KR200445743Y1 - 가정용 회로차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가정용 회로차단기에 있어서 트립 스프링을 통한 단락전류의 비정상적 통전경로를 차단할 수 있는 가정용 회로차단기를 제공하려는 것으로, 고정 접촉자; 상기 고정 접촉자에 접촉하는 통전 위치와 상기 고정 접촉자로부터 분리되는 트립(TRIP) 위치로 이동가능한 가동 접촉자; 회로 상에 과전류 발생시 만곡하는 바이메탈; 상기 바이메탈을 통해 흐르는 단락 전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생하는 전자석; 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하는 구동력을 제공하는 트립 스프링(TRIP SPRING); 상기 트립 스프링이 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지되도록 구속되는 구속위치와 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하도록 상기 트립 스프링이 축세한 탄성 에너지를 방세하는 위치로 해방되는 해방위치를 가지는 래치(LATCH); 상기 전자석으로부터의 흡인력에 의해 회동하여 상기 래치를 해방하는 위치와 상기 래치를 구속하는 위치로 변위 가능한 아마추어(ARMATURE); 및 상기 래치와 상기 트립 스프링 사이를 전기적으로 절연하는 절연 부재를 포함하여 구성된다.

가정용 회로차단기, 래치, 트립스프링, 절연 부재

Description

가정용 회로차단기{HOUSEHOLD CIRCUIT BREAKER}

본 고안은 가정용 회로차단기에 관한 것으로, 특히 트립 스프링(TRIP SPRING)과 래치(LATCH)를 통한 비정상적인 단락전류의 통전 경로를 차단할 수 있는 가정용 회로차단기에 관한 것이다.

가정용 회로차단기는 옥내에 설치되어 과부하나 단락사고시 발생되는 대전류를 감지하여 자동으로 회로를 차단함으로써 옥내 배선과 부하기기를 보호하는 전기기기이다.

한편, 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 일 예를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 개로 상태 종단면도인 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 구성을 설명한다.

종래기술에 따른 가정용 회로차단기(1)는 전원 또는 부하 중 어느 일 측에 접속되는 고정 접촉자(2), 고정 접촉자(2)를 대향하게 설치되고 고정 접촉자(2)에 접촉하는 위치와 고정 접촉자(2)로부터 분리되는 위치로 이동가능한 가동 접촉자(3), 가동 접촉자(3)에 변위를 위한 구동력을 제공하는 트립 스프링(8), 전 원 또는 부하 중 고정 접촉자(2)가 접속된 측의 나머지 일 측에 접속되는 단자 부(4), 단자 부(4)에 전기적 및 기계적으로 접속되는 일단 부를 갖는 바이메탈(BIMETAL)(6), 바이메탈(6)에 고정설치되고 바이메탈(6)을 통해 흐르는 단락전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생하는 전자석(6a), 트립 스프링(8)이 탄성 에너지를 축세한 상태를 유지하도록 구속하는 위치 또는 축세한 탄성 에너지를 방세하도록 해방하는 위치로 변위 가능하고, 트립 스프링의 일 단부가 지지되는 래치(LATCH)(7), 래치(7)를 구속하는 위치 또는 상기 전자석(6a)로부터의 흡인력에 의해 회동하여 래치(7)를 해방하는 위치로 회동가능한 아마추어(ARMATURE)(5)를 포함하여 구성된다. 미 설명 부호 9는 가동 접촉자(3)와 바이메탈(6) 사이에 접속되어 전기적 통 전로를 제공하며 가동 접촉자(3)의 반복적 개로 또는 폐로 이동동작에도 내구성을 유지할 수 있는 가는 구리선을 다수 꼬아 만든 연선(FLEXIBLE WIRE)을 지시한다.

종래기술에 따른 가정용 회로차단기(1)는 도 1과 같은 폐로 상태 다시 말해 통전상태인 온(ON) 상태에서 전원 측으로부터의 전류가 고정 접촉자(2)로부터 가동 접촉자(3), 연선(9), 바이메탈(6), 단자 부(4)를 통해 미 도시의 부하 측 선로의 순으로 흐른다.

도 1과 같은 폐로 상태에서 단락 전류와 같은 과전류가 발생하면 전자석(6a)이 자화되어 아마추어(5)를 흡인하고, 따라서 아마추어(5)에 의해 일 단 부가 구속되어 있던 래치(7)가 석방(해방)된다. 그에 따라 트립 스프링(8)이 축세된 탄성 에너지를 방세(인장된 상태에서 수축)함으로써, 트립 스프링(8)의 타 단부가 지지된 가동 접촉자(3)가 끌어당겨저서 도 2와 같이 고정 접촉자(2)로부터 분리되고 따라서 전원 측과 부하 측 간의 회로가 차단되는 트립(TRIP)이 이루어진다.

한편, 종래기술에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 단락전류가 발생했을 때, 정상적인 경우는 도 3에 있어서 점선 화살표와 같은 통전 경로를 따라 단락 전류가 흐른다.

즉, 전원 측으로부터의 전류가 고정 접촉자(2)로부터 가동 접촉자(3), 연선(9), 바이메탈(6), 단자 부(4)를 통해 미 도시의 부하 측 선로의 순으로 흐른다.

그러나 종래기술에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 단락전류가 발생했을 때, 비정상적인 경우는 도 4의 점선 화살표와 같은 통전 경로를 따라 단락 전류가 흐른다. 즉, 전원 측으로부터의 전류가 고정 접촉자(2)로부터 가동 접촉자(3), 트립 스프링(8), 래치(7), 아마추어(5), 바이메탈(6), 단자 부(4)를 통해 미 도시의 부하 측 선로의 순으로 흐르는 것이다. 다시 말해 비정상의 경우는 단락 전류가 가동 접촉자(3)로부터 연선(9)을 통해 바이메탈(6)로 흐르는 것이 아니라, 가동 접촉자(3)로부터 트립 스프링(8), 래치(7), 아마추어(5)를 통해 바이메탈(6)로 흐르는 것이다. 이러한 비정상적 통전 경로가 이루어지는 경우, 큰 단락 전류에 대해서 통전 단면적이 작은 트립 스프링(8)이 열에 녹아 끊어지거나 약화되는 융단 또는 열화(劣化) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이는 이후 가정용 차단기의 회로 및 부하기기 보호 기능이 실패하거나 불가능하게 되는 것을 의미한다.

이러한 단락 전류의 비정상적 통전 경로가 발생되는 대표적 원인을 첨부 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 종래기술 또는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기의 아마추어에 대한 입체적 형상을 보여주는 사시 도이고, 도 6은 종래기술 또는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 단락전류 통전의 구조적 원인으로서 아마추어와 바이메탈의 비정상적 접촉가능 구조를 보여주는 설명 도이다.

본래 종래기술에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 아마추어(5)와 바이메탈(6) 사이에는 예컨대 0.5밀리미터(mm)의 여유공차가 존재하게 설계되나 가정용 회로차단기를 구성하는 다수의 부품들의 조립시 누적 조립 오차에 의해서 상기 여유오차가 없어지고 아마추어(5)의 내측 면과 바이메탈(6)이 접촉하게 된다. 이와 같은 구조적 원인에 의해 상기와 같은 비정상적 단락 전류의 통전 경로가 만들어진다.

따라서, 본 고안은 상기 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 고안의 목적은 트립 스프링을 통한 단락전류의 비정상적 통전 경로를 차단할 수 있는 가정용 회로차단기를 제공하는 것이다.

상기 본 고안의 목적은, 가정용 회로차단기에 있어서,

전원 또는 부하의 어느 일 측 단자에 전기적으로 접속되는 고정 접촉자;

상기 고정 접촉자에 접촉하는 통전 위치와 상기 고정 접촉자로부터 분리되는 트립(TRIP) 위치로 이동가능한 가동 접촉자;

전원 또는 부하 중 상기 고정 접촉자가 접속된 나머지 일 측 단자에 접속되는 일 단부를 가지며, 회로 상에 과전류 발생시 만곡하는 바이메탈;

상기 바이메탈에 고정설치되고 상기 바이메탈을 통해 흐르는 단락 전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생하는 전자석;

상기 가동 접촉자에 지지되는 일 단부를 가지며, 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하는 구동력을 제공하는 트립 스프링(TRIP SPRING);

상기 트립 스프링이 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지되도록 구속되는 구속위치와 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하도록 상기 트립 스프링이 축세한 탄성 에너지를 방세하는 위치로 해방되는 해방위치를 가지는 래치(LATCH);

상기 전자석으로부터의 흡인력에 의해 회동하여 상기 래치를 해방하는 위치 와 상기 래치를 구속하는 위치로 변위 가능한 아마추어(ARMATURE); 및

상기 래치와 상기 트립 스프링 사이를 전기적으로 절연하는 절연 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 고안에 따라서 트립 스프링의 일 단 부가 지지되는 래치의 부분을 대체하여 절연 부재를 부설함으로써 트립 스프링을 통한 단락전류의 비정상적 통전경로를 차단할 수 있어, 단락전류 발생시 트립 스프링의 열화 또는 융단 현상을 방지하여 회로 차단의 신뢰성이 향상되고 장 수명 가정용 회로차단기를 얻는 효과가 있다.

상기 본 고안의 목적과 이를 달성하는 본 고안의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 고안의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다. 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 종래기술에 따른 가정용 회로차단기와 동일 또는 유사기능의 부품들은 동일 부호로 지시하여 상호 대비가 편리하도록 하였다.

먼저, 본 고안에 따른 가정용 회로차단기의 폐로 상태 종단면도인 도 11을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 가정용 회로차단기(1)는, 고정 접촉자(2)와, 가동 접촉자(3)와, 바이메탈(6)과, 전자석(6a)과, 트립 스프링(8)과, 래치(7)와, 아마추어(5)와, 절연 부재(10)를 포함하여 구성된다. 추가적으로 본 고안에 따 른 가정용 회로차단기(1)는 종래기술과 관련하여 설명한 바와 같은 단자 부(4) 및 연선(9)을 포함한다.

고정 접촉자(2)는 전원 또는 부하의 어느 일 측 단자에 전기적으로 접속된다.

가동 접촉자(3)는 상기 고정 접촉자(2)에 접촉하는 통전 위치와 상기 고정 접촉자(2)로부터 분리되는 트립 위치(회로차단 위치)로 이동가능하다.

바이메탈(6)은 전원 또는 부하 중 상기 고정 접촉자(2)가 접속된 나머지 일 측 단자에 접속되는 일 단 부를 가지며, 회로 상의 과전류 발생시 만곡한다.

전자석(6a)은 상기 바이메탈(6)에 고정설치되고 상기 바이메탈(6)을 통해 흐르는 단락 전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생시킨다.

트립 스프링(8)은 상기 가동 접촉자(3)에 지지되는 일 단 부를 가지며, 상기 가동 접촉자(3)가 트립 위치로 이동하는 구동력을 제공한다.

래치(7)는 상기 트립 스프링(8)이 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지되도록 구속되는 구속위치와 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하도록 상기 트립 스프링(8)이 축세한 탄성 에너지를 방세하는 위치로 해방되는 해방위치를 가진다.

아마추어(5)는 상기 전자석(6a)으로부터의 흡인력에 의해 회동하여 상기 래치(7)를 해방하는 위치와 상기 래치(7)를 구속하는 위치로 변위 가능하다.

절연 부재(10)는 상기 래치(7)와 상기 트립 스프링(8) 사이를 전기적으로 절연한다. 단락전류가 상기 트립 스프링(8)에 통전하는 것이 방지되도록, 상기 절연 부재(10)는 상기 트립 스프링(8)의 타 단부를 지지하며 상기 래치(7)에 고정 설치 된다.

한편, 도 7은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재의 외형을 보여주는 사시 도로서 위에서 비스듬히 내려다본 상태의 사시 도이고, 도 8은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재에 구비되는 접속 돌 부를 보여주는 도면으로서 아래에서 비스듬히 올려다본 상태의 사시 도이고, 도 9는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재가 접속되는 래치의 접속 부분을 보여주는 래치의 사시 도이고, 도 10은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재가 래치에 접속되어 설치된 상태를 보여주는 래치와 절연 부재의 조립 상태 도이다. 이들 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 고안에 따른 절연 부재(10)와 래치(7)의 구성을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

절연 부재(10)는 도 7에 도시된 바와 같이 전체적으로 대략 "U"자형의 종단면 형상을 가지게 연장하는 양 연장 부를 가진 클립(CLIP)과 같이 래치(7)의 상부 면에 끼워 설치할 수 있는 부재로서, 전기적 절연 특성을 가지는 합성 수지 재로 바람직하게 만들어질 수 있다.

절연 부재(10)는 그의 상부 면에 트립 스프링(도 11의 부호 8 참조)을 지지하기 위한 U자형 지지 홈 부(10a)를 구비한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 래치(7)는 절연 부재(10)의 상기 U자형 지지 홈 부(10a)에 상응하는 U자형 지지 홈 부(7b)를 구비하며, 절연 부재(10)를 접속하여 지지하기 위한 한 쌍의 접속 구멍 부(7a)를 구비한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 절연 부재(10)는 상기 래치(7)의 접속 구멍 부(7a)에 삽입되어 접속하기 위한 한 쌍의 대응되는 접속 돌 부(10b)를 구비한다.

따라서, 절연 부재(10)와 래치(7)의 조립은 절연 부재(10)를 파지하고, 래치(7)의 U자형 지지 홈 부(7b)에 절연 부재(10)의 상기 U자형 지지 홈 부(10a)를 맞추어 절연 부재(10)의 양 연장 부 사이에 래치(7)의 상부 면을 끼운 다음, 절연 부재(10)의 접속 돌 부(10b)가 래치(7)의 접속 구멍 부(7a)에 삽입되도록 절연 부재(10)의 양 측면을 눌러줌으로써 완성된다.

이와 같이 조립된 절연 부재(10)의 U자형 지지 홈 부(10a)상에 트립 스프링(8)의 타 단부{스프링(8)의 양 단 부 중 가동 접촉자(3)에 지지되는 단 부의 반대 측 단 부}가 지지되어 설치된다(도 11 참조).

따라서, 도 6과 같이 바이메탈(6)과 아마추어(5)가 의도하지 않게 접촉한다하더라도, 본 고안에 따라서 트립 스프링(8)과 래치(7) 사이에 절연 부재(10)가 설치되어 트립 스프링(8)와 래치(7)를 통한 통전 경로가 차단되므로, 단락 전류는 트립 스프링(8)와 래치(7)를 통해 흐를 수 없고 정상적으로 연선(9)를 통해 바이메탈(6)로 흐른다. 그러므로, 트립 스프링(8)와 래치(7)를 통한 단락 전류의 비정상적 통전으로 인해 트립 스프링(8)이 융단되는 현상이 방지될 수 있고, 따라서 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 신뢰성 있는 단락 전류 차단 성능과 장수명이 보장될 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 폐로 상태 종단면도이고,

도 2는 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 개로 상태 종단면도이며,

도 3은 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 정상적 단락전류 통전 경로를 보여주는 부분 구성도이고,

도 4는 종래기술에 따른 가정용 회로차단기의 비정상적 단락전류 통전 경로를 보여주는 부분 구성도이며,

도 5는 종래기술 또는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기의 아마추어에 대한 입체적 형상을 보여주는 사시 도이고,

도 6은 종래기술 또는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 단락전류 통전의 구조적 원인으로서 아마추어와 바이메탈의 비정상적 접촉가능 구조를 보여주는 설명도이며,

도 7은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재의 외형을 보여주는 사시 도로서 위에서 비스듬히 내려다본 상태의 사시 도이고,

도 8은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재에 구비되는 접속 돌 부를 보여주는 도면으로서 아래에서 비스듬히 올려다본 상태의 사시 도이며,

도 9는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재가 접속되는 래치의 접속 부분을 보여주는 래치의 사시 도이고,

도 10은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기에 있어서 절연 부재가 래치에 접 속되어 설치된 상태를 보여주는 래치와 절연 부재의 조립 상태 도이며,

도 11은 본 고안에 따른 가정용 회로차단기의 폐로 상태 종단면도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 가정용 회로차단기 2: 고정 접촉자

3: 가동 접촉자 4: 단자 부

5: 아마추어(ARMATURE) 6: 바이메탈(BIMETAL)

6a: 전자석 7: 래치(LATCH)

7a: 접속 구멍 부

8: 트립 스프링(TRIP SPRING) 8': 트립 스프링(심볼 표시)

9: 연선(FLEXIBLE WIRE) 10: 절연 부재

10a: 스프링 지지 홈 부 10b: 접속 돌 부

Claims (4)

1. 가정용 회로차단기에 있어서,

   전원 또는 부하의 어느 일 측 단자에 전기적으로 접속되는 고정 접촉자;

   상기 고정 접촉자에 접촉하는 통전 위치와 상기 고정 접촉자로부터 분리되는 트립(TRIP) 위치로 이동가능한 가동 접촉자;

   전원 또는 부하 중 상기 고정 접촉자가 접속된 나머지 일 측 단자에 접속되는 일 단부를 가지며, 회로 상에 과전류 발생시 만곡하는 바이메탈;

   상기 바이메탈에 고정설치되고 상기 바이메탈을 통해 흐르는 단락 전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생하는 전자석;

   상기 가동 접촉자에 지지되는 일 단부를 가지며, 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하는 구동력을 제공하는 트립 스프링(TRIP SPRING);

   상기 트립 스프링이 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지되도록 구속되는 구속위치와 상기 가동 접촉자가 트립 위치로 이동하도록 상기 트립 스프링이 축세한 탄성 에너지를 방세하는 위치로 해방되는 해방위치를 가지는 래치(LATCH);

   상기 전자석으로부터의 흡인력에 의해 회동하여 상기 래치를 해방하는 위치와 상기 래치를 구속하는 위치로 변위 가능한 아마추어(ARMATURE); 및

   상기 래치와 상기 트립 스프링 사이를 전기적으로 절연하는 절연 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가정용 회로차단기.
2. 제1항에 있어서,

   단락전류가 상기 트립 스프링에 통전하는 것이 방지되도록, 상기 절연 부재는 상기 트립 스프링의 타 단부를 지지하며 상기 래치에 고정 설치되는 절연 부재인 것을 특징으로 하는 가정용 회로차단기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 절연 부재는 상기 트립 스프링을 지지하기 위한 U자형 지지 홈 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가정용 회로차단기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 래치는 상기 절연 부재를 접속하여 지지하기 위한 접속 구멍 부를 구비하고,

   상기 절연 부재는 상기 래치의 접속 구멍 부에 삽입되어 접속하기 위한 접속 돌 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가정용 회로차단기.

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