KR101704991B1 - 회로 차단기의 진공 차단부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연용기 내부의 진공 상태를 보다 효과적으로 유지할 수 있는 회로 차단기의 진공 차단부에 관한 것으로서, 상기 진공 차단부는 고정 접촉자와 상기 고정 접촉자를 감싸도록 배치되는 제1 절연용기 그리고 상기 제1 절연용기 단부에 설치되어 아크의 증기를 흡착하는 제1 쉴드로 구비되는 고정부와, 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자와 상기 가동 접촉자를 감싸도록 배치되는 제2 절연용기 그리고 상기 제2 절연용기 단부에 설치되고 상기 제1 쉴드와 연결되는 제2 쉴드로 구비되는 가동부, 그리고 상기 고정부의 제1 쉴드와 상기 가동부의 제2 쉴드 간을 연결하고 상기 가동부의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 벨로우즈를 포함한다. 이러한 구성으로, 벨로우즈의 직경을 크게하여 벨로우즈의 휨 현상을 최소화하여 지속적인 휨 발생에 의한 피로파손을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

회로 차단기의 진공 차단부{VACUUM INTERRUPTER FOR CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 회로 차단기의 진공 차단부에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연용기 내부의 진공 상태를 보다 효과적으로 유지할 수 있는 회로 차단기의 진공 차단부에 관한 것이다.

일반적으로 회로 차단기는 전기 회로에서 과부하가 걸리거나 단락으로 인한 피해를 막기 위하여 자동으로 회로를 정지시키는 장치이다.

이러한 회로 차단기 중에서 진공 차단기(VCB; Vacuum Circuit Breaker)는 정상부하 개폐 또는 사고전류 차단시 발생하는 아크를 진공 차단부 내에서 소호시켜 신속하게 회로를 분리시키는 회로 차단기이다.

이러한 진공 차단기의 핵심 부품으로 사용되는 진공 차단부는 세라믹과 같은 절연재로 만들어지고, 내부가 진공 상태로 유지되는 절연용기 내에 가동 접촉자와 고정 접촉자를 설치하여 개폐시의 아크를 신속히 소호할 수 있도록 구성된다.

도 1은 종래의 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.

도 1의 (a)를 참고하면, 상기 진공 차단부는 내부가 진공 상태인 절연용기(1)와, 상기 절연용기(1)는 한쌍으로 마련되고 상기 한쌍의 절연용기(1) 사이에 아크의 증기를 흡착하는 쉴드(2)가 구비되며, 상기 절연용기(1) 내부에는 고정 접촉자(3)와, 상기 고정 접촉자(3)에 접촉 또는 이격되는 가동 접촉자(4)가 구비된다. 그리고, 상기 절연용기(1) 내부의 진공 상태를 유지하기 위하여 상기 가동 접촉자(4)의 이동에 대응하여 절첩되는 벨로우즈(5)가 상기 가동 접촉자(4)와 상기 절연용기(1)에 연결되어 상기 절연용기(1) 내부를 실링하도록 마련된다.

종래의 벨로우즈(5)는 가동 접촉자(4)의 이동축에 체결되어 비교적 작은 직경으로 마련되어 있어, 상기 절연용기(1)의 내부와 외부 간의 압력차에 의하여, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 벨로우즈(5)가 휘는 현상이 발생한다. 이때, 상기 벨로우즈(5)가 상기 가동 접촉자(4)에 지속적으로 접촉하여 벨로우즈(5)가 파손되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 벨로우즈의 직경을 크게 형성하고, 벨로우즈의 체결 위치를 변경하여 벨로우즈가 파손되는 것을 방지할 수 있는 회로 차단기의 진공 차단부를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로 차단기의 진공 차단부는, 고정 접촉자와, 상기 고정 접촉자를 감싸도록 배치되는 제1 절연용기, 그리고 상기 제1 절연용기 단부에 설치되어 아크의 증기를 흡착하는 제1 쉴드로 구비되는 고정부; 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 감싸도록 배치되는 제2 절연용기, 그리고 상기 제2 절연용기 단부에 설치되고 상기 제1 쉴드와 연결되는 제2 쉴드로 구비되는 가동부; 및 상기 고정부의 제1 쉴드와 상기 가동부의 제2 쉴드 간을 연결하고, 상기 가동부의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 벨로우즈;를 포함한다.

그리고, 상기 제1 쉴드의 일측단은 상기 제1 절연용기에 체결되고 타측단에는 외측으로 확장되도록 절곡되는 제1 절곡부가 형성되고, 상기 제2 쉴드의 일측단은 상기 제2 절연용기에 체결되고 타측단에는 내측으로 축소되도록 절곡되는 제2 절곡부가 형성되어, 상기 제1 절곡부의 내측에 상기 제2 절곡부가 위치하고, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이에 상기 벨로우즈가 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 절곡부는 상기 제2 쉴드의 외측을 감싸도록 연장되고, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 쉴드 사이에 배치되도록 상기 제1 절곡부에 체결되는 지지부재;를 더 포함할 수도 있다.

상기 가동부는, 상기 제2 절연용기의 후방에 배치되도록 상기 가동 접촉자에 마련되고, 상기 제2 절연용기의 직경에 대응하는 직경으로 확장 형성된 플랜지부; 및 상기 플랜지부와 상기 제2 절연용기 간을 연결하고, 상기 가동 접촉자의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 보조 벨로우즈;를 더 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 가동부는, 상기 가동 접촉자가 직선 이동하도록 가이드하는 가이드 블록;을 더 포함할 수도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 차단기의 진공 차단부는, 내부가 진공 상태인 절연용기; 상기 절연용기의 내부에 배치되는 고정 접촉자; 상기 절연용기의 내부에 배치되고, 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되며, 상기 절연용기의 직경에 대응하는 직경으로 확장 형성된 플랜지부를 가지는 가동 접촉자; 및 상기 가동 접촉자의 플랜지부와 상기 절연용기 간을 연결하고, 상기 가동 접촉자의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 벨로우즈;를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 회로 차단기의 진공 차단부에 따르면, 벨로우즈의 직경을 크게 하고 벨로우즈 외부에서 압력이 가해지도록 하여 벨로우즈의 휨 현상을 최소화하여 지속적인 휨 발생에 의한 피로파손을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 벨로우즈가 가동 접촉자와 접촉하지 않도록 벨로우즈의 체결 위치를 변경하여 벨로우즈의 파손을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 벨로우즈의 직경이 커짐에 따라 동일한 거리를 이동하여도 벨로우즈의 길이를 최소화하여 벨로우즈의 휨 현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1의 (a)는 종래의 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 1의 (b)는 도 1의 (a)에서 A부분을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 3은 도 2에서 B 영역을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도,
도 4의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서 C부분을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도,
도 5의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서 D부분을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.

본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 회로 차단기의 진공 차단부에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 3은 도 2에서 B 영역을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 진공 차단부는 고정 접촉자(110)가 구비되는 고정부(100)와, 상기 고정 접촉자(110)에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자(210)가 구비되는 가동부(200), 그리고 상기 고정부(100)와 상기 가동부(200) 간을 연결하는 벨로우즈(300)를 포함한다.

상기 고정부(100)는 고정 접촉자(110)와, 상기 고정 접촉자(110)를 감싸도록 배치되는 제1 절연용기(120), 그리고 상기 제1 절연용기(120) 단부에 설치되어 아크의 증기를 흡착하는 제1 쉴드(130)로 구비된다.

상기 가동부(200)는 상기 고정 접촉자(110)에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자(210)와, 상기 가동 접촉자(210)를 감싸도록 배치되는 제2 절연용기(220), 그리고 상기 제2 절연용기(220) 단부에 설치되고 상기 제1 쉴드(130)와 연결되는 제2 쉴드(230)로 구비된다.

상기 고정 접촉자(110)는 도체로 마련되고, 상기 회로 차단기에 고정되도록 설치되면 상기 가동 접촉자(210)와 전기적으로 연결된다.

상기 가동 접촉자(210)는 도체로 마련되고, 도면에 도시되지는 않았지만, 가동 접촉자 구동축에 연결되어 상기 고정 접촉자(110) 측으로 이동하여 상기 고정 접촉자(110)와 접촉하거나, 상기 고정 접촉자(110)로부터 멀어지도록 이동하여 전력을 차단할 수 있다.

상기 제1 절연용기(120)는 중공부를 가지는 원통형으로 마련되고, 일측단이 상기 고정 접촉자(110)와 함께 회로 차단기에 고정되고, 타측단은 개방되어 상기 제1 쉴드(130)가 체결된다.

상기 제2 절연용기(220)는 중공부를 가지는 원통형으로 마련되고, 일측단이 상기 가동 접촉자(210)에 체결되고, 타측단은 개방되어 상기 제2 쉴드(230)가 체결된다. 이때, 상기 제2 절연용기(220)의 개방된 타측단은 상기 제1 절연용기(120)의 개방된 타측단과 마주보도록 배치되어 상기 제1 쉴드(130)와 상기 제2 쉴드(230)가 연결될 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 제1 절연용기(120)와, 상기 제1 쉴드(130)와, 상기 제2 쉴드(230), 그리고 상기 제2 절연용기(220)가 연결되어 있고, 내부는 진공 상태로 마련된다.

그리고, 상기 제1 절연용기(120)와, 제2 절연용기(220)는 전기 절연성 및 내열성이 우수한 세라믹과 같은 재료로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 제1 쉴드(130)의 일측단은 상기 제1 절연용기(120)에 체결되고, 타측단은 상기 제2 쉴드(230)와 연결된다.

상기 제2 쉴드(230) 또한 일측단이 상기 제2 절연용기(220)에 체결되고, 타측단이 상기 제1 쉴드(130)와 연결되도록 마련된다.

이러한, 상기 제1 쉴드(130) 및 제2 쉴드(230)는 상기 가동 접촉자(210)와 고정 접촉자(110)가 접촉된 상태에서 이격될 때 접점에서 발생하는 아크의 금속 증기를 흡착하여 신속히 소호시킴으로써 사고 전류로부터 회로 및 부하기기를 보호한다. 그리고, 상기 제1 쉴드(130) 및 제2 쉴드(230)는 동(Cu) 또는 스테인리스강 등의 단일 재질의 금속으로 제작되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 3을 참고하면, 상기 제1 쉴드(130)의 타측단에는 외측으로 확장되도록 절곡되는 제1 절곡부(131)가 형성되고, 상기 제2 쉴드(230)의 타측단에는 내측으로 축소되도록 절곡되는 제2 절곡부(231)가 형성된다.

이러한 구성으로, 상기 제1 절곡부(131)의 내측에 상기 제2 절곡부(231)가 위치하게 되고, 상기 제1 절곡부(131)와 상기 제2 절곡부(231) 사이에 상기 벨로우즈(300)가 설치된다.

상기 벨로우즈(300)는 상기 고정부(100)의 제1 쉴드(130)와 상기 가동부(200)의 제2 쉴드(230) 간을 연결하고, 상기 가동부(200)의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성된다. 즉, 상기 벨로우즈(300)는 상기 제1 쉴드(130)와 제2 쉴드(230) 간을 연결하고 있어 적어도 상기 절연용기(120, 220)와 같거나 큰 직경으로 마련된다.

일반적으로, 벨로우즈의 경우 길이에 비하여 직경이 작은 경우 휨 현상이 많이 발생하게 되고, 길이에 비하여 직경이 큰 경우 휨 현상을 최소화 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 상기 벨로우즈는 절연용기의 직경과 적어도 같거나 크게 마련될 수 있어 휨 현상을 최소화 할 수 있다.

도 4의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서 C부분을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도이다.

도 4의 (a) 및 (b)를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 진공 차단부는 상기 제1 실시예에서 설명한 진공 차단부에서 상기 제1 절곡부(131)와 상기 제2 쉴드(230) 사이에 배치되는 지지부재(140)와, 상기 가동 접촉자(210)의 이동을 가이드하는 가이드 블록(240)을 더 포함하여 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 지지부재(140)는 상기 제1 절곡부(131)와 상기 제2 쉴드(230) 사이에 배치되어 상기 가동 접촉자(210)의 이동시 상기 벨로우즈(300)의 휨 현상을 최소화 하고 상기 제1 쉴드(130)와 제2 쉴드(230)가 주기 적으로 접촉하여 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 제1 절곡부(131)는 상기 제2 쉴드의 외측을 감싸도록 연장되도록 마련되고, 상기 지지부재(140)는 상기 제1 절곡부(131)의 단부에 체결되는 것이 바람직하다. 이러한, 상기 지지부재(140)는 마찰이 작은 절연체 또는 금속으로 마련될 수 있다.

상기 가이드 블록(240)은 상기 가동 접촉자(210)가 상기 고정 접촉자(110)와 접촉 또는 이격을 위하여 이동시 직선 이동할 수 있도록 가이드 한다. 이러한 가이드 블록(240)에 의하여 상기 가동 접촉자(210)가 직선 이동할 수 있어 상기 벨로우즈(300)의 휨 현상을 최소화 할 수 있다.

도 5의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서 D부분을 확대하여 개략적으로 도시해 보인 확대도이다.

도 5의 (a) 및 (b)를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 진공 차단부는 상기 제1 실시예에서 설명한 진공 차단부에서 상기 가동 접촉자(210)의 후방에 설치되는 보조 벨로우즈(400)를 더 포함한다.

보다 구제적으로, 상기 제3 실시예에 의한 진공 차단부는 상기 제2 절연용기(220)의 후방에 배치되도록 상기 가동 접촉자(210)에 마련되고 상기 제2 절연용기(220)의 직경에 대응하는 직경으로 확장 형성된 플랜지부(211)와, 상기 플랜지부(211)와 상기 제2 절연용기(220) 간을 연결하고 상기 가동 접촉자(210)의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 보조 벨로우즈(400)를 더 포함한다.

즉, 상기 보조 벨로우즈(400)는 상기 제2 절연용기(220)의 일측단과 상기 플랜지부(211) 간을 연결하도록 체결되므로, 상기 보조 벨로우즈(400)의 직경은 상기 제2 절연용기(220)의 직경에 대응하여 마련될 수 있다.

이러한 구성으로, 상기 제3 실시예에 의한 진공 차단부는 제1 쉴드(130)와 제2 쉴드(230) 간을 연결하는 벨로우즈(300)와, 상기 보조 벨로우즈(400)가 마련되어 있어, 상기 벨로우즈(300)와 상기 보조 벨로우즈(400)의 길이의 합이 상기 가동 접촉자(210)의 이동 거리에 대응하도록 마련할 수 있다.

따라서, 두 개의 벨로우즈를 이용하므로 하나의 벨로우즈를 이용할 때 보다 벨로우즈 각각의 길이를 절반으로 줄일 수 있어 길이에 대한 휨 현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 의한 회로 차단기의 진공 차단부를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.

도 6을 참고하면, 제4 실시예에 의한 진공 차단부는 내부가 진공 상태인 절연용기(10)와, 상기 절연용기(10)의 내부에 배치되는 고정 접촉자(30)와, 상기 절연용기(10)의 내부에 배치되고 상기 고정 접촉자(30)에 접촉 또는 분리되며 상기 절연용기(10)의 직경에 대응하는 직경으로 확장 형성된 플랜지부(41)를 가지는 가동 접촉자(40), 그리고 상기 가동 접촉자(40)의 플랜지부(41)와 상기 절연용기(10) 간을 연결하고 상기 가동 접촉자(40)의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 벨로우즈(50)를 포함한다.

즉, 상기 벨로우즈(50)는 직경이 상기 절연용기(10)의 직경과 적어도 동일하거나 크게 마련되어 휨 현상을 최소할 수 있는 효과가 있다. 물론, 상기 벨로우즈(50)의 직경이 상기 절연용기(10)의 직경보다 작게 마련될 수도 있다.

그리고, 상기 절연용기(10)에는 상기 가동 접촉자(40)와 고정 접촉자(30)가 접촉된 상태에서 이격될 때 접점에서 발생하는 아크의 금속 증기를 흡착하여 신속히 소호시키는 쉴드(20)가 마련될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 고정부 110: 고정 접촉자
120 : 제1 절연용기 130 : 제1 쉴드
140 : 지지부재 200 : 가동부
210 : 가동 접촉자 220 : 제2 절연용기
230 : 제2 쉴드 240 : 가이드 블록
300 : 벨로우즈 400 : 보조 벨로우즈

Claims (6)

1. 고정 접촉자와, 상기 고정 접촉자를 감싸도록 배치되는 제1 절연용기, 그리고 상기 제1 절연용기 단부에 설치되어 아크의 증기를 흡착하는 제1 쉴드로 구비되는 고정부;
   상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 감싸도록 배치되는 제2 절연용기, 그리고 상기 제2 절연용기 단부에 설치되고 상기 제1 쉴드와 연결되는 제2 쉴드로 구비되는 가동부; 및
   상기 고정부의 제1 쉴드와 상기 가동부의 제2 쉴드 간을 연결하고, 상기 가동부의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 벨로우즈;
   를 포함하는 회로 차단기의 진공 차단부.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 쉴드의 일측단은 상기 제1 절연용기에 체결되고 타측단에는 외측으로 확장되도록 절곡되는 제1 절곡부가 형성되고,
   상기 제2 쉴드의 일측단은 상기 제2 절연용기에 체결되고 타측단에는 내측으로 축소되도록 절곡되는 제2 절곡부가 형성되어,
   상기 제1 절곡부의 내측에 상기 제2 절곡부가 위치하고, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이에 상기 벨로우즈가 설치되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 진공 차단부.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 절곡부는 상기 제2 쉴드의 외측을 감싸도록 연장되고, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 쉴드 사이에 배치되도록 상기 제1 절곡부에 체결되는 지지부재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 진공 차단부.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 가동부는,
   상기 제2 절연용기의 후방에 배치되도록 상기 가동 접촉자에 마련되고, 상기 제2 절연용기의 직경에 대응하는 직경으로 확장 형성된 플랜지부; 및
   상기 플랜지부와 상기 제2 절연용기 간을 연결하고, 상기 가동 접촉자의 이동에 대응하여 절첩되도록 형성되는 보조 벨로우즈;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 진공 차단부.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 가동부는,
   상기 가동 접촉자가 직선 이동하도록 가이드하는 가이드 블록;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 진공 차단부.
   
6. 삭제

Images