KR20100010149U - 자동 온도 과승 방지 발열선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기장판 ,전기요 ,전기매트, 전기 뜸질기, 전기방석 등에 사용되는 발열선에 대한 것으로, 일반 발열체를 주 발열체로하고 PTC 발열체를 보조 발열체 및 온도센서로 사용하여 각각 직렬로 결합하고, 하기 그림3, 그림5에 나타난 바와같이 일반 발열선과 PTC 발열선에 걸리는 양단의 전압 및 소비전력이 온도 60도-75도 사이에서 상호 반전되도록 열선의 길이와 저항값을 설계하여 전류가 지속적으로 공급되는 경우에도 발열선의 온도가 90도 이하에서 포화되어 더 이상 상승되지 않게 함으로써, 온도조절장치의 고장으로 발열선에 공급되는 전원의 전력제어가 이루어지지 않는 경우에 발열선이 과열되어 화재가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 일반 발열체에 일반전선을 나란하게 배열하여 자계장을 상쇄한 특징을 갖는다.

전기장판, 전기요, 전기매트, 전기 뜸질기, 전기방석, 발열선, PTC

Description

자동 온도 과승 방지 발열선{A hot wire which checks temperature automatically}

본 발명은 전열기구용 발열선에 대한 것으로서 아래 그림3, 그림5에 나타난 바와 같이 일반 발열선과 PTC 발열선에 걸리는 양단의 전압 및 소비전력이 온도 60도-75도사이에서 상호 반전되도록 열선의 길이와 저항값을 설계하여 온도조절장치에 고장이 발생된 경우에도 고열로 인한 화재의 위험이 없고 자기장이 없는 전열기구용 발열선에 관한 것이다.

만약에 일반 발열선과 PTC 발열선에 걸리는 양단의 전압 및 소비전력이 온도60도이하에서 반전되도록 열선의 길이와 저항값을 설계한 경우에는 PTC발열체의 온도는 상승하는 반면에 일반 발열체의 온도는 증가하다가 역으로 감소하여 전열기구의 최대온도 보정이 어렵다.

일반적으로 전열기구의 발열선은 크게 2가지 방법으로 배열하고 있으며 도 1은 나일론 센서 층을 가진 일반 발열선 및 무자계 발열선 등의 배선도이고, 도 2는 카본사 또는 합금선을 병열로 직조 또는 배열하여 2가닥의 공통 인입선을 이용하여 전력을 공급하는 발열선의 배선도이다.

상기 발열선의 종단에는 사용자가 설정한 온도에 따라 발열선에 전원을 인가하는 온도조절장치가 부착되어 있고, 온도조절장치에서 발열선의 온도를 감지하여 설정 온도를 유지하도록 발열선에 인가되는 전력을 제어하도록 되어 있다.

상기와 같은 종래의 발열선은 그 내부의 발열체가 비교적 온도계수가 낮은 동 또는 합금이나, 카본사 등으로 되어 있기 때문에 전원이 계속 공급되는 동안에는 온도상승이 지속되는 바, 온도 조절기의 오동작 또는 고장으로 발열선에 공급되는 전원이 조절되지 못하면 과열되어 화재가 발생하는 문제점이 있었다.

PTC 발열체만으로 배열한 발열선으로 상기 문제점을 해결할 수 있으나 재료원가가 매우 높고 작업공정이 까다로워 인건비가 많이 들뿐만 아니라 저온에서의 저항값이 너무 적어 온도 조절기의 설계가 매우 어렵고 비용이 많이 드는 결점이 있다

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 기술적인 문제점들을 해결하기 위해 고안한 것으로, PTC발열체의 길이를 1/4이하로 줄이고 가격이 저렴한 일반 발열체를 직렬로 연결하여 사용하므로 재료원가가 낮고 공정이 간단하여 인건비가 저렴할 뿐만 아니라 온도가 상승되면 전력소비가 감소하여 발열부의 온도가 일정치 이상 상승되는 것을 억제하여 온도 조절기에 고장이 발생하여도 과열에 의하여 화재가 발생하지 않는 발열선을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 상기한 PTC발열체와 일반 발열체를 직렬로 결합하여 전열기구(전기매트,전기장판,전기요,전기뜸질기,전기방석등)의 발열체로 사용하여 온도 조절장치가 고장이 나서 220V의 AC입력 전원이 발열선에 바로 인 가되어도 발열선의 표면 온도가 90도를 넘지 않음으로 발열선이 과열되어 화재가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한 PTC발열체의 최고도달온도가 90도 이하이므로 기존의 온도 센서 없이도 전류센서로 전열기구의 온도를 제어할 수 있으며, 본체와 조절기를 연결하는 선이 4선이 아닌 2선으로 할 수 있고 온도 센서(SENSOR)를 본체에 배치하여야 하는 번거로움이 없으므로 생산 공정의 간소화 및 원가 절감을 할 수 있다.

또한 가격이 비싼 무자계 발열선을 사용하지 아니하고 일반 발열선에 나란하게 배열한 일반전선을 사용하여 가격이 싸면서 자계장을 상쇄시킬 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배선도는 도 3에서 도시된 PTC발열체와 일반 발열체를 도 4에 도시된 바와 같이 배열한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 일반적인 전열기구용 발열체의 배선도를 나타낸 것이고,

도 2는 일반적인 전열기구용 면상 발열체의 배선도를 나타낸 것이고,

도 3은 PTC발열체와 일반 발열체의 구조를 나타낸 것으로 전기장판 ,전기요 ,전기매트 등에 사용되는 종전의 발열체와는 특성이 상이한 PTC용 발열체는 온도에 따라 저항 값이 현저히 변화한다.

도 3A는 일반 발열체의 구조도이고, 심사(1)와 심사의 외면에 나선형으로 권선된 발열체(2)와 그 외면에 피복된 절연외피(3)로 구성된다.

도 3B는 PTC발열체의 구조도이고, AC전원이 바로 인가되는 버스와이어(4)와 버스와 이어의 외면에 일정간격으로 조성된 발열체(5)와 그 외면에 피복된 절연외피(6)로 구성된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예로 PTC발열체와 일반 발열체를 직렬로 결합한 배선도로서 일반발열체는 발열을 위한 주 발열체고 PTC발열체는 온도센서 및 보조발열체며, 일반 발열체와 PTC발열체의 길이는 약2.5대1의 비율로 구성되고 도면을 참조하면 알 수 있듯이 일반발열체(10)와, 자기장 상쇄용 전선(20)과, PTC발열체(30)로 구성된다.

이하 상기한 구성으로 본 본 발명의 동작을 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이 접속기를 통하여 일반 발열체와 직결된 PTC발열체에 220V AC전원이 인가되면 PTC발열체와 일반 발열체는 초기에는 온도상승 시간이 서로 다르며 일반 발열체는 온도가 상승되어도 고유 저항 값이 거의 일정하여 인가된 전력에 따라 일정하게 온도가 상승하고, PTC발열체는 그림1(PTC발열체의 시간에 따른 온도 변화의 일 예)과 같이 온도에 따라 저항 값이 비 직선적으로 변화하여 40분 정도까지는 온도가 급격히 상승하지만 그 이후 온도 증가는 서서히 이루어지고, 온도가 77도 이상인 경우 온도 상승률은 0.031도/분 정도로 매우 낮고 온도가 증가할수록 PTC 저항이 증가하므로 온도 상승을 막아 90도 이상으로 증가하지 않는다.

그림 1

그림2는 PTC발열체의 온도에 따른 저항 변화의 일예를 나타낸 것으로 20도에서 44도까지는 온도에 따른 저항 증가율이 1.6[ohm]/C 정도이고, 70도에서 80도까지는 56.6[ohm]/C 정도로 온도에 따라 저항이 급격히 증가한다.

그림 2

그림3은 온도에 따른 PTC열선 양단과 일반 발열선 양단에 인가되는 전압의 일예를 도시한 것으로 PTC열선과 일반열선을 직렬 연결한 전기메트에서, 낮은 온도에서는 일반 열선에 인가되는 전압이 높아, 일반 열선이 온도 상승에 주 역할을 한다. 온도가 증가함에 따라 PTC 저항이 증가하여 일반 열선에 인가되는 전압이 작아지고, PTC 열선에 인가되는 전압이 증가하여 PTC 열선에 의한 온도증가도 중요한 역할을 하게 된다.

그림4는 시간 경과에 따른 PTC열선과 일반열선에 소비되는 전력변화의 일예를 도시한 것으로 열선 온도가 12도에서 가열하기 시작하여 25분 경과되기 전에는 일반 열선에서 소비되는 전력이 크고, 그 이후에는 일반 열선에 소비되는 전력은 급격히 감소한 후 50분 정도가 지난 후는 조금씩 감소한다. PTC 열선에 소비되는 전력은 25분 이전까지는 증가하지만 그 이후는 조금 감소한 후 거의 일정치를 유지한다. 따라서 전체전력은 50분까지는 급격히 감소하고, 그 이후는 약간씩 감소한다.

따라서, 시간이 경과 할수록 소비 전력은 약간 감소하므로 온도의 증가가 거의 없다.

그림 3

그림 4

그림 5는 온도변화에 따른 PTC열선과 일반 열선에 소비되는 전력량을 도시한 것으로 일반 열선에서 소비되는 전력은 온도가 증가할수록 감소한다. 특히 55도에서 75도 정도에는 급격한 전력량의 감소가 있고, 그 이상의 온도에서는 조금씩 감소한다. PTC열선에 소비되는 전력은 66도 정도가 될 때까지 서서히 증가하지만 그 이상의 온도에서는 약간 감소한다.

따라서, 전체 전력은 온도 증가에 따라 감소한다.

특히 60도에서 75도 정도에서는 온도 증가에 따른 전력량의 감소가 현저하여 온도 증가를 둔화시켜 전체 온도를 90도 이하로 유지할 수 있도록 한다.

그림 5

도 1은 일반적인 전열기구용 발열체의 배선도

도 2는 일반적인 전열기구용 면상 발열체의 배선도

도 3은 본 발명에서 사용하는 발열체와 일반 발열체의 구조도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배선도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 일반 발열체

20 : 자계장 상쇄용 전선

30 : PTC발열체

40 : 접속기

Claims (1)

1. 전기장판 ,전기요 ,전기매트, 전기 뜸질기, 전기방석, 전열보드등에 사용되는 발열선에 있어서, 일반 발열체를 주 발열체로하고 PTC발열체를 보조 발열체 및 온도센서로 사용하여 각각 직렬로 결합하고, 상기 표3, 표5에 나타난 바와 같이 일반 발열선과 PTC발열선에 걸리는 양단의 전압 및 소비전력이 온도 60도-75도 사이에서상호 반전되도록 열선의 길이와 저항값을 설계하여, 온도가 과승되는 것을 방지한것을 특징으로 하는 자동 온도과승방지 발열선.

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