KR20180002910U - 가정용 회로차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 상기 문제점을 개선하기 위한 것으로, 외함에 배출부를 구비하고, 상기 배출부를 밀폐시키기 위한 외함마개를 추가로 구비하여, 아크가스압력으로 인한 외함파손을 방지할 수 있는 배선용 차단기를 제공하는 데 있다. 본 고안에 따른 배선용 차단기는 회로를 개폐하는 가동접촉자와 고정접촉자, 상기 가동접촉자를 이동시키는 샤프트 및 상기 샤프트를 회전시키는 샤프트 조립홀을 구비하는 단극차단유닛, 다수의 상기 단극차단유닛을 실장하고 일 측면에 배출부를 구비하는 외함 및 상기 배출부를 밀폐시키는 외함마개를 포함한다.

Description

가정용 회로차단기{Home circuit breaker}

본 고안은 가정용 회로차단기에 관한 것으로, 특히 아크가스압력으로 인한 외함파손을 방지할 수 있는 가정용 회로차단기에 관한 것이다.

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

가정용 회로차단기는 산업용으로 쓰이는 일반적인 회로차단기와 마찬가지로 차단기는 회로부의 개폐를 가능하게 하는 개폐기구부, 이상전류를 검출하는 검출기구부, 차단시 발생되는 아크를 소호 및 냉각시기는 기능을 하는 소호부로 구성되어있다.

도 1 및 도 2는 종래 가정용 회로차단기의 투입상태 및 트립상태를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도2에 도시된 아마추어 및 전자석의 배치관계를 나타내는 단면도이다.

가정용 회로차단기의 구성을 세부적으로 살펴보면, 가정용 회로차단기는 수동조작을 위한 핸들(1), 전원 또는 부하 중 어느 일 측에 접속되는 고정 접촉자(2), 고정 접촉자(2)에 대향하여 설치되고 고정 접촉자(2)에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자(3), 반복적 개로 또는 폐로 이동동작에도 내구성을 유지할 수 있는 가는 구리선을 다수 꼬아 만든 리드선(4), 케이스(5), 단자부에 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(9)이 탄성 에너지를 축세한 상태를 유지하도록 구속하는 위치 또는 축세한 탄성 에너지를 방세하도록 해방하는 위치로 변위 가능하고, 트립 스프링(9)의 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, 8)를 포함하여 구성된다.

이러한 종래 가정용 회로차단기의 작동은 다음과 같다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 가정용 회로차단기의 투입상태에서는 정상상태의 전류가 흐르도록, 고정 접촉자(2)와 가동 접촉자(3)가 폐극되어 있다. 이러한 배치관계를 유지하기 위하여, 상기 아마추어(8)는 전자석(6a) 및 바이메탈(6)과 이격되어 래치(7)를 트립 스프링(9)이 탄성에너지를 축세한 상태로 유지하도록 배치시킨다.

상기 투입상태에서 사고전류와 같은 과전류가 흐르면, 전자석(6a)에 자기장이 형성되어, 아마추어(8)를 흡인하게 된다. 이로 인해, 아마추어(8)에 구속되어 있던 래치(7)가 이탈되어, 트립 스프링(9)이 탄성 에너지를 방세하도록 해방하는 위치로 이동한다. 이는 결국 가동 접촉자(3)를 회동시켜 고정 접촉자(2)와 개극되도록 하여, 결국 가정용 회로차단기가 트립상태가 되도록한다.

여기서, 도 3의 A영역에 도시된 바와 같이, 종래 가정용 회로차단기는 상기 트립동작시 전자석(6a)의 자화(磁化)로 인하여 흡인된 아마추어(8)가 상기 전자석(6a)과 접촉을 하게 된다. 이때, 전자석(6a)에 흐르는 과전류로 인하여, 상기 접촉시에 전자석(6a)과 아마추어(8)가 용착이 되게 된다. 일반적으로 트립상태 이후, 복귀판스프링(9a)의 복귀력으로 아마추어(8)가 전자석(6a)과 이격되어, 투입상태로 복귀해야 한다. 그러나 상기 용착으로 인하여 아마추어(8)와 전자석(6a)이 이격되지 못하여, 종래의 회로차단기는 투입상태로 복귀되지 못하는 문제점이 발생한다.

본 고안은 상기 문제점을 개선하기 위한 것으로, 외함에 배출부를 구비하고, 상기 배출부를 밀폐시키기 위한 외함마개를 추가로 구비하여, 아크가스압력으로 인한 외함파손을 방지할 수 있는 가정용 회로차단기를 제공하는 데 있다.

본 고안에 따른 배선용 차단기는 단극차단유닛, 외함 및 외함마개를 포함한다.

상기 단극차단유닛은 회로를 개폐하는 가동접촉자와 고정접촉자 상기 가동접촉자를 이동시키는 샤프트 및 상기 샤프트를 회전시키는 샤프트 조립홀을 구비한다.

상기 외함은 다수의 상기 단극차단유닛을 실장하고 일 측면에 배출부를 구비한다.

상기 외함마개는 배출부를 밀폐시킨다.

본 고안에서는 외함에 배출부 및 상기 배출부를 밀폐시키는 외함마개를 구비함으로써, 아크가스로 인한 외함의 내부압력 상승에 따른 외함의 파손을 방지할 수 있다. 즉, 고정접촉자와 가동접촉자의 개극시 발생하는 아크 및 아크가스가 베이스의 샤프트 조립홀을 통해 방출되고, 상기 아크가스는 외함의 배출부 및 외함마개에 압력을 가한다. 이로써, 외함마개는 외함으로부터 분리되게 되고, 외함은 내부압력이 더 이상 높이지지 않게 된다. 따라서, 외함은 파손되지 않아, 종래의 외함 파손의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 상기 분리된 외함마개는 요철부를 통해 다시 고정되어 재사용할 수 있게 되어, 효율적으로 배선용 차단기를 사용할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래 가정용 회로차단기의 투입상태 및 트립상태를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도2에 도시된 아마추어 및 전자석의 배치관계를 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 고안에 따른 절연부재의 배치관계를 나타내는 사시도이고, 도 8a 내지 도 8c는 도 7에 도시된 전자석, 절연부재, 리벳을 각각 나타내는 사시도이다.

이하, 본 고안에 따른 가정용 회로차단기를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 고안에 따른 가정용 회로차단기를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 가정용 회로차단기(100)는 회로를 개폐하는 고정접촉자(111)와 가동접촉자(112), 바이메탈(BIMETAL, 121), 전자석(123), 트립스프링(133), 래치(LATCH, 131), 아마추어(ARMATURE, 129) 및 절연부재(125)를 포함하여 구성된다.

고정접촉자(111)는 전원 또는 부하의 어느 일 측 단자 즉 제1 단자(101)에 전기적으로 접속된다.

가동접촉자(112)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정접촉자(111)에 접촉하는 통전 위치와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정접촉자(111)로부터 분리되는 트립 위치(회로차단 위치)로 이동가능하다. 즉 가동접촉자(112)가 이동함으로써, 회로를 개폐하게 된다.

바이메탈(121)은 전원 또는 부하 중 상기 고정접촉자(111)가 접속된 나머지 일측 단자, 즉 제2 단자(102)에 전기적으로 접속되는 일 단 부를 가지며, 회로 상의 과전류 발생시 만곡한다.

전자석(123)은 상기 바이메탈(121)의 제2 단자(102)가 연결된 일단과 떨어진 타단에 고정되어 설치되고 상기 바이메탈(121)을 통해 흐르는 사고전류와 같은 과전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생시킨다.

트립스프링(133)은 상기 가동접촉자(112) 및 래치(131)에 연결되어 탄성에너지를 축세 및 방세시켜, 상기 가동접촉자(112)가 도 5에 도시된 바와 같이 트립 위치로 이동하는 구동력을 제공한다.

래치(131)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 트립스프링(133)이 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지되도록 구속되는 구속위치와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가동접촉자(112)가 트립 위치로 이동하도록 상기 트립스프링(133)이 탄성 에너지를 방세하는 위치로 해방되는 해방위치를 가진다.

아마추어(129)는 상기 전자석(123)으로부터의 흡인력에 의해 회동하여 상기 래치(131)를 해방하는 위치와 상기 래치(131)를 구속하는 위치로 변위 가능하다.

도 6 및 도 7은 본 고안에 따른 절연부재의 배치관계를 나타내는 사시도이고, 도 8a 내지 도 8c는 도 7에 도시된 전자석, 절연부재, 리벳을 각각 나타내는 사시도이다.

절연부재(125)는 상기 전자석(123)의 외면에 부착되어, 상기 전자석(123)과 아마추어(129)가 접촉되지 않도록 일정간격 이격시킨다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 단자(102)의 일단에 막대형상의 바이메탈(121)이 부착되고, 상기 바이메탈(121)을 덮어 감싸는 형태로 전자석(123)이 바이메탈(121)에 부착되어 있다. 즉, 상기 전자석(123)은 ?? 형태로 상기 아마추어(129)와 마주보는 바이메탈(121)의 일면을 노출시키면서 바이메탈(121)을 덮어 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 상기 절연부재(125) 또한 ??형태로 상기 아마추어(129)와 마주보는 전자석(123)의 일면을 노출시키면서 전자석(123)을 덮어 감쌀 수 있다. 이렇게 전자석(123)의 일면을 노출시킴으로써, 전자석(123)의 흡인력이 감소되지 않게 하여 즉각적으로 트립이 이루어지도록 한다.

여기서, 아마추어(129)와 마주보는 상기 절연부재(125)의 적어도 하나의 면이 상기 아마추어(129)와 마주보는 상기 전자석(123)의 적어도 하나의 면보다 아마추어(129) 방향으로 돌출되어야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출로 인한 아마추어(129)와 전자석(123) 사이의 간격(g)은 0.5mm 내지 1mm일 수 있다. 여기서 일례로 ?? 형태의 절연부재(125)로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 전자석(123)의 양측면에 다양한 형태로 부착되는 절연부재(125)일 수 있다. 즉, 상기 전자석(123)보다 절연부재(125)가 돌출되어 있다면 다양한 형태로 구성될 수 있다. 이렇게 절연부재(125)를 전자석(123)보다 돌출되도록 배치함으로써, 아마추어(129)와 전자석(123)이 접촉되지 않도록 한다. 이로 인해, 아마추어(129)와 전자석(123)이 용착되는 문제점이 해결될 수 있다.

그리고 상기 절연부재(125)는 전류가 흐르지 않는 절연체로 형성될 수 있다. 절연체 중에서도 가정용 회로차단기(100)의 트립시 발생하는 고열에서 형태를 유지할 수 있는 내열성 절연체로 구성될 수 있다. 이렇게 내열성 절연체로 전자석(123)을 형성함으로써, 사고전류가 흐를 경우에 전자석(123)과 아마추어(129) 사이에 흐르는 전류를 차단하여 전자석(123)과 아마추어(129)간의 용착을 방지할 수 있다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 절연부재(125), 전자석(123)은 리벳(127)으로 고정될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 전자석(123)의 일면에 리벳(127)이 삽입될 수 있도록 적어도 하나의 제1 연결홀(123a)을 형성하고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 전자석(123)과 맞닿는 절연부재(125)의 일면에도 제1 연결홀(123a)과 연속되도록 적어도 하나의 제2 연결홀(125a)을 형성할 수 있다. 그리고 도 8c에 도시된 리벳(127)을 상기 연속된 제1 연결홀(123a) 및 제2 연결홀(125a)에 관통하여 삽입함으로써, 절연부재(125)와 전자석(123)의 위치를 고정시킬 수 있다. 이렇게 리벳(127)으로 절연부재(125)를 고정함으로써, 트립시 절연부재(125)와 아마추어(129)가 반복되어 접촉하더라도 절연부재(125)가 전자석(123)으로부터 분리되지 않아 전자석(123)과 아마추어(129)를 이격시킬 수 있다.

이하 본 고안에 따른 가정용 회로차단기의 동작 및 효과에 대하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 가정용 회로차단기(100)에 사고전류와 같은 과전류가 흘러 가동접촉자(112)가 고정접촉자(111)와 개극되는 트립위치로 이동하게 된다. 이는 과전류로 인하여, 전자석(123)이 자화되어 흡인력을 발생시키고, 상기 흡인력으로 인하여, 아마추어(129)가 회동하여 래치(131)가 아마추어(129)로부터 이탈되어 가동접촉자(112)를 트립위치로 이동시킨다. 상기 트립과정에서 아마추어(129)는 전자석(123)의 흡인력으로 인하여 서로 접근하게 된다. 다만 전자석(123)의 외면에 아마추어(129)방향으로 돌출되어 부착된 절연부재(125)로 인하여, 상기 아마추어(129)와 전자석(123)은 일정간격 이격된 상태를 유지하게 된다. 전술한 바와 같이 상기 이격되는 일정간격은 0.5mm 내지 1mm일 수 있다. 이렇게 일정간격 아마추어(129)와 전자석(123)을 이격시킴으로써, 아마추어(129)와 전자석(123)의 접촉을 방지하여 용착을 방지할 수 있다. 따라서, 본 고안에 따른 가정용 회로차단기(100)는 반복적으로 트립동작을 수행할 수 있게 된다.

전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 고안의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시 예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 고안은 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다

100: 배선용 차단기 10: 개폐기구
20: 트립기구 30: 단극 차단유닛
41: 외함 42: 외함마개
43: 덮개

Claims (6)

1. 제 1단자와 연결되는 고정접촉자;
   상기 고정접촉자에 접촉하는 통전 위치와 상기 고정접촉자로부터 분리되는 트립 위치로 이동가능한 가동접촉자;
   제2 단자와 접속되는 일 단을 구비하는 바이메탈;
   상기 바이메탈에 고정설치되고 상기 바이메탈을 통해 흐르는 전류에 의해 자화(磁化)되어 흡인력을 발생하는 전자석;
   상기 전자석으로부터의 흡인력으로 인해 회동하는 아마추어; 및
   상기 전자석과 상기 아마추어를 이격시키고 절연체로 구성되는 절연부재를 포함하는 가정용 회로차단기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동접촉자가 트립위치로 이동하는 구동력을 제공하는 트립 스프링; 및
   상기 트립 스프링이 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지되도록 구속되는 구속위치와 상기 트립 스프링이 축세한 탄성 에너지를 방세하는 위치로 해방되는 해방위치를 가지는 래치를 더 포함하는 가정용 회로차단기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 아마추어와 마주보는 상기 절연부재의 적어도 하나의 면이
   상기 아마추어와 마주보는 상기 전자석의 적어도 하나의 면보다 상기 아마추어방향으로 돌출되는 가정용 회로차단기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 절연부재는 ??형태로 상기 전자석을 덮어 감싸는 가정용 회로차단기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절연부재는
   상기 아마추어와 마주보는 상기 전자석의 일면이 노출되도록 형성되는 가정용 회로차단기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 절연부재 및 상기 전자석은 각각 연속되어 관통하는 연결홀을 구비하고, 상기 연결홀에 삽입되는 리벳을 더 포함하는 가정용 회로차단기

Images