KR20190001706U - 배선용 차단기의 아크 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 조립성을 향상시키고 제품의 일관성을 보장하는 배선용 차단기의 아크 챔버를 제공하는 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크챔버는 가동 접촉자의 운동 궤적의 외측에 소정 간격으로 다수개가 배열되고, 몸체부와 다리부를 포함하는 그리드; 및 상기 다리부에 압입 방식으로 끼워지는 고정캡;을 포함하되, 상기 고정캡의 일측에는 상기 몸체부의 측면까지 연장되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

배선용 차단기의 아크 챔버{Arc Chamber of Molded Case Circuit Breaker}
본 고안은 배선용 차단기의 아크 챔버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 챔버의 조립을 용이하게 하고 유동을 방지하도록 하는 배선용차단기의 아크 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 배선용 차단기(MCCB:Molded Case Circuit Breaker)는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기로서, 크게 전원측과 부하측과의 연결을 이룰 수 있는 단자부, 고정단자와 가동단자가 기구적으로 접촉할 수 있도록 개폐를 시켜주는 기구부, 및 전원측에서 과전류 또는 단락전류를 감지하여 기구부의 트립동작을 유도하는 트립부, 이상전류 차단시 발생하는 아크(Arc)를 소호하기 위한 소호부로 구성되어 있다.
도 1에 종래기술에 따른 배선용 차단기의 종단면도가 도시되어 있다. 종래기술에 따른 배선용 차단기는 절연물로 형성되는 외함(case)(1) 내부에 전원측으로부터 부하측에 전달되는 회로를 연결 또는 차단하기 위해 마련되는 접점부를 구성하는 고정접촉자(2a)와 가동접촉자(2b), 상기 가동접촉자(2b)를 회전시킬 수 있는 동력을 제공하는 개폐기구부(3), 이상전류를 검출하는 검출기구부(4), 사고 전류 차단시 발생하는 아크(Arc)를 소호하기 위해 마련되는 소호부(아크 챔버)(5) 등을 포함하고 있다.
도 2 및 도 3에 아크 챔버의 상세도가 도시되어 있다. 도 2는 사시도이고, 도 3은 분해 사시도이다.
배선용 차단기의 소호부에 주로 사용되는 아크 챔버는 금속판을 이용한 냉음극형 소호실로서 V자형의 홈을 가진 철판으로 된 그리드(grid)(5a)를 아크 발생경로와 수직한 방향으로 적당한 간격으로 배치한 구조를 갖는다. 사고 전류 발생시 접촉자(2a,2b)가 개리하여 아크가 발생하면 아크는 아크 챔버(5) 내에서 그리드(6)로 이동한다. 아크는 그리드(6)에 의하여 냉각되고 각 그리드(6) 사이에서 짧은 아크로 분할되어 아크 전압이 높아지고 전류가 작아진다. 또한, 소호부를 구성하고 있는 절연판(미도시)에서 발생하는 소호성 가스에 의해 외함 내압이 상승하여 아크를 고압으로 압축시키고 자유전자의 방출을 억제시키므로서 급속히 아크를 소멸시키고 극간 전압을 회복하도록 한다.
이처럼, 배선용 차단기에 있어서 이상전류 발생시 트립동작을 일으키고 이에 따라 발생하는 아크(ARC)를 소호하고 배출하는 일은 사고 전류를 차단하여 제품과 부하 및 선로를 보호하는데 있어서 중심이 되며 차단기의 성능과 직결되는 부분이다. 이러한 성능의 핵심적인 역할을 하는 부품이 소호부의 아크 챔버(Arc Chamber)이다. 즉, 아크 챔버의 조립 상태, 조립 형상 유지 및 위치 등이 차단기 성능에 중대한 영향을 미친다.
종래기술에 있어서, 아크 챔버(5)의 구성을 살펴보면, 가동접촉자(2b)의 회전궤적의 외측방향에 복수 개가 일정간격으로 배열된 그리드(6)와, 그리드(6)의 양측에 결합되는 한 쌍의 고정측판(7), 그리드(6)의 다리부에 결합되는 캡(cap)(8)을 포함한다.
종래기술에서 그리드(6)에 고정측판(7)을 결합시키는 방법으로 그리드(6)의 측면에 형성된 돌기(6a)에 고정측판(7)의 홀(7a)이 끼워지도록 하고 돌기(6a)를 코킹(caulking) 작업하여 고정측판(7)이 그리드(6)에 결합되도록 하는 방식을 주로 사용하였다.
이때, 코킹작업을 위해 그리드(6)의 양측면의 돌기(6a)를 강한 힘으로 눌러 변형을 시키는 작업을 하게 된다. 이러한 작업은 일관된 공정으로 수행하기 어려워 효율이 떨어지고 동일한 품질을 보장하기 어렵다. 또한, 그리드(6)가 변형되거나 깨짐 또는 비틀림 등의 현상이 발생할 수 있다. 코킹(caulking) 작업 불량이나 누락시에는 운송이나 완제품 조립 시 그리드(6)가 이탈하는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 다수의 코킹 작업으로 인해 가공시간의 증대, 생산성 저하, 그리드(6)의 간격 유지 불량 등의 문제점이 발생하며, 생산비용의 상승도 유발한다. 한편, 유지보수가 불가능하다는 점도 문제이다.
본 고안은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 조립성을 향상시키고 제품의 일관성을 보장하는 배선용 차단기의 아크 챔버를 제공하는 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크챔버는 가동 접촉자의 운동 궤적의 외측에 소정 간격으로 다수개가 배열되고, 몸체부와 다리부를 포함하는 그리드; 및 상기 다리부에 압입 방식으로 끼워지는 고정캡;을 포함하되, 상기 고정캡의 일측에는 상기 몸체부의 측면까지 연장되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 몸체부의 양 모서리에는 제1 돌기부가 형성되고, 상기 결합부의 단부에는 상기 제1 돌기부에 결합되는 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체부의 양측면에는 상기 다리부에 인접하는 부분에 제2 돌기부가 형성되고, 상기 결합부에는 상기 제2 돌기부에 끼움 결합되는 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 돌기부는 상기 다리부를 향하는 방향으로 낮아지는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 돌기부에는 상기 몸체부에 접하는 양단부에 간섭방지홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합부의 내측면에는 상기 그리드가 끼워지도록 격벽이 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정캡의 내벽에는 상기 격벽에서 연장되는 연장벽이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 격벽 사이에는 상기 다리부를 압박하는 리브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 다리부의 상면에는 상기 연장벽에 접하는 반구형 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버에 의하면 그리드에 고정캡을 압입(끼움)하는 방식에 의해 결합시키므로 조립이 단순하고 용이하다. 다수의 코킹 작업에 소요되던 시간이 감소된다. 그리드의 변형이나 이탈이 발생하지 않는다. 그리드의 간격 배치가 일정하게 유지된다. 유지보수가 가능하게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 배선용 차단기의 종단면도이다.
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 배선용 차단기에 적용되는 아크 챔버의 상세도로서, 각각 사시도 및 분해사시도이다.
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버의 사시도이다.
도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버의 분해 사시도이다.
도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버의 상면도이다.
도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버에 적용되는 고정캡의 사시도이다.
도 8은 본 고안의 다른 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버에 적용되는 그리드의 평면도이다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 4 내지 도 6에 본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버가 도시되어 있다. 각각 아크 챔버의 사시도, 분해 사시도, 상면도이다. 도 7은 고정캡의 사시도이다. 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버는 고정 접촉자의 상부에 설치되고, 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자를 감싸도록 배치되는 배선용 차단기의 아크 챔버에 있어서, 상기 가동 접촉자의 운동 궤적의 외측에 소정 간격으로 다수개가 배열되고, 몸체부(11)와 다리부(15)를 포함하는 그리드(10); 및 상기 다리부(15)에 압입 방식으로 끼워지는 고정캡(20);을 포함하되, 상기 고정캡(20)의 일측에는 상기 몸체부(11)의 측면까지 연장되는 결합부(21)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 실시예가 적용되는 배선용 차단기 아크 챔버의 내용 중에서 외함, 부하 또는 전원과 연결되는 고정접촉자, 상기 고정접촉자와 접촉되거나 개리될 수 있도록 상기 외함의 내부에 회동가능하게 설치되는 가동접촉자 등의 기술 사항은 종래기술이 그대로 적용되는 부분이므로 별도의 설명이나 도면의 도시를 생략하기로 한다. (도 1을 참조할 수 있다.)
고정접촉자와 가동접촉자가 분리되는 경우 전류의 흐름이 차단되고, 고정접촉자와 가동접촉자가 접촉하는 경우 전류의 흐름이 이어지게 된다. 이때 고정접점으로부터 가동접점이 분리되면서 전류의 관성에 의해 아크(arc)가 발생하게 된다. 즉, 접촉자 사이에서 아크가 발생하는데 이 아크는 절연체인 대기가 전압에 의하여 절연파괴를 일으키며 플라즈마 상태의 도전체로 되는 현상으로 전류의 크기에 비례하여 커지게 된다. 이때 아크의 중심온도는 8000 ~ 12000℃에 이르며 폭발적인 팽창압력을 가지므로 접촉자를 용융, 소모시키고 절연물을 열화, 파괴시키는 특징을 지닌다.
그리드(10)는 강자성을 가진 금속재질의 평판으로 형성된다. 그리드(10)는 복수 개로 마련되어 소정 간격으로 이격 설치된다. 즉, 복수 개의 그리드(10)는 다수개의 공간을 이루도록 층을 형성하여 아크 발생시 아크가 그리드(10)의 사이사이로 분할되도록 한다. 그리드(10)는 몸체부(11)와 상기 몸체부(11)에서 연장되는 다리부(15)를 포함한다.
몸체부(11)는 장방형으로 형성될 수 있다. 몸체부(11)의 일측에는 중앙부에 'V'자 형태의 홈으로 형성되는 아크 유도부(12)가 마련된다. 아크 유도부(12)의 양측으로는 다리부(15)가 마련된다.
몸체부(11)의 양측에 제1 돌기부(13) 및 제2 돌기부(14)가 마련된다. 제1 돌기부(13) 및 제2 돌기부(14)는 고정캡(20)을 결합시키기 위해 마련된다. 제1 돌기부(13)와 제2 돌기부(14)는 서로 이격되어 마련될 수 있다. 제1 돌기부(13)는 모서리 부분에 마련된다. 제2 돌기부(14)는 다리부(15)에 인접하여 마련된다. 다리부(15)를 기준으로 할 때, 제1 돌기부(13)는 제2 돌기부(14)보다 먼 위치에 마련된다.
제1 돌기부(13)는 사각 돌기의 형태로 형성될 수 있다.
제2 돌기부(14)는 삼각 돌기의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제2 돌기부(14)에는 경사부(14a)가 마련된다. 경사부(14a)는 다리부(15)를 향해 낮아지는 방향으로 형성된다. 제2 돌기부(14)에 경사부(14a)가 형성됨에 따라, 고정캡(20)을 그리드(10)에 끼울 때, 진입이 용이하므로 조립이 용이하게 된다. 그리고, 고정캡(20)이 결합된 후에는 이탈하지 않는다.
제2 돌기부(14)에는 몸체부(11)에 접하는 양단부에 각각 간섭방지홈(14b)이 형성된다. 간섭방지홈(14b)은 몸체부(11)와 제2 돌기부(14)의 접면 사이에 발생할 수 있는 간섭면(타발 작업후 발생할 수 있는 연결면)을 제거하여 그리드(10)에 고정캡(20)이 결합될 때 간격이 생기지 않고 밀착되도록 한다.
다리부(15)는 몸체부(11)의 일측(아크 유도부가 형성된 측)에 형성된다. 다리부(15)는 아크 유도부(12)의 양측에 연장 형성된다. 다리부(15)는 대칭되는 한 쌍으로 마련된다. 다리부(15)에는 일부에 결합홈(16)이 마련된다.
고정캡(20)은 일측면이 개방된 상자 형태로 형성된다. 즉, 고정캡(20)은 수용부(29)를 갖는다. 고정캡(20)의 개방된 부분으로 그리드(10)의 다리부(15)가 삽입되어 수용부(29)에 삽입 결합된다. 고정캡(20)은 양측의 다리부(15)에 각각 끼워지도록 대칭적으로 형성되는 한 쌍으로 마련된다.
고정캡(20)의 일측으로 결합부(21)가 연장 형성된다. 결합부(21)는 몸체부(11)의 바깥쪽에 배치되도록 마련된다. 결합부(21)에는 제1 돌기부(13)가 끼워질 수 있는 고정홈(22)과 제2 돌기부(14)가 끼워질 수 있는 고정홀(23)이 형성된다. 고정홈(22)은 결합부(21)의 단부에 마련되어 제1 돌기부(13)가 일부 맞물리도록 한다. 고정홀(23)은 고정캡(20)을 그리드(10)에 끼울 때 끼움결합에 의해 고정되도록 한다.
다리부(15)가 고정캡(20)의 수용부(29)에 끼워지고, 결합부(21)는 몸체부(11)의 측면에 접하여 제1 돌기부(13) 및 제2 돌기부(14)에 결합되므로 안정적으로 결합된다. 고정캡(20)은 다리부(15)를 감싸는 동시에 몸체부(11)의 측면에 있는 돌기부(13,14)에 끼워지므로 결합력이 우수하여 그리드(10)가 이탈하지 않는다.
결합부(21)의 내측면에는 그리드(10)가 사이사이에 끼워지도록 격벽(24)이 복수 개 마련된다. 그리드(10)는 인접한 격벽(24)의 사이에 결합되므로 마찰에 의한 결합력이 증대한다. 격벽(24)은 결합부(21)의 단부로부터 수용부(29)의 내측벽까지 형성된다.
고정캡(20)의 내벽에는 격벽(24)에서 연장되는 연장벽(25)이 형성된다. 연장벽(25)은 격벽(24)보다 두께가 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 다리부(15)가 수용부(29)의 가장 안쪽까지 삽입되기 용이하도록 하고, 과도한 마찰력에 의해 삽입결합이 어려워지지 않도록 한다.
격벽(24)과 격벽(24) 사이에는 리브(26)가 마련된다. 리브(26)는 다리부(15)를 압박하여 마찰에 의한 결합력을 증대시킨다.
고정캡(20)의 상부에는 개방홀(27)이 형성되어 가장 상단에 배치된 그리드(10)가 노출될 수 있도록 한다.
고정캡(20)의 상부에는 그리드(10)의 결합홈(16)에 끼워질 수 있는 결합돌기(28)가 돌출 형성된다.
도 8에 본 고안의 다른 실시예에 따른 그리드가 도시되어 있다.
이 실시예의 그리드에는 다리부(15)의 상면에 반구형 돌기(17)가 형성된다. 이에 따라, 그리드(10)가 고정캡(20)에 삽입될 때, 다리부(15)의 반구형 돌기(17)가 연장벽(25)에 접하여 마찰에 의한 결합력을 증대시킬 수 있다.
본 고안의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 아크 챔버에 의하면 그리드에 고정캡을 압입(끼움)하는 방식에 의해 결합시키므로 조립이 단순하고 용이하다. 다수의 코킹 작업에 소요되던 시간이 감소된다. 그리드의 변형이나 이탈이 발생하지 않는다. 그리드의 간격 배치가 일정하게 유지된다. 아크 챔버의 유지보수가 가능하게 된다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 고안을 구현하는 실시예들로서, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 그리드 11 몸체부
12 아크 유도부 13,14 제1,제2 돌기부
14a 경사부 14b 간섭방지홈
15 다리부 16 결합홈
17 반구형 돌기 20 고정캡
21 결합부 22 고정홈
23 고정홀 24 격벽
25 연장벽 26 리브
27 개방홀 28 결합돌기
29 수용부

Claims (9)

  1. 가동 접촉자의 운동 궤적의 외측에 소정 간격으로 다수개가 배열되고, 몸체부와 다리부를 포함하는 그리드; 및
    상기 다리부에 압입 방식으로 끼워지는 고정캡;을 포함하되,
    상기 고정캡의 일측에는 상기 몸체부의 측면까지 연장되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몸체부의 양 모서리에는 제1 돌기부가 형성되고, 상기 결합부의 단부에는 상기 제1 돌기부에 결합되는 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몸체부의 양측면에는 상기 다리부에 인접하는 부분에 제2 돌기부가 형성되고, 상기 결합부에는 상기 제2 돌기부에 끼움 결합되는 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 돌기부는 상기 다리부를 향하는 방향으로 낮아지는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 돌기부에는 상기 몸체부에 접하는 양단부에 간섭방지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결합부의 내측면에는 상기 그리드가 끼워지도록 격벽이 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정캡의 내벽에는 상기 격벽에서 연장되는 연장벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  8. 제6항에 있어서, 상기 격벽 사이에는 상기 다리부를 압박하는 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
  9. 제7항에 있어서, 상기 다리부의 상면에는 상기 연장벽에 접하는 반구형 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 아크 챔버.
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