KR200209064Y1 - 카본섬유 발열체를 이용한 자계극감형 전기 발열선 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기장판, 전기담요, 전기매트 및 가정용 온열전위 치료기와 심야전력을 이용하는 바닥 난방용등으로 널리 사용되는 전기 발열선에 관한 것으로 인체에 유해한 전자파가 방사되지 않도록 함에 있어서 보다 저렴한 비용과 간단한 제조공정으로 대량 생산할 수 있도록 하기 위해서 카본섬유선상 발열체(1)주위를 테프론 또는 실리콘 고무층(2)으로 피복 절연하고, 전도성 니켈선 또는 전도성 금속선(3)을 니켈 도금 및 석도금(4)처리된 것을 에나멜(5)로 코팅 처리후 테프론(6)또는 실리콘 등의 내열성 절연체로 피복시킨 저항이 없는 제 2 전도체(7)를 카본섬유선상 발열체(1)와 헹권물 또는 편조물(8)로 합체하고, 헹권물 또는 편조물(8)의 주위에 실리콘 고무나 합성수지로된 최외층 피복층(9)을 형성한 카본섬유발열체를 이용한 자계극감형 전기 발열선임.

Description

카본섬유 발열체를 이용한 자계극감형 전기 발열선{.}

본 고안은 전기장판, 전기담요, 전기매트 및 가정용 온열 전위치료기와 심야 전력을 이용하는 바닥난방용 등으로 널리 사용되는 전기 발열선에 관한 것으로 특히 본 고안자의 특허 제 104985호로 알려진바 있는 전도성 카본 섬유사로 이루어진 카본섬유선상 발열체를 포함하는 카본섬유 발열체를 이용한 자계극감형 전기 발열선에 관한 것이다.

종래의 전기 발열선은 일반적으로 도 3에 도시된 바와같이 난연사로 된 권심(30)에 동선으로 된 발열체(31)를 권회하고 발열체(31)를 나이론(32)로 사출 피복한 다음 나이론(32)사출 피복체에 동선으로된 감지선(33)으로 권회한후 수지와 같은 절연피복(34)으로 감싸 만든 것이다.

따라서 종래의 전기 발열선은 코일 형태로 감겨진 발열체(31)에 전류를 공급해 주었을 때 코일 L 값에 의한 자기장(자계)이란 유해전자파 발생율이 높다.

전기가 흐르면 電氣場(전계)과 磁氣場(자계)이 동시에 발생 되는데, 자기장은 W(출력)를 높이면 높을수록 GAUSS(가우스)유해 수치가 높아지는 원리인데, 同-한 수치의 출력을 공급해도 카본섬유 선상발열체 보다 금속 발열체 에서는 보다 많은 자기장(자계)이란 유해전자파가 발생된다. 그리고 금속(MEDAL)발열체는 전도열이 발생되므로 카본섬유선상 발열체에서 발생되는 원적외선 열보다 건강에 유익하지 못한 결점이 있다. 공기중 수분 및 습기로 카본사 선상발열체는 산화가 일어나지 않으나 금속(MEDAL)발열체는 산화가 일어나 전기 화재 사고 위험은 물론, 스파크 및 단락 등으로 인한 전기 고장 사고 위험도 있다는 것이 문제로 지적된다.

또 대한민국 실용공고번호 제 96-5022호로 알려진 바 있는 무자계 접촉 채난기는 가열체 본체에 배열된 2줄의 발열선에 왕복전류가 흐를때 발생자속이 상자기적 결합도를 높게하여 이에 동량의 왕복전류가 흐를때 누설자극이 극소량이 되도록 밀착시켜 단일 가열체로 형성되도록 배열하고 가열체의 일측단부에서 내부 2줄의 발열선을 접속시키고 타측단부의 양단자에 전원을 인가시켜 왕복전류가 흐르므로서 가열은 되나 자계는 발생하지 않도록 형성한 것이었다.

이와같이 무자계 접촉 채난기는 발열선과 리드선등의 길이를 동일하게 하고, 두선이 완전 밀착한 상태하에서만 자계(자기장) 상쇄율이 높다.

실용공고번호 제 96-5022호의 무자계 접촉 채난기를 실용신안원리에 의한 제품을 제작할 때, 무자계 상쇄율 100%를 가져오는 것은 불가능하며, 상쇄율 80∼90％를 가져오기 위해서도 발열선과 리드선이 완전 밀착 되도록 몰딩처리 되는 제품 공정상 제조 경비가 많이 소요되는 결점을 않고 있다.

발열선의 발열 온도가 최고 120∼150℃인바 이런 고열을 감당하는 몰딩처리를 해야 하는데 일반적인 접착제로 발열선과 리드선을 고정 밀착처리 하면 시간이 경과 하면서 발열선과 리드선이 느슨해 지면서 움직이게 된다.

그 결과 자계(자기장)상쇄율이 떨어지고 발열 상태가 고르지 못해, 과열사고 위험의 문제점이 있다.

그리고 무자계 접촉 채난기의 발열체는 금속 발열선을 사용하고 있는 바, 공기중 수분과 습기로 산화가 일어나 화재 사고 위험과 스파크 및 단락으로 인한 전기 고장 사고 위험이 있다.

상기 실용신안공고 번호 제 96-5022호의 무자계(無磁界)채난기는 자계(磁界)가 100％ 상쇄되어 자기장(자계)이 제로(O)GAUSS가 되는 원리인데, 자계 상쇄율 100％를 가져와 자기장 발생이 제로(0)상태로 만드는 것은 불가능한 일이다.

자기장 상쇄율90％를 높이는데도 생산 소요 경비가 많아 경제성이 떨어진다.

그리고 본 고안자에 의한 특허 제 104985호의 카본섬유선상발열체의 경우 종래의 전기발열선에서 방사되는 유해전자파 보다 량은 적지만 소량의 자기장인 유해전자파가 발생된다.

카본섬유가 공기중 습기로 산화 되지 않고 융점이 2500℃인바, 화재사고 위험과 단락사고 위험이 없으며, 인체에 유익한 원적외선 온열이 발생 되므로 온열치료제품의 발열체로 이용되고 있다.

본 고안자는 이와 같은 종래기술의 제반문제점을 해결하기 위해서 예의 검토한 결과 본 고안자에 의한 특허 제 104985호의 카본섬유선상 발열체에 대하여 역자계를 작용하도록 자계 상쇄 원리를 카본섬유선상 발열체에 적용하여, 내열과 내압에 상응하는 구조체로 결성시킨 것이다.

이 고안으로 카본섬유 선상발열체에서 발생되는 자계를 상쇄 시켜서 자기장(磁氣場)인 유해전자파 발생을 근본적으로 방지할 수 있는 것을 알게 되고 카본섬유 선상발열체 기능이 150∼ 250℃에 견디는 내열성과 6A 내압에 견디는 구조체로 형성 되어야만 인체와 제품에 안전하다는 점과 카본섬유 선상발열선이 갖는 구조체가 각종 채난기 제품을 생산하는데, 편리하고 간단하게 이용될 수 있는 점이 창안되어 카본섬유를 이용한 자계 극감형 전기 발열선을 완성하기에 이르렀다.

따라서 본 고안은 극자계 발열선과 접촉 채난기 제품을 보다 저렴한 비용과 간단한 제조공정으로 만들 수 있는 자계극감형 전기발열선을 제공하는데도 기술적 과제를 둔 것이다.

다음으로 접촉 채난기 발열부 발열판 구성에 필요한 카본섬유 발열선 길이와 저항값 그리고 전원 연결방법에 의해 발열판이 구성된다.

핵심은 접촉채난기 발열부 발열판 크기(2人用과 1人用)에 따라 발열판에 소요되는 카본섬유발열선 길이 단위가 정해지고, 1人用은 총 소요 길이가 15m∼21m 이내이고, 2人用은 총소요길이가 30m∼40m 이내이다.

다음은 전원연결방식이 병렬식과 직렬식에 따라 발열부 발열판에 소요되는 총 길이의 카본섬유 발열선을 2등분과 3등분하여, 병렬식으로 연결하는 발열판과 등분하지 않고 직렬연결하는 발열판에 따라 카본섬유 발열선 1m 단위당 저항값이 각각 정해진다.

그리고 정격 전압에 따라, 카본섬유발열선 1m 단위당 저항값이 다르다.

정격전압 l10V 보다 220V의 발열판에 사용되는 카본 섬유발열선 1m단위당 저항값은 보다 높은 수치를 갖게 된다.

따라서 본 고안은 접촉채난기 발열부 발열판 크기와 정격전압, 그리고 전원 연결방식에 의한 발열부 발열판 구성에 따라 카본섬유 발열선 길이 단위가 구성이 되고, 카본섬유발열선 1m 단위당 갖는 소기의 저항값을 갖게될 때 그리고 제 2 전도체와 同一한 정격전압(V)과 전류용량(A)을 갖게 될 때 접촉채난기 발열부 발열판 기능으로써 소기의 목적이 달성 되도록 기술적과제를 둔 것이다.

도 1 은 본 고안에 의한 전기발열선의 구조를 보인 사시도

도 2 는 도 1의 A-A선 확대 단면도

도 3 은 종래 전기발열선의 구조를 보인 사시도

도 4 는 본 고안에 의한 전기발열선의 연결상태를 보인 정면도

본 고안은 도 1과 도 2에 예시한 바와 같이 본 고안자의 특허 제104985호에 의한 카본섬유발열체(1)주위를 테프론 또는 실리콘 고무코팅층(2)으로 피복 절연하고, 전도선 니켈선 또는 구리선과 같은 전도성 금속선(3)을 내산화물인 석도금 및 닉켈도금(4)처리한 것을 절연체인 에나멜(5)을 코팅 처리한 후 내열성이150∼250℃ 이상인 테프론(6)으로 피복처리한 무저항 제 2 전도체(7)와, 상기 테프론 또는 실리콘 코팅층(2)으로 절연된 카본섬유선상발열체(1)를 함께 운동화용 끈과 같은 편조물또는 헹권물로(8) 평행하게 합체 시킨 다음 상기 헹권물 또는 편조물(8)주위에 실리콘 고무 또는 합성수지로 이루어진 최외층 피복층(9)을 형성하여서 된 것이다.

이와 같은 본 고안은 카본섬유선상 발열체(1)와 무저항 제 2 전도체(7)에 동일한 세기의 전류가 서로 반대방향으로 흐르도록 각각의 한쪽 끝부분을 접속시켜서 사용된다.

즉, 어느한쪽에 전류를 공급하면 그 전류는 방향을 바꿔서 다른 한쪽으로 흐를수 있도록 연결하여 사용된다.(도 4)

따라서 어느한쪽 즉, 카본섬유선상 발열체(1)에 전류를 공급하면 직렬로 연결되는 저항이 없는 제 2 전도체(7)에는 카본섬유선상 발열체(1)에서의 방향과 다른 방향으로 전류가 흐르게 된다.

그러므로 카본섬유선상 발열체(1)쪽에서 발생하는 자계와 저항이 없는 제 2 전도체(7)쪽에서 발생하는 자계는 서로 상쇄된다.

따라서 카본섬유선상 발열체(1)와 무저항 제 2 전도체(7)쪽의 자계인 유해전자파들이 거의 소멸될 정도로 극감하게 되어서 인체에 영향을 줄 정도의 유해전자파가 방사되는 것이 방지된다.

그리고 본 고안은 카본섬유 선상 발열체(1)주위를 테프론 또는 실리콘 고무피복층(2)만 절연하는 가공 공정으로 생산비용이 절감 되며, 카본섬유 선상 발열체(1)굵기()가 가늘어서 채난기 제품의 발열체로 사용하기가 아주 좋은 구성이다. 그리고 전도성 니켈선 또는 금속전도체선(7)을 석도금(4)또는 니켈 도금으로 전기 저항을 없도록 하며 산화를 방지하고 에나멜(5)코팅으로 절연 처리한 후 내열성이 높은 절연체인(150℃∼250℃)테프론(6)으로 사출 피복 처리한 무저항 제 2전도체(7)를 테프론 또는 실리콘으로 사출 피복처리된 카본섬유 선상 발열체(1)를 동일한 길이로 평행하게 헹권물 또는 편조물(8)로 합체한 다음 합성수지로 이루어진 최외층 피복층(9)으로 감싸여지도록 만든 것이기 때문에 절연성, 내열성, 내압성, 내산화성, 굴신회복성 등이 우수함과 동시에 고급기술을 요하지 않아 작업공정이 손쉽고 전기 발열선의 전체 굵기도 종래 제품보다 가늘게 만들어지므로 사용가치성이 높다.

그 결과 전기 발열선 생산비 절감은 물론 이것을 이용한 채난기 제품을 제조하는데 대한 생산 경비 절감과 제조 공정상 시간 절감 효과까지 창출하는 고안의 구성이다.

다음은 본 고안자의 특허 제 104985호로 되어있는 카본섬유를 이용한 전기발열체를 가지고 접촉채난기 발열부 발열판에 대한 구성이다.

발열판의 크기(2人用과 1人用)에 따라 또는 카본섬유선상 발열선에 전원을 연결하는 방식에 따라 카본섬유 선상발열선 길이 단위가 정해지고 발열판 정격전압과 전류용량 그리고 출력에 의해 카본섬유 선상발열선 1m 단위당 저항값을 구하는 고안의 구성은 아래와 같다.

접촉채난기 제품인 전기장판, 전기매트리스와 가정용 온열전위치료기, 돌침대 등의 발열부 발열판은 정격전압 220V와 전류용량 1.136A∼1.818A. 출력 25Ｗ∼400Ｗ 범위에서 선택되고 있으나 가정용 온열전위 치료기와 접촉채난기에 필요한 최적의 정격전압 220V와 전류용량 1.5A, 출력 330W 가 선호되고 있다.

그리고 발열부 발열판에 카본섬유 발열선이 2人用인 경우 30m∼42m, 人用인 경우 15m∼21m 가 소요되고 고정배열상태로 깐다. 카본섬유 발열선에 전원을 연결하는 방식에 따라, 병렬식과 직렬식이 있다.

카본섬유 발열선을 2등분이나 3등분하여 연결하는 병렬식과 등분하지 않고 30m∼42m 길이를 통째로 사용하는 직렬식을 동시에 나열하면 아래와 같다.

A 병렬식 방법

카본섬유 발열선 30m∼42m를 각각 2등분 하여 사용하면

① 30m를 2등분하면 15m 단위가 되고 15m 단위는 1m 단위당 저항값이 19.53Ω이며, 발열판 정격전압 220V오 전류용량 1.5A이며, 출력은 330W 이다.

② 36m를 2등분 하면 18m 단위가 되고 18m 단위는 1m 단위당 저항값이 16.28Ω이며, 발열판 정격전압 220V 와 전류용량 1.5A 이며, 출력은 33OW 이다.

③ 40m를 2등분 하면 20m 단위가 되고 20m 단위는 1m 단위당 저항값이 14.65Ω이며, 발열판 정격전압 220V 와 전류용량 1.5A 이며, 출력은 330W 이다.

④ 42m를 2등분하면, 21m 단위가 되고 21m 단위는 1m 단위당 저항값이 13.95Ω이며, 발열판 정격전압 220V 와 전류용량 1.5A 이며, 출력은 330W 이다.

B 직렬식 방법

카본섬유 발열선 30m∼42m를 등분하지 않고 한단위로 사용하는 점이다.

① 30m를 한 단위로, 30m 단위는 1m 단위당 저항값이 4.8Ω이며, 발열판 정격전압 220V와 전류용량 1.527A 이며, 출력은 336W이다.

② 36m를 한단위로 36m 단위는 1m 단위당 저항값이 4Ω이며, 발열판 정격전압 220V와 전류용량 1.527A 이며, 출력은 336W 이다.

③ 40m를 한단위로 40m 단위는 1m 단위당 저항값이 3.6Ω이며, 발열판 정격전압 220V와 전류용량 1.527A 이며, 출력은 336W 이다.

④ 42m를 한단위로 40m단위는 1m 단위당 저항값이 3.4Ω 이며, 발열판 정격전압 220V와 전류용량 1.527A 이며, 출력은 336W이다.

본 고안은 인체에 유해한 전자파가 방사되지 않으며, 유연성, 굴신회복성, 절연성 및 내열성이 우수하여서 사용도중 접촉불량, 화재발생, 누전을 방지하면서 오랫동안 사용할 수 있으며 건강에 유익한 원적외선 온열이 발생되는 전기 발열선은 물론 이것을 이용한 채난기를 보다 저렴한 비용과 간단한 제조공정으로 대량 생산하기에 적합한 등의 장점이 있다.

Claims (2)

1. 카본섬유선상발열체(1)의 주위가 실리콘 고무층(2)또는 테프론 층으로 피복 절연되어 있고, 전도성 니켈선 또는 전도성 금속선(3)을 니켈 도금 및 석도금(4)처리된 것을 에나멜(5)로 코팅 처리 한 후 테프론(6)등과 같은 절연체로 피복시킨 무저항 제 2 전도체(7)가 상기 카본섬유선상 발열체(1)와 헹권물 또는 편조물(8)로 합체되어 있고, 헹권물 또는 편조물(8)의 주위에 실리콘 고무 또는 합성수지로 된 최외층 피복층(9)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열체를 이용한 자계극감형 전기발열선.
2. 상기 제 1항에 있어서 카본섬유 선상발열체(1)와 제 2 전도체(7)를 헹권물 또는 편조물로 합체함에 있어서, 카본섬유 선상발열체(1)는 반드시 카본섬유발열선 길이 단위가 구성이 되고 1m 단위당 소기의 저항값을 갖는 카본섬유선상발열체(1)와, 저항이 없도록 전도성 니켈선 또는 전도성 금속선(3)을 니켈도금 및 석도금(4)공정처리를 반드시 하고 150℃∼250℃에 견디는 내열성을 갖도록 내열성 절연체 테프론(6)으로 피복사출한 제 2 전도체(7)가 공히 同一한 정격전압과 전류용량을 갖는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열체를 이용한 자계극감형 전기발열선.