KR20110133374A - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품을 수납하고 외부와 절연을 시켜주는 케이스와, 상기 케이스에 구비되어 전로를 개폐시키는 개폐기구부와, 상기 케이스에 구비되는 가동접촉단자부와 고정접촉단자부를 포함하는 차단기에 관한 것으로, 서로 이격되어 마주보는 한쌍의 측판과, 상기 측판들 사이에 일정간격으로 이격되어 배열된 적어도 하나 이상의 제1 그리드와, 상기 측판들의 상단부와 결합되며 상기 제1 그리드와 이격되어 상기 가동접촉단자부를 향해 일정한 각을 이루도록 굴절되어 있는 제2 그리드를 포함하는 소호장치부를 포함하도록 구성된다.
이에 의해 본 발명은 아크에 의해 발생한 비산물들이 배선용 차단기 내부에서 퍼지는 것을 최대한 억제하고 최대한 그리드에 융착시키는 효과를 가진다. 또한 본 발명은 그리드와 가동접촉자간의 간격을 아크를 유도할 수 있는 범위에서 최대한 거리를 둘 수 있도록 하여 소호장치부의 공간을 늘릴 수 있는 효과를 가진다.
그에 따라 본 발명은 아크의 배기를 원활하게 할 수 있으며, 나아가 배선용 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이는 효과를 가지게 된다.

Description

배선용 차단기{A CIRCUIT BRAKER}

본 발명은 사고전류에 의해 가동접촉단자가 고정접촉단자로부터 개리될 때 발생하는 아크를 분할하여 냉각시키고 아크 압력을 밖으로 배출하여 빠르게 소호시키기 위한 소호장치를 구비한 배선용 차단기에 관한 것이다.

배선용 차단기는 일반적으로 전기회로에 있어서 사고전류(과부하, 단락)에 의해 부하기기 및 선로가 손상되는 것을 방지하여 회로를 보호하기 위해 설치되는 전기 보호기기이다.

이러한 차단기는 가동접촉자, 고정접촉자, 소호장치 등을 구비하는 것이 일반적이다. 이들은 사고전류 발생시에 고정접촉자로부터 가동접촉자를 분리시켜 회로를 차단(trip)하여 회로를 보호하게 된다. 이때 고정접촉자로부터 가동접촉자가 개리될 때 전류에 의해 공기중의 절연이 파괴되어 고온의 플라즈마 상태인 아크가 발생하게 된다. 또한 가스가 발생하여 아크 압력이 발생하게 된다. 이러한 아크를 분할하고 냉각시켜 아크 압력을 밖으로 배출하는 기능을 하는 것이 소호장치 또는 아크챔버다.

소호장치는 일반적으로 다수개의 그리드를 병렬로 배열한 구조를 가지고 있으며, 그리드가 트립(trip)시 발생한 아크를 흡수하여 아크를 소호시켜 준다. 이 외에도 용융되어 발생하는 각종 비산물을 그리드에 융착시켜 차단기 내의 압력을 줄여주며 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이게 된다.

도 1은 이러한 종래의 일반적인 배선용 차단기의 한 종류를 도시한 것이다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 배선용 차단기는 외부와 절연을 시켜주는 전면 베이스(10), 후면 베이스(20) 및 커버(30)로 이루어지는 몸체와, 가동접촉자(50)와 고정접촉자(60), 소호장치부(70), 회로를 기구적으로 ON/OFF 시켜 주는 개폐기구부(40) 등으로 이루어져 있다.

도 2는 일반적인 종래의 소호장치부(70)를 보다 상세하게 도시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 소호장치부는 통상 아크챔버라고 불리우며, 한쌍의 측판(71)과 측판들 사이의 공간에 일정한 간격으로 병렬적으로 배열된 그리드(72)로 이루어져 있다. 물론 소호장치부가 위치하는 공간은 배선용 차단기의 몸체 내부에 형성되어 있다.

도 2는 가동접촉자가 고정접촉자로부터 개리된 상태를 보여준다. 도 2에서 볼 수 있듯이 차단기 몸체 내부에 형성된 공간에 소호장치부가 위치하며, 가동접촉자는 개폐기구부에 의해 회전되며 고정접촉자로부터 분리되고, 소호장치부에 배령된 다수개의 그리드들 사이를 지나며 아크를 소호하게 된다. 그리고 개리시 발생하는 비산물들은 소호장치부 내의 그리드 등에 융착된다.

하지만, 이러한 비산물들은 상기 그리드에 융착되지 않고 가동접촉자 또는 고정접촉자에 융착되기도 하며, 나아가 차단기 몸체 내부로 퍼져서 개폐기구부를 포함하여 차단기의 다른 부분에 영향을 미치게 된다. 이러한 비산물의 영향으로 회로의 개폐기구부의 오작동 또는 회로에 간섭하여 특성을 저하시키는 문제점이 발생한다.

따라서 이러한 비산물들을 효과적으로 소호장치부 내에서 융착시키는 것이 배선용 차단기의 성능 향상에 중요한 요소가 되는 것이다.

즉 본 발명은 아크에 의해 발생한 비산물들이 배선용 차단기 내부에서 퍼지는 것을 억제하고 최대한 그리드에 융착시키는 소호장치부를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 그리드와 가동접촉자간의 간격을 아크를 유도할 수 있는 범위에서 최대한 거리를 둘 수 있도록 하여 소호장치부의 공간을 늘릴 수 있도록 하여 아크의 배기를 원활하게 할 수 있으며, 나아가 배선용 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이는 배선용 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명은 케이스와, 상기 케이스에 구비되어 전로를 개폐시키는 개폐기구부와, 상기 케이스에 구비되는 가동접촉단자부와 고정접촉단자부를 포함하는 차단기에 관한 것으로, 서로 이격되어 마주보는 한쌍의 측판과, 상기 측판들 사이에 일정간격으로 이격되어 배열된 적어도 하나 이상의 제1 그리드와, 상기 측판들의 상단부와 결합되며 상기 제1 그리드와 이격되어 상기 가동접촉단자부를 향해 일정한 각을 이루도록 굴절되어 있는 제2 그리드를 포함하는 소호장치부를 포함하도록 구성된다.

여기서 상기 케이스는 상기 소호장치부가 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 외벽 일부를 이루며 상기 소호장치부측으로 돌출 형성된 격벽을 포함하도록 구성하고, 상기 제2 그리드의 일측면이 상기 격벽과 접촉하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 격벽은 경사지도록 단차져서 돌출된 접촉부를 포함하도록 구성하여 상기 접촉부와 상기 제2 그리드가 접촉하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2 그리드는 수평부와 상기 수평부로부터 굴절 연장되어 있는 차단부를 포함하도록 구성하고 상기 수평부가 상기 접촉부와 접촉하도록 구성하는 ㄱ것이 바람직하다. 나아가 상기 수평부와 상기 차단부는 적어도 예각을 이루도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 제2 그리드는 상기 가동접촉단자부와 반대되는 방향으로 적어도 예각을 형성하도록 굴절되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 가동접촉단자부를 향해 일정한 각을 이루도록 굴절되어 있는 제2 그리드를 포함하도록 하고 제2 그리드의 일측면이 상기 격벽과 접촉하도록 구성하여 아크에 의해 발생한 비산물들이 배선용 차단기 내부에서 퍼지는 것을 최대한 억제하고 최대한 그리드에 융착시키는 효과를 가진다.

또한 본 발명은 가동접촉단자부를 향해 일정한 각을 이루도록 굴절되어 있는 제2 그리드를 포함하도록 하여 그리드와 가동접촉자간의 간격을 아크를 유도할 수 있는 범위에서 최대한 거리를 둘 수 있도록 하여 소호장치부의 공간을 늘릴 수 있는 효과를 가진다.

그에 따라 본 발명은 아크의 배기를 원활하게 할 수 있으며, 나아가 배선용 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이는 효과를 가지게 된다.

도 1은 종래기술인 배선용 차단기의 측면 단면도.
도 2는 도 1의 소호장치부의 부분 확대 측면 단면도.
도 3은 본 발명의 배선용 차단기의 측면 단면도.
도 4는 도 3의 소호장치부(개리후)의 부분 확대 측면 단면도.
도 5는 도 3의 소호장치부(개리전)의 부분 확대 측면 단면도.
도 6은 본 발명의 소호장치부의 저면도.
도 7은 도 6의 저면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 배선용 차단기의 측면 단면도, 도 4는 도 3의 소호장치부(개리후)의 부분 확대 측면 단면도, 도 5는 도 3의 소호장치부(개리전)의 부분 확대 측면 단면도, 도 6은 본 발명의 소호장치부의 저면도, 도 7은 도 6의 소호장치부의 저면도를 도시한 것이다.

도 3에서 볼 수 있듯이 본 발명의 배선용 차단기는 부품을 수납하고 외부와 절연을 시켜주는 케이스와, 상기 케이스에 구비되어 전로를 개폐시키는 개폐기구부(400)와, 상기 케이스에 구비되는 가동접촉단자부(500)와 고정접촉단자부(600)를 포함하고 있다.

상기 케이스는 도 3에 도시되듯이, 전면 베이스(100), 후면 베이스(200) 및 커버(300)로 이루어진다. 이들은 배선용 차단기의 외함을 이루며, 부품을 수납하는 내부공간을 형성하고, 절연물로 몰드되어 내부를 외부와 절연을 시켜준다. 이러한 구조는 일반적인 것으로 보다 상세한 설명은 생략한다.

여기서 도 4를 참고하면 상기 케이스는 후술할 소호장치부가 수용되는 수용부(800)와, 상기 수용부의 외벽 일부를 이루며 상기 소호장치부측으로 돌출 형성된 격벽(110)을 포함하고 있다.

도 4에 도시되듯이 상기 격벽은 상기 가동접촉단자부의 움직임의 한계를 설정하는 한계부(111)와 경사(113)지도록 단차져서 돌출된 접촉부(112)를 포함하며, 상기 접촉부(112)와 후술할 제2 그리드가 접촉하게 된다.

상기 한계부는 상기 케이스에서 내측으로 돌출 연장된 구성이다. 상기 한계부에 의해 상기 소호장치부가 수용된 공간은 개폐기구부가 수용된 공간과 한층 차단되어 비산물들의 확산을 최종적으로 방지할 수 있게 된다.

상기 접촉부와 제2 그리드가 접촉하게 되어 상기 수용부의 상부로부터 가동접촉단자부 및 개폐기구부가 수납된 공간이 차단될 수 있다. 그에 따라 아크의 소호시 발생하는 비산물들은 상기 수용부 내부에서 최대한 융착될 수 있다. 또한 최대한 격벽에 접근하여 접촉하게 되는 결과 수용부 내부의 공간이 넓어지게 되어 그리드와 가동접촉자간의 간격을 아크를 유도할 수 있는 범위에서 최대한 거리를 둘 수 있게 되고 소호장치부의 공간을 늘릴 수 있는 효과를 가진다. 그에 따라 아크의 배기가 원활하게 되며 나아가 배선용 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이게 된다.

상기 개폐기구부(400)는 핸들, 스프링, 래치(latch) 등을 포함하여 상기 가동접촉단자부를 기구적으로 작동시키는 기능을 한다. 이러한 구조는 일반적인 배선용 차단기에서 많이 사용되고 있으며, 본 발명에서는 기 때문에 보다 상세한 설명은 생략한다.

상기 가동접촉단자부(500)는 상기 개폐기구부에 의해 작동되며, 단부에 가동접촉단자를 포함하고 있다. 상기 가동접촉단자는 상기 가동접촉단자부에 접착제에 의해 결합되거나 일반적인 체결수단에 의해 결합되어 일체로 움직이게 된다. 일반적으로 상기 가동접촉단자는 일단부는 회로의 출력단자측과 전기적으로 연결되어 있으며, 타단부는 입력단자측과 전기적으로 연결된 고정접촉단자와 접촉되어 회로를 전기적으로 단락가능하게 하는 기능을 한다.

상기 고정접촉단자부(600)는 전술하였듯이 입력단자측과 전기적으로 연결된 고정접촉단자와 접촉되어 회로를 전기적으로 단락가능하게 하는 기능을 한다. 도 3 내지 도 5에 도시되듯이 상기 케이스에 고정되어 결합되어 있다.

도 3과 도 4를 참고하면, 본 발명의 배선용 차단기는 소호장치부(700)를 포함하고 있다. 보다 상세하게는 상기 소호장치부는 서로 이격되어 마주보는 한쌍의 측판(720)과, 상기 측판들 사이에 일정간격으로 이격되어 배열된 적어도 하나 이상의 제1 그리드(730)와, 상기 측판들의 상단부와 결합되며 상기 제1 그리드와 이격되어 상기 가동접촉단자부를 향해 일정한 각(θ)을 이루도록 굴절되어 있는 제2 그리드(710)를 포함하고 있다.

상기 한쌍의 측판(720)은 상기 소호장치부의 지지구조를 이루며 상기 케이스의 수용공간에 안정적으로 소호장치부가 수납되도록 하는 구성이다. 본 발명의 일 실시예인 도 6에 도시되듯이 상기 측판은 사각형의 판상으로 서로 이격되어 마주보고 있다. 상기 측판들의 단부는 이격을 유지하고 지지하는 구조물(도면번호 미도시)에 의해 지지되어 있음을 알 수 있다.

도 6과 도 7을 참고하면 상기 제1 그리드(730)는 다수의 절연판인 그리드가 병렬적으로 배열된 구조를 가지고 있다. 그리드를 구성하는 절연판은 일반적으로 사각의 판상으로 일단부가 가동접촉단자부측으로 함몰된 형태를 가지고 있다. 이는 가동접촉단자부가 트립시 회전가능하도록 여유공간을 형성하는 것이다. 하지만 이러한 공간이 과도한 경우 아크가 안정적으로 절연판에 유도되지 않을 수 있다. 따라서 본 발명의 제2 그리드가 필요하게 된다.

도 4 내지 도 7을 참고하면 상기 제2 그리드(710)는 상기 제2 그리드는 수평부(711)와 상기 수평부로부터 굴절 연장되어 있는 차단부(712)를 포함하는 구조를 가짐을 알 수 있다. 그리고 상기 제2 그리드의 일측면이 상기 격벽과 접촉하도록 구성되어 있는 것을 볼 수 있다. 보다 상세하게는 상기 수평부(711)가 상기 격벽의 접촉부(112)와 접촉하고 있다. 이러한 접촉에 대해서는 전술하였기 때문에 보다 상세한 설명은 생략한다.

한편 도 4에 도시되듯이 상기 수평부(711)와 상기 차단부(712)는 상기 가동접촉단자부(500)와 반대되는 방향으로 적어도 예각(θ)을 형성하도록 굴절되어 연장되어 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 차단부(712)가 상기 소호장치부의 내측을 향하도록 하고 있는 것이다. 이는 아크의 소호시 발생하는 비산물들이 상기 수용부 내부에서 최대한 융착될 수 있도록 하기 위함이다. 또한 최대한 수용부 내부의 공간이 넓어지게 하여 그리드와 가동접촉자간의 간격을 아크를 유도할 수 있는 범위에서 최대한 거리를 둘 수 있게 되고 소호장치부의 공간을 늘릴 수 있는 효과를 가진다. 그에 따라 아크의 배기가 원활하게 되며 나아가 배선용 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이게 되는 것이다. 또한 가동접촉단자부가 트립시 회전가능하도록 충분한 여유공간을 형성하는 기능도 하게 되어 아크가 안정적으로 절연판에 유도되도록 한다.

이러한 제1 그리드와 제2 그리드를 가지는 구조에 의해 다수의 그리드가 트립(trip)시 발생한 아크를 흡수하여 아크를 소호시켜 주며, 이 외에도 용융되어 발생하는 각종 비산물을 최대한 그리드에 융착시켜 차단기 내의 압력을 줄여주며 차단기의 오작동을 줄이고 차단성능을 높이게 된다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 동작을 통해 본 발명의 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다.

배선용 차단기가 정상적인 상태일 때 소호장치부를 도 5가 도시하고 있다. 이 때 가동접촉단자와 고정접촉단자는 상호 접촉되어 있는 상태로 회로는 전기적으로 연결된 상태다.

회로에 사고전류(과부하, 단락)가 흐르게 되면 개폐기구부의 작동에 의해 상기 가동접촉단자부는 도면에서 반시계방향으로 회전하게 되어 도 3 또는 도 4와 같이 된다. 이 때 상기 가동접촉단자와 고정접촉단자의 사이에 공기중의 절연이 파괴되어 고온의 플라즈마 상태인 아크가 발생하게 된다.

이러한 아크는 상기 가동접촉단자부의 회전을 따라 계속해서 발생하게 되고 이는 상기 제 1 그리드와 제2 그리드에 의해 점진적으로 소호된다. 또한 이때 발생하는 비산물들은 상기 제1 그리드와 제2 그리드에 융착된다. 특히 상기 제2 그리드가 상기 제1 그리드들 보다 가동접촉단자부에 가깝게 돌출되어 위치하기 때문에 보다 아크를 유도하여 소호하기 쉽게 되며 제1 그리드와 가동접촉단자부의 거리에 여유가 생겨 소호장치부에 여유공간이 이전보다 많이 발생하게 된다.

나아가 상기 제2 그리드가 상기 제1 그리드들 보다 가동접촉단자부에 가깝게 돌출되어 위치하며 예각을 이루어 굴절되어 있기 때문에 소호장치부 내에서 발생하는 비산물들이 상기 제 2 그리드에 의해 최종적으로 차단되어 차단기 내부로의 확산을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. 이는 도 4를 참고하면 보다 확실하게 알 수 있을 것이다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

111 : 한계부 112 : 접촉부
400 : 개폐기구부 500 : 가동접촉단자부
510 : 가동접촉단자 600 : 고정접촉단자부
700 : 소호장치부 710 : 제2 그리드
711 : 수평부 712 : 차단부
720 : 측판 730 : 제1 그리드

Claims (6)

1. 케이스와, 상기 케이스에 구비되어 전로를 개폐시키는 개폐기구부와, 상기 케이스에 구비되는 가동접촉단자부와 고정접촉단자부를 포함하는 차단기에 있어서,
   서로 이격되어 마주보는 한쌍의 측판과;
   상기 측판들 사이에 일정간격으로 이격되어 배열된 적어도 하나 이상의 제1 그리드와;
   상기 측판들의 상단부와 결합되며 상기 제1 그리드와 이격되어 상기 가동접촉단자부를 향해 일정한 각을 이루도록 굴절되어 있는 제2 그리드;를 포함하는 소호장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스는 상기 소호장치부가 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 외벽 일부를 이루며 상기 소호장치부측으로 돌출 형성된 격벽을 포함하고,
   상기 제2 그리드의 일측면이 상기 격벽과 접촉하는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 격벽은 경사지도록 단차져서 돌출된 접촉부를 포함하며,
   상기 접촉부와 상기 제2 그리드가 접촉하는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2 그리드는 수평부와 상기 수평부로부터 굴절 연장되어 있는 차단부를 포함하고,
   상기 수평부가 상기 접촉부와 접촉하는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 수평부와 상기 차단부는 적어도 예각을 이루고 있는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 그리드는 상기 가동접촉단자부와 반대되는 방향으로 적어도 예각을 형성하도록 굴절되어 있는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.

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