KR20090010490U - 전기온돌용 히터조립체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기온돌용 히터조립체에 관한 것이다. 본 고안은 파이프와, 파이프의 내부에 수용되며 파이프의 길이방향으로 길이가 긴 코일스프링 형상이고 일단이 서로 직렬로 연결되어 있고 전류가 흐르면서 발생하는 자기장이 상호 상쇄될 수 있는 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 열선들과, 파이프의 내부에 수용되어 있고 열선들의 일단부에 고정되어 있는 고정부재와, 파이프의 내부에 충전되며 열선들과 파이프를 절연시키는 절연물과, 파이프에 끼워지고 내부에 열선들 각각에 전류를 인가할 수 있도록 연결되는 한 쌍의 단자를 가지는 단자대를 구비한다. 또한, 열선들은 평행하게 복층을 이루도록 배열되어 있다. 고정부재는 열선들을 고정하기 위하여 열선들이 각각 삽입되는 관통구멍이 형성되어 있으며, 세라믹 또는 내열플라스틱으로 이루어져 있다. 본 고안에 의하면, 파이프 내부에 수용되는 한 쌍의 열선들이 평행하게 복층을 이루도록 배열되어 열선들에 전류가 흐르면서 발생하는 자기장이 상쇄되는 효과가 있다.

전기온돌, 히터, 열선, 전자파, 자기장, 상쇄, 암페어

Description

전기온돌용 히터조립체{HEATER ASSEMBLY FOR ELECTRIC ONDOL}

본 고안은 전기온돌에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프의 내부에 한 쌍의 열선들이 배치되어 상호 역방향으로 발생되는 자기장이 상쇄됨으로써 전자파의 발생이 감소되는 전기온돌용 히터조립체에 관한 것이다.

아파트나 주택에는 온수 파이프를 이용한 온수난방 방식이 보편적으로 사용되어 왔으며, 최근에는 온수를 대체하여 전기를 에너지원으로 하는 난방 방식인 전기온돌이 개발되어 사용되고 있다. 전기온돌은 시공이 간단하고, 유지비가 저렴하다는 장점으로 인하여 사용이 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 전기온돌은 동작 중에 인체에 직접적으로 영향을 미치는 다량의 전자파를 발생하게 된다. 이러한 전자파는 경미하게는 두통, 기억감퇴, 수면장애를 일으키고, 심하게는 불임 또는 암을 유발하는 것으로 알려져 있다.

도 1에 일반적으로 사용되고 있는 전기온돌 난방구조가 도시되어 있다. 도 1을 참조하여 일반적인 전기온돌 난방구조를 살펴보면, 단열층(8)은 건축구조물의 바닥 상부에 기포 콘크리트로 형성되어 있다. 단열층(8)의 상부에는 모르타르로 된 방열층(6)이 형성되어 있고, 방열층(6)에는 전원으로부터 전력을 공급받아 발열하 는 발열체(4)가 매립되어 있다. 방열층(6)의 상부에는 모노륨 또는 원목으로 이루어진 마감재(2)가 마무리되어 있다. 이와 같은 일반적인 전기온돌 난방구조에서 마감재(2)와 발열체(4)까지의 거리는 대략 2~3㎝이며, 인체가 접촉되는 표면인 마감재(2)에서 약 25㎜G(Gauss)의 자기장이 발생한다고 알려져 있다.

상술한 일반적인 전기온돌 난방구조에서 발생하는 자기장을 제거하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 기술이 제안되었다. 도 2를 참조하면, 도 1에서 사용되는 발열체(4)가 한 쌍의 열선(12)들로 대체되어 있다. 한 쌍의 열선(12)들은 동일평면에 연속적인 사각파형을 이루도록 배치되고, 열선(12)들의 일단은 직렬로 연결되어 있다. 한 쌍의 열선(12)들에는 전원(16)으로부터 공급되는 전류가 자동온도 조절장치(14)를 통하여 흐르게 된다. 열선(12)들에 흐르게 되는 전류는 상호 역방향(12a)으로 흐르며, 이에 따라 열선(12)들에서 발생하는 자기장이 상쇄됨으로써 전자파의 발생을 제거하게 된다.

상술한 종래기술의 전기온돌용 열선들은 단순히 한 쌍의 열선들을 동일평면에 배치하고 전자기학에서 암페어(Ampere)의 오른손 법칙에 근거하여 자기장이 상쇄된다고 한다. 하지만 실제 자기장 측정장치(Magnetometer)로 자기장을 측정하면 상쇄 효과는 미미한 수준이다.

또한, 종래기술의 전기온돌용 열선들은 상술한 바와 같이 직렬로 연결되어 있기 때문에, 열선들의 어느 일부분이 끊기게 되면 전기온돌 전체가 작동되지 않는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 파이프의 내부에 평행하게 복층으로 형성되어진 한 쌍의 열선들을 구비하여 열선들에 전류가 흐르면서 발생하는 자기장이 상쇄됨으로써 전자파의 발생을 감소시키는 효과를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 파이프와, 파이프의 내부에 수용되며 파이프의 길이방향으로 길이가 긴 코일스프링 형상이고 일단이 서로 직렬로 연결되어 있고 전류가 흐르면서 발생하는 전자파가 상호 상쇄될 수 있는 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 열선들과, 파이프의 내부에 수용되어 있고 열선들의 일단부에 고정되어 있는 고정부재와, 파이프의 내부에 충전되며 열선들과 파이프를 절연시키는 절연물과, 파이프에 끼워지고 내부에 열선들 각각에 전류를 인 가할 수 있도록 연결되는 한 쌍의 단자를 가지는 단자대를 구비한 것이다.

또한, 본 고안의 한 쌍의 열선들은 평행하게 복층을 이루도록 배열되어 있다. 고정부재는 열선들을 고정하기 위하여 열선들이 각각 삽입되는 관통구멍이 형성되어 있고, 파이프에 결합되는 단자대의 단자에 복수의 전선들이 각각 연결되는 것이 특징이다.

본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체에 의하면, 파이프 내부에 평행하게 복층으로 형성되어진 한 쌍의 열선들에 의하여 자기장이 확연히 줄어드는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체를 다수로 구비한 전기온돌은 어느 하나의 전기온돌용 히터조립체에 이상이 발생하더라도 다른 전기온돌용 히터조립체가 정상적으로 작동되는 효과가 있다.

이하, 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안의 전기온돌용 히터조립체는 환봉 형상의 금속파이프(102)를 구비한다. 금속파이프(102)의 일단은 막혀있고, 타단은 개방되어 있다. 금속파이프(102)는 내열플라스틱 파이프로 대체될 수 있으며, 파이프의 단면 형상은 원형,타원형,다각형 등 다양하게 구성될 수 있다.

금속파이프(102)의 내부에 한 쌍의 열선(122,124)들이 수용되어 있다. 열 선(122,124)들은 금속파이프(102)의 길이방향을 따라 길이가 긴 코일스프링 형상으로 구성되어 있다. 이 열선(122,124)들은 소정의 거리를 두고 이격되어 있고, 평행하게 복층을 이루고 있다. 또한, 열선(122,124)들의 일단은 서로 직렬로 연결되어 있다.

이하에서는 설명을 용이하게 하고, 이해를 쉽게 하기 위하여 한 쌍의 열선(122,124)들 중에서 상층에 배치되어 있는 열선을 1차 열선(122)이라고 하며, 하층에 배치되어 있는 열선을 2차 열선(124)이라고 한다.

고정부재(110)는 금속파이프(102)의 내부에 삽입되고, 금속파이프(102)의 일단부에 위치하게 된다. 고정부재(110)는 1차 열선(122)과 2차 열선(124)을 각각 끼울 수 있도록 형성된 관통구멍(112)을 가지며, 고정부재(110)는 1차 열선(122)과 2차 열선(124)이 연결되어 있는 부위에 위치된다. 고정부재(110)의 재질은 세라믹 또는 내열플라스틱이다.

절연물(104)은 금속파이프(102)의 내부에 충전되어 있으며, 금속파이프(102)와 한 쌍의 열선(122,124)들을 절연시킨다. 절연물(104)은 예를 들어 마그네시아로 구성될 수 있다.

단자대(130)는 내부에 한 쌍의 단자(132)들을 가지며, 금속파이프(102)에 끼워진다. 단자(132)들 각각의 일단에 1차 열선(122)과 2차 열선(124)이 연결되어 있다.

도 5를 참조하면, 상술한 바와 같은 전기온돌용 히터조립체(100)가 여러 개 구비되어 있다. 다수의 전기온돌용 히터조립체(100)는 복수의 전선(134)들에 의하 여 병렬로 연결되어 전기온돌 난방구조에서 발열장치로 사용된다.

지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체에 대한 작용을 설명한다.

도 3과 도 5와 도 6를 참조하면, 전원으로부터 복수의 전선(134)들에 전류가 인가되면, 전류는 단자대(130)의 단자(132)들을 통하여 먼저 1차 열선(122)에 흐르게 된다. 전류가 흐르는 1차 열선(122)은 발열한다. 이와 동시에 전자기학에서 암페어(Ampere)의 오른손 법칙에 근거하여 1차 열선(122)의 주위에서 자기장(122b)이 발생되어진다. 그리고 1차 열선(122)에 흐르는 전류는 1차 열선(122)에 직렬로 연결되어 있는 2차 열선(124)으로 흐르고, 2차 열선(124)은 1차 열선(122)과 동일하게 발열이 되고 자기장(124b)을 발생한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 1차 열선(122)과 2차 열선(124)에 흐르는 전류의 방향(122a,124a)은 상호 역방향이다. 이에 따라서 각각의 열선(122,124)들에 발생하는 자기장(122b,124b)도 상호 역방향이 되며, 1차 열선(122)과 2차 열선(124)의 사이에서 발생한 상호 역방향의 자기장(122b,124b)은 상쇄된다.

도 7은 도 1의 일반적인 전기온돌 난방구조에서 다수의 발열체(4)를 도 5에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 다수의 전기온돌용 히터조립체(100)로 대체하여 나타낸 단면도이므로, 단열층과 방열층과 마감재는 기본적인 구성이 동일하여, 동일한 부호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1과 같은 일반적인 전기온돌 난방구조에서는 상술한 것처럼 인체가 접촉하게 되는 면인 마감재(2)에서 대략 25mmG가 발생한다. 일반적인 전기온돌 난방구 조와 동일한 시공 조건하에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체(100)를 시공하면 약 2mmG정도의 자기장이 측정된다. 이 측정치를 비교하면, 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체를 적용한 전기온돌에서 발생하는 자기장이 일반적인 전기온돌 난방구조에서 발생하는 자기장에 비하여 대략 8%에 지나지 않음을 알 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하다. 본 고안의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 고안의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 고안의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 전기온돌의 난방구조를 개략적으로 나타내는 단면도이며,

도 2는 종래의 전기온돌의 히터를 나타내는 개략 평면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체를 나타내는 사시도이고,

도 4는 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체를 나타내는 단면도이며,

도 5는 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체를 나타내는 측면도이다.

도 6은 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체에서 자기장의 상쇄를 설명하기 위한 도면이고,

도 7은 본 고안에 따른 전기온돌용 히터조립체가 설치된 전기온돌의 난방구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

100: 전기온돌용 히터조립체 102: 금속파이프

104: 절연물 110: 고정부재

112: 관통구멍 122: 1차 열선

124: 2차 열선 130: 단자대

132: 단자 134: 복수의 전선들

Claims (3)

1. 파이프와;

   상기 파이프의 내부에 수용되며, 상기 파이프의 길이방향으로 길이가 긴 코일스프링 형상이고, 일단이 서로 직렬로 연결되어 있고, 전류가 흐르면서 발생하는 자기장이 상호 상쇄될 수 있는 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 열선들과;

   상기 파이프의 내부에 수용되어 있고, 상기 열선들의 일단부에 고정되어 있는 고정부재와;

   상기 파이프의 내부에 상기 파이프와 상기 열선들을 절연하도록 충전되는 절연물과;

   상기 파이프에 끼워지고, 내부에 상기 열선들 각각에 전류를 인가할 수 있도록 연결되는 한 쌍의 단자를 가지는 단자대가 구비되어 있는 전기온돌용 히터조립체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열선들은 평행하게 복층을 이루도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기온돌용 히터조립체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고정부재에 상기 열선들을 각각 삽입하여 고정할 수 있는 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 고정부재는 세라믹 또는 내열플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기온돌용 히터조립체.

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