KR101451748B1 - 배선용 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 배선용 차단기는, 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 아크 배리어와, 가동접촉자에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록 아크 배리어에 지지되고 가동접촉자의 상면에 접촉하는 투입보조스프링과, 투입보조스프링과 가동접촉자의 상면 사이에 설치되는 용착방지부재를 포함함으로써, 아크에 의한 투입보조스프링과 가동접촉자의 용착을 억제한다. 이에 따라, 부품간 용착에 의한 개폐기구의 작동 불량 및 배선용 차단기의 투입 불량 등 작동 신뢰성 저하 문제가 해소될 수 있다.

Description

배선용 차단기{CIRCUIT BRAKER}
본 발명은, 배선용 차단기에 관한 것으로서, 특히 가동접촉자에 투입 방향으로 탄성력을 가하되 부품간 용착을 방지할 수 있는 수단을 구비한 배선용 차단기에 관한 것이다.
일반적으로, 배선용 차단기는 전기회로를 핸들을 사용하여 수동으로 개폐하거나, 단락전류나 사고전류 등 이상전류 발생 시 이를 감지하여 자동으로 회로를 차단하여 부하 기기 및 회로를 보호하는 전기기기의 일종이다.
이하, 첨부된 도 1을 참조하여 종래 배선용 차단기를 설명하면 다음과 같다.
종래 배선용 차단기는 케이스(미도시) 내부에 고정접촉자(10)와, 고정접촉자(10)에 접촉 및 분리되도록 회동가능하게 설치되는 가동접촉자(20)와, 가동접촉자(20)를 회동시켜 회로를 개폐하는 개폐기구(30)와, 가동접촉자(20)의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 아크 배리어(50)와, 가동접촉자(20)에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록 아크 배리어(50)에 지지되고 가동접촉자(20)의 상면에 접촉하는 투입보조스프링(60)을 포함한다.
이러한 구성에 의하여, 사용자가 개폐기구(30)의 핸들(32)을 파지하고 투입시키면, 개폐기구(30)에 의해 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)가 접촉되어 회로가 연결되는 반면, 선로에 이상전류가 발생된 경우에는 트립기구(미도시)가 작동되어 개폐기구(30)의 래치(미도시)를 구속 해제시키고, 래치(미도시)의 구속이 해제되면 개폐기구(30)의 트립스프링(미도시)의 탄성력에 의해 가동접촉자(20)는 고정접촉자(10)로부터 신속하게 분리된다.
이 과정에서, 투입보조스프링(60)은 차단 위치에서 가동접촉자(20)에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록 탄성 바이어스(bias)하고 있어서 배선용 차단기를 투입 위치로 수동 조작할 때 조작력을 감소시키는 한편, 투입하중을 보조하여 가동접촉자(20)를 고정접촉자(10)에 안정적으로 접촉시킨다.
그러나, 상기와 같은 종래의 배선용 차단기는, 단락 차단 시 발생하는 아크에 의해 투입보조스프링(60) 및 가동접촉자(20)의 접촉 부위에 용착이 발생하고, 이에 따라 개폐기구(30)의 작동 불량 및 배선용 차단기의 투입 불량 등 작동 신뢰성 저하 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 아크에 의한 투입보조스프링 및 가동접촉자의 용착을 억제하여 개폐기구의 작동 불량 및 배선용 차단기의 투입 불량 등 작동 신뢰성 저하 문제를 해소할 수 있는 배선용 차단기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정 설치되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 접촉 및 분리되는 가동접촉자; 상기 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 아크 배리어; 상기 가동접촉자에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록, 상기 아크 배리어에 지지되고, 상기 가동접촉자의 상면에 접촉하는 투입보조스프링; 및 상기 투입보조스프링과 상기 가동접촉자의 상면 사이에 설치되는 용착방지부재;를 포함하는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 아크 배리어는 일측에 지지돌부를 포함하고, 상기 투입보조스프링은 토션스프링으로서, 상기 지지돌부에 끼워지는 코일부; 상기 코일부로부터 연장형성되어 상기 아크 배리어에 지지되는 일단부; 및 상기 코일부로부터 연장형성되어 상기 가동접촉자의 상면에 접촉하는 타단부;를 포함하고, 상기 용착방지부재는 적어도 상기 타단부를 감싸게 설치되는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 용착방지부재는 상기 투입보조스프링의 상기 코일부 및 상기 일단부를 더 감싸게 설치되는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
아울러, 상기 용착방지부재는 절연지로 형성되는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 절연지는 노맥스 페이퍼(NOMAX PAPER)인 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
본 발명에 의한 배선용 차단기는, 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 아크 배리어와, 가동접촉자에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록 아크 배리어에 지지되고 가동접촉자의 상면에 접촉하는 투입보조스프링과, 투입보조스프링과 가동접촉자의 상면 사이에 설치되는 용착방지부재를 포함함으로써, 아크에 의한 투입보조스프링과 가동접촉자의 용착을 억제한다. 이에 따라, 부품간 용착에 의한 개폐기구의 작동 불량 및 배선용 차단기의 투입 불량 등 작동 신뢰성 저하 문제가 해소될 수 있다.
도 1은 종래의 배선용 차단기를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 배선용 차단기를 보인 단면도,
도 3은 도 2의 용착방지부재를 펼쳐보인 사시도,
도 4는 도 2의 용착방지부재와 아크 배리어의 조립도,
도 5는 도 4의 조립 후 모습을 보인 사시도.
이하, 본 발명에 의한 배선용 차단기를 첨부도면에 도시된 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배선용 차단기는 고정접촉자(10), 가동접촉자(20), 개폐기구(30), 아크 배리어(50), 투입보조스프링(60), 용착방지부재(170)를 포함한다.
고정접촉자(10)와 가동접촉자(20)는 정상상태일 때 서로 접촉되어 전원 측으로부터 전원을 공급받아 부하 측으로 전달하도록 통전 경로를 형성하고, 이상전류 발생 시 서로 분리되어 회로를 차단하는 역할을 수행하는 구성요소이다.
고정접촉자(10)는 전기적 도체로 구성되어 전원 또는 부하 측에 전기적으로 접속되는 구성요소로서, 외함(미도시) 내부에 위치 고정되게 설치된다.
가동접촉자(20)는 전기적 도체 편(conductor pieces)으로 형성되어 부하 또는 전원 측에 전기적으로 접속되는 구성요소로서, 고정접촉자(10)에 접촉하는 투입(ON) 위치 또는 고정접촉자(10)로부터 분리되는 차단 위치로 회동가능하게 설치된다.
참고로, 차단은 사용자의 인위적 작동에 의한 인위적 차단(OFF)과 사고전류 등 이상전류에 의한 사고에 의한 차단(TRIP)이 있다.
계속해서, 개폐기구(30)는 가동접촉자(20)를 개폐하도록, 즉 가동접촉자(20)가 투입 위치 또는 차단 위치로 이동할 수 있도록 구동력을 제공하는 기구이다.
개폐기구(30)는 구동력발생부(G)와 구동력전달부(T)를 포함한다.
구동력발생부(G)는 주지된 바와 같이 수동 개폐를 위한 수단을 제공하는 핸들(32), 트립 동작을 위한 탄성 구동력을 제공하는 트립스프링(미도시), 트립스프링(미도시)을 탄성 에너지가 축세(charging)된 상태로 유지시키는 구속위치와 탄성 에너지를 방세(discharging)시키는 해방위치로 회동가능한 래치(미도시), 트립기구(미도시)로부터의 트리거에 의해 래치(미도시)를 구속위치에서 유지시키거나 해방시킬 수 있는 래치홀더(미도시) 등을 포함한다. 이와 같은 개폐기구(30)의 구동력발생부(G)는 종래와 같으므로 자세한 설명을 생략한다.
구동력전달부(T)는 샤프트(34)와 전달링크(36)를 포함한다.
샤프트(34)는 구동력발생부(G)로부터 전달받은 구동력을 후술할 전달링크(36)로 전달하는 구성요소로서, 외함(미도시)에 회동가능하게 설치되고, 일측에서 구동력발생부(G)에 접속되고 타측에서 전달링크(36)와 힌지결합된다.
전달링크(36)는 샤프트(34)로부터 전달받은 구동력을 가동접촉자(20)로 전달하는 구성요소로서, 일측에서 상기 샤프트(34)의 타측과 힌지결합되고 타측에서 가동접촉자(20)와 힌지결합된다.
아크 배리어(50)는 전기적 절연재로 만들어진 판재로 형성되어, 가동접촉자(20)의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐한다. 여기서 후방이란 고정접촉자(10)와 가동접촉자(20)가 접촉하는 측을 전방이라 할 때 그 반대측, 즉 도 2의 우측방향을 의미한다. 아크 배리어(50)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 아크 차폐를 위해서 길이방향 양단부의 판형부(52)와 중앙의 수직 차폐벽부(54) 및 수직 차폐벽부(54)로부터 도면상 우측의 판형부(52) 측으로 경사 연장하는 경사 저면부(56)를 갖는다.
판형부(52) 중 적어도 하나는, 도 4에 도시된 바와 같이, 일측에 아크 배리어(50)의 폭방향으로 서로 이격되게 형성된 한 쌍의 제1돌기삽입홈(52a)과, 일측 저면으로부터 도면상 하방으로 돌출하게 형성된 한 쌍의 돌출판부(52b)와, 한 쌍의 돌출판부(52b)의 측면으로부터 각각 돌출하게 형성된 한 쌍의 지지돌부(52c)를 포함한다.
경사 저면부(56)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 경사 저면부(56)의 양 측벽에 샤프트(34)와 전달링크(36)의 힌지결합 핀(35)의 이동이 정확하게 이루어지도록 안내하는 한 쌍의 경사형 장공부(56a)가 형성된다.
상술한 바와 같이 형성된 아크 배리어(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가동접촉자(20)의 도면상 상부에서 위치 고정된다.
이 경우, 아크 배리어(50)의 위치 고정은 예컨대 배선용 차단기의 외함(미도시) 중 상부와 하부를 격리하는 전기적 절연재로 형성된 중앙 격벽(미도시)에 고정 나사(미도시)에 의해 나사 체결하여 고정된다.
투입보조스프링(60)은 토션스프링으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 아크 배리어(50)의 한 쌍의 지지돌부(52c)에 끼워지는 코일부(62)와, 코일부(62)로부터 일방향으로 연장형성되어 아크 배리어(50)에 지지되는 일단부(64)와, 코일부(62)로부터 상기 일방향의 타방향으로 연장형성되어 가동접촉자(20)의 도면상 상면에 접촉하는 타단부(66)를 포함한다.
이 경우, 투입보조스프링(60)은, 가동접촉자(20)의 도면상 상면을 고르게 접촉하면서 탄성 바이어스할 수 있도록, 더블 토션 스프링으로 구성된다.
용착방지부재(170)는 노맥스 페이퍼(NOMAX PAPER)와 같은 재질로 형성된 절연지로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 직사각형으로 형성되고, 길이방향에 대해 수직하게 두 군데에서 접힐 수 있다. 용착방지부재(170)는 상술한 바와 같이 두 군데에서 접히면, 일단부에 해당하는 제1지지부(172)와, 타단부에 해당하는 제2지지부(174)와, 제1지지부(172) 및 제2지지부(174) 사이에 위치하는 중간부(176)로 나뉜다.
제1지지부(172)는 용착방지부재(170)의 길이방향에 수직하게 돌출된 한 쌍의 제1돌기(172a)를 포함한다.
제2지지부(174)는 용착방지부재(170)의 길이방향 끝단으로부터 이격한 위치에서 용착방지부재(170)의 길이방향 측부로부터 용착방지부재(170)의 내측으로 음각지게 형성된 홈부(174b)를 포함한다. 이에 따라, 제2지지부(174)는 상기 끝단에 용착방지부재(170)의 길이방향에 수직하게 돌출된 한 쌍의 제2돌기(174a)를 포함하게 된다.
중간부(176)는, 제2지지부(174)가 접힐 때, 한 쌍의 제2돌기(174a)가 삽입될 수 있는 한 쌍의 제2돌기삽입홈(176a)을 포함한다.
상술한 바와 같이 형성된 용착방지부재(170)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1돌기(172a)가 아크 배리어(50)의 한 쌍의 제1돌기삽입홈(52a)에 삽입되고, 중간부(176)는 투입보조스프링(60)이 가동접촉자(20)로부터 가려지도록 제1지지부(172)와 중간부(176) 사이가 접히고, 중간부(176)와 제2지지부(174) 사이가 투입보조스프링(60)의 타단부(66)의 가동접촉자(20) 상면과의 접촉부위(66a)를 감싸도록 접히고, 한 쌍의 제2돌기(174a)가 한 쌍의 제2돌기삽입홈(176a)에 삽입됨으로써 투입보조스프링(60)과 가동접촉자(20)의 상면 사이에 설치된다.
이 경우, 용착방지부재(170)는 상술한 바와 같이 형성 및 설치되나, 다른 방식으로 형성 및 설치될 수 있다. 즉, 다른 재질의 절연재로 형성될 수 있고, 투입보조스프링(60)의 타단부(66)만 감싸게 형성 및 설치될 수도 있다.
도면 중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
이하, 상기와 같은 본 발명에 의한 배선용 차단기의 작용효과를 설명한다.
먼저, 차단 위치로부터 투입 위치로의 동작을 설명한다.
도 2에 도시된 차단 위치에서 투입 위치가 되려면, 사용자가 개폐기구(30)의 핸들(32)을 파지하고 투입시켜야 한다.
사용자가 개폐기구(30)의 핸들(32)을 파지하고 투입시키면, 개폐기구(30) 중 구동력발생부(G)에 의해서 샤프트(34)가 도면상 시계방향으로 회동한다.
그러면 샤프트(34)에 힌지결합된 전달링크(36)는 도면상 반시계방향으로 회동한다.
따라서 전달링크(36)에 힌지결합된 가동접촉자(20)가 도면상 반시계방향으로 회동하여 고정접촉자(10)에 접촉하고, 투입 동작이 완료된다.
다음으로, 투입 위치로부터 차단 위치로의 동작을 설명한다.
사용자가 개폐기구(30)의 핸들(32)을 파지하고 인위적 차단(OFF) 위치로 조작하거나, 회로상 사고전류와 같은 이상전류가 발생하여 트립기구(미도시)가 개폐기구(30)를 트립 동작하도록 트리거하여 사고에 의한 차단(TRIP) 위치가 되면, 개폐기구(30) 중 구동력발생부(G)에 의해서 샤프트가, 도 2를 참조하였을 때, 반시계방향으로 회동한다.
그러면 샤프트(34)에 힌지결합된 전달링크(36)는 시계방향으로 회동한다.
따라서 전달링크(36)에 힌지결합된 가동접촉자(20)가 시계방향으로 회동하여 고정접촉자(10)로부터 분리되고, 차단 동작이 완료된다.
이 과정에서, 투입보조스프링(60)은 차단 위치에서 가동접촉자(20)에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록 탄성 바이어스(bias)하고 있어서 배선용 차단기를 투입 위치로 수동 조작할 때 조작력을 대폭 감소시키는 한편, 투입하중을 보조하여 가동접촉자(20)를 고정접촉자(10)에 안정적으로 접촉시킨다.
한편, 용착방지부재(170)는 투입보조스프링(60)을 감싸, 투입보조스프링(60)이 용착방지부재(170)를 사이에 두고 가동접촉자(20)의 상면과 접촉하게 함으로써 아크에 의한 부품 간 용착, 예컨대 투입보조스프링(60)과 가동접촉자(20) 간 용착을 억제한다.
여기서, 본 발명에 의한 배선용 차단기는, 가동접촉자(20)의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 아크 배리어(50)와, 가동접촉자(20)에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록 아크 배리어(50)에 지지되고 가동접촉자(20)의 상면에 접촉하는 투입보조스프링(60)과, 투입보조스프링(60)과 가동접촉자(20)의 상면 사이에 설치되는 용착방지부재(170)를 포함함으로써, 아크에 의한 투입보조스프링(60)과 가동접촉자(20)의 용착을 억제한다. 이에 따라, 부품간 용착에 의한 개폐기구(30)의 작동 불량 및 배선용 차단기의 투입 불량 등 작동 신뢰성 저하 문제가 해소될 수 있다.
10: 고정접촉자 20: 가동접촉자
30: 개폐기구 32: 핸들
34: 샤프트 35: 핀
36: 전달링크 50: 아크 배리어
52: 판형부 52a: 제1돌기삽입홈
52b: 돌출판부 52c: 지지돌부
54: 수직 차폐벽부 56: 경사 저면부
56a: 경사형 장공부 60: 투입보조스프링
62: 코일부 64: 일단부
66: 타단부 66a: 접촉부위
170: 용착방지부재 172: 제1지지부
172a: 제1돌기 174: 제2지지부
174a: 제2돌기 174b: 홈부
176: 중간부 176a: 제2돌기삽입홈
G: 구동력발생부 T: 구동력전달부

Claims (5)

  1. 고정 설치되는 고정접촉자;
    상기 고정접촉자에 접촉 및 분리되는 가동접촉자;
    상기 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 아크 배리어;
    상기 가동접촉자에 투입 방향으로 탄성력을 가하도록, 상기 아크 배리어에 지지되고, 상기 가동접촉자의 상면에 접촉하는 투입보조스프링; 및
    상기 투입보조스프링과 상기 가동접촉자의 상면 사이에 설치되는 용착방지부재;를 포함하는 배선용 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크 배리어는 일측에 지지돌부를 포함하고,
    상기 투입보조스프링은 토션스프링으로서,
    상기 지지돌부에 끼워지는 코일부;
    상기 코일부로부터 연장형성되어 상기 아크 배리어에 지지되는 일단부; 및
    상기 코일부로부터 연장형성되어 상기 가동접촉자의 상면에 접촉하는 타단부;를 포함하고,
    상기 용착방지부재는 적어도 상기 타단부를 감싸게 설치되는 배선용 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용착방지부재는 상기 투입보조스프링의 상기 코일부 및 상기 일단부를 더 감싸게 설치되는 배선용 차단기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용착방지부재는 절연지로 형성되는 배선용 차단기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연지는 노맥스 페이퍼(NOMAX PAPER)인 배선용 차단기.
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