KR101449884B1 - 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

[과제] 개폐기구부의 힘의 전달 효율이 높고, 소형이며 또한 고성능인 회로 차단기를 얻는다.
[해결수단] 본 발명에 의한 회로 차단기는, 가동 접촉자를 유지하는 로터의 샤프트에 마련한 롤러에 맞물리는 링크 로터를 구비하고, 제2 링크의 이동에 수반하여 상기 링크 로터가 회동했을 때, 상기 맞물림부에 의해 상기 롤러를 회동시키면서 가압하여 상기 샤프트를 통하여 상기 로터를 회동시킴으로써 상기 가동 접촉자를 회동시키고, 상기 가동 접촉자에 고정된 가동접점을 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키도록 한 것이다.

Description

회로 차단기 {CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 배선용 차단기나 누전 차단기 등의 회로 차단기에 관한 것이고, 특히, 회로 차단기의 구동기구에 관한 것이다.

예를 들면 특허문헌 1에 기재된 종래의 회로 차단기는, 고정접점과 가동접점으로 이루어지는 한 쌍의 접점을 2조(組) 구비한, 이른바 「단극 쌍투(single-pole double-throw)」의 조작기구를 가지고 있다. 이 종래의 회로 차단기는 단극 쌍투의 구성에 의해, 아크 전압은 2배가 되어, 특히, 고차단 용량의 회로 차단기에 적합하다. 이 종래의 회로 차단기는, 회동하는 가동접점대(臺)의 양단에 각각 가동접점을 구비하고, 각각의 가동접점에 접촉 또는 이반(離反, 떨어짐)하는 고정접점을 구비한 전원 측 접점대 및 부하 측 접점대를 상기 가동접점대의 회동 중심에 대해 점대칭 위치에 배치시키도록 하여, 단극 쌍투의 구성을 실현하고 있다.

상술의 단극 쌍투 방식( 「로드 액티브(load active) 방식」이라고 칭해지기도 함)의 구성상의 특징으로서, 특허문헌 1의 도 1로부터도 분명한 것 같이, 차단시에서의 부하 측(특허문헌 1의 도 1에서는 우측)으로의 배기의 관계로부터, 전원 측 가동접점을 케이스의 저면으로부터 개리(開離)하는 방향으로 개극(開極)시킬 필요가 있다. 한편, 일반적으로, 회로 차단기에서는 접점 사이의 접촉 신뢰성을 확보하기 위해서, 접점을 개리시키는 방향으로의 힘에 비해 접점을 접촉시키는 방향으로의 힘을 보다 크게 하는 것이 필요하게 되어 있다.

이와 같은 필요성을 충족시키는 개폐기구로서, 특허문헌 1에 나타내는 회로 차단기에서는, 메인 스프링과 상부 링크와 하부 링크에 의해 구성되는 토글(toggle) 링크 기구가 이용되고 있다. 이 토글 링크 기구에 의하면, 개폐기구부가 토글 링크 기구의 하부 링크를 구동함에 있어서, 하부 링크를 회로 차단기의 저면 측으로부터 끌어올리는 힘, 즉 하부 링크를 시계회전의 방향인 OFF 방향으로 회동시키는 힘은 비교적으로 작아도 되고, 하부 링크를 회로 차단기의 저면 측의 방향으로 눌러 내리는 힘, 즉 하부 링크를 반시계회전의 방향인 ON 방향으로 회동시키는 밀어넣는 힘을 크게 발생시킬 수 있다. 여기서, 가장 스페이스 효율을 높인 메인 스프링의 축방향의 배치는 특허문헌 1의 도 1에 나타내는 바와 같이 수직 방향이다.

상술과 같이 구성된 종래의 회로 차단기의 경우, 부하 측으로의 배기 및 접점 접촉 압력을 고려하면, 상술의 배치 및 구성은 제품으로서의 높은 신뢰성을 얻을 수 있다고 하는 이점이 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특개평10-223115호 공보

그렇지만, 특허문헌 1에 나타낸 종래의 회로 차단기는, 개폐기구부의 링크 기구의 구성이나 치수가 거의 일의적(一意的)으로 정해지기 때문에, 힘의 전달 효율이 낮고, 회로 차단기의 성능이 저하하며 또한 대형이 되는 등의 과제가 있었다.

본 발명은 종래의 장치에 있어서 상술한 것과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 개폐기구부의 힘의 전달 효율이 높고, 소형이며 또한 고성능인 회로 차단기를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 회로 차단기는, 회동 가능하게 지지된 핸들 암과, 적어도 일단에 가동접점을 가지는 가동 접촉자와, 상기 가동접점에 대해서 접촉 또는 이반하는 고정접점을 가지는 고정 접촉자와, 회동 가능하게 지지되고, 상기 가동 접촉자를 유지하는 로터와, 상기 로터에 고정된 샤프트와, 상기 샤프트에 회동 가능하게 마련된 롤러와, 회동 가능하게 지지되고, 과전류 트립핑(tripping) 장치의 랫치(latch)에 맞물리는 레버와, 일단이 상기 레버에 회동 가능하게 연결된 제1 링크와, 일단이 상기 제1 레버의 타단에 스프링 핀을 통하여 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 일단이 상기 핸들 암에 고정되고, 타단이 상기 스프링 핀에 고정된 메인 스프링과, 일단이 상기 제2 링크의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단이 회동 가능하게 지지되며, 일단이 상기 제2 링크의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단이 회동 가능하게 지지되는 링크 로터를 구비하며, 상기 링크 로터는, 상기 링크 로터의 일단과 상기 링크 로터의 타단과의 사이에서 상기 롤러와 맞물리는 맞물림부를 구비하며, 상기 제2 링크의 이동에 수반하여 상기 링크 로터의 타단을 중심으로 하여 회동했을 때, 상기 맞물림부에 의해 상기 롤러를 회동시키면서 가압하여 상기 샤프트를 통하여 상기 로터를 회동시키고, 상기 가동 접촉자는 상기 로터의 회동에 의해 구동되어, 상기 가동접점을 상기 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키도록 한 것이다.

또, 본 발명에 의한 회로 차단기는, 회동 가능하게 지지된 핸들 암과, 적어도 일단에 가동접점을 가지는 가동 접촉자와, 상기 가동접점에 대해서 접촉 또는 이반하는 고정접점을 가지는 고정 접촉자와, 회동 가능하게 지지되고, 상기 가동 접촉자를 유지하는 로터와, 상기 로터에 고정된 로터 기어와, 회동 가능하게 지지되고, 과전류 트립핑 장치의 랫치에 맞물리는 레버와, 일단이 상기 레버에 회동 가능하게 연결된 제1 링크와, 일단이 상기 제1 레버의 타단에 스프링 핀을 통하여 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 일단이 상기 핸들 암에 고정되고, 타단이 상기 스프링 핀에 고정된 메인 스프링과, 일단이 상기 제2 링크의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단이 회동 가능하게 지지되며, 상기 로터 기어에 결합하는 링크 로터 기어를 구비한 링크 로터를 구비하고, 상기 링크 로터는 상기 제2 링크의 이동에 수반하여 상기 링크 로터의 타단을 중심으로 하여 회동했을 때, 상기 링크 로터 기어와 상기 로터 기어를 통하여 상기 로터를 회동시키고, 상기 가동 접촉자는 상기 로터의 회동에 의해 구동되어, 상기 가동접점을 상기 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키도록 한 것이다.

본 발명에 의한 회로 차단기에 의하면, 링크 로터는 제2 링크의 이동에 수반하여 타단을 중심으로 하여 회동했을 때, 맞물림부에 의해 롤러를 회동시키면서 가압하여 샤프트를 통하여 로터를 회동시키고, 가동 접촉자는 로터의 회동에 의해 구동되어, 가동접점을 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키도록 구성되어 있으므로, 힘의 전달 효율이 높고, 소형이며 또한 고성능인 회로 차단기를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의한 회로 차단기에 의하면, 링크 로터는 제2 링크의 이동에 수반하여 타단을 중심으로 하여 회동했을 때, 링크 로터 기어와 로터 기어를 통하여 로터를 회동시키고, 가동 접촉자는 로터의 회동에 의해 구동되어, 가동접점을 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키도록 구성되어 있으므로, 힘의 전달 효율이 높고, 소형이며 또한 고성능인 회로 차단기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기를 나타내는 사시도로서, 커버를 떼어낸 상태로 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 중앙극의 위치에서의 종단면도로서, 트립(trip) 상태를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 중앙극의 위치에서의 종단면도로서, 온 상태를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 중앙극의 위치에서의 종단면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 트립 상태를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 온 상태를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 온 상태를 나타내고 있다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기에서의 링크 로터로부터 로터로의 힘의 전달 효율(η)을 나타내는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 3에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면면도로서, 온 상태를 나타내고 있다.
도 12는 본 발명의 실시형태 3에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다.

실시형태 1.

이하, 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기를, 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기를 나타내는 사시도로서, 커버를 떼어낸 상태로 나타내고 있다. 도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 중앙극의 위치에서의 종단면도로서, 트립 상태를 나타내고 있다. 도 3은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 중앙극의 위치에서의 종단면도로서, 온 상태를 나타내고 있다. 도 4는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 중앙극의 위치에서의 종단면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다. 도 5는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 트립 상태를 나타내고 있다. 도 6은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 온 상태를 나타내고 있다. 도 7은 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다. 도 1 내지 도 7에 나타내는 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기는, 3극 각각에 대해서 고정접점과 가동접점으로 이루어지는 한 쌍의 접점을 2조 구비한, 이른바 단극 쌍투 3극 회로 차단기이지만, 이하의 설명에서는, 간단히, 회로 차단기라고 칭한다.

도 1 내지 도 7에 있어서, 회로 차단기(101)의 절연 케이스는 커버(1)(도 2 참조) 및 베이스(2A)에 의해 구성되고, 이 중 베이스(2A)에 조작 핸들(3)을 구비한 개폐기구부(51)와, 극수에 대응하는 3개의 쌍투 유니트 케이스(52) 및 과전류 트립핑 장치(53)가 배치되어 있다. 또한, 조작 핸들(3)은 커버(1)의 핸들용 창공(窓孔)(1a)(도 2 참조)으로부터 돌출해 있으므로, 온 혹은 오프 방향으로 조작 가능한 점 및 쌍투 유니트 케이스(52)와 과전류 트립핑 장치(53)와의 위치 관계에 의해, 전원 측 단자(4)가 도면의 우측에 배치되고, 부하 측 단자(5)가 도면의 좌측에 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 쌍투 유니트 케이스(52)는 전원 측 단자(4)로부터 연장되어 일단에 전원 측 고정접점(7)을 가지는 전원 측 고정 접촉자(6)와, 과전류 트립핑 장치(53)를 통하여 부하 측 단자(5)에 접속되어 일단에 부하 측 고정접점(11)을 가지는 부하 측 고정 접촉자(12)와, 전원 측 고정접점(7) 및 부하 측 고정접점(11)에 대해서 접촉 또는 이반하는 전원 측 가동접점(8) 및 부하 측 가동접점(10)을 양단에 구비하고, 예를 들면 수지 성형품에 의해 구성된 로터(13)에 유지된 가동 접촉자(9)와, 전원 측 고정접점(7)과 전원 측 가동접점(8)과의 이반 및 부하 측 가동접점(10)와 부하 측 고정접점(11)과의 이반에 의해서 발생하는 아크를 재단(裁斷, cut off)하는 소호(消弧)장치(14, 15)로 구성되어 있다.

로터(13)는 전원 측 고정접점(7)과 전원 측 가동접점(8)과의 사이 및 부하 측 가동접점(10)과 부하 측 고정접점(11)과의 사이에, 각각 접촉 압력을 발생시키기 위한 한 쌍의 접압(接壓)스프링(32)를 구비한다. 로터(13)는 그 회동 중심(13a)(도 5 내지 도 7 참조)의 주위로 회동할 수 있다. 3극의 각각에 마련된 가동 접촉자(9)는 개폐기구부(51)의 동작에 따라서, 3극의 각각의 가동 접촉자(9)를 연동하여 회동시키기 위해서, 연결 샤프트(25)에 의해 서로 연결되어 있다. 또한, 도 2의 종단면도에서는 3극 중 중앙극만을 나타내고 있다.

다음으로, 개폐기구부(51)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 개폐기구부(51)는 서로 대향하는 한 쌍의 프레임판(16A, 16B)에 의해서 형성되는 프레임(16)과, 이 프레임(16)에 회동이 자유롭게 축지지된 대략 'U'자형의 핸들 암(17)과, 이 핸들 암(17)에 고착(固着)된 조작 핸들(3)에 의해서 유니트화되어 있다. 핸들 암(17)은 회동축을 중심으로 하여 회동 가능하게 지지되어 있다.

유니트화된 개폐기구부(51)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 일단(19b)이 과전류 트립핑 장치(53)의 랫치(18)에 맞물림 가능하게 구성되고, 타단이 회동축(19a)에 의해 프레임(16)에 회동 가능하게 축지지된 레버(19)와, 일단이 레버(19)에 회동축(20a)을 통하여 회동 가능하게 축지지된 제1 링크로서의 상부 링크(20)와, 이 상부 링크(20)의 타단에 스프링 핀(22)을 통하여 일단이 회동 가능하게 결합된 제2 링크로서의 하부 링크(21)와, 종동 측 단부(23a)가 스프링 핀(22)에 지지되고, 구동 측 단부(23b)가 핸들 암(17)에 지지된 인장 스프링으로 이루어지는 메인 스프링(23)을 구비한다. 상부 링크(20)와 하부 링크(21)와 메인 스프링(23)은 토글 링크 기구를 구성하고 있다.

하부 링크(21)의 타단은 링크 로터(24)의 일단에 핀(24a)에 의해 회동 가능하게 결합되어 있다. 링크 로터(24)는 그 일단과 타단과의 사이에 장공(長孔)(24b)을 구비하고 있다. 롤러(27)는 로터(13)의 연결 샤프트(25)의 외주에 회동 가능하게 마련되어 있고, 링크 로터(24)의 장공(24b)의 내벽에 맞물리며, 장공(24b)의 내벽을 따라서 장공(24b)의 길이 방향으로 이동 가능하다. 거의 직각으로 도면의 아래쪽으로 굴곡한 링크 로터(24)의 타단은 핀(24c)에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다.

링크 로터(24)의 장공(24b)에 로터(13)에 연결 샤프트(25)를 통하여 결합된 롤러(27)가 맞물려 있으므로, 하부 링크(21)의 움직임이 링크 로터(24), 롤러(27), 연결 샤프트(25)를 통하여, 로터(13)에 전달되고, 로터(13) 및 가동 접촉자(9)를 회전시키게 된다.

다음으로 이상과 같이 구성된 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기에 있어서, 그 동작에 대해서 설명한다. 먼저, 도 4 및 도 7에 나타내는 오프 상태에서는, 메인 스프링(23)의 구동 측 단부(23b)가 회동축(20a)보다도 도면의 왼쪽에 있고, 또한 상부 링크(20)와 하부 링크(21)가 굴곡하여 하부 링크(21)가 도면의 위쪽으로 끌어 올려져 있다. 따라서, 메인 스프링(23)의 인장력은 상부 링크(20)와 하부 링크(21)의 굴곡 상태를 유지하는 방향으로 스프링 핀(22)에 작용하고 있는 상태로 되어 있다. 이 때문에, 상부 링크(20)와 하부 링크(21)에 의해 구성된 토글 기구는 굴곡 상태로 정지하고 있다. 이 때, 로터(13)에 지지된 가동 접촉자(9)는, 도 4에 잘 나타내고 있는 바와 같이, 전원 측 가동접점(8)을 전원 측 고정접점(6)으로부터 이반시키고, 부하 측 가동접점(10)을 부하 측 고정접점(11)으로부터 이반시켜, 이른바 오프 상태로 정지하고 있다.

도 4 및 도 7에 나타내는 오프 상태로부터, 조작 핸들(3)을 도면의 시계 방향으로 회동시키면, 메인 스프링(23)의 구동 측 단부(23b)가 핸들 암(17)의 회동축을 중심으로, 도 3 및 도 6에 나타내는 온 상태의 위치로 이동한다. 이 이동 과정에 있어서, 메인 스프링(23)의 구동 측 단부(23b)는 회동축(20a)의 좌측에서 우측으로 이동하고, 메인 스프링(23)의 인장력은 스프링 핀(22)에 대해서 도면의 우측 방향으로 작용하게 된다. 그 결과, 도 6에 잘 나타내고 있는 바와 같이, 상부 링크(20)와 하부 링크(21)는 메인 스프링(23)의 인장력에 의해 거의 직선 모양으로 정렬하며, 하부 링크(21)는 도 7에 나타내는 위치로부터 도 6에 나타내는 위치로 이동한다.

하부 링크(21)가 도 7에 나타내는 위치로부터 도 6에 나타내는 위치로 이동하는 과정에서, 링크 로터(24)는 핀(24c)을 회동 중심으로 하여 반시계방향으로 회동하고, 그 장공(24b)의 내벽에 의해 롤러(27)를 전동(轉動)시키면서 눌러 내리며, 연결 샤프트(25)를 통하여 로터(13)를 도면의 시계 방향으로 회동시킨다. 그 결과, 로터(13)에 지지된 가동 접촉자(9)는 시계 방향으로 회동하고, 도 3에 나타내는 바와 같이 전원 측 가동접점(8)을 전원 측 고정접점(6)에 접촉시키며, 부하 측 가동접점(10)을 부하 측 고정접점(11)에 접촉시켜, 이른바 온 상태가 된다. 이 때, 로터(13)에 마련된 접압스프링(32)은 전원 측 가동접점(8)과 전원 측 고정접점(6)과의 사이 및 부하 측 가동접점(10)과 부하 측 고정접점(11)과의 사이에, 각각 소정의 접촉 압력을 발생시킨다.

도 3 및 도 6에 나타내는 온 상태에서는, 레버(19)의 일단(19b)이 과전류 트립핑 장치(53)의 랫치(18)에 맞물려 있고, 레버(19)는 메인 스프링(23)에 의해 스프링 핀(22), 상부 링크(20), 회동축(20a)을 통하여, 회동축(19a)을 중심으로 하여 시계 방향으로 가압되어 있다.

다음으로, 도 3 및 도 6에 나타내는 온 상태로부터 조작 핸들(3)을 도면의 반시계방향으로 회동시키면, 메인 스프링(23)의 구동 측 단부(23b)가 핸들 암(17)의 회동축을 중심으로, 도 4 및 도 7에 나타내는 오프 상태의 위치로 이동한다. 이 이동 과정에 있어서, 메인 스프링(23)의 구동 측 단부(23b)는 회동축(20a)의 우측에서 좌측으로 이동하고, 메인 스프링(23)의 인장력은 스프링 핀(22)에 대해서 도면의 왼쪽 방향으로 작용하게 된다. 그 결과, 도 7에 잘 나타내고 있는 바와 같이, 하부 링크(21)는 도면의 위쪽으로 끌어 올려지고, 상부 링크(20)는 회동축(20a)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회동하며, 상부 링크(20)와 하부 링크(21)는 굴곡 상태가 된다.

하부 링크(21)가 도 6에 나타내는 위치로부터 도 7에 나타내는 위치로 이동하는 과정에 있어서, 링크 로터(24)는 핀(24c)을 회동 중심으로 하여 시계 방향으로 회동하고, 그 장공(24b)의 내벽에 의해 롤러(27)를 전동시키면서 끌어올리며, 연결 샤프트(25)를 통하여 로터(13)를 도면의 반시계방향으로 회동시킨다. 그 결과, 로터(13)에 지지된 가동 접촉자(9)는 반시계방향으로 회동하고, 도 4에 나타내는 바와 같이 전원 측 가동접점(8)을 전원 측 고정접점(6)으로부터 이반시키며, 부하 측 가동접점(10)을 부하 측 고정접점(11)으로부터 이반시켜, 이른바 오프 상태가 된다. 이 때, 전원 측 가동접점(8)과 전원 측 고정접점(6)과의 사이 및 부하 측 가동접점(10)과 부하 측 고정접점(11)과의 사이에 각각 아크가 발생하지만, 이들 아크는 소호장치(14, 15)에 의해 각각 소호된다.

또, 도 3 및 도 6에 나타내는 온 상태에 있어서, 과전류 등을 감지하여 과전류 트립핑 장치(53)가 동작하면, 트립 바(26)(도 1 참조)가 이것에 응동(應動)하여 랫치(18)가 도면의 시계 방향으로 회동하고, 랫치(18)와 레버(19)의 일단(19b)과의 맞물림이 해제된다. 상술한 바와 같이 레버(19)는 메인 스프링(23)에 의해 회동축(19a)을 중심으로 하여 도면의 시계 방향으로 가압되고 있기 때문에, 랫치(18)와 레버(19)의 일단(19b)과의 맞물림이 해제되면, 레버(19)는 회동축(19a)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회동을 시작한다. 이 회동에 의해, 상부 링크(20)와 레버(19)를 연결하는 회동축(20a)이 메인 스프링(23)의 구동 측 단부(23b)에 대해서 도면의 우측으로 이동한다. 그 결과, 상부 링크(20)와 하부 링크(21)로 이루어지는 토글 링크 기구가 굴곡하고, 하부 링크(21)는 스프링 핀(22)에 가압력에 의해 도 3 및 도 6에 나타내는 위치에서 위쪽으로 끌어 올려져, 도 2 및 도 5에 나타내는 트립 상태의 위치로 이동한다.

하부 링크(21)가 상술과 같이 이동하는 과정에 있어서, 링크 로터(24)는 핀(24c)을 회동 중심으로 하여 시계 방향으로 회동하고, 그 장공(24b)의 내벽에 의해 롤러(27)를 전동시키면서 끌어올리며, 연결 샤프트(25)를 통하여 로터(13)를 도면의 반시계방향으로 회동시킨다. 그 결과, 로터(13)에 지지된 가동 접촉자(9)는 반시계방향으로 회동하고, 도 2에 나타내는 바와 같이 전원 측 가동접점(8)을 전원 측 고정접점(6)으로부터 이반시키며, 부하 측 가동접점(10)을 부하 측 고정접점(11)으로부터 이반시켜, 이른바 트립 상태가 된다. 이 때, 전원 측 가동접점(8)과 전원 측 고정접점(6)과의 사이 및 부하 측 가동접점(10)과 부하 측 고정접점(11)과의 사이에 각각 아크가 발생하지만, 이들 아크는 소호장치(14, 15)에 의해 각각 소호된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기는, 상부 링크(20)와 하부 링크(21)와 메인 스프링(23)으로 이루어지는 토글 링크 기구에 의해 구동되는 링크 로터(24)의 동작을, 롤러(27) 및 연결 샤프트(25)를 통하여 로터(13)에 전달함으로써, 회로 차단기의 온 동작, 오프 동작 및 트립 동작을 실현하는 것이다. 링크 로터(24)와 로터(13)와의 사이의 힘의 전달은 롤러(27)와 링크 로터(24)의 장공(24b)의 내벽과의 구름에 의한 접촉에 의해 행해지므로, 마찰 계수는 지극히 작아져 전달 효율이 좋아진다.

또한, 롤러(27)에 대신하여 베어링을 이용하면, 더욱 마찰 계수를 저감할 수 있어 전달 효율이 더욱 향상한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1에 의한 회로 차단기에 의하면, 마찰 계수의 작은 효율적인 동작을 실현할 수 있고, 사용하기 쉬우며, 소형화로 고성능인 배선용 차단기나 누전 차단기 등의 회로 차단기를 얻을 수 있다.

실시형태 2.

다음으로, 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 온 상태를 나타내고 있다. 도 9는 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다.

도 8 및 도 9에서, 링크 로터(24)는 거의 직선 모양으로 형성되어 있고, 그 일단은 핀(24a)에 의해 하부 링크(21)의 타단에 회동 가능하게 연결되며, 타단은 핀(24c)에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다. 여기서, 링크 로터(24)에 형성되어 있는 장공(24b)의 길이 방향의 측벽이 연장하는 방향, 즉 롤러(27)의 이동하는 방향을 X, 로터(13)의 회동 중심(13a)과 롤러(27)의 중심을 잇는 선의 방향을 Y로 하면, 도 8에 나타내는 회로 차단기의 온 상태에서는, 방향 X와 방향 Y와의 이루는 각도 θ는 후술하는 값으로 유지된다. 한편, 도 9에 나타내는 바와 같이 회로 차단기의 오프 상태에서는, 방향 X와 방향 Y와는 겹쳐 양자가 이루는 각도 θ는 거의 「0」가 된다.

도 10은 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기에서의 링크 로터로부터 로터로의 힘의 전달 효율(η)을 나타내는 설명도이다. 도 10에서, 가로축은 X와 Y와의 이루는 각도 θ, 세로축은 링크 로터(24)로부터 로터(13)에 전달되는 힘의 전달 효율(η)을 나타내고 있다. 링크 로터(24)에 발생하는 힘을 F_L, 롤러(27)에 발생하는 힘을 F_R로 하면, 전달 효율(η)은 다음 식(1)에 의해 나타낸다.

η = F_R/F_L = cosθ ··········· 식(1)

도 10에 나타내는 바와 같이, 링크 로터(24)로부터 로터(13)에 전달되는 힘의 전달 효율(η)과, 방향 X와 방향 Y와의 이루는 각도 θ와의 관계는 각도 θ가 0[deg]일 때는 전달 효율(η)은 「1」이고, 각도 θ가 90[deg]일 때는 전달 효율(η)은 「0」이다. 그리고 각도 θ가 0[deg]에서 90[deg]까지 변화함에 수반하여, 전달 효율(η)은 실선과 같이 변화한다.

여기서, 각도 θ가 0 ~ 45[deg]로 변화하는 경우는, η=70[％] 이상(영역 B), 각도 θ가 0 ~ 30[deg]로 변화하는 경우는, η=87[％] 이상(영역 A)이 된다. 따라서, 각도 θ로서 45[deg] 이하, 바람직하게는 30「deg」 이하가 되도록, 롤러(27)가 장공(24b) 내를 이동하는 방향, 로터(13)의 회동 중심(13a)의 위치를 선정하면, 효율적으로 힘을 링크 로터(24)로부터 로터(13)에 전달할 수 있다.

본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기는, 도 8의 온 상태에서는, θ=45[deg]이며, 도 9의 오프 상태에서는, θ=0[deg]가 되도록 설정하고 있다. 따라서 전달 효율(η)은 항상 70[％] 이상이 된다.

지금, 도 9에 나타내는 오프 상태에 있어서, 조작 핸들(3)을 도면의 시계 방향으로 회동시키면, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 링크 로터(24)의 일단이 하부 링크(21)에 의해 도면의 아래쪽 방향으로 눌러 내려지고, 링크 로터(24)는 핀(24c)을 중심으로 하여 반시계방향으로 회동한다. 그 결과, 링크 로터(24)의 장공(24b)에 맞물려 있는 롤러(27)가 장공(24b) 내를 슬라이드하면서 눌러 내려지고, 로터(13)를 도면의 시계 방향으로 회동시킨다. 로터(13)의 시계 방향으로의 회동에 의해, 가동 접촉자(9)가 시계 방향으로 회동하여, 도 8에 나타내는 온 상태가 된다.

또, 도 8에 나타내는 온 상태에 있어서, 조작 핸들(3)을 도면의 반시계방향으로 회동시키면, 상술과는 반대로 링크 로터(24)가 도면의 위쪽 방향으로 끌어 올려지고, 링크 로터(24)가 핀(24c)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회동하고, 링크 로터(24)의 장공(24b)의 내벽을 통하여 롤러(27)에 메인 스프링(23)의 가압력이 전달되며, 로터(13)는 도면의 반시계방향으로 회동하고, 도 2에 나타내는 오프 상태로 이행한다. 그 외의 구성 및 동작은 상술의 실시형태 1과 동일하다.

이상 설명한 본 발명의 실시형태 2에 의한 회로 차단기에 의하면, 링크 로터(24)로부터 로터(13)에 전달되는 힘의 전달 효율(η)을 높게 할 수 있고, 사용하기 쉬우며, 또한 소형으로 고성능인 배선용 차단기나 누전 차단기 등의 회로 차단기를 얻을 수 있다.

실시형태 3.

다음으로, 본 발명의 실시형태 3에 의한 회로 차단기에 대해서 설명한다. 도 11은 본 발명의 실시형태 3에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 온 상태를 나타내고 있다. 도 12는 본 발명의 실시형태 3에 의한 회로 차단기의 개폐기구부의 중앙극의 위치에서의 측면도로서, 오프 상태를 나타내고 있다.

도 11 및 도 12에서, 링크 로터(24)는 거의 직선 모양으로 형성되어 있고, 그 일단은 핀(24a)에 의해 하부 링크(21)의 타단에 회동 가능하게 연결되며, 타단은 핀(24c)에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다. 링크 로터 기어(24g)는 링크 로터(24)에 일체로 형성되어 있다. 또한, 이 링크 로터 기어(24g)는 링크 로터(24)와는 별체(別體)로 구성하고, 링크 로터(24)에 고정하도록 해도 된다.

로터 기어(13g)는 로터(13)에 일체로 형성되어 있다. 또한, 이 로터 기어(13g)는 로터(13)와는 별체로 구성하고, 로터(13)에 고정하도록 해도 된다. 로터 기어(13g)와 링크 로터 기어(24g)는 치합(齒合)되어 결합되어 있다.

지금, 도 12에 나타내는 오프 상태에서, 조작 핸들(3)을 도면의 시계 방향으로 회동시키면, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 링크 로터(24)의 일단이 하부 링크(21)에 의해 도면의 아래쪽 방향으로 눌러 내려지고, 링크 로터(24) 및 링크 로터 기어(24g)는 핀(24c)을 중심으로 하여 반시계방향으로 회동한다. 그 결과, 링크 로터 기어(24g)에 연결되어 있는 로터 기어(13g)가 로터(13)와 함께 도면의 시계 방향으로 회동한다. 로터(13)의 시계 방향으로의 회동에 의해, 가동 접촉자(9)가 시계 방향으로 회동하여, 도 11에 나타내는 온 상태가 된다.

또, 도 11에 나타내는 온 상태에서, 조작 핸들(3)을 도면의 반시계방향으로 회동시키면, 상술과는 반대로 링크 로터(24)가 도면의 위쪽 방향으로 끌어 올려지고, 링크 로터(24)가 핀(24c)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회동하며, 링크 로터 기어(24g)를 통하여 로터 기어(13g)에 메인 스프링(23)의 가압력이 전달되고, 로터(13)는 도면의 반시계방향으로 회동하며, 도 12에 나타내는 오프 상태로 이행한다. 그 외의 구성 및 동작은 상술의 실시형태 1 및 실시형태 2와 동일하다.

이상 설명한 본 발명의 실시형태 3에 의한 회로 차단기에 의하면, 링크 로터(24)로부터 로터(13)에 전달되는 힘의 전달을 기어에 의해 효율 좋게 행할 수 있고, 사용하기 쉬우며, 또한 소형으로 고성능인 배선용 차단기나 누전 차단기 등의 회로 차단기를 얻을 수 있다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명에 의한 회로 차단기는 배선용 차단기나 누전 차단기 등의 분야에 이용할 수 있다.

2A 베이스 6 전원 측 고정 접촉자
7 전원 측 고정접점 8 전원 측 가동접점
9 가동 접촉자 10 부하 측 가동접점
11 부하 측 고정접점 12 부하 측 고정 접촉자
13 로터 16 프레임
17 핸들 암 18 랫치
19 레버 20 상부 링크
21 하부 링크 22 스프링 핀
23 메인 스프링 24 링크 로터
25 연결 샤프트 26 트립 바
27 롤러 29 크로스바
51 개폐기구부 52 쌍투 유니트 케이스
53 과전류 트립핑 장치 101 회로 차단기

Claims (4)

1. 회동 가능하게 지지된 핸들 암과,
   적어도 일단에 가동접점을 가지는 가동 접촉자와,
   상기 가동접점에 대해서 접촉 또는 이반(離反, 떨어짐)하는 고정접점을 가지는 고정 접촉자와,
   회동 가능하게 지지되고, 상기 가동 접촉자를 유지하는 로터와,
   상기 로터에 고정된 샤프트와,
   상기 샤프트에 회동 가능하게 마련된 롤러와,
   회동 가능하게 지지되고, 과전류 트립핑(tripping) 장치의 랫치(latch)에 맞물리는 레버와,
   일단이 상기 레버에 회동 가능하게 연결된 제1 링크와,
   일단이 상기 제1 레버의 타단에 스프링 핀을 통하여 회동 가능하게 연결된 제2 링크와,
   일단이 상기 핸들 암에 고정되고, 타단이 상기 스프링 핀에 고정된 메인 스프링과,
   일단이 상기 제2 링크의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단이 회동 가능하게 지지되는 링크 로터를 구비하며,
   상기 링크 로터는, 상기 링크 로터의 일단과 상기 링크 로터의 타단과의 사이에서 상기 롤러와 맞물리는 맞물림부를 구비하며, 상기 제2 링크의 이동에 수반하여 상기 링크 로터의 타단을 중심으로 하여 회동했을 때, 상기 맞물림부에 의해 상기 롤러를 회동시키면서 가압하여 상기 샤프트를 통하여 상기 로터를 회동시키고,
   상기 가동 접촉자는 상기 로터의 회동에 의해 구동되어, 상기 가동접점을 상기 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 맞물림부는 상기 링크 로터에 형성된 슬라이드 홈에 의해 구성되고,
   상기 롤러는 상기 슬라이드 홈의 내벽에 접촉하여 회동하여 상기 슬라이드 홈의 상기 내벽을 따라서 이동할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 슬라이드 홈의 내벽이 연장하는 방향과, 상기 로터의 회동 중심과 상기 롤러의 회동 중심을 잇는 방향과의 이루는 각도는 상기 핸들 암에 의한 개폐 조작시에는 45[deg] 이하가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
4. 회동 가능하게 지지된 핸들 암과,
   적어도 일단에 가동접점을 가지는 가동 접촉자와,
   상기 가동접점에 대해서 접촉 또는 이반하는 고정접점을 가지는 고정 접촉자와,
   회동 가능하게 지지되고, 상기 가동 접촉자를 유지하는 로터와,
   상기 로터에 고정된 로터 기어와,
   회동 가능하게 지지되고, 과전류 트립핑 장치의 랫치에 맞물리는 레버와,
   일단이 상기 레버에 회동 가능하게 연결된 제1 링크와,
   일단이 상기 제1 레버의 타단에 스프링 핀을 통하여 회동 가능하게 연결된 제2 링크와,
   일단이 상기 핸들 암에 고정되고, 타단이 상기 스프링 핀에 고정된 메인 스프링과,
   일단이 상기 제2 링크의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단이 회동 가능하게 지지되며, 상기 로터 기어에 결합하는 링크 로터 기어를 구비한 링크 로터를 구비하고,
   상기 링크 로터는 상기 제2 링크의 이동에 수반하여 상기 링크 로터의 타단을 중심으로 하여 회동했을 때, 상기 링크 로터 기어와 상기 로터 기어를 통하여 상기 로터를 회동시키며,
   상기 가동 접촉자는 상기 로터의 회동에 의해 구동되어, 상기 가동접점을 상기 고정접점에 대해서 접촉 또는 이반시키는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.

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