KR200402147Y1 - 무자계 열선 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무자계 열선에 관한 것으로, 제1열선과 제2열선의 권선 방향을 동일하게 형성하고, 자기장이 서로 상쇄되어 약해지도록 함과 동시에 약해진 자기장을 도체(탄소 섬유)에 유도되도록 하여 자기장이 더욱 약해지게 한 후 이를 접지를 통해 유출되게 한 것을 특징으로 하고, 자기장에 의해 주변의 전기기기나 기타 전기기구에 노이즈를 발생시키는 것을 방지하며, 가까이 지나는 전선에 자기유도를 일으키는 것을 방지하고, 자기장은 도체에 유도되면서 약해진 에너지가 더욱 약해지며, 유도된 에너지는 연결된 전기기기 또는 전기기구의 접지를 통해 소모되므로 전기장에 의한 영향이 최소화되어 인체에 무해한 무자계 열선을 공급할 수 있다.

또한, 제1열선과 제2열선이 동일한 방향으로 권선되어 전류의 흐름을 각기 역방향으로 흐르도록 하여 제1열선과 제2열선에서 상반되는 자장이 서로 충돌하여 자기장이 상쇄되는 효과가 있다.

Description

무자계 열선 {A hot wire of non-magnetin field}

본 고안은 무자계 열선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체에 흐르는 전기에 의해 발생하는 자기장이 동일방향으로 권선된 열선을 통해 상쇄시키고, 상쇄된 자기장은 도체에 흡수되어 접지선으로 유출되게 하여 자기장의 발생이 없는 무자계 열선에 관한 것이다.

전열을 발생하게 하는 방법은 여러 가지가 있다. 즉, 전열선에 전류를 통하게 하여 전열을 얻는 저항가열, 아크가 발생하면서 전류를 흐르게 하여 전열을 얻는 아크가열, 금속과 같은 양도체에 전자유도작용으로 전류를 흐르게 하여 전열을 얻는 유도가열 등이 있다.

특히, 저항가열은 피가열물 자체에 전류를 흘리는 직접 저항가열, 피가열물에 접근해서 금속저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열방사 및 열전도 등에 의해 피가열물에 열을 전해서 가열하는 간접저항가열로 구분될 수 있다.

한편, 간접가열을 이용해서 얻어지는 열을 이용하는 전열기구로는, 전기밥솥/ 전기난방기구/ 전기다리미/ 전기풍로 등 다양하다.

또한, 난방연료로 기름이나 가스를 사용하는 경우에는 연소효율이 낮을 뿐 아니라 연소시 유해가스에 의한 폐해가 있으며, 더구나 심야전기를 사용할 경우 에너지 이용 효율을 극대화시킬 수 있으므로, 근래에는 간접가열을 이용하는 전열기구의 사용이 늘어나고 있는 추세에 있다.

이와 같이 전기에너지를 이용하여 난방을 하고자 할 경우에는 전기에너지를 공급받아 열에너지로 변환시키는 발열선이 구비되고, 누전이 방지될 수 있는 구조로 이루어진 전열기구를 사용할 필요가 있다.

상기한 바와 같이 전열기구에 구비되는 발열선은, 1,000℃ 이하의 온도에서는 니크롬선 또는 철크롬선, 보다 고온에서는 탄화규소 또는 칸탈선 등을, 1,400℃ 이상에서는 규화몰리브덴선을 사용한다.

특히, 난방을 위한 전열을 얻기 위하여는 대개, 니크롬이나 철크롬과 같은 금속으로 된 심선을 단지 피복 하여 사용하였으나, 이와 같은 발열선은 유해한 전자파가 발생하는 것으로 알려져 있고, 또 유해 전자파를 감소할 목적으로 발열선에 대한 많은 연구 노력이 이루어져 왔다.

이러한 연구 노력의 일환으로, 등록고안 제 192649호에서와 같은 '전자파 차폐 전열선'이 제안되어 있는데, 그 구조를 살펴보면 도 1에 나타낸 바와 같이 발열체선(10)과, 발열체선(10)을 피복 하는 테프론 절연층(11)과, 테프론 절연층(11)을 피복 하는 절연테이프(12)와, 이에 피복되는 Aℓ테이프층(13)과, Aℓ테이프층(13) 상에 피복되는 직편조층(14)과, 직편조층(14)에 입혀지는 절연층(15)으로 구성된다.

발열체선(10)은 3 내지 15가닥의 니크롬선을 꼬는 형태로 형성되어 있고, 테프론 절연층(11)은 특정 절연 내압을 가지도록 테프론으로 압출 성형해서 형성되며, Aℓ테이프층(13)은 테프론 절연층(11)의 절연 내압을 증가시킴과 동시에, 발열체선(10)에서 발생하는 전자파를 흡수하는 역할을 수행한다.

또, 전원 인가시에 발열체선(10)에서 방출되는 전자파를 흡수함과 동시에 열 방출이 용이하도록 상기 Aℓ테이프층(13)상에, 직편조층(14)을 피복 하게 된 것이며, 이와 같은 직편조층(14)에 피복되는 절연층(15)은 실리콘 고무로 압출 성형 된다.

한편, 직편조층(14)은 인장력이 양호하도록 주석으로 도금된 동선으로 직조 및 편조 된다.

그런데 종래의 발열선은, Aℓ테이프층(13)에 의해서 발열체선(10)에서 발생하는 전자파를 흡수하도록 구성되었으나, 이러한 Aℓ테이프층(13)은 테프론 절연층(10)의 절연 내압을 증가시키나, 유해 전자파의 흡수 제거는 미미하다.

전자파를 가장 적게 발생시키는 것으로 알려진 카본사를 발열선으로 채용한 제 233539 호의 등록고안은 도 2에 도시된 바와 같이, 다수 가닥의 카본사(20) 외부를 유리섬유실(21)로 권취하고, 카본사(20)와 상기 유리섬유실(21)의 외부를 실리콘(22)으로 피복하고, 실리콘(22)의 외부를 유리섬유망(23)으로 피복하고, 유리섬유망(23)의 외부에 다수의 동선(24)을 동시에 권취하고, 유리섬유망(23)과 상기 동선(24)의 외부를 실리콘(25)으로 피복하여 구성되어진다.

또한, 카본사(20)가 2400 가닥으로 이루어지게 할 수도 있고, 동선(24)은 세 가닥으로 이루어질 수도 있다.

상기한 바와 같은 제 233539 호의 등록고안은, 전자파를 가장 적게 발생시키는 것으로 알려진 카본사(10)를 발열선으로 채용하고 있고, 절연 상태의 동선(24)을 나선 형태로 감아 다시 절연한 구조로 되어 있기 때문에, 전술한 등록고안들과 비교하여서는 다소 향상된 전자파 차단 효과를 기대할 수는 있으나, 이러한 요소에 더하여 전자파를 차단시킬 수 있는 수단이 강구되어 있지 않았다.

뿐만 아니라, 종래 일반적인 발열선들은 발열선으로부터 방출되는 전자파 및 전기파의 차단 효과는 미미하다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 제1열선과 제2열선의 권선 방향을 동일하게 형성하고, 자기장이 서로 상쇄되어 약해지도록 함과 동시에 약해진 자기장을 도체(탄소 섬유)에 유도되도록 하여 자기장이 더욱 약해지게 한 후 이를 접지를 통해 유출되게 한 인체에 무해한 무자계 열선을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 전기기기 또는 전기기구의 접지부와 연결되어 자기장을 방출하는 도체와; 도체로 유출되는 자가장과 격리(隔離)되도록 피복되는 제1실리콘피복과; 제1실리콘피복의 외주연에 어느 한 방향으로만 귄선되는 제1열선과; 제1열선으로 공급되는 전원에 대하여 절연되도록 피복되는 제2실리콘피복과; 제2실리콘피복의 외주연에 제1열선의 방향과 동일한 방향으로 권선되어 자기장을 상쇄시키는 제2열선과; 제2열선으로 공급되는 전원에 대하여 절여되도록 피복되는 제3실리콘피복으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무자계 열선을 제공한다.

도 3은 본 고안에 의한 무자계 열선의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 고안에 의한 무자계 열선의 결선 구조를 나타낸 회로도이다.

도 3 또는 4에 도시된 바와 같이 본 고안에 의한 무자계 열선(100)은 전기기기 또는 전기기구의 접지와 연결되어 자기장을 방출하는 도체(110)와, 도체(110)로 유출되는 자가장과 격리(隔離)되도록 피복되는 제1실리콘피복(120)과, 제1실리콘피복(120)의 외주연에 어느 한 방향으로만 귄선되는 제1열선(130)과, 제1열선(130)으로 공급되는 전원에 대하여 절연되도록 피복되는 제2실리콘피복(140)과, 제2실리콘피복(140)의 외주연에 제1열선(130)의 방향과 동일한 방향으로 권선하여 자기장을 상쇄시키는 제2열선(150)과, 제2열선(150)으로 공급되는 전원에 대하여 절연되게 피복하는 제3실리콘피복(160)으로 구성된다.

제1열선(130)은 니켈 또는 합금 된 니켈선으로 형성하고, 제1, 제2, 제3실리콘피복(120, 140, 160)은 내열, 내압에 우수한 재질로 형성된다.

제1열선(130)과 제2열선(150)은 동일한 방향으로 권선 하고, 인가되는 전원의 방향은 서로 다른 방향으로 흐르도록 하여 자기장이 전원의 흐름에 의해 상쇄되도록 한다.

즉, 전류의 방향이 반대(전기가 흐르는 방향의 각도= 180°)이므로 제1열선(130)과 제2열선(150)에서 발생한 자기장은 서로 상쇄되어 약하게 되고, 이를 도체(110)에 의해 다른 전기기기 또는 기구의 접지로 흘려보낸다.

그리고 제1열선(130) 또는 제2열선(150) 중 어느 하나에는 교류전원을 공급되도록 한 상태에서 하나의 선에 바이메탈(미도시)을 결선하여 과부하(과열) 시에 전원공급이 차단될 수 있도록 형성한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 무자계 열선의 작용효과를 설명한다.

먼저, 무자계 열선의 제작하는 과정을 보면, 탄소섬유로 이루어진 도체(110)를 도면 1에 도시된 바와 같이 구성한다.

도체(110)를 구성한 상태에서 그 외주연에 제1실리콘피복(120)을 피복하고, 제1실리콘피복(120)에 감겨 질 제1열선(130)과 격리되게 하여 전원이 공급되었을 때 합선(쇼트)이 발생하는 것을 방지한다.

도체(110)에 제1실리콘피복(120)을 피복 한 상태에서 제1실리콘피복(120)의 외주연에 제1열선(130)을 권선 한다.

제1열선(130)을 권선 한 상태에서 다시 제2실리콘피복(140)을 피복하고, 제1열선(130)이 격리되도록 한 상태에서 제2실리콘피복(140)의 외주연에 제2열선(150)을 권선 한다.

제2실리콘피복(160)의 외주연에 권선되는 제2열설(150)은 제1열선(130)을 권선 한 방향이 어느 방향인지 확인한 상태에서 동일한 방향으로 권선 한다.

제1열선(130)과 제2열선(150)이 동일한 방향으로 권선 한 상태에서 다시 제2열선(150)이 격리되도록 제3실리콘피복(160)을 권선 한다.

도체(110), 제1실리콘피복(120), 제1열선(130), 제2실리콘피복(140), 제2열선(150), 제3실리콘피복(160)의 순으로 제조한 상태에서 전원을 인가한다.

전원을 인가할 시에 제1열선(130) 또는 제2열선(150) 중 어느 하나의 선에서 과부하(과열)가 발생하는 것을 파악하기 위하여 어느 한 선에 바이메탈을 설치하여 온도의 변화를 측정한다.

상기와 같은 제작과정을 통해 생산된 무자계 열선(100)에 도 2에 도시된 바와 같이 전원을 인가하면, 제2열선(150)을 통해 전원이 인가되고, 제2열선(150)으로 인가된 전원은 다시 제1열선(130)으로 전원이 인가되어 흐른다.

이때 제2열선(150)으로 인가된 전원과 제1열선(130)으로 흐르는 전원은 전류의 방향이 서로 다른 방향으로 흐르는데, 이는 제2열선(150)과 제1열선(130)의 권선 방향이 동일하게 권선 된 상태이기 때문에 전류의 흐름은 정반대의 흐름을 갖는다.

제1, 제2열선(130, 150)으로 인가된 전류에서 자기장이 발생하고, 발생한 자기장은 소정 형태의 자기장이 형성된다.

소정형태의 자기장은 제2열선과 제1열선(130)에서 각각 발생하며, 이때 제1열선(130)과 제2열선(150)의 권선 된 방향이 동일한 상태에서 전류의 흐름이 정반대방향으로 흐름을 보이기 때문에 발생한 자기장 또한 서로 역방향 형태로 형성되어 상쇄된다.

제1열선(130)과 제2열선(150)을 통해 발생 된 자기장이 상쇄되어 약해진 상태에서 도체로 유입되고, 도체로 유입된 자기장은 다른 전기기기 또는 전기기구로 인가되어 접지를 통해 소비되므로 전기장에 의한 영향이 최소화된다.

이하 본 고안에 의한 무자계 열선의 효과는 자기장에 의해 주변의 전기기기나 기타 전기기구에 노이즈를 발생시키는 것을 방지하고, 가까이 지나는 전선에 자기유도를 일으키는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 자기장은 도체에 유도되면서 약해진 에너지가 더욱 약해지고, 유도된 에너지는 연결된 전기기기 또는 전기기구의 접지를 통해 소모되므로 전기장에 의한 영향이 최소화되어 인체에 무해한 무자계 열선을 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1열선과 제2열선이 동일한 방향으로 권선되어 전류의 흐름을 각기 역방향으로 흐르도록 하여 제1열선과 제2열선에서 상반되는 자장이 서로 충돌하여 자기장이 상쇄되는 효과가 있다.

도 1은 종래 발열선의 구성의 일례를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 발열선의 다른 구성을 나타낸 사시도.

도 3은 본 고안에 의한 무자계 열선의 구성을 나타낸 사시도.

도 4는 본 고안에 의한 무자계 열선의 결선 구조를 나타낸 회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 무자계 열선 110: 도체

120: 제1실리콘피복 130: 제1열선

140: 제2실리콘피복 150: 제2열선

160: 제3실리콘피복

Claims (2)

1. 전기기기 또는 전기기구의 접지부와 연결되어 자기장을 방출하는 도체(110)와;

   도체(110)로 유출되는 자기장과 격리(隔離)되도록 피복되는 제1실리콘피복(120)과;

   제1실리콘피복(120)의 외주연에 어느 한 방향으로만 귄선되는 제1열선(130)과;

   제1열선(130)으로 공급되는 전원에 대하여 절연되도록 피복되는 제2실리콘피복(140)과;

   제2실리콘피복(140)의 외주연에 제1열선의 방향과 동일한 방향으로 권선되어 자기장을 상쇄시키는 제2열선(150)과;

   제2열선으로 공급되는 전원에 대하여 절여되도록 피복되는 제3실리콘피복(160)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무자계 열선.
2. 제1항에 있어서,

   제1열선(130)과 제2열선(150)은 전류의 방향이 정 반대(전기각= 180°)으로 흐로도록 동일한 방향으로 권선 된 것을 특징으로 하는 무자계 열선.