KR200330957Y1

KR200330957Y1 - 전기 자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선

Info

Publication number: KR200330957Y1
Application number: KR20-2003-0023119U
Authority: KR
Inventors: 김동열; 윤몽숙
Original assignee: 김동열; 윤몽숙
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2003-10-22

Abstract

본 고안은 전기장과 자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선에 관한 것으로, 동 또는 니크롬선으로 형성된 권선도체가 센서의 작용을 하는 1차 권선도체와; 1차 절연부재 상에 복수의 동 또는 니크롬선으로 권취되며 온도 검출 및 발열선의 작용을 하는 2차 권선도체와; 2차 절연부재 상에 동 또는 합금선으로 권취되며 자기 회로를 상쇄시키는 작용을 하는 3차 권선도체로 구성되어 발열선에서 나오는 전기장을 효과적으로 차폐할 수 있는 특징이 있다.

Description

전기 자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선{HEATING CABLE THAT ELECTROMAGNETIC WAVE IS CANCELED AND SHIELDED}

본 고안은 전기장과 자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열선의 외주연에 형성된 다수의 절연부재층의 각층에 동선 및 니크롬선으로 이루어진 권선도체를 권취하여 하나의 차폐층으로 형성될 수 있음으로써 상기 발열선에서 나오는 전기장과 자기장을 효과적으로 차폐 및 상쇄시킬 수 있는 전기장과 자기장 차폐기능을 갖는 발열선에 관한 것이다.

오르스테드(OERSTED)나 암페어(AMPERE)에 의해 밝혀진 바와 같이, 도체에 전류가 흐르게 되면 상기 도체 주위에 자기장이 형성되고 상기 전류가 어떤 특정의 주파수를 가지게 되면 이에 상응하는 교번 전기 자기장이 형성된다.

이때, 상기 전기장은 전압이 높을수록 커지며 자기장은 전류의 흐름이 많을수록 커지게 되는데, 주기적으로 세기가 변하는 자기장(전자파)과 전기장(전기파)이 공간을 통해 전파되는 것을 전자기파라고 한다.

따라서, 도체에 교류 전류가 흐르게 되면 필연적으로 전원주파수의 전자기파가 발생하게 되는 것이고 상기 발생된 전자기파는 인체의 많은 곳을 자극하여 피해를 입히게 된다.

상기와 같은 전기장을 제거하는 가장 효과적인 방법은 전기장 발생원(도체, 전열보온기, 각종 전기기기 등)을 전도성체로 완전히 감싸 완전차폐 시킨 후 상기 전도성체를 대지에 접속시켜 전도성체에 유기된 전기장을 대지로 방출하는 것이고, 자기장을 제거하는 가장 효과적인 방법은 투자율이 높은 금속체로 자기장 발생원을 완전히 감싸 완전차폐 시킴으로써 자기장의 외부방출을 차단할 수 있게 된다.

그러나 전기보온장치와 같이 전열선이 넓은 면적에 걸쳐 분포하는 경우 전기장을 제거하기 위해서 전열보온장치의 전체를 전도성체로 완전히 감싸는 방법과 자기장을 제거하기 위해서 투사율이 높은 금속재로 전열 보온장치 전체를 완전히 감싸는 방법은 경제적인 측면에서 비용이 많이 들어가기 때문에 현실적으로 적용시키기 어려운 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 발열선의 외주연에 형성된 다수의 절연부재층의 각층에 동선 및 니크롬선으로 이루어진 권선을 권취하여 자기 회로에 의해 상쇄되는 하나의 차폐층으로 형성됨으로써, 발열선에서 나오는 전기장과 자기장을 효과적으로 차폐 또는 상쇄시킬 수 있는 전기 자기장 차폐기능을 갖는 발열선을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 동 또는 니크롬선으로 형성된 권선도체가 센서의 작용을 하는 1차 권선도체와; 1차 절연부재 상에 복수의 동 또는 니크롬선으로 권취되며 온도 검출 및 발열선의 작용을 하는 2차 권선도체와; 2차 절연부재 상에 동 또는 합금선으로 권취되며 자기 회로를 상쇄시키는 작용을 하는 3차 권선도체로 구성되어 발열선에서 나오는 전기장을 효과적으로 차폐할 수 있는 전기장 차폐 기능을 갖는 발열선에 관한 것이다.

도 1은 본 고안에 의해 완성된 전자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선의 단면도

도 2의 (a)(b)(c)는 본 고안의 요부가 작동하는 상태를 나타낸 참고도

도 3은 본 고안의 요부가 조립되는 상태를 나타낸 조립 사시도

도 4는 본 고안의 요부가 온도 조절기와 연결된 상태를 나타낸 조립 사시도

도 5는 본 고안의 요부가 접지장치와 연결되는 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10. 권심 11. 1차 권선도체

12. 2차 권선도체 13. 3차 권선도체

14. 1차 절연부재 15. 2차 절연부재

16. 3차 절연부재 17. 온도조절기

18. 전열보온기

본 고안의 구성은 외부의 전기가 공급되는 권심(Core)의 외주면을 따라 권취된 1차 권선도체 S₁, S₂가 1차 절연부재에 권취된 2차 권선도체 H₁, H₂에서 1차 절연부재의 전기저항을 통하여 전달되는 센서전류를 검출하여 조절기로 입력하는 센서의 작용을 하며, 상기 1차 절연부재에 권취된 복수의 2차 권선도체 H₁,H₂는 열을 발산하는 발열선으로 변화되고, 상기 2차 권선도체 H₁, H₂의 외주면을 따라 덮어진 2차 절연부재에 권취된 3차 권선도체 C₁, C₂는 상기 발열선에서 나오는 전기장을 차폐할 수 있도록 구성되어 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의해 완성된 전기 자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선의 단면도이고, 도 2의 (a)(b)(c)는 본 고안의 요부가 작동하는 상태를 나타낸 참고도이고, 도 3은 본 고안의 요부가 조립되는 상태를 나타낸 조립 사시도이고, 도 4는 본 고안의 요부가 온도조절기와 연결되는 상태를 나타낸 조립 사시도이고, 도 5는 본 고안의 요부가 접지장치와 연결되는 구성도이다.

먼저, 본 고안은 도 1과 같이 배열된 권심(10)의 외주면을 따라 1차 권선도체(11)인 S₁, S₂가 권취되며, 상기 1차 권선도체(11)는 동 또는 합금선으로 형성시키게 된다.

이때, 상기 1차 권선도체(11) S₁, S₂는 2차 권선도체(12) H₁, H₂간에 형성된 1차 절연부재(나일론)(14)의 전기저항을 센서(미도시됨)에 입력시키는 기능을 한다.

이와 같이 권취된 1차 권선도체(11)의 상층부에는 1차 절연부재(14)를 덮어 씌어 외주면을 감싸도록 구성한다.

상기 1차 절연부재(14)는 합성수지재의 나이론층으로 구성되며 상기 1차 절연부재(14) 표면에는 도 2와 같이 복수의 2차 권선도체(12)가 권취되는데, 상기 2차 권선도체(12) H₁, H₂는 서로 소정의 거리만큼 떨어진 상태로 일정하게 권취된다.

상기 2차 권선도체(12) H₁, H₂는 동 또는 합금선으로 형성됨과 아울러 센서(미도시됨)에 의해 온도가 검출되면서 일정 온도까지 상승하는 발열선의 기능을 가지며, 인가된 전원에 의해 발연선에는 전기장이 발생된다.

상기와 같이 2차 권선도체(12)의 권취작업이 종료되면, 3차 권선도체(13) C₁, C₂와 일체로 형성된 2차 절연부재(15)가 상기 2차 권선도체(12) 상측 외주면을 덮어 감싸도록 구성한다.

따라서 1차 절연부재(14)에 권취된 2차 권선도체(12) H₁, H₂의 발열선에서 나오는 전기장은 상기 3차 권선도체(13) C₁, C₂에 의해 차폐됨과 함께 자기회로에 의해 상쇄되면서 자기장 상태로 변화되어 90%이상 감소된다.

이때, 상기 H₁과 H₂에 흐르는 전류 방향이 정확하게 반대가 됨에 따라 발열선에 발생되는 자기장의 방향이 서로 반대가 되고 흐르는 전류량은 동일하므로 발열선에 형성된 자기장은 상호 상쇄되는 효과가 있다.

한편, 나이론층으로 형성된 1차 절연부재(14)는 온도에 따른 전기저항을 1차권선도체(11)와 2차 권선도체(12)에 전압의 형태로 인가하여 흐르는 전류를 검출하게 된다.

그리고, 상기 3차 권선도체(13)의 상측 외주면에는 3차 절연부재(16)를 씌어 감싸지도록 형성하여 하나의 차폐선으로 구성시키게 된다.

즉, 3차 권선도체(13)에 형성된 차폐층은 종래의 망으로 형성된 차폐망보다 작은 부피를 차지해 전열선의 직경을 감소시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 형성된 전열선은 도 5와 같이 전열보온기(18)의 내부에 배열되어 온도조절기(17)와 일체로 연결시키게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2와 같이 권심(10)과 1차 권선도체(11) S₁, S₂이 감싸지도록 합성수지제인 나이론으로 형성된 1차 절연부재(14)와 2차 절연부재(15)를 구성한다.

또한 상기 1차, 2차 절연부재(14)(15) 및 권심(10) 외주면에 니크롬선으로 된 1차, 2차, 3차 권선도체(11)(12)(13)를 각각 권취하므로 상기 3차 권선도체(13)에는 2차 권선도체(12)의 발열선에서 나오는 전기장을 차폐할 수 있는 차폐층이 형성된다.

그리고, 상기 차폐층의 외주면에 연질의 합성수지제로 형성된 3차 절연부재(16)를 감싸도록 형성하여 외부를 절연하는 하나의 전선으로 구성시킨다.

따라서, 상기 동 또는 합금선으로 이루어진 권선도체와 도선으로 이루어진절연부재에 의해 형성된 차폐층은 종래의 망으로 형성된 차폐층보다 작은 부피를 차지해 전선의 굵기를 감소시킬 수 있음은 물론 생산비용을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 나이론 재질의 1차, 2차 절연부재(14)(15)는 외부의 힘에 의한 눌림이 발생하였을 경우 상기 나이론재의 특성 때문에 충격을 흡수함과 함께 접촉시 압력을 분산할 수 있어 절연파괴를 미연에 방지할 수 있게 된다.

그리고, 이와 같은 형태로 이루어진 전선은 도 5와 같이 사용되는 전열보온기(18)의 형태로 이용되며, 온도조절기(17)를 통해 전원이 인가하도록 구성된다.

이때, 2차 권선도체(12) H₁과 H₂의 발연선에 흐르는 전류의 방향이 정확하게 반대가 되고 자기장을 흐르는 전류량이 동일하므로, 상기 2차 권선도체(12) H₁, H₂의 발연선에 형성된 자기장은 상호 상쇄되게 된다.

즉, 밀착된 거리에서 동일한 중심과 동일한 크기를 가지고, 방향이 서로 반대가 되는 발열선의 자기성은 상호 상쇄되게 되는 것이다.

따라서, 자기장 상쇄 작용과 전기장 차폐 작용에 의해 절연선 H₁, H₂의 외부로는 전기장이 방출되지 않는 특징이 있다.

이상에서 설명한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 2차 권선도체의 발열선 H₁와 H₂에 흐르는 전류 방향이 정확하게 반대가 되고 발열선에 발생되는 자기장의 방향이 서로 반대가 되고, 그 흐르는 전류량이 동일하므로 발열선에 형성된 자기장은 상호 상쇄되는 효과가 있다.

Claims

전기장 차폐 기능을 갖는 발열선에 있어서,

합금선으로 형성되며 센서의 작용을 하는 1차 권선도체 S₁, S₂와; 1차 절연부재 상에 복수의 합금선으로 권취되며 온도 검출과 발열선의 작용을 하는 2차 권선도체 H₁, H₂와; 2차 절연부재 상에 합금선으로 권취되며 자기 발생을 상쇄시키는 2차 권선도체 H₁, H₂로 구성되고, 3차 권선도체 C₁, C₂에 의해 발열선에서 나오는 전기장을 차폐할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 전기 자기장 차폐 및 상쇄기능을 갖는 발열선.
제 1항에 있어서,

상기 1차 권선도체 S₁, S₂는 1차 절연부재에 권취된 2차 권선도체 H₁, H₂에서 1차 절연부재의 전기저항을 통하여 전달되는 센서전류를 검출하여 조절기에 입력하는 센서의 작용을 함과 아울러, 상기 1차 절연부재에 권취된 복수의 2차 권선도체 H₁, H₂는 열을 발산하는 발열선으로 동작되고, 상기 2차 권선도체 H₁, H₂의 외주면을 따라 덮어진 2차 절연부재에 권취된 3차 권선도체 C₁, C₂는 상기 발열선에서 나오는 전기장을 차폐할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한, 전기 자기장 차폐 및 상쇄 기능을 갖는 발열선.