KR101080564B1 - 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블은, 전류의 흐름에 따라 열을 발생시키는 히터선과 상기 각 히터선의 외주면을 감싸는 절연 피복을 포함하여 이루어지고 꽈배기 모양으로 서로 꼬인 형상을 하며 금속 박막필름으로 함께 감싸진 한 쌍의 발열선과; 소정 굵기의 섬유에 한 방향으로 권선되어 상기 섬유와 함께 절연 피복되어 있는 온도감지 센서선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블{Electric Field and Magnetic Field Shielded Heating Cable}

본 발명은 난방용 침구류 등에 사용되는 발열 케이블에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기장 및 자기장을 차단하고 발열선의 전체 길이를 따라 구비되는 온도감지 센서선에 의해 보다 정확한 온도 제어가 수행되도록 하는 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블에 관한 것이다.

일반적으로, 전열 침구류는 전기 에너지를 열 에너지로 변화시켜 열을 발생시킴으로써 일정 온도로 난방하는 것으로, 전기 담요, 전기 장판, 전기 매트 또는 전기 카펫 등이 있다.

이러한 전열 침구류는 소정의 발열 케이블을 보온재의 내부에 소정 간격으로 배열하고 상기 발열케이블의 종단에 구비된 온도 조절 스위치의 사용자 조작에 의해 발열 케이블로 전송되는 전류의 양을 조절하여 온도를 조절하는 구성을 가지고 있다. 특히 현재의 온도를 감지하여 사용자가 설정한 온도를 기초로 전류를 제어하는 구성이 필수적이라 할 수 있다.

이처럼 전열 침구류 등 발열 케이블을 이용하여 소정의 열을 발생시키는 장 치에 있어서는 사용자가 설정한 온도 값에 맞추기 위해 또는 화재 위험 등을 막기 위해 전열 침구류 등에 공급된 전류에 의해 발생한 온도를 감지하여야 한다.

이를 위해 종래에는 발열 케이블에 구성된 발열선(즉, 실제 전류의 흐름에 따라 열을 발생시키는 역할을 하는 선)이 온도 감지 센서와 연결되어 일종의 온도 감지 센서선으로서의 기능을 수행하여 왔다.

그러나 이 경우 발열을 그 주요 특징으로 하는 발열선은 온도에 따른 저항 변화가 리니어하지 않아 정밀한 온도 감지에 적절하지 않다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 순철만으로 이루어진 단선 또는 연선을 소정의 절연재로 피복한 일반적 전선은 열에 의한 부분적인 손상에 취약하고 정밀한 온도 감지에는 부족하여 발열선의 국부적 과열 등에 대해 정상적인 온도제어가 이루어지지 못해 결과적으로 화재 및 감전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 발열선에서 발생하는 자기장 세기를 감소시킬 수 있고, 전열 침구류 등에 사용되는 온도 센싱 장치에서는 발열 케이블에서 발생하는 온도 변화를 정밀하게 조정할 수 있도록 하는 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블은, 전류의 흐름에 따라 열을 발생시키는 히터선과 상기 각 히터선의 외주면을 감싸는 절연 피복을 포함하여 이루어지고 꽈배기 모양으로 서로 꼬인 형상을 하는 한 쌍의 발열선; 및 소정 굵기의 섬유에 온도감지 권선이 한 방향으로 감겨있고 그 온도감지 권선이 상기 섬유와 함께 절연 피복으로 감싸져 있는 온도감지 센서선을 포함하고, 상기 한 쌍의 발열선 및 상기 온도감지 센서선은 각각 제1 금속 박막필름 및 제2 금속 박막필름으로 감싸져 있으며, 상기 제1 금속 박막필름과 상기 제2 금속 박막필름은 함께 절연 외피로 피복되고, 상기 제1 및 제2 금속 박막필름과 상기 절연 외피와의 사이에는 상기 제1 및 제2 금속 박막필름을 감싸는 쉴드용 금속 편조와 제3 금속 박막필름 중 어느 하나가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 발열선이 서로 꽈배기처럼 꼬인 형상을 함으로써 외부로 방출되는 자계장의 세기를 감소시킬 수 있다.

또한, 발열 케이블에 사용되는 발열선이 온도 감지 센서선과 구분되어 구비됨으로써, 발열선에서 발생하는 문제로 인해 온도 감지가 제대로 이루어지지 않는 경우를 미연에 방지할 수 있다.

더욱이 온도 감지 센서선은 천연 섬유 또는 인조 섬유를 코일 형식으로 감음으로써 온도 감지 센서선 전체에 걸쳐 열이 균일하게 발생하게 되고 이는 온도 감지 센서의 열에 의한 부분적인 손상을 최소화하게 된다.

그리고 섬유로 인해 온도 감지 센서선의 단선 등의 부작용을 최소화할 수 있고, 온도 감지 센서선이 코일 형식으로 감기는 형태로 구비됨으로써 전체 저항이 증가되고(길이가 길어짐에 따라 증가함) 이는 온도 변화에 따른 저항 변동률에 영향을 끼쳐 보다 정밀한 온도 제어가 가능하도록 할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블은 도 1 내지 도 3에 도시되었다. 즉, 도 1은 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 내부가 보이도록 한 사시도(일부분을 분해한 사시도)이고, 도 2는 발열 케이블의 측면도(일부분을 분해한 측면도)이며, 도 3은 발열 케이블의 단면도이다.

동 도면들에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블은 한 쌍의 발열선(10,10')과 온도 감지 센서선(20)을 포함하여 구성된다.

여기서, 한 쌍의 발열선(10,10')은 히터선(1,1')과 히터선(1,1')의 외주면을 감싸는 절연 피복(11,11')을 포함하여 이루어져 있는데, 히터선(1,1')은 순철 재질로 구성됨이 바람직하다. 이 경우 전류가 순철 재질의 히터선(1,1')을 통해 흐르게 되면 전류의 제곱에 비례하여 열이 발생하고 전열 침구류 등을 가열하게 되는 것이다.

실제로는 철뿐만 아니라 모든 물질에서 100% 순도는 거의 없으므로, 여기서 순철이라 함은 다른 철에 비해 순도가 아주 높은 것을 의미한다. 철에 함유된 불순물로는 탄소를 비롯하여 산소, 질소, 규소, 수소, 인, 황 등이 있는데, 이를 완전히 제거하는 것은 매우 어렵고 이러한 불순물이 소량 포함되는 것도 본 실시예의 순철에 포함될 수 있다.

따라서 본 실시예의 히터선은 공업적으로 생산되는 비교적 고순도의 철, 예 를 들어 암코철(Armco iron: 미국 롤링밀사 제품), 전해철, 카보닐철 등으로 이루어질 수 있다.

한편, 서로 꼬인 형상을 하고 있는 한 쌍의 발열선(10,10') 각각에 서로 반대 방향의 전류가 흐르는 경우 전자계 발생을 최소화시킬 수 있다.

온도 감지 센서선(20)은 소정의 굵기를 가지는 섬유(2)를 온도감지 권선(3)이 코일 형상으로 감싸면서 그 온도감지 권선(3)이 섬유(2)와 함께 절연 피복(21)으로 피복되어 구성된다.

여기서 섬유(2)는 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선상(線狀) 물체를 통칭하는 것으로서, 직물의 원료가 될 뿐만 아니라 편물, 로프, 그물, 펠트 등 섬유제품의 원료 및 제지의 원료로 쓰이는 것을 통틀어 의미한다.

섬유(2)에는 크게 천연 섬유와 인조 섬유가 있고, 천연 섬유에는 목화, 황마 등을 이용한 식물성 섬유, 양털, 토끼털, 누에 등을 이용한 동물성 섬유, 기타 광물질 섬유가 있고, 인조 섬유 즉, 화학 섬유에는 금박사, 은박사 등의 금속섬유, 유리섬유, 암석섬유, 광재섬유 등의 규산염섬유, 그 외 재생섬유, 합성섬유 등이 포함된다. 특히 본 실시예에서 섬유(2)는 여러 가닥이 꼬여 직물의 원료로 사용되는 일종의 실이 사용될 수 있다.

온도 감지 권선(3)은 상술한 바와 같은 재질의 섬유(2)를 코일 형상으로 감싸게 되는데, 코일 간격은 외부 열에 따라 균일하게 가열되도록 일정하게 유지됨이 바람직하다.

온도 감지 권선(3)은 외부 열 즉, 발열선(10,10')에 의해 발생하는 열을 외부 감지회로(미 도시함)가 감지할 수 있도록 하는 것으로서, 이를 위해 온도 감지 권선(3)은 외부 열의 변화에 따라 저항이 일정한 기울기를 가지고 변하는 재질로 구성됨이 바람직하다. 일 예로써 온도 감지 권선(3)은 순철로 이루어질 수 있다.

이처럼 온도 감지 센서선(20)이 발열선(10,10')과는 별도의 구성으로 포함되게 되면 발열선(10,10')을 이용하여 온도감지를 하는 경우보다 더 정밀하고 정확하게 온도 센싱이 가능해진다. 즉, 발열선(10,10')은 발열 기능에 충실하도록 만들어지는 것이고 이와 달리 별도의 온도 감지 센서선(20)은 외부 열에 대해서 전기저항이 선형 변화되는데 최적화 되도록 구비될 수 있는 것이며, 더욱이 발열 과정에 발열선(10,10')의 특성은 조금씩 변화될 수 있는 것인데 이러한 변화는 발열과 관련해서는 큰 문제가 발생하지 않을 수 있으나 온도 감지와 관련해서는 큰 문제를 발생시킬 수도 있다. 즉, 온도 감지에 오차가 발생하는 것은 화재 위험을 초래하는 것으로서 발열선(10,10')과 온도 감지 센서선(20)을 분리하여 구성하는 것은 이러한 위험을 최소화시키는데 일조한다.

더욱이 본 실시예와 같이 소정의 섬유(2)에 온도 감지 권선(3)을 일정한 간격으로 감싸는 경우 온도 감지 센서선(20)의 손상을 방지하고 보다 정확하게 온도를 감지할 수 있음과 아울러 온도 감지 센서선(20) 전체에서의 온도차를 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.

즉, 소정의 절연 피복(21) 안에 온도 감지 권선(3)만 포함시키는 경우에는 외부의 충격에 의해 온도 감지 권선(3)이 절단 되거나 기타 손상될 가능성이 많으나 소정의 섬유(2)에 온도 감지 권선(3)을 감음으로써 이러한 손상 가능성을 최소화할 수 있다.

그리고 국부적으로 발생한 열에 의해 온도 감지 센서선(20)의 특정 부위의 온도가 급상승할 수도 있는데 이때 온도 감지 권선(3)이 감싸여진 섬유(2)가 온도 변화에 있어서의 일종의 완충작용을 함으로써 온도 감지 권선(3) 전체에 열이 고루 퍼지도록 하여 온도 감지 권선(3)의 국부적 손상을 최소화시킬 수 있다.

또한 온도 감지 권선(3)을 코일 형상으로 감은 경우 그 전체 길이는 증가하고 이에 따라 온도 변화에 따른 전체 저항의 변화폭을 크게하여 보다 정밀한 온도제어가 가능하게 된다.

상술한 바와 같은 발열선(10,10')과 온도 감지 센서선(20)은 각각 금속 박막필름(50,50')으로 감싸진다. 여기서 금속 박막필름(50,50')으로는 예를 들어 은박지, 알루미늄박지 등 금속성 재질로 종이처럼 얇게 만든 것이면 모두 본 실시예의 금속 박막필름(50,50')에 포함될 수 있다.

이러한 금속 박막필름(50,50')은 발열선(10,10')에 있어서는 열의 방출을 용이하게 하고, 온도 감지 센서선(20)에 있어서는 열의 고른 흡수(감지)를 용이하게 한다. 그리고 후술하는 쉴드용 금속 편조(70)와 더불어 전계 차폐 효과도 수행한다.

한편, 상술한 금속 박막필름(50,50') 바깥쪽으로는 쉴드용 금속 편조(70)가 구비되는데, 쉴드용 금속 편조(70)는 복수 개의 금속사(금속 실)가 서로 얽히도록 하여 발열선(10,10')이나 온도 감지 센서선(20)에서 발생하는 전계를 차단하여 인체에 미치는 영향을 최소화함과 아울러 발열 케이블이 용이하게 휘도록 하면서도 그 내부의 선(발열선 등)을 보호하는 기능을 수행한다.

그리고 본 실시예에 따른 발열 케이블의 최외각에는 발열 케이블의 외부 손상과 절연을 위한 절연 외피 즉, 절연 피복(100)이 피복된다.

본 실시예에서 사용되는 절연 피복(11,11',21,100)은 고무 재질 또는 비닐 재질 등 기 공지된 다양한 재질이 이용될 수 있다.

도 3을 참조하면 쉴드용 금속 편조(70)와 최외각 절연 피복(100) 사이의 공간이 비어 있는 것으로 도시되었지만 이 공간은 최외각 절연 피복(100)의 재질로 채워지거나 물이나 습기의 침투를 방지하는 젤리(Jelly)가 충전될 수 있다.

마찬가지로 동 도면에는 쉴드용 금속 편조(70)와 금속 박막필름(50,50') 사이의 공간도 비어 있는 것으로 도시되었지만, 이 공간은 소정의 비 전도성 충전 물질로 채워지거나 또는 그러한 공간이 발생하지 않도록 쉴드용 금속 편조(70)를 내부 금속 박막필름(50,50')에 밀착시킬 수도 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 사시도가 도 4에 도시되었다.

본 실시예가 앞서 설명한 제1 실시예와 다른 점은 온도 감지 센서선(20) 이외의 별도의 센서선(예를 들어 취침제어용 센서선)(30)이 더 구비된다는 점이다.

별도의 센서선(30)은 일반 전선과 같이 비전도성 재질로 피복(31)될 수 있고, 이러한 별도의 센서선(30)은 온도 감지 센서선(20)과 함께 금속 박막필름(50')으로 감싸지는 것이 바람직하다.

그 외 다른 구성요소들은 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하므로 보다 상세한 설명을 생략한다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 사시도가 도 5에, 단면도가 도 6에 각각 도시되었다.

본 실시예가 앞서 설명한 제2 실시예와 다른 점은 접지선(40)이 별도로 구성된다는 점이다.

접지선(40)은 쉴드용 금속 편조(70)와 금속 박막필름(50,50') 사이에 구비되는 것이 바람직하고, 이때 접지선(40)은 금속 편조(70)와 전기적으로 연결될 수 있다.

접지선(40)은 내부의 전선(발열선(10,10') 또는 각종 센서선(20,30)의 손상에 따른 누전으로부터 사용자를 보호하는 기능을 수행하고, 또한, 도 6에는 접지선(40)이 쉴드용 금속 편조(70)와 직접 연결되지 않은 것을 일 예로 하여 도시하였지만 접지선(40)이 쉴드용 금속 편조(70)와 연결되어 전계 차폐 효과를 높이는 기능도 수행한다.

또한 접지선(40)은 도 5(a)에 도시된 것과는 달리 발열선과 함께 구비될 수도 있다. 예를 들어 접지선(40')은 도 5(b)와 같이 금속 박막 필름(50)이 감싼 안쪽 영역에 한 쌍의 발열선(10,10')과 발열선(10,10') 연장 길이 방향으로 구비될 수도 있다. 이때 접지선(40')은 금속 박막 필름(50)과 접촉할 수도 있다.

한편, 금속 편조(70)는 도 5(c)에 도시된 바와 같이 금속 박막 필름(70')으로 구비될 수도 있다. 이때 금속 박막 필름(70') 안쪽으로 접지선(40")이 구비되는 경우, 접지선은 도 5(c)에 도시된 바와 같이 금속 박막 필름(50,50')을 한꺼번에 권취하는 형태로 구비될 수도 있다.

이처럼 본 발명의 각 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블을 이용하는 경우 온도 제어를 보다 정확/정밀하게 수행할 수 있고, 또한 해당 발열 케이블의 손상을 최소화할 수 있으며, 더 나아가 전기장 및 자기장을 차단하여 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 특히, 히터선이나 각종 센서선이 반드시 순철로 이루어질 필요는 없고, 해당 특성에 맞게(즉, 히팅 기능과 센싱 기능) 적적한 재질로 구비될 수 있음은 물론이다.

이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 분해 사시도이고,

도 2는 도 1의 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 분해 측면도이고,

도 3은 도 1의 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 분해 사시도이고,

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 분해 사시도이고,

도 6은 도 5의 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 10' : 발열선 20 : 온도감지 센서선

1,1' : 히터선 11,11',21,100 : 절연 피복

50,50' : 금속 박막필름 70 : 쉴드용 금속 편조

2 : 섬유 3 : 온도감지 권선

40 : 접지선

Claims (5)

1. 전류의 흐름에 따라 열을 발생시키는 히터선과 상기 각 히터선의 외주면을 감싸는 절연 피복을 포함하여 이루어지고 꽈배기 모양으로 서로 꼬인 형상을 하는 한 쌍의 발열선; 및

   소정 굵기의 섬유에 온도감지 권선이 한 방향으로 감겨있고 그 온도감지 권선이 상기 섬유와 함께 절연 피복으로 감싸져 있는 온도감지 센서선을 포함하고,

   상기 한 쌍의 발열선 및 상기 온도감지 센서선은 각각 제1 금속 박막필름 및 제2 금속 박막필름으로 감싸져 있으며, 상기 제1 금속 박막필름과 상기 제2 금속 박막필름은 함께 절연 외피로 피복되고, 상기 제1 및 제2 금속 박막필름과 상기 절연 외피와의 사이에는 상기 제1 및 제2 금속 박막필름을 감싸는 쉴드용 금속 편조와 제3 금속 박막필름 중 어느 하나가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 온도감지 센서선과 같은 길이 방향으로 구비되고, 절연 피복된 취침모드용 센서선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블.
5. 제1항에 있어서,

   상기 절연 외피 안쪽으로 접지선이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블.

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