KR101734231B1 - 회로차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로차단기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 회로차단기는 하우징;과, 상기 하우징에 설치되는 차단기본체;와, 상기 차단기본체에 구비되는 고정접점과, 상기 차단기본체에 구비되는 이동메커니즘에 의해 상기 고정접점에 대하여 이동하게 제공되는 이동접점을 포함하는 접점부; 및 상기 하우징에 설치되고, 냉각매체를 상기 접점부로 유동시키게 제공되는 냉각부;를 포함하고, 상기 이동메커니즘은 이동접점을 이동시키기 위한 연결로드, 접압스프링, 가이드 핀을 포함하며, 상기 냉각부는, 상기 하우징에 수용되어 가스를 냉각매체로 사용하되, 가스를 발생시키는 가스발생유닛; 및 상기 가스발생유닛과 상기 접점부를 연결하여 상기 가스의 유동통로가 되고, 상기 하우징에서 탈착되게 제공되는 가스수송유닛;을 포함하고, 상기 가스수송유닛은, 상기 가스발생유닛에 대면하는 제1 개방구와, 상기 접점부에 대응되게 배치되는 제2 개방구를 구비하는 덕트로 제공되되, 상기 덕트는, 상기 제1 개방구에서 상기 제2 개방구 방향으로 경사지게 제공되고, 상기 접점부는, 상기 고정접점과 상기 이동접점을 수용하는 수용공간을 구비하는 접점케이스;를 포함하되, 상기 접점케이스는, 상기 제2 개방구에 대응되게 배치되고, 상기 냉각매체가 유입되는 유입구; 및 상기 냉각매체가 배출되는 유출구;를 구비할 수 있다.

Description

회로차단기{Circuit breaker}

본 발명은 회로차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차단기 접점의 냉각 효율이 향상된 회로차단기에 관한 것이다.

전력계통에서 고장이 발생할 경우, 급격한 부하 임피던스의 저하로 인하여 정격전류의 몇십 배에 해당하는 높은 고장전류가 흐를 수 있다. 전력계통 사고 시에 고장영역의 확산과 다른 기기의 손상을 방지하기 위해서는 고장전류를 신속히 자동적으로 차단해야 한다.

이러한 경우에 사용되는 회로차단기는 전기회로에서 과부하 또는 단락으로 인한 피해를 막기 위해 자동으로 회로를 정지시키는 장치로서, 회로차단기의 신뢰성은 계통 전체의 신뢰성에 핵심적인 영향을 미친다.

일예로, 배전시스템에서 사용되는 회로차단기는 차단성능, 안정성 및 신뢰성이 우수한 진공차단기(Vacuum Circuit Breaker; VCB) 위주로 구성될 수 있다. 진공차단기는 회로의 개폐나 고장전류 차단시 발생하는 아크(Arc)를 진공상태에서 소호시키는 차단기이다.

진공차단기는 절연용기 내부에 고정접점과 이동접점이 구비되고, 이동접점은 일정 구동부로부터 동력을 전달받아 이동되게 제공되며, 이동접점의 이동에 의하여 고정접점과 전기적으로 연결 또는 분리될 수 있다.

제어, 선로, 변압기 및 모터의 보호에 주로 사용될 수 있는 진공차단기의 통전부는 사용 중 통전부의 온도상승현상이 수반되며, 이와 같은 통전부의 온도상승은 차단기의 손상을 유발하므로 온도상승을 억제해야할 필요가 있다.

그러나, 진공차단기의 내부에는 고정접점과 이동접점 이외에도 진공차단기의 동작이 가능하도록 하는 전동모터, 코일, 스위치 등의 기계적 부품 및 인터록장치가 내장되기 때문에 고정접점과 이동접점이 구비되는 통전부의 냉각효율을 향상시키기 어렵다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0018948호(2014.02.13. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 회로차단기의 내구성 및 사용효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 회로차단기의 접점부의 냉각효율을 향상시킴으로써 통전부의 온도상승을 억제하고, 배전시스템에서 발생할 수 있는 안전사고를 사전에 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 회로차단기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 회로차단기는 하우징;과, 상기 하우징에 설치되는 차단기본체;와, 상기 차단기본체에 구비되는 고정접점과, 상기 차단기본체에 구비되는 이동메커니즘에 의해 상기 고정접점에 대하여 이동하게 제공되는 이동접점을 포함하는 접점부; 및 상기 하우징에 설치되고, 냉각매체를 상기 접점부로 유동시키게 제공되는 냉각부;를 포함하고, 상기 이동메커니즘은 이동접점을 이동시키기 위한 연결로드, 접압스프링, 가이드 핀을 포함하며, 상기 냉각부는, 상기 하우징에 수용되어 가스를 냉각매체로 사용하되, 가스를 발생시키는 가스발생유닛; 및 상기 가스발생유닛과 상기 접점부를 연결하여 상기 가스의 유동통로가 되고, 상기 하우징에서 탈착되게 제공되는 가스수송유닛;을 포함하고, 상기 가스수송유닛은, 상기 가스발생유닛에 대면하는 제1 개방구와, 상기 접점부에 대응되게 배치되는 제2 개방구를 구비하는 덕트로 제공되되, 상기 덕트는, 상기 제1 개방구에서 상기 제2 개방구 방향으로 경사지게 제공되고, 상기 접점부는, 상기 고정접점과 상기 이동접점을 수용하는 수용공간을 구비하는 접점케이스;를 포함하되, 상기 접점케이스는, 상기 제2 개방구에 대응되게 배치되고, 상기 냉각매체가 유입되는 유입구; 및 상기 냉각매체가 배출되는 유출구;를 구비할 수 있다.

삭제

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바람직하게, 상기 하우징은, 상기 제2 개방구와 상기 유입구에 대면하는 일측에서 개방되게 제공되는 연결구;를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 가스발생유닛은, 팬(fan)으로 제공될 수 있다.

바람직하게, 상기 하우징은, 상기 차단기본체의 외부에 배치되어 상기 차단기본체를 수용하는 복수개의 프레임;을 더 포함하고, 상기 프레임들 중 적어도 하나에는 개폐도어;가 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면 회로차단기의 접점부의 집중적인 냉각이 가능하고, 냉각매체의 유동이 개선되어 회로차단기의 냉각효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 온도상승으로 인한 기계적 부품의 열손이 방지되므로, 장치의 수명이 연장되는 효과가 있다.

아울러, 전기적 안전사고의 발생으로 인한 인명 및 재산의 피해를 방지할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회로차단기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하우징의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하우징과 가스수송유닛의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접점케이스의 부분단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회로차단기의 부분단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회로차단기의 사시도이다.

본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

먼저, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회로차단기는 하우징과, 상기 하우징에 설치되는 차단기본체와, 상기 차단기본체에 구비되는 고정접점과, 상기 차단기본체에 구비되는 이동메커니즘에 의해 상기 고정접점에 대하여 이동하게 제공되는 이동접점을 포함하는 접점부 및 상기 하우징에 설치되고, 냉각매체를 상기 접점부로 유동시키게 제공되는 냉각부를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회로차단기(100)가 도시되어 있다. 이에 따르면, 본 발명에 따른 회로차단기(100)의 하우징(110)의 일측에는 차단기본체(120)가 설치되고, 상기 하우징(110)의 타측에는 차단기본체(120)와 연결되는 부싱(10)이 설치되며, 사용자는 부싱(10)에 의해 회로차단기(100)와 배전시스템을 연결할 수 있다.

그리고, 하우징(110)에서 차단기본체(120)에 연계되는 접점케이스(136)가 구비되고, 상기 접점케이스의 내부에는 후술되는 고정접점과 이동접점이 구비된다.

특히, 접점케이스(136)의 상부로는 외부와 통하도록 개방되는 유출구(135)가 구비되며, 상기 유출구에 따르면 후술되는 냉각매체의 유동경로가 최적화되어 고정접점 및 이동접점을 포함하는 통전부의 냉각효율이 극대화될 뿐만 아니라, 공기의 흐름에 의한 자연적 냉각까지 가능한 효과가 있다.

차단기본체(120)에는 접점케이스(136) 이외에 콘트롤 잭, 차단기(VCB) 및 차단기의 인출입에 사용되는 인출입장치가 구비될 수 있고, 이와 같은 구성은 통상의 진공차단기 내지는 회로차단기에 의해 널리 공지된 것이므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 도 4에는 본 발명에 따른 접점부(130)의 내부구조가 도시되어 있다. 접점부(130)에는 고정접점(131)과 상기 고정접점에 마주보게 배치되는 이동접점(132)을 수용하는 수용공간(133)을 구비하는 접점케이스(136)가 포함된다.

상기 수용공간(133)에는 이동접점(132)에 연결되는 절연케이스(150), 연결로드(160), 접압스프링(170) 등이 구비된다. 이때, 접점케이스(136)의 내부에는 절연가스가 충진될 수도 있으나, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

고정접점(131)과 이동접점(132)은 절연용기에 의해 수용될 수 있고, 상기 절연용기의 내부는 0 bar에 가까운 진공상태로 구성될 수 있다. 상기 절연용기는 양단 각각에 고정접점(131)과 이동접점(132)이 관통되는 원통형상의 절연체로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 고정접점(131)은 상기 절연용기의 내부에 고정적으로 배치되며, 접점케이스(136)의 외부로 연장되는 선로도체(미도시)에 연결되어 이동접점(132)과 연결되는 경우에 계통의 전류가 통전되는 통전경로를 구성할 수 있다.

상기 이동접점(132) 또한, 수용공간(133)에서 상기 고정접점(131)에 대향하도록 배치되며, 접점케이스(136)의 외부로 연장되는 선로도체(미도시)에 연결되어 고정접점(131)과 연결되는 경우에 계통의 전류가 통전되는 통전경로를 구성할 수 있다.

이때, 이동접점(132)은 별도의 구동부(미도시)로부터 동력을 전달받아 상기 수용공간(133)의 내부에서 고정접점(131)에 대하여 일정거리 이동할 수 있게 구비되며, 이와 같은 이동동작에 의해 고정접점(131)에 접촉 또는 분리될 수 있다.

여기서, 상기 이동접점(132)을 이동시키기 위해서 도 4에 보이는 절연케이스(150)의 내부에는 연결로드(160), 접압스프링(170) 및 가이드 핀(미도시) 등이 구비될 수 있으며, 이와 같이 이동접점(132)을 이동시키기 위한 상기 연결로드, 점압스프링, 가이드 핀을 포함한 구성을 이동메커니즘이라 지칭하도록 한다.

다만, 상기와 같은 이동메커니즘에 의하여 이동접점(132)을 이동시키는 세부적인 구성 또는 방법은 공지된 기술이므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 아울러, 상기에서 개시된 이동메커니즘의 구성 이외에도 당업자에 의해 다양한 이동메커니즘이 구축될 수 있음은 물론이다.

특히, 접점케이스(136)의 상부 일측으로는 선술한 유출구(135)가 구비될 수 있고, 하부 일측으로는 일부 개방된 형태의 유입구(134)가 구비될 수 있다. 유입구(134)에 의하면 수용공간(133) 내부로 냉각매체가 유입되어 고정접점(131) 및 이동접점(132)을 냉각할 수 있고, 유출구(135)에 의하여 냉각매체가 배출됨으로써, 통전부의 냉각효율이 향상될 수 있다.

본 발명에서는 바람직하게, 냉각매체로서 가스(gas)를 사용할 수 있으며, 일예로써 공기(air)를 사용할 수 있다. 그러나, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니다.

도 2에는 하우징(110)의 사시도가 도시되어 있다. 하우징(110)의 하부로는 후술되는 냉각부가 수용되며, 부싱(10)과 차단기본체(120)의 연결부에는 절연부재(11, 절연셔터)가 구비될 수 있다.

하우징(110)의 하부에는 복수개의 연결구(111)를 포함하는 하우징커버(114)가 구비된다. 하우징커버(114)는 차단기본체(120)의 하부에 배치될 수 있고, 연결구(111)에 의하면 냉각부에서 발생되는 냉각매체가 차단기본체(120), 구체적으로는 접점케이스(136)의 내부로 공급될 수 있다.

따라서, 하우징커버(114)에서 상기 연결구(111)는 각각의 접점케이스(136)의 유입구(134)에 대응되게 배치될 수 있다. 그리하여, 하우징커버(114)의 하부에 구비되는 냉각부에서 발생한 냉각용 공기가 연결구(111)를 통과하여 각각의 접점케이스(136)의 유입구(134)로 유입되면서, 내부의 고정접점 및 이동접점을 포함하는 통전부를 순환하며 냉각을 실시하게 되는 것이다.

이때, 유입구(134)의 형태, 크기, 개수는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자 및 작업환경에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있다.

도 3에는 하우징커버(114)의 하부공간 및 상기 하부공간에 구비되는 냉각부가 도시되어 있다. 하우징커버(114)의 하부공간은 지지프레임(117)에 의해 제1 공간(115)과 제2 공간(116)으로 분리될 수 있다. 그리고, 지지프레임(117)에는 냉각용 공기가 통과할 수 있도록 복수개의 관통홀(118)이 구비된다.

제1 공간(115)에는 냉각매체를 공급할 수 있도록, 후술되는 가스발생유닛이 설치될 수 있으며, 제2 공간(116)에는 도 5에 보이는 것처럼 상기 가스발생유닛(141)으로부터 공급되는 냉각매체를 하우징커버(114)의 연결구(111)로 보내며, 이로써, 접점케이스(136)의 유입구(134)까지 효율적으로 공급될 수 있도록 하는 가스수송유닛(142)이 설치된다.

가스수송유닛(142)은 상기 가스발생유닛(141)과 접점부를 연결하며, 가스발생유닛으로부터 발생한 가스의 유동통로(143)를 포함하고, 상기 하우징(110)으로부터 탈착가능하게 제공된다.

이때, 바람직하게, 상기 가스발생유닛(141)은 냉각용 팬(fan)으로 구비될 수 있다. 그리고, 지지프레임(117)의 선술한 관통홀은 구비되는 냉각용 팬의 개수만큼 구비되어, 냉각용 팬으로부터 발생한 냉각용 공기가 이동할 수 있는 통로가 될 수 있다. 바람직하게, 상기 냉각용 팬은 각각의 관통홀(118)에 볼트결합됨으로써 고정될 수도 있다. 그러나, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다.

가스수송유닛(142)은 상기 냉각용 팬에 대면하는 제1 개방구(114)와 상기 접점부에 대응되도록, 하우징커버(114)의 연결구(111)에 대면하는 제2 개방구(145)를 포함한다. 그리고, 내부공간은 냉각용 팬으로부터 발생한 냉각용 공기가 이동할 수 있는 유동통로(143)로 구비되는 덕트(duct)로 제공될 수 있다.

이때, 상기 덕트는, 연결구(111)의 하방에서 제1 개방구(144) 방향으로 경사지게 제공되는 경사부(146)를 포함한다. 이와 같은 경사부(146)에 의하면 냉각용 팬으로부터 발생한 공기의 유동성이 개선될 뿐만 아니라, 와류를 방지하여 공기가 접점부까지 보다 효율적으로 공급되면서 냉각효율이 향상되는 효과가 있다.

바람직하게, 도 3에 보이는 것처럼, 상기 덕트는 덕트몸체(147a)와, 상기 덕트몸체의 상부로 연결되는 덕트커버(147b)로 제공될 수 있다. 이때, 상기 덕트커버(147b)는 복수개의 볼트체결구(148)를 포함하며, 상기 볼트체결구(148)에 의하면 당업자는 상기 덕트를 하우징(110)으로부터 용이하게 탈부착할 수 있다.

일예로써, 상기 하우징(110)에 상기 덕트를 체결 또는 분리하기 위해서 덕트커버(147b)에 구비되는 볼트체결구(148)에 M4볼트를 체결할 수 있으나, 이는 본 발명에 의해 한정되지 않는다.

한편, 도 6에는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 회로차단기가 도시되어 있다.

이에 의하면, 본 발명의 하우징(110)의 상부에서 상기 차단기본체(120)의 외부로는 복수개의 프레임(112)이 구비됨을 알 수 있다. 또한, 상기 복수개의 프레임(112) 중 어느 하나에는, 개폐도어(113)가 설치될 수 있다.

이와 같이 구성되는 하우징(110)에 따르면, 차단기본체(120)를 외부 충격 또는 손상으로부터 보호할 수 있으므로 장치의 수명을 연장할 수 있고, 이때, 개폐도어(113)에 의해 사용자의 접근이 용이하도록 하여 사용성 또한 개선되는 효과가 있다.

여기서, 상기 프레임(112)의 개수, 재질 등은 본 발명에 의해 한정되지 않으며 당업자 및 작업환경에 의하여 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100 : 회로차단기 110 : 하우징
120 : 차단기본체 130 : 접점부
140 : 냉각부 150 : 절연케이스
160 : 연결로드 170 : 접압스프링

Claims (7)

1. 하우징;
   상기 하우징에 설치되는 차단기본체;
   상기 차단기본체에 구비되는 고정접점과, 상기 차단기본체에 구비되는 이동메커니즘에 의해 상기 고정접점에 대하여 이동하게 제공되는 이동접점을 포함하는 접점부; 및
   상기 하우징에 설치되고, 냉각매체를 상기 접점부로 유동시키게 제공되는 냉각부;
   를 포함하고,
   상기 이동메커니즘은,
   이동접점을 이동시키기 위한 연결로드, 접압스프링, 가이드 핀을 포함하며,
   상기 냉각부는,
   상기 하우징에 수용되어 가스를 냉각매체로 사용하되,
   가스를 발생시키는 가스발생유닛; 및
   상기 가스발생유닛과 상기 접점부를 연결하여 상기 가스의 유동통로가 되고, 상기 하우징에서 탈착되게 제공되는 가스수송유닛;
   을 포함하고,
   상기 가스수송유닛은,
   상기 가스발생유닛에 대면하는 제1 개방구와, 상기 접점부에 대응되게 배치되는 제2 개방구를 구비하는 덕트로 제공되되,
   상기 덕트는,
   상기 제1 개방구에서 상기 제2 개방구 방향으로 경사지게 제공되고,
   상기 접점부는,
   상기 고정접점과 상기 이동접점을 수용하는 수용공간을 구비하는 접점케이스;를 포함하되,
   상기 접점케이스는,
   상기 제2 개방구에 대응되게 배치되고, 상기 냉각매체가 유입되는 유입구; 및
   상기 냉각매체가 배출되는 유출구;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 제2 개방구와 상기 유입구에 대면하는 일측에서 개방되게 제공되는 연결구;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 가스발생유닛은,
   팬(fan)으로 제공되는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
   
7. 제1항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 차단기본체의 외부에 배치되어 상기 차단기본체를 수용하는 복수개의 프레임;을 더 포함하고,
   상기 프레임들 중 적어도 하나에는 개폐도어;가 설치되는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
   

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