KR200407366Y1 - 가정용 소형 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가정용 소형 차단기에 관한 것이다. 본 고안에 따른 가정용 소형차단기는, 전원측 단자와 부하측 단자를 통전 또는 단전시키기 위한 메인 스위치를 가진 개폐기구부재; 과전류 또는 단락 사고 발생시 전원측 단자와 부하측 단자를 통하는 전류를 차단시킬 수 있도록 이상 전류에 의해 열변형되는 바이메탈과, 상기 바이메탈의 열변형에 의해 상기 개폐기구부재를 상보적으로 연동시키는 트립바를 가진 열동식 트립부재; 누전에 의한 누설 전류를 검출하여 전원측과 부하측 간의 전류 통로를 차단 할 수 있도록 보빈의 제1 영역의 외주면에 권회되는 누전 감지 코일과, 누전 감지 코일에 의해 발생되는 유도기전력에 의해 상기 트립바를 연동시킬 수 있도록 보빈에 삽입되는 이동코아를 가진 누전 차단부재; 및 5.0KA 이상의 과전류 또는 단락 사고 발생시 상기 누전 차단부재의 이동코아를 상기 열동식 트립부재의 동작시간 보다 빠르게 이동시켜 상기 개폐기구부재를 연동시킬 수 있도록 상기 누전 차단부재의 보빈에 설치된 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재;를 구비한다. 본 고안에 따르면, 과전류 또는 단락시의 전류 차단 용량을 1.5KA에서 5.0KA로 향상시킬 수 있다.

차단기, 순시 코일부재, 보빈, 누전 감지 코일, 이동코아

Description

가정용 소형 차단기{Small-sized breaker for home}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가정용 소형 차단기의 구성을 개략적으로 나타내는 단면 구성도이다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가정용 소형 차단기의 동작을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 베이스 20 : 개폐기구부재

30 : 열동식 트립부재 40 : 누전 차단부재

50 : 순시 코일부재 60 : 이격부재

70 : 케이스 100 : 가정용 소형 차단기

본 고안은 단락 차단 및 순시 기능을 갖는 가정용 소형 차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과전류 또는 단락시의 전류 차단 용량을 1.5KA에서 5.0KA로 향상시킬 수 있는 구조를 가진 가정용 소형 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 전기에너지는 가정이나 공장 등에서 편리하게 사용되는 만큼 취급 부주의나 과전류, 단락, 누전 등의 원인으로 대형화재나 감전 등의 안전사고를 유발시켜 인명과 재산의 막대한 손실을 초래하고 있으므로, 이러한 안전사고를 미리 방지하기 위해 배선용 차단기 및 누전 차단기를 설치해 왔다.

배선용 차단기는 교류 460V 이하의 저압 회로에 있어서 전기 선로 상에 과전류나 단락 등으로 인해 이상 전류가 발생할 때, 이를 감지하여 회로를 자동으로 차단함으로써 부하 기기 및 회로의 손상 등을 방지하기 위해 사용되며, 누전 차단기는 과전류 보호뿐만 아니라, 누설 전류 발생시 누전에 의한 인명 피해 및 화재를 동시에 방지하는데 사용된다.

최근 들어, 배선용 차단기는 별도의 누전 차단 회로 및 누전 차단 부재를 더 채용하여 누전 차단을 겸용할 수 있게 개발된 바 있다. 즉, 누전 차단을 겸한 배선용 차단기는 단락 또는 누전시 차단기의 인위적인 개폐와는 상관없이 차단기 내에서 이를 감지하여 자동으로 전류를 차단시켜 주는데, 이를 통상의 '트립'이라 한다.

이러한 트립 장치로는 바이메탈을 이용한 열동식 트립 기구와, 오일 대쉬 포트(ODP: oil dash pot)를 이용한 전자식 트립 기구로 구분된다.

이 중에서, 열동식 트립 기구를 이용한 차단기는 과전류 또는 단락 사고 발 생시 이상 전류에 의해 발생되는 열에 의하여 열동형 과전류 검출소자의 바이메탈이 열 변형되고, 바이메탈이 열 변형되면서 트립 기구를 기계적으로 밀어 메인 스위치를 동작시킴으로써 전원을 차단하는 구조를 가진다.

종래의 차단기는 열동식 트립 기구를 채용하여 과전류 또는 단락사고 발생시 바이메탈의 열변형에 의해 트립 기구를 연동시켜 전원을 차단함과 동시에, 누전 감지시 보빈에 권회된 누전 감지 코일에 의해 발생되는 유도 기전력을 이용하여 트립기구를 연동시키는 구조를 가진다.

그런데, 종래의 차단기는 과전류 또는 단락 차단 용량이 KS규격상 1.5KA로 정해져 있고 바이메탈의 열변형에 의해 전원을 차단시키는 동작시간에 한계가 있기 때문에, 1.5KA의 전류값 이상에서는 차단기의 접점부가 융착되거나 트립 기구에 손상이 가해지는 문제점이 있다. 따라서, 1.5KA 이상의 차단 용량으로 향상시키기 위해서는 별도의 부재를 추가로 설치해야 하나, 차단기의 외형 크기에 한계가 있기 때문에, 적절한 베이스 내에 과전류 또는 단락 사고 발생시 전원을 차단하는 차단기구와 누전을 감지하여 전원을 차단하는 차단기구를 모두 채용하기가 난이하다. 이에 따라, 과전류 또는 단락 차단 용량이 향상된 배선 차단기와 누전 차단기를 각각 별도로 개발해야 하므로, 원가상승을 초래하여 경제적인 측면에서 경쟁력 우위를 확보할 수 없는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차단기의 외형 크기를 거의 변형시키지 않고, 별도의 동작 부재를 추가로 설치하지 않고도 과전류 또는 단락시의 전류 차단 용량을 (1.5KA에서 5.0KA로) 향상시킬 수 있는 구조를 가진 가정용 소형 차단기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 가정용 소형 차단기는, 전원측 단자와 부하측 단자를 통전 또는 단전시키기 위한 메인 스위치를 가진 개폐기구부재; 과전류 또는 단락 사고 발생시 전원측 단자와 부하측 단자를 통하는 전류를 차단시킬 수 있도록 이상 전류에 의해 열 변형되는 바이메탈과, 상기 바이메탈의 열변형에 의해 상기 개폐기구부재를 상보적으로 연동시키는 트립바를 가진 열동식 트립부재; 누전에 의한 누설 전류를 검출하여 전원측과 부하측 간의 전류 통로를 차단 할 수 있도록 보빈의 제1 영역의 외주면에 권회되는 누전 감지 코일과, 누전 감지 코일에 의해 발생되는 유도기전력에 의해 상기 트립바를 연동시킬 수 있도록 보빈에 삽입되는 이동코아를 가진 누전 차단부재; 및 5.0KA 이상의 과전류 또는 단락 사고 발생시 상기 누전 차단부재의 이동코아를 상기 열동식 트립부재의 동작시간 보다 빠르게 이동시켜 상기 개폐기구부재를 연동시킬 수 있도록 상기 누전 차단부재의 보빈에 설치된 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재를 포함한다.

본 고안에 따르면, 상기 누전 차단부재는, 누전에 의한 누설 전류를 감지할 수 있도록 상기 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재를 보빈에 설치되는 누전감지 회로기판;을 구비한다.

바람직하게, 상기 보빈의 외주면은 제1 및 제2 영역으로 나뉘어 제1 및 제2 영역의 외주면에 순시 코일부재가 설치되고, 상기 영역을 구분하는 패널이 형성된 다.

또한, 상기 누전 차단부재의 누전 감지 코일과 순시 코일부재 간을 이격시킬 수 있도록 상기 누전 감지 코일과 순시 코일부재 사이에 설치된 이격부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 가정용 소형 차단기의 내부를 보호하는 케이스에 그리드가 설치된 것이 바람직하다.

한편, 상기 전원측 단자와 부하측 단자를 통전 또는 단전시키는 접합부는 은(Ag)합금되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가정용 소형 차단기의 구성을 개략적으로 나타내는 단면 구성도이고, 도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 차단기의 동작을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 고안에 따른 가정용 소형 차단기(100)는 베이스(10), 상기 베이스(10) 내에 설치된 전원측 단자(11)와 부하측 단자(12)를 통전 또는 단전시키기 위한 개폐기구부재(20)와, 과전류 또는 단락 사고 발생시 상기 개폐기구부재(20)를 상보적으로 연동시켜 전류를 차단하는 열동식 트립부재(30)와, 누전에 의한 누설 전류를 검출하여 전류 통로를 차단하는 누전 차단부재(40)와, 5.0KA 이상의 과전류 또는 단락 사고 발생시 상기 열동식 트립부재(30)의 동작시간보다 빠르게 동작시킬 수 있는 순시 코일부재(50)와, 상기 순시 코일부재(50)를 고정시키기 위한 고정부재(60)와, 상기 순시 코일부재(50)와 누전 감지 코일(44) 간을 이격시키기 위한 이격부재(70), 및 상기 가정용 소형 차단기(100)의 내부를 보호하는 케이스(80)를 구비한다.

상기 베이스(10)는 전원측과 연결된 전원측 단자(11)와, 전자기기와 같은 부하측과 연결된 부하측 단자(12)를 구비한다. 또한, 상기 개폐기구부재(20)의 동작에 의해 전원측과 부하측에 전류를 통하게 하거나 전류를 차단시킬 수 있도록 전원측 단자(11)와 부하측 단자(12)의 전류 통로를 개폐하는 접점부(13)를 구비한다. 이때, 상기 접점부(13)는 전기 전도률이 높은 은(Ag)으로 합금되는 것이 바람직하다.

상기 개폐기구부재(20)는 인위적으로 조작하여 접점부(13)를 전원측 단자(11)에 접점시킴으로써 전원측과 부하측을 통전시키고, 과전류, 단락 또는 누전시 점점부(13)를 전원측 단자(11)로부터 떨어뜨림으로써 전원측과 부하측을 단전시키기 위한 메인 스위치(21)를 구비한다.

상기 열동식 트립부재(30)는, 메인 스위치(21)의 조작에 의해 접점부(13)가 전원측 단자(11)에 접점됨으로써 전원측과 부하측이 통전된 상태에서, 과전류 또는 단락에 의해 이상 전류가 발생되는 경우, 통상적으로 상기 이상 전류에 의해 바이메탈(31)이 열변형되고, 상기 바이메탈(31)의 열변형에 의해 트립바(32)가 연동되어 개폐기구부재(20)의 접점부(13)를 전원측 단자(11)로부터 떨어뜨리는 구조를 가진다. 이때, 상기 바이메탈(31)은 굴신성을 갖도록 일측은 열팽창률이 큰 재질로 되고 타측은 열팽창률이 적은 재질로 되는 것이 바람직하다.

상기 누전 차단부재(40)는 누전감지 회로기판(42)에 설치되는 보빈(43), 및 상기 보빈(43)에 누전 감지 코일(44)이 권회되고, 상기 보빈(43)의 중심부에 일부가 돌출되도록 삽입되는 이동코아(47)를 구비한다.

상기 누전감지 회로기판(42)은 누설 전류를 감지하는 공지의 회로로 예컨대, 누설 전류를 감지하여 검출하는 영상 변류기, 영상 변류기에 의해 검출된 전류를 증폭시키는 증폭기를 가진 누전 감지 회로부와 통상의 코일 어셈블리를 가지고 있다.

상기 보빈(43)은 누전감지 회로기판(42)에 설치된다. 보빈(43)은 중심부가 관통된 원통 형상으로 제1 영역(43a) 및 제2 영역(43b)으로 나뉘다. 상기 제1 영역(43a)에는 누전 감지 코일(44)이 권회되고, 제1 및 제2 영역(43a)(43b)을 구분하는 패널이 형성된다. 이때, 누전 감지 코일(44)에 소정 전류가 인가됨에 따라 발생하는 유도기전력에 의해 위치 이동되어 트립바(32)를 연동시키는 이동코아(47)를 구비한다.

상기 이동코아(47)는 트립바(32)에 일단부가 걸리도록 설치되어 이동코아(47)가 유도기전력에 의해 위치 이동되면서 트립바(32)를 당김으로써 개폐기구부재(20)를 연동시키는 구조를 가진다.

상기 순시 코일부재(50)는 상기 보빈(43)의 제1 영역(43a) 및 제2 영역(43b)에 각각 권회되어 설치된다. 보다 구체적으로, 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재(50)는 1.5KA 이상의 과전류, 또는 단락 사고 발생, 및 누전시에만 동작되는 누전 차단부재(40)의 이동코아(47)를 소정의 유도기전력에 의해 열동식 트립부재(30)의 동작시간 보다 빠르게 이동시킬 수 있도록 소정 직경을 가진 구리 도선이 나선형으로 수회 권회된 것으로서, 누전 감지 코일(44)이 권회된 보빈(43)의 제1 영역(43a)의 외주면에 설치되고, 제2 영역(43b)의 외주면에 각각 설치된다. 상기 제1 영역(43a)에 설치된 순시 코일부재(50a)는 제1 션트(45a)(45b)에 의해 바이메탈(31)과 직렬로 연결되어 R상 부하측 단자(12)와 직렬로 연결된다. 또한, 상기 제2 영역(43b)에 설치된 순시 코일부재(50b)는 제2 션트(46a)(46b)에 의해 바이메탈(31)과 직렬로 연결되어 S상 부하측 단자(12)와 직렬로 연결된다.

비록 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 순시 코일부재(50)를 견고히 고정시키기 위해 제1 션트(45a) 및 제2 션트(46a)를 잡아당겨 순시 코일부재(50)가 보빈(43)으로부터 이탈되지 않도록 제2 누전감지 회로기판(42)에 설치되는 고정부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 보빈(43)의 각 영역(43a)(43b)에 순시 코일부재(50a)(50b)가 각각 설치됨으로써 2상 2선식의 차단기(100)에 가장 바람직한 구조이다.

상기 이격부재(60)는 누전 차단부재(40)의 누전 감지 코일(44)과 순시 코일부재(50)가 통전되지 않도록 보빈(43)에 권회된 누전 감지 코일(44)의 외주를 덮는 구조를 가진다.

상기 케이스(70)는 차단기(100)의 내부를 보호하며 베이스(10)와 결합된다. 이때, 상기 케이스(70)의 일측에는 적어도 하나의 그리드(71)가 설치되기 위한 홈이 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 그리드(71)는 전원측 단자(11)가 위치된 부위에 소정간격 이격되어 설치되며, 전원측 단자(11)에서 발생되는 아크를 제거한다. 이때, 그리드(71)는 'U'자 형상 및 일측이 천공되어 굴곡진 형상으로 상별 3개씩 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 그리드의 형상 또는 개수는 사용자 및 차단기의 형태에 의해 선택적으로 변환가능하다. 아울러, 상기 그리드(71)는 아크를 제거함으로써 전원측 단자(11)와 부하측 단자(12)의 전류 통로를 개폐하는 접점부(13)의 수명을 연장시키고, 단락을 보호하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가정용 소형 차단기(100)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 우선 사용자는 메인 스위치(21)를 조작하여 전원이 부하측으로 통할 수 있도록 접점부(13)를 전원측 단자(11)에 접점시킨다. 이때, 전원측 단자(11)에서 발생되는 아크는 케이스(70)에 설치된 그리드(71)에 의해 제거된다. 만약 전원측에서 과전류 또는 단락에 의해 5.0KA 이상의 이상 전류가 흐르는 경우, 열동식 트립부재(30)는 1.5KA의 차단 용량을 가진 종래와 같이, 바이메탈(31)이 열변형되어 트립바(32)측으로 만곡된다.

한편, 상기 이상 전류는 제1 및 제2 션트(45a)(46a)를 통해 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재(50)로 인가되고, 이동코아(47)는 바이메탈(31)이 트립바(32)측으로 만곡되는 도중, 순시 코일부재(50)에 발생된 유도기전력에 의해 제2 누전감지 회로기판(42)측으로 위치 이동된다.

다음으로, 이동코아(47)는 트립바(32)를 이동코아(47)의 이동 방향으로 잡아당긴다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 개폐기구부재(20)는 트립바(32)에 의해 연동되어 접점부(13)를 전원측 단자(11)로부터 떨어뜨림으로써 전원측과 부하측으로 통하는 전류를 차단시킨다.

결과적으로, 과전류 또는 단락 사고 발생시 5.0KA 이상의 이상 전류가 전원측으로부터 부하측으로 통전되는 경우, 열동식 트립부재(30)가 차단 용량을 초과하는 전류에 의해 접점부(13)와 전원측 단자(11)가 융착되는 현상이 일어나기 전에, 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재(50)에 의해 이동코아(47)가 먼저 위치 이동됨에 따라 개폐기구부재(20)를 연동시킴으로써 전원측과 부하측으로 통하는 전류를 차단시키게 된다. 이에 따라, 접점부(13)와 전원측 단자(11)의 융착과 개폐기구부재(20)의 손상이 발생되지 않게 된다.

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 실용신안등록청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 차단기는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재를 더 마련하여 순시기능을 가지며, 과전류 또는 단락시의 전류 차단 용량을 1.5KA에서 5.0KA로 향상시킬 수 있다.

둘째, 과전류 또는 단락 사고 발생시 전원을 차단하는 5.0KA 차단 용량의 차단기구와 누전을 감지하여 전원을 차단하는 차단기구를 종래의 차단기와 거의 동일한 크기로 제작가능 함으로써 큰 용량을 필요로하는 장소에서 사용될 수 있으며, 이에 공간활용의 효과를 얻을 수 있다.

셋째, 차단기의 케이스에 그리드를 설치하여 아크를 제거함으로써 전원측에서 부하측으로 전류을 통전 또는 차단시키는 접점부의 수명이 향상된다.

Claims (6)

1. 전원측 단자와 부하측 단자를 통전 또는 단전시키기 위한 메인 스위치를 가진 개폐기구부재;

   과전류 또는 단락 사고 발생시 전원측 단자와 부하측 단자를 통하는 전류를 차단시킬 수 있도록 이상 전류에 의해 열변형되는 바이메탈과, 상기 바이메탈의 열변형에 의해 상기 개폐기구부재를 상보적으로 연동시키는 트립바를 가진 열동식 트립부재;

   누전에 의한 누설 전류를 검출하여 전원측과 부하측 간의 전류 통로를 차단 할 수 있도록 보빈의 제1 영역의 외주면에 권회되는 누전 감지 코일과, 누전 감지 코일에 의해 발생되는 유도기전력에 의해 상기 트립바를 연동시킬 수 있도록 보빈에 삽입되는 이동코아를 가진 누전 차단부재; 및

   5.0KA 이상의 과전류 또는 단락 사고 발생시 상기 누전 차단부재의 이동코아를 상기 열동식 트립부재의 동작시간 보다 빠르게 이동시켜 상기 개폐기구부재를 연동시킬 수 있도록 상기 누전 차단부재의 보빈에 설치된 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 가정용 소형 차단기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 누전 차단부재는,

   누전에 의한 누설 전류를 감지할 수 있도록 상기 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재를 보빈에 설치되는 누전감지 회로기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 가정용 소형 차단기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 보빈의 외주면은 제1 및 제2 영역으로 나뉘어 제1 및 제2 영역의 외주면에 두개의 각상(R,T상) 순시 코일부재가 설치되고, 상기 영역을 구분하는 패널이 형성된 것을 특징으로 하는 가정용 소형 차단기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 누전 차단부재의 누전 감지 코일과 순시 코일부재 간을 이격시킬 수 있도록 상기 누전 감지 코일과 순시 코일부재 사이에 설치된 이격부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차단기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 차단기의 내부를 보호하는 케이스에 그리드가 설치된 것을 특징으로 하는 가정용 소형 차단기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 전원측 단자와 부하측 단자를 통전 또는 단전시키는 접합부는 은(Ag)합금되는 것을 특징으로 하는 가정용 소형 차단기.

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