KR102127004B1 - 피시비코어형zct소자와 cob-ic집적소자로 구성된 누전차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 관한 것이다.

Description

피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기{Circuit breaker with Fiber core type ZCT device and COB-IC Integrated device}
본 발명은 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 관한 것이다.
전류를 측정하는 방법에는 변류기, 션트(shunt), 홀 센서, 로고스키 코일 등 매우 다양한 방법으로 전류를 측정하는 소자와 방법이 개발되어 있다.
종래의 배전반 및 각종 고압 스위치 기어 등의 전력기기에서 부하전류 및 사고전류를 측정하기 위해 사용되는 가장 일반적인 전류 측정 방법은 철심에 코일을 감아 사용하는 CT를 사용하는 것이다.
그러나, CT는 철심을 사용하여 제작되기 때문에 철심이라는 물질 자체가 가지는 물리적 특성(전자 상호간 유도 현상, 히스테리 현상으로 인한 철손실)에 따라 전류측정범위가 높아지면 측정오차를 벗어나서 사용상 오동작 또는 부동작 하는 어려운 문제점이 있다.
그리고, CT에서 포화를 방지하기 위해서는 고급의 재질을 사용하거나 철심량을 늘이면 되나 일정량 이상을 초과하여 사용하면 CT 제작상 어려움이 있고 사용자는 CT을 수납하는 체적이 과다하게 증가되고 무거워서 사용상 많은 문제점을 갖게 된다.
또한, 배선용 차단기 등의 전기 장치에 사용되기 위하여 각 상에 대한 3개의 변류기(CT : Current Transformer, 이하 'CT'라고도 한다)와 영상 변류기(ZCT : Zero phase sequence Current Transformer, 이하 'ZCT'라고도 한다)를 일체로 내장하는 변류기 '일체형 영상변류기'가 알려져 있다.
통상 사용되는 ZCT는 원형의 도넛 모양(환형)이지만, 변류기 일체형 영상변류기에서 장치의 크기를 줄이고자 원형 대신 트랙형의 모양을 가진 것이 공지되어 있다.
상기한 종래의 변류기 일체형 영상변류기는 메인케이스 내에 영상변류기와 각 변류기를 일체화시킴으로 부피를 줄일 수 있다.
한편, 누전차단기(ELCB-Earth Leakage Circuit Breaker)는 개폐기구, 트립장치 등을 절연물 용기내에 일체로 조립한 것이며, 통전 상태의 전로를 수동 또는 전기 조작에 의해 개폐할 수 있으며, 과부하, 단로 및 누전발생시 자동적으로 전류를 차단하는 것을 말한다.
이러한 누전차단기는 교류 600V 이하의 저압회로에서 누전으로 인한 감전사고 및 전기화재를 예방하기 위한 목적으로 사용된다.
상기 누전차단기는 인쇄회로기판, 기계적 동작을 하여 전로를 개폐하는 기구부, 차단시 발생하는 아크를 소호하는 소호부, 누전차단기의 정상동작 여부를 시험하기 위한 테스트 스위치, 누전트립 등으로 구성된다.
상기한 인쇄회로기판에는 IC(Back Side type, COB type), 저항, 콘덴서, 사이리스터(SCR) 등이 장착된다.
그러나, 종래의 누전차단기는 구성부품, 예를 들면, IC(Back Side type, COB type), 저항, 콘덴서, 사이리스터(SCR) 등이 인쇄회로기판에 배치되고, 여기에 영상변류기(ZCT)가 배치되어 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 코일 와인딩을 통해 연결 구성된 것이기 때문에 코일 와인딩을 수작업으로 수행함에 따른 작업 시간이 오래 걸리며, 가느다란 코일로 연결되기 때문에 추후 끊어지는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 장마철 또는 습도가 높은 장소에 설치되었을 경우 습기에 의해 오동작을 일으키게 되는 문제점이 발생하고 있었다.
즉, 종래의 누전차단기는 인쇄회로기판에 다수의 구성부품이 노출되게 장착되기 때문에 장마철, 지하실 등과 같이 습도가 높은 환경에서는 습기에 의한 합선등의 원인에 기인하여 누전차단기가 오동작하게 되는 등 제품의 성능에 대한 신뢰도가 하락하게 되는 문제점이 발생하고 있었다.
결국, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기를 제안하게 된 것이다.
대한민국등록특허번호 제10-0918110호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 누전차단기에 구성함으로써, 코일 와인딩 작업을 제거할 수 있으며, 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기는,
통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 피시비코어형ZCT소자(1000)와,
인쇄회로기판으로 형성되고, 일측에 형성된 외부접점단자(2100)를 이용하여 상기피시비코어형ZCT소자(1000)의 외부접점단자(1100)와 연결되어 있으며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)와,
상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하하는 전류감지IC(3000)와,
상기 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 트립코일(4000)과,
상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하는 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기는,
피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하게 된다.
또한, 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 누전차단기에 구성함으로써, 코일 와인딩 작업을 제거할 수 있으며, 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공할 수 있는 상승 효과를 제공한다.
또한, 피시비 보드 형태로 제공하기 때문에 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 이에 따른 비용 절감 효과를 제공하게 된다.
또한, 종래의 코일 와인딩 작업을 제거함으로써, 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 누전차단기에 구성되는 ZCT의 코일부와 회로부를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 나타낸 사시도이며, 도 4는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자를 구성하는 누전차단기를 AC 460V에 도입할 경우를 나타낸 회로 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자의 각 층이 적층되는 것을 나타낸 사시도이며, 도 7은 적층된 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 전류감지IC 블록도이다.
도 9는 본 발명의 이실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 삼실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 나타낸 사시도이다.
도 11은 종래의 누전차단기에 구성되는 ZCT소자가 구성되는 피시비보드(10)와 단자(30)까지의 거리를 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명에 의한 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
현재 일반적인 누전차단기는 ZCT를 구성하고 있으며, ZCT로 관통하는 션트 또는 부스바가 있다.
특히, 기계적 구조가 복잡하여 공간이 협소하고, ZCT의 중앙홀로 전선이 관통하는 구조로 매우 타이트(협소)하여 여분의 공간이 없다.
따라서, 본 발명에서는 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자를 제공함으로써, 협소한 공간에서도 설치 구성이 가능한 장점을 제공한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 ZCT소자(50)는 적층구조의 코아와 이를 삽입하는 케이스 및 상기 케이스에 코일을 와인딩하고, 와인딩된 코일(10)의 2 선을 회로부(20)에 연결하는 작업을 수행하게 된다.
상기한 와인딩된 코일의 2 선을 회로부에 연결하기 위하여 종래에는 일일히 수작업으로 연결하기 때문에 작업시 불량이 많이 발생하게 되며, 신뢰성이 떨어지는 문제점이 발생하게 되며, 작업 시간이 상당히 소요되기 때문에 이에 대하여 개선할 필요성이 대두되었다.
이에 본 출원인은 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출할 수 있는 누전차단기를 제공하게 되었다.
따라서, 케이스가 필요없거나, 필요하다면 종래의 ZCT소자 케이스 크기인 2cm(가로) x 2.5cm(세로) x 1cm(두께)이 1.5cm(가로) x 2.3cm(세로) x 0.1cm(두께)로 슬림화가 가능하여 누전 차단기의 복잡한 구조에 따라 실장할 수 있는 공간의 한계를 극복할 수 있게 되는 상승 효과를 제공하게 된다.
바람직하게는 본 발명의 누전차단기에 구성되는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자가 포함된 피시비는 가로는 1.5cm이하, 세로는 2.3cm 이하, 두께는 0.1cm 이하로 크기를 슬림화할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기는 크게, 피시비코어형ZCT소자(1000)와, COB-IC집적소자(2000)와, 전류감지IC(3000)와, 트립코일(4000)과, 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구성수단들 이외의 누전차단기를 구성하는 기계적 구조는 일반적인 기술이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
상기 피시비코어형ZCT소자(1000)는 통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 기능을 수행하게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 ZCT소자는 중앙에 통공이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴(10)은 통공의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공에 지락 혹은 감전과 같은 사고 전류를 검출하고자 하는 전선들을 관통시키게 되는 것이다.
구체적으로 종래의 ZCT소자(50)는 적층구조의 코아와 이를 삽입하는 케이스 및 상기 케이스에 코일을 와인딩하고, 와인딩된 코일(10)의 2 선을 회로부(20)에 연결하는 작업을 수행하게 된다.
이때, 상기 COB-IC집적소자(2000)는 인쇄회로기판으로 형성되고, 일측에 형성된 외부접점단자(2100)를 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)의 외부접점단자(1100)와 연결되어 있으며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 소자이다.
또한, 상기 외부접점단자는 외부출력단자를 의미하며, 외부출력단자끼리 일반적으로 인쇄패턴 혹은 기타 연결수단(구리선, 전선 등) 등을 이용하여 서로 전기적으로 연결시키게 되는 것이다.
그리고, 상기 전류감지IC(3000)는 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하게 된다.
이때, 상기 트립코일(4000)은 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 기능을 수행하게 되며, 상기 트립코일스위치(5000)는 상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 나타낸 사시도이며, 도 4는 평면도이다.
도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 핵심적 구성수단인 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 하나의 피시비 보드 상에 구성하게 된다.
즉, 피시비코어형ZCT소자(1000)는 통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하게 되는데, 이를 위하여 상기 COB-IC집적소자(2000)의 경우에도 인쇄회로기판으로 형성되고, 일측에 형성된 외부접점단자(2100)를 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)의 외부접점단자(1100)와 연결하게 되는 것이다.
이때, 상기 COB-IC집적소자(2000)는 COB IC(2200), 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성하게 되면, 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하게 된다.
또한, 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 누전차단기에 구성함으로써, 코일 와인딩 작업을 제거할 수 있으며, 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공할 수 있는 상승 효과를 제공한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자를 구성하는 누전차단기를 AC 460V에 도입할 경우를 나타낸 회로 예시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자가 송전라인에 연결되어 있고, 브릿지 다이오드로 이루어진 정류부(BD1), 트립코일(L1), 테스트용 스위치(SW1) 등이 연결되게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자의 각 층이 적층되는 것을 나타낸 사시도이며, 도 7은 적층된 예시도이다.
도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)는,
비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과;
상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200)과;
상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과;
상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부코일패턴형성층(100)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되게 된다.
그리고, 상기 상부코일패턴형성층의 하측에 통공층(200)을 위치시키되, 두 개를 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성하게 된다.
이때, 상기 비아홀(110)의 위치와 수직으로 보았을 때, 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되게 된다.
이때, 상기 통공층 사이에 코어 재질로 중앙코어층(300)을 형성하게 되는 것이다.
그리고, 하부코일패턴형성층(400)을 상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치시키며, 비자성체로 형성시키게 된다.
그리고, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 상부코일패턴형성층(100)의 코일 패턴은 통공층(200)에 형성된 비아홀과 하측의 하부코일패턴형성층(400)에 형성된 비아홀과 연결되어 하부에 형성된 코일 패턴과 3차원적 코일 형상을 제공하게 되는 것이다.
한편, 발명에서 설명하고 있는 자성체로는 Ni-Fe계의 퍼멀로이(pemalloy)를 사용하게 된다.
종래의 코일 방식의 ZCT소자의 경우에는 권선기를 사용하여 코일을 감게 되므로 간격 불균형, 크로스 발생 등으로 인하여 특성이 변화할 수밖에 없었다.
그러나, 본 발명의 경우에는 일정한 간격을 유지하면서 패턴이 형성되게 되므로 패턴들의 전체적인 형상이 코일을 감은 형상을 가지고 있게 되므로 양산시에 균일한 특성을 제공할 수 있게 된다.
즉, 권선기나 수작업으로 코일을 감게 되면, 코일간의 간격이 일정하기 않을 수 있으며, 코일들이 뭉쳐있는 경우도 발생할 수 있으며, 특히 원형 이외의 형상에서도는 일정 간격을 유지하기가 힘들어지게 된다.
예를 들어, 권선기를 사용할 경우에는 원형 형태의 검출소자만 가능하지만, 타원형, 각진 모서리가 있는 사각형, 삼각형 등의 형태에서는 간격이 불균형할 수밖에 없어서 균일한 특성을 제공할 수가 없다.
또한, 산업 구조가 나날이 발전하면서 산업기계들의 구조가 다양한 형태로 변경되고 있다.
예를 들어, 태양광 인버터 내에 구성되는 전류 검출소자의 경우에는 원형이 부적합하다.
그러나, 본 발명의 경우에는 어떠한 산업 기계 구조에도 다양한 형상 적용이 가능하되, 제조 원가는 상승하지 않으면서 기존 산업 기계 구조와의 접목력이 탁월해지는 효과를 발휘한다.
즉, 사람의 개입이 없으며, 기계적 에러가 없으므로 균일한 품질을 제공하면서도 사이즈도 초소형화가 가능하며, 다양한 형태의 검출 소자를 제공할 수 있다는 상승 효과를 발휘하게 되는 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 전류감지IC 블록도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 전류감지IC(3000)는,
누설전류값을 획득하기 위한 전류값획득부(3100);와
누설전류의 임계값을 저장하고 있는 메모리부(3200);와
상기 전류값획득부에 의해 획득된 누설전류값이 설정된 누설전류값을 초과할 경우에 트립 트리거 신호를 발생시켜 트립구동부로 제공하는 임계값도달판단부(3300);와
상기 임계값도달판단부(430)로부터 트립 트리거 신호를 수신받으면 트립 신호를 트립코일로 제공하는 트립구동부(3400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 설명하자면, 전류값획득부를 통해 누설전류값을 획득하게 되면 임계값도달판단부에 의해 메모리부에 저장된 누설전류의 임계값을 참조하여 누설전류값을 초과할 경우에 트립구동부로 크립 트리거 신호를 발생시키게 되며, 상기 트립구동부(3400)는 트립 코일에 트립 신호를 제공하게 된다.
따라서, 크립코일은 트립코일스위치를 트립시켜 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하게 되는 것이다.
도 9는 본 발명의 이실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 나타낸 사시도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 이실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기는,
통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 피시비코어형ZCT소자(1000)와,
상기 피시비코어형ZCT소자(1000)의 상측 혹은 하측에 위치하고, 인쇄회로기판으로 형성되며, 표면실장형 생산 방식을 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상측 혹은 하측에 연결되어 있으며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)와,
상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하는 전류감지IC(3000)와,
상기 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 트립코일(4000)과,
상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하는 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성된다.
일실시예와의 차이점은 COB-IC집적소자(2000)가 피시비코어형ZCT소자(1000)에 연이어 하나의 인쇄회로기판을 형성하지 않고, COB-IC집적소자(2000)를 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)의 상측 혹은 하측에 위치하도록, 표면실장형 생산 방식을 이용하여 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상측 혹은 하측에 연결시키는 것이다.
도 9의 경우에는 상측면에 표면실장형 생산 방식으로 연결하는 예시를 든 것이다.
상기와 같이 구성하게 되면, 일실시예보다 길이(세로)를 축소하게 됨으로써, 각종 부품들을 실장해야 하는 누전차단기에 일실시예보다 더욱 슬림한 슬림 타입으로 장착이 가능한 장점을 제공하게 된다.
예를 들어, 케이스가 필요없거나, 케이스가 필요하다면 일실시예의 케이스 크기인 1.5cm(가로) x 2.3cm(세로) x 0.1cm(두께)보다 더욱 슬림화된 1.5cm(가로) x 1.9cm(세로) x 0.1cm(두께)를 보관할 수 있는 케이스 사이즈로 제조하면 된다.
즉, 세로의 길이가 0.4cm 이상으로, 그리고, 두께를 0.1cm 이하로 더욱 축소시킬 수 있기 때문에 누전차단기에 CT소자를 추가적으로 구성할 수 있는 공간을 마련할 수 있게 된다.
상기한 세로 길이 0.4cm의 차이와 두께 1cm에서 0.1cm 이하로의 축소는 복잡하며, 다양한 각종 부품들이 실장되는 누전차단기의 케이스에서는 상당한 공간 확보 장점을 제공하게 된다.
구체적으로, 종래 기술보다 상당한 공간 확보가 가능하므로 ZCT소자 뿐만 아니라, CT소자도 추가적으로 구성할 수 있는 장점을 제공하게 되는데, 종래의 경우에는 CT소자의 크기가 ZCT소자와 동일한 크기로 2개가 구성되기 때문에(왜냐하면, 전선 1개에 1개의 CT소자가 구성되어야 함) 누전차단기의 케이스 내부로 상기 ZCT소자와 CT소자를 동시에 구성할 수 없는 구조적인 문제점이 발생하게 된다.
예를 들어, ZCT소자 두께-1cm와 CT소자 두께-1cm x 2개 이므로 총 두께인 3cm 정도를 실장할 수 있는 공간이 필요하게 된다.
그러나, 본 발명의 초 슬림화된 소자의 경우에는 사이즈 특히, 두께가 0.1cm가 되어 CT소자를 동시에 구성할 수 있는 공간 확보가 가능하다.
예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 종래 ZCT소자가 구성되는 피시비보드(10)와 전선(20)이 결합되는 단자(30)까지의 거리가 2.3cm가 되므로 상기한 CT소자 등을 구성할 공간 확보가 불가능하다.
요약하자면, 본 발명에서는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자를 슬림화시켜 상기한 공간상의 제약을 극복할 수 있게 됨으로써, 다양한 소자들을 접목시킬 수 있는 확장성과 응용성을 제공하게 되는 것이다.
다시 말하자면, 슬림화가 가능하여 누전 차단기의 복잡한 구조에 따라 실장할 수 있는 공간의 한계를 극복할 수 있게 되어 다양한 소자들을 누전차단기에 도입할 수 있게 되어 누전 전류 뿐만 아니라, 과전류를 차단하는 기능까지 도입할 수 있는 상승 효과를 제공하게 된다.
한편, 이실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기를 제조하는 방법은,
통공이 형성된 피시비코어형ZCT소자(1000)를 제조하기 위한 제1단계와,
COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)를 제조하기 위한 제2단계와,
상기 제1단계에서 제조된 피시비코어형ZCT소자(1000)의 상측면 혹은 하측면에 제2단계에서 제조된 COB-IC집적소자(2000)를 위치시키는 제3단계와,
표면실장형 생산 방식을 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상측 면혹은 하측면에 위치한 COB-IC집적소자(2000)를 연결하기 위한 제4단계를 포함하게 된다.
따라서, 종래의 누전차단기의 구조상 ZCT소자와 COB-IC소자가 형성된 크기 및 길이보다 현저하게 슬림화된 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기를 제공하게 됨으로써, 부품 실장 시간 단축 및 편리성과 기계 구조적 강인함을 제공하게 된다.
도 10은 본 발명의 삼실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기의 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 나타낸 사시도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 삼실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기는,
통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 일측에 형성된 외부접점단자(1100)를 이용하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 피시비코어형ZCT소자(1000)와,
인쇄회로기판으로 형성되고, 일측에 형성된 외부접점단자(2100)를 이용하여 상기피시비코어형ZCT소자(1000)의 외부접점단자(1100)와 연결수단(2500)을 통해 서로 연결하며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)와,
상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하는 전류감지IC(3000)와,
상기 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 트립코일(4000)과,
상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하는 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성된다.
일실시예와 이실시예와의 차이점은 연결수단(2500)을 통해 독립적으로 구성되는 피시비코어형ZCT소자(1000)와 COB-IC집적소자(2000)를 서로 연결시켜 전기적 신호를 상호 주고 받도록 구성한 것이다.
이때, 상기 연결수단(2500)은 예를 들어, 코일선, 구리선, 철심, 전선 등 전기가 이동할 수 있는 연결선을 의미하며, 본 발명의 사상을 해결할 수 있는 어떠한 연결선이라도 상관없을 것이다.
한편, 삼이실시예에 따른 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기를 제조하는 방법은,
통공이 형성된 피시비코어형ZCT소자(1000)를 제조하기 위한 제1단계와,
COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)를 제조하기 위한 제2단계와,
상기 제1단계에서 제조된 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상기 제2단계에서 제조된 COB-IC집적소자(2000)를 연결수단(2500)을 통해 서로 연결시키는 제3단계를 포함하게 된다.
상기와 같은 제조 방법을 이용하게 되면 누전차단기에 해당 소자들을 실장하는 위치에 따라 탄력적으로 적용할 수 있게 된다.
상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 이용하여 누설 전류를 검출하여 전류감지IC에 제공하여 즉시 트립코일스위치를 트립하는 특징을 제공하게 된다.
또한, 피시비 코어 구조를 가지는 ZCT 검출 소자와 이와 동일한 피시비 구조를 가지는 COB-IC집적소자를 누전차단기에 구성함으로써, 코일 와인딩 작업을 제거할 수 있으며, 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공할 수 있는 상승 효과를 제공한다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
1000 : 피시비코어형ZCT소자
2000 : COB-IC집적소자
3000 : 전류감지IC
4000 : 트립코일
5000 : 트립코일스위치

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 있어서,
    통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 피시비코어형ZCT소자(1000)와,
    인쇄회로기판으로 형성되고, 일측에 형성된 외부접점단자(2100)를 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)의 외부접점단자(1100)와 연결되어 있으며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)와,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하는 전류감지IC(3000)와,
    상기 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 트립코일(4000)과,
    상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하는 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성되되,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)는,
    비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과;
    상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200)과;
    상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과;
    상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자가 송전라인에 연결되어 있고, 브릿지 다이오드로 이루어진 정류부(BD1), 트립코일(L1), 테스트용 스위치(SW1)가 연결되는 것을 특징으로 하며,
    상기 전류감지IC(3000)는,
    누설전류값을 획득하기 위한 전류값획득부(3100);와
    누설전류의 임계값을 저장하고 있는 메모리부(3200);와
    상기 전류값획득부에 의해 획득된 누설전류값이 설정된 누설전류값을 초과할 경우에 트립 트리거 신호를 발생시켜 트립구동부로 제공하는 임계값도달판단부(3300);와
    상기 임계값도달판단부(3300)로부터 트립 트리거 신호를 수신받으면 트립 신호를 트립코일로 제공하는 트립구동부(3400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기.
  6. 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 있어서,
    통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 피시비코어형ZCT소자(1000)와,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)의 상측 혹은 하측에 위치하고, 인쇄회로기판으로 형성되며, 표면실장형 생산 방식을 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상측 혹은 하측에 연결되어 있으며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)와,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하는 전류감지IC(3000)와,
    상기 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 트립코일(4000)과,
    상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하는 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성되되,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)는,
    비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과;
    상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200)과;
    상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과;
    상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 전류감지IC(3000)는,
    누설전류값을 획득하기 위한 전류값획득부(3100);와
    누설전류의 임계값을 저장하고 있는 메모리부(3200);와
    상기 전류값획득부에 의해 획득된 누설전류값이 설정된 누설전류값을 초과할 경우에 트립 트리거 신호를 발생시켜 트립구동부로 제공하는 임계값도달판단부(3300);와
    상기 임계값도달판단부(3300)로부터 트립 트리거 신호를 수신받으면 트립 신호를 트립코일로 제공하는 트립구동부(3400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    누전차단기에 CT소자 2개를 추가적으로 구성할 수 있는 공간을 마련할 수 있는 것을 특징으로 하며,
    피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기를 제조하는 방법은,
    통공이 형성된 피시비코어형ZCT소자(1000)를 제조하기 위한 제1단계와,
    COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)를 제조하기 위한 제2단계와,
    상기 제1단계에서 제조된 피시비코어형ZCT소자(1000)의 상측면 혹은 하측면에 제2단계에서 제조된 COB-IC집적소자(2000)를 위치시키는 제3단계와,
    표면실장형 생산 방식을 이용하여 상기 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상측 면혹은 하측면에 위치한 COB-IC집적소자(2000)를 연결하기 위한 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기.
  7. 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기에 있어서,
    통공을 관통하는 제1전선(L1)의 누설전류를 감지하여 일측에 형성된 외부접점단자(1100)를 이용하여 COB-IC집적소자로 검출 신호를 전달하기 위한 피시비코어형ZCT소자(1000)와,
    인쇄회로기판으로 형성되고, 일측에 형성된 외부접점단자(2100)를 이용하여 상기피시비코어형ZCT소자(1000)의 외부접점단자(1100)와 연결수단(2500)을 통해 서로 연결하며, COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)와,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)로부터 제공되는 신호를 수신하여 누설전류를 검출하여 누설전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하는 전류감지IC(3000)와,
    상기 전류감지IC로부터 트립신호 획득시, 트립코일스위치(5000)를 개방시켜 전원 차단하는 트립코일(4000)과,
    상기 트립코일에 의해 개방되어 제1전선(L1)과 제2전선(L2)의 전원 공급을 차단하는 트립코일스위치(5000)를 포함하여 구성되되,
    상기 피시비코어형ZCT소자(1000)는,
    비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과;
    상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200)과;
    상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과;
    상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 전류감지IC(3000)는,
    누설전류값을 획득하기 위한 전류값획득부(3100);와
    누설전류의 임계값을 저장하고 있는 메모리부(3200);와
    상기 전류값획득부에 의해 획득된 누설전류값이 설정된 누설전류값을 초과할 경우에 트립 트리거 신호를 발생시켜 트립구동부로 제공하는 임계값도달판단부(3300);와
    상기 임계값도달판단부(3300)로부터 트립 트리거 신호를 수신받으면 트립 신호를 트립코일로 제공하는 트립구동부(3400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기를 제조하는 방법은,
    통공이 형성된 피시비코어형ZCT소자(1000)를 제조하기 위한 제1단계와,
    COB IC, 저항, 콘텐서, 사이리스터가 인쇄회로기판에 집적화되어 있는 COB-IC집적소자(2000)를 제조하기 위한 제2단계와,
    상기 제1단계에서 제조된 피시비코어형ZCT소자(1000)와 상기 제2단계에서 제조된 COB-IC집적소자(2000)를 연결수단(2500)을 통해 서로 연결시키는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피시비코어형ZCT소자와 COB-IC집적소자로 구성된 누전차단기.

KR1020180044267A 2018-04-17 2018-04-17 피시비코어형zct소자와 cob-ic집적소자로 구성된 누전차단기 KR102127004B1 (ko)

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