KR102685859B1 - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과전류가 발생한 상을 표시할 수 있는 배선용 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기는 상별로 각각 설치되어 특정한 상에서의 과전류 트립기구의 작동을 표시하는 상별 과전류 트립 표시부가 구비되는 배선용 차단기에 있어서, 상기 상별 과전류 트립 표시부는, 부하측 단자부 또는 히터에 설치되어 회로에 과전류가 흐를 때 만곡하여 상기 과전류 트립기구를 작동시키는 바이메탈; 상기 부하측 단자부에 설치되는 트립 표시부 바디; 상기 트립 표시부 바디에 내장되고, 상기 바이메탈에 결합되어 상기 과전류 트립기구의 크로스바와의 간격을 조절하는 조절나사에 연결되는 커넥터; 상기 트립 표시부 바디에 내장되고, 상기 커넥터에 연결되어 상기 바이메탈의 만곡시 연동하면서 외함의 외부에 특정한 상에서의 트립 상태를 표시하는 인디케이터;를 포함하여 구성된다.

Description

배선용 차단기{Molded Case Circuit Breaker}

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과전류가 발생한 상을 표시할 수 있는 배선용 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다.

배선용 차단기는 몰드로 형성되는 외함 내에, 전원측 또는 부하측에 연결되는 단자부, 상기 단자부에 연결되는 고정접촉자와 이 고정접촉자에 접촉 또는 분리되어 회로를 연결 또는 분리하는 가동접촉자를 포함하는 접점부, 상기 가동접촉자를 움직여 회로의 개폐에 필요한 동력을 제공하는 개폐 기구 및 부하측에서 과전류 또는 단락전류를 감지하여 개폐 기구의 트립(trip) 동작을 유도하는 트립부, 이상전류의 차단시 발생하는 아크(Arc)를 소호하기 위한 소호부 등으로 구성되어 있다.

여기서, 배선용 차단기의 트립부는 사고전류 및 단락 전류를 감지하여 기구부를 차단시켜 부하 및 선로를 보호하는 주 기능을 하고 있다. 트립부는 트립 방식에 따라 열동형과 전자식으로 구분된다. 열동형은 도체에 흐르는 전류와 도체의 저항으로 인한 도체의 변형을 통해 기구부를 차단하는 방식이다. 반면, 전자식은 도체에 흐르는 전류를 감지할 수 있는 장치를 적용하여 과전류를 검출하여 기구부를 동작시키는 방식이다.

도 1 내지 도 4에 종래기술에 따른 배선용 차단기가 도시되어 있다. 도 1은 종래 기술에 따른 배선용 차단기의 내부 사시도, 도 2는 도 1의 측면도, 도 3은 도 1에서 트립부의 사시도, 도 4는 도 3의 측면도이다.

종래의 산업용 차단기의 과전류 트립부는 핸들 조작에 따라 가동접촉자(5)와 고정접촉자(6)의 접촉을 조절하는 개폐 기구부(1), 회전각에 따라 개폐 기구부(1)을 트립시키는 크로스바(4), 온도에 따른 팽창률이 다른 2개의 금속판의 결합으로 이루어져 온도 상승 시 휘는(만곡하는) 특성을 갖는 바이메탈(2), 크로스바와 접촉하여 회전시키는 갭 스크류(3)로 크게 구성되어 있다.

가동접촉자(5)와 고정접촉자(6)가 접촉되어 전류가 통전되는 상태에서(Handle ON 상태) 정격전류의 수배에 해당하는 과전류가 흐르면, 통전부에서 열이 발생하고 통전부에 접합된 바이메탈(2)이 크로스바(4) 방향으로 휘게 된다. 바이메탈(2)이 휨에 따라 갭 스크류(3)와 크로스바 사이의 간격이 좁아지게 되고, 갭 스크류(3)가 크로스바(4)를 밀게 된다. 갭 스크류(3)에 의하여 회전하는 크로스바(4)가 설정된 회전각 이상으로 회전하면 개폐 기구부(1)를 동작시켜, 가동접촉자(5)를 고정접촉자(6)로부터 분리시켜 회로를 차단한다. 이러한 과전류 트립 장치는 각 상(R,S,T상)별로 구비되어 있다. 예를 들면, 3상 배선용 차단기의 경우 3개의 트립 기구가 마련된다.

종래기술에 따른 배선용 차단기의 경우 과전류 사고가 발생한 경우 이를 트립하는 장치가 구비되어 있을 뿐이면, 과전류가 발생한 상에 대한 정보를 사용자가 확인할 수 있는 방법이 없었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 과전류 트립이 발생한 상에 대한 정보가 표시될 수 있는 배선용 차단기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기는 상별로 각각 설치되어 특정한 상에서의 과전류 트립기구의 작동을 표시하는 상별 과전류 트립 표시부가 구비되는 배선용 차단기에 있어서, 상기 상별 과전류 트립 표시부는, 부하측 단자부 또는 히터에 설치되어 회로에 과전류가 흐를 때 만곡하여 상기 과전류 트립기구를 작동시키는 바이메탈; 상기 부하측 단자부에 설치되는 트립 표시부 바디; 상기 트립 표시부 바디에 내장되고, 상기 바이메탈에 결합되어 상기 과전류 트립기구의 크로스바와의 간격을 조절하는 조절나사에 연결되는 커넥터; 상기 트립 표시부 바디에 내장되고, 상기 커넥터에 연결되어 상기 바이메탈의 만곡시 연동하면서 외함의 외부에 특정한 상에서의 트립 상태를 표시하는 인디케이터;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 트립 표시부 바디의 하부에는 다리가 돌출 형성되는 지지부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트립 표시부 바디의 전면에는 상기 커넥터의 일부가 수용되는 보호부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트립 표시부 바디의 상부에는 상기 인디케이터가 동작하는 인디케이터 동작홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인디케이터 동작홈의 하부에는 축홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외함에는 표시홀이 형성되고, 상기 트립 표시부 바디의 상단부에는 상기 표시홀을 통해 노출되는 디스플레이면이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인디케이터의 하단에는 상기 축홀에 삽입되는 축이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인디케이터의 상단에는 화살표 또는 삼각형 형태의 표시부가 형성되고, 상기 표시부는 상기 디스플레이면 위에 노출되어 각 상의 전류 상태를 나타내는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인디케이터의 중간부에는 상기 커넥터가 설치될 수 있는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커넥터에는 상기 관통홀에 삽입되는 핀이 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 커넥터의 일단에는 상기 조절나사의 머리부를 감싸는 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기에 의하면 과전류 트립 발생시 트립 작동이 일어난 상이 표시된다.

사용자는 이를 통해 과전류가 발생한 상을 구체적으로 알 수 있다.

따라서, 과전류가 발생한 상을 파악하여, 전기 계통의 고장 원인 분석 및 이후 대책을 수립하는데 있어 용이하다.

도 1은 종래 기술에 따른 배선용 차단기의 내부 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1에서 트립부의 사시도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 상면도 및 내부 사시도이다.
도 7은 도 6의 측면도이다.
도 8은 도 6에서 트립부의 사시도이다.
도 9는 도 8의 측면도이다.
도 10은 도 8에서 트립 표시장치의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 배선용 차단기에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 상면도 및 내부 사시도, 도 7은 도 6의 측면도, 도 8은 도 6에서 트립부의 사시도, 도 9는 도 8의 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기는 상별로 각각 설치되어 특정한 상에서의 과전류 트립기구의 작동을 표시하는 상별 과전류 트립 표시부가 구비되는 배선용 차단기에 있어서, 상기 상별 과전류 트립 표시부는, 부하측 단자부(11) 또는 히터(32)에 설치되어 회로에 과전류가 흐를 때 만곡하여 상기 과전류 트립기구를 작동시키는 바이메탈(30); 상기 부하측 단자부(11)에 설치되는 트립 표시부 바디(50); 상기 트립 표시부 바디(50)에 내장되고, 상기 바이메탈(30)에 결합되어 상기 과전류 트립기구의 크로스바(36)와의 간격을 조절하는 조절나사(34)에 연결되는 커넥터(60); 상기 트립 표시부 바디(50)에 내장되고, 상기 커넥터(60)에 연결되어 상기 바이메탈(30)의 만곡시 연동하면서 외함(18,19)의 외부에 특정한 상에서의 트립 상태를 표시하는 인디케이터(70);를 포함하여 구성된다.

배선용 차단기의 외함(18,19)은 합성수지로 형성된다. 외함(18,19)은 서로 결합되어 내부 공간을 제공하는 케이스(18)와 커버(19)로 구성되고, 내부 공간에는 단자부와 개폐기구부 및 트립부 등이 내장된다.

외함(18,19)의 양단부에 단자부(11,12)가 설치된다. 단자부는 전원측에 설치되는 전원측 단자부(12)와 부하측에 설치되는 부하측 단자부(11)로 구성된다.

전원측 단자부(12)는 고정접촉자(13)와 일체로 형성될 수 있다. 고정접촉자(13)에는 고정접점(14)이 구비된다.

차단기를 수동 조작할 수 있도록 개폐기구부(15)가 구비된다. 개폐기구부(15)는 핸들(16)의 조작에 의해 개폐되어 가동접촉자(20)를 고정접촉자(13)에 접촉 또는 분리시킴으로써 회로를 연결 또는 끊는다.

가동접촉자(20)에는 고정접점(14)에 접촉되는 가동접점(21)이 구비된다.

과전류 트립기구는 과전류 발생시 이를 검출하고 개폐기구부(15)를 동작시켜 회로를 차단하기 위하여 마련된다. 과전류 트립기구는 각 상별로 마련된다.

과전류 트립기구는 소전류 차단에 대응하여 회로를 차단하는 열동형 트립기구와 대전류 차단에 대응하여 회로를 차단하는 전자기형 트립기구가 있다.

열동형 트립기구는 소정 시간 이상 정격전류의 수배에 달하는 과전류가 발생하는 경우 회로에 발생하는 열에 의해 작용하는 방식으로 보통 바이메탈(30)에 의해 이루어진다. 바이메탈(30)은 부하측 단자부(11)에 연결되는 히터(32)에 결합되어 있다. 히터(32)는 부하측 단자부(11)에 일체로 형성되기도 한다.

바이메탈(30)의 상부에는 홀이 형성되고 이 홀에는 탭가공이 이루어진다. 바이메탈(30)의 홀에는 조절나사(34)가 나사 결합되어 회전에 의해 전후진함으로써 크로스바(36)와의 간격이 조절될 수 있다. 이에 따라 트립이 일어나는 전류값을 설정할 수 있다.

회로 차단기에 정격 전류의 수배에 이르는 과전류가 인가되면 히터(32)에 열이 발생하게 되고, 이 열은 바이메탈(30)에 전달되어 바이메탈(30)을 만곡시키게 된다. 이때, 바이메탈(30)에 조립된 조절나사(34)는 개폐기구부의 크로스바(36)를 밀어 이에 연동된 네일(37)을 움직이게 되며 네일(37)에 의해 래치홀더(38)의 구속이 해제되어 래치홀더(38)에 구속되어 있던 래치(39)가 해방되면서 개폐기구(15)의 트립이 수행된다.

이때, 바이메탈(30)에 결합된 조절나사(34)와 크로스바(36) 간의 간격에 따라 트립이 발생한는 인가 전류의 양과 시간이 변화하게 된다(조절된다).

한편, 대전류 차단을 위해 회로 주변에 발생하는 전자기장을 활용하는 방식이 이용된다. 히터(32) 주변에 마그넷(40)이 설치된다. 마그넷(40)은 급격한 대전류 발생에 따라 회로 주변에 형성되는 자기장에 의해 자화된다. 이에 따라, 마그넷(40)은 아마추어(armature)(42)를 끌어당긴다. 아마추어(42)는 기구적으로 하단이 당겨질때 상단이 멀어지는 방향으로 움직이도록 케이스(18)에 설치되어 있다. 즉, 아마추어(42)는 마그넷(40)에 의해 자력을 받아 운동할 때 크로스바(36)를 밀어냄으로써 개폐기구(15)가 작동하도록 한다.

특정한 상에서의 과전류 트립기구의 작동을 외부에 표시하기 위하여 상별 과전류 트립 표시부가 마련된다. 상별 과전류 트립 표시부는 각 상별로 마련된다. 상별 과전류 트립 표시부는 상기 바이메탈(30)의 동작에 연동하여 작동하도록 할 수 있다. 상별 과전류 트립 표시부는 트립 표시부 바디(50), 커넥터(60), 인디케이터(70)를 포함한다.

부하측 단자부(11) 주변에 트립 표시부 바디(50)가 설치된다. 트립 표시부 바디(50)는 각 상별로 트립 표시부가 설치될 수 있도록 별개로 마련된다. 도면상에는 내부가 보이도록 절개한 상태로 도시되어 있다.

트립 표시부 바디(50)는 내부가 비어있는 관 형태로 형성될 수 있다. 트립 표시부 바디(50)의 하부에는 다리가 돌출 형성되는 지지부(51)가 구비될 수 있다. 지지부(51)는 부하측 단자부(11)를 감싸도록 형성될 수 있다. 지지부(51)는 부하측 단자부(11) 또는 외함(18,19)의 바닥부에 고정되도록 형성될 수 있다.

트립 표시부 바디(50)에는 전면에 보호부(52)가 돌출 형성될 수 있다. 보호부(52)는 커넥터(60)를 수용하고 보호하는 역할을 한다.

트립 표시부 바디(50)의 상부에는 인디케이터 동작홈(53)이 형성된다. 인디케이터 동작홈(53)의 하단부에는 축홀(54)이 형성된다.

트립 표시부 바디(50)의 상단부는 개방된다. 트립 표시부 바디(50)의 상단부에는 디스플레이면(55)이 구비된다. 디스플레이면(55)은 외함(18,19)의 표시홀(17)을 통해 외부에 노출된다. 즉, 육안으로 외부에서 디스플레이면(55)을 살펴볼 수 있다. 디스플레이면(55)은 곡면으로 형성될 수 있다. 이때, 곡률반경은 디스플레이면(55)으로부터 축홀(54)에 이르는 거리로 설정될 수 있다.

인디케이터(70)가 마련된다. 인디케이터(70)는 하단부의 축(71)이 축홀(54)에 삽입되어 인디케이터 동작홈(53) 내에서 회전 가능하게 설치된다. 인디케이터(70)는 축(71)을 중심으로 회전할 수 있다. 인디케이터(70)의 상단부에는 화살표 또는 삼각형 형태의 표시부(72)가 형성된다. 표시부(72)는 디스플레이면(55) 위에 노출되어 현재 상태를 알리게 된다. 예를 들어, 과전류의 레벨을 알려줄 수 있다.

인디케이터(70)의 중간부에는 커넥터(60)가 삽입 설치될 수 있는 관통홀(73)이 형성된다.

커넥터(60)가 구비된다. 커넥터(60)는 조절나사(34)와 인디케이터(70)를 연결한다. 인디케이터(70)는 로드 형태로 형성될 수 있다. 인디케이터(70)의 일단에는 조절나사(34)의 머리부를 수용하는 수용부(61)가 형성된다. 수용부(61)는 조절나사(34)의 머리를 감쌀 수 있도록 캡 형태로 형성될 수 있다.

커넥터(60)의 타단에는 연결부(62)가 형성된다. 연결부(62)는 인디케이터(70)에 연결되는 부분이다. 일례로 연결부(62)는 핀결합으로 구성될 수 있다. 즉, 연결부(62)는 "U"자 형태로 형성되고 연결부(62)에는 핀(65)이 구비된다. 핀(65)에 의해 인디케이터(70)와 커넥터(60)가 연결된다.

본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다. 회로에 과전류가 흐르는 경우 바이메탈(30)이 만곡한다. 조절나사(34)는 바이메탈(30)과 함께 크로스바(36)의 방향으로 이동한다. 커넥터(60)가 조절나사(34)를 따라 움직이면서 인디케이터(70)를 끌어당기게 된다. 인디케이터(70)는 축(71)을 중심으로 회전하여 표시부(72)는 디스플레이면(55) 상에서 과전류의 레벨을 가르키게 된다.

본 실시예에서 인티케이터(70)는 트립 표시부 바디(50)에 회전 가능하게 설치되는 방식으로 구성되었지만, 커넥터(60)에 연동하여 움직이면서 외부에 표시할 수 있는 표시부(72)를 갖는 것으로서 직선 이동, 회전 이동, 3차원적 이동 방식 등 다양한 이동 형태로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 과전류가 발생한 특정한 상을 외부에서 육안으로 용이하게 인지할 수 있으며, 디스플레이면에 나타난 레벨에 따라 과전류의 정도를 파악할 수 있다.

또한, 사용자는 과전류가 발생한 특정한 상을 파악하여, 전기 계통의 고장 원인 분석 및 이후 대책을 수립할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11,12 단자부 15 개폐기구부
18,19 외함 20 가동접촉자
30 바이메탈 32 히터
34 조절나사 36 크로스바
40 마그넷 42 아마추어
50 트립 표시부 바디 55 디스플레이면
60 커넥터 70 인디케이터

Claims (11)

1. 상별로 각각 설치되어 특정한 상에서의 과전류 트립기구의 작동을 표시하는 상별 과전류 트립 표시부가 구비되는 배선용 차단기에 있어서,
   상기 상별 과전류 트립 표시부는,
   부하측 단자부(11) 또는 히터(32)에 설치되어 회로에 과전류가 흐를 때 만곡하여 상기 과전류 트립기구를 작동시키는 바이메탈(30);
   상기 부하측 단자부(11)에 설치되는 트립 표시부 바디(50);
   상기 트립 표시부 바디(50)에 내장되고, 상기 바이메탈(30)에 결합되어 상기 과전류 트립기구의 크로스바(36)와의 간격을 조절하는 조절나사(34)에 연결되는 커넥터(60);
   상기 트립 표시부 바디(50)에 내장되고, 상기 커넥터(60)에 연결되어 상기 바이메탈(30)의 만곡시 연동하면서 외함(18,19)의 외부에 특정한 상에서의 트립 상태를 표시하는 인디케이터(70);를 포함하고,
   상기 트립 표시부 바디의 하부에는 다리가 돌출 형성되는 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 트립 표시부 바디의 전면에는 상기 커넥터의 일부가 수용되는 보호부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
4. 제1항에 있어서, 상기 트립 표시부 바디의 상부에는 상기 인디케이터가 동작하는 인디케이터 동작홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
5. 제4항에 있어서, 상기 인디케이터 동작홈의 하부에는 축홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
6. 제1항에 있어서, 상기 외함에는 표시홀이 형성되고, 상기 트립 표시부 바디의 상단부에는 상기 표시홀을 통해 노출되는 디스플레이면이 구비되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
7. 제5항에 있어서, 상기 인디케이터의 하단에는 상기 축홀에 삽입되는 축이 구비되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
8. 제6항에 있어서, 상기 인디케이터의 상단에는 화살표 또는 삼각형 형태의 표시부가 형성되고, 상기 표시부는 상기 디스플레이면 위에 노출되어 각 상의 전류 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
9. 제1항에 있어서, 상기 인디케이터의 중간부에는 상기 커넥터가 설치될 수 있는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
10. 제9항에 있어서, 상기 커넥터에는 상기 관통홀에 삽입되는 핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
11. 제1항에 있어서, 상기 커넥터의 일단에는 상기 조절나사의 머리부를 감싸는 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.

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