KR102286660B1 - 복합형 전기안전 차단기 - Google Patents

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라웅재
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Abstract

복합형 전기안전 차단기는 차단기 내부를 구획하여 다수의 분리 공간이 형성되도록 복수의 하우징부재들을 포함하는 하우징, 상기 복수의 하우징부재들에 결합되는 복수의 커버부재들을 포함하는 커버, 상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제1 공간부에 설치되는 상 도전선(Hot) 전원 차단 동작부, 상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제2 공간부에 설치되는 중립 도전선(Neutral) 전원 차단 동작부, 및 상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제3 공간부에 메인 인쇄회로기판(PCB)이 설치되어 누전 및 아크 검출에 따른 차단 신호를 상기 전원 차단 동작부에 제공하는 회로부를 포함한다.

Description

복합형 전기안전 차단기 {MULTI-FUNCTION CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 복합형 전기안전 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기존의 표준 누전차단기 설치 패널의 교체없이 설치할 수 있고 전기적 위험요소인 아크 결함 및 과부하, 누전에 대해 복합적으로 파악하여 전기를 차단할 수 있는 복합형 전기안전 차단기에 관한 것이다.
전기화재는 기존의 누전/배선용 차단기가 설치되어 있는 곳에서도 발생하는데 이러한 기존의 차단기는 전기 화재의 주 원인이 되는 위험한 전기 스파크(아크)사고를 감지하는 기능이 없기 때문이다.
전기 스파크(아크)사고는 전선이나 전기제품의 손상, 전선의 절연파괴 또는 부적절한 설치, 접속결함, 노화현상 등이 원인이 되어 발생한다. 전기화재의 약 80%가 아크로 인한 것이라는 사실은 국내는 물론 세계적으로 이미 잘 알려져 있다.
이에 전기화재의 주 원인이 되는 아크 결함을 감지하고 전원을 차단할 수 있는 아크차단기 관련 기술이 다수 제시되고 있다.
그 일예로, 한국등록특허 제10-1464246호에는 아크 검출 차단기에 있어서, 소스와 부하를 연결하는 전원 라인에 설치되는 ZCT, 상기 ZCT의 출력신호를 인가받아 하이패스필터(HPF)로 필터링하여 아크 결함에 의한 고주파신호만을 검출하는 아크검출부, 상기 아크검출부에 의해 검출된 고주파신호로부터 아크 결함 발생 여부를 판단하여 아크 결함 발생시 전원을 차단하기 위한 차단신호를 발생하는 마이크로프로세서, 및 상기 마이크로프로세서로부터 인가되는 차단신호에 따라 상기 소스와 부하 사이에 전원 공급을 차단하는 차단부를 포함하는 ZCT를 이용한 아크 검출 차단기를 개시한다.
하지만, 현재 국내에는 과부하 및 누전에 대한 보호 차단기만이 설치가 의무화되어 있고 아크차단기는 설치 권고 정도로 되어 있어 일부 기업체 및 관공서, 다중 이용시설 정도에서만 아크차단기를 적용하고 있다.
이에, 누전과 과부하 감지 및 누전/배선용 차단기가 감지하지 못하는 아크결함(Arc Fault)를 감지하여 차단하여 감전뿐만 아니라 전기 화재 발생을 방지할 수 있는 아크 겸용 누전차단기 관련 기술이 개발되고 있다.
그 일예로, 한국 등록특허공보 제10-0956162호에는 외부전압 입력라인과 부하단 사이에 설치되는 CT와 ZCT, 상기 CT로부터 아크 결합에 의한 전류를 검출하는 아크검출부, 응답속도를 각각 다르게 설계하여 상기 CT로부터 전류 변화 및 현재 전류값을 각각 감지하여 과부하를 검출하는 복수개의 과부하검출부, 상기 ZCT로부터 누전에 의한 누설량을 검출하는 누전검출부, 상기 과부하검출부와 누전검출부로부터 과부하 및 누전 검출시 전원을 차단하기 위한 트립신호를 발생하고 상기 아크검출부, 과부하검출부 및 누전검출부로부터 각각 검출되는 아크수, 현재 전류값, 전류변화 및 누설량을 조합하여 아크결함 발생 여부를 판단하여 아크 결함 발생시 전원을 차단하기 위한 트립신호를 발생하는 마이크로프로세서 및 상기 마이크로프로세서로부터 인가되는 트립신호에 따라 상기 외부전원 입력라인과 부하단 사이에 외부전압 공급을 차단하는 차단부를 포함하는 복합형 전기안전 차단기를 개시한다.
한편, 아크차단기 또는 아크 겸용 누전차단기는 아크 차단 기능만을 위해서도 기존의 누전차단기의 내부 구조보다 회로와 기구부가 많고 복잡하여 그 크기(size)가 기존 누전차단기에 비해 상대적으로 커서 누전차단기가 기 설치되어 있는 판넬에 기존 누전차단기와의 1:1 교체 및 추가 설치가 불가능한 문제가 있다.
이로 인하여, 기존 누전차단기가 설치되어 있는 판넬에 아크차단기 추가 설치 혹은 아크 겸용 누전차기로 대체 설치하고자 할 경우 그에 따르는 비용 부담은 물론 기존 설치 판넬을 대형 판넬로 교체해야 하는 번거로움과 불편함이 있고 판넬 크기가 커짐에 따라서는 설치 위치에 따라 설치가 불가능한 제약이 생길 수 있다.
즉, 기존의 표준 누전차단기 설치 공간 판넬 내부에는 비규격품으로 그 크기 즉, 폭과 길이가 기존의 누전차단기의 2배~3배 가까이 되는 크기의 아크차단기 혹은 아크 겸용 누전차단기가 설치될 수가 없어 전기 화재의 첨단 예방 장치인 아크차단기 보급에 막대한 제약을 받아오고 있다.
한국등록특허 제10-1464246호(2014.11.21 등록) 한국등록특허 제10-0956162호(2010.04.27 등록)
본 발명의 일 실시예는 기존의 표준 누전차단기 설치 패널의 교체없이 설치할 수 있고 전기적 위험요소인 아크 결함 및 과부하, 누전에 대해 복합적으로 파악하여 전기를 차단할 수 있는 복합형 전기안전 차단기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 내부 공간을 일정구획으로 분리하여 분리된 공간에 상호 전자기적 간섭을 최소화하여 아크 차단, 과부하 차단 및 누전 차단에 필요한 회로 및 기구물을 배치하여 크기를 소형화함으로써 기 설치된 표준 누전차단기와 1:1로 교체 설치할 수 있는 복합형 전기안전 차단기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 래치 레버가 상 도전선(Hot) 측에 고정되어 있고 트리거를 통해 중립 도전선(Neutral) 측과 연결하여 차단을 위한 공간을 최소화할 수 있는 복합형 전기안전 차단기를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 복합형 전기안전 차단기는 차단기 내부를 구획하여 다수의 분리 공간이 형성되도록 복수의 하우징부재들을 포함하는 하우징, 상기 복수의 하우징부재들에 결합되는 복수의 커버부재들을 포함하는 커버, 상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제1 공간부에 설치되는 상 도전선(Hot) 전원 차단 동작부, 상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제2 공간부에 설치되는 중립 도전선(Neutral) 전원 차단 동작부, 및 상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제3 공간부에 메인 인쇄회로기판(PCB)이 설치되어 누전 및 아크 검출에 따른 차단 신호를 상기 전원 차단 동작부에 제공하는 회로부를 포함한다.
상기 하우징은 핸들이 외부 노출되게 설치되는 제1 하우징부재와 상기 메인 인쇄회로기판이 입설되는 제2 하우징부재를 구비하고, 상기 커버부는 상기 제1 하우징부재의 단면에 결합되는 제1 커버부재와 상기 제2 하우징부재의 단면에 결합되는 제2 커버부재를 구비하고, 상기 차단기의 내부에 3개의 분리된 공간을 형성할 수 있다.
실시예들 중에서, 복합형 전기안전 차단기는 상기 제1 하우징부재와 제2 하우징부재 및 상기 제1 커버부재와 제2 커버부재 간의 결합단면들의 일측에 마련되는 전원측 연결을 위한 전원 접속단, 상기 결합단면들의 반대측에 마련되는 부하측 연결을 위한 부하 접속단, 및 상기 메인 인쇄회로기판에 전기적으로 접속되고 상기 부하 접속단의 하단에 마련되는 통신 연결을 위한 통신단자를 포함할 수 있다.
상기 상 도전선(Hot) 전원 차단 동작부는 상기 제1 하우징부재의 일면에 배치되고 상기 핸들과 연동되어 상기 전원 접속단 중 상 도전선(Hot) 전원 접속단과 접점을 이루는 제1 가동 접촉자, 상기 제1 가동 접촉자와 연동되어 제1 마그네틱 아마추어와 접점 또는 비접점을 이루는 래치 레버, 한쪽 단부에 인접하게 돌기가 형성되어 상기 돌기에 상기 래치 레버의 하단이 걸려 구속되는 상기 제1 마그네틱 아마추어, 상기 제1 마그네틱 아마추어의 하방에 배치되어 상 도전선(Hot)에 순간적인 단락시 자화되어 상기 제1 마그네틱 아마추어를 끌어당기는 제1 마그네틱 풀 피스, 및 상기 제1 마그네틱 아마추어와 상기 제1 마그네틱 풀 피스 사이에 배치되고 상기 제1 마그네틱 아마추어를 구속하여 상기 상 도전선(Hot)에 과부하 발생시 상기 제1 마그네틱 아마추어를 하향 이동시키는 제1 바이메탈을 포함할 수 있다.
상기 제1 하우징부재는 하부에 아크 및 전류를 감지하는 CT와 누설을 감지하는 ZCT가 입설되는 제1 인쇄회로기판(PCB)이 배치되고, 상기 상 도전성(Hot) 및 중립 도전선(Neutral)이 상기 CT와 ZCT를 관통하도록 구성되고, 상기 메인 인쇄회로기판과 전기적으로 접속되는 상기 제1 인쇄회로기판을 통해 작동되는 솔레노이드가 배치되고 상기 솔레노이드의 플런저에 상기 제1 마그네틱 아마추어가 구속될 수 있다.
상기 중립 도전선(Neutral) 전원 차단 동작부는 상기 제1 하우징부재의 타면에 배치되고 상기 핸들과 연동되어 상기 전원 접속단 중 중립 도전선(Neutral) 전원 접속단과 접점을 이루는 제2 가동 접촉자, 한쪽 단부에 결합홈이 절곡 형성되는 제2 마그네틱 아마추어, 상기 제2 마그네틱 아마추어의 하방에 배치되어 중립 도전선(Neutral)에 순간적인 단락시 자화되어 상기 제2 마그네틱 아마추어를 끌어당기는 제2 마그네틱 풀 피스, 상기 제2 마그네틱 아마추어와 상기 제2 마그네틱 풀 피스 사이에 배치되고 상기 제2 마그네틱 아마추어를 구속하여 상기 중립 도전선(Neutral)에 과부하 발생시 상기 제2 마그네틱 아마추어를 하향 이동시키는 제2 바이메탈, 및 상기 제2 마그네틱 아마추어의 결합홈에 끼움 결합되는 제1 결합편과 상기 제1 마그네틱 아마추어의 돌기 하부 단면에 접면하도록 배치되는 제2 결합편을 구비하고 상기 제2 마그네틱 아마추어와 연동하여 상기 제1 마그네틱 아마추어를 이동시키는 트리거를 포함할 수 있다.
상기 트리거는 상기 중립 도전선(Neutral)에 과부하 발생이나 순간적인 단락시 상기 제1 마그네틱 아마추어의 돌기에 구속된 상기 래치 레버에 대한 구속을 해제시킬 수 있다.
실시예들 중에서, 복합형 전기안전 차단기는 차단기의 정상 동작 여부를 확인하기 위한 테스트 버튼 및 전원 인가, 동작 여부, 차단 원인을 포함하는 차단기 상태를 표시하는 상태 표시부가 장착되는 제2 인쇄회로기판(PCB)이 상기 메인 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 하우징부재에 설치되고, 상기 테스트 버튼이 작동되는 경우 상기 메인 인쇄회로기판에서 차단 신호를 발생시켜 상기 솔레노이드를 작동하여 상기 플런저가 하향 이동되도록 하며 상기 플런저에 구속된 상기 제1 마그네틱 아마추어도 하향 이동시켜 상기 제1 마그네틱 아마추어의 돌기에 구속된 상기 래치 레버가 구속 해제되면서 상기 핸들이 수평인 위치까지 이동하도록 할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기는 기존의 표준 누전차단기 설치 패널의 교체없이 설치할 수 있고 전기적 위험요소인 아크 결함 및 과부하, 누전에 대해 복합적으로 파악하여 전기를 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기는 내부 공간을 일정구획으로 분리하여 분리된 공간에 상호 전자기적 간섭을 최소화하여 아크 차단, 과부하 차단 및 누전 차단에 필요한 회로 및 기구물을 배치하여 크기를 소형화함으로써 기 설치된 표준 누전차단기와 1:1로 교체 설치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기는 래치 레버가 상 도전선(Hot) 측에 고정되어 있고 트리거를 통해 중립 도전선(Neutral) 측과 연결하여 차단을 위한 공간을 최소화할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기는 전체적인 크기를 기존 차단기의 크기로 유지하여 손쉽게 교체 설치할 수 있도록 함으로써 보급을 확대하여 전기화재의 예방 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1의 (가) 및 (나)는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기를 나타내는 정면 및 배면 사시도이다.
도 2의 (가) 및 (나)는 도 1에 있는 차단기의 하우징 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 있는 제1 커버부재가 분리된 상태를 나타내는 사시도 및 평면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 있는 제1 하우징부재의 후면을 설명하기 위한 사시도 및 평면도이다.
도 7의 (가) 및 (나)는 도 6에 있는 마그네틱 아마추어에 트리거가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 있는 제2 커버부재가 분리된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9a 내지 9c는 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1의 (가) 및 (나)는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기를 나타내는 정면 및 배면 사시도이고, 도 2의 (가) 및 (나)는 도 1에 있는 차단기의 하우징 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기(100)는 하우징(110)과 이 하우징(110)의 단면에 결합되는 커버(120)를 포함한다.
하우징(110)은 제1 하우징부재(111)와 제2 하우징부재(113)를 구비하고 있으며, 커버(120)는 제1 하우징부재(111)와 제2 하우징부재(113)에 각각 결합되는 제1 커버부재(121)와 제2 커버부재(123)를 구비하고 있고, 이들 부재들은 도 2의 (가)와 같이 서로 분리될 수 있고 (나)와 같이 서로 맞춤 결합되어 차단기(100)의 내부 공간을 구획할 수 있다.
제1 하우징부재(111)는 일단면에 제2 하우징부재(113)가 결합되고 타단면에 제1 커버부재(121)가 결합될 수 있다. 제2 하우징부재(113)는 일단면에 제1 하우징부재(111)가 결합되고 타단면에 제2 커버부재(123)가 결합될 수 있다. 제1 커버부재(121)와 제1 하우징부재(111)와 제2 하우징부재(113) 및 제2 커버부재(123)에는 각각 결합을 고정시키기 위한 나사 홈(130)들이 관통되게 형성될 수 있다. 제1 하우징부재(111)와 제2 하우징부재(113) 및 제1 커버부재(121)와 제2 커버부재(123)는 고강도 플라스틱과 같은 충격과 열에 견디는 절연체로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기(100)는 제1 하우징부재(111)와 제1 커버부재(121) 사이에 제1 공간부(S1)가 형성되고, 제1 하우징부재(111)와 제2 하우징부재(113) 사이에 제2 공간부(S2)가 형성되고, 제2 하우징부재(113)와 제2 커버부재(123) 사이에 제3 공간부(S3)가 형성되어 3개의 분리된 공간을 형성할 수 있다. 제1 공간부(S1)와 제2 공간부(S2)에는 전원 동작부 구성이 배치되고 제3 공간부(S3)에는 인쇄회로기판(PCB) 구성이 배치되어 서로의 전자기적 간섭을 최소화할 수 있다. 제1 하우징부재(111)은 도 1 기준 상면에 핸들(140) 및 차단기(100)의 정상 동작을 확인하기 위한 테스트 버튼(150)이 외부로 노출되게 설치될 수 있다. 제1 하우징부재(111)의 상면에는 차단기(100)의 상태를 시각적으로 표시하는 상태 표시부가 더 설치될 수 있다. 제1 하우징부재(111)와 제2 하우징부재(113)는 각각 제1 커버부재(121)와 제2 커버부재(123)의 결합단면의 일측에 전원 접속단(160)이 마련되고 반대측에 부하 접속단(170)이 마련될 수 있다. 부하 접속단(170)의 하단에는 통신을 위한 통신단자(180)가 마련될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1에 있는 제1 커버부재가 분리된 상태를 나타내는 사시도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 하우징부재(111)는 우상단에 핸들(140)이 형성된 제1 회전 기구(210)가 설치되고, 제1 회전 기구(210)의 좌측에는 한 단부가 제1 회전 기구(210)에 맞물린 제1 가동 접촉자(211)가 설치된다. 제1 회전 기구(210)의 좌측에는 또한, 래치 레버(213)가 배치되며, 래치 레버(213)의 상단은 걸림 돌기(215)에 피벗 가능하게 결합된다.
한편, 제1 가동 접촉자(211)의 자유단부에는 가동 접점(211a)이 설치되어 있고 이 가동 접점(213a)은 전원 접속단(160) 중 제1 하우징부재(111)의 좌상단에 배치된 상 도전선(Hot) 전원 접속단(161)에 설치된 고정 접점(161a)과 전기적 접속을 이룰 수 있도록 구성되어 있다. 이들 접점(211a,161a)은 전기 전도성이 좋으면서 빈번한 접촉 및 분리에 견딜 수 있도록 충분한 강도를 갖는 재료로 제조된다. 이들 재료의 예로는 은, 구리, 텅스텐, 은-텅스텐 합금 및 은-카드뮴 합금과 함께 이들 재료의 소결 합금 또는 탄소 소결 합금을 들 수 있다. 이러한 재료로 제조된 접점(211a,161a)은 용접 또는 리벳 작업(riveting)과 같은 적절한 작업에 의해 제1 가동 접촉자(211) 및 상 도전선(Hot) 전원 접속단(161)에 고정된다.
제1 하우징부재(111)의 하반부에는 제1 마그네틱 아마추어(220)가 배치되고, 제1 마그네틱 아마추어(220)의 하방에는 제1 마그네틱 폴 피스(230)가 배치되고 이들 사이에는 제1 바이메탈(Bi-Metal)(240)이 배치되어 그 일측단으로는 상 도전선(Hot)에 의해 제1 가동 접촉자(211)와 전기적으로 접속을 이루며, 그 타측단에는 상 도전선(Hot)에 의해 부하 접속단(170) 중 제1 하우징부재(111)의 우측 하단에 배치된 상 도전성(Hot) 부하 접속단(171)와 통전 가능하게 접속된 구성을 갖는다.
한편, 제1 하우징부재(111)의 하단에는 다수의 변류기(250a,250b)가 제1 인쇄회로기판(PCB)(260a)에 입설되되, 상 도전성(Hot) 및 중립 도전선(Neutral)이 변류기(250a,250b)를 관통할 수 있도록 구성되어 있다. 여기에서, 다수의 변류기(250a,250b)는 아크와 전류를 감지할 수 있는 CT(250a)와 누설을 감지할 수 있는 ZCT(250b)를 포함할 수 있다. 제1 인쇄회로기판(260a)은 CT(250a)와 ZCT(250b)에 의해 누전 및 아크 검출시 또는 테스트 버튼(150) 작동시에 솔레노이드(270)의 작동이 개시될 수 있도록 함으로써, 솔레노이드(270)를 작동시키는 회로 구성을 갖는다. 테스트 버튼(150)의 하단에는 제2 인쇄회로기판(260b)이 배치된다.
솔레노이드(270)의 일측 단부에는 플런저(271)가 배치되고 플런저(271)에는 제1 마그네틱 아마추어(220)가 구속되어 있다.
도 5 및 도 6은 도 3에 있는 제1 하우징부재의 후면을 설명하기 위한 사시도 및 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 하우징부재(113)가 분리된 상태에서 제1 하우징부재(111)의 후면에는 핸들(140)의 하단에 제2 회전 기구(310)가 설치되고, 제2 회전 기구(310)는 제1 하우징부재(111)의 전면에 설치되는 제1 회전 기구(210)와 핸들(140)을 중심으로 양측에 서로 대향되게 배치된다. 제1 회전 기구(210)와 제2 회전 기구(310)는 핸들(140)의 작동에 따라 연동되게 구성된다. 제2 회전 기구(310)에는 한 단부가 제2 회전 기구(310)에 맞물린 제2 가동 접촉자(311)가 설치되고, 제2 가동 접촉자(311)의 자유 단부에는 가동 접점(311a)이 설치되어 있다. 제2 가동 접촉자(311)의 가동 점점(311a)은 전원 접속단(160) 중 중립 도전선(Neutral) 전원 접속단(163)에 설치된 고정 접점(163a)과 전기적 접속을 이룰 수 있도록 구성되며, 이때, 중립 도전선(Neutral) 전원 접속단(163)은 제2 하우징부재(113) 상에 고정된다.
제1 하우징부재(111)의 후면 하반부에는 제2 마그네틱 아마추어(320)가 배치되고, 제2 마그네틱 아마추어(320)의 하방에는 제2 마그네틱 폴 피스(330)가 배치되고 이들 사이에는 제2 바이메탈(340)이 배치되어 그 일측단으로는 중립 도전선(Neutral)에 의해 제2 가동 접촉자(311)와 전기적으로 접속을 이루며, 그 타측단에는 중립 도전선(Neutral)에 의해 부하 접속단(170) 중 중립 도전선(Neutral) 부하 접속단(173)과 통전 가능하게 접속된 구성을 갖는다.
제1 하우징부재(111)의 전후면으로 각각 설치되는 제1 및 제2 마그네틱 아마추어(220,320)에는 제2 마그네틱 아마추어(320)와 연동되는 트리거(350)가 맞물려 있어 트리거(350)의 하방운동에 따라 제1 마그네틱 아마추어(220)를 아래쪽으로 잡아당기게 되며, 그에 따라 제1 공간부(S1) 상에 설치되어 있는 래치 레버(213)를 동작하여 중립 도전선(Neutral) 쪽의 과부하나 단락도 차단하도록 구성될 수 있다.
도 7의 (가) 및 (나)는 도 6에 있는 마그네틱 아마추어에 트리거가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 마그네틱 아마추어(220)에는 한쪽 단부에 인접하게 돌기(221)가 형성되어 있다. 래치 레버(213)는 하단이 돌기(221)에 걸려 구속되고 그에 따라 래치 레버(213)가 고정된다. 제2 마그네틱 아마추어(320)에는 한쪽 단부에 결합홈(321)이 절곡 형성되어 있다. 트리거(350)에는 복수의 결합편(351,353)이 동일선상에 이격되어 형성되어 있다. 제1 결합편(351)은 결합홈(321)에 끼움 결합되고, 제2 결합편(353)은 돌기(221)의 하부 단면을 접면하도록 설치된다. 트리거(350)는 축 회전 가능하게 구성된다. 트리거(350)는 결합홈(321)과 제1 결합편(351)의 끼움 결합을 통해 제2 마그네틱 아마추어(220)와 연동하여 하방운동하게 되고 이에 따라 제2 결합편(353)이 제1 마그네틱 아마추어(220)를 아래쪽으로 밀도록 구성된다.
도 8은 도 1에 있는 제2 커버부재가 분리된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제2 하우징부재(113)에는 메인 인쇄회로기판(PCB)(410)이 설치된다. 메인 인쇄회로기판(410)은 제1 인쇄회로기판(260a) 및 제2 인쇄회로기판(260b)과 전기적으로 접속되어 있고, CT(250a) 및 ZCT(250b)에 의해 아크, 과부하 및 누전을 검출하여 전원을 차단하기 위한 트립신호를 발생하는 회로적 구성들이 실장될 수 있다.
도 9a 내지 9c는 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 9c를 참조하면, 일 실시예에 따른 복합형 전기안전 차단기(100)는 도 9a에 도시한 기본 상태에서 핸들(140)을 아래로 내리면 핸들(140)이 형성된 회전 기구(210,310)에 각각 맞물려 구속된 제1 및 제2 가동 접촉자(211,311)와 래치 레버(213)가 회전하여 도 9b에 도시한 준비 상태에 놓이게 된다.
도 9b에 도시한 준비 상태에서, 핸들(140)을 위로 올리면 래치 레버(213)는 하단이 제1 마그네틱 아마추어(220)의 돌기(221)에 걸리게 되고, 제1 가동접촉자(211)와 제2 가동접촉자(311)가 위쪽방향으로 회전함으로써 가동 접점(211a,311a)이 상 도전선(Hot) 및 중립 도전선(Neutral) 전원 접속단(161,163)에 설치된 고정 접점(161a,163a)과 전기적 접속하여 도 9c에 도시한 전원 “온(ON)” 상태가 이루어진다.
도 9c에 도시한 전원 “온(ON)“ 상태에서, 상 도전선(Hot)에 과부하 발생시 제1 바이메탈(240)가 재질특성으로 하향으로 꺽이고 제1 바이메탈(240)에 구속된 제1 마그네틱 아마추어(220)도 함께 하향 이동하게 되며 그에 따라 제1 마그네틱 아마추어(220)는 돌기(221)에 걸려 구속된 래치 레버(213)에 대한 구속을 해제하게 된다. 제1 마그네틱 아마추어(220)에서 해제된 래치 레버(213)는 걸림 돌기(217)에 결합된 상단을 중심으로 전체적으로 시계 방향으로 회전하면서 제1 가동 접촉자(211)를 하측으로 당기게 된다. 이렇게 되면, 제1 가동 접촉자(211)는 시계 반대 방향으로 회전하여 가동 접점(211a)을 고정 접점(161a)으로부터 분리시키게 된다. 그 결과, 과부하 차단 동작이 수행되고, 래치 레버(213)와 제1 가동 접촉자(211)에 연결된 제1 회전 기구(210) 및 제2 가동 접촉자(311)에 연결된 제2 회전 기구(220)는 이들 구성 요소의 회전에 의해 역시 시계 방향으로 회전하게 되어 핸들(140)은 대체로 수평인 위치까지 이동하게 되어 도 9a에 도시된 기본상태로 돌아가게 된다.
도 9c에 도시한 전원 “온(ON)” 상태에서, 상 도전선(Hot)에 순간적인 단락시 제1 마그네틱 폴 피스(230)가 자화되어 제1 마그네틱 아마추어(220)를 끌어당기게 되고 그에 따라 제1 마그네틱 아마추어(220)는 돌기(221)에 걸려 구속된 래치 레버(213)에 대한 구속을 해제하게 된다. 제1 마그네틱 아마추어(220)에서 해제된 래치 레버(213)는 걸림 돌기(217)에 결합된 상단을 중심으로 전체적으로 시계 방향으로 회전하면서 제1 가동 접촉자(211)를 하측으로 당기게 된다. 이렇게 되면, 제1 가동 접촉자(211)는 시계 반대 방향으로 회전하여 가동 접점(211a)을 고정 접점(161a)으로부터 분리시키게 된다. 그 결과, 순간적인 단락시 차단 동작이 수행되고, 래치 레버(213)와 제1 가동 접촉자(211)에 연결된 제1 회전 기구(210) 및 제2 가동 접촉자(311)에 연결된 제2 회전 기구(220)는 이들 구성 요소의 회전에 의해 역시 시계 방향으로 회전하게 되어 핸들(140)은 대체로 수평인 위치까지 이동하게 되어 도 9a에 도시된 기본상태로 돌아가게 된다.
누전 및 아크 검출 혹은 테스트 버튼 작동에 의해 메인 인쇄회로기판(410)에서 트립신호가 발생하면 제1 인쇄회로기판(260a)에 의해 솔레노이드(270)가 작동하게 된다. 솔레노이드(270)가 자화되면 위쪽에 배치된 플런저(271)는 솔레노이드(270) 쪽으로 하향 이동하면서 플런저(271)에 구속된 제1 마그네틱 아마추어(220)를 끌고 가게 된다. 그에 따라 제1 마그네틱 아마추어(220)는 돌기(221)에 걸려 구속된 래치 레버(213)에 대한 구속을 해제하게 된다. 제1 마그네틱 아마추어(220)에서 해제된 래치 레버(213)는 걸림 돌기(217)에 결합된 상단을 중심으로 전체적으로 시계 방향으로 회전하면서 제1 가동 접촉자(211)를 하측으로 당기게 된다. 이렇게 되면, 제1 가동 접촉자(211)는 시계 반대 방향으로 회전하여 가동 접점(211a)을 고정 접점(161a)으로부터 분리시키게 된다. 그 결과, 누전 및 아크 차단 동작이 수행되고, 래치 레버(213)와 제1 가동 접촉자(211)에 연결된 제1 회전 기구(210) 및 제2 가동 접촉자(311)에 연결된 제2 회전 기구(220)는 이들 구성 요소의 회전에 의해 역시 시계 방향으로 회전하게 되어 핸들(140)은 대체로 수평인 위치까지 이동하게 되어 도 9a에 도시된 기본상태로 돌아가게 된다.
중립 도전선(Neutral) 쪽에 대해서도 과부하 발생이나 순간적인 단락시 제2 바이메탈(340) 및 제2 마그네틱 폴 피스(230)의 자화에 의해 제2 마그네틱 아마추어(320)가 하향 이동하게 되며 제2 마그네틱 아마추어(320)의 결합홈(321)에 제1 결합편(351)이 끼움 결합된 트리거(350)가 연동하여 회전하게 된다. 그에 따라, 트리거(350)는 제2 결합편(353)에 접면된 제1 마그네틱 아마추어(220)를 아래쪽으로 밀게 되어 제1 마그네틱 아마추어(220)의 돌기(221)에 구속된 래치 레버(213)에 대한 구속을 해제하게 된다. 제1 마그네틱 아마추어(220)에서 해제된 래치 레버(213)는 걸림 돌기(217)에 결합된 상단을 중심으로 전체적으로 시계 방향으로 회전하면서 제1 가동 접촉자(211)를 하측으로 당기게 된다. 이렇게 되면, 제1 가동 접촉자(211)는 시계 반대 방향으로 회전하여 가동 접점(211a)을 고정 접점(161a)으로부터 분리시키게 된다. 그 결과, 중립 도전선(Neutral) 쪽의 과부하 발생이나 단락시에도 래치 레버(213)가 동작하여 최소한의 공간으로 차단 동작이 수행 가능하게 되고, 래치 레버(213)와 제1 가동 접촉자(211)에 연결된 제1 회전 기구(210) 및 제2 가동 접촉자(311)에 연결된 제2 회전 기구(220)는 이들 구성 요소의 회전에 의해 역시 시계 방향으로 회전하게 되어 핸들(140)은 대체로 수평인 위치까지 이동하게 되어 도 9a에 도시된 기본상태로 돌아가게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 복합형 전기안전 차단기
110: 하우징
111: 제1 하우징부재 113: 제2 하우징부재
120: 커버
121: 제1 커버부재 123: 제2 커버부재
130: 나사 홈 140: 핸들
150: 테스트 버튼 160: 전원 접속단
161: 상 도전선(Hot) 전원 접속단
163: 중립 도전선(Neutral) 전원 접속단
170: 부하 접속단
171: 상 도전선(Hot) 부하 접속단
173: 중립 도전성(Neutral) 부하 접속단
180: 통신 단자
S1,S2,S3: 공간부
210: 제1 회전 기구
211: 제1 가동 접촉자 211a: 가동 접점
213: 래치 레버 215: 걸림 돌기
220: 제1 마그네틱 아마추어 221: 돌기
230: 제1 마그네틱 폴 피스 240: 제1 바이메탈
250a: CT 250b: ZCT
260a: 제1 인쇄회로기판 260b: 제2 인쇄회로기판
270: 솔레노이드 271: 플런저
310: 제2 회전 기구
311: 제2 가동 접촉자 311a: 가동 접점
320: 제2 마그네틱 아마추어 321: 결합홈
330: 제2 마그네틱 폴 피스 340: 제2 바이메탈
350: 트리거
351: 제1 결합편 353: 제2 결합편
410: 메인 인쇄회로기판

Claims (8)

  1. 차단기 내부를 구획하여 다수의 분리 공간이 형성되도록 복수의 하우징부재들을 포함하는 하우징;
    상기 복수의 하우징부재들에 결합되는 복수의 커버부재들을 포함하는 커버;
    상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제1 공간부에 설치되는 상 도전선(Hot) 전원 차단 동작부;
    상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제2 공간부에 설치되는 중립 도전선(Neutral) 전원 차단 동작부; 및
    상기 복수의 하우징부재들에 의해 형성된 다수의 분리 공간 중 제3 공간부에 메인 인쇄회로기판(PCB)이 설치되어 누전 및 아크 검출에 따른 차단 신호를 상기 전원 차단 동작부에 제공하는 회로부를 포함하되,
    상기 하우징은
    핸들이 외부 노출되게 설치되는 제1 하우징부재와 상기 메인 인쇄회로기판이 입설되는 제2 하우징부재를 구비하고,
    상기 커버부는
    상기 제1 하우징부재의 단면에 결합되는 제1 커버부재와 상기 제2 하우징부재의 단면에 결합되는 제2 커버부재를 구비하고,
    상기 제1 하우징부재와 제2 하우징부재 및 상기 제1 커버부재와 제2 커버부재 간의 결합단면들의 일측에 마련되는 전원측 연결을 위한 전원 접속단을 포함하고,
    상기 상 도전선(Hot) 전원 차단 동작부는
    상기 제1 하우징부재의 일면에 배치되고 상기 핸들과 연동되어 상기 전원 접속단 중 상 도전선(Hot) 전원 접속단과 접점을 이루는 제1 가동 접촉자;
    상기 제1 가동 접촉자와 연동되어 제1 마그네틱 아마추어와 접점 또는 비접점을 이루는 래치 레버;
    한쪽 단부에 인접하게 돌기가 형성되어 상기 돌기에 상기 래치 레버의 하단이 걸려 구속되는 상기 제1 마그네틱 아마추어;
    상기 제1 마그네틱 아마추어의 하방에 배치되어 상 도전선(Hot)에 순간적인 단락시 자화되어 상기 제1 마그네틱 아마추어를 끌어당기는 제1 마그네틱 풀 피스; 및
    상기 제1 마그네틱 아마추어와 상기 제1 마그네틱 풀 피스 사이에 배치되고 상기 제1 마그네틱 아마추어를 구속하여 상기 상 도전선(Hot)에 과부하 발생시 상기 제1 마그네틱 아마추어를 하향 이동시키는 제1 바이메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은
    상기 차단기의 내부에 3개의 분리된 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합단면들의 반대측에 마련되는 부하측 연결을 위한 부하 접속단; 및
    상기 메인 인쇄회로기판에 전기적으로 접속되고 상기 부하 접속단의 하단에 마련되는 통신 연결을 위한 통신단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 하우징부재는
    하부에 아크 및 전류를 감지하는 CT와 누설을 감지하는 ZCT가 입설되는 제1 인쇄회로기판(PCB)이 배치되고, 상기 상 도전성(Hot) 및 중립 도전선(Neutral)이 상기 CT와 ZCT를 관통하도록 구성되고, 상기 메인 인쇄회로기판과 전기적으로 접속되는 상기 제1 인쇄회로기판을 통해 작동되는 솔레노이드가 배치되고 상기 솔레노이드의 플런저에 상기 제1 마그네틱 아마추어가 구속되는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중립 도전선(Neutral) 전원 차단 동작부는
    상기 제1 하우징부재의 타면에 배치되고 상기 핸들과 연동되어 상기 전원 접속단 중 중립 도전선(Neutral) 전원 접속단과 접점을 이루는 제2 가동 접촉자;
    한쪽 단부에 결합홈이 절곡 형성되는 제2 마그네틱 아마추어;
    상기 제2 마그네틱 아마추어의 하방에 배치되어 중립 도전선(Neutral)에 순간적인 단락시 자화되어 상기 제2 마그네틱 아마추어를 끌어당기는 제2 마그네틱 풀 피스;
    상기 제2 마그네틱 아마추어와 상기 제2 마그네틱 풀 피스 사이에 배치되고 상기 제2 마그네틱 아마추어를 구속하여 상기 중립 도전선(Neutral)에 과부하 발생시 상기 제2 마그네틱 아마추어를 하향 이동시키는 제2 바이메탈; 및
    상기 제2 마그네틱 아마추어의 결합홈에 끼움 결합되는 제1 결합편과 상기 제1 마그네틱 아마추어의 돌기 하부 단면에 접면하도록 배치되는 제2 결합편을 구비하고 상기 제2 마그네틱 아마추어와 연동하여 상기 제1 마그네틱 아마추어를 이동시키는 트리거를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 트리거는
    상기 중립 도전선(Neutral)에 과부하 발생이나 순간적인 단락시 상기 제1 마그네틱 아마추어의 돌기에 구속된 상기 래치 레버에 대한 구속을 해제시키는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
  8. 제5항에 있어서,
    차단기의 정상 동작 여부를 확인하기 위한 테스트 버튼 및 전원 인가, 동작 여부, 차단 원인을 포함하는 차단기 상태를 표시하는 상태 표시부가 장착되는 제2 인쇄회로기판(PCB)이 상기 메인 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 하우징부재에 설치되고,
    상기 테스트 버튼이 작동되는 경우 상기 메인 인쇄회로기판에서 차단 신호를 발생시켜 상기 솔레노이드를 작동하여 상기 플런저가 하향 이동되도록 하며 상기 플런저에 구속된 상기 제1 마그네틱 아마추어도 하향 이동시켜 상기 제1 마그네틱 아마추어의 돌기에 구속된 상기 래치 레버가 구속 해제되면서 상기 핸들이 수평인 위치까지 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 복합형 전기안전 차단기.
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