KR20050070298A - 자기장 차폐 형 발열선의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열선에 관한 것으로서, 그 목적은 전기장판, 전기요, 전기매트 등에 적용되는 발열선의 종래 구조를 개선시켜 전기장은 물론이며 자기장을 완벽하게 차폐시킬 수 있는 자기장 차폐 형 발열선의 구조를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 축심이 되는 권심과, 상기 권심의 외주면에 권취되어 열을 발생시키는 발열체와, 상기 발열체 위에 피복된 제1절연체와, 상기 제1절연체(나이론 써미스터)의 외주면에 권취되어 나이론 써미스터 C값의 변화율을 검지하는 검지선과, 상기 검지선 위에 피복된 제2절연체를 구비하며 상기 발열체에 전원이 인가됨에 따라 열을 발생시키는 발열선에 있어서, 상기 발열체는; 2개의 압연동선이 상기 권심의 길이 방향을 따라 바이파일러(Bifilar) 방식으로 권취되되, 상기 압연동선들의 일단은 (+,-)전원을 각각 연결하고 타단은 하나의 연장된 선으로 연결(short)시켜 전원이 공급되면 상기 2개의 압연동선에 반대로 전류가 흐르게 되어 자기장이 상쇄(차폐)된다. 본 발명에 따르면, 전기장은 물론이며 자기장 역시 완벽하게 차폐시킴으로써 인체에 해롭지 않도록 하여 사용자의 건강을 증진시킴과 아울러 발열선의 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

자기장 차폐 형 발열선의 구조{STRUCTURE OF HEATING LINE}

본 발명은 발열선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열선의 구조를 개선하여 인체에 유해한 것으로 알려진 자기장을 완벽하게 차폐시킬 수 있는 발열선의 구조에 관한 것이다.

일반적인, 전기를 사용하는 모든 제품에서는 전자파(전기장,자기장)가 발생한다. 이 전자파는 전류의 흐름에 의하여 발생되는 것으로서, 이러한 전자파가 인체에 미치는 유해함은 많은 연구나 실험 결과에 의하여 잘 알려져 있다. 특히 겨울철 많이 사용되는 난방용 예를 들어 전기 장판, 전기요, 전기매트 등은 신체와 접촉하는 제품으로, 이러한 제품의 장시간 사용으로 인하여 다량의 전자파에 노출된 인체에는 심각한 문제가 발생된다.

상술된 전기장판, 전기요, 전기매트에 주로 사용되는 종래의 발열선의 구조는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 발열선의 중심을 구성하여 축심이 되는 권심(10)과, 상기 권심(10) 위에 감겨져 발열체의 역할을 하는 동선(12)과, 상기 동선(12) 위에 피복되어 내부적으로 절연하기 위한 제1절연체(14)와, 상기 제1절연체(14)의 외주면에 권취된 검지선(16)과, 상기 검지선(16) 위에 마련되며 외부면을 이루는 제2절연체(18)로 구성되어 있으며, 이렇게 구성된 종래의 발열선(2)은 사이리스터(TRIAC 또는 SCR)를 사용한 위상제어 방식의 콘트롤러(Controller)(20)를 사용해서 온도 조정을 하게 된다.

그러나, 상술된 발열선(2)에 전류를 흘려 콘트롤러(20)를 통해 온도 제어하는 과정에서 전기장 및 자기장이 발생되는데, 전기장의 경우에는 카본블랙이나 구리 망을 이용해서 접지시키는 방법을 사용하여 차폐 시킬 수 있지만 자기장의 경우는 어떤 방법으로도 쉽게 차폐되지 않아 인체에 유해한 것으로 알려져 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 발열선의 구조를 개선하여 인체에 유해한 자기장을 완벽하게 차폐시킬 수 있는 자기장 차폐 형 발열선의 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 동종업계의 타 제품보다 발열효과가 좋고 경쟁력을 높일 수 있는 자기장 차폐 형 발열선의 구조를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

축심이 되는 권심과, 상기 권심의 외주면에 권취되며 전원이 인가됨에 따라 열을 발생시키는 발열체와, 상기 발열체 위에 피복된 제1절연체와, 상기 제1절연체의 외주면에 권취되어 임피던스의 변화율을 검지하는 검지선과, 상기 검지선 위에 피복된 제2절연체를 갖춘 발열선에 있어서,

상기 발열체는; 상기 권심의 길이 방향을 따라 바이파일러(Bifilar) 방식으로 권취된 2개의 압연동선이며, 상기 압연동선들의 일단에는 전원을 각각 연결하고 타단은 하나의 연장선이 되게 연결(short)시켜 전원을 공급하면 상기 2개의 압연동선들 사이의 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 됨에 따라 자기장이 상쇄(차폐)되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 권심은 테프론사(絲)이고, 제1절연체는 나이론 서미스터이며, 상기 제2절연체는 PVC 필름 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열선은 전기장판, 전기요, 전기매트 중에 어느 하나에 적용된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 자기장 차폐 형 발열선의 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 동작원리를 간단한 개념도로 나타낸 도면이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 발열선(100)은 중심부에 마련되어 축심이 되는 권심(110)(Core Wire)과, 상기 권심(110)의 외주면에 권취되어 전원(50)이 공급되면 소정의 열을 발생시키는 발열체(120)(Heating Element)와, 상기 발열체(120) 위에 피복되어 내부적으로 절연하기 위한 제1절연체(130)와, 상기 제1절연체(130)의 외주면에 일정한 간격을 두고 권취되어 제1절연체(130)의 C값의 변화율을 검지하는 검지선(140)(Signal Indentification)과, 상기 검지선(140) 위에 피복되어 외부면을 이루며 외부적으로 절연시키기 위한 제2절연체(150)를 갖추고 있다. 상기 전원(50)은 별도로 마련되는 것으로 상기 발열체(120)에 동작 전압을 인가하는 한편, 소정의 전압으로 변환시켜 온도제어용 콘트롤러(60)에 공급하게 된다.

상기 발열체(120)는 2개(선)의 동선이 상기 권심의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 권취되어 있다.(이하, 바이파일러(Bifilar) 방식이라 통칭한다.) 한편, 상기 동선은 압연동선(壓延銅線)(Heating Element)으로 구성됨이 바람직하다.

한편, 상기 압연동선들의 일단에는 통상의 주파수 60[Hz]를 갖는 전원(50)의 (+,-)단자가 각각 연결되어 있고, 타단은 하나의 연장된 선 형태를 갖도록 그 단부가 연결부(122)를 통해 상호 연결(short)되어 있다.

이하에서는 상기 권심(110)과, 제1절연체(130) 및 제2절연체(150)의 재질에 대해 알아본다.

먼저, 권심(110)은 발열선(100)의 가장 중심부에 구성되는 것으로, 원형을 이루며 소정의 직경을 갖는 테프론사(絲)로 이루어진다. 이러한 테프론사(絲)는 삼플루오르화 에틸렌을 중합시켜 만들어진 열가소성 수지로서 내약품성, 특히 플루오르산에 대한 내성이 강하고, 특히 열이나 방사선에 대하여도 강하여 고주파 절연물로서 우수한 재질이다.

그리고, 제1절연체(130)는 나이론 서미스터(Nylon Thermistor)로 구성된다. 이 나이론 서미스터는 상기 검지선(140)을 통해 C값의 변화율(특성)을 감지할 경우 특히, 콘트롤러(60) 온도 제어회로의 보상 조건에 적합하다.

상기 제2절연체(150)는 발열선의 외부면을 이루는 것으로 외부와의 절연을 위해 PVC 필름(PVC Film)으로 절연 피복층을 형성하고 있다.

이하, 본 발명에 따른 발열선의 동작 및 그 효과를 도 3과 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 2개의 발열체(120)들 일단에 전원(50)을 공급하면 그 타단이 연결부(122)와 같이 상호 연결(short)되어 있으므로 하나의 폐회로를 이루게 되며, 상기 2개의 동선에 흐르는 전류는 서로 반대방향으로 흐르게 된다. 한편, 상기와 같이 전류가 흐르는 상태에서는 동선마다 자계가 형성 되는데, 서로 다른 반대 방향(A,B)으로 형성되는 자기장(자계)은 결국 상쇄되게 된다. 그 이유는 다음과 같은 이론에 의해 뒷받침 된다.

자기장은 움직이는 전하가 그 들의 움직임 때문에 다른 움직이는 전하게 가하는 힘을 말하며 공간을 통해 작용하는 것으로, 이는 암페어의 주회법칙(Ampere's Circuit Law)에 따른 것이다. 보다 상세하게는, 한 가닥의 발열선은 전류가 흐르는 방향에 대하여 소정 각도로 자기장이 발생되고, 이는 다른 가닥의 발열선(120)도 동일한 자기장(자계)이 발생되되, 그 방향이 서로 반대로 형성 되기 때문에 이 두 가닥에서 발생되는 자기장은 서로 맞부딪쳐 상쇄된다. 이는 두 가닥의 발열선이 나란하게 배치되되, 전류가 서로 반대로 흐르기 때문이다.

즉, 암페어의 주회법칙은 한 폐곡선에 대한 H(자기장:자계의 세기)의 적분선은 그 경로로 둘러싸인 전류와 같다. 여기서 전류의 방향이 선적분으로 해가는 폐곡선 방향으로 오른나사를 돌릴 때 나사가 진행하는 방향과 일치되는 전류의 부호는 양(A)이 되고(본 발명에 적용된 어느 하나의 발열선에 적용됨), 반대인 전류는 음(B)이 된다.(본 발명에 적용된 다른 하나의 발열선에 적용됨)

결국, 상술된 이론을 참조하면, 권심(110)에 바이파일러(Bifilar) 방식으로 권취된 동선에서의 자기장은 상호 부딪치는 현상이 발생될 것이고 그에 따라 자기장이 완벽하게 차폐(상쇄)되게 된다.

이상에서 설명한 실시 예는 본 발명의 하나의 실시 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되지 않고 등록청구 범위내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 본 발명의 일실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 발열선은 종래의 구조를 개선시킴에 따라 유해한 자기장을 완벽하게 차폐시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 발열선은 동종업계의 타 제품보다 발열효과가 우수하며 경쟁력이 높은 기대효과가 있다.

도 1은 종래 발열선의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 동작원리를 간략하게 개념도로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 자기장 차폐 형 발열선의 구조를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3의 동작원리를 간략하게 개념도로 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 전원 60 : 콘트롤러

100 : 발열선(發熱線) 110 : 권심

120 : 발열체 122 : 연결부

130 : 제1절연체(나이론써미스터) 140 : 검지선(檢知線)

150 : 제2절연체 A,B : 자기장이 형성되는 방향

Claims (3)

1. 축심이 되는 권심과, 상기 권심의 외주면에 권취되며 전원이 인가됨에 따라 열을 발생시키는 발열체와, 상기 발열체 위에 피복된 제1절연체와, 상기 제1절연체의 외주면에 권취되어 임피던스의 변화율을 검지하는 검지선과, 상기 검지선 위에 피복된 제2절연체를 갖춘 발열선에 있어서,

   상기 발열체는;

   상기 권심의 길이 방향을 따라 바이파일러(Bifilar) 방식으로 권취된 2개의 압연동선(壓延銅線)이며,

   상기 압연동선들 일단에는 전원을 연결하고 타단은 하나의 연장선이 되게 연결(short)시켜 전원을 공급하면 상기 2개의 압연동선들 사이에서 전류가 반대방향으로 흐르게 됨에 따라 자기장이 차폐되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐 형 발열선의 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 권심은 테프론사(絲)이고, 제1절연체는 나이론 서미스터이며, 상기 제2절연체는 PVC 필름 인 것을 특징으로 하는 자기장 차폐 형 발열선의 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 발열선은 전기장판, 전기요, 전기매트 중에 어느 하나에 적용되는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐 형 발열선의 구조.