KR101496611B1 - 바이메탈온도스위치를 구비한 전열난방케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기를 이용하는 전열케이블에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 케이블 내부에 가열을 위한 전열선(전기발열체)가 구비되고 전열선의 발열을 바이메탈온도스위치로 제어하는 전열케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전열선을 포함하는 전열케이블은, 상기 전열케이블이 상기 전열선의 온도에 따라 작동되는 바이메탈온도스위치을 더 포함하여 상기 전열선이 소정의 온도를 넘는 경우 상기 전열선으로 인가되는 전원을 차단시키고 그리고 상기 전열선이 소정의 온도 이하인 경우에는 상기 전열선으로 인가되는 전원을 차단하지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

바이메탈온도스위치를 구비한 전열난방케이블{Electric heat cable having a bimetal thermal switch }

본 발명은 전기를 이용하는 전열케이블에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 케이블 내부에 가열을 위한 전열선(전기발열체)이 구비되고 전열선의 발열을 바이메탈온도스위치로 제어하는 전열케이블에 관한 것이다.

최근 식당이나 기숙사 또는 영업적 숙소 등에서 바닥 난방으로 전기 발열체를 포함하는 전열케이블을 이용하여 바닥 난방을 하는 경우 늘어나고 있다.

기존의 가스보일러나 기름보일러에 사용되는 난방관과 같이 바닥에 매설되며, 그 안에 물이나 기름 등을 채워지고 또한 관을 따라 내부에 전기발열선을 넣어서, 전기로 전기발열선을 가열하여 상기 물이나 기름을 열전달 매체로 하여 바닥 난방을 하는 난방 방법이 사용되고 있다.

또한 다른 방식의 전열선을 이용한 난방은 금속관내에 전기발열선이 넣어져 난방을 위해 매설되어 사용되는 것이다. 이런 방식의 전열난방케이블은 전열 난방관과 같이 바닥에 매설되어 사용된다.

특히 전열난방케이블은 난방을 위해 온도 제어를 하기 위해 온도 센서 등이 사용되나 온도 센서나 제어기의 파손에 의해 과열될 우려가 있다. 이런 경우 외부의 영향에 적게 받으면서 과열을 방지할 수 있는 전열난방케이블이 필요하다.

대한민국 실용신안 등록번호 제20-0361390호(2004년09월13일 공고)

본 발명의 목적은 안전하고 간단하게 전열선을 가열하여 금속관을 통해서 과열의 위험없이 난방할 수 있는 전열난방케이블을 제공하기 위한 것이다.

다른 본 발명의 목적은 전열선의 과열을 방지하고 간단한 구조로서 바닥 시공현장에서 용이하게 시공 할 수 있는 전열난방케이블을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 전열난방케이블이 바닥 난방 공사 현장에서 직접 배선작업을 전열난방케이블 바닥을 공사하지 않고 공장에서 미리 과열방지기를 장착하고 배선될 수 있도록 구성된 전열난방케이블을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전열선을 포함하는 전열난방케이블은, 상기 전열난방케이블이 상기 전열선의 온도에 따라 작동되는 바이메탈온도스위치을 더 포함하여 상기 전열선이 소정의 온도를 넘는 경우 상기 전열선으로 인가되는 전원을 차단시키고 그리고 상기 전열선이 소정의 온도 이하인 경우에는 상기 전열선으로 인가되는 전원을 차단하지 않는 것을 특징으로 한다.

또한 전열난방케이블은 전열선으로 난방을 하는 발열부, 상기 발열부에 전원을 공급하는 외부의 전원과 상기 전열선의 전기적 연결 및 밀봉을 하기 위한 밀봉부, 및 외부의 전원 연결을 위한 전원선이 배치된 비발열부를 포함하며, 상기 발열부, 상기 밀봉부, 및 상기 비발열부가 나란히 배치되며, 상기 바이메탈온도스위치는 상기 밀봉부내에서 상기 전열선에 전원을 인가하는 전원선에 직렬로 연결되고, 그리고 상기 전열선이 상기 발열부 내로 횡단하거나, 또는 2번 이상 중첩되도록 배치되어 발열 기능을 원활히 할 수 있으며, 상기 전열선이 상기 바이메탈온도스위치와 접촉되어 배치되는 것,을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열부는 외관으로 금속관, 상기 금속관 내에 배치된 절연재, 그리고 상기 절연재 내에 배치된 전열선을 포함하며, 상기 밀봉부는 상기 발열부의 금속관과 동일한 재질이며 상기 발열부 및 상기 비발열부의 외부에 밀봉 결합되는 금속밀봉관, 상기 금속관내 배치된 바이메탈온도스위치, 및 상기 바이메탈온도스위치를 보호하는 밀봉절연재,를 포함하며, 상기 발열부의 전열선이 상기 발열부의 금속관 외부로 나와 상기 바이메탈온도스위치와 접촉하며 직렬로 연결되고, 그리고 상기 바이메탈온도스위치에서 비발열부로 배선되며, 그리고 상기 비발열부는 상기 바이메탈온도스위치에 외부의 전원을 인가하기 위한 전원선 미 상기 전원선을 보호하기 위한 보호관을 포함하여, 외부의 전원과 연결될 수 있도록 하는 것,을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열선이 폴리이미드로 감싸여진 것을 특징으로 한다.

위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전열케이블은 바이메탈온도스위치을 이용해서 전열선이 소정의 온도 이상으로 올라가지 못하도록 온도 상한을 제어한다. 또한 바이메탈온도스위치는 구조적으로 외부의 영향에 의해 파손되지 않으므로 안전하고 간단하게 전열케이블의 파손을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 전열케이블은 바이메탈온도스위치를 전열선에 직렬로 연결하고 상기 바이메탈온도스위치를 밀봉부내 배치시켜 상기 케이블의 전체 두께를 얇게 하여 배관시 용이하게 배관할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 밀봉부를 일부 또는 전체를 투명 또는 반투명 재질을 사용하여, 상기 바이메탈온도스위치가 장착된 것인지 용이하게 확인할 수 있도록 하면 안전하게 전열난방 시스템을 만들 수 있다.

또한 본 발명의 전열케이블을 바닥 난방용으로 사용하며 추가적으로 안전장치를 사용하면 보다 더 안전하고 사용이 편리한 난방시스템을 만들 수 있다.

도1은 본 발명의 전열난방케이블의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 전열난방케이블의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호들은 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하였다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 전열난방케이블에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

먼저 도1은 본 발명의 전열난방케이블의 일 실시예로서의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 전열난방케이블(10)은 크게 발열부, 밀봉부, 및 비발열부를 포함한다.

도1에서 발열부(100)는, 실제 난방을 위해 열을 발산하는 부분으로서 종전의 전기발열케이블과 동일 유사한 구조로서, 바닥 배관용으로 사용되는 경우에는 바닥에 매설되어 발열하는 부분으로, 전열선(110), 상기 전열선(110)을 보호하며 열을 전달하는 절연재(120), 상기 절연재와 상기 전열선(110)을 내부에 포함하여 열을 발산하는 금속관(130)을 포함한다. 그리고 전열선(110)은 외부의 전원과 연결된다.

밀봉부(200)는 상기 발열부(100)에 전원을 공급하는 외부의 전선과 상기 전열선(110)의 전기적 연결 및 밀봉을 하기 위한 부분으로, 본 발명의 특징인 바이메탈온도스위치(250)가 매입된다. 상기 밀봉부(200)의 상기 바이메탈온도스위치(250)를 중심으로 외부의 전원을 연결하기 위한 전원선(320)과 상기 발열부(100)의 전열선(110)이 연결될 수 있다. 상기 바이메탈온도스위치(250)를 통한 전열선(110)과 전원선(320)의 결합은 밀봉절연재(220)에 의해 보호되고 외부는 밀봉금속관(210)으로 보호된다. 상기 바이메탈온도스위치(250)는 도시된 바와 같이 상기 전열선(110)과 접촉하면서 배선이 되어 상기 바이메탈온도스위치(250)가 상기 전열선(110)의 온도에 의해 스위칭되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 바이메탈온도스위치는 상기 전열선으로 전원이 인가되는 것을 제어할 수 있는 위치라면 된다. 상기 밀봉금속관(210)은 상기 발열부(100)의 상기 금속관(130)과 동일 재질로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 비발열부(300)는 외부의 전원과 연결되기 위한 전원선(320) 및 상기 전원선(320)이 관통되도록 매설되어 있어 이를 보호하는 보호관(310)을 포함한다.

상기 밀봉금속관(210)은 상기 발열부(100)의 금속관(130)과 상기 비발열부(100)의 보호관을 밀봉하는 데, 바람직하게는 양측의 상기 금속관(130)과 상기 보호관(310)을 덮어서 쒸우고 별도의 고정구(230)를 이용해서 완전 밀봉하는 것이다.

본 발명의 전열난방케이블은 종래의 통상적인 전기를 이용한 난방케이블과 비교하면 상기 바이메탈온도스위치(250)가 난방케이블에서 연장된 밀봉부내에 전열선과 접촉한 상태로 내재되어 전열선의 온도에 따라 스위칭 되는 것이 주요 차이이며, 나머지 구성 부분들은 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

전체적인 구성을 살펴보면 상기 발열부(100)내에 상기 전열선(110)이 가열을 위해 횡단하며, 상기 절연재(120)가 상기 전열선(110)을 보호하기 위하여 감싸며, 상기 전열선(110) 및 상기 절연재(120)는 금속관(130)에 의해 보호되며 열이 발산된다.

본 발명의 전열선(110)은 통상의 전열선으로서 일반적으로 사용되는 니크롬선, 기타 일반 전열선 등이 사용 가능하다. 바람직하게는 본 발명의 전열선으로는 테프론으로 감싸여진 발열선 또는 폴리이미드로 감싸여진 전열선을 사용시 높은 온도로 상기 전열선(110)을 가열할 수 있다. 특히 폴리이미드로 코팅된 전열선은 전기 누전을 차단하면서도 고열을 견딜 수 있어 전열선으로 사용시 좋은 효과가 있다. 폴리이미드롤 발열 전선이나 니크롬선 등에 나선형으로 전체적으로 감아서 상기 폴리이미드가 녹아서 선에 자연스럽게 전체적으로 코팅되도록 하여 본 발명의 전열선(110)으로 만들어 사용할 수 있다.

상기 절연재(120)로는 실리카나 유리섬유 등 전열 케이블에서 사용되는 통상의 절연재 중 어느 것으로든 사용이 가능하다.

상기 금속관(130)은 알루미늄관, 동관, SUS 관 등 통상의 금속관들 중 어느 하나라도 사용이 가능하다. 필요에 따라서는 상기 금속관(130) 위에 코팅 또는 피복이 입혀질 수도 있다.

본 발명의 전열난방케이블에서 상기 밀봉부(200)는 외부의 보호를 위한 밀봉금속관(210), 전선의 전기적 접속 연결의 밀봉 및 습기로 인한 누전 방지 등의 보호를 위한 밀봉절연재(220), 상기 밀봉금속관(210)을 상기 금속관(130) 및 보호관(310)과의 밀봉 결합을 위한 고정구(230), 및 상기 전열선(110)의 온도에 따른 스위칭 역할을 하며 또한 전열선(110)과 전원선(320)의 연결 역할도 겸할 수 있는 바이메탈온도스위치(250)를 포함한다.

상기 밀봉금속관(210)은 상기 금속관(130)과 동일한 재질의 금속으로 사용될 수 있다. 필요에 따라서 열내구성이 있는 플라스틱재질도 사용은 가능하다. 투명 또는 반투명 재질로 사용시에는 내부의 바이메탈온도스위치(250)를 확인할 수 있어 편리하다. 상기 밀봉금속관(210)은 내부의 바이메탈온도스위치(250)를 수용할 수 있고 배선을 할 수 있을 정도의 내부 공간을 구비한 관으로서 단면이 원이나 다각형 등으로 사용이 가능하다. 내 외부 단면이 다르더라도 상관없이 그 역할을 수행하는 것이 중요하다. 바이메탈온도스위치(250)가 작을 수록 그 내경과 크기도 작아질 수 있다. 상기 밀봉금속관(210)의 양단은 고정구(230)로 완전 밀봉하는 것이 바람직하다. 기존의 밀봉방식을 사용하면 충분하다. 실리콘이나 테이핑 등등 다양한 기존의 방식이 모두 사용가능하다.

상기 고정구(230)는 실리콘이나 테이핑 방식의 밀봉고정 이외에도 기구적으로 너트와 같은 형태의 고정 방식도 사용 가능하며 필요에 따라 다양하게 변형하여 그 역할을 수행할 수 있으면 된다.

상기 밀봉절연재(220)는 에폭시 실리콘 절연재 등이 바이메탈온도스위치(250)와 전선 등의 접속 연결부위를 보호하며 누전 등을 방지한다.

상기 바이메탈온도스위치(250)는 본 발명에서 중요한 특징 구성으로서, 바이메탈을 이용한 것이다. 바이메탈은 열팽창계수, 즉 온도의 변화에 따라 팽창·수축하는 정도가 다른 두 종류의 얇은 금속을 포개어 붙여서 만들어지는 것으로서, 온도가 높아지면 열팽창계수가 큰 쪽이 더 많이 팽창하면서 반대쪽으로 휜다. 그리고 다시 온도가 내려가면 원래 상태로 돌아온다. 팽창이 잘 되지 않는 금속으로 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금이 사용되며, 팽창이 잘 되는 금속은 니켈·망가니즈·철의 합금, 니켈·몰리브데넘·철의 합금, 니켈·망가니즈·구리의 합금 등 여러 가지가 있다. 바이메탈온도스위치(250)는 온도에 따라 휘는 성질을 이용하여 온도에 따라 스위치 역할을 하는 것으로서, 바이메탈 자체를 스위치로 사용하여 전원의 인가 여부를 조절하는 것이다. 이와 같은 본 발명의 바이메탈온도스위치(250)는 소정의 온도이상이 되면 전열선에 연결된 전원 인가를 차단하고 다시 소정의 온도 이하로 내려가면 다시 전원을 인가하도록 하는 것으로서, 별도 회로 구성이나 제어부가 필요없이 단독으로 온도를 감지하여 작동되는 스위치로서 고정의 염려가 적고 외부의 영향에 따라 이상 작동할 우려가 매우 적은 안전한 온도스위치이다. 바이메탈온도스위치(250)는 통상적으로 작은 크기의 직육면체 형태나 얇은 원통형태로서 전열선(110)과 접촉하여 온도에 따라 전열선(110)의 전원인가 여부를 제어한다. 특히 직육면체형의 작은 바이메탈온도스위치를 이용하여 전열선(110)과 접촉하도록 하는 것이 바람직하다. 그러므로, 예를 들어 도1과 같이 본 발명의 전열난방케이블(10)이 구성된다면, 외부의 전원이 전원선(320)을 통해서 인가되면 바이메탈온도스위치(250)를 통해서 전열선(110)에 연결된다. 상기 전열선(110)은 다시 바이메탈온도스위치(250)와 접촉하며 발열부를 통해서 발열하게 된다. 그리고 소정의 온도 이상으로 전열선(110)이 가열되면 바이메탈온도스위치(250)는 전열선(110)에 인가되는 전원을 차단하여 소정의 온도 이상으로 가열되는 것을 차단한다. 그리고 전열선(110)의 온도가 소정의 온도 이하로 다시 내려가게 되면 상기 바이메탈온도스위치(250)의 바이메탈이 연결되어 전열선(110)로 전원이 연결될 수 있도록 하여 외부의 제어기에서 전원이 인가되면 전열선(110)이 발열할 수 있게 된다. 즉 바이메탈온도스위치(250)는 전열선(110)의 온도 변화에 따라 전열선(110)의 전원을 직접 제어하게 되어 전열서(110)의 과열을 제어하게 된다.

그리하여 본 발명의 전열난방케이블은 바이메탈온도스위치에 의해 전열선이 과열되는 것을 근본적으로 차단하게 된다. 따라서 온도 센서나 다른 안전장치를 필요에 따라 추가적으로 사용할 수 있으나, 바이메탈온도스위치(250)가 매설되어 기본적으로 안전을 보장받게 된다. 특히, 본 발명의 전열난방케이블은 내부에 전열선 및 바이메탈온도스위치가 내장된 상태로 밀봉되어 제작이 되면, 매설될 현장에서 상기 전열난방케이블은 바닥에 즉시 배치 및 세팅 매설되어 난방 시스템을 만들게 된다.

특히 난방관을 투명이나 반투명의 재질을 사용하게 되면 바이메탈온도스위치의 유무를 확인하여 더욱 안전하게 난방시스템을 만들 수 있다.

상기 비발열부(300)는 외부의 전원과 연결되기 위한 부분으로서, 전원선(320)은 통상적인 전기선을 사용할 수 있으며 외부의 전원과 직접 연결될 수 있는 전선이다. 그리고 보호관(310)은 상기 전원선(320)을 더 보호하기 위하여 사용되는 것으로서 전원선(320) 자체가 잘 보호된 특별한 전선이라면 필요 없을 수도 있으나 플라스틱 계열로 어느 정도 탄성이 있는 재질로 사용하는 것이 바람직하다.

발열부는 통상적으로 그 직경이 4~8 mm 정도인 통상적인 전열케이블이며, 그리고 밀봉부는 약 10 mm 정도의 직경을 가진 원통이나 다각형 통 형태의 구성을 가질 수 있다.

도2는 본 발명의 전열난방케이블의 다른 일 실시예로서의 개략적인 구성을 나타내는 단면도로서, 도1과 같이, 본 발명의 전열난방케이블(100)은 도시된 바와 같이 발열부, 밀봉부, 및 비발열부를 포함한다.

도1의 전열난방케이블과의 차이는 전열선(110)이 절연재(120) 및 금속관(130)을 횡단하여 외부의 전원선(320)과 양측에서 연결되지 않고 일측에서 전원선(320)과 연결되는 것이다. 즉 전열난방케이블(10)의 일측이 폐쇄되어 있고 전열선(110)이 왕복하여 전열난방케이블(10)의 일측에서만 외부의 전원과 연결되게 되는 것이다. 도2의 실시예는 전열선(110)의 배치에 따른 차이일 뿐 본 발명의 바이메탈온도스위치(250)의 배치는 유사하게 적용된 것이다. 본 실시예에서 바이메탈온도스위치(250)와 전열선(110)의 접촉은 지나가는 전열선들 중 어느 하나 이상과 접촉하면 된다.

10 - 전열난방케이블 100 - 발열부
110 - 전열선 120 - 절연재
130 - 금속관 200 - 밀봉부
210 - 밀봉금속관 220 - 밀봉절연재
230 - 고정구 250 - 바이메탈온도스위치
300 - 비발열부 310 - 보호관
320 - 전원선

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 전열선을 포함하는 전열케이블에 있어서,
   상기 전열케이블이 상기 전열선의 온도에 따라 작동되는 바이메탈온도스위치을 더 포함하여 상기 전열선이 소정의 온도를 넘는 경우 상기 전열선으로 인가되는 전원을 차단시키고 그리고 상기 전열선이 소정의 온도 이하인 경우에는 상기 전열선으로 인가되는 전원을 차단하지 않으며,
   상기 전열케이블은 전열선으로 난방을 하는 발열부, 상기 발열부에 전원을 공급하는 외부의 전원과 상기 전열선의 전기적 연결 및 밀봉을 하기 위한 밀봉부, 및 외부의 전원 연결을 위한 전원선이 배치된 비발열부를 포함하며, 상기 발열부, 상기 밀봉부, 및 상기 비발열부가 나란히 배치되며,
   상기 바이메탈온도스위치는 상기 밀봉부내에서 상기 전열선에 연결되는 전원에 연결되고,
   상기 전열선이 상기 발열부 내로 횡단하거나, 또는 2번 이상 중첩되도록 배치되어 발열 기능을 원활히 할 수 있으며
   상기 전열선이 상기 바이메탈온도스위치와 접촉되어 배치되며,
   상기 발열부는 외관으로 금속관, 상기 금속관 내에 배치된 절연재, 그리고 상기 절연재 내에 배치된 전열선을 포함하며,
   상기 밀봉부는 상기 발열부 및 상기 비발열부의 외부에 밀봉 결합되는 금속재질의 금속밀봉관, 상기 금속관내 배치된 바이메탈온도스위치, 및 상기 바이메탈온도스위치를 보호하는 밀봉절연재,를 포함하며, 상기 발열부의 전열선이 상기 발열부의 금속관 외부로 나와 상기 바이메탈온도스위치와 접촉하며 직렬로 연결되고, 그리고 상기 바이메탈온도스위치에서 비발열부로 배선되며, 그리고
   상기 비발열부는 상기 바이메탈온도스위치에 외부의 전원을 인가하기 위한 전원선 및 상기 전원선을 보호하기 위한 보호관을 포함하여, 외부의 전원과 연결될 수 있도록 하는 것,
   을 특징으로 하는 전열케이블.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 전열선이 폴리이미드로 감싸여진 것을 특징으로 하는 전열케이블.

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