KR20120041098A - 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

[과제] 대전류 발생에 의한 차단 시에 차단실 내의 압력을 고압으로 하여, 차단 성능의 향상을 도모할 수 있는 회로 차단기를 얻는다.
[해결 수단] 전기회로의 각 상에 가동 접촉자(23)를 가지는 개폐 접점(21, 22)과, 개폐 접점(21, 22)을 수용하고 베이스(11) 및 커버(12)로 이루어지는 케이스와, 가동 접촉자(23)를 회동 동작시키는 크로스바(32)와, 이 크로스바(32)를 구동하여 개폐 접점(21, 22)을 접리하는 개폐 기구와, 대전류 발생 시에 개폐 기구를 구동하는 가동 철심(41b)과, 가동 철심(41b)과 크로스바(32)와의 사이에 마련된 배리어(13)를 구비한다.

Description

회로 차단기 {CIRCUIT BREAKER}

본 발명은, 배선용 차단기, 누전 차단기 등의 회로 차단기에 관한 것이며, 자세하게는 회로 차단기의 내부에 경계를 형성하는 배리어(barrier) 구조와 관련된 것이다.

종래의 회로 차단기에서는, 차단 시의 아크에 의해 절연 부재로부터 발생하는 그을음, 및 그리드나 접점 등의 금속 용융물이 릴레이 공간으로 확산하는 것을 방지하기 위해, 차단 시에 발생하는 아크의 주위의 소호(消弧) 공간을 고압으로 유지함으로써 아크 전류를 억제하는 한류(限流) 성능을 향상시키기 위해, 차단기 내부에 구획격벽을 마련하고, 개폐 접점 및 소호 장치를 배치한 차단실에 경계를 형성하도록 하고 있다.

또, 평상 시의 부하 전류의 통전 시에는 차단실 내의 온도 상승 억제를 위해 개방되어 외기를 도입하고, 차단 시에는 차단 전류에 대응하는 차단실의 압력 레벨에 의해 닫혀져 차단실 내의 압력을 고압으로 하는 밸브 기구를, 차단실의 배기구에 마련한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본국 특허 2009－140838호 제1 도

그렇지만, 종래와 같이 구획격벽에 의해 차단실에 경계를 형성하고, 차단 시에 차단실을 고압으로 하기 위한 밸브 기구를 설치하는 것은, 생산 원가의 상승으로 연결되며 아울러, 차단 시에 발생하는 금속 용융물이 밸브에 부착되어, 밸브 기구의 작동 불량을 일으키는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은, 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 대전류 발생에 의한 차단 시에 차단실 내의 압력을 고압으로 하여, 차단 성능의 향상을 도모할 수 있는 회로 차단기를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 회로 차단기는, 전기회로의 각 상에 가동 접촉자를 가지는 개폐 접점과, 개폐 접점을 수용하고 베이스 및 커버로 이루어지는 케이스와, 가동 접촉자를 회동 동작시키는 크로스바와, 이 크로스바를 구동하여 개폐 접점을 접리하는 개폐 기구와, 대전류 발생 시에 개폐 기구를 구동하는 가동 철심과, 가동 철심과 크로스바와의 사이에 마련된 배리어를 구비한다.

본 발명에 의하면, 가동 접촉자를 회동(回動) 동작시키는 크로스바와, 트리퍼 장치의 가동 철심과의 사이에 배리어를 마련하였기 때문에, 릴레이 공간과 소호 공간이 격리되어, 단락 차단 시에 소호 공간의 압력을 고압으로 유지할 수 있어 차단 성능을 향상할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태의 예에 있어서의 회로 차단기의 온 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태의 예에 있어서의 회로 차단기의 트립 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태의 예에 있어서의 배리어를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태의 예에 있어서의 배리어를 나타내는 측면도와 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태의 예에 있어서의 회로 차단기의 배리어의 설치 부분을 나타내는 부분 단면도이다.

실시의 형태의 예

도 1은 이 발명의 실시의 형태의 예에 있어서의 회로 차단기의 온 상태를 나타내는 측단면도, 도 2는 트립 상태를 나타내는 측단면도, 도 3은 배리어를 나타내는 사시도, 도 4는 배리어를 베이스에 설치한 상태를 나타내는 부분 단면도, 도 5는 배리어의 설치 부분을 나타내는 부분 단면도이다.

도 1 및 도 2에 있어서, 회로 차단기(100)는, 절연 재료로 형성된 베이스(11)와 커버(12)로 이루어지는 케이스를 이용하여 구성된다. 베이스(11) 상에는, 전기회로에 접속된 극 수만큼 각 상의 회로 차단 유니트(예를 들면 3상의 경우, 3개)가 서로 병렬로 배치되고, 중앙의 회로 차단 유니트의 상부에는, 주지의 토글 링크 기구를 가지는 개폐 기구부(도시하지 않음)가 배치된다. 커버(12)는, 베이스(11) 상의 각 상의 회로 차단 유니트와 개폐 기구부를 덮으며, 개폐 기구부의 조작 핸들(31)은 커버(12)로부터 돌출한다. 또한, 커버(12)에는, 회로 차단기(100)의 내부에 내부 부속 장치를 배치할 수 있도록 개폐 가능한 상부 커버(12a)가 마련되어 있다.

각 상의 회로 차단 유니트는 서로 동일하게 구성되고, 크로스바(32)는 각 상의 회로 차단 유니트에 공통되며, 각 상의 회로 차단 유니트에 직교하도록 베이스(11) 상에 배치된다.

각 상의 회로 차단 유니트는, 베이스(11)에 마련된 전원측 단자(24)와, 전원측 단자(24)로부터 연장 형성된 고정 접점(21)과, 이 고정 접점(21)과 접리(接離)하는 가동 접점(22)과, 이 가동 접점(22)이 일단에 마련되고, 크로스바(32)에 의해 회동 가능하게 지지되는 가동 접촉자(23)와, 이 가동 접촉자(23)에 가동자 홀더를 통해 접속된 트립 장치(40)와, 트립 장치(40)에 접속되고, 베이스(11)에 마련된 부하측 단자(25)를 가진다. 고정 접점(21)과 가동 접점(22)에 의해, 전기회로를 개폐하는 개폐 접점을 구성한다. 고정 접점(21) 및 가동 접점(22)의 근방에는 소호 장치(26)가 마련되어 있다. 가동 접점(22)이 고정 접점(21)에 접촉하면, 단자(24, 25) 사이의 전기 회로가 온(on)으로 되고, 또, 가동 접점(22)이 고정 접점(21)으로부터 개리(開離)하면, 단자(24, 25) 사이의 전기 회로가 오프(off)로 된다.

크로스바(32)는, 베이스(11)의 저부에 배치되고, 도 1, 도 2의 지면과 직교 하도록 연장된다. 이 크로스바(32)는, 개폐 기구부에 의해, 그 축심(軸心)을 중심으로 하여 회동되고, 각 상의 회로 차단 유니트에 있어서의 각 가동 접촉자(23)가 각각 장착된다. 크로스바(32)가 그 축심을 중심으로 하여 회동했을 때에, 각 상의 회로 차단 유니트의 각 가동 접촉자(23)가 동시에 회동되고, 이 가동 접촉자(23)의 회동에 의해, 가동 접점(22)이 고정 접점(21)에 접리(接離)한다. 개폐 기구부는, 트립 장치(40)에 의해 구동되는 주지의 트립 바(33)를 구비하고 있다.

트립 장치(40)는, 전자 트립 장치(41)와 열동(熱動) 트립 장치(42)로 구성된다. 전자 트립 장치(41)는, 고정 철심(41a)과, 순간 차단 시에 고정 철심(41a)에 흡착(吸着)되어 트립 바(33)를 구동하는 가동 철심(41b)과, 가동 철심(41b)을 가압하는 복귀 스프링(도시 없음)과, 가동 철심(41b)을 축지(軸支)하는 샤프트(41d)를 구비하고 있다.

열동 트립 장치(42)는, 일단에 단자(25)를 가지는 히터(42a)와, 이 히터(42a)를 사이에 두고 고정 철심(41a)에 고착되는 바이메탈(42b)를 구비하고 있다.

크로스바(32)와 가동 철심(41b)의 사이에는, 베이스(11)와 커버(12)의 사이에 배리어(13)가 마련되어 있고, 배리어(13)의 리브(13b)가 베이스의 홈(11a)에 맞물려서, 소호 공간(8)과 릴레이 공간(9)을 가로막고 있다. 배리어(13)는, 베이스의 홈(11a)에 커버(12) 측으로부터 홈(11a)에 삽입되어 설치된다.

예를 들면, 3개의 전기회로를 구비하는 회로 차단기에 있어서, 중앙부에 설치되는 전기회로를 C 극, 그 좌우 양측으로 설치되는 L 극, R 극으로 편의적으로 부르기로 한다. 커버(12)의 C 극의 대응하는 위치로부터, 조작 핸들(31)이 돌출하고 있고, 커버(12)의 L 극, R 극에 대응하는 위치에는, 보조 스위치, 경보 스위치 등의 내부 부속 장치를 수납하기 위한, 내부 부속 수납실(12b)이 각각 마련되어 있다. 배리어(13)는, 각 상마다 내부 부속 수납실(12b)의 저면에 근접 또는 접하도록 마련된다.

또한, 상기는 회로 차단기의 경우로 설명하였지만, 누전 차단기의 경우에는, L 극 혹은 R 극의 어느 한편의 내부 부속 수납부(12b)의 대신에 누전 검출부가 설치된다.

도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 배리어(13)에는, 가동 철심(41b)의 수압(受壓)부(41b1)에 대향하는 위치에 구멍(13a)이 형성되어 있다. 또, 배리어(13)의 측면에는, 리브(13b)가 마련되고, 상면에는, 상면부(13c)가 마련되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 베이스(11)에는, 홈(11a)이 마련되어 있으며, 배리어(13)의 리브(13b)가 홈(11a)에 끼워 넣어져 있다. 또, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배리어(13)의 상면부(13c)는, 커버(12)에 설치된 내부 부속 수납부(12 b)의 저면부와 맞닿고 있다. 소호 공간(8)은, 홈(11a)에 끼워 넣어진 배리어(13)와, 내부 부속 수납부(12b)의 저면부와, 베이스(11) 및 커버(12)에 마련된 상간격벽(相間隔壁)에 의해서 각 상마다 형성된다. 그리고, 소호 공간(8)과 릴레이 공간(9)은, 홈(11a)에 끼워 넣어진 배리어(13)와 내부 부속 수납부(12b)의 저면부에 의해서 격리되어 있다.

또, 회로 차단기에 있어서는, 다른 정격 전류, 다른 차단 용량을 가지는 것이 동일한 케이스를 이용하여 구성되는 경우가 있다. 그 경우, 정격 전류, 차단 용량의 차이에 따라, 배리어(13)에 마련한 구멍(13a)의 크기를 변경하고, 대전류 발생 시의 소호 공간(8)의 압력 상승의 최적화를 실시하여, 차단 성능을 확보한다.

또한, 구멍(13a)은, 본 실시의 형태에서는, 둥근 구멍(丸穴)으로 하였지만, 사각이나 삼각 등, 다른 형상이어도 상관없다.

또, L 극 및 R 극에 사이에 있는 C 극에 대해서는, 통상, 개폐 기구부가 설치되어 있고, 개폐 기구부의 구성부품이 배리어(13)를 대신하고 있으므로, 배리어(13)를 마련하지 않아도 좋다.

다음에 회로 차단기(100)의 트립 동작에 대해서 설명한다.

단락 전류와 같은 과대 전류가 흘렀을 경우에는, 전자 트리퍼 장치(41)의 고정 철심(41a)에 발생하는 자력에 의해, 가동 철심(41b)이 고정 철심(41a)에 흡착되어, 가동 철심(41b)이 샤프트(41d)를 회동축으로 하여 복귀 스프링(도시하지 않음)의 가압력에 저항해 회동한다. 또, 단락 차단 발생 시의 소호 공간(8)에 발생하는 가스는, 배리어(13)의 구멍(13a)을 통과하여 유로(A)를 따라서 가동 철심(41b)의 수압부(41b1)에 내뿜어지므로, 이 가스에 의해 가동 철심(41b)은 과대 전류에 의해 발생하는 자력과 동일한 방향으로 가압된다.

이 회동에 의해 가동 철심(41b)이 트립 바(33)을 눌러, 개폐 기구부가 구동되어 가동 접촉자(23)를 회동시킨다. 가동 접촉자(23)의 회동에 의해 고정 접점(21)으로부터 가동 접점(22)이 개리하며, 과대 전류는 차단되어 트립 동작이 완료한다.

과전류가 흘렀을 경우에는, 소정 전류 이상의 전류가 히터(42a)를 흘러서 히터(42a)가 발열하고, 이 발열에 의해 바이메탈(42b)이 가열됨으로써 변형한다. 바이메탈(42b)이 변형하면 조정자(도시하지 않음)가 바이메탈(42b)에 고착되어 있으므로, 조정자의 맞닿음부가 트립 바(33)를 눌러, 개폐 기구부가 구동되어 가동 접촉자(23)를 회동시킨다. 가동 접촉자(23)의 회동에 의해 고정 접점(21)으로부터 가동 접점(22)이 개리하여, 전류 차단의 트립 동작이 완료한다.

본 실시의 형태에 의하면, 배리어(13)에 의해 소호 공간(8)과 릴레이 공간(9)을 격리하고 있으므로, 단락 차단 등의 대전류 발생 시에 소호 공간(8)의 압력을 고압으로 유지하는 것에 의해, 차단 성능을 향상하는 것이 가능하다.

또, 단락 차단 등의 대전류 발생 시에 소호 공간(8)에서 발생하는 가스를 회전 동작 보조로 이용함으로써 가동 철심(41b)을 고속으로 동작시킬 수 있다.

또, 배리어(13)에 의해 소호 공간(8)과 릴레이 공간(9)을 격리하고 있으므로, 단락 전류 등의 대전류 발생 시에 소호 공간(8)에서 발생하는 그을음이나 금속 용융물이 릴레이 공간(9)으로 확산하는 것을 막을 수 있다.

또, 단자(24, 25), 트립 장치(40), 배리어(13) 등 구성부품을 모두 베이스에 대해 한 방향으로부터 삽입해 조립할 수 있으므로, 회로 차단기의 조립의 자동화를 용이하게 실시할 수 있다.

또, 배리어(13)는 베이스(11)와는 별체(別體)이기 때문에, 정격 전류나 차단 용량의 차이에 따라, 배리어(13)를 교환하면 구멍(13a)의 크기를 용이하게 변경할 수 있으므로, 대전류 발생 시의 소호 공간(8)의 압력 상승의 최적화하여, 차단 성능을 향상할 수 있다.

11: 베이스 12: 커버
13: 배리어 13a: 구멍
23: 가동 접촉자 32: 크로스바
33: 트립 바 41b: 가동 철심
100: 회로 차단기.

Claims (4)

1. 전기회로에 접속되어, 그 전기회로의 각 상에 가동 접촉자를 가지는 개폐 접점과,
   그 개폐 접점을 수용하고, 절연 재료로 형성된 베이스 및 커버로 이루어지는 케이스와,
   상기 가동 접촉자를 회동 동작시키는 크로스바와,
   이 크로스바를 구동하여 상기 개폐 접점을 접리하는 개폐 기구와,
   대전류 발생 시에 회동하여 상기 개폐 기구를 구동하는 가동 철심를 구비한 회로 차단기에 있어서,
   상기 가동 철심과 상기 크로스바와의 사이에 배리어를 마련한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배리어는, 대전류 발생 시에 발생하는 가스를 상기 가동 철심으로 내뿜는 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 배리어는, 상기 베이스에 마련된 홈에 삽입 장착되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 커버는, 상기 케이스 내에 내부 부속 장치를 수용하는 부속 장치 수용실을 가지고, 이 부속 장치 수용실의 저면이 상기 배리어에 맞닿거나 또는 근접하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.

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