KR200351272Y1 - 과전류차단기를 구비한 스위치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제1단자에 부착된 바이메탈과 절환전극의 접점은 케이스의 측면에 수직으로 놉 안쪽의 측면에 인접하게 놓여지게 하고, 케이스의 절환홈을 기준으로 중앙하단에 놓여진 제2단자의 종단면상단에 절환전극의 시소가이드를 끼우고, 시소가이드의 중간에 형성된 스프링돌기와 놉의 스프링돌기 사이에 압축스프링을 압축하면서 놉의 시소축을 케이스의 중심 상단에 형성된 시소홈에 끼움으로서 시소 절환이 되도록 하는 것에 의해, 스위치 기능과 과전류 차단 기능이 가능하고, 소형이며 제작이 용이하여 제조비용을 절감하고, 동작특성이 뛰어난 과전류 차단기를 구비한 스위치를 제공한다.

Description

과전류차단기를 구비한 스위치{Switch with over current breaker}

본 고안은 스위치에 관한 것으로 특히 과전류를 검출하여 이를 차단하는 과전류 차단기를 구비한 스위치의 구조에 관한 것이다.

과전류차단기능과 스위치기능을 동시에 가지는 스위치의 경우, 과전류를 검출하는 수단으로 전자석의 원리와 바이메탈의 원리를 응용하는 방법이 주로 사용된다.

전자석을 이용하는 경우, 철심에 감긴 권선에 흐르는 전류에 의해 발생된 자력으로 차단장치를 작동하게 하는 것으로, 이에 필요한 솔레노이드(SOLENOID)의 구조는 복잡하고, 솔레노이드의 권선저항의 저항값을 높게 설정할 경우 과다발열 되므로 권선을 굵게 하여야 하므로 부피가 커져, 수십에서 수백 암페어의 고용량에 적합하다. 반면 바이메탈을 이용한 과전류차단기는 바이메탈에 흐르는 부하전류와 바이메탈의 저항성분에 의해 발생된 열로 인한 바이메탈의 변형을 이용한 것으로 10암페어 전후의 적은 전류에서도 작동력을 얻을 수 있다.

상기의 바이메탈을 이용한 소용량 과전류 차단기를 구비한 스위치에 있어서 바이메탈의 변형을 이용하여 과전류를 차단하고 차단된 상태를 유지하며 이를 복귀시키며, 필요에 따라 차단하거나 접속하는 동작을 한 개의 몸체에서 동시에 가능하게 하는 여러 가지 수단들이 존재하지만 대부분 복잡한 구조이며, 소형으로 제작이 용이하지 않다.

본 고안의 목적은 바이메탈을 이용하여 과전류를 차단하고, 차단된 상태를 유지하며, 다시 원상으로 복귀시킬 수 있는 과전류차단 기능과 강제로 회로를 차단하거나 접속하는 스위치 기능을 한 개의 몸체에 구비하면서도 구조가 단순하고, 소형이며 제작이 용이한 바이메탈을 이용한 과전류 차단기를 구비한 스위치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 스위치의 통전동작을 도시한 단면도

도 2의 본 고안에 따른 스위치의 차단동작을 도시한 단면도

도 3은 본 고안에 따른 바이메탈의 과전류차단동작을 도시한 단면도

도 4는 본 고안의 절환전극의 사시도

도 5는 본 고안의 바이메탈의 구조를 도시한 평면도와 단면도

도 6은 본 고안의 케이스의 단면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1. 케이스 2. 제1단자

3. 바이메탈 4. 바이메탈접점

5. 절환전극접점 6. 절환전극

7. 제2단자 8. 압축스프링

9. 놉

이하 첨부된 도면에 의해 상세한 구조와 동작을 설명한다.

도 5는 본 고안의 스위치에서 사용하는 바이메탈 형상의 일례를 도시한 것으로, 도 5의 평면도와 같이 바이메탈 시트를 장방형으로 타발하면서 그 중앙부를 볼록하게 성형하면, 단면도와 같이 완만한 곡선을 이루며 휘어지고, 이 곡면의 내측이 열팽창률이 큰 면이 되도록 하여, 양단의 한 곳에는 접점을 부착하고 반대편은 단자에 부착되게 한다.

이러한 구조의 바이메탈에 전류를 흘리게 되면 바이메탈의 저항성분에 의해 발열이 되어 팽창이 시작되고, 열팽창률이 큰 곡면의 내측에서 외측으로 휘어지려고 하지만 상기의 곡면 구조에 의한 탄력으로 인해 바이메탈은 변형되지 않는다. 하지만 전류가 증가하여 바이메탈의 온도가 일정수준에 도달하면서 팽창력이 탄력을 초과하는 순간, 비로소 정반대의 곡면을 이루는 형상으로 급격히 변형되면서 전류가 차단된다.

이어서 전류의 차단으로 인해 냉각되어지면, 팽창되었던 면이 수축되면서 원형으로 복원되려 하지만 반대면으로 휘어진 곡면의 구조에 의한 탄력에 의해 외력에 의하지 않고는 복원되어지지 않는다.

상기한 바이메탈의 폭과 길이, 두께, 성형하는 곡면의 크기와 형상 등을 적절히 조절함으로서 과전류 차단특성과 차단용량, 지연시간 등을 조절할 수 있다.

특히 본 고안의 바이메탈은 전류를 차단한 다음 냉각되면서 자동으로 형상이 복원되어 지는 일반적인 바이메탈과는 달리, 냉각되어도 복귀되지 않는 구조를 채택하고 있다.

도 1과 도 2 도 3은 본 고안의 과전류 차단기를 구비한 스위치의 작동상태에 따른 구조를 도시한 것으로, 제1단자(2)와 제1단자(2)에 부착된 바이메탈(3),절환전극(6),제2단자(7)에 의해 전류가 흐르는 경로를 구성하고, 이 경로를 개폐하는 절환전극(6)과 바이메탈(3)의 접촉부에는 각각 절환전극접점(5)과 바이메탈접점(4)이 부착되어 있다. 접점은 은과 같은 도전성이 높은 금속의 합금으로 개폐 시, 기계적 충격과 아크 등의 영향으로 인한 접촉부의 손실을 최소화하기 위한 것이다.

바이메탈(3)이 부착된 제1단자(2)는 케이스(1) 밑면의 일측에 삽입시켜, 바이메탈(3)과 함께 케이스(1)의 측면에 수직으로 놓여지게 하는데, 바이메탈접점(4)이 놉(9) 안쪽의 측면에 인접하게 놓여지게 하여 놉(9)이 바이메탈(3) 쪽으로 기울 때, 놉(9)의 측벽이 바이메탈(3)을 케이스(1)의 중심방향으로 밀게 한다.

도 4는 본 고안의 절환전극(6)의 사시도로서 하단에는 압축스프링(8)을 고정하는 스프링돌기(6a)를 상단으로 성형하고, 스프링돌기(6a)의 양 측면에는 시소가이드(6b)를 돌출시켜 케이스(1)의 중앙하단의 측벽에 형성된 절환홈(1a)에 끼워지게 하며, 도 1과 같이 절환전극(6)이 제2단자(7)의 종단면 상단에 놓여질 때, 절환전극(6)의 일측이 바이메탈(3)과 나란히 마주보게 되도록 일측을 연장하고, 연장된 부분의 일면에 부착된 절환전극접점(5)이 바이메탈접점(4)과 접촉되게 한다.

도 1과 같이 케이스(1)의 절환홈(1a)을 기준으로 중앙하단에 놓여진제2단자(7)의 종단면상단에 절환전극(6)의 시소가이드(6b)를 끼우고, 시소가이드(6b)의 중간에 형성된 스프링돌기(6a)에 압축스프링(8)을 삽입하고, 압축스프링(8)의 반대편에는 놉(9)의 스프링돌기(9a)를 끼운 다음, 압축스프링(8)을 압축하면서 놉(9)의 시소축(9b)을 케이스(1)의 중심 상단에 형성된 시소홈(1c)에 끼움으로서 시소 절환이 가능하게되고, 압축스프링(8)의 팽창력으로 인하여 놉(9)과 절환전극(6)은 평행상태를 유지하지 못하고 서로 반대방향으로 기울어지게 된다.

따라서 도 2와 같이 놉(9)이 좌측으로 기울면 압축스프링(8)은 팽창력으로 인해 우측으로 휘어지면서 절환전극(6)은 우측으로 기울게 되고, 놉(9)을 강제로 우측으로 기울게 하면, 도 1과 같이 질환전극(6)은 좌측방향으로 기울게 되어, 강제로 접점을 차단하거나 접촉할 수 있게되어 스위치의 기능을 수행하게 할 수 있다.

지금까지 서술한 도 1의 구조를 토대로 과전류 차단기로서의 동작을 순차적으로 살펴보면, 도 1에서와 같은 통전동작에서는 절환전극(6)이 압축스프링(8)에 의해 좌측으로 기울어져 제1단자(2)에 고정된 바이메탈(3)과 접점끼리 접촉하면서 절환전극(6)이 바이메탈(3)을 밀고 있는데, 이로 인하여 접점상호간에 접촉압력이 작용하여 통전되기 좋은 조건을 가지게 되며, 이 때 절환전극(6)은 케이스(1)에 형성된 밀림방지턱(1b)에 의해 절환범위가 제한되고 있다.

이러한 통전동작에서 흐르는 전류에 의해 바이메탈(3)의 저항성분에 의한 온도상승과 더불어 팽창력이 발생하지만 바이메탈(3)의 구조에서 기인하는 탄력에 의해 변형이 억제되어진다.

한편, 전류가 증가하여 온도가 상승하면서 바이메탈(3)의 팽창력이 탄력을 초과하는 순간, 반대의 곡면을 이루는 형상으로 급격히 변형되어 접점이 분리되고, 전류가 차단되면서 도 3과 같은 과전류차단동작에 도달한다.

상기에서 설명한바와 같이 본 고안의 바이메탈(3)에 사용되는 바이메탈특성에 의해 바이메탈(3)이 차단상태에서 냉각되더라도 형상이 복원되지 않으므로 차단상태는 계속 유지되어 진다.

다음으로 과전류차단동작을 통전동작으로 복귀시키기 위하여 놉(9)을 바이메탈(3)측으로 누르게되면, 과전류차단동작에서 변형된 바이메탈(3)의 접점부위는 도 3에서와 같이 놉(9)의 측면하단에 위치하므로, 놉(9)의 안쪽 측면에 부딪히게 되어 중심 측으로 밀리게 되어 강제로 형상이 복귀되면서 도 2와 같은 차단동작으로 된다.

도 2의 차단동작에서 놉(9)의 우측을 누르면, 압축스프링(8)의 압력으로 인하여 절환전극(6)이 좌측으로 기울면서 접점이 접촉되어 도 1과 같은 통전동작으로 복귀되어진다.

이상에서와 같이 본 고안의 과전류차단기를 구비한 스위치는 제1단자(2)와 바이메탈(3), 절환전극(6), 제2단자(7)로 구성되는 단순한 구조의 통전회로로 이루어 지면서도 바이메탈을 이용하여 과전류를 차단하고, 차단된 상태를 유지하며, 다시 원상으로 복귀시킬 수 있는 과전류차단 기능과, 강제로 회로를 차단하거나 접속하는 스위치 기능을 명확히 수행하여 동작특성이 양호하고, 소형이면서도 제작이 용이하여 제조비용을 절감할 수 있다.

이상에서는, 본 고안의 일 실시 예에 따라 본 고안을 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기숙적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경하거나 응용한 것도 본 고안에 속함은 당연하다.

특히 본 고안의 과전류 차단기를 구비한 스위치 두 개를 한 개의 케이스에 결합하거나, 한 개의 케이스에 본 고안의 스위치와 과전류 차단기능을 가지지 않는 스위치를 중복시켜 결합하는 등의 2회로용의 과전류차단기를 구비한 스위치는 본 고안의 기술적 사상을 응용한 것임이 명백하다.

Claims (2)

1. 제1단자(2)와 제1단자(2)에 부착된 바이메탈(3), 절환전극(6),제2단자(7)에 의해 전류가 흐르는 경로를 구성하는 스위치에 있어서,

   제1단자(2)에 부착된 바이메탈(3)과 절환전극(6)의 접점은 케이스(1)의 측면에 수직으로 놉(9) 안쪽의 측면에 인접하여 나란히 놓여지게 하고, 케이스(1)의 절환홈(1a)을 기준으로 중앙하단에 놓여진 제2단자(7)의 종단면상단에 절환전극(6)의 시소가이드(6b)를 끼우고, 시소가이드(6b)의 중간에 형성된 스프링돌기(6a)와 놉(9)의 스프링돌기(9a) 사이에 압축스프링(8)을 압축하면서 놉(9)의 시소축(9b)을 케이스(1)의 중심 상단에 형성된 시소홈(1c)에 끼움으로서 시소 절환이 되도록 하는 것에 의해, 절환전극(6)이 압축스프링(8)에 의해 좌측으로 기울어져 제1단자(2)에 고정된 바이메탈(3)과 접점끼리 접촉하는 통전동작; 전류가 증가하여 바이메탈의 온도가 상승하게 되면 변형되어 접점이 분리되는 과전류차단동작; 놉(9)을 바이메탈(3)측으로 누르게 되면, 차단상태에서 변형된 바이메탈(3)의 접점부위는 놉(9)의 측면하단에 위치하여, 놉(9)의 안쪽 측면에 부딪혀 중심 측으로 밀리게 되어 강제로 형상이 복원되어 지고, 다시 놉(9)을 우측을 누르면 압축스프링(8)의 압력으로 인하여 절환전극(6)이 좌측으로 기울면서 접점이 접촉되어 통전동작으로 복귀되는 복귀동작을 특징으로 하는 과전류 차단기를 구비한 스위치.
2. 제 1항에 있어서 바이메탈은 중앙부를 볼록하게 성형하여 완만한 곡면으로휘어지고, 이 곡면의 내 측은 열팽창률이 큰 면이 되도록 하며, 전류가 증가하여 바이메탈의 온도가 일정수준에 도달하면서 팽창력이 탄력을 초과하게 되면, 반대의 곡면을 이루는 형상으로 변형되어 전류가 차단되어지고, 전류의 차단으로 냉각되어지면 팽창되었던 면이 수축되지만, 반대 면으로 휘어진 곡면의 구조에 의한 탄력으로 인하여 외력에 의하지 않고는 복원되어지지 않게 되어, 차단동작을 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 과전류 차단기를 구비한 스위치.