KR20200102841A - 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

아크 소호 장치 및 회로 차단기가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 아크 소호 장치 및 회로 차단기는 아크의 길이를 신장시키기 위해, 그리드 또는 하우징에 회전 가능하게 결합되는 회전 그리드를 포함한다.
아크가 발생되면, 회전 그리드가 그리드로부터 멀어지는 방향으로 이동되고, 아크가 소호되면, 회전 그리드가 그리드를 향하는 방향으로 이동되어 원 위치로 복귀된다.
따라서, 발생된 아크가 회전 그리드를 따라 신장되어 회전 그리드의 이동 거리만큼 아크의 신장 길이가 증가되므로, 아크의 압력이 증가되고 결과적으로 아크가 효과적으로 회로 차단기의 외부로 배출될 수 있다.

Description

아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기{Arc extinguish chamber and circuit breaker including the same}

본 발명은 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 이상 전류 발생시 회로 차단기가 작동됨에 따라 발생하는 아크의 소호 경로를 연장할 수 있는 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기에 관한 것이다.

회로 차단기는 누전, 과전류 등의 이상 전류가 발생할 경우, 전기 사고를 방지하기 위해 통전을 차단할 수 있는 기구이다.

일반적인 회로 차단기는 내부에 고정접점과 가동접점을 포함한다. 상술한 이상 전류가 아닌 정상 전류가 흐르는 동안, 고정접점과 가동접점은 서로 접촉되어 통전이 가능하다. 또한, 상술한 이상 전류가 흐르게 될 경우, 고정접점과 가동접점이 이격되어 통전이 방지된다.

고정접점과 가동접점이 이격될 경우, 고정접점과 가동접점을 흐르고 있던 이상 전류에 의해 아크(arc)가 발생된다. 발생된 아크는 소호(extinguish) 과정을 거친 후, 회로 차단기의 외부로 배출된다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 상기 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

종래 기술에 따른 회로 차단기(1000)는 하우징(1100) 내부에 수용되는 고정접점대(1200) 및 가동접점대(1300)를 포함한다. 가동접점대(1300)는 회전 가능한 샤프트(1500)에 연결된다.

정상 상태에서, 고정접점(1210)과 가동접점(1310)은 서로 접촉되어 전류가 흐를 수 있다(도 2의 B 참조).

이상 전류가 발생되면, 샤프트(1500)가 회전됨에 따라(도 2의 A 참조) 가동접점(1210)과 고정접점(1310)이 이격되며 아크가 발생된다. 발생된 아크는 가동접점(1210)을 따라 신장되며 아크 소호 장치(1400)에 구비된 아크 소호 장치(1400)에 의해 소호된다.

아크 소호 장치(1400)는 복수 개의 판형 부재(1420)가 소정 거리 이격되어 적층되어 형성되는 그리드 및 그리드를 수용하는 그리드 하우징(1410)을 포함한다. 신장된 아크는 그리드에 형성된 틈새를 통해 아크 배출구(1700)를 통해 배출된다.

아크 소호 장치(1400)의 상측에는 어퍼 그리드(upper grid)(1600)가 구비된다(도 3 참조). 어퍼 그리드(1600)는 아크의 길이를 신장시키는 역할을 수행한다.

아크의 길이는 아크의 전압과 관련이 있다. 즉, 아크의 길이가 길어질수록 아크의 전압이 증가된다. 효과적으로 아크를 소호하기 위해서는, 아크의 전압이 소정 값 이상으로 증가되어야 한다.

그런데, 이상 전류가 발생되는 상황에 따라 발생된 아크가 어퍼 그리드(1600)까지 신장되었음에도 불구하고 충분한 전압 값을 갖지 못할 수 있다. 이 경우, 공간의 한계로 인해 아크가 더 이상 신장되지 못해 아크가 효과적으로 소호될 수 있을 만큼의 충분한 전압 값이 확보되기 어렵다.

그 결과 효과적인 아크 소호에 실패하게 되어, 발생된 아크에 의해 회로 차단기(1000) 내부 부품의 손상이 발생될 수 있고, 안전 사고 또한 발생될 위험이 있다.

이에, 발생된 아크를 효과적으로 소호하기 위한 기술들이 소개된 바 있다.

한국공개특허문헌 제10-2018-0048150호는 아크 소호 성능을 향상시킬 수 있는 아크 소호 장치를 개시한다. 구체적으로, 상술한 그리드를 이중으로 배치하여 아크가 재분할될 수 있는 공간이 형성된 배선용 차단기의 아크 소호 장치를 개시한다.

그런데, 이러한 구조의 소호 장치는 아크의 전압이 불충분한 경우에 대한 해결책은 제시하지 못한다는 한계가 있다. 또한, 넓은 공간을 점유하는 그리드를 추가로 배치해야 하므로, 배선용 차단기 전체의 크기가 증가되어야 하는 단점 또한 존재한다.

일본공개특허문헌 제2017-0103005호는 아크 스페이스의 축소화가 가능한 회로 차단기를 개시한다. 구체적으로, 아크의 배출 유로를 형성할 수 있는 수지 구조물을 배기구에 배치하여, 아크가 배출되는 유로를 제어할 수 있는 구조의 회로 차단기를 개시한다.

그런데, 이러한 유형의 회로 차단기는 아크의 전압이 불충분한 경우에 대한 해결책을 제시하지 못한다는 한계를 여전히 포함한다.

한국공개특허문헌 제10-2018-0048150호 (2018.05.10.) 일본공개특허문헌 제2017-0103005호 (2017.06.08.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기를 제공함에 있다.

먼저, 내부 구조를 크게 변경하지 않고도 아크의 신장 길이를 증가시킬 수 있는 구조의 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 아크가 발생된 경우 아크의 신장 길이를 증가시키도록 구조가 변경되고, 아크가 소호된 이후에는 다시 원래 구조로 복귀할 수 있는 구조의 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 발생된 아크가 회로 차단기의 외부로 효과적으로 배출될 수 있도록 아크 압력을 증가시켜, 아크 소호 능력이 향상될 수 있는 구조의 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하면서도 유지 보수가 간편한 구조의 아크 소호 장치 및 이를 포함하는 회로 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 아크를 소호하는 경로를 형성하는 그리드; 및 상기 그리드의 일측에 위치되는 회전 그리드를 포함하며, 상기 회전 그리드에는 탄성 부재가 결합되어, 상기 아크가 발생되면, 상기 아크의 길이가 신장되도록 상기 회전 그리드가 상기 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전되어 상기 탄성 부재가 압축되고, 상기 아크가 소호되면, 상기 탄성 부재에 의해 상기 회전 그리드가 상기 그리드를 향하는 방향으로 회전되는 아크 소호 장치를 제공한다.

또한, 상기 아크 소호 장치의 상기 회전 그리드는 상기 탄성 부재가 결합되는 탄성 부재 결합부를 포함하고, 상기 탄성 부재 결합부는 상기 그리드에 인접한 상기 회전 그리드의 일측에 대향하는 상기 회전 그리드의 타측에 위치될 수 있다.

또한, 상기 아크 소호 장치는 상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며, 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되어, 상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 아크 소호 장치의 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 탄성 부재는 상기 결합 돌기에 결합될 수 있다.

또한, 상기 아크 소호 장치는 상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며, 상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되며, 상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명은, 하우징; 상기 하우징 내부에 수용되며, 아크를 소호하는 경로를 형성하는 그리드; 및 상기 하우징의 내부에 수용되어 상기 그리드의 일측에 위치되고, 상기 하우징에 회전 가능하게 결합되는 회전 그리드를 포함하며, 상기 회전 그리드에는 탄성 부재가 결합되어, 상기 아크가 발생되면, 상기 아크의 길이가 신장되도록 상기 회전 그리드가 상기 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전되어 상기 탄성 부재가 압축되고, 상기 아크가 소호되면, 상기 탄성 부재에 의해 상기 회전 그리드가 상기 그리드를 향하는 방향으로 회전되는 회로 차단기를 제공한다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 회전 그리드는, 상기 그리드에 인접한 상기 회전 그리드의 일측에 대향하는 상기 회전 그리드의 타측에 구비되는 탄성 부재 결합부를 포함하며, 상기 탄성 부재는 상기 탄성 부재 결합부에 결합될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 결합 돌기의 위치에 대응되는 상기 하우징의 내면에는 결합 홀이 형성되어, 상기 결합 돌기는 상기 결합 홀에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기는 상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며, 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되어, 상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 탄성 부재는 상기 결합 돌기에 결합될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 결합 돌기의 위치에 대응되는 상기 하우징의 내면에는 결합 홀이 형성되어, 상기 결합 돌기는 상기 결합 홀에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기는 상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며, 상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고, 상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되어, 상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 회전 그리드의 전방 측 모서리는 각지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 하우징에는, 상기 하우징의 내부와 외부를 연통하는 아크 배출구가 형성되고, 상기 아크 배출구에는, 상기 아크가 소호되어 발생된 가스가 상기 아크 배출구를 통해 배출되는 경로를 전환하도록 구성되는 배출 경로 전환 부재가 구비될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단기의 상기 배출 경로 전환 부재의 단면은 다각형으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.

먼저, 아크 소호 장치 및 회로 차단기에 구비되는 회전 그리드는, 종래 기술에 따른 어퍼 그리드가 설치된 위치에 구비될 수 있다. 따라서, 회전 그리드를 구비하기 위해 아크 소호 장치 및 회로 차단기의 구조를 크게 변경하지 않고도, 아크의 신장 길이를 증가시킬 수 있다.

또한, 회전 그리드에는 탄성 부재가 결합된다. 따라서, 아크가 발생함에 따라 회전 그리드가 회전된 이후, 탄성 부재에 저장된 탄성력에 의해 원 위치로 복귀될 수 있다.

또한, 회전 그리드는 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전되고, 다시 그리드를 향하는 방향으로 회전되어 원 위치로 복귀된다. 따라서, 회전 그리드가 회전하는 거리만큼 아크의 길이가 신장되고, 그에 따라 아크의 전압이 증가되므로, 발생된 아크가 효과적으로 회로 차단기의 외부로 배출될 수 있다.

또한, 회전 그리드는 하우징 또는 그리드에 탈착 가능하게 장착된다. 따라서, 회전 그리드를 탈착하는 것만으로도 회로 차단기의 유지 보수가 가능하다.

도 1은 종래 기술에 따른 회로 차단기의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 종래 기술에 따른 회로 차단기의 고정접점 및 가동접점의 결합 관계를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 종래 기술에 따른 회로 차단기에서 이상 전류가 발생될 경우 아크의 경로를 도시하는 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 회로 차단기에 구비되는 회전 그리드를 도시하는 사시도이다.
도 6은 회로 차단기에 도 5의 회전 그리드가 결합된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회로 차단기에 도 5의 회전 그리드가 결합된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회로 차단기의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 6의 회로 차단기에 구비되는 회전 그리드를 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 배출 경로 전환 부재가 구비된 회로 차단기를 도시하는 내부 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배출 경로 전환 부재가 구비된 회로 차단기를 도시하는 내부 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기에서 이상 전류가 감지되어 고정접점과 가동접점이 이격되는 순간을 도시하는 작동 상태도이다.
도 13은 도 12의 상태에 따라 회전 그리드가 회전되는 과정을 도시하는 작동 상태도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기에서 아크의 배출 경로가 신장되는 과정을 도시하는 작동 상태도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기에서 아크 소호가 완료된 후 회전 그리드가 복귀되는 모습을 도시하는 작동 상태도이다.
도 16은 도 10의 회로 차단기에서 아크의 배출 경로가 형성되는 과정을 도시하는 작동 상태도이다.
도 17은 도 11의 회로 차단기에서 아크의 배출 경로가 형성되는 과정을 도시하는 작동 상태도이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 아크 소호 장치 및 회로 차단기를 상세하게 설명한다.

이하의 설명에서는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 하기 위해 일부 구성 요소에 대한 설명이 생략될 수 있다.

1. 용어의 정의

이하의 설명에서 사용되는 "차단기"라는 용어는, 누전 차단기, 배선용 차단기 등 누설 전류 또는 과전류 등을 감지할 경우, 전류를 차단할 수 있는 임의의 장치를 의미한다.

이하의 설명에서 사용되는 "정상 전류"라는 용어는 회로 차단기가 차단 동작을 수행하지 않는, 정상 상태에서 흐르는 전류를 의미한다.

이하의 설명에서 사용되는 "이상 전류"라는 용어는 회로 차단기가 차단 동작을 수행하는, 정상 전류가 아닌 전류를 의미한다. 이상 전류는 누설 전류, 과 전류, 부족 전류 등을 포함할 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 "아크(arc)"라는 용어는 서로 접촉되어 통전 중인 전극이 이격되면서 발생되는 전자와 이온의 플라즈마를 의미한다.

이하의 설명에서 사용되는 "전방 측", "후방 측", "좌측", "우측", "상측" 및 "하측"이라는 용어는 도 4, 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)의 구성의 설명

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 하우징(100), 고정접점 조립체(200), 가동접점 조립체(300), 아크 소호 장치(400), 회전 샤프트(500), 회전 그리드(600), 탄성 부재(700), 아크 배출구(800) 및 배출 경로 전환 부재(900)를 포함한다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)의 각 구성을 설명하되, 회전 그리드(600), 탄성 부재(700) 및 배출 경로 전환 부재(900)는 별항으로 설명한다.

(1) 하우징(100)의 설명

하우징(100)은 회로 차단기(10)의 외형을 설명한다. 다시 말하면, 하우징(100)은 회로 차단기(10)의 케이스 역할을 한다. 하우징(100)은 후술될 회로 차단기(10)의 각 구성을 내부에 수용할 수 있다.

하우징(100)은 회로 차단기(10)가 사용자에게 직접 노출되는 부분이다. 따라서, 하우징(100)은 플라스틱 또는 합성 수지 등의 절연성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

도시된 실시 예에서, 하우징(100)은 직사각형 형태의 단면을 갖는 다각형이나, 후술될 각 구성을 수용할 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

하우징(100)은 회전 그리드 수용부(110), 결합 홀(120) 및 아크 배출구(800)를 포함한다. 아크 배출구(800)는 별항으로 설명한다.

또한, 도시되지는 않았으나, 하우징(100)은 사용자가 시각적으로 인식할 수 있도록 기계적으로 작동되는 개폐 기구부(미도시)가 외부로 돌출될 수 있도록 개폐 개구부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

회전 그리드 수용부(110)는 후술될 회전 그리드(600)가 수용되는 공간이다.

도시된 실시 예에서, 회전 그리드 수용부(110)는 회로 차단기(10)의 전방의 상측 및 후방의 하측에 각각 구비된다.

회전 그리드 수용부(110)의 위치 및 개수는 변경될 수 있다. 다만, 회전 그리드 수용부(110)의 위치 및 개수는 후술될 아크 소호 장치(400)의 위치 및 개수에 상응하게 변경되는 것이 바람직하다.

회전 그리드 수용부(110)는 직사각형의 단면을 갖는 입체의 공간으로 형성된다. 후술될 바와 같이, 회전 그리드(600)는 회전 이동될 수 있다. 따라서, 회전 그리드 수용부(110)의 높이, 즉 상하 방향 길이는 회전 그리드(600)가 회전할 수 있도록 충분히 길게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 회전 그리드 수용부(110)의 길이, 즉 전후 방향 길이는 회전 그리드(600)가 원활하게 회전되도록 회전 그리드(600)의 전후 방향 길이보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.

결합 홀(120)은 하우징(100)의 내벽으로부터 함몰되어 형성된다. 결합 홀(120)에는 후술될 회전 그리드(600)의 결합 돌기(620)가 회전 가능하게 결합된다.

도시된 실시 예에서, 결합 홀(120)은 원통 형상이나, 회전 그리드(600)의 결합 돌기(620)가 회전 가능하게 결합될 수 있는 임의의 형상으로 결정될 수 있다.

결합 홀(120)이 함몰되는 깊이는 결합 돌기(620)가 돌출되는 길이와 같거나 큰 것이 바람직하다.

결합 홀(120)은 결합 돌기(620)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 회전 그리드(600)가 회전 그리드 수용부(110)에 수용된 경우, 결합 돌기(620)를 연장한 가상의 선 상에 결합 홀(120)이 형성될 수 있다.

따라서, 결합 홀(120)은 회전 그리드 수용부(110)와 상하 방향에서 같은 위치에 위치될 수 있다. 또한, 결합 홀(120)은 전후 방향에서 회전 그리드 수용부(110)에 겹쳐지도록 위치될 수 있다.

후술될 바와 같이, 회전 그리드(600)는 좌측 및 우측에 각각 한 개씩의 결합 돌기(620)가 돌출 형성된다. 따라서, 결합 홀(120) 또한 하우징(100)의 좌측 내벽 및 우측 내벽에 각각 하나씩 형성될 수 있다.

또한, 후술될 바와 같이, 회전 그리드(600)는 하우징(100)의 전방의 상측 및 후방의 하측에 각각 한 개씩 구비된다. 따라서, 결합 홀(120) 또한 하우징(100)의 전방의 상측 및 후방의 하측의 내벽에 각각 형성될 수 있다.

도시되지 않은 실시 예에서, 결합 홀(120)은 하우징(100)의 전후 방향 또는 상하 방향으로 복수 개가 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 이 경우, 결합 돌기(620)가 삽입되는 위치가 다양해질 수 있으므로, 사용의 편의가 증진될 수 있다.

결과적으로, 후술될 회전 그리드(600)는 회전 그리드 수용부(110)에 수용되며, 이 때 회전 그리드(600)의 결합 돌기(620)는 결합 홀(120)에 회전 가능하게 삽입된다.

이러한 결합 구조에 의해, 회전 그리드(600)는 아크의 발생에 따라 회전 이동될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 후술될 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에서는 회전 그리드(600)가 하우징(100)에 결합되지 않는다. 상기 실시 예에서, 회전 그리드(600)는 아크 소호 장치(400)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

(2) 고정접점 조립체(200)의 설명

고정접점 조립체(200)는 회로 차단기(10)에 전류가 전달되는 부분이다. 고정접점 조립체(200)는 회로 차단기(10)의 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결된다.

또한, 고정접점 조립체(200)는 후술될 가동접점 조립체(300)와 통전 가능하게 연결된다. 이에 의해, 외부로부터 전달된 전류는 고정접점 조립체(200) 및 가동접점 조립체(300)를 거쳐 다시 외부의 부하 등으로 전달될 수 있다.

원활한 통전을 위해, 고정접점 조립체(200)는 전기 전도성이 높은 물질, 예를 들면 도체 재질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 고정접점 조립체(200)는 자성체로 형성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 고정접점 조립체(200)는 하우징(100)의 전방의 하측 및 후방의 상측에 각각 구비된다. 고정접점 조립체(200)의 위치 및 개수는 변경될 수 있다.

다만, 고정접점 조립체(200)의 위치 및 개수는 외부의 전원 또는 부하, 그리고 후술될 가동접점 조립체(300)와 통전 가능하게 연결될 수 있는 임의의 위치 및 개수로 결정될 수 있다.

고정접점 조립체(200)는 고정접점대(210) 및 고정접점(220)을 포함한다.

고정접점대(210)는 고정접점 조립체(200)가 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결되는 부분이다.

또한, 고정접점대(210)의 일측에는 고정접점(220)이 구비되어, 정상 전류가 흐를 때는 가동접점 조립체(300)와 통전되되, 이상 전류 발생시 전류를 차단하는 역할을 수행할 수 있다.

고정접점대(210)는 하우징(100)에 고정되도록 수용된다. 다시 말하면, 고정접점대(210)는 하우징(100)에 설치된 위치에서 이동되지 않는다.

도시된 실시 예에서, 고정접점대(210)는 전방 측으로부터 후방 측으로 수평하게 연장되는 제1 부분, 제1 부분의 단부로부터 소정의 각도를 이루며 하측으로 연장되는 제2 부분, 제2 부분의 단부로부터 후방 측으로 수평하게 연장되는 제3 부분, 제3 부분의 단부로부터 상측으로 만곡되는 제4 부분 및 제4 부분의 단부로부터 후방 측으로 수평하게 연장되는 제5 부분을 포함한다.

고정접점대(210)의 형상은 외부의 전원 또는 부하로부터 전류를 전달받아 후술될 가동접점 조립체(300)에 전류를 전달할 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

고정접점대(210)의 일측에는 고정접점(220)이 구비된다.

고정접점(220)은 후술될 가동접점 조립체(300)의 가동접점(320)과 접촉되거나 이격될 수 있다. 고정접점(220)과 가동접점(320)이 접촉된 경우, 고정접점 조립체(200)와 가동접점 조립체(300)는 서로 통전 가능하게 연결된다.

이상 전류가 발생할 경우, 이상 전류의 차단을 위해 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격된다. 상술한 바와 같이, 고정접점대(210)는 고정되어 있으므로, 가동접점대(310)가 이동되어 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격된다.

(3) 가동접점 조립체(300)의 설명

가동접점 조립체(300)는 고정접점 조립체(200)에 전달된 전류가 통과되어 외부의 부하로 전달되는 부분이다. 가동접점 조립체(300)는 회로 차단기(10)의 외부의 부하와 통전 가능하게 연결된다.

또한, 가동접점 조립체(300)는 고정접점 조립체(200)와 통전 가능하게 연결된다. 이에 의해, 외부로부터 전달된 전류는 고정접점 조립체(200) 및 가동접점 조립체(300)를 거쳐 다시 외부의 부하 등으로 전달될 수 있다.

원활한 통전을 위해, 가동접점 조립체(300)는 전기 전도성이 높은 물질, 예를 들면 도체 재질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 가동접점 조립체(300)는 자성체로 형성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 가동접점 조립체(300)는 하우징(100)의 전방 측 및 후방 측에 각각 구비된다. 가동접점 조립체(300)의 위치 및 개수는 변경될 수 있다.

다만, 가동접점 조립체(300)의 위치 및 개수는 외부의 부하 및 고정접점 조립체(200)와 통전 가능하게 연결될 수 있는 임의의 위치 및 개수로 결정될 수 있다.

가동접점 조립체(300)는 가동접점대(310) 및 가동접점(320)을 포함한다.

가동접점대(310)는 가동접점 조립체(300)가 고정접점 조립체(200)로부터 전류를 전달받고, 전류를 후술될 회전 샤프트(500) 또는 외부의 부하에 전달하는 부분이다.

또한, 가동접점대(310)의 일측에는 가동접점(320)이 구비되어, 정상 전류가 흐를 때는 고정접점 조립체(200)와 통전되되, 이상 전류 발생시 전류를 차단하는 역할을 수행할 수 있다.

가동접점대(310)는 하우징(100)에 이동 가능하게 수용된다. 구체적으로, 가동접점대(310)는 후술될 회전 샤프트(500)에 결합되어, 회전 샤프트(500)와 함께 회전 가능하게 구비된다.

도시된 실시 예에서, 가동접점대(310)는 회전 샤프트(500)의 외면으로부터 연장되는 제1 부분 및 가동접점(320)이 구비된 제2 부분을 포함한다.

가동접점대(310)의 형상은 고정접점 조립체(200)와 접촉되어 전류를 전달받고, 회전 샤프트(500)와 함께 회전되어 고정접점 조립체(200)로부터 이격될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

가동접점대(310)의 일측에는 가동접점(320)이 구비된다.

가동접점(320)은 가동접점대(310)의 회전에 따라 고정접점(220)과 접촉되거나 이격될 수 있다. 가동접점(320)이 고정접점(220)과 접촉된 경우, 고정접점 조립체(200)와 가동접점 조립체(300)는 통전 가능하게 연결된다.

이상 전류가 발생한 경우, 이상 전류의 차단을 위해 후술될 회전 샤프트(500) 및 가동접점대(310)가 회전된다. 이에 따라, 가동접점(320)이 고정접점(220)과 이격되어 아크가 발생되며, 고정접점 조립체(200)와 가동접점 조립체(300) 간의 통전이 차단된다.

가동접점대(310)의 회전 이동에 의해 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격됨에 따라, 고정접점(220)으로부터 가동접점(320)을 향하는 방향으로 아크가 발생된다. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 아크의 신장 길이를 연장하기 위해 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)를 포함하는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

(4) 아크 소호 장치(400)의 설명

아크 소호 장치(400)는 이상 전류가 흐를 경우 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격되어 발생하는 아크를 소호한다. 고정접점(220)으로부터 가동접점(320)을 향해 신장되는 아크는, 아크 소호 장치(400)에 구비되는 그리드에 형성된 공간을 통해 후술될 아크 배출구(800)를 향해 이동된다.

도시된 실시 예에서, 아크 소호 장치(400)는 회로 차단기(10)의 전방 측 및 후방 측에 각각 구비된다. 아크 소호 장치(400)는 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격되어 발생되는 아크를 효과적으로 소호하기 위한 임의의 위치에 구비될 수 있다.

아크 소호 장치(400)는 그리드 하우징(410) 및 플레이트(420)를 포함한다. 또한, 후술될 본 발명의 다른 실시 예에서, 아크 소호 장치(400)는 회전 그리드 결합부(430)를 더 포함할 수 있다.

그리드 하우징(410)은 플레이트(420)를 수용한다. 구체적으로, 그리드 하우징(410)은 플레이트(420)의 좌측 및 우측을 감싸도록 형성된다.

플레이트(420)의 전방 측 및 후방 측은 그리드 하우징(410)에 의해 덮여지지 않는 것이 바람직하다. 이는, 플레이트(420)에 의해 아크가 신장되고, 플레이트(420)가 소정 거리 이격되어 적층됨에 따라 형성되는 공간을 통해 아크가 아크 배출구(800)를 향해 이동될 수 있기 때문이다.

다시 말하면, 그리드 하우징(410)은 플레이트(420) 및 플레이트(420)가 소정 거리 이격되어 적층되어 형성되는 그리드를 적어도 부분적으로 수용할 수 있다.

도시되지는 않았으나, 그리드 하우징(410)은 추가 마그넷(미도시)을 포함할 수 있다. 아크는 자성을 띠는 것이 일반적인 바, 추가 마그넷(미도시)을 통해 자기장을 형성함으로써 아크가 보다 효과적으로 배출되도록 아크의 경로를 형성할 수 있다.

플레이트(420)는 복수 개 구비된다. 복수 개의 플레이트(420)는 서로 소정 거리 이격되어 적층됨으로써 그리드(grid)를 형성한다.

복수 개의 플레이트(420)는 그리드 하우징(410)에 수용될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 플레이트(420)의 전방 측 및 후방 측은 노출되도록 배치되는 것이 바람직하다.

플레이트(420)는 전기 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 플레이트(420)는 자성체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 자성을 띠고 있는 아크가 복수 개의 플레이트(420)에 의해 형성되는 그리드를 통해 아크 배출구(800)를 향하도록 유도될 수 있다.

복수 개의 플레이트(420)에 의해 형성되는 그리드의 일측, 도시된 실시 예에서는 전방의 상측 및 후방의 하측에는 후술될 회전 그리드(600)가 구비된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 후술될 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아크 소호 장치(400)에는 회전 그리드(600)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

(5) 회전 샤프트(500)의 설명

회전 샤프트(500)는 이상 전류가 발생한 경우 회전되어 고정접점(220)과 가동접점(320)을 이격시킨다. 회전 샤프트(500)는 하우징(100)에 회전 가능하게 수용된다.

회전 샤프트(500)에는 가동접점 조립체(300)의 가동접점대(310)가 연결된다. 이에 따라, 가동접점대(310)는 회전 샤프트(500)와 일체로서 회전될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 회전 샤프트(500)는 회로 차단기(10)의 전후 방향의 중앙부에 위치된다. 이는 가동접점 조립체(300)가 회로 차단기(10)의 전방 측 및 후방 측에 각각 구비됨에 기인한다.

회전 샤프트(500)는 가동접점대(310)를 회전시킬 수 있는 임의의 위치에 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 회전 샤프트(500)는 통전 가능한 물질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 외부의 부하 또는 전원으로부터 전달된 전류는 고정접점 조립체(200), 가동접점 조립체(300) 및 회전 샤프트(500)를 거쳐 외부의 부하로 전달될 수 있다.

회전 샤프트(500)의 회전 거리는 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격됨에 따라 발생하는 아크가 소호되기에 충분한 길이로 신장될 수 있도록 결정되는 것이 바람직하다.

(6) 아크 배출구(800)의 설명

아크 배출구(800)는 아크 소호 장치(400)를 거치며 소호된 아크 및 상기 아크의 압력이 회로 차단기(10)의 외부로 배출되는 통로를 제공한다. 아크 배출구(800)는 회로 차단기(10)의 내부와 외부를 연통하도록 구성된다.

도시된 실시 예에서, 아크 배출구(800)는 회로 차단기(10)의 전방의 상측 및 후방의 하측에 각각 구비된다. 이는 도시된 실시 예에 따른 회로 차단기(10)가 고정접점 조립체(200), 가동접점 조립체(300) 및 아크 소호 장치(400)를 각각 전방 측 및 후방 측에 구비함에 기인한다.

즉, 각 고정접점 조립체(200), 가동접점 조립체(300) 및 아크 소호 장치(400)에 의해 아크가 발생되고 소호된다. 따라서, 아크 배출구(800) 또한 전방 측에 위치하는 제1 아크 배출구(810) 및 후방 측에 위치하는 제2 아크 배출구(820)로 구성된다.

또한, 발생된 아크는 고정접점(220)으로부터 가동접점(320)을 향하는 방향으로 신장된다. 이에 따라, 제1 아크 배출구(810)는 전방 측의 가동접점(330)의 이동 경로에 상응하게 상측에 위치된다. 또한, 제2 아크 배출구(820)는 후방 측의 가동접점(330)의 이동 경로에 상응하게 하측에 위치된다.

본 발명의 다른 실시 예에서, 아크 배출구(800)에는 배출 경로 전환 부재(900)가 구비되어 아크가 배출되는 경로를 형성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

3. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에 구비되는 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 회전 가능한 회전 그리드(600) 및 회전 그리드(600)에 복원력을 제공하는 탄성 부재(700)를 포함한다. 회전 그리드(600)의 회전에 의해, 발생된 아크의 신장 거리가 증가될 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에 구비되는 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)를 설명한다.

이하에서 설명될 회전 그리드(600)는 하우징(100) 또는 아크 소호 장치(400)와 일체로서 형성될 수 있다. 또는, 회전 그리드(600)는 하우징(100) 또는 아크 소호 장치(400)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

(1) 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)의 설명

도 4 내지 도 7을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 복수 개의 플레이트(420)가 소정 거리 이격되어 적층됨으로써 형성되는 그리드의 일측에 위치되는 회전 그리드(600)를 포함한다.

회전 그리드(600)는 하우징(100) 또는 후술될 회전 그리드 결합부(430)에 회전 가능하게 결합된다. 아크가 발생되면, 회전 그리드(600)는 발생된 아크의 압력에 의해 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전 이동될 수 있다.

아크의 소호가 완료되고 발생된 아크 및 아크의 압력이 아크 배출구(800)를 통해 회로 차단기(10)의 외부로 배출되면, 회전 그리드(600)는 그리드를 향하는 방향으로 회전되어 다시 원래 위치로 복귀될 수 있다.

회전 그리드(600)는 전기 전도성이 있는 물질로 형성될 수 있다. 또한, 회전 그리드(600)는 그리드를 형성하는 플레이트(420)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 회전 그리드(600)는 자성체로 형성될 수 있다.

회전 그리드(600)는 하우징(100)의 회전 그리드 수용부(110)에 수용된다. 또한, 회전 그리드(600)는 하우징(100)의 결합 홀(120)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 회전 그리드(600)는 회전 그리드 수용부(110) 내에서 회전 가능하게 하우징(100)에 구비된다.

회전 그리드(600)는 몸체부(610), 결합 돌기(620) 및 탄성 부재 결합부(630)를 포함한다.

몸체부(610)는 회전 그리드(600)의 몸체를 형성한다. 몸체부(610)의 상측 면 및 하측 면 중 그리드에 인접한 면은 아크를 당김으로써 아크의 신장 길이를 증가시킬 수 있다.

도시된 실시 예에서, 몸체부(610)는 직사각의 판형으로 형성된다. 몸체부(610)의 형상은 아크를 당길 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 일 실시 예에서, 몸체부(610)는 삼각 판형 또는 곡면을 갖는 곡면체의 형상일 수 있다.

일 실시 예에서, 몸체부(610)의 전방 측 단부 또는 후방 측 단부의 모서리는 각지게 형성될 수 있다. 아크는 첨두(peak)를 향하는 경향이 있는 바, 아크가 몸체부(610)의 전방 측 단부 또는 후방 측 단부의 각진 모서리를 따라 신장될 수 있다.

몸체부(610)의 좌우 방향 길이는 그리드를 구성하는 플레이트(420)의 좌우 방향 길이에 상응하게 결정될 수 있다.

구체적으로, 내부 구조를 도시하는 도 7을 참조하면, 플레이트(420)의 좌측 및 우측을 감싸는 그리드 하우징(410)과 회전 그리드(600)가 모두 도시된다.

몸체부(610)의 좌측 및 우측에는 결합 돌기(620)가 각각 구비된다.

결합 돌기(620)는 회전 그리드(600)가 하우징(100)에 회전 가능하게 결합되는 부분이다. 구체적으로, 결합 돌기(620)는 하우징(100)의 결합 홀(120)에 회전 가능하게 삽입된다.

결합 돌기(620)는 몸체부(610)의 좌측 및 우측으로부터 소정 길이만큼 돌출되어 형성된다. 결합 돌기(620)의 돌출 길이는 결합 홀(120)의 함몰 깊이와 같거나 더 작게 형성되는 것이 바람직함은 상술한 바와 같다.

도시된 실시 예에서, 결합 돌기(620)는 원통형이다. 결합 돌기(620)는 결합 홀(120)의 형상에 상응하게 변경될 수 있다. 다만, 결합 돌기(620)에 의해 회전 그리드(600)가 하우징(100)에 회전 가능하게 결합됨을 고려하면, 결합 돌기(620)는 원통형 내지 원활한 회전이 가능한 다각기둥형인 것이 바람직하다.

도시된 실시 예에서, 결합 돌기(620)는 몸체부(610)의 후방 측에 위치된다. 결합 돌기(620)는 몸체부(610)가 결합 돌기(620)를 중심으로 회전될 수 있는 임의의 위치에 구비될 수 있다.

몸체부(610)의 상측에는 탄성 부재 결합부(630)가 구비된다.

탄성 부재 결합부(630)는 후술될 탄성 부재(700)가 회전 그리드(600)에 결합되는 부분이다.

도시된 실시 예에서, 탄성 부재 결합부(630)는 상측으로 소정 길이만큼 돌출 형성된 원통형이다. 탄성 부재 결합부(630)는 후술될 탄성 부재(700)가 결합될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

도 6을 참조하면, 회로 차단기(10)에 회전 그리드(600)가 구비된 내부 구조가 도시된다. 이해를 돕기 위해 후술될 탄성 부재(700)의 도시는 생략되었다.

회전 그리드(600)는 복수 개 구비되어, 각각 회로 차단기(10)의 전방 측 및 후방 측에 구비된다. 이는 고정접점 조립체(200), 가동접점 조립체(300) 및 아크 소호 장치(400)가 각각 복수 개 구비되어, 회로 차단기(10)의 전방 측 및 후방 측에 각각 구비됨에 기인함은 상술한 바와 같다.

가동접점대(310)가 회전됨에 따라 아크는 고정접점(220)으로부터 가동접점(320)을 향해 신장된다. 회전 그리드(600)는 회전된 가동접점(320) 및 아크 배출구(800)에 인접하게 위치된다.

즉, 도 6의 A를 참조하면, 도시된 실시 예의 전방 측에 위치되는 가동접점(320)은 가동접점대(310) 및 회전 샤프트(500)가 회전됨에 따라 상측에 위치된다. 또한, 제1 아크 배출구(810) 또한 회로 차단기(10)의 상측에 위치된다. 이에 따라, 회전 그리드(600)는 회로 차단기(10)의 전방의 상측에 위치된다.

이때, 회전 그리드(600)는 그리드를 구성하는 복수 개의 플레이트(420) 중 가장 외측에 위치하는 플레이트(420)에 인접하게 위치된다. 즉, 도시된 실시 예의 전방 측에서 회전 그리드(600)는 그리드를 구성하는 복수 개의 플레이트(420) 중 가장 상측에 위치하는 플레이트(420)에 인접하게 위치된다.

마찬가지로, 도시된 실시 예의 후방 측에서 회전 그리드(600)는 가동접점(320) 및 제2 아크 배출구(820)의 위치에 상응하게 배치된다. 즉, 후방 측의 회전 그리드(600)는 그리드를 구성하는 복수 개의 플레이트(420) 중 가장 하측에 위치하는 플레이트(420)에 인접하게 위치된다.

이때, 회전 그리드(600)의 결합 돌기(620)가 하우징(100)의 좌측 및 우측의 내벽에 형성되는 결합 홀(120)에 회전 가능하게 결합됨은 상술한 바와 같다.

탄성 부재(700)는 아크의 압력에 의해 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전된 회전 그리드(600)가 원래 위치로 복귀하기 위한 복원력을 제공한다.

탄성 부재(700)는 복원력을 저장하고 저장된 복원력을 회전 그리드(600)에 제공할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 탄성 부재(700)는 코일 스프링(700a)으로 구비될 수 있다.

회전 그리드(600)에 인접한 탄성 부재(700)의 일측은 탄성 부재 결합부(630)에 결합된다. 일 실시 예에서, 탄성 부재(700)의 일측은 탄성 부재 결합부(630)에 삽입될 수 있다.

탄성 부재(700)의 타측은 하우징(100)의 상면에 구비되는 탄성 부재 고정부(미도시)에 결합될 수 있다.

회전 그리드(600)가 아크의 압력에 의해 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전 이동되면, 탄성 부재(700)가 압축되며 복원력이 저장된다. 아크의 소호 및 배출 과정이 완료되면, 탄성 부재(700)는 인장되며 저장된 복원력을 회전 그리드(600)에 제공한다.

상기 과정에 의해 회전 그리드(600)가 회전된 후 초기 위치로 복귀될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에서, 회전 그리드(600)는 하우징(100)에 결합되지 않고, 아크 소호 장치(400)에 결합된다.

도시된 실시 예에 따른 아크 소호 장치(400)는 그리드 하우징(410)의 일측에 위치되는 회전 그리드 결합부(430)를 구비한다. 회전 그리드 결합부(430)는 회전 그리드(600)에 인접하도록 위치된다.

즉, 회로 차단기(10)의 전방 측에 위치되는 회전 그리드 결합부(430)는 회전 그리드(600)에 인접하도록 그리드 하우징(410)의 상측에 위치된다. 또한, 회로 차단기(10)의 후방 측에 위치되는 회전 그리드 결합부(430)는 회전 그리드(600)에 인접하도록 그리드 하우징(410)의 하측에 위치된다.

도시된 실시 예에서, 회로 차단기(10)의 전방 측 및 후방 측에 구비되는 각 아크 소호 장치(400)는 회전 샤프트(500)의 중심축을 중심으로 하여 180˚만큼 회전된 구조이다. 따라서, 회전 그리드 결합부(430)는 각 그리드 하우징(410)의 상측에 구비되는 것으로도 볼 수 있을 것이다.

회전 그리드 결합부(430)에는 회전 그리드(600)의 결합 돌기(620)에 상응하는 위치에 그리드 결합 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 결합 돌기(620)는 그리드 결합 홀(미도시)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

이 경우, 결합 돌기(620) 및 회전 그리드(600)는 하우징(100)의 회전 그리드 수용부(110)의 공간 상에 위치될 수 있다.

(2) 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)의 설명

도 8 및 도 9를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)를 포함한다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 상술한 도 4 내지 도 7에 도시된 실시 예와의 차이점을 중심으로 본 실시 예에 따른 회전 그리드(600) 및 탄성 부재(700)를 설명한다.

본 실시 예에 따른 탄성 부재(700)는 토션 스프링(700b)으로 구비된다. 따라서, 회전 그리드(600)의 몸체부(610)와 결합되기 위한 탄성 부재 결합부(630)가 요구되지 않는다.

본 실시 예에서, 탄성 부재(700)는 회전 그리드(600)의 결합 돌기(620)에 결합된다. 일 실시 예에서, 탄성 부재(700)는 결합 돌기(620)에 삽입될 수 있다.

또한, 하우징(100)의 결합 홀(120)에는 탄성 부재(700)가 결합된 결합 돌기(620)가 삽입된다.

상술한 도 7에 도시된 실시 예와 같이, 아크 소호 장치(400)에 회전 그리드 결합부(430)가 구비되는 경우, 탄성 부재(700)가 결합된 결합 돌기(620)가 회전 그리드 결합부(430)에 형성된 그리드 결합 홀(미도시)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

4. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 아크 배출구(800)를 통해 회로 차단기(10)의 외부로 배출되는 소호된 아크 또는 아크의 압력(이하, "아크 등"이라 함)의 경로를 형성하기 위한 배출 경로 전환 부재(900)를 포함한다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)를 설명한다.

배출 경로 전환 부재(900)는 아크 배출구(800)에 위치되어, 아크 등이 회로 차단기(10)의 외부로 배출되는 경로를 형성한다.

구체적으로, 아크 등은 아크 배출구(800)를 향해 이동된다. 이 때, 아크 배출구(800)는 회로 차단기(10)의 내부와 외부를 연통하도록 개방되므로, 아크 등의 경로를 조절하기 어렵다.

따라서, 본 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 회로 차단기(10)가 설치되는 환경에 따라 아크 등을 상측 또는 하측 등을 향하도록 배출 경로 전환 부재(900)를 포함한다.

도시된 실시 예에서, 배출 경로 전환 부재(900)는 아크 배출구(800)의 가장 외측에 각각 위치된다.

즉, 제1 아크 배출구(810)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제1 아크 배출구(810)의 가장 전방 측에 위치된다. 또한, 제2 아크 배출구(820)에 위치되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제2 아크 배출구(820)의 가장 후방 측에 위치된다.

배출 경로 전환 부재(900)는 아크 배출구(800)의 상측 또는 하측 등에 위치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제1 아크 배출구(810)에 위치되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제1 아크 배출구(810)의 상측에 위치된다. 또한, 제2 아크 배출구(820)에 위치되는 배출 경로 전환 부재(900는 제2 아크 배출구(820)의 하측에 위치된다.

배출 경로 전환 부재(900)는 아크 등의 배출 경로를 형성할 수 있는 임의의 위치에 구비될 수 있다.

도 10에 도시된 실시 예에서, 배출 경로 전환 부재(900)는 삼각형의 단면을 갖는다. 또한, 도 11에 도시된 실시 예에서, 배출 경로 전환 부재(900)는 사각형의 단면을 갖는다.

배출 경로 전환 부재(900)는 아크 등의 배출 경로를 형성하거나 전환할 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

배출 경로 전환 부재(900)에 의해 아크 등의 배출 경로가 형성되는 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

5. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에서 아크가 신장되는 과정의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 아크 소호 장치(400) 및 회로 차단기(10)는 회전 그리드(600)를 구비하여, 이상 전류를 차단하는 과정에서 발생하는 아크의 신장 길이를 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 아크 소호 장치(400)에 회전 그리드 결합부(430)가 구비되는 실시 예에서는 회전 그리드(600)가 아크 소호 장치(400)에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 아크 소호 장치(400)에 회전 그리드 결합부(430)가 구비되지 않는 실시 예에서는 회전 그리드(600)가 하우징(100)에 회전 가능하게 결합된다.

도시되지 않은 실시 예에서, 아크 소호 장치(400)에 회전 그리드 결합부(430)가 구비되는 경우에도 하우징(100)의 내면에 결합 홀(120)이 형성될 수 있다. 상기 실시 예에서, 회전 그리드(600)가 구비되는 위치의 선택의 폭이 다양해질 수 있다.

이하, 도 12 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에서 발생된 아크가 신장된 후, 회로 차단기(10)의 외부로 배출되는 과정을 상세하게 설명한다.

도 12를 참조하면, 이상 전류가 발생되어 고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격된다.

가동접점(320)이 구비된 가동접점대(310)는 회전 샤프트(500)에 연결된다. 따라서, 회전 샤프트(500)의 회전(도 12의 A 방향)에 의해 가동접점대(310) 및 가동접점(320)이 고정접점(220)으로부터 멀어지는 방향으로 회전 샤프트(500)와 함께 회전됨은 상술한 바와 같다.

고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격됨에 따라, 고정접점(220)으로부터 가동접점(320)을 향하는 방향으로 아크가 발생된다.

이때, 고정접점(220)과 고정접점(220)으로 이격된 가동접점(320) 사이에는 아크 소호 장치(400)의 그리드가 위치된다. 상술한 바와 같이, 그리드는 자성체 재질로 형성되므로 아크는 그리드에 의해 만곡되며 신장된다(도 12의 A.P 참조).

아크의 발생에 따라, 아크의 압력 또한 발생된다(도 12의 별 형상 참조).

도 13을 참조하면, 아크의 압력(P)에 의해 회전 그리드(600)가 결합 돌기(620)를 중심축으로 하여 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전 이동된다(도 13의 R 참조).

회전 그리드(600)에는 탄성 부재(700)가 결합되어 있다. 따라서, 회전 그리드(600)의 회전에 의해 탄성 부재(700)가 압축되며 복원력이 저장된다.

도 14를 참조하여 상기 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 14의 (a)를 참조하면, 아크가 발생된 직후 아크의 경로(A.P)는 가동접점(310)을 따라 신장된다.

이때, 자성체로 형성되는 플레이트(420)를 포함하는 그리드에 의해 아크의 경로(A.P)는 가동접점(310)으로부터 멀어지는 방향으로 만곡된다.

아크의 신장이 진행됨에 따라, 아크의 경로(A.P)의 상측은 회전 그리드(600)에 접촉된다. 이 때, 회전 그리드(600)는 아직 회전되지 않은 상태이다.

도 14의 (b)를 참조하면, 회전 그리드(600)가 아크의 압력에 의해 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전된다. 회전 그리드(600)의 회전에 의해, 탄성 부재(700)가 압축되며 복원력이 저장된다.

이에 따라, 그리드의 가장 상측에 위치되는 플레이트(420)와 그리드에 인접한 회전 그리드(600)의 일측 면 사이에는 추가 신장 거리(L)가 형성된다.

아크의 경로(A.P)의 상측 또한 회전 그리드(600)의 상기 일측 면을 따라 상측으로 추가 신장 거리(L)만큼 연장된다. 따라서, 회전 그리드(600)가 구비되지 않은 경우에 비해 아크의 경로(A.P)가 추가 신장 거리(L)만큼 증가될 수 있다.

도 15를 참조하면, 아크의 소호 및 아크의 압력이 모두 배출되면 탄성 부재(700)가 저장한 복원력(T)에 의해 탄성 부재(700)가 인장되며 회전 그리드(600)가 그리드를 향하는 방향으로 이동된다(도 15의 R 참조).

따라서, 아크가 발생한 경우 아크의 압력(P)에 의해 회전 그리드(600)가 회전 이동되었다가, 아크의 배출이 완료되면 탄성 부재(700)에 저장된 복원력(T)에 의해 회전 그리드(600)가 원 위치로 복귀될 수 있다.

상술한 도 12 내지 도 15에는 탄성 부재(700)가 코일 스프링(700a)으로 구비된 실시 예가 도시되었으나, 상술한 바와 같이 탄성 부재(700)가 토션 스프링(700b)으로 구비된 경우에도 동일한 과정을 거쳐 아크가 신장될 수 있음이 이해될 것이다.

회전 그리드(600)의 회전 이동에 의해 형성되는 추가 신장 거리(L)는 회로 차단기(10)를 흐르는 이상 전류의 크기에 따라 결정될 수 있다.

구체적으로, 이상 전류의 크기가 클수록 아크와 함께 발생되는 아크의 압력(P)이 증가된다. 추가 신장 거리(L)는 아크의 압력(P)에 비례하게 증가되거나 감소될 수 있다.

회전 그리드(600)가 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전될 수 있는 거리는 하우징(100)의 상측 또는 하측 내면에 의해 정의될 수 있다.

즉, 회전 그리드(600)가 그리드의 상측에 위치되는 경우, 회전 그리드(600)는 하우징(100)의 상측 내면에 접촉될 때까지 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전될 수 있다.

마찬가지로, 회전 그리드(600)가 그리드의 하측에 위치되는 경우, 회전 그리드(600)는 하우징(100)의 하측 내면에 접촉될 때까지 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전될 수 있다.

또한, 회전 그리드(600)가 그리드를 향하는 방향으로 회전될 수 있는 거리는 그리드 또는 그리드 하우징(410)의 상측 또는 하측 면에 의해 정의될 수 있다.

즉, 회전 그리드(600)가 그리드의 상측에 위치되는 경우, 회전 그리드(600)는 그리드 또는 그리드 하우징(410)의 상측 면에 접촉될 때까지 그리드를 향하는 방향으로 회전될 수 있다.

또한, 회전 그리드(600)가 그리드의 하측에 위치되는 경우, 회전 그리드(600)는 그리드 또는 그리드 하우징(410)의 하측 면에 접촉될 때까지 그리드를 향하는 방향으로 회전될 수 있다.

6. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에서 아크의 배출 경로가 조절되는 과정의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)는 아크 배출구(800)에 배출 경로 전환 부재(900)를 구비하여, 아크 또는 아크의 압력이 배출되는 경로를 형성할 수 있다.

이하, 도 16 및 도 17을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)에서 아크의 배출 경로가 변경되는 과정을 설명한다.

도 16을 참조하면, 제1 아크 배출구(810) 및 제2 아크 배출구(820)에는 삼각형의 단면을 갖는 배출 경로 전환 부재(900)가 구비된다.

고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격되어 발생된 아크는 그리드에서 소호된 후 각 아크 배출구(800)를 향해 이동된다. 아크 배출구(800)에 도달한 아크의 경로(A.P)는 배출 경로 전환 부재(900)에 의해 진행 방향이 전환된다.

즉, 아크의 경로(A.P)는 배출 경로 전환 부재(900)의 삼각형 형상 중 경사면과 충돌한 후, 경사면을 따라 진행 방향이 전환된다.

구체적으로, 제1 아크 배출구(810)로 배출되는 아크의 경로(A.P)는 하측으로, 제2 아크 배출구(820)로 배출되는 아크의 경로(A.P)는 상측으로 진행 방향이 전환된다.

도시되지는 않았으나, 배출 경로 전환 부재(900)가 도시된 실시 예의 반대 위치에 구비되는 실시 예도 고려할 수 있다.

즉, 제1 아크 배출구(810)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제1 아크 배출구(810)의 하측에, 제2 아크 배출구(820)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제2 아크 배출구(820)의 상측에 위치될 수 있다.

상기 실시 예의 경우, 제1 아크 배출구(810)로 배출되는 아크의 경로(A.P)는 상측으로, 제2 아크 배출구(820)로 배출되는 아크의 경로(A.P)는 하측으로 진행 방향이 전환된다.

도 17을 참조하면, 제1 아크 배출구(810) 및 제2 아크 배출구(820)에는 사각형의 단면을 갖는 배출 경로 전환 부재(900)가 구비된다.

고정접점(220)과 가동접점(320)이 이격되어 발생된 아크는 그리드에서 소호된 후 각 아크 배출구(800)를 향해 이동된다. 아크 배출구(800)에 도달한 아크의 경로(A.P)는 배출 경로 전환 부재(900)에 의해 진행 방향이 전환된다.

즉, 아크의 경로(A.P)는 배출 경로 전환 부재(900)의 사각형 형상 중 회로 차단기(10)의 내측을 향하는 일측 면(이하 "전환 면"이라 함)과 충돌한 후, 경사면을 따라 진행 방향이 전환된다.

구체적으로, 제1 아크 배출구(810)로 배출되는 아크의 경로(A.P)는 전환 면 및 제1 아크 배출구(810)의 하측 내면과 차례로 충돌되어 진행 방향이 전환된다.

또한, 제2 아크 배출구(820)로 배출되는 아크의 경로(A.P)는 전환 면 및 제2 아크 배출구(820)의 상측 내면과 차례로 충돌되어 진행 방향이 전환된다.

도시되지는 않았으나, 배출 경로 전환 부재(900)가 도시된 실시 예의 반대 위치에 구비되는 실시 예도 고려할 수 있다.

즉, 제1 아크 배출구(810)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제1 아크 배출구(810)의 하측에, 제2 아크 배출구(820)에 구비되는 배출 경로 전환 부재(900)는 제2 아크 배출구(820)의 상측에 위치될 수 있다.

본 실시 예에서는, 아크의 경로(A.P)가 전환 면 및 아크 배출구(800)의 내면과 차례로 충돌된다. 따라서, 도 16에 도시된 실시 예에 비해 아크의 경로(A.P)가 보다 수평하게 전환될 수 있다.

이에 따라, 회로 차단기(10)가 설치되는 위치에 따라 아크 또는 아크의 압력이 배출되는 경로를 전환할 필요가 있을 경우, 배출 경로 변환 부재(900)에 의해 아크 또는 아크의 압력의 배출 경로를 용이하게 변환할 수 있다.

7. 본 발명의 실시 예에 따른 회로 차단기(10)의 효과의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 아크 소호 장치(400) 및 회로 차단기(10)는 그리드에 인접하게 위치되며, 회전 가능하게 구비되는 회전 그리드(600)를 포함한다. 회전 그리드(600)는 발생된 아크의 압력에 의해 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전되어, 아크가 신장될 수 있는 공간이 형성된다.

이에 따라, 발생된 아크가 상기 공간까지 연장되므로, 아크의 신장 길이가 증가될 수 있다.

회전 그리드(600)에는 탄성 부재(700)가 구비된다. 회전 그리드(600)가 회전됨에 따라 탄성 부재(700)는 압축되며 복원력을 저장한다.

이에 따라, 아크의 소호 및 배출이 완료되면 별도의 조작 없이도 탄성 부재(700)에 저장된 복원력에 의해 회전 그리드(600)가 원 위치로 복귀될 수 있다.

아크가 발생할 경우, 아크의 압력에 의해 회전 그리드(600)는 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전된다. 발생된 아크는 회전 그리드(600)를 따라 신장된다.

이에 따라, 아크의 신장 길이가 증가되고 결과적으로 아크의 전압이 충분하게 증가될 수 있어, 발생된 아크의 소호 및 배출 과정이 효과적으로 수행될 수 있다.

회전 그리드(600)는 결합 돌기(620)를 통해 하우징(100) 또는 아크 소호 장치(400)에 결합된다. 회전 그리드(600)는 하우징(100) 또는 아크 소호 장치(400)와 일체로서 형성되거나, 따로 형성되어 하우징(100) 또는 아크 소호 장치(400)에 결합될 수 있다.

따라서, 회전 그리드(600)를 탈착하는 것만으로도 아크 소호 장치(400) 또는 회로 차단기(10)의 용이한 유지 보수가 가능하다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 회로 차단기
100: 하우징
110: 회전 그리드 수용부
120: 결합 홀
200: 고정접점 조립체
210: 고정접점대
220: 고정접점
300: 가동접점 조립체
310: 가동접점대
320: 가동접점
400: 아크 소호 장치
410: 그리드 하우징
420: 플레이트
430: 회전 그리드 결합부
500: 회전 샤프트
600: 회전 그리드
610: 몸체부
620: 결합 돌기
630: 탄성 부재 결합부
700: 탄성 부재
700a: 코일 스프링
700b: 토션 스프링
800: 아크 배출구
810: 제1 아크 배출구
820: 제2 아크 배출구
900: 배출 경로 전환 부재
1000: 종래 기술에 따른 회로 차단기
1100: 하우징
1200: 종래 기술에 따른 고정접점대
1210: 고정접점
1300: 종래 기술에 따른 가동접점대
1310: 가동접점
1400: 아크 소호 장치
1410: 그리드 하우징
1420: 플레이트
1500: 샤프트
1600: 어퍼 그리드
1700: 아크 배출구
1710: 제1 아크 배출구
1720: 제2 아크 배출구
A.P: 아크의 경로
R: 회전 그리드의 회전 방향
T: 복원력
P: 아크의 압력
L: 추가 신장 거리

Claims (15)

1. 아크를 소호하는 경로를 형성하는 그리드; 및
   상기 그리드의 일측에 위치되는 회전 그리드를 포함하며,
   상기 회전 그리드에는 탄성 부재가 결합되어,
   상기 아크가 발생되면, 상기 아크의 길이가 신장되도록 상기 회전 그리드가 상기 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전되어 상기 탄성 부재가 압축되고,
   상기 아크가 소호되면, 상기 탄성 부재에 의해 상기 회전 그리드가 상기 그리드를 향하는 방향으로 회전되는,
   아크 소호 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전 그리드는 상기 탄성 부재가 결합되는 탄성 부재 결합부를 포함하고,
   상기 탄성 부재 결합부는 상기 그리드에 인접한 상기 회전 그리드의 일측에 대향하는 상기 회전 그리드의 타측에 위치되는,
   아크 소호 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며,
   상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
   상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되어,
   상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합되는,
   아크 소호 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
   상기 탄성 부재는 상기 결합 돌기에 결합되는,
   아크 소호 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며,
   상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되며,
   상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합되는,
   아크 소호 장치.
6. 하우징;
   상기 하우징 내부에 수용되며, 아크를 소호하는 경로를 형성하는 그리드; 및
   상기 하우징의 내부에 수용되어 상기 그리드의 일측에 위치되고, 상기 하우징에 회전 가능하게 결합되는 회전 그리드를 포함하며,
   상기 회전 그리드에는 탄성 부재가 결합되어,
   상기 아크가 발생되면, 상기 아크의 길이가 신장되도록 상기 회전 그리드가 상기 그리드로부터 멀어지는 방향으로 회전되어 상기 탄성 부재가 압축되고,
   상기 아크가 소호되면, 상기 탄성 부재에 의해 상기 회전 그리드가 상기 그리드를 향하는 방향으로 회전되는,
   회로 차단기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 회전 그리드는,
   상기 그리드에 인접한 상기 회전 그리드의 일측에 대향하는 상기 회전 그리드의 타측에 구비되는 탄성 부재 결합부를 포함하며,
   상기 탄성 부재는 상기 탄성 부재 결합부에 결합되는,
   회로 차단기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
   상기 결합 돌기의 위치에 대응되는 상기 하우징의 내면에는 결합 홀이 형성되어,
   상기 결합 돌기는 상기 결합 홀에 회전 가능하게 결합되는,
   회로 차단기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며,
   상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
   상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되어,
   상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합되는,
   회로 차단기.
10. 제6항에 있어서,
    상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
    상기 탄성 부재는 상기 결합 돌기에 결합되는,
    아크 소호 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
    상기 결합 돌기의 위치에 대응되는 상기 하우징의 내면에는 결합 홀이 형성되어,
    상기 결합 돌기는 상기 결합 홀에 회전 가능하게 결합되는,
    회로 차단기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 그리드를 적어도 부분적으로 수용하는 그리드 하우징을 포함하며,
    상기 회전 그리드의 양 측면에는 결합 돌기가 구비되고,
    상기 그리드 하우징의 상기 회전 그리드를 향하는 일측에는 회전 그리드 결합부가 구비되어,
    상기 결합 돌기는 상기 회전 그리드 결합부에 회전 가능하게 결합되는,
    회로 차단기.
13. 제6항에 있어서,
    상기 회전 그리드의 전방 측 모서리는 각지게 형성되는,
    회로 차단기.
14. 제6항에 있어서,
    상기 하우징에는,
    상기 하우징의 내부와 외부를 연통하는 아크 배출구가 형성되고,
    상기 아크 배출구에는,
    상기 아크가 소호되어 발생된 가스가 상기 아크 배출구를 통해 배출되는 경로를 전환하도록 구성되는 배출 경로 전환 부재가 구비되는,
    회로 차단기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 배출 경로 전환 부재의 단면은 다각형으로 형성되는,
    회로 차단기.

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