)와 같이, 장공형 제2로커제1접속구(184)가 제1측(184a)에 해당되는 위치에 동심형으로 형성되어 제2핀(70)이 제1측(184a)에서 힌지결합되어 있다고 가정한다면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1측(184a)에 위치한 제2핀(70) 및 제1회동축(30)을 기준으로 연결봉(60) 및 제1로커(40)와의 연결관계에 의해 결정되는 제1핀(50)의 위치는 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 상 특정위치에 위치하게 되고, 이때 '제2스프링체결부(16)-제1스프링체결부(52)-제1회동축(30)'이 이루는 각도는 제1각도(이하, θ1으로 칭함)를 이루고, 제1스프링체결부(52)에 도면상 좌측상방으로 작용하고 있는 스프링력(이하, F1로 칭함)은 제1스프링체결부(52)의 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 접선방향 분력(이하, A1으로 칭함)으로 분해될 수 있고, 이때 A1=F1sinθ1이 성립한다.
반면에, 장공형 제2로커제1접속구(184)가 본 발명과 같이 장공형으로 형성되어, 제2핀(70)이 제1측(184a)에서 제2측(184b)으로 이동하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2측(184b)에 위치한 제2핀(70) 및 제1회동축(30)을 기준으로 연결봉(60) 및 제1로커(40)와의 연결관계에 의해 결정되는 제1핀(50)의 위치는 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 상 상기 특정위치 대비 도면상 시계방향으로 회전한 다른 위치에 위치하게 되고, 이때 '제2스프링체결부(16)-제1스프링체결부(52)-제1회동축(30)'이 이루는 각도는 제2각도(이하, θ2로 칭함)를 이루고, 제1스프링체결부(52)에 도면상 좌측상방으로 작용하고 있는 스프링력(이하, F2로 칭함)은 제1스프링체결부(52)의 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 접선방향 분력(이하, A2로 칭함)으로 분해될 수 있고, 이때, A2=F2sinθ2가 성립한다.
여기서, 상기 두 경우를 비교해 보면, 스프링 변위 차이에 따라 F1과 F2가 상이하지만, 상기 변위 차이는 배선용 차단기 크기를 고려했을 때 무시할 수 있는 수준이기 때문에 F1≒F2로 볼 수 있고, 동일한 크기의 힘에서, 0도<θ1<θ2<90도 시, sinθ1<sinθ2 관계에 따라, A1(=F1sinθ1=F2sinθ1)<A2(=F2sinθ2=F1sinθ2)가 성립하므로, 투입하중이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여, 배선용 차단기의 투입동작(ON) 종료시점을 기준으로 투입하중증가효과를 보이면 다음과 같다.
즉, 종래의 제2로커제1접속구(84)와 같이, 장공형 제2로커제1접속구(184)가 제1측(184a)에 해당되는 위치에 동심형으로 형성되어 제2핀(70)이 제1측(184a)에서 힌지결합되어 있다고 가정한다면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1측(184a)에 위치한 제2핀(70) 및 제1회동축(30)을 기준으로 연결봉(60) 및 제1로커(40)와의 연결관계에 의해 결정되는 제1핀(50)의 위치는 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 상 특정위치에 위치하게 되고, 이때 '제2스프링체결부(16)-제1스프링체결부(52)-제1회동축(30)'이 이루는 각도는 제1각도(이하, θ1'으로 칭함)를 이루고, 제1스프링체결부(52)에 도면상 좌측상방으로 작용하고 있는 스프링력(이하, F1'로 칭함)은 제1스프링체결부(52)의 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 접선방향 분력(이하, A1'으로 칭함)으로 분해될 수 있고, 이때 A1'=F1'sinθ1'이 성립한다.
반면에, 장공형 제2로커제1접속구(184)가 본 발명과 같이 장공형으로 형성되어, 제2핀(70)이 제1측(184a)에서 제2측(184b)으로 이동하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2측(184b)에 위치한 제2핀(70) 및 제1회동축(30)을 기준으로 연결봉(60) 및 제1로커(40)와의 연결관계에 의해 결정되는 제1핀(50)의 위치는 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 상 상기 특정위치 대비 도면상 시계방향으로 회전한 다른 위치에 위치하게 되고, 이때 '제2스프링체결부(16)-제1스프링체결부(52)-제1회동축(30)'이 이루는 각도는 제2각도(이하, θ2'로 칭함)를 이루고, 제1스프링체결부(52)에 도면상 좌측상방으로 작용하고 있는 스프링력(이하, F2'로 칭함)은 제1스프링체결부(52)의 제1회동축(30)을 중심으로 한 원주궤적 접선방향 분력(이하, A2'로 칭함)으로 분해될 수 있고, 이때, A2'=F2'sinθ2'가 성립한다.
여기서, 상기 두 경우를 비교해 보면, 스프링 변위 차이에 따라 F1'과 F2'이 상이하지만, 상기 변위 차이는 배선용 차단기 크기를 고려했을 때 무시할 수 있는 수준이기 때문에 F1'≒F2'로 볼 수 있고, 동일 크기 힘에서, 0도<θ1'<θ2'<90도 시, sinθ1'<sinθ2'에 따라, A1'(=F1'sinθ1'=F2'sinθ1')<A2'(=F2'sinθ2'=F1'sinθ2')가 성립하므로, 투입하중이 증가하여 가동접촉자(OC)와 고정접촉자(FC)의 접촉 유지력이 증가함을 확인할 수 있다.
한편, 사고에 의한 차단동작(TRIP) 상태에서 투입동작(ON) 상태로 전환되는 과정은, 도 4의 사고에 의한 차단동작(TRIP) 상태에서 돌기(24)가 다시 래치홀더(28)의 홈에 걸리도록, 핸들(10)을 도면상 시계방향으로 회전시켜 인위적 차단동작(OFF) 상태로 전환하는 단계가 선행된다는 점만 차이가 날 뿐, 그 이후 과정은 상기 인위적 차단동작(OFF) 상태에서 투입동작(ON) 상태로 전환되는 과정과 동일하기 때문에, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다. 또한, 사고에 의한 차단동작(TRIP) 상태에서 투입동작(ON) 상태로 전환시 장공형 제2로커제1접속구(184)에 의한 투입하중증가효과 역시 상기 인위적 차단동작(OFF) 상태에서 투입동작(ON) 상태로 전환시와 동일하기 때문에 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 투입동작(ON) 상태에서 인위적 차단동작(OFF) 상태로 전환되는 과정을 설명한다.
도 2에 도시된 투입동작(ON) 상태에서, 작업자가 핸들(10)을 도면상 시계방향으로 회전시키면, 인장스프링(S)이 제1스프링체결부(52)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하고, 이에 따라, 제1스프링체결부(52)에 도면상 우측상방으로 스프링력이 작용하고, 상기 스프링력은 제1로커(40)를 제1회동축(30) 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전시키는 토크로 작용한다. 이에 따라, 상기 토크는 제2핀(70)을 장공형 제2로커제1접속구(184)의 제2측(184b)에서 제1측(184a)으로 이동시키는 힘으로 작용하며, 또한 본 발명에 의한 제2로커(180)를 제2회동축(82)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전시키는 토크로 작용한다.
따라서, 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)로 구성되는 4절 링크장치에서, 제1로커(40)는 제1회동축(30)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전하고, 연결봉(60)이 제1핀(50)에 구속되어 도면상 시계방향으로 회전하며 이동하고, 제2핀(70)은 장공형 제2로커제1접속구(184)의 제2측(184b)에서 제1측(184a)으로 이동하고, 본 발명에 의한 제2로커(180)는 제2회동축(82)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 본 발명에 의한 제2로커(180)와 전달봉(90) 및 가동접촉자(OC)로 구성되는 4절 링크장치에서, 제3핀(92)이 제2회동축(82)을 중심으로 한 원주궤적을 따라 도면상 반시계방향으로 이동하고, 전달봉(90)이 제3핀(92)에 구속되어 도면상 시계방향으로 회전하며 이동하고, 가동접촉자(OC)가 가동접촉자회동축(OCA)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하여, 가동접점(OCP)이 고정접점(FCP)으로부터 분리되어, 결국 도 3에 도시된 인위적 차단동작(OFF) 상태가 된다.
계속해서, 투입동작(ON) 상태에서 사고에 의한 차단동작(TRIP) 상태로 전환되는 과정을 설명한다.
도 2에 도시된 투입동작(ON) 상태에서, 회로에 이상전류 또는 사고전류 등이 발생하면, 래치홀더(28)가 도면상 시계방향으로 회전하여 트립용래치(20)의 돌기(24)를 걸림해제시키고, 이에 따라, 트립용래치(20)는 래치회동축(22)을 중심으로 회동할 수 있게 된다. 따라서, 제1스프링체결부(52)에 도면상 좌측상방으로 작용하고 있던 스프링력은 트립용래치(20)를 래치회동축(22) 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전시키는 토크로 작용하고, 또한 상기 스프링력은 제2핀(70)을 장공형 제2로커제1접속구(184)의 제2측(184b)에서 제1측(184a)으로 이동시키는 힘으로 작용하며, 또한 본 발명에 의한 제2로커(180)를 제2회동축(82)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전시키는 토크로 작용한다.
따라서, 도 2를 참조하면, 트립용래치(20)와 제1로커(40)와 연결봉(60) 및 본 발명에 의한 제2로커(180)로 구성되는 5절 링크장치에서, 트립용래치(20)는 래치회동축(22)을 중심으로 반시계방향으로 회전하고, 제1로커(40)는 제1회동축(30)에 구속되어 도면상 반시계방향으로 회전하며 이동하고, 연결봉(60)은 제1핀(50)에 구속되어 도면상 반시계방향으로 회전하며 이동하고, 제2핀(70)은 장공형 제2로커제1접속구(184)의 제2측(184b)에서 제1측(184a)으로 이동하고, 본 발명에 의한 제2로커(180)는 제2회동축(82)을 중심으로 도면상 반시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 본 발명에 의한 제2로커(180)와 전달봉(90) 및 가동접촉자(OC)로 구성되는 4절 링크장치에서, 제3핀(92)이 제2회동축(82)을 중심으로 한 원주궤적을 따라 도면상 반시계방향으로 이동하고, 전달봉(90)이 제3핀(92)에 구속되어 도면상 시계방향으로 회전하며 이동하고, 가동접촉자(OC)가 가동접촉자회동축(OCA)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하여, 가동접점(OCP)이 고정접점(FCP)으로부터 분리되어, 결국 도 4에 도시된 사고에 의한 차단동작(TRIP) 상태가 된다.
여기서, 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기는, 상기 제1로커(40)를 주동절로, 상기 제1회동축(30)을 회전축으로, 상기 제2핀(70)을 연결핀으로, 상기 장공형 제2로커제1접속구(184)를 장공형 접속구로, 상기 제1스프링체결부(52)를 작용점으로, 상기 제2스프링체결부(16)와 제1스프링체결부(52)가 이루는 축을 작용선으로 지칭하였을 때, 케이스(C)와, 상기 케이스(C) 내부에 설치되는 고정접촉자(FC)와, 상기 고정접촉자(FC)에 단속되도록 상기 케이스(C)에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자(OC)와, 상기 가동접촉자(OC)를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부를 포함하고, 상기 기구부는, 상기 구동력에 의해 회전축을 중심으로 회동가능하게 설치되고, 투입동작(ON)시 상기 회전축과 상기 구동력의 작용점이 이루는 축과 상기 구동력의 작용선이 예각을 이뤄 상기 구동력에 대한 상기 작용점의 원주궤적 접선방향 분력이 투입하중으로 작용하는 주동절을 포함하는 링크장치를 포함하고, 상기 링크장치의 적어도 하나의 힌지결합부는 장공형 접속구에 연결핀이 이동가능한 구조로 힌지결합되어, 투입동작(ON)시 상기 연결핀이 상기 장공형 접속구의 제1측에서 제2측으로 이동함에 따라 상기 예각이 변경되어 상기 분력이 증가함으로써, 스프링의 하중 증가나 기구부 링크구조 및 링크비 변경 등 신규 기구부 개발 또는 부품, 액세서리 변경 없이, 투입하중을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 투입하중 증가를 위한 다른 방안에 의한 문제점(인장스프링 하중 증가로 발생하는 투입동작 이외 모든 동작에 대한 하중 증가 문제, 기구부 링크구조 및 링크비 변경으로 발생하는 투입동작 이외 다른 동작에 대한 불필요한 영향(예컨데, 리셋동작시 사용자 조작력 증가등) 및 다른 타입 차단기와의 기구부 부품 공용화 불가 문제 등)이 발생하지 않고, 개발 및 개선에 필요한 시간 및 비용이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기의 장공형 접속구 내 연결핀 이동에 따른 구동력의 분력 변경 구조는, 다른 부위에 적용되어, 인위적 차단동작(OFF)나 사고에 의한 차단동작(TRIP) 등 다른 동작의 성능을 개선할 수도 있다.
10: 핸들 12: 레버
14: 파지부 16: 제2스프링체결부
20: 트립용래치 22: 래치회동축
24: 돌기 26: 래치접속구
28: 래치홀더 30: 제1회동축
40: 제1로커 50: 제1핀
52: 제1스프링체결부 60: 연결봉
70: 제2핀 80: 제2로커
82: 제2회동축 84: 제2로커제1접속구
90: 전달봉 92: 제3핀
94: 제4핀 180: 본 발명에 의한 제2로커
184: 장공형 제2로커제1접속구 184a: 제1측
184b: 제2측 186: 원형 제2로커제2접속구
C: 케이스 FC: 고정접촉자
FCP: 고정접점 OC: 가동접촉자
OCA: 가동접촉자회동축 OCP: 가동접점
S: 인장스프링

Claims (8)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내부에 설치되는 고정접촉자;
    상기 고정접촉자에 단속되도록, 상기 케이스에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자; 및
    상기 가동접촉자를 회동시키도록 구동력을 발생시키는 기구부;를 포함하고,
    상기 기구부는, 상기 구동력에 의해 회전축을 중심으로 회동가능하게 설치되는 주동절을 포함하는 링크장치;를 포함하고,
    상기 주동절은, 투입동작시 상기 회전축과 상기 구동력의 작용점이 이루는 축과 상기 구동력의 작용선이 예각을 이뤄, 상기 구동력에 대한 상기 작용점의 원주궤적 접선방향 분력이 투입하중으로 작용하게 하고,
    상기 링크장치의 적어도 하나의 힌지결합부는 장공형 접속구에 연결핀이 이동가능한 구조로 힌지결합되어, 투입동작시 상기 연결핀이 상기 장공형 접속구의 제1측에서 제2측으로 이동함에 따라, 상기 예각이 변경되어, 상기 분력이 증가하는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링크장치는,
    트립동작을 수행하도록 일단에서 상기 케이스 내부에 힌지결합되고 타단에서 별도의 래치홀더에 걸릴 수 있도록 설치되는 트립용래치;
    일단에서 제1회동축에 의해 상기 트립용래치에 힌지결합되어 상기 제1회동축을 중심으로 회동가능하게 설치되는 제1로커;
    상기 제1로커에 이격하여 일단에서 제2회동축에 의해 상기 케이스 내부에 힌지결합되어 상기 제2회동축을 중심으로 회동가능하게 설치되고 타단에 장공형 제2로커접속구를 구비한 제2로커; 및
    일단에서 제1핀에 의해 상기 제1로커의 일단의 타단에 힌지결합되고 타단에서 제2핀에 의해 상기 장공형 제2로커접속구에 힌지결합되는 연결봉;으로 형성되고,
    상기 제1로커가 상기 주동절이고,
    상기 제1회동축은 상기 회전축이고,
    상기 제2핀이 상기 연결핀이고,
    상기 제2로커접속구가 상기 장공형 접속구인 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장공형 제2로커접속구는 순서도의 시작 및 종료를 나타내는 도형의 형태로 형성되고,
    상기 도형의 제1원호측은 상기 제1측이고,
    상기 도형의 제2원호측은 상기 제2측인 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1핀은 제1스프링체결부를 구비한 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기구부는,
    상기 링크장치와 이격하여, 일단에서 상기 케이스 내부에 힌지결합되고, 타단에서 상기 케이스로부터 돌출되며, 일측에 제2스프링체결부를 구비한 핸들; 및
    일단에서 상기 제2스프링체결부에 지지되고, 타단에서 상기 제1스프링체결부에 지지되어, 상기 제1핀에 구동력을 발생시키는 인장스프링;을 포함하고,
    상기 제1스프링체결부는 상기 작용점이고,
    상기 제2스프링체결부와 제1스프링체결부가 이루는 축이 상기 작용선인 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1측은, 투입동작 기준으로, 상기 연결핀이 상기 제1측에 위치시, 상기 '제2스프링체결부-제1스프링체결부-제1회동축'이 이루는 제1각도가 예각을 이루게 하는 위치에 배치되는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2측은, 투입동작 기준으로, 상기 연결핀이 상기 제2측에 위치시, 상기 '제2스프링체결부-제1스프링체결부-제1회동축'이 이루는 제2각도가 상기 제1각도보다 크고 90도보다 작은 각도를 이루게 하는 위치에 배치되는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기구부는,
    일단에서 상기 제2로커의 일측과 힌지결합되고, 타단에서 상기 가동접촉자의 일측과 힌지결합되어, 상기 링크장치로부터 상기 가동접촉자에 구동력을 전달하는 전달봉;을 더 포함하는 투입하중증가수단을 구비한 배선용 차단기.
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