KR200458173Y1 - 배선 및 누전 겸용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배선 및 누전 겸용 차단기에 관한 것으로, 한 쌍의 전원단자(13)와 한 쌍의 부하단자(21)에 연결되는 한 쌍의 가동단자(23)를 단속하는 메인스위치(31)를 포함하는 개폐수단(30), 한 쌍의 가동단자(23)에 접속되며 과전류 발생시 열변형하는 한 쌍의 바이메탈(25), 바이메탈(25)의 열변형에 따라 개폐수단(30)을 연동시키는 트립바(41)를 포함하는 트립장치(40), 누설전류를 감지하는 ZCT(61)와 ZCT(61)에서 감지한 신호를 증폭하여 출력하는 누전차단회로기판(62)과 누전차단회로기판(62)으로부터 출력되는 전류신호를 인가받아서 트립바(41)를 동작시키는 트립코일부(63)로 이루어지는 누전차단장치(60), 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 전원공급을 차단하는 순시코일장치(50)를 포함하여 구성되되, 상기 순시코일장치(50)는 한 쌍의 부하단자(21)와 한 쌍의 바이메탈(25)의 사이에서 각각 일대일로 대응되어서 접속되고 하우징(10a)에서 노출되도록 누전차단회로기판(62)의 상측에 한 쌍으로 설치되되 상호 이격 구비되고, 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 트립바(41)의 상측의 좌우 양쪽을 동시에 당겨서 전원공급을 차단함으로써, 조립생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

차단기, 누전, 배선, 순시코일장치, 조립성, 시간지연

Description

배선 및 누전 겸용 차단기{A MOLDED CASE AND EARTH REAKAGE CIRCUIT BREAKER}

본 고안은 배선 및 누전 겸용 차단기에 관한 것으로, 특히 조립생산성을 향상시키고 정격차단전류 유입시에 차단기의 동작특성을 향상시킬 수 있도록 하기에 적당하도록 한 배선 및 누전 겸용 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 전력이 사용되는 곳에는 인위적인 계폐 조작과는 무관하게 전기선로 상에 과전류나 단락 등으로 인하여 발생되는 이상전류를 감지하여 자동으로 차단하는 배선용 차단기와 아울러 누전차단 기능을 겸하도록 하는 안전수단으로서 배선 및 누전 겸용 차단기가 설치되고 있다.

그리고, 이러한 배선 및 누전 겸용 차단기에 관련하여 단락전류와 같은 이상전류가 입력되는 경우 이를 바이메탈에 의한 열변형에 의해서 차단하지 않고 빠르게 유도기전력의 작용에 의해서 트립바를 작동시키는 이른바 순시코일장치(또는 순시코일부재)를 채용한 기술들이 개발되고 있다.

상기와 같은 순시코일장치(또는 순시코일부재)를 채용한 배선 및 누전 겸용 차단기에 관한 기술로는 등록실용 제20-0266485에 의한 "가정용 소형 차단기"(이하 에서는 간단히 "선행기술1"이라고 칭함)와 등록실용 제20-20-0345675에 의한 "배선 및 누전 겸용의 업데이트 안전 차단기"(이하에서는 간단히 "선행기술2"라고 칭함)가 알려져 있다.

상기 선행기술1 및 선행기술2의 내용은 그 등록공보에 상세하게 개시되어 있으므로 세부적인 설명은 생략한다.

그런데, 상기의 선행기술1 및 선행기술2는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 선행기술1의 경우에는 에나멜선으로 감긴 트립코일(선행기술1의 등록공보에는 누전 차단부재라고 표현됨)의 외주면을 절연테이프로 감은 후에 여기에 순시코일부재를 덧감아서 순시코일장치를 구성하고 있는데, 이와 같이 순시코일부재의 내부에 트립코일이 감겨져 있기 때문에 내부의 트립코일에 의해서 자계차폐가 생겨셔 유도기전력이 약화되고 그 결과 동작특성이 악화되는 문제점 즉, 단락전류와 같은 이상전류가 인가되더라도 이를 차단하는 반응속도가 느려진다는 문제점이 있었다.

둘째, 선행기술2의 경우에는 배선인입단자와 전원단자(선행기술2의 등록공보에는 고정단자라고 표현됨) 사이에 순시코일장치의 솔레노이드 코일이 연결되어 있는데, 이와 같이 순시코일장치를 배선인입단자와 전원단자 사이에 접속하게 되면 하우징 내부의 좁은 공간에서 솔레노이드 코일을 배선인입단자 및 전원단자에 각각 접합작업을 하여야 하므로 제품 조립성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.

셋째, 선행기술2의 경우에는 순시코일장치가 배선인입단자와 전원단자 사이에 접속되기 때문에 필연적으로 하우징 내부에 설치하게 되는데, 이와 같이 순시코 일장치를 하우징 내부에 설치하는 경우에는 하우징 내부의 장착공간이 협소하여 조립 작업성이 저하되고 제품 생산성이 현격하게 낮아지는 문제점이 있었고, 또한 장착공간이 협소하므로 직경이 굵은 코일을 사용할 수 없어서 소량의 전류만이 흐를 수밖에 없고 따라서 제품의 동작 특성이 나빠지는 문제점이 있었다.

넷째, 선행기술1과 선행기술2의 순시코일장치의 경우에는 중앙에 구비된 하나의 순시코일장치로서 트립바를 당기므로 당기는 힘이 약하여서 당기는 데에 시간지연이 발생하여 단락전류 인입시점부터 차단시까지 시간이 일정 시간 이상이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같이 스위칭 동작시간이 지연되므로 특히 단락전류와 같은 이상전류의 경우에는 차단 시간이 밀리세크 단위로서 수행되어야 하므로 단락전류 인입 후에 얼마나 짧은 시간 내에 스위칭 동작이 일어나는지가 매우 중요하므로 상기와 같은 이유로 선행기술1,2의 전원차단 동작 시간이 지연되는 것은 매우 심각한 문제로 여겨지고 있다.

다섯째, 선행기술1과 선행기술2의 순시코일장치의 경우에는 순시코일장치가 중앙 위치에서 하나만이 설치되므로 트립바가 좌측 또는 우측으로 틀어져서 편향되므로, 그 결과 사용 과정에서 제품 불량이 발생하여 A/S의 지적사항으로 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 고안에 의한 배선 및 누전 겸용 차단기의 목적은,

첫째, 순시코일장치와 누전차단을 위한 트립코일을 별개로 구성하여 순시코일장치의 솔레노이드 코일에 의한 유도기전력이 약화되지 않도록 하여 동작 특성(단락전류 인입시에 전원을 차단하는 스위칭 동작 특성)을 향상시킬 수 있도록 하고,

둘째, 순시코일장치를 바이메탈과 부하단자 사이에 접속 구성함으로써 단자와의 연결 작업성을 향상시킬 수 있도록 하며,

셋째, 순시코일장치를 하우징의 상부로 노출되도록 순시코일장치를 누전차단회로기판에 설치함으로써, 장착공간의 광협에 제한을 받지 않고 설치할 수 있어서 조립 작업성 및 제품 생산성을 현격하게 향상시킬 수 있도록 하며 동시에 직경이 굵은 코일을 제한 없이 사용할 수 있어서 대용량의 단락전류에서도 향상된 동작 특성을 유지할 수 있도록 하며,

넷째, 트립바의 한 쌍의 가지부에 각각 한 쌍의 순시코일장치를 연결 구성하고 한 쌍의 순시코일장치를 이용하여 한 쌍의 가지부를 동시에 당기도록 함으로써, 당기는 힘이 강하여 단락전류가 인입됨과 거의 동시에 트립바를 당길 수 있어서 전원 차단 시간 지연이 거의 발생하지 않도록 하며,

다섯째, 트립바의 한 쌍의 가지부에 각각 한 쌍의 순시코일장치를 연결하고 한 쌍의 순시코일장치를 동시에 당기는 구성을 채용함으로써, 트립바가 좌측 또는 우측으로 편향되지 않고 평형을 유지하면서 당길 수 있도록 하여 제품 불량을 예방 할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 배선 및 누전 겸용 차단기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안인 배선 및 누전 겸용 차단기는, 배선인입단자에 연결되는 한 쌍의 전원단자와 한 쌍의 부하단자에 연결되는 한 쌍의 가동단자를 단속하는 메인스위치를 포함하는 개폐수단, 상기 한 쌍의 가동단자에 접속되며 과전류 발생시 열변형하는 한 쌍의 바이메탈, 상기 바이메탈의 열변형에 따라 상기 개폐수단을 연동시키는 트립바를 포함하는 트립장치, 누전에 의한 누설전류를 감지하는 ZCT(Zero Current Transformer)와 상기 ZCT에서 감지한 신호를 증폭하여 출력하도록 하우징에 입설되는 누전차단회로기판과 누전차단회로기판으로부터 출력되는 전류신호를 인가받아서 트립바를 동작시켜서 전원공급을 차단하는 트립코일부로 이루어지는 누전차단장치, 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 전원공급을 차단하는 순시코일장치를 포함하여 구성되는 배선 및 누전 겸용 차단기에 있어서, 상기 순시코일장치는 한 쌍의 부하단자와 한 쌍의 바이메탈의 사이에서 각각 일대일로 대응되어서 접속되고 하우징에서 노출되도록 상기 누전차단회로기판의 상측에 한 쌍으로 설치되되 상호 이격 구비되고, 정격차단전류가 전원단자로 유입되는 경우 상기 트립바의 상측의 좌우 양쪽을 동시에 당겨서 전원공급을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안인 배선 및 누전 겸용 차단기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 순시코일장치와 누전차단을 위한 트립코일을 별개로 구성하여 순시코일장치의 솔레노이드 코일에 의한 유도기전력이 약화되지 않도록 하여 동작 특성(정격차단전류 유입시에 전원을 차단하는 스위칭 동작 특성)을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 순시코일장치를 바이메탈과 부하단자 사이에 접속 구성함으로써 단자와의 연결 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 순시코일장치를 하우징의 상부로 노출되도록 순시코일장치를 누전차단회로기판에 설치함으로써, 장착공간의 광협에 제한을 받지 않고 설치할 수 있어서 조립 작업성 및 제품 생산성을 현격하게 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 동시에 직경이 굵은 코일을 제한 없이 사용할 수 있어서 대용량의 단락전류에서도 향상된 동작 특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 트립바의 한 쌍의 가지부에 각각 한 쌍의 순시코일장치를 연결 구성하고 한 쌍의 순시코일장치를 이용하여 한 쌍의 가지부를 동시에 당기도록 함으로써, 당기는 힘이 강하여 단락전류가 인입됨과 거의 동시에 트립바를 당길 수 있어서 전원 차단 시간 지연이 거의 발생하지 않는 효과가 있다.

다섯째, 트립바의 한 쌍의 가지부에 각각 한 쌍의 순시코일장치를 연결하고 한 쌍의 순시코일장치를 동시에 당기는 구성을 채용함으로써, 트립바가 좌측 또는 우측으로 편향되지 않고 평형을 유지하면서 당길 수 있도록 하여 제품 불량을 예방할 수 있는 효과가 있다.

다음은 본 고안인 배선 및 누전 겸용 차단기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 고안에 따른 일 실시예의 일부 배제 평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 통전 상태의 도 1의 A-A선 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 차단 상태의 도 1의 A-A선 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1의 B-B선 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 고안에 따른 일 실시예의 요부 구성도가 도시되어 있고, 도 6에는 선행기술 및 본 고안의 정격차단전류의 동작 특성 그래프가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 의한 배선 및 누전 겸용 차단기(1)는, 배선인입단자(11)에 연결되는 한 쌍의 전원단자(13)와 한 쌍의 부하단자(21)에 연결되는 한 쌍의 가동단자(23)를 단속하는 메인스위치(31)를 포함하는 개폐수단(30), 상기 한 쌍의 가동단자(23)에 접속되며 과전류 발생시 열변형하는 한 쌍의 바이메탈(25), 상기 바이메탈(25)의 열변형에 따라 상기 개폐수단(30)을 연동시키는 트립바(41)를 포함하는 트립장치(40), 누전에 의한 누설전류를 감지하는 ZCT(Zero Current Transformer)(61)와 상기 ZCT(61)에서 감지한 신호를 증폭하여 출력하도록 하우징(10a)에 입설되는 누전차단회로기판(62)과 누전차단회로기판(62)으로부터 출력되는 전류신호를 인가받아서 트립바(41)를 동작시켜서 전원공급을 차단하는 트립코일부(63)로 이루어지는 누전차단장치(60), 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 전원공급을 차단하는 한 쌍의 순시코일장치(50)를 포함하여 구성되는 배선 및 누전 겸용 차단기에 있어서, 상기 순시코일장치(50)는 상기 한 쌍의 부하단자(21)와 한 쌍의 바이메탈(25)의 사이에서 각각 일대일로 대응되어서 접속되고 하우징(10a)에서 노출되도록 상기 누전차단회로기판(62)의 상측에 한 쌍으로 설치되되 상호 이격 구비되고, 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 상기 트립바(41)의 상측의 좌우 양쪽을 동시에 당겨서 전원공급을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 의한 배선 및 누전 겸용 차단기(1)에 있어서, 상기 트립바(41)는 하부를 형성하는 대략 일자 형태의 기둥부(41a)와, 상기 기둥부(41a)에서 상방으로 갈라져서 상부를 형성되는 한 쌍의 가지부(41b)로 구성되는 Y자 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 순시코일장치(50)는 일단이 부하단자(21)에 접속되고 타단이 바이메탈(25)에 접속되는 솔레노이드 코일(51)과, 하우징(10a)에서 노출되도록 상기 누전차단회로기판(62)의 상측에 설치되고 외주면에는 상기 솔레노이드 코일(51)이 권취되어 있는 고정코어(52)와, 선단이 상기 트립바(41)의 한 쌍의 가지부(41b) 상측에 각각 연결되어서 상기 고정코어(52)에 내설되고, 상기 솔레노이드 코일(51)에 정격차단전류가 흐르는 경우 솔레노이드 코일(51)의 유도기전력에 의해서 누전차단회로기판(62)이 있는 쪽인 후방으로 작동하여 상기 트립바(41)를 당기는 순시코어(53)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 고안의 일 실시예에 의한 배선 및 누전 겸용 차단기(1)에 있어서, 상기 순시코일장치(50)은 정격차단전류 2.5KA 또는 그 이상에서 작동됨을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 의한 배선 및 누전 겸용 차단기(1)에 있어서, 상기 트립코일부(63)는 상기 누전차단회로기판(62)에서 이격되어서 상기 하우징(10a)의 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 순시코일장치(50)의 순시코어(53)가 트립바(41)를 당기기 위한 로킹구조 즉, 순시코어(53)의 외측 선단에 트립바(41)를 당기기 위한 걸림단(53a)이 형성되고 트립바(41)는 순시코어(53)의 걸림단(53a)이 걸려서 걸림단(53a)이 이탈되지 않도록 하기 위한 걸림공(41b')이 가지부(41b)에 형성되어 있다.

도면부호 (10b)는 하우징(10a)과 나사체결되어서 차단기를 보호하기 위한 덮개이다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안인 배선 및 누전 겸용 차단기(1)의 동작과정에 대하여 기술한다.

먼저, 전원단자로 과전류가 흘러서 바이메탈(25)의 열변형으로 인하여 전원공급을 차단하는 동작과, 누전에 의한 누설전류를 검출하는 경우 트립코일부(63)가 동작하여 전원공급을 차단하는 동작은 공지의 기술과 동일하므로 상세 설명은 생략한다.

전원단자(13)로 2.5KA 또는 그 이상의 정격차단전류(단락전류)가 유입하면 순시코일장치(50)의 솔레노이드 코일(51)에 발생되는 유도기전력에 의하여 한 쌍의 순시코어(53)가 동시에 후퇴하면서 트립바(41)를 당기게 되고 이에 따라 트립바(41)는 도 3에 도시된 화살표와 같이 반시계방향으로 각운동되어 트립장치(40) 및 개폐수단(30)을 동작시킴으로 가동단자(23)가 전원단자(13)로부터 이격되도록 하여 전류를 차단하게 되는 것이다.

즉, 2.5KA 또는 그 이상의 정격차단전류(단락전류) 유입시에는 한 쌍의 바이메탈(25) 및 한 쌍의 부하단자(21)에 각각 일대일로 대응되어서 접속된 한 쌍의 솔레노이드 코일(51)에 동시에 단락전류가 유입되고, 이때 한 쌍의 솔레노이드 코일(51)에는 유도기전력이 동시에 발생하여 한 쌍의 순시코어(53)가 동시에 후퇴하여 한 쌍의 가지부(41b)를 동시에 당길 수 있으므로 당기는 힘이 강하여 단락전류 유입과 동시에 전원공급이 차단된다.

도 6에는 선행기술1,2와 본원고안의 정격차단전류의 동작 특성 그래프가 도시되어 있다.

도 6의 (a)에는 선행기술1의 정격차단전류(단락전류)의 동작 특성 그래프가 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이 정격차단전류(I)의 1 사이클이 지나서야 전원공급이 차단됨을 알 수 있다.

도 6의 (b)에는 선행기술2의 정격차단전류 동작 특성 그래프가 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이 정격차단전류(I)의 1 사이클이 경과하기 전이지만 정격차단전류의 최대피크(Imax)에서 전원공급이 차단됨을 알 수 있다.

반면, 도 6의 (c)에는 본원고안의 정격차단전류의 동작 특성 그래프가 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이 정격차단전류(I)의 최대피크(Imax) 이전에 이미 전 원공급이 차단되었음을 알 수 있다.

따라서, 본원고안에 의한 차단기(1)는 선행기술1,2보다 스위칭 시간 지연이 현격하게 줄어들어서 정격차단전류의 유입과 거의 동시에 트립바(41)를 당겨서 전원공급을 차단할 수 있음을 알 수 있다.

상기의 본 고안의 실시예는 본 고안의 기술적 사상의 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 고안의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

도 1은, 본 고안에 따른 일 실시예의 일부 배제 평면도이다.

도 2는, 통전 상태의 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은, 차단 상태의 도 1의 A-A선 단면도이다.이다.

도 4는, 도 1의 B-B선 단면도이다.

도 5는, 본 고안에 따른 일 실시예의 요부 구성도이다.

도 6은, 선행기술 및 본 고안의 정격차단전류의 동작 특성 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ; 본 고안에 의한 배선 및 누전 겸용 차단기

10a; 하우징 10b; 덮개

11 ; 배선인입단자 13 ; 전원단자

21 ; 부하단자 23 ; 가동단자

25 ; 바이메탈 30 ; 개폐수단

31 ; 메인스위치 40 ; 트립장치

41 ; 트립바 41a; 트립바의 기둥부

41b; 트립바의 가지부 50 ; 순시코일장치

51 ; 솔레노이드 코일 52 ; 고정코어

53 ; 순시코어 60 ; 누전차단장치

61 ; ZCT 62 ; 누전차단회로기판

63 ; 트립코일부

Claims (4)

1. 배선인입단자(11)에 연결되는 한 쌍의 전원단자(13)와 한 쌍의 부하단자(21)에 연결되는 한 쌍의 가동단자(23)를 단속하는 메인스위치(31)를 포함하는 개폐수단(30), 상기 한 쌍의 가동단자(23)에 접속되며 과전류 발생시 열변형하는 한 쌍의 바이메탈(25), 상기 바이메탈(25)의 열변형에 따라 상기 개폐수단(30)을 연동시키는 트립바(41)를 포함하는 트립장치(40), 누전에 의한 누설전류를 감지하는 ZCT(Zero Current Transformer)(61)와 상기 ZCT(61)에서 감지한 신호를 증폭하여 출력하도록 하우징(10a)에 입설되는 누전차단회로기판(62)과 누전차단회로기판(62)으로부터 출력되는 전류신호를 인가받아서 트립바(41)를 동작시켜서 전원공급을 차단하는 트립코일부(63)로 이루어지는 누전차단장치(60), 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 전원공급을 차단하는 순시코일장치(50)를 포함하여 구성되는 배선 및 누전 겸용 차단기에 있어서:

   상기 순시코일장치(50)는 상기 한 쌍의 부하단자(21)와 한 쌍의 바이메탈(25)의 사이에서 각각 일대일로 대응되어서 접속되고 하우징(10a)에서 노출되도록 상기 누전차단회로기판(62)의 상측에 한 쌍으로 설치되되 상호 이격 구비되고, 정격차단전류가 전원단자(13)로 유입되는 경우 상기 트립바(41)의 상측의 좌우 양쪽을 동시에 당겨서 전원공급을 차단하고,

   상기 트립바(41)는 하부를 형성하는 일자 형태의 기둥부(41a)와, 상기 기둥부(41a)에서 상방으로 갈라져서 상부를 형성되는 한 쌍의 가지부(41b)로 구성되는 Y자 형태로 형성되고,

   상기 순시코일장치(50)는,

   일단이 부하단자(21)에 접속되고 타단이 바이메탈(25)에 접속되는 솔레노이드 코일(51)과,

   하우징(10a)에서 노출되도록 상기 누전차단회로기판(62)의 상측에 설치되고 외주면에는 상기 솔레노이드 코일(51)이 권취되어 있는 고정코어(52)와,

   선단이 상기 트립바(41)의 한 쌍의 가지부(41b) 상측에 각각 연결되어서 상기 고정코어(52)에 내설되고, 상기 솔레노이드 코일(51)에 정격차단전류가 흐르는 경우 솔레노이드 코일(51)의 유도기전력에 의해서 누전차단회로기판(62)이 있는 쪽인 후방으로 작동하여 상기 트립바(41)를 당기는 순시코어(53)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배선 및 누전 겸용 차단기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 순시코일장치(50)은 정격차단전류 2.5KA 또는 그 이상에서 작동됨을 특징으로 하는 배선 및 누전 겸용 차단기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 트립코일부(63)는,

   상기 누전차단회로기판(62)으로부터 이격되어서 상기 하우징(10a)의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 배선 및 누전 겸용 차단기.

Images