KR101156949B1 - 축열식 히팅 케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히팅 케이블에 관한 것으로, 상세하게는 축열식 난방이나 도로면의 가열 기타 산업용 배관 등 각종 난방 부위에 사용되는 히팅 케이블에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 전류 인가시 발열하는 적어도 한 가닥의 발열선과, 상기 발열선의 외주면을 피복하여 외부와 절연시키는 제1 피복층과, 상기 제1 피복층의 외주면을 둘러싸도록 마련되어 상기 발열선에서 발열된 열을 축적하고, 상기 발열선의 발열시 발생되는 전자파가 외부로 확산되는 것을 차단하는 축열층과, 상기 축열층을 둘러싸도록 형성된 비금속재관을 포함하고, 상기 축열층은 실리콘, 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 혼합된 혼합물로 이루어진 축열식 히팅 케이블을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 발열선을 피복하는 제1 피복층을 축열기능, 열전도율 및 전자파 차단이 우수한 축열층을 이용하여 피복함으로써 빠른 열전도율을 확보하여 신뢰성을 향상시키며, 전자파 노출을 방지할 수 있다.
이를 위해 본 발명은 전류 인가시 발열하는 적어도 한 가닥의 발열선과, 상기 발열선의 외주면을 피복하여 외부와 절연시키는 제1 피복층과, 상기 제1 피복층의 외주면을 둘러싸도록 마련되어 상기 발열선에서 발열된 열을 축적하고, 상기 발열선의 발열시 발생되는 전자파가 외부로 확산되는 것을 차단하는 축열층과, 상기 축열층을 둘러싸도록 형성된 비금속재관을 포함하고, 상기 축열층은 실리콘, 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 혼합된 혼합물로 이루어진 축열식 히팅 케이블을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 발열선을 피복하는 제1 피복층을 축열기능, 열전도율 및 전자파 차단이 우수한 축열층을 이용하여 피복함으로써 빠른 열전도율을 확보하여 신뢰성을 향상시키며, 전자파 노출을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 축열식 히팅 케이블에 관한 것으로, 상세하게는 축열식 난방이나 도로면의 가열 기타 산업용 배관 등 각종 난방 부위에 사용되는 축열식 히팅 케이블에 관한 것이다.
최근 들어 축열식 난방이나 도로면의 가열 기타 산업용 배관 등 각종 난방 부위에 히팅 케이블을 이용한 난방 시스템이 널리 적용되고 있다. 이러한 히팅 케이블을 이용한 난방 시스템의 경우에는 별도의 보일러실이 필요하지 않아 공간 활용이 우수하고, 환경 오염 등이 전혀 발생하지 않은 효과로 인해 크게 각광받고 있다.
이러한 난방 시스템에 적용하는 히팅 케이블은 특히 도로 저면 등에 사용되어도 충분할 정도의 내구성을 갖도록 금속재로 성형된 외관 내에 미네랄 절연체(mineral insulator)를 넣고 절연체 내에 발열선을 형성한 구조가 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 미네랄 절연 동 피복된 히팅 케이블을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 히팅 케이블은 미국 특허 제4,998,341호(Inco Alloys Limited사)에 개시된 바 있으며, 큰 직경을 갖는 관체에 적어도 하나의 도전체봉과 하나의 절연체를 채운 다음, 그를 밀봉한 후, 고온에서 롤링 및 밀링하여 비교적 얇고 가느다란 와이어 케이블로 인발시키는 방법으로 제조하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술에 따른 히팅 케이블은 절연체(2)로서 산화마그네슘(MgO)과 같은 미네랄을 사용하기 때문에 습기에 노출시 절연이 파괴되어 도체(1)와 도체(1) 사이, 또는 도체(1)와 동 피복(3)사이에 누전 또는 단락되어 히팅 케이블로서 안정성이 보장되지 않을 뿐만아니라, 고온에서 롤링 및 밀링작업을 통하여 인발가공하게 되므로, 특수한 롤러 및 롤링 머신이 필요하게 되는 단점이 지적되고 있다.
또한, 종래기술에 따른 히팅 케이블의 다른 예로서, 미국 특허 제 4,739,155호(Pyrotenax of Canada Ltd.사)는 미네랄 절연방식의 히팅 케이블과 동일한 구조를 가지나, 제조 공정상 인발방식이 아니라 소정의 블록 안에서 절연재를 사용하여 도체 및 고도전률을 갖는 부스바와 같은 히팅 요소를 조립하여 제조하는 것으로, 히팅요소를 둘러싼 절연부를 접합하는 방식으로 제조함으로써 공정이 다소 복잡한 단점이 있다.
이 밖에도, 미국특허들, 예를 들면 제4,769,529호, 제4,650,972호, 제4,392,051, 제4,345,368호 등의 선행기술들이 제안된 바 있으나, 이는 전술한 종래기술에서와 같이 모두 미네랄 절연 방식을 채택한 히팅 케이블로서, 습기 노출시 절연 파괴의 우려가 있으며, 제조 공정이 복잡해지는 것이 단점으로 지적될 수 있다.
이를 보완하기 위해 도 2와 같이 대한민국 특허등록번호 10-273952호가 제안된 바 있다.
도 2를 참조하면, 상기 대한민국 특허는 도체(1)를 절연하는 절연체를 유리섬유(20)로 하여 유리섬유의 특성상 습기에 노출이 되더라도 안전하며 동관을 압축 인발하는 형식으로 제조되어 동 피복(3) 공정이 기존보다 간편한 히팅 케이블을 제안하였다.
그러나, 상기 대한민국 특허에서 사용하는 동 피복(3)은 열전도성에 있어서는 매우 우수하지만 히팅 케이블의 제조공정 및 재료비 면에서는 동과 유사한 열전도성을 가지면서 가격이 저렴한 알루미늄과 같은 재질도 그 효용에 따른 경제적인 측면에서 고려하여 볼 수 있다. 다만, 동에 비해서 알루미늄은 가볍고 열전도성도 크게 뒤떨어지지 않으나, 동에 비해서 연신율이 떨어지며, 재질이 연하고 인발시에 잘 끊어지는 단점이 있으며, 현장 작업시 형상을 변경시키는 과정이 반복되면 그 굴곡부에 균열이 발생되어 수분이 침투하는 시공불량이 발생되기 때문에 이를 극복해야 하는 과제가 있다.
이에 따라, 도 3 및 도 4와 같이 대한민국 특허등록번호 10-0879371호가 제안된 바 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 대한민국 특허는 도체를 유리섬유(20)로 둘러싸고 그 위를 다시 알루미늄합금 피복(30)으로 둘러싸는 구조를 갖는다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연체로서 테플론(20')(미국 뒤퐁사에서 개발한 폴리플루오르에틸렌계열의 수지 및 섬유 상품명)을 사용한 히팅 케이블을 제안한 바 있다.
상기한 대한민국 특허등록번호 10-0879371호는 알루미늄합금 피복을 제공함으로써 동관에 비해 비중이 1/3이며, 재료 단가가 1/2 수준이므로 동관으로 제조된 히팅 케이블과 동일한 기능을 수행하면서 그 재료비를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 또한 히팅 케이블의 피복을 동관으로 피복을 하는 것에 비하여 열처리 공정을 설치하지 아니하여도 되므로 제조 단가를 월등하게 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 상기한 대한민국 등록번호 10-0879371호와 같이 절연 파괴를 방지하기 위하여 금속관 내에 유리섬유로 압축 인발시킨 히팅 케이블은 열이 발생하면서 차가운 곳에서 금속관 내에 침투하여 고이면서 누전 및 단락 현상이 발생되고, 금속관이 팽창하여 단락되는 현상이 발생될 수 있다. 또한, 테플론 재질로 발열선을 피복하여 절연시킨 히팅 케이블은 습성에서는 내구성을 갖게 되는 반면에 열성에는 취약하여 발열선을 지지하는 테플론이 수축되고, 발열선이 팽창된다. 이와 같이, 상반되는 특성이 반복적으로 발생될 경우, 누전 및 단락 현상이 빈번하게 발생될 수 있다.
한편, 종래기술에 있어서, 온수관(액셀관을 말함)의 양끝단을 밀폐하고, 열매체를 온수관의 내부에 공간이 없도록 채우게 되는 온수관 히터를 사용할 경우, 가열되는 열매체의 열 팽창력에 의해 온수관이 부풀어 파열되는 문제점이 발생된다. 이를 감안하여 온수관의 2/3 정도만 열매체를 채우게 될 경우, 열매체가 부족한 온수관의 1/3 공간은 난방이 제대로 이루어지지 않아 신뢰성이 저하되는 문제가 발생된다.
또한, 온수관에 열매체가 채워지지 않은 부위에 노출된 열선이 열화 또는 단선을 일으키는 등의 부작용을 갖게 되는 문제점을 갖는다. 이와 같이 열선이 단선될 경우 실내 바닥의 시공된 콘크리트를 해체시키고, 수십 미터의 길이로 배관된 모든 온수관을 뜯어낸 후, 온수관을 새것으로 교체 시공하게 된다. 이로 인해 많은 시간 및 비용이 소요되며, 당사자는 생활 공간을 일시적으로 읽어 불편함을 감수해야 한다.
이와 같이, 온수관 히터에서 발생되는 열선의 열화 또는 단선을 감안하여 대한민국 실용신안등록 20-0424212호에 절연 온수관의 열매체 흡수층이 적층된 전열선이 제안된 바 있다.
상기 대한민국 실용신안등록은 전열선에 피복된 절연재의 표면에 액상 열매체를 흡수 유지하는 소재로 된 열매체 흡수층을 적층 구성함에 따라 온수관 내에서 열매체의 외부 공간부로 노출된 전열선에 항시 열매체가 흡수유지되므로, 흡수된 열매체에 의해 전열선의 열화를 방지하고, 온수관의 방열기능을 유지할 수 있게 된다.
그러나, 상기한 대한민국 실용신안등록 또한 열선의 부분적인 열화 또는 단선의 근본적인 문제점을 완전하게 해소할 수 없으며, 열매체가 유체상태로 존재함에 따라 발열선이 절연체 내부의 중심에서 벗어나 외측으로 유동하는 문제점이 발생되었다. 또한, 발열선을 통해 발열되는 과정에서 누설전류의 방출 우려가 있고, 특히 인체에 유해한 전자파가 노출되어 사용자의 건강을 저해할 우려가 내재되어 있다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다음과 같은 목적들이 있다.
첫째, 본 발명은 절연체의 내구성을 향상시켜 사용 수명을 연장하고, 빠른 열전도율을 확보하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 축열식 히팅 케이블을 제공하는데 그 목적이 있다.
둘째, 본 발명은 히팅 케이블의 부분 과열 및 열팽창율이 발생되지 않도록 하여 사후 관리 유지 비용을 절감할 수 있는 축열식 히팅 케이블을 제공하는데 다른 목적이 있다.
셋째, 본 발명은 누설전류 및 전자파 노출을 방지할 수 있는 축열식 히팅 케이블을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 전류 인가시 발열하는 적어도 한 가닥의 발열선과, 상기 발열선의 외주면을 피복하여 외부와 절연시키는 제1 피복층과, 상기 제1 피복층의 외주면을 둘러싸도록 마련되어 상기 발열선에서 발열된 열을 축적하고, 상기 발열선의 발열시 발생되는 전자파가 외부로 확산되는 것을 차단하는 축열층과, 상기 축열층을 둘러싸도록 형성된 비금속재관을 포함하고, 상기 축열층은 실리콘, 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 혼합된 혼합물로 이루어진 축열식 히팅 케이블을 제공한다.
바람직하게, 상기 전자파 차단재로는 카본, 숯 또는 황토 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용하고, 상기 열전도재로는 동, 알루미늄, 카본, 니켈, 크롬, 흑연 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용하며, 상기 축열재로는 카본, 숯, 미네랄 또는 세라믹 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
바람직하게, 상기 비금속재관은 상기 제1 피복층이 상기 비금속재관의 중앙부에 위치되도록 하기 위해 상기 제1 피복층이 상기 비금속재관의 내측부로 이동하는 것을 차단하는 다수의 돌기가 내주면에 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 축열식 히팅 케이블은 상기 축열층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제2 피복층과, 상기 제2 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어진 제3 피복층과, 상기 제3 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제4 피복층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 전류 인가시 발열하는 적어도 한 가닥의 발열선과, 상기 발열선의 외주면을 피복하여 외부와 절연시키는 제1 피복층과, 상기 제1 피복층의 외주면을 둘러싸도록 마련되어 상기 발열선에서 발열된 열을 축적하고, 상기 발열선의 발열시 발생되는 전자파가 외부로 확산되는 것을 차단하는 축열층과, 상기 축열층을 둘러싸도록 형성된 비금속재관을 포함하고, 상기 비금속재관은 상기 제1 피복층이 상기 비금속재관의 중앙부에 위치되도록 하기 위해 상기 제1 피복층이 상기 비금속재관의 내측부로 이동하는 것을 차단하는 다수의 돌기가 내주면에 형성된 축열식 히팅 케이블을 제공한다.
바람직하게, 상기 축열식 히팅 케이블은 상기 축열층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제2 피복층과, 상기 제2 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어진 제3 피복층과, 상기 제3 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제4 피복층을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 축열층은 상기 혼합물을 상기 비금속재관의 내부로 주입한 후 건조시켜 제조될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발열선을 피복하는 제1 피복층을 축열기능, 열전도율 및 전자파 차단이 우수한 축열층을 이용하여 피복함으로써 빠른 열전도율을 확보하여 신뢰성을 향상시키며, 전자파 노출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 발열선을 피복 처리하는 축열층을 폴리에틸렌, 알루미늄재(또는 알루미늄합금재) 튜브 및 폴리에틸렌에 의한 3중관으로 피복처리함으로써 비금속재관에 삽입되는 축열층의 내구성을 향상시켜 사용수명을 연장할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 발열선을 피복 처리하는 축열층을 폴리에틸렌, 알루미늄재(또는 알루미늄합금재) 튜브 및 폴리에틸렌에 의한 3중관으로 피복처리함으로써 발열선이 외력에 의한 외관 파손 및 누전되는 것을 방지하고, 비금속재관(파이프) 내에서 발열선의 부분 과열 및 열팽창율을 방지하여 사후 관리 유지비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 비금속재관의 내주면에 다수의 돌기를 형성함으로써 발열선에 피복된 제1 피복층이 항상 비금속재관의 중앙부에 위치되도록 하여 발열선을 비금속재관의 중앙부에 정렬시키는 것이 가능하고, 이를 통해 발열선의 누설 및 다른 히팅 케이블의 발열선 또는 외부 단자와의 접속을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유압방식의 주입기를 이용하여 비금속재관 내에 축열층을 용이하게 주입함으로써 히팅 케이블의 내구성을 향상시키고, 미네랄 분말을 금속관에 넣고 밀봉처리하여 고온에서 롤링에 의한 인발로 히팅 케이블을 제조하는 작업방식에 비해 제조공정이 단순화되고, 특수한 부대장치의 사용이 불필요하여 제조단가를 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술의 일예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 2는 종래기술의 다른 예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 3은 종래기술의 또 다른 예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 4는 종래기술의 또 다른 예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 2는 종래기술의 다른 예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 3은 종래기술의 또 다른 예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 4는 종래기술의 또 다른 예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히팅 케이블을 도시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 도면들에 있어서, "히팅 케이블"은 지름, 두께 및 폭이 과장되어 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의와 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 결코 아니며, 히팅 케이블의 그 두께 및 폭은 변경될 수 있다. 즉, 히팅 케이블을 구성하는 발열선, 제1 피복층, 축열층, 비금속재관, 그리고 비금속재관의 내측면에 돌출된 돌기의 지름, 길이 및 두께는 도시된 크기보다 작거나 클 수도 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블을 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 도 5의 (a)는 사시도이고, (b)는 (a)의 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블은 발열선(11), 제1 피복층(12), 축열층(13) 및 비금속재관(14)을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 히팅 케이블은 도시되지는 않았지만 제2 내지 제4 피복층을 더 포함할 수 있다.
발열선(11)은 전류를 인가받으면 발열하는 니크롬선과 같은 저항성 발열체를 사용한다. 이와 같은 저항체 발열체는 그 용도에 따라 동선, 니크롬선, 동니켈선, 동크롬선, 철크롬선 중에서 선택적으로 사용할 수 있으며, 기타 도전 성분이 있는 어떠한 금속 전선도 이용될 수 있다. 여기서, 발열선(11)은 한 가닥으로 도시되어 있으나, 도 6에 도시된 다른 실시예에서와 같이 2가닥, 또는 3가닥 이상도 가능하다. 전류를 인가하였을 때 전류의 흐름을 일으키는 통로를 제공하도록 구성하면 된다.
제1 피복층(12)은 발열선(11)의 외주면을 피복하여 외부와 절연시킨다. 즉, 제1 피복층(12)은 발열선(11)이 누전되거나, 2가닥 이상인 경우, 발열선 간의 단락 현상을 방지하기 위하여 절연체로 이루어진다. 예를 들어, 제1 피복층(12)은 실리콘, 폴리에틸렌, 유리섬유재 또는 테플론재 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
유리섬유재는 무알칼리 유리질 재료를 백금로에서 녹여 작은 구멍으로부터 인출하여 섬유로 제조한다. 이러한 유리섬유는 습기를 축적하거나 흡수하는 성질이 없으므로 습기에 의한 절연 파괴가 일어날 우려가 없으며, 가공이 용이한 장점이 있다. 또한, 기존의 미네랄 절연체보다 기계적인 강도가 양호하여 보다 높은 절연성 및 신뢰성을 주며, 유리섬유재의 특성상 고온을 유지할 수 있다. 이러한 유리섬유재의 피복방법은 발열선 표면에 유리섬유를 횡권과 편조를 반복하여 피복하거나, 도체를 직조된 유리섬유 안에 배열한 후 그대로 둘러싸거나 길이 방향으로 압착하여 밀착시키는 방법이 있다.
축열층(13)은 제1 피복층(12)의 외주면을 둘러싸고 발열선(11)에서 발열된 열을 축적하고, 발열선(11)의 발열시 발생되는 전자파가 외부로 확산되는 것을 차단한다. 이를 위해 축열층(13)은 실리콘, 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 혼합된 혼합물로 이루어진다.
예를 들어, 축열층(13) 100wt%에 대하여 실리콘은 50~60wt%로 혼합되어 있으며, 나머지 40~50wt%는 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 차지한다. 이때, 전자파 차단재는 10~20wt%, 열전도재는 10~20wt%, 축열재는 10~20wt%가 혼합될 수 있다.
상기 전자파 차단재로는 열전도와 축열특성을 모두 포함하고 있는 카본(C) 또는 숯을 사용하거나, 혹은 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있는 황토를 사용할 수 있다. 이때, 카본(C)은 비교적 고가의 재료임에 따라 제조비 측면에서 다른 재료에 비해 비교적은 낮은 혼합비로 혼합시키는 것이 바람직하며, 이를 보완하기 위하여 카본에 숯, 황토 또는 이들을 함께 혼합시켜 전자파 차단 특성을 향상시킬 수도 있다. 상기 열전도재로는 동(Cu), 알루미늄(Al), 카본(C), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 상기 축열재로는 카본, 숯, 미네랄 또는 세라믹 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
비금속재관(14)은 축열층(13)을 둘러싸도록 형성되고, 내주면에 발열선(11)을 포함하는 제1 피복층(12)이 비금속재관(14)의 중앙부에 위치되도록 하기 위해 제1 피복층(12)이 비금속재관(14)의 내측부로 이동하는 것을 차단하는 다수의 돌기(14a)가 형성된다. 이때, 이웃하는 돌기(14a) 간의 간격은 제1 피복층(12)이 돌기(14a) 사이로 이동하지 못하도록 제1 피복층(12)의 직경보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 돌기(14a)는 서로 동일한 높이로 제조되거나, 혹은 도 6과 같이 발열선이 복수개의 가락으로 제작되는 경우 효율적인 배치를 위해 서로 다른 높이로 제조될 수도 있다.
비금속재관(14)은 사출 또는 프레스 성형공정을 통해 돌기(14a)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이러한 비금속재관(14)은 예를 들면 고밀도 폴리에틸렌관(XL관)으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블은 축열층(13)의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제2 피복층과, 상기 제2 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어진 제3 피복층과, 상기 제3 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제4 피복층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 피복층은 강도로 인해 내구성을 유지할 수 있도록 축열층(13)을 폴리에틸렌으로 피복처리한다. 상기 제3 피복층은 외부로부터의 기계적, 물리적, 화학적 변화요인으로부터 발열체(11)와 축열층(13)을 보호하고 발열체로부터 발생되는 열을 용이하게 전달할 수 있도록 상기 제2 피복층을 알루미늄재 튜브 또는 알루미늄합금 튜브(예를 들면, Si, Mg, Fe, Mn, Cr, Zn, Cu 중 적어도 이종 이상을 포함하는 합금재가 사용될 수 있음)에 의해 피복처리한다. 제4 피복층은 제2 피복층과 마찬가지로 강도로 인해 내구성을 유지할 수 있도록 폴리에틸렌으로 피복처리한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 발열선(11)을 제조한 후, 발열선(11)을 제1 피복층(12)으로 1차 피복한다. 그런 다음, 제1 피복층(12)을 비금속재관(14) 내부로 삽입한 후 액체 상태의 실리콘, 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 혼합된 혼합물을 유압방식의 주입기를 이용하여 비금속재관(14) 내부로 주입한다. 그런다음, 30분에서 1시간 동안 건조시켜 말랑말랑한 고무 특성을 갖는 고체상태의 축열층(13)을 제조한다.
한편, 본 발명에 따른 발열체(11)에 전류를 공급할 수 있도록 전원 케이블(도시되지 않음)이 접속되는 이음연결부위는 수분에 노출되지 누전이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 실리콘과 같은 절연재로 이루어진 절연체로 피복처리될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블을 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 도 6의 (a)는 사시도이고, (b)는 (a)의 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅 케이블은 도 5에 도시된 실시예에 따른 히팅 케이블과 유사한 구조를 갖는다. 다만, 발열선(11', 11'')이 2가닥으로 구성되고, 각 발열선(11', 11'')을 피복하는 제1 피복층(12', 12'')을 구성한다. 이외의 구성은 도 5과 동일함에 따라 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블을 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 도 7의 (a)는 사시도이고, (b)는 (a)의 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축열식 히팅 케이블은 도 6에 도시된 실시예에 따른 히팅 케이블과 유사한 구조를 갖는다. 다만, 도 6에 도시된 비금속재관과 달리 도 7에서는 비금속재관(104)에 돌기가 형성되지 않은 ㅇ원통 구조를 갖는다. 도 7에 도시된 본 발명에 따른 축열식 히팅 케이블은 발열선(101', 101''), 제1 피복층(102', 102''), 축열층(103), 비금속재관(104)으로 이루어진다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예들에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 예를 들어, 도 6 및 도 7에는 그 내부에 발열선이 삽입된 2가닥의 제1 피복층이 서로 나란한 방향으로 축열층 내에 삽입되어 있으나, 이는 일례로서 이웃하는 것끼리 꽈배기 모양으로 서로 감겨진 구조로 축열층 내에 삽입될 수도 있다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예들의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
11, 11', 11'', 101', 101'' : 발열선
12, 12', 12'', 102', 102'' : 제1 피복층
13, 103 : 축열층
14, 104 : 비금속재관
14a : 돌기
12, 12', 12'', 102', 102'' : 제1 피복층
13, 103 : 축열층
14, 104 : 비금속재관
14a : 돌기
Claims (7)
- 전류 인가시 발열하는 적어도 한 가닥의 발열선;
상기 발열선의 외주면을 피복하여 외부와 절연시키는 제1 피복층;
상기 제1 피복층의 외주면을 둘러싸도록 마련되어 상기 발열선에서 발열된 열을 축적하고, 상기 발열선의 발열시 발생되는 전자파가 외부로 확산되는 것을 차단하는 축열층; 및
상기 축열층을 둘러싸도록 형성된 비금속재관을 포함하고,
상기 축열층은 액체 상태의 실리콘, 전자파 차단재, 열전도재 및 축열재가 혼합된 혼합물을 상기 비금속재관으로 주입한 후 건조시켜 고무 특성의 고체상태로 형성되되,
상기 축열층 100wt%에 대하여, 상기 실리콘은 50~60wt%가 혼합되어 있고, 나머지 40~50wt%는 상기 전자파 차단재, 상기 열전도재 및 상기 축열재가 혼합되어 있는,
축열식 히팅 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전자파 차단재로는 카본, 숯 또는 황토 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용하고, 상기 열전도재로는 동, 알루미늄, 카본, 니켈, 크롬, 흑연 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용하며, 상기 축열재로는 카본, 숯, 미네랄 또는 세라믹 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용하는 축열식 히팅 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비금속재관은,
상기 제1 피복층이 상기 비금속재관의 중앙부에 위치되도록 하기 위해 상기 제1 피복층이 상기 비금속재관의 내측부로 이동하는 것을 차단하는 다수의 돌기가 내주면에 형성된,
축열식 히팅 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 축열층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제2 피복층;
상기 제2 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 이루어진 제3 피복층; 및
상기 제3 피복층의 외주연을 감싸도록 피복되고 폴리에틸렌으로 이루어진 제4 피복층
을 더 포함하는 축열식 히팅 케이블.
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