KR200471898Y1 - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 과전류 기구부와 분리된 순시 마그네틱 조립구조를 포함하는 배선용 차단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트립부의 마그네틱 조립 구조를 개선하여, 히터의 발열량 및 바이메탈의 만곡 특성을 일정하게 하고, 배선용 차단기의 과전류 트립특성 품질을 향상시키기 위한 기계식 트립 구조로써, 주회로인 히터와 순시기능을 담당하는 마그네틱을 전기적으로 분리하여, 히터의 발열로 인한 바이메탈의 만곡 특성에 영향을 주는 인자를 제거함으로써 종래의 차단기보다 더욱 신뢰성 있는 과전류 특성을 구현하도록 과전류 기구부와 분리된 순시 마그네틱 조립구조를 포함한 배선용 차단기에 관한 것이다.
이에 본 고안은, 회로차단기의 가동대로 유입되는 통전 전류에 의해 열을 발생시키는 히터; 상기 히터에 의해 생성된 열에 의해 변형되어 상기 가동대의 접점을 분리하는 바이메탈; 사전에 설정된 설정전류 이상의 전류가 유입되는 경우 자력을 발생시켜 아마추어바를 이동시키는 마그네틱; 및 상기 히터, 바이메탈 및 마그네틱을 수용하며 적어도 일부가 합성수지재로 이루어지는 트립케이스;를 포함하는 배선용 차단기로서, 상기 트립케이스에 일체로 형성되며, 합성수지재로 이루어지는 마그네틱 고정부; 상기 마그네틱을 상기 마그네틱 고정부에 체결하는 마그네틱 고정볼트; 및 상기 히터와 바이메탈이 접촉되는 접촉부에 체결되어 히터와 바이메탈을 고정시키는 압착볼트;를 포함하고, 상기 마그네틱과 상기 히터 사이에는 이격부(G)가 존재하여 상기 히터와 마그네틱이 접촉되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기를 제공한다.

Description

배선용 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 고안은 배선용 차단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과전류 차단 특성의 품질 개선을 위한 기계식 순시 기구부의 마그네틱 구조를 포함한 배선용 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 배선용 누전차단기는 교류 110/220V의 저압회로(15∼30A)를 이루는 배선용 분전반 내에 설치되어 인체의 감전 사고와 누전에 의한 화재 및, 과전류 및 단락에 의한 안전사고 등을 예방하기 위한 목적으로 사용하는 전기기구이다.

이러한 배선용 차단기는 사고 전류 및 단락전류 발생시에 사고전류를 감지하여 선로를 차단함으로써 연결되어 있는 부하 및 선로를 보호하는 기기이며, 과부하 및 단락보호를 겸한 차단기로서, 몰드 케이스 내에 수용되어 있다.

이에 상기 배선용 차단기는 소형이고 조작이 안전하며, 퓨즈를 끼우는 등의 수고가 없어 종래의 나이프 스위치와 퓨즈를 결합한 것에 대신하여 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래기술의 배선용 회로차단기의 내부구조를 도시한 개략도이고, 도 2 및 도 3은 종래기술의 회로차단기에서 마그네틱 순시구조를 도시한 내부 상세도이다.

이와 같이 구성된 종래의 누전차단기는 핸들이 투입되어 온(on)된 상태에서 과부하 전류가 유입되면, 마그네틱(12)에 자장이 발생하여 아마츄어(13)를 자력에 의해 이동시키고, 아마츄어(13)에 지지되어 있는 래치는 고정상태가 해지된다. 이때, 래치가 해지되어 트립어셈블리(6)에 의해 트립위치로 회전을 하고, 래치에 구속되어 있는 메인 스프링도 회전을 한다.

이후, 메인 스프링이 가동되어 가동대(3)의 사점을 통과하는 순간, 가동대(3)는 개극을 하며 가동대(3)는 케이스(1)에서 고정될 때, 가동대(3)의 접점은 완전하게 개리된다. 여기서, 가동대(3)의 접점이 충분한 거리로 분리되면 절연상태가 회전되면서 전원전압이 복구되어 접점 부근에서 아크는 소멸되고, 회복전압이 확립되어 전류의 차단이 완료된다.

배선용 누전 차단기의 유입된 단락전류는 가동대(3), 리드선(도면 미도시), 바이메탈(10) 등의 경로를 따라 흐르게 된다. 단락전류가 통과 시에 정상적인 차단 상태에서는 바이메탈(10)은 동작하지 않는다. 바이메탈(10)이 동작 전에 아마츄어(13)가 빠른 동작을 하여 바이메탈(10)이 동작하지 않게 된다. 바이메탈(10)은 자체의 만곡방향을 따라 만곡된 후, 전류의 차단이 완료되면 발생된 열이 식으면서 동작 전 원래 상태로 복귀한다.

이러한 배선용 회로차단기는 전기적으로 과부하 상태 시 또는 단락 시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호한다.

배선용 차단기의 사고 감지 기능은 과전류 감지기능과 순시전류 감지기능 두 가지가 존재하는데, 과전류 감지기능은 앞서 설명한 바와 같이 바이메탈(10)이 차단기를 흐르는 전류에 의하여 가열되어 만곡되어 트립 동작을 하는 것이고, 순시 전류 감지기능은 순간적으로 발생하는 높은 전류로 인한 자기구동력이 철판을 흡입하여 트립 동작을 하는 것이다.

트립 특성은 정격 전류의 100%를 연속 통전하여도 트립 동작을 하지 않아야 하며, 125%이상의 전류에 대해서는 각각의 전류에 대한 동작시간을 제조자가 별도로 정해 주어야 한다.

그러나, 이러한 열동전자식 차단기의 트립특성은 105%의 정격전류에서는 트립이 동작하지 않아야 하며, 130%이상의 전류에서는 트립이 되어야 한다.

특히 차단기의 트립특성은 일정한 I-T curve를 이루며 정확한 시간에 동작을 하여야 하는데, 통상의 차단기의 경우 히터(11)에 발생된 열량이 스크류(14)를 통하여 마그네틱(12)으로 열 전도되어, 마그네틱이 원치 않게 히트싱크의 역할을 하게 된다.

또한, 마그네틱(12)으로 열전도되는 열량도 스크류(14) 체결되는 부품의 전도성 및 접촉하중에 따라 다르기 때문에 일관성 있는 바이메탈의 만곡 특성을 구현하기가 어렵다.

즉, 상기 스크류(14)를 통해서 열량이 마그네틱(12)으로 분산됨으로써 바이메탈(10)에서 히터(11)의 열을 온전히 전달받을 수 없으므로 바이메탈(10)의 변형이 설계한 과전류에 대한 부분에 비해 낮아지게 된다.

따라서, 배선용 차단기의 과전류 차단 특성의 품질이 저하되고, 과전류 감지기능의 정확하고 일관성 있는 순시 메커니즘이 저하되게 된다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 트립부의 마그네틱 조립 구조를 개선하여, 히터의 발열량 및 바이메탈의 만곡 특성을 일정하게 하여, 과전류 트립특성 품질을 향상시키기 위한 기계식 트립 구조를 포함한 배선용 차단기를 제공하는 것이다.

본 고안은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 바람직한 양태로써 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 것이다. 본 고안은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 기술적인 구성을 제공한다.

본 고안의 일 실시예에 따르면, 본 고안은 회로차단기의 가동대로 유입되는 통전 전류에 의해 열을 발생시키는 히터; 상기 히터에 의해 생성된 열에 의해 변형되어 상기 가동대의 접점을 분리하는 바이메탈; 사전에 설정된 설정전류 이상의 전류가 유입되는 경우 자력을 발생시켜 아마추어바를 이동시키는 마그네틱; 및 상기 히터, 바이메탈 및 마그네틱을 수용하며 적어도 일부가 합성수지재로 이루어지는 트립케이스;를 포함하는 배선용 차단기로서, 상기 트립케이스에 일체로 형성되며, 합성수지재로 이루어지는 마그네틱 고정부; 상기 마그네틱을 상기 마그네틱 고정부에 체결하는 마그네틱 고정볼트; 및 상기 히터와 바이메탈이 접촉되는 접촉부에 체결되어 히터와 바이메탈을 고정시키는 압착볼트;를 포함하고, 상기 마그네틱과 상기 히터 사이에는 이격부(G)가 존재하여 상기 히터와 마그네틱이 접촉되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 히터는 상기 마그네틱 고정부의 표면에 체결되는 지지볼트에 의해 상기 트립케이스의 마그네틱 체결부위와 이격한 부위에 고정되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 히터와 바이메탈 사이에 추가적인 이격부가 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 두 개의 이격부는 상기 접촉부를 제외한 나머지 부분에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기가 제공될 수 있다.

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상기에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 전술한 과제 해결 수단 및 후술할 구성과 결합, 작동관계에 의해서 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 고안은, 주회로인 히터와 순시기능을 담당하는 마그네틱을 전기적으로 분리하여, 히터의 발열로 인한 바이메탈의 만곡 특성에 영향을 주는 인자를 제거함으로써 종래의 차단기보다 더욱 신뢰성 있는 과전류 특성을 구현할 수 있다.

또한, 본 고안은, 마그네틱과 히터의 분리를 통하여 히터의 열량을 일정하게 유지하고, 설계된 과전류에 따른 바이메탈의 변형을 일정하고 정확하게 유지할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 배선용 회로차단기의 내부구조를 도시한 개략도.
도 2는 종래기술에 따른 회로차단기의 마그네틱 순시구조를 도시한 내부 사시도.
도 3은 종래기술에 따른 회로차단기의 마그네틱부를 도시한 내부 상세도.
도 4는 본 고안에 따른 회로차단기의 마그네틱 순시구조를 도시한 내부 상세도.

이하에서는 본 고안에 따른 배선용 회로차단기의 과전류 기구부와 분리된 순시 마그네틱 조립구조에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 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 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.

먼저 본 고안의 배선용 차단기의 일반적인 구조에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. 도 1은 일반적인 배선용 회로차단기의 내부구조를 도시한 개략도이고, 도 2 및 도 3은 회로차단기에서 마그네틱 순시구조를 도시한 내부 상세도이다.

배선용 누전 차단기는 전원 측으로부터 부하 측으로 공급되는 전류를 선택적으로 개폐하기 위해 스위치가 회전 가능하게 설치된 케이스(1), 케이스의 내부에 회전가능하게 설치되며 전류의 접점이 단부에 가동대(3), 가동대와 리드 선에 의해 연결되는 바이메탈(10)을 포함한다.

먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여 배선용 회로차단기의 구성을 살펴보면, 일반적으로 배선용 회로차단기는 배선용 차단기의 외함이며, 각부품위 위치를 결정하는 케이스(1, case), 도전부로 형성되고 케이스에 고정되어 전원부의 고정 접점인 제1고정대(2, fix contact)와 부하단의 고정 접점인 제2고정대(4, fix contact) 및 도전부로 형성되고 상기 제1고정대와 제2고정대에 선택적으로 접촉하는 가동대(3, movement contact)를 포함한다.

그리고, 상기 가동대(3)를 구동시키며 트립어셈블리(6)와 기계적으로 연결된 구동 메커니즘(5, machanism) 및 가동대(3)의 위치를 제어하는 트립어셈블리(6)를 포함한다.

상기 구동 메커니즘(5)에 조립되어 각 부품의 회전운동의 축이 되고, 트립어셈블리(6)에 연결되는 복수의 네일(7)이 포함된다.

상기 트립어셈블리(6)는 고정되어 회전 운동하는 슈터(8, shooter)를 포함하여 기계적으로 연결된 크로스바(9, crossbar)와 네일(7) 사이에 동력이 전달되도록 한다.

배선용 회로차단기는 상기 트립어셈블리(6)의 부품들이 고정되는 트립케이스(15)를 구비하는데, 상기 트립케이스(15) 내부에는 과전류가 흐르는 경우 만곡되어 크로스바(9)를 회전시키는 바이메탈(10, bimetal)을 포함하고, 과전류 발생시 열을 발생하여 열에너지를 상기 바이메탈(10)에 전달하는 히터(11, heater)를 포함한다.

또한, 상기 크로스바(9)를 회전시키는 아마추어바(13)를 포함하고, 강자성체로 형성되어 상기 히터(11)에 흐르는 전류를 이용하여 흡입력을 발생시켜 하기의 아마추어바(13)를 당기는 마그네틱(12)이 구비되어 있다. 그리고, 상기 마그네틱(12)은 스크류(14)에 의해 트립케이스(15)에 고정되어 있다.

일반적인 배선용 차단기의 트립 작동을 살펴보면, 먼저 히터(11)에 서 사고전류 계측 및 발열이 발생되고, 접촉되어 있는 바이메탈(10)에 열이 전도된다.

이에 따라 상기 바이메탈(10)은 만곡되고, 크로스바(9)는 회전 운동을 하게 된다. 이로써 슈터(8)의 구속이 해제되어 회전되며, 상기 슈터(8)의 힘에 의해 네일(7)이 회전되고, 구동 메카니즘(5)이 작동하게 되는데, 구동 메카니즘(5)에 링크 연결된 가동대(3)가 회전함으로써 회로를 차단하게 된다.

이에 본 고안은 기존의 배선용 회로차단기가 히터(11)와 마그네틱(12)이 이를 고정하는 스크류(14)에 의해 간접적으로 접촉되어 있어 히터(11)의 열이 스크류(14)에 의해 마그네틱(12)으로 전도될 수 있게 된다.

그에 따라 상기 마그네틱(12)은 히트싱크의 역할을 갖게 되고, 상기 히터(11)에서 발생되는 열은 온전하게 바이메탈(10)에 전달되지 못하게 된다.

상기 히터(11)에서 발생되는 열은 과전류에 따라 발생되는 열로써 과전류의 양에 따라 발열량이 결정되는데, 히터(11)에서 발생되는 발열을 바이메탈(10)에 온전하게 전달하지 못하고, 일부는 마그네틱(12)으로 전달하게 됨으로써 바이메탈(10)의 정확하고 일정한 만곡 변형을 유지할 수 없으므로, 기존의 배선용 차단기는 부정확한 트립 작동을 할 수 있게 된다.

이에 도 4에 도시된 본 고안은 마그네틱(300)과 히터(200)를 일정 공간거리를 두고 이격 분리시켜 그 사이에 이격부(G)가 형성됨으로써 상기 히터(200)로부터 발열이 마그네틱(300)에 전도에 의해 전달되는 것을 방지하게 된다.

또한, 기존에 히터(200)에 스크류에 의해 고정되어 있던 마그네틱(300)을 트립케이스(600)에 직접 고정하여 히터(200)에서 발생되는 열량이 모두 바이메탈(100)로 전도되어 이동되도록 한다.

특히 상기 바이메탈(100)과 히터(200)는 접촉 고정될 수 있도록 별도의 압착볼트(800)로 고정하고, 상기 마그네틱(300)은 별도로 트립케이스(600)에 마그네틱 고정볼트(500)에 의해 고정 설치되도록 하여 상기 히터(200)와는 분리시켜 그 사이에 이격된 일정 공간(air)인 이격부(G)를 형성하도록 한다.

도 4에 따르면 본 고안은 회로차단기의 가동대와 리드 선에 의해 연결되고, 상기 리드 선을 통해 입력되는 누전전류가 흘러 열이 발생되는 히터(200); 상기 히터(200)과 접촉되어 열전도에 의해 상기 가동대의 접점을 분리하는 바이메탈(100); 강자성체로 형성되어 상기 히터에 흐르는 전류를 이용하여 인력을 발생시켜 아마추어바(400)를 당기는 마그네틱(300); 및 트립어셈블리의 부품들이 고정되는 트립케이스(600);를 포함하는 배선용 차단기의 트립구조에 있어서, 상기 히터와 바이메탈을 접촉 고정시키는 압착볼트(800); 및 상기 마그네틱과 트립케이스를 고정시키는 마그네틱 고정볼트(500);를 포함하여 상기 히터와 마그네틱이 이격되도록 고정되는 배선용 회로차단기의 과전류 기구부와 분리된 순시 마그네틱 조립구조를 제공한다.

이에 상기 마그네틱 고정볼트(500)는, 볼트머리가 상기 히터와 접촉되지 않도록 접시머리볼트로 형성될 수 있다. 기존에는 마그네틱이 히터와 볼트에 의해 접촉되어 히터의 열이 마그네틱으로 전달되므로 이를 방지하기 위하여 마그네틱 고정볼트(500)가 히터(200)에 접촉하지 않도록 하기 위하여 접시머리 볼트로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 압착볼트(800)는, 상기 히터(200)와 상기 바이메탈(100)을 관통하여 서로 압착 고정시키되, 상기 마그네틱(300)과 접촉되지 않도록 한다. 즉, 상기 압착볼트(800)의 후단부가 히터와 바이메탈을 압착 고정한 후에 너무 길게 되면 마그네틱(300)에 접촉할 수 있으므로 그 길이를 적정하게 형성하도록 한다.

그리고, 상기 마그네틱(300)의 조립 고정구조는 상기 히터(200)의 조립 고정구조와는 독립적이므로, 상기 마그네틱(300)과 상기 히터(200) 사이에는 이격부(G)가 존재하여 상기 히터(200)로부터 발생되는 열이 상기 마그네틱(300)에 전달되지 않도록 하여야 한다.

이와 같이 본 고안은 주회로인 히터와 순시기능을 담당하는 마그네틱을 전기적으로 분리하여, 히터의 발열로 인한 바이메탈의 만곡 특성에 영향을 주는 인자를 제거함으로써 종래의 차단기보다 더욱 신뢰성 있는 과전류 특성을 구현할 수 있다.

또한, 마그네틱과 히터의 분리를 통하여 히터의 열량을 일정하게 유지하고, 설계된 과전류에 따른 바이메탈의 변형을 일정하고 정확하게 유지할 수 있게 된다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스위치가 회전가능하게 설치된 케이스(1); 상기 케이스(1)의 내부에 상기 스위치에 의해 회전가능하게 설치되며, 전류의 연결접점이 단부에 구성된 가동대(3); 상기 가동대와 리드 선에 의해 연결되고, 상기 리드 선을 통해 입력되는 누전전류가 흘러 열이 발생되는 히터(200); 상기 히터과 접촉되어 열전도에 의해 상기 가동대의 접점을 분리하는 바이메탈(100); 및 강자성체로 형성되어 상기 히터에 흐르는 전류를 이용하여 인력을 발생시켜 아마추어바(400)를 당기는 마그네틱(300);을 포함하는 배선용 차단기에 있어서, 상기 히터(200)와 바이메탈(100)을 접촉 고정시키는 압착볼트(800); 및 상기 마그네틱(300)을 상기 케이스(1)에 고정시키는 마그네틱 고정볼트(500);를 포함하여 상기 히터와 마그네틱이 이격되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 배선용 회로차단기를 제공한다.

본 실시예에서는 별도의 트립케이스(600)를 포함하여 상기 마그네틱(300)이 고정볼트(500)에 의해 별개로 고정될 수도 있지만, 회로차단기의 케이스(1) 자체에 별도의 고정볼터(500)에 의해 별개로 고정될 수도 있다.

앞서 살펴본 실시예는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자(이하 '당업자'라 한다)가 본 고안에 따른 배선용 회로차단기의 과전류 기구부와 분리된 순시 마그네틱 조립구조를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시예일 뿐, 전술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 고안의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경가능한 부분도 본 고안의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

1 : 케이스 2 : 제1고정접점자
3 : 가동대 4 : 제2고정접점자
5 : 구동메카니즘 6 : 트립어셈블리
7 : 네일 8 : 슈터
9 : 크로스바 10 : 바이메탈
11 : 히터 12 : 마그네틱
13 : 아마추어바 14 : 스크류
15 : 트립케이스 16 : 압착볼트
100 : 바이메탈 200 : 히터
300 : 마그네틱 400 : 아마추어바
500 : 마그네틱 고정볼트 600 : 트립케이스
700 : 지지볼트 800 : 압착볼트
G : 이격부

Claims (6)

1. 회로차단기의 가동대로 유입되는 통전 전류에 의해 열을 발생시키는 히터;
   상기 히터에 의해 생성된 열에 의해 변형되어 상기 가동대의 접점을 분리하는 바이메탈;
   사전에 설정된 설정전류 이상의 전류가 유입되는 경우 자력을 발생시켜 아마추어바를 이동시키는 마그네틱; 및
   상기 히터, 바이메탈 및 마그네틱을 수용하며 적어도 일부가 합성수지재로 이루어지는 트립케이스;를 포함하는 배선용 차단기로서,
   상기 트립케이스에 일체로 형성되며, 합성수지재로 이루어지는 마그네틱 고정부;
   상기 마그네틱을 상기 마그네틱 고정부에 체결하는 마그네틱 고정볼트; 및
   상기 히터와 바이메탈이 접촉되는 접촉부에 체결되어 히터와 바이메탈을 고정시키는 압착볼트;를 포함하고,
   상기 마그네틱과 상기 히터 사이에는 이격부(G)가 존재하여 상기 히터와 마그네틱이 접촉되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 히터는 상기 마그네틱 고정부의 표면에 체결되는 지지볼트에 의해 상기 트립케이스의 마그네틱 체결부위와 이격한 부위에 고정되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 히터와 바이메탈 사이에 추가적인 이격부가 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 두 개의 이격부는 상기 접촉부를 제외한 나머지 부분에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.

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