KR19980079430A - 자기장 차폐를 위한 열선의 전원공급방법 및 이를 이용한 전기장판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저자계 열선에서 발생되는 전자기장을 상쇄시키는 자기장 차폐를 위한 열선의 전원공급방법 및 이를 이용하여 인체에 해로운 전자기파를 차폐시킬수 있는 자동접지회로를 구비한 전기장판에 관한 것이다.

본 발명은 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복되고, 제1실드편조, 알루미늄, 제1고투자율 물질, 제2실드편조 및 제2고투자율 물질로 순차 피복되어 동축케이블형태를 이루는 열선의 전원공급방법에 있어서, 상기 열선의 일측에서는 상기탄소저항섬유와 상기 제1실드편조에 전원을 직렬방식으로 인가하고, 열산의 타측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 쇼트시켜 줌으로써, 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 통해 전류가 각각 서로 다른 방향으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기장 차폐를 위한 열선의 전원공급방법 및 이를 이용한 전기장판

본 발명은 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로 된 저자계 열선에서 발생되는 전자기파를 상쇄시키는 자기장 차폐를 위한 열선(cable heater)의 전원공급방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 자기장 차폐를 위한 열선의 전원공급방식을 이용하여 열선으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라, 차폐섬유를 부착하고 이 차폐섬유에 자동접지회로를 연결하여 열선으로부터 발생되는 전자기파를 접지측으로 바이패스시켜 줄 수 있는 전기장판에 관한 것이다.

종래에는 전기장판으로부터 인체에 해로운 전자기파(電磁氣波)가 발생되는것을 방지하기 위하여 열선으로 전자기파의 발생이 작은 물질을 사용하거나 또는 전자기파를 차단하기 위한 물질을 사용하였다.

도 1 및 도 2를 참조하여 일반적인 전기장판의 구조에 대하여 살펴보면, 상부 및 하부 시이트(1') (1'')사이에 부직포(1)가 부착되는데, 이때 부직포(1)는 그의 일표면에 열을 발생시키는 열선(2)이 고착되어 상부 시이트(1')와 부착된다. 상기 부직포(1)에 고착된 열선(2)에는 열선(2)의 과열을 방지하기 위한 과승방지기(3)가 연결되며, 열선(2)의 온도를 감지하기 위한 써미스타(4)가 상기 상부 시이트(1')와 부직포(1)사이에 상기 열선(2)에 근접하여 배치된다.

도 1의 전기장판은 상기 열선(2)으로 전원을 인가하여 열선(2)으로부터 열이 발생되도록 하고, 써미스타(4)에 의해 감지된 열선(2)의 온도를 입력하여 전기장판의 온도를 조절하는 콘트롤러(5)를 구비한다.

사용자에 의해 콘트롤러(5)의 스위치(도시하지 않음)를 온시켜 전기장판을 작동시키게 되면, 콘트롤러(5)로부터 전원이 열선(2)에 병렬방식으로 인가되고, 열선(2)을 통해 전류가 흐르게 되어 열이 발생한다. 열선(2)의 온도를 써미스타(4)로 감지하여 콘트롤러(5)로 소정신호를 출력하게 되면, 콘트롤러(5)는 써미스터(4)로부터 입력된 신호에 의하여 열선(2)으로 인가되는 구동전원을 제어하게 된다.

종래의 전기장판은 상기 열선(2)으로 니켈과 크롬의 합금으로 이루어진 저항체를 실드(shield)시켜 사용함으로써 많은 전자기파를 발생하게 되고, 장판의 접힘부위에서 단선이 발생하게 된다. 이와같이 전기장판에서 발생한 전자기파는 인체에 피폭(shower)되어 장기간 누적될 경우, 인체에 해로운 영향을 미친다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.

게다가, 전기장판에는 열선으로부터 발생되어지는 전계와 자계를 비롯하여 수맥파를 차폐시킬 수 있는 장치가 구비되어 있지 않기 때문에 전기장판이 동작을 시작함과 동시에 많은 전자기파가 방출되어 인체에 해를 미치게 된다.

본 발명은 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실리콘층과 실드편조로 피복된 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로 된 저자계 열선의 일단을 실드편조의 일단과 쇼트시키고 저자계 열선과 실드편조의 타단으로 전원을 직렬방식으로 공급하여 열선으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시킬 수 있는 열선의 전원공급방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 실리콘층이 피복된 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로된 저자계 열선을 트위스트 페어방식으로 꼬고, 꼬여진 열선의 양단으로 전원을 병렬방식으로 공급하여 열선으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시킬 수 있는 열선의 전원공급방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 열선으로 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로 된 저자계 열선을 사용하고, 저자계 열선에 전원을 직렬방식으로 공급하여 열선으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시킬 수 있는 전기장판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 열선으로 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로 된 저자계 열선을 트위스트 페어방식으로 꼬아 병렬방식으로 전원을 공급함으로써 열선으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시킬 수 있는 전기장판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 열선으로 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로 된 저자계 열선을 사용하고, 전자기파를 차폐시키기 위한 차폐섬유를 부착시킴과 동시에 차폐섬유에 자동접지회로를 연결시켜 줌으로써, 열선으로부터 발생되는 전자기파를 접지측으로 바이패스시켜 줄 수 있는 전기장판을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 전기장판을 도시한 구조도,

도 2는 도 1에 도시한 전기장판의 단면 구조도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기장판의 단면 구조도,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기장판의 평면 구조도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기장판에 내장된 자동접지회로의 회로도,

도 6은 본 발명의 전기장판에 사용되는 케이블 형태의 저자계 열선의 구조도,

도 7a 와 b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기장판에 있어서, 저자계 열선의 전원공급방식을 설명하기 위한 도면,

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기장판의 전원공급방식에 있어서, 전자기파의 상쇄원리를 설명하기 위한 도면,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기장판의 평면 구조도,

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기장판에 있어서 트위스트 페어방식의 저자계 열선의 전원공급방식을 설명하기 위한 도면,

도 11a 와 11b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기장판의 전원공급방식에 있어서, 전자기파의 상쇄원리를 설명하기 위한 도면,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부직포 1' : 상부 시이트

1 : 하부 시이트 2 : 열선

2' : 저자계 열선 3 : 과승방지기

4 : 써미스타 5, 5' : 콘트롤러

6 : 차례섬유 7 : 접지선

8 : 자동접지회로 10 : 탄소 저항섬유(저항 발열체)

SW1 : 셀렉트 스위치 LED : 자동접지 표시용 발광다이오드

100 : 접속수단 200 : 전송수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복되고, 제1실드편조, 알루미늄, 제1고투자율 물질, 제2실드편조 및 제2고투자율 물질로 순차 피복되어 동축 케이블형태를 이루는 열선의 전원공급방법에 있어서, 상기 열선의 일측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조에 전원을 병열방식으로 인가하고, 열선의 타측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 쇼트시켜 줌으로써, 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 통해 전류가 각각 서로 다른 방향으로 흐르도록 하는 열선의 전원공급방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복된 열선에 전원을 공급하는 방법에 있어서, 상기 탄소저항섬유를 트위스트 패어방식으로 꼬아 그의 양단으로 전원을 병렬방식으로 공급하는 열선의 전원공급방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전원공급방법에 있어서, 상기 탄소저항섬유 대신 저항 발열체를 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상부 및 하부 시이트사이에 부직포가 부착되고, 이 부직포의 일표면에 열을 발생시키는 저자계 열선으로 이루어진 열선이 고착되며, 상기 열선에는 열선의 과열을 방지하기 위한 과승방지기가 전원선에 의해 연결되고, 열선의 온도를 감지하기 위한 써미스터가 상기 상부 시이트 및 부직포사이에 배치되며, 상기 열선에 콘트롤러로부터 전원선을 통해 전원을 공급하는 전기장판에 있어서, 상기 상부시이트와 상기 부직포사이에 전자기파를 차폐시키기 위한 차폐섬유가 부착되고, 상기 차폐섬유의 일측에는 접지선이 연결되며, 상기 콘트롤러에는 상기 접지선을 통해 상기 차폐섬유에 연결되어 상기 차폐섬유를 접지시켜주기 위한 자동접지회로가 내장되는 전기장판을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열선은 탄소저항섬유 또는 저항발열체 중 하나를 사용한 저자계 열선으로서, 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복되고, 제1실드편조, 알루미늄, 제1고투자율 물질, 제2실드편조 및 제2고투자율 물질로 순차 피복되어 동축 케이블형태를 이룬다.

상기 콘트롤러로부터 열선으로 구동전원을 공급하는 방법은 상기 열선의 일측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조에 전원을 직렬방식으로 인가하고, 열선의 타측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 쇼트시켜, 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 통해 전류가 각각 서로 다른 방향으로 흐르도록 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 과승방지기를 열선에 연결하기 위한 전원선과 구동전원을 열선에 공급하기 위한 전원선은 트위스트 페어방식으로 꼬여져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 열선은 탄소저항섬유가 실리콘층으로 피복되어 트위스트 페어방식으로 꼬아져, 상기 트위스트 페어방식으로 꼬여진 열선의 양단으로 콘트롤러로부터 구동전원이 병렬방식으로 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 차폐섬유는 도전성 물질을 접착시킨 방호도료를 도포시키거나, 도전성 물질의 세사(細絲)로 된 방호직포로 이루어지고, 상기 차폐섬유의 도전성물질은 구리, 니켈, 은 또는 카본중 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기장판에 있어서, 자동접지회로는 상기 차폐섬유의 접지선과 접속되는 접지노드와 상기 열선에 구동전원을 공급하기 위한 제1 및 제2입력단에 각각 접속되어, 상기 입력단으로부터 입력되는 전원전압을 차단하는 제1 및 제2접속부로 이루어진 접속수단과 상기 접속수단중 제2접속부와 상기 접지노드에 각각 접속된 온도감지수단과 상기 온도감지수단에 일단이 접속된 역전류방지수단과, 상기 역전류 방지수단의 타단에 공통단이 접속된, 두 입력단중 접지전위의 입력단을 선택하기 위한 셀렉트 스위치와, 상기 셀렉트 스위치의 제1 및 제2스위칭단과 상기 접속수단의 제1 및 제2접속부사이에 각각 접속된 제1 및 제2전송부로 구성되어, 상기 접지노드에 유기된 전압을 상기 접속수단으로 전송시켜 두 입력단중 선택된 접지전위 입력단으로 바이패스 시켜주도록 하는 전송수단과, 상기 접지노드에 연결되어 상기 접지노드의 접지상태를 검지하기 위한 검출회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기장판에 있어서, 상기 접속수단의 제1 및 제2접속부는 각각 상기 입력단에 접속되어 역방향 전류를 차단하기 위한 제2포디스타와, 상기 제2포디스타에 연결된 TNR 소자로 구성되며, 상기 전송수단의 제1 및 제2전송부는 각각 상기 스위치의 스위칭단과 상기 접속수단사이에 저항과 콘덴서를 병렬연결한 RC 회로로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기장판에 있어서, 상기 검출수단은 상기 접지노드에 접속되어 상기 노드의 접지상태를 감지하는 접지상태 검출부와 상기 접지상태 검출부의 접지상태 검출신호에 따라서 상기 노드의 접지상태를 표시하기 위한 표시수단으로 이루어지고, 상기 셀렉트 스위치는 상기 콘트롤러 외부에 장착되어, 상기 노드가 접지상태가 아닌 경우에는 상기 셀렉트 스위치의 공통단은 상기 전송수단의 상기 제1 및 제2전송부중 상기 셀렉트 스위치에 접속되지 않는 전송부로 스위칭되어, 상기 노드의 전압을 상기 전송부에 접속된 입력단으로 바이패스시켜주는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 자기장 차폐 열선의 일단에서는 트위스트 페어방식 탄소저항섬유와 실드편조에 전원을 직렬로 인가하고 타단에서는 탄소저항섬유나 저항발열체와 실드편조를 쇼트시켜 줌으로써, 탄소저항섬유와 실드편조를 통해 각각 서로 다른 방향으로 전류가 흐르도록 전원을 인가하여 줌으로써, 열선으로부터의 전자기장의 발생을 방지한다.

본 발명의 전기장판에 따르면, 상기 열선으로 자기장 차폐 열선을 사용하고 콘트롤러로부터 자기장 차폐 열선의 일단으로 전원을 인가하고 자기장 차폐 열선의 타단을 쇼트시켜 줌으로써 자기장 차폐 열선 자체로부터 전자기파의 발생을 방지하며, 이때 발열선 및 과승 방지기의 전원공급을 트위스트 페어선으로 한다. 그리고 차폐섬유를 접지선을 통해 자동접지회로에 연결시켜 줌으로써 전자기파 및 수맥파가 인체로 전달되는 것을 차폐섬유를 통해 차단시켜주고 자동접지회로를 통해 접지로 바이패스시켜주게 된다.

[실시예]

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 전기장판의 실시예를 도시한 것이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기장판의 단면 구조를 살펴보면, 상부 및 하부 시이트(1')(1)사이에 부직포(1)가 부착되는데, 이때 부직포(1)에는 그의 일표면에 열을 발생시키는 탄소저항섬유 또는 저항 발열체로 된 저자계 열선(2')이 고착된다.

저자계 열선(2')이 고착된 부직포(1)는 열선(2')으로부터 발생되는 잔자가파를 차폐시키기 위한 차폐섬유(6)를 개재(介在)하여 상부 시이트(1')와 부착되고, 상기 차폐섬유(6)의 일단에는 상기 차폐섬유(6)를 접지시키기 위한 접지선(7)이 연결된다.

또한, 상기 부직포(1)에 고착된 열선(2')에는 열선(2')의 과열을 방지하기 위한 과승방지기(3)가 연결되며, 열선(2')의 온도를 감지하기 위한 써미스터(4)가 상기 차폐섬유(6)와 부직포(1)사이에 상기 열선(2')에 근접하여 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 전기장판은 상기 저자계 열선(2')으로 전원을 인가하여 열선(2')으로부터 열이 발생되도록 하고, 써미스타(4)에 의해 감지된 열선(2')의 온도를 입력하여 전기장판의 온도를 조절하는 콘트롤러(5')를 구비한다.

본 발명의 전기장판을 제어하기 위한 콘트롤러(5')에는 전자기파를 접지측으로 바이패스시켜 주기위한 자동접지시켜 주기 위한 자동접지회로(8)가 내장된다.

이 자동접지회로(8)는 콘트롤러(5')로부터 열선(2')으로 전원을 공급하기 위한 단자(P1, P2)를 입력단에 연결하고, 접지선(7)을 통해 상기 차폐섬유(6)에 가상접지점을 연결하여, 접지상태유무를 검출하여 상기 차폐섬유(6)를 자동 접지시켜주기 위한 것이다.

상기 콘트롤러(5')는 콘센트(9)로부터 전원을 입력하는 두 입력단(I1, I2)중 접지전위의 입력단을 선택하기 위한 셀렉트 스위치(SW1)와, 상기 셀렉트 스위치(SW1)에 의해 선택된 입력단이 접지전위일 경우에는 접지선(7)이 자동접지상태임을 나타내는 발광다이오드(LED)를 구비한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전원공급방식을 채용한 전기장판의 평면 구조를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 전기장판에 있어서, 열선(2')은 전기장의 발생을 감소시키기 위하여, 도 6에 도시된 바와같이 탄소 저항섬유(10)가 다중피복된 동축 케이블 형태를 이룬다. 이때, 열선(2')으로서 탄소저항섬유를 다중피복하는 대신 저항 발열체를 다중 피복할 수도 있다.

동축 케이블 형태의 열선(2')은 탄소저항섬유(10)가 실리콘층(11)으로 절연피복되고, 이어서 제1실드편조(12), 알루미늄(13), 제1고투자율 물질(14), 제2실드편조(15) 및 제2고투자율 물질(16)로 순차 피복된 구조를 갖는다.

이러한 탄소저항섬유(10)가 다중피복된 저자계 열선(2')은 전원을 공급하는 방식에 따라 전자기파가 상쇄되는데, 이와같이 전자기파가 상쇄되는 전원공급상식을 도 7을 참조하여 설명한다.

저자계 열선(2')에 전원(P)을 공급할 때, 도 7A에 도시된 바와같이 전원공급 단자(P1, P2)를 각각 탄소저항섬유(10)의 양단에 연결하고 전원(P)을 열선(2')의 양단으로 병렬방식으로 공급하는 경우에는 전자기파가 상쇄되지 않는다.

하지만, 도 7B에 도시된 바와같이 열선(2')에 전원(P)을 공급하는 경우에는, 열선 (2')의 일측에서는 전원공급단자(P1, P2)가 탄소저항섬유(10)와 제1실드편조(12)에 각각 연결되어 콘트롤러(5')로부터의 전원(P)이 인가되도록 하고, 열선(2')의 타측에서는 탄소저항섬유(10)와 제1실드편조(12)를 와이어(17)를 이용하여 쇼트시킨다.

그리고, 전원단자(P1, P2) 로부터 전원(P) 을 탄소저항섬유(10) 과 제1실드편조(12)에 각각 인가하기 위한 전원선(18)은 트위스트 페어방식으로 꼬여져 전자기파를 상쇄시킨다.

따라서, 상기한 바와같이 저자계 열선(2')의 일단으로만 도 7B에서와 같이 전원(P)을 공급하면, 탄소저항섬유(10)와 제1실드편조(12)를 통해 전류가 서로 반대방향으로 흐르기 때문에 전자기파는 서로 상쇄되어 열선(2')으로부터의 전자기파는 발생되지 않는다.

상기와 같이 전원을 공급하였을 경우 전자기파가 상쇄되는 원리를 도 9를 참조하여 설명하면, 탄소저항섬유(10)와 제1실드편조(12)사이의 상호 인덕턴스 M을 구한다. 제1실드편조(12)측을 흐르는 전류 Is 에 의해서 생기는 자속을 ψs 라고하면, 제1실드편조(12)의 자기 인덕턴스 Ls 는 하기의 식(1)과 같다.

Ls = ψ_s/ I_s····· (1)

또, 탄소저항섬유(10)에 결합하는 자속을 9M 으로 하면, 제1실드편조(12)와 탄소저항섬유(12)사이의 상호 인덕턴스 M 은

M = ψ_M/ I_S····· (2)

도 9와 같은 동축 케이블에서는 제1실드편조(12)를 통해 흐르는 전류에 의해서 생기는 자속은 반드시 그 탄소저항섬유(12)도 감싸버리기 때문에 상기의 식(1)의 φs 와 식(2)의 φ_M은 동일하므로 M 과 L은 하기의 식(3)과 같이 동일한 값을 갖게 된다. 즉, 탄소저항섬유(10)와 제1실드편조(12)사이의 상호 인덕턴스(M)는 실드의 자기 인덕턴스(L)과 같게 된다.

M = L ··· (3)

그러므로, 동축 케이블의 실드는 자기실드가 아니고 장전실드이므로, 동축 케이블 형태의 열선(2')이 전자유도를 방지할 수 있는 것은 제1실프편조(12)에 탄소저항섬유(10)와는 반대방향의 전류를 흘려서 열선(2')으로부터 발생되는 자계를 상쇄하기 때문이다.

상기 차폐섬유(6)는 열선(2')으로부터 발생되는 전자기파가 인체에 미치는 영향을 방지하기 위하여 전자기파의 흡수차단물질로 알려진 구리, 니켈, 은, 또는 카본등과 같은 도전성 물질을 접착시킨 방호도료를 도포시키거나, 이 도전성물질의 세사로 된 방호직포로 형성된다. 또한, 상기 차폐섬유(6)의 일단에는 접지선(7)이 연결되어 있으므로, 전자기파 및 수맥파에 의하여 유기되는 전압을 자동접지회로(8)를 통해 접지시켜 전기장판의 상부 시이트(1')를 통해 상측방향으로 전자기파 및 수맥파가 방출되는 것을 방지하여 줌으로써 전자기파 및 수맥파가 인체에 도달되어지지 않게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기장판을 제어하는 콘트롤러내에 내장된 자동접지회로의 회로도를 도시한 것이다.

상기 자동접지회로(8)는 전기장판의 접지선(7)과 접속되는 접지노드(A)와, 콘넥터(9)로부터 인가되는 전원을 콘트롤러(5')에 공급하기 위한 제1 및 제2입력단(I1, I2)에 각각 접속되어 상기 입력단(I1, I2)으로부터 입력되는 전원전압을 차단하는 제1 및 제2접속부(110, 120)로 이루어진 접속수단(100)과, 상기 접속수단(100)중 제2접속부(120)와 접지노드(A)에 각각 접속된 써미스터(TH1)와, 상기 써미스터(TH1)에 일단이 접속된 제1포디스타(P1)와, 상기 제1포디스타(P1)의 타단에 공통단(SO)의 접속된 두 입력단(I1, I2)중 접지전위의 입력단을 선택하기 위한 셀렉트 스위치(SW1)와, 상기 셀렉트 스위치(sw1)의 제1 및 제2스위칭단(S1, S2)에 각각 접속되어 상기 접지노드(A)에 유기된 전압을 상기 접속수단(100)으로 전송시켜 두 입력단(I1, I2)중 선택된 접지전위 입력단으로 바이패스시켜주도록 하는, 상기 접속수단(100)의 상기 제1 또는 제2접속부(110, 120)에 각각 접속된 제1 및 제2전송부(130, 140)로 구성된 전송수단(200)과, 상기 접지노드(A)에 연결되어 상기 접지노드(A)의 접지상태를 검지하기 위한 검출회로(150)를 포함한다.

상기 제1 및 제2접속부(110, 120)는 각각 1.5kΩ 의 제1 및 제2포디스타(P1, P2)와, 제1 및 제2TNR소자(TNR1, TNR2)로 구성된다. 상기 제1 및 제2전송부(130, 140)는 100kΩ 의 제1 및 제2저항(R1, R2)과 104pF 의 제1 및 제2콘덴서(C1, C2)를 병렬로 연결한 RC 회로로 구성된다.

또한, 검출회로(150)는 상기 접지노드 A에 연결되어 상기 노드 A의 접지상태를 검출하기 위한 접지상태 검출부(151)와, 노드(A)의 접지상태를 표시하기 위한 자동접지표시용 발광다이오드(LED)로 구성된다.

이때, 도 4에 도시된 바와같이 콘트롤러(5')에는 상기 자동접지 표시용 발광다이오드(LED)는 사용자에게 자동접지상태를 표시할 수 있도록 외부에 장착되고, 수동으로 두 입력단(I1, I2)중 접지전위의 입력단을 선택할 수 있도록 셀렉트스위치(SW1)도 외부에 장착된다.

상기 제1내지 제3포디스타(P1-P3)는 역방향으로 전류가 흐르는 것을 차단하기 위한 것이다. 제2 및 제3포디스타(P2, P3)는 제1 및 제2입력단으로 전송수단(200)으로의 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 것으로서, 입력단(I1, I2)으로 인가되는 전원이 전송수단(200)으로 인가되는 것은 차단되고, 접지노드(A)에 전자기파 등에 의해 유기된 전압이 셀렉트 스위치(SW1) 및 셀렉트 스위치(SW1)에 의해 선택된 전송수단(200)의 제1 또는 제2전송부(130, 140)를 통해접속수단(100)에 인가되어 선택된 접지전위의 입력단으로 바이패스시켜 주도록 한다. 제1포디스타(P1)는 접지노드(A)에 유기된 전압이 셀렉트 스위치(SW1)로 흐르도록 하는 것이다.

또한, 제1 및 제2TNR 소자(TNR1, TNR2)는 충격전압을 감소시킴과 동시에 역방향으로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 것으로서, 접지노드(A)에 유기된 전압이 접속수단(100)의 제1 및 제2접속수단(110, 120)을 통해 입력단(I1, I2)으로 각각 인가되는 것을 차단한다.

또한, 셀렉트 스위치(SW1)는 노드 A에 전자기파등에 의해 유기된 전압이 셀렉트 스위치(SW1)의 공통단(SO)을 제1 및 제2전송부(130, 140)중 접지전위의 입력단(I1 또는 I2)에 접속된 제1 또는 제2전송부(130, 140)측의 스위칭단(S1또는 S2)으로 스위칭하여, 자동접지회로를 접지선로에 접속시키기 위한 것이다.

언급되지 않은 부호 N1은 제1포디스타(P1)와 제1TNR 소자(TNR1)를 접속시킨 제1노드이며, 부호 N2 는 제1TNR 소자(TNR1) 및 제2포티스타(P2)와 제2TNR 소자(TNR2)를 접속시킨 제2노드이다.

콘트롤러(5')내에 상기 자동접지회로(8)가 내장된 전기장판의 동작에 대하여 설명하면, 전기장판을 구동시키기 위하여 콘센트(9)로부터 입력단(I1, I2)을 통해 전원이 인가되면, 전기장판의 전원공급단자(P1, P2)를 통해 전원이 열선(2')으로 인가되어 열선(2')을 통해 전류가 흐르게 되고 이에 따라 열선(2')으로부터 열이 발생되게 된다.

이때, 열선(2')에 도 7B에 도시된 바와같은 방식으로 전원이 공급되어 열선(2')의 탄소저항섬유(10)와 제1실드편조(12)를 통해 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 되므로, 열선(2')으로 전자기파는 발생되지 않고 열만 발생된다.

이와 동시에, 자동접지회로(8)는 접지노드(A)에 전자기파 동에 의해 유기된 전압을 두 입력단(I1, I2)중 접지선로인 입력단으로 바이패스시켜 줌으로써 전자기파를 차단하게 된다.

즉, 자동접지회로(8)의 동작을 상세히 설명한다. 콘센트(9)로부터 전원이 인가되는 입력단(I1, I2)중 제1입력단(I1)이 접지전위일 때, 셀렉트 스위치(SW1)의 공통단(S0)이 제2스위칭단(S2)으로 스위칭되어 있고, 노드 A 에 전자기파 등에 의해 전압이 유기되어 있다고 가정하자.

이때, 콘센트(9)로부터 입력단(I2)으로 접속수단(100)내의 제2접속부(120)로 양(+)의 전원이 인가되지만, 제3포디스타(P3)에 의하여 입력단(I2)으로부터 입력된 양의 전원은 차단되고, 노드 A에 전자기파 등에 의해 유기된 전압은 써미스타(TH1)와 제1포디스터(P1)를 통해 셀렉트 스위치(SW1)의 공통단(S0)에 인가된다.

셀렉트 스위치(Sw1)의 공통단(S0)이 제2스위칭단(S2)에 접속되어 있으므로, 전류는 노드(A)로부터 스위치(SW1)의 스위칭단(S0-S2) 및 제2전송부(140)의 RC 회로를 통해 제2접속부(120)로 인가된다. 따라서, 노드(A)에 유기된 전압은 접지선로측으로 접지되지 않게 되고, 노드(A)의 접지상태를 검출하는 검출수단(150)은 노드(A)가 접지되지 않았음을 검출하여 발광다이오드(LDE)를 통해 노드(A)가 접지상태가 아님을 사용자에게 인식시키게 된다.

따라서, 사용자는 LED 가 점등되면 셀렉트 스위치(SW1)의 공통단(S0)가 스위칭단(S1)에 접속되도록 스위칭시켜 접지전위를 유지하는 입력단(I1)에 연결되는 제1접속부(110)측으로 폐루프가 형성되도록 한다.

이에 따라 노드(A)에 유기된 전압은 스위치(SW1)의 스위칭단(S0-S1) 및 제1전송부(100)를 통해 제1접속부(110)로 인가되어 접지선로측의 제1입력단(I1)을 통해 바이패스시켜 주게 된다.

그러므로, 접지노드(A)에 전기장판의 차폐섬유(6)가 연결된 접지선(7)이 연결되어 있으므로, 열선으로부터의 전자기파 또는 수맥파는 자동접지회로(S)를 통해 바이패스되어 전자기파와 수맥파를 차단하게 된다.

즉, 전기장판의 열선으로부터 유기된 전압이 차폐섬유(6)에 연결된 접지선(7)을 통해 노드(A)에 인가되면, 노드(A)의 전압은 써미스타(TH1)와 제1포디스타(P1) 및 스위칭(SW)의 스위칭단(S0-S1)을 거쳐 제1전송부(110)의 RC 회로와 제1노드(N1)에 인가되어 제1접속부(110)의 제2포디스타(P2)로 인가된다. 따라서, 제2프디스타(P2)를 통하여, 제1입력단(I1)의 접지측으로 바이 패스되며, 이러한 자동접지회로의 정상적인 동작이 이루어진 상태에서 차폐섬유(6)를 안정적이고 확실하게 접지시키게 된다.

이때, 검출수단(150)은 노드 A의 접지상태를 검출하게 되므로 접지상태 표시용 LED 는 오프된다.

도 10는 본 발명의 제2실시예에 따른 전원공급방식을 채용한 전기장판의 평면 구조를 도시한 것이다. 도 10를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 전기장판에 있어서, 열선(2')은 제1실시예의 동축 케이블 형태로 구현하는 것이 아니라 실리콘층으로만 피복된 탄소저항섬유(10)를 트위스트 페어방식으로 꼬고 그의 양단으로 전원공급단자(P1, P2)로부터의 전원(P)을 병렬방식으로 공급한다.

이와같이 열선(2')을 트위스트 방식으로 꼬아 전원을 공급하였을 경우 열선(2')으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시키는 원리를 도 11을 참조하여 설명한다.

열선을 트위스트 페어방식으로 꼬았을 경우 전자기파는 도 11a 에 도시된 바와같이 화살표↗ 로 그린 자속에 의한 유도전압이 화살표의 방향으로 유기되고, 인접한 구간에서 전자기파가 서로 상쇄되게 된다.

또한, 도 11b 에 도시한 바와같이 선에 흐르는 전류에 의해 발생되는 자속은 인접한 구간에서 서로 상쇄되어 외부로 방출시키지 않는다.

따라서, 열선(2')의 꼬임의 밀도를 높여 감으로써 자속 쇄고 면적이 작아지게 되고 결합되는 노이즈도 저감되므로, 열선(2')으로부터 발생되는 전자기파를 상쇄시킬 수 있게 된다.

또한, 열선에 공급되어지는 전원이 직렬결선방법이며, 열선으로 탄소저항섬유(10)가 다중 피복되어 있고, 특히 고투자율의 물질이 피복되어 있으므로써 본 발명의 열선에서 발생하는 전자기파 역시 종래의 열선에서 발생하는 전자기파에 비하여 감소한다.

이를 실험하여 측정한 결과를 살펴보면, 도1의 종래의 전기장판과 도 4의 본 발명의 전기장판으로부터 발생되는 전기장 및 자기장은 (표 1)과 같다.

종래의 전기장판	본 발명의 전기장판
전기장	자기장	전기장	자기장
100V/m	100 mG	0 V/m	0 mG

본 발명에 따르면, 자기장 차폐 열선의 일단에서는 탄소저항섬유 또는 저항발열선과 실드편조에 전원을 인가하고 타단에서는 탄소저항섬유와 실드편조를 쇼트시켜 줌으로써, 탄소저항섬유와 실드편조를 통해 각각 서로 다른 방향으로 전류가 흐르도록 전원을 인가하여 줌으로써, 열선으로부터의 전자기장의 발생을 방지한다.

그리고, 실리콘층으로 피복된 탄소저항섬유를 트위시트페어 방식으로 꼬고 그의 양단으로 전원을 병렬방식으로 공급하여 줌으로써 열선으로부터의 전자기파를 상쇄할 수 있다.

또한, 전기장판의 콘트롤러에 자동접지검출회로를 내장하고, 열선으로부터 발생하는 전자기파를 차단하기 위한 차폐섬유를 상부 시이트 하단에 형성함과 동시에 차폐섬유를 자동접지회로를 통해 접지시킴으로써 전기장판으로부터 발생하는 전자기파 및 자연상태에서 존재하는 수맥파가 전기장판상부에 도달하지 않도록 하게 된다.

또한, 탄소저항섬유를 사용하는 열선을 이용함으로써 전기장판의 접합부위에서 발생하던 열선이 단선되는 문제점 또한 해결된다.

Claims (19)

1. 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복되고, 제1실드편조, 알루미늄, 제1고투자율 물질, 제2실드편조 및 제2고투자율 물질로 순차 피복되어 동축 케이블형태를 이루는 열선의 전원공급방법에 있어서, 상기 열선의 일측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조에 전원을 직렬방식으로 인가하고, 열선의 타측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 쇼트시켜 줌으로써, 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 통해 전류가 각각 서로 다른 방향으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 열선의 전원공급방법.
2. 제 1 항에 있어서, 와이어를 통해 상기 탄소저항섬유와 제1실드편조를 연결시켜 줌으로써 열선의 타측을 쇼트시켜 주는 것을 특징으로 하는 열선의 전원공급방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소저항섬유 대신 저항 발열체를 사용하는 것을 특징으로 하는 열선의 전원공급방법.
4. 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복된 열선에 전원을 공급하는 방법에 있어서, 상기 탄소저항섬유를 트위스트 페어방식으로 꼬아 그의 양단으로 전원을 병렬방식으로 공급하는 것을 특징으로 하는 열선의 전원공급방법.
5. 상부 및 하부 시이트사이에 부직포가 부착되고, 이 부직포의 일표면에 열을 발생시키는 저자계 열선으로 이루어진 열선이 고착되며, 상기 열선에는 열선의 과열을 방지하기 위한 과승방지기가 전원선에 의해 연결되고, 열선의 온도를 감지하기 위한 써미스터가 상기 상부 시이트 및 부직포사이에 배치되며, 상기 열선에 콘트롤러로부터 전원선을 통해 전원을 공급하는 전기장판에 있어서, 상기 상부시이트와 상기 부직포사이에 전자기파를 차폐시키기 위한 차폐섬유가 부착되고, 상기 차폐섬유의 일측에는 접지선이 연결되며, 상기 콘트롤러에는 상기 접지선을 통해 상기 차폐섬유에 연결되어 상기 차폐섬유를 접지시켜주기 위한 자동접지회로가 내장되는 것을 특징으로 하는 전기장판.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 열선은 탄소저항섬유 또는 저항발열체중 하나를 사용한 저자계 열선인 것을 특징으로 하는 전기장판.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 저자계 열선은 탄소저항섬유가 실리콘층으로 절연피복되고, 제1실드편조, 알루미늄, 제1고투자율 물질, 제2실드편조 및 제2고투자율 물질로 순차 피복되어 동축 케이블형태를 이루는 것을 특징으로 하는 전기장판.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 열선의 일측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조에 전원을 직렬방식으로 인가하고, 열선의 타측에서는 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 쇼트시켜, 상기 탄소저항섬유와 상기 제1실드편조를 통해 전류가 각각 서로 다른 방향으로 흐르도록 상기 콘트롤러로부터 열선으로 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기장판.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 과승방지기를 열선에 연결하기 위한 전원선과 구동전원을 열선에 공급하기 위한 전원선은 트위스트 페어방식으로 꼬여져 있는 것을 특징으로 하는 전기장판.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 열선은 탄소저항섬유가 실리콘층으로 피복되어 트위스트 페어방식으로 꼬아진 것을 특징으로 하는 전기장판.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 트위스트 페어방식으로 꼬여진 열선의 양단으로 콘트롤러로부터 구동전원이 병렬방식으로 인가되는 것을 특징으로 하는 전기장판.
12. 제 5 항에 있어서, 상기 열선은 저항발열체가 실리콘층으로 피복되어 트위스트 방식으로 꼬여진 것을 특징으로 하는 전기장판.
13. 제 5 항에 있어서, 상기 차폐섬유는 도전성 물질을 접착시킨 방호도료를 도포시키거나, 도전성 물질의 세사(細絲)로 된 방호직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기장판.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 차폐섬유의 도전성물질은 구리, 니켈, 은 또는 카본중 하나인 것을 특징으로 하는 전기장판.
15. 제 5 항에 있어서, 자동접지회로는 상기 차폐섬유의 접지선과 접속되는 접지노드와, 상기 열선에 구동전원을 공급하기 위한 제1 및 제2입력단에 각각 접속되어, 상기 입력단으로부터 입력되는 전원전압을 차단하는 제1 및 제2접속부로 이루어진 접속수단과, 상기 접속수단중 제2접속부와 상기 접지노드에 각각 접속된 온도감지수단과, 상기 온도감지수단에 일단이 접속된 역전류방지수단과, 상기 역전류 방지수단의 타단에 공통단이 접속된 두 입력단중 접지전위의 입력단을 선택하기 위한 셀렉트 스위치와, 상기 셀렉트 스위치의 제1 및 제2스위칭단과 상기 접속수단의 제1 및 제2접속부사이에 각각 접속된 제1 및 제2전송부로 구성되어, 상기 접지노드에 유기된 전압을 상기 접속수단으로 전송시켜 두 입력단중 선택된 접지전위 입력단으로 바이패스시켜주도록 하는 전송수단과, 상기 접지노드에 연결되어 상기 접지노드의 접지상태를 검지하기 위한 검출회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장판.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 접속수단의 제1 및 제2접속부는 각각 상기 입력단에 접속되어 역방향 전류를 차단하기 위한 제2포디스타와, 상기 제2포디스타에 연결된 TNR 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기장판.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 전송수단의 제1 및 제2전송부는 각각 상기 스위치의 스위칭단과 상기 접속수단사이에 저항과 콘덴서를 병렬연결한 RC 회로로 구성된 것을 특징으로 하는 전기장판.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 접지노드에 접속되어 상기 노드의 접지상태를 감지하는 접지상태 검출부와, 상기 접지상태 검출부의 접지상태 검출신호에 따라서 상기 노드의 접지상태를 표시하기 위한 표시수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기장판.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 셀렉트 스위치는 상기 콘트롤러 외부에 장착되어, 상기 노드가 접지상태가 아닌 경우에는 상기 셀렉트 스위치의 공통단은 상기 전송수단의 상기 제1 및 제2전송부 중 상기 셀렉트 스위치에 접속되지 않는 전송부로 스위칭되어, 상기 노드의 전압을 상기 전송부에 접속된 입력단으로 바이패스시켜주는 것을 특징으로 하는 전기장판.