KR101377396B1 - 전자파 차단 ptc 발열체선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기매트, 전기요, 전기장판, 전기매트리스, 전기침대, 찜질기, 전기판넬 등등 전기용 PTC 발열선에 관한 것으로서 2mm∼3mm PTC 원형의 발열부에서 발생되는 전자파 전기장 및 자기장을 완전히 차단(감쇄)하여 인체에 영향을 미치지 않게 함은 물론 PTC 발열선이 온도 상승에 비례한 저항값의 증가로 일정온도를 유지 발열하여 발열선에서 부분 과열이나 화상이나 화재를 방지함은 물론 발열선의 온도를 제어하는 온도조절기의 기능을 간소화할 수 있어 원재료 절감은 물론 생산비용을 최소화할 수 있고 또한 PTC 발열부 내부의 합선(쇼트)을 방지할 수 있는 특징이 있다.

Description

전자파 차단 PTC 발열체선{PTC ELECTRIC HEATING CORD FOR REDUCED EMF EMISSION}

본 발명은 PTC(정온도계수 positive temperature coefficient) 발열선을 이용하여 국부과열, 화재, 화상 등을 방지하며 또한 PTC 발열선에서 발생되는 전자파 전기장 및 자기장을 차단하는 PTC 발열선에 관한 것이다.

일반적으로 발열선은 여러 종류가 있는데 동과 닉켈 합금선으로 발열하는 발열체선 그리고 면상발열체, PTC 발열선이 있는데 그 중에서 면상발열체와 동과 닉켈 합금선을 이용하여 발열하는 발열체선에서 발생하는 전기장 및 자기장을 차단하는 특허는 본 출원인의 특허등록 외에 일본특허, 미국특허 등 여러 개의 특허가 등록공보되어 있으나 원형의 PTC 발열선을 이용한 전기장 및 자기장을 완전히 차단한 특허는 전무한 실정이다.

일본특허 평7-22166호 일본특허 평8-96942호 일본특허 평7-147186호 일본특허 평5-159868호 특허공보 제10-0179417 특허공보 제10-0378432 특허공보 제10-0771896 미국특허 제4,444,708 미국특허 제4,436,986

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 출원인이 전자파 자기장 차단 발열선에 대하여 1998년 12월 18일에 특허등록공보(10-0184360 전자파(EMW,EMF)를 발생하지 않는 발열체선과 또한 전기장 차단 특허등록공보(10-0184359 전자파 흡수 제거 및 어스 확인회로) 되었으나 상기의 본 출원인의 특허 자기장 차단 발열체선은 구리 닉켈 합금선을 이용하여 전자파 자기장을 차단하는 특징이 있으나 발열체선이 발열만 하고 발열선이 자체적으로 온도를 제어하지 못하기 때문에 온도를 제어하여 주는 온도조절기의 고장이나 PTC(양온도계수 positive temperature cofficient) 자기 제어식 발열선으로 온도 상승에 비례한 저항값의 증가로 일정한 설정 온도를 유지 발열하면서 전자파 자기장을 차단하고, 또한 PTC 발열부에서 발생하는 전기장을 차단하는 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도 4와 같이 2가닥의 도체에 2mm∼3mm 원형의 PTC 발열부(4)를 피복하여 자기장을 차단함에 있어서 도체1(2)와 도체2(3)는 서로 대칭되어 있고 도체1과 도체2 사이에서 PTC 발열부에서 발열하게 되며 PTC 발열부(4)의 저항값에 의하여 온도가 결정되며, 이때에 도체1과 도체2에 전류가 흐르면서 각각의 도체의 선에서 각 도체의 축을 중심으로 원형 파장의 자기장이 발생하여 원형의 PTC 발열부 내에서 자기장이 서로 상쇄되어 자기장을 자기장을 PTC 발열부(4)에서 발생하는 자기장을 차단하는 것이다.

본 발명은 원형의 PTC 발열부에서 발생하는 전자파 자기장을 완벽하게 차단함에 있어서 똑같은 2가닥의 도체 0.2mm∼0.5mm 두께의 도체를 사용하고 원형의 PTC 발열부 외경 두께는 2mm∼3mm로 생산하여야 전자파 자기장을 완전히 차단할 수 있는 것이다.

즉 도체와 도체 사이의 간격이 좁을수록 그리고 PTC 발열부의 외경의 두께 작을수록 전자파 자기장을 완벽하게 상쇄하게 되는 것이다.

일반 발열체선에서 전자파 자기장을 완벽하게 차단하려면 본 출원인의 특허(10-0184360)와 같이 하나의 도체 외부에 절연 피복을 하고 그 위에 합금선을 권선하고 도체와 합금선 끝부분을 서로 접속하여 전류가 도체로 흘러 합금선으로 되돌아 흐르면서 도체에서 발생되는 자기장과 합금선에서 발생되는 자기장이 서로 교차 상쇄되어 전자파 자기장을 완전히 차단하는 것이다.

상기와 같이 도체와 합금선 사이에 절연 피복되었을 때만 전류의 흐름이 서로 교차 상쇄되어 자기장을 완전 차단이 가능한 것이고, PTC 발열선과 같이 도체와 도체 사이가 도전성 카본 폴리머 즉 저항을 가진 도전성 물질로 피복되어 있기 때문에 도체와 PTC 발열부가 하나의 도전체가 되는 것이다.

그리하여 도전체 PTC 발열부의 외경이 클수록 도체에서 발생되는 자기장의 세기가 강하여 전자파 자기장을 완전히 차단할 수 없는 것이다.

이와 같이 일본특허 평7-22166호(도 1)와 같이 절연체 연사 위에 도체를 권선한 2가닥의 도체 위에 2mm∼3mm의 PTC 발열부를 피복하는 것은 불가능한 것이고, 만약 피복을 한다고 하여도 도체(전극)과 도체(전극) 사이가 너무 가까워서 사용중 무거운 하중이나 꺽임 또는 구겨짐이 있을 때에 전극과 전극이 합선(쇼트)이 되어 화재가 발생할 수 있는 것이다.

PTC 발열선이 온도자기제어를 하여 안전하다고 하지만 만약 도체(전극)와 도체(전극)이 사용중 합선(쇼트)이 됐을 때 도체가 가늘고 길이가 길수록 화재의 위험성이 있는 것이다.

이와 같이 합선(쇼트)이 됐을 때 전원 안전 휴즈 용량 이상의 과대 전류가 지속적으로 흘러야 휴즈가 단선되는 것인데 PTC 발열선에서 2가닥의 도체(전극)가 합선(쇼트)이 됐을 때에는 순간 스파크(불꽃)가 튀면서 카본과 폴리머를 태워 불이 붙으면서 불꽃놀이처럼 폴리머가 타들어가면서 카본만 도체(전극) 사이에 남으면서 카본에 전류가 흐르면서 불꽃이 튀기 때문에 카본에서 불꽃이 날 때만 전류가 순간적으로 흘렀다 끊겼다를 반복하여 전원 안전 장치 휴즈가 단선되지 않고 계속 불꽃이 튀면서 타들어가는 것이다.

그리하여 본 발명은 원형의 PTC 발열선을 가늘고 길게 생산하면서 전자파 자기장을 완전 상쇄하기 위하여 2mm∼3mm 원형의 PTC 발열부 내부에 2가닥의 도체(전극) 사이에 그라스 불연사를 도 2와 같이 내포하여 도체(전극)의 합선(쇼트)을 방지하고 그라스 불연사 실로 인하여 인장강도와 내구성을 강화하여 PTC 발열선의 문제점을 모두 해결하였다.

그리고 2중 안전장치로 PTC 발열부(4) 외부에 절연 피복을 하고 은박지, 알루미늄 포일(6) 또는 금속쉴드, 도전성 망체(6)를 접지(GROUND)하여 사용중 PTC 발열부의 도체(전극)와 도체(전극)가 합선(쇼트)이 됐어도 2중의 안전장치로 PTC 외부에 상기와 같이 전도성 피복체를 접지시켜 합선(쇼트)이 됐을 때 전류를 접지로 흐르게 하여 전원 휴즈나 전원 차단기를 차단시켜 안전을 더욱 보강할 수 있음은 물론 평상시에는 전자파 전기장을 차단하는 것이다.

이와 같이 PTC 발열선을 이용하여 기존의 발열선에서 과열방지와 화재와 화상을 방지하기 위해 필요로 하는 바이메탈과 온도센서가 필요치 않고 또한 온도조절기 부품을 최소화할 수 있어 부품 비용 및 원재료 절감은 물론 일본특허 평7-22166호의 도 1과 같이 절연 연사 위에 전극을 권선하지 않고 간단히 2가닥의 도체 사이에 그라스 불연사 실을 내장하여 사용중 무거운 하중이나 심한 뒤틀림이나 꺽임으로 도체(전극)과 도체(전극) 사이의 합선(쇼트)를 방지함은 물론 PTC 발열선의 인장강도와 내구성을 높여 도체(전극)의 단선을 방지하고 간단한 공법으로 저렴하게 생산할 수가 있고 또한 2mm∼3mm의 가느다란 PTC 발열선으로 사용시 돌출 부위가 적어 인체에 배김이 없어 사용에 불편함이 없고 또한 전자파 자기장을 완전히 차단(감쇄)시켜 인체에 영향을 전혀 미치지 않는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 PTC 자율 제어형 발열체선의 구조를 도시한 사시도이고
도 2는 본 발명의 전기장 및 자기장 차단 PTC 발열선을 도시한 사시도이고
도 3은 본 발명의 PTC 발열부의 단면도
도 4는 본 발명의 PTC 발열부를 도시한 부분 절개 사시도이다

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 도 4와 같이 도체1(2)과 도체2(3)는 2mm∼3mm 원형의 PTC 발열부(4) 안에 서로 연결되어 있지 않고 평행으로 대칭되게 하여 도체와 도체 사이의 PTC 소재의 저항값에 의하여 온도가 일정온도에 도달할 때에 PTC 소재의 저항력이 증가되어 전도성이 감소되어 전류의 흐름을 조절하여 일정한 온도를 유지하며 또한 2개의 도체에서 각각의 원형 파형 자기장 발생되고 2mm∼3mm 원형의 PTC 발열부에 완전히 차단(감쇄)되는 것이다

또한 도 2는 본 발명의 2mm∼3mm PTC 발열부의 2가닥 도체1(2)와 도체2(3) 사이에 그라스 불연사 실을 내장하여 합선(쇼트)를 방지하고 PTC 발열부(4) 외주면에 절연 피복(5)을 하고 그 위에 은박지(6) 또는 금속쉴드(6)하여 접지(ground)시켜 PTC 발열부에서 합선(쇼트)가 됐을 때 2중 안전장치로서 도체와 도체가 합선됐을 때 고온의 스파크(불꽃)이 튀면서 PTC 발열부 외주면의 절연 피복을 태우게 되면 PTC 발열부의 전류가 전도성 피복체(6)를 통하여 전류를 접지(ground)로 흘려 보내 전원 휴즈나 전원 차단기를 차단할 수 있는 구성으로 되어 있고 그리고 일반 사용시에는 전자파 전기장을 차단(감쇄)하는 효과가 있다.

1. 그라스 불연사 실
2. 도체1
3. 도체2
4. PTC 발열부
5. 절연 피복(PVC, 나일론, 실리콘, 테프론, PE 수지)
6. 은박지(알루미늄 포일), 금속쉴드(전도성 망체)
7. 절연 피복(PVC, 나일론, 실리콘, 테프론, PE 수지)

Claims (3)

1. 지름이 2mm-3mm인 원형의 카본 폴리머 PTC (Positive Temperature Coefficient) 발열부;
   직경이 0.2mm-0.5mm로 상기 PTC 발열부에 내장되고 서로 평행하게 이격된 단심구리로 된 한쌍의 도체;
   상기 PTC 발열부에 내장되되, 상기 한쌍의 도체 사이에 그라스 불연사 실을 내장하여 사용중 무거운 하중이나 심한 뒤틀림이나 꺽임으로 도체사이의 합선(쇼트)을 방지하고 또한 인장강도와 내구성을 강화하고;
   상기 PTC 발열부 외면에 PVC, 나일론, 실리콘, 테프론, PE수지 중 하나로 절연 피복을 하고;
   상기 절연피복 외면에 은박지(알루미늄 포일), 금속쉴드(전도성 망체)의 전도성 피복체로 피복하고 접지(ground)시켜 한쌍의 도체가 합선(쇼트)되어 화재 발생시 전도성 피복체(6)를 통하여 전류를 접지(ground)로 흘려 보내 전원휴즈나 전원차단기를 차단하여 2중의 화재방지 안전장치를 하고;
   상기 전도성 피복체(6) 외면에 절연피복을 PVC, 나일론, 실리콘, 테프론, PE수지 중 하나로 피복되어;
   상기 한쌍의 도체 각각에서 발생되는 자기장이 상기 PTC 발열부 내에서 서로 상쇄되어 전자파 자기장이 완전 차단 되는 것을 특징으로 하는 화재 방지용 PTC 전자파 자기장 차단 발열선.
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