KR20090009642U - 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재 및 이를 구비한 온수보일러용 저탕식 히터 - Google Patents

Abstract

전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재 및 이를 구비한 온수 보일러용 저탕식 히터를 제공한다. 상기 히팅부재는 상, 하 대면 배치되고, (+) (-) 외부전원선과 각각 전기적으로 연결된 한 쌍의 방전판; 상, 하 대면 배치된 상기 한 쌍의 방전판 사이에 개입되고, 외부전원 공급시 상기 방전판 사이에 발생된 저항에 의해 발열되는 발열체; 발열체가 개입된 상기 방전판 외부를 감싸는 내부 절연필름; 내부 절연필름 외부의 상기 방전판 상, 하부에 밀착 배치되고, 외부전원 공급시 상기 방전판에서 발생된 전자파를 차폐하는 한 쌍의 동판; 발열체와 방전판, 그리고 내부 절연필름이 개입된 상기 동판 외부를 감싸는 외부 절연필름; 및 한 쪽 끝은 상기 한 쌍의 동판과 전기적으로 연결되고, 다른 쪽 끝은 상기 외부전원선 중 접지단측 전원선과 연결되어, 상기 동판에 의해 차폐된 전자파를 상기 접지단측 전원선으로 흘려보내는 접지배선;을 포함하여 구성됨을 요지로 하며, 히터는 상기 히팅부재 및 이 히팅부재를 수용할 수 있는 공간을 내부에 가진 전열체로 구성됨을 요지로 한다.

전자파, 동판, 절연필름, 접지배선, 히터

Description

전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재 및 이를 구비한 온수 보일러용 저탕식 히터{Direct current type heater Which have a electromagnetic waves reduce function}

본 고안은 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재 및 이를 구비한 온수 보일러용 저탕식 히터에 관한 것으로, 상세하게는 외부로부터 제공된 전원에 의한 발열과정에서 발생되는 유해 전자파를 소멸시킬 수 있는 기능을 가진 히팅부재 및 이를 구비한 온수 보일러용 저탕식 히터에 관한 것이다.

전기적 열원을 이용해 관내부를 경유하는 급수 내지는 수조에 담수된 급수에 열에너지를 제공하여 온수를 생성시키기 위한 수단으로서, 온풍기, 보일러, 온수매트용 온수순환장치 등에는 전기 에너지를 열원하는 전기히터를 널리 채택하고 있다.

전기히터에는 저항선 등에 전류를 흘려 발생하는 줄(Joule) 열을 직접 이용하는 방식과 방전 때 발생하는 열을 이용하는 방식이 있다. 상기 줄열을 직접 이용 한 히팅방식은 발열성이 우수한 니크롬선과 같은 저항선을 이용하지만 온도 상승에 비례하여 전기저항 역시 급격히 커지는 안전상의 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 방전 때 발생하는 열을 이용하는 방식으로 PTC 소자를 방전판 사이에 개입시킨 구성의 전기히터가 널리 채택되고 있다.

PTC 소자는 티탄산바륨계(系) 도자기로 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 반도체소자로 니크롬선을 대신하는 안전한 발열체이며, 온도에 따라 저항이 달라지면 스위치 작용을 하므로 에어컨, 헤어드라이기, 의류건조기 등에 다양한 형태로 널리 적용되고 있다.

PTC 소자를 채택한 전기히터의 경우 주로 교류전원을 에너지원을 이용하고 있다. 교류전원의 경우 극성이 주기적으로 바뀌는 관계로 직류전원에 비해 인체에 유해한 전자파가 보다 많이 발생된다. 이처럼 교류전원을 통한 히터 발열과정에서 발생된 전자파를 사전 차단하지 않으면, 발생된 전자파는 호스 또는 관을 경유하는 급수에 포함되어 보다 광범위하게 퍼져 인체에 유해한 영향을 끼치지만, 종래 PTC 소자를 적용한 전기히터의 경우 전자파를 차단하기 위한 별도의 차단기능이 부재한 관계로, 사용자는 항시 전자파에 노출되는 위험을 감수해야만 했다.

본 고안이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 발열과정에서 발생되는 전자파를 차폐하고 효과적으로 방출, 소멸시킬 수 있는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재 및 이를 구비한 온수 보일러용 저탕식 히터를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 양태로서 본 고안은, 급수에 국부적으로 열을 가하여 온수를 생성시키는 장치로서, 상, 하 대면 배치되고, (+) (-) 외부전원선과 각각 전기적으로 연결된 한 쌍의 방전판; 상, 하 대면 배치된 상기 한 쌍의 방전판 사이에 개입되고, 외부전원 공급시 상기 방전판 사이에 발생된 저항에 의해 발열되는 발열체; 발열체가 개입된 상기 방전판 외부를 감싸는 내부 절연필름; 내부 절연필름 외부의 상기 방전판 상, 하부에 밀착 배치되어 외부전원 공급시 상기 방전판에서 발생된 전자파를 차폐하는 한 쌍의 동판; 발열체와 방전판, 그리고 내부 절연필름이 개입된 상기 동판 외부를 감싸는 외부 절연필름; 및, 한 쪽 끝은 상기 한 쌍의 동판과 전기적으로 연결되고, 다른 쪽 끝은 상기 외부전원선 중 접지단측 전원선과 연결되어, 상기 동판에 의해 차폐된 전자파를 상기 접지단측 전원선으로 흘려보내는 접지배선;을 포함하는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재를 제공한다.

여기서, 상기 발열체는 티탄산 바륨계(系) 도자기 재질의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 적용함이 바람직하다.

그리고, 상기 내부 절연필름 및 외부 절연필름은, 폴리아미드(Ployimide) 또는 PET Film이 이용될 수 있다.

본 고안의 실시예에 있어, 상기 히팅부재의 발열온도 제어를 위한 콘트롤러;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 콘트롤러는, 외부전원선과 접지배선 사이에서 상기 외부전원선 중 접지단측 전원선을 검출하여 상기 접지배선을 접지단측 전원선에 스위칭 시켜주는 절환 회로를 구비함이 바람직하다. 이 경우, 콘센트와 연결되는 플러그에 마련된 두 개의 단자 중 콘센트의 접지단과 접촉하는 단자를 검출하고, 그 단자로부터 연장된 전원선에 상기 접지배선을 스위칭 시킬 수 있다. 결과적으로, 플러그를 콘센트에 꽂았을 때 상기 접지배선은 항상 콘센트의 접지단과 전기적으로 연결되므로, 차폐된 전자파를 외부로 접지 소멸시킬 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 양태로서 본 고안은, 상기한 히팅부재; 및 어느 일면이 개방된 금속 재질의 중공체로서, 개방된 일면을 통해 상기 히팅부재를 그 내부에 수용하는 전열체;를 포함하는 전자파 소멸기능을 가진 온수 보일러용 저탕식 히터를 제공한다.

상기와 같은 본 고안에 의하면, 발열과정에서 발생된 전자파를 동판을 이용해 차폐하고 접지를 통해 외부에 효과적으로 방출, 소멸시킬 수 있으므로써, 히터 작동 중 인체에 유해한 전자파 발생이 전혀 없으며, 결과적으로 전자파로 인한 피해를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재를 분해 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재의 전체적인 전기적 연결관계를 개략적으로 보인 개략 구성도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 고안은 교류전원을 통한 히터 발열과정에서 발생된 유해 전자파 차단을 위하여, 방전 때 발생하는 열을 이용하는 방식의 히팅부재(30)에 전자파 차폐를 위한 동판(37) 및 접지배선(35)을 적용 배치함으로써, 온수를 생성하기 위한 히팅부재(30) 발열과정에서의 유해 전자파를 동판(37)을 이용해 효과적으로 차폐하고, 접지배선(35)을 통해 외부로 방출 및 소멸시킬 수 있도록 한 것을 구성의 요지로 한다. 본 고안의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴본다.

도 1을 다시 참조하면, 본 고안에 따른 히팅부재(30)는 한 쌍의 방전판(32)과 이들 방전판(32) 사이에 개입되는 발열체(34)를 포함한다. 상기 방전판(32)은 한 쌍이 위, 아래로 상호 대면 배치되며, 대면하는 각각의 방전판의 두 가닥의 외부전원선(L)과 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 발열체(34)는 상기 대면된 한 쌍의 방전판(32) 사이에 개입되어 방전판(32) 사이에 발생한 저항에 의해 발열된다.

상기 방전판(32)은 금속재를 주성분으로 하여 이루어지는 공지의 전극을 지칭하며, 상기 발열체(34)로는 일반 금속재질의 발열체에 비해 빠른 온도상승의 특징을 가지면서 정온 발열시 전류가 흐르지 않아 낮은 소비전력을 구현할 수 있는 티탄산바륨계(系) 도자기 재질의 PTC(Positive Temperature Coefficient)가 적용가능하다.

바람직하게는, 발열체(34)를 사이에 개입한 상기 한 쌍의 방전판(32)은 발열을 위한 방전판을 통한 방전과정에서 외부로 전기가 흘러나가지 않도록, 절연필름(36)을 통해 보호된다. 상기 내부 절연필름(36)은 절연성이 우수하며 내열성이 우수하여 고온에서도 치수 및 형상변형이 적고 동시에 유연성도 월등해야 함은 물론, 내약품성이나 내습성도 우수해야 하는데, 이러한 조건을 만족시키는 폴리아미드(Ployimide) 또는 PET Film이 적용가능하다.

상기 동판(37)은 내부 절연필름(36) 외부의 상기 방전판(32) 상, 하부에 한 쌍이 밀착 배치된다. 이러한 동판(37)은 상기 내부 절연필름(36) 바깥의 방전판(32) 상하부에 배치되어 전원 인가시 상기 방전판(32)에 의한 방전과정 중 발생된 전자파를 차폐할 목적으로 설치되는 것으로, 접지배선(35)을 통해 상기 방전판(32)에 전원을 공급하는 두 가닥의 외부전원선(L) 중 접지단측 전원선과 전기적으로 연결되며, 따라서 동판(37)을 통해 차폐된 전자파는 상기 접지배선(35)을 통해 접지단측 외부전원선으로 그 흐름이 유도되어 외부로 방출, 소멸될 수 있다.

상기한 발열체(34), 방전판(32), 그리고 내부 절연필름(36) 포함, 상기 동판(37)은 외부 절연필름(38)을 통해 다시 한번 커버링되어 보호된다. 상기 외부 절 연필름(38)은 히팅부재(30)가 설치될 후술하는 전열체(10)와 상기 히팅부재(30) 사이를 절연시켜 보다 안정적인 전기적 절연을 구현시킬 목적으로 적용되며, 이와 같은 외부 절연필름(38) 역시, 전술한 내부 절연필름(36)과 마찬가지로, 절연성 및 내열성이 우수한 폴리아미드(Ployimide) 또는 PET Film이 적용가능하다.

상기한 구성의 히팅부재(30)의 발열온도를 제어함에 있어서는 콘트롤러(40)를 통한 통전량을 적당히 조절함으로써 가능하다. 이때 상기 콘트롤러(40)는 상기한 접지배선(35)을 두 가닥의 외부전원선(L) 중 선택된 어느 하나의 외부전원선과 전기적으로 연결시켜주는 절환 회로(42)를 포함하도록 구성함이 바람직하다.

상기 절환 회로(42)는 예로서, 대한민국 실용등록 제363477호에 의해 공지된 구성이 적용가능하며, 이처럼 절환 회로를 적용하면, 접지배선(35)이 상기 외부전원선(L) 중 접지단측 전원선과 연결되지 않고 공급단측 전원선과 통전된 경우 스위치를 절환시켜 상기 접지배선(35)과 접지단측 전원선을 스위칭시킬 수 있게 되므로, 동판(37)을 통해 차폐된 전자파를 접지배선(35) 및 접지단측 전원선 통해 외부에 방출, 소멸시킬 수 있게 된다.

다시 말해, 상기 접지배선(35)을 두 가닥의 외부전원선(L) 중 접지단측 전원선과 연결시켜 주는 절환 회로(42)가 마련되면, 콘센트(60)와 연결되는 플러그(50)에 마련된 두 개의 단자(50a,50b) 중 콘센트의 접지단(62)과 접촉하는 단자(50a)를 검출하고, 그 단자로부터 연장된 전원선에 상기 접지배선(35)을 스위칭 시킬 수 있게 됨에 따라, 플러그(50)를 콘센트에 꽂았을 때 상기 접지배선(35)은 항상 콘센트의 접지단(62)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3은 상기한 히팅부재의 주요구성을 전반적으로 포함하여 구현될 수 있는 히터의 구체적인 실시형태를 나타낸 사시도로서, 도면에 도시된 실시예의 경우 히터 구현을 위한 하나의 바람직한 실시형태에 불과한 것으로, 상기한 히팅부재를 이용하여 히터를 구현함에 있어, 상기 전열체는 도시된 직육면체 이외에도 원통형, 5각 이상의 다각 단면을 가진 형상 등 다양한 형상 변형이 가능하므로, 그러한 변형예 역시 본 고안의 범주에 포함된다고 보아야 할 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 히터는 히팅부재(30) 및 이 히팅부재(30)를 내부에 수용하는 전열체(10)로 구성된다. 상기 전열체(10)는 어느 일면이 개방된 금속 재질의 중공체, 예를 들면, 도면에서와 같이 좌, 우 양 측면 판상체 너비에 비해 전, 후면 판상체 너비가 큰 직육면체일 수 있으며, 이 경우 상기 개방된 일면을 통해 전열체 내부로 상기 히팅부재가 수용될 수 있다.

이와 같은 전열체(10)로는 히팅부재(30) 발열을 통한 온수생성에 유리하도록, 열전도성 및 수분에 대한 내부식성을 가진 금속재 예컨대, 알루미늄이 적합하며, 보다 바람직하게는, 알루마이트와 같이 열전도성과 내부식성이 우수한 금속을 소재로 그 표면이 코팅처리된 것을 채택함이 좋을 것이다. 또한 적용 대상물에 대한 장착성을 고려하면, 다수의 볼트구성을 형성한 플랜지가 그 개방된 입구 주변을 따라 일체로 형성되도록 구성하는 것도 바람직하다.

다음은 상기한 구성으로 이루어진 본 고안에 의한 히팅부재 및 히터에 의해 수행되는 전자파 차폐과정을 첨부된 도면을 통해 구체적으로 살펴본다.

도 2 내지 도 3을 다시 참조하면, 콘센트(60)에 플러그(50)를 연결하면, 외 부전원선(L)을 통해 마주하는 한 쌍의 방전판(32)에 상용 교류전원(AC)이 입력되고 방전판(32) 사이에 배치된 발열체(34)는 방전판(32) 사이의 저항에 의해 발열된다.

교류전원이 입력되어 발열체가 발열하는 과정에 있어서는, 콘트롤러(40)에 마련된 절환 회로(42)가 상기 외부전원선(L) 중 콘센트(60)의 접지단(62)과 연결된 접지단측 전원선(L1)을 검출하고, 그에 따라 검출된 접지단측 전원선(L1)을 상기 접지배선(35)과 스위칭시켜 준다.

이에 따라, 플러그(50)를 콘센트(60)에 꽂았을 경우에 상기 접지배선(35)은 항상 콘센트(60)의 접지단(62)과 전기적으로 연결되고, 결국 상기 방전판(32)에서 발생된 전자파는 두 가닥의 외부전원선(L) 중 접지단측 전원선(L1), 플러그(50) 및 콘센트(60)의 접지단(62)을 거쳐 위와 같이 외부로 방출, 소멸될 수 있는 것이다.

상기한 본 고안에 의하면, 발열과정에서 발생된 전자파를 동판을 이용해 차폐하고 접지를 통해 외부에 효과적으로 방출, 소멸시킬 수 있으므로써, 히터 작동 중 인체에 유해한 전자파 발생이 전혀 없으며, 결과적으로 전자파로 인한 피해를 미연에 방지하는 효과를 가진다.

이상의 본 고안의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 고안은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재를 분해 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재의 전체적인 전기적 연결관계를 개략적으로 보인 개략 구성도.

도 3은 도 1에 도시된 히팅부재의 주요구성을 전반적으로 포함하여 구현될 수 있는 히터의 구체적인 실시예를 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10...절연체 30...히팅부재

32...방전판 34....발열체

35...접지배선 36...내부 절연필름

37...동판 38...외부 절연필름

40...콘트롤러 42...절환 회로

50...플러그 60...콘센트

62...콘센트 접지단

Claims (6)

1. 상, 하 대면 배치되고, (+) (-) 외부전원선과 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 방전판;

   상, 하 대면 배치된 상기 한 쌍의 방전판 사이에 개입되고, 외부전원 공급시 상기 방전판 사이에 발생된 저항에 의해 발열되는 발열체;

   발열체가 개입된 상기 방전판 외부를 감싸는 내부 절연필름;

   내부 절연필름 외부의 상기 방전판 상, 하부에 밀착 배치되고, 외부전원 공급시 상기 방전판에서 발생된 전자파를 차폐하는 한 쌍의 동판;

   발열체와 방전판, 그리고 내부 절연필름이 개입된 상기 동판 외부를 감싸는 외부 절연필름; 및

   한 쪽 끝은 상기 한 쌍의 동판과 전기적으로 연결되고, 다른 쪽 끝은 상기 외부전원선 중 접지단측 전원선과 연결되어, 상기 동판에 의해 차폐된 전자파를 상기 접지단측 전원선으로 흘려보내는 접지배선;을 포함하는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열체는,

   티탄산 바륨계(系) 도자기 재질의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자인 것을 특징으로 하는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 절연필름 및 외부 절연필름은,

   폴리아미드(Ployimide) 또는 PET Film인 것을 특징으로 하는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 히팅부재의 발열온도 제어를 위한 콘트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 콘트롤러는,

   상기 외부전원선과 접지배선 사이에서 상기 외부전원선 중 접지단측 전원선을 검출하고, 상기 접지배선을 접지단측 전원선에 스위칭 시켜주는 절환 회로를 구비함을 특징으로 하는 전자파 소멸기능을 갖는 히팅부재.
6. 상기 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 히팅부재; 및

   어느 일면이 개방된 금속 재질의 중공체로서, 개방된 일면을 통해 상기 히팅부재를 그 내부에 수용하는 전열체;로 구성됨을 특징으로 하는 전자파 소멸기능을 가진 온수 보일러용 저탕식 히터.

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