KR20130006517A

KR20130006517A - 전선

Info

Publication number: KR20130006517A
Application number: KR1020127031082A
Authority: KR
Inventors: 로버트 제이. 섹스턴; 프레드 레인 마틴; 3세 찰스 알렉산더 개리스
Original assignee: 니와이어 인코포레이티드
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2013-01-16
Also published as: US7145073B2; HK1092951A1; JP2014063739A; NO337021B1; CA2833421C; EP1676342B1; JP2007507061A; BRPI0414144A; KR101248791B1; NO20061549L; JP5037131B2; CA2833421A1; AU2004271628B2; AU2004271628B8; AU2010200983B2; CA2537825C; KR20120095485A; WO2005024849A2; AU2010200981A1; AU2004271628A1

Abstract

전선은 적어도 하나의 전도성 도체, 상기 적어도 하나의 전도성 도체의 대향측상에 각각 형성된 제 1 및 제 2 복귀 도체를 구비하여, 상기 적어도 하나의 전도성 도체는 상기 제 1 및 제 2 복귀 도체에 의해 적어도 실질적으로 포착된다.

Description

전선 {Electrical wire}

본 출원은 2003년 9월 5일 출원되고 현재 양수인에게 양수된 보호층을 가진 교류형 전선의 미국 가출원 제60/500,350호에 대하여 우선권을 주장하며, 여기에 참조로서 포함된다.

본 발명은 일반적으로 전선 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 적어도 하나의 전도성 도체(예를 들면, 교류(AC) 또는 직류(DC) 전원, 또는 음성이나 데이터 전송과 같은 통신 신호와 같은 전류를 전달하는 목적을 가진), 및 전도성 도체를 적어도 실질적으로 감싸는 복귀 도체(예를 들면, 제1 및 제2 복귀 도체들)를 포함하는 전선에 관한 것이다.

전선 집의 초기 형태(1920~1950년대)는 셀락(shellac)이 함침된 직물 랩(cloth wrap)으로 절연된 와이어를 사용하였다. 아스팔트된(asphalted) 직물 랩은 1950~1970년대에 절연용으로 사용되었다. 알루미늄 전기 배선은 1960년대 중반과 1970년대 중반에 가정에서 설치되었다. 오늘날 우리가 알고 있는 열가소성의 외부 절연체내에 있는 두 개의 절연된 내부 도체(예를 들면, 고온/중성 또는 전도성/리턴 도체들)와 비 절연된 접지 도체(예를 들면, 접지용 도체)를 가지는 전선은 1950년대 중반 이후부터 사용되고 있다.

도 1a 내지 1b는 그러한 종래의 전선의 예들을 보여준다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(60)에 의해 둘러싸인 전도성(예를 들면, 고온) 도체(55) 및 제2 절연층(70)으로 둘러싸인 복귀(예를 들면, 중성) 도체(65)를 포함한다. 제3 절연층(75)은 절연된 도체(55, 65)들을 둘러싼다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 또 다른 종래의 전선(100)은 제1 절연층(110)에 의해 둘러싸인 전도성(예를 들면, 고온) 도체(105) 및 제2 절연층(120)에 의해 둘러싸인 복귀 도체(115), 및 접지용 도체(125)를 포함한다. 제3 절연층(130)은 모든 도체들(105, 115, 125)을 둘러싼다.

오늘날 많은 가정들이 그들의 오래된 전선과 관련된 수명의 종말 시나리오에 직면하고 있으며, 화재 피해 및 재난의 심각한 위험을 안고 있다. 미국 과학 기술 위원회(National Science and Technology Council)의 2000년 11월 보고서에 의하면, "전선 시스템은 미흡한 설계, 불량 재료의 사용, 부적절한 설치 또는 다른 원인들에 의하여 신뢰성이 부족하거나 함께 오류를 일으킬 수 있다. 전선 시스템이 오래될수록 환경 스트레스(예를 들면, 열, 추위, 습기 또는 진동), 수리중의 부주의한 피해 및 상시적인 사용에서의 마모의 누적된 영향에 의하여 오류의 위험성은 증가할 수 있다. 전선 시스템의 노후는 시스템에 의하여 구동되는 장치의 중대한 기능 손실을 초래할 수 있으며, 공중의 건강과 안전을 해치고 재앙적인 장치 오류 또는 화재를 야기할 수 있다."고 한다. 소비자 제품 안전 위원회(consumer products safety commission, CPSC)는 미국의 5천만 가구들이 그들의 전선 시스템 수명의 종말에 도달하거나 이미 도달했다고 추산한다.

뿐만 아니라, 전선의 절연 및/또는 도체들은 복사(radiation), 고온, 증기, 마모(chafing), 잘못된 취급, 부식, 기계적인 부하 및 진동에 의하여 열화될 수 있다. 소비자 제품 안전 위원회에서 발행된 보고서는 1997년 가구 전선 시스템이 4만 건 이상의 화재를 일으켜서 250명이 죽고 670만 달러 이상의 재산 피해를 가져왔다고 보여준다. 게다가, 4만3백건의 전기 회로 화재에 기초한 CPSC의 논문은 전체의 36%가 설치된 배선이 원인이며, 16%가 코드/플러그가 원인이라는 것을 보여준다. 노후 및 환경 스트레스로 인한 보통의 전선 시스템과 함께, 알루미늄 전선 시스템들은 강등(degradation) 및 위험스러운 과열에 직면해 있다.

현대의 전선 시스템 및 기술과 관련하여, 미국 표준 기술 연구소(national institute of standards and technology, NIST)와 건물 및 화재 연구실(BFRL)은 "플루오르카본(fluorocarbon)으로 만들어진 전선과 케이블들은 뛰어난 가연성을 가지고 있으나 매우 비싸다. 화염을 지연시키는 폴리비닐 클로라이드(PVC) 케이블들 또한 뛰어난 가연성 및 물리적 특성을 가지고 있다. 그러나, 모든 PVC 케이블들의 클로라이드 성분은 연소(incineration)중 다이옥신(dioxin)의 잠재적인 발생에 대한 걱정거리이다."고 인정한다.

도 1a 내지 1b에 도시된 바와 같이, 오늘날 가정 및 사무실에서 통상적으로 사용되는 종래의 전선은 단단하고, 둥근 와이어들로 구성되며, 각각의 와이어들은 내부 와이어들을 둘러싸는 외부 PVC 재킷들로 절연된다.(접지 와이어는 예외) 화재는 과열된 전선들, 절연 파괴 및 관통에 의하여 점진적으로 발생되고 있다. 종래의 벽 내부 또는 천장 내부 배선에 의하여 가능한 개방된 공간이 화재점화를 위한 다량의 산소를 제공하며, 전기 화재와 관련된 팽창을 제공한다.

게다가, 이러한 종래의 전선은 전기 쇼크 위험성을 부과하므로 안전사고를 발생한다. 즉, 이러한 종래 전선은 못, 스크루, 드릴 비트 등과 같은 물체에 의하여 우연히 관통되어 종종 심각한 부상 및 죽음을 야기한다. 따라서 이러한 종래의 전선은 상기한 전기적인 전도성 물체중 어느 하나에 의하여 관통될 때 심각한 부상에 대한 높은 가능성을 가진다.

변화하는 시장에 부적당한 종래의 전선 시스템들의 다른 중요한 예는 (a)견고한 벽(및 천장) 구축 기술의 확산, 및 (b)전선 인터페이스들을 요구하며 많은 것들이 이러한 장치들을 표면 실장을 위하여 설계된 새롭고 특히 현존하는 가정 및 사무실 환경에서 설치되어 있는 새로운 기술 및 장치들의 확산을 포함한다.

주입 콘크리트 벽용 발포 블록 폼(foam block form), 콘크리트 벽에 주입된 제거가능한 폼, 목재를 대체하는 물질 및 견고한 벽(및 천장) 패널내에 형성된 재활용 물질과 같은 새로운 물질들은 모두 현재의 "공동(hollow)"의 외부 및 내부 벽(및 천장) 구축 기술에 비하여 장점 및 향상된 수명 특성을 보여준다. 이러한 견고 물질 구축 기술들은 몇 가지 형태의 침투 채널링(invasive channeling)이 현장에서 이루어질 것을 요구한다. 이러한 채널링은 많은 단점, 안전 문제 및 비용 문제를 가지고 있다. 또한, 채널링은 전형적으로 전선이 마감된 면(finished surface)에 가까워지도록 위치시키는데, 마감된 면에서는 상기한 것과 같이 향후 발생할 침투가 충격 또는 잠재적인 주요 결함 및 화재를 일으킬 수 있다. 전 세계적으로 구축 문제는 구축 기술에 있어서의 차이에 근거하여 오랫동안 존재해 왔다.

뿐만 아니라, 오디오, 비디오 및 컴퓨터/인터넷 애플리케이션에서의 진보의 도래는 가정용 및 사무실용 장치들의 패러다임을 크게 바꾸었다. 서라운드 음향의 가정용 극장(home theater) 및 멀티미디어 회의실 오디오 시스템, 평판 PDP 및 LCD 텔레비전, 네트워크 연결된 가정 및 사무실들, 새로운 조명 애플리케이션, 공기질 및 제어 시스템들은 전선 시스템에 대하여 거대한 긴장 및 많은 경우의 절충을 조성하였다. 교류(AC) 또는 직류(DC) 전원 인터페이스 및 관련 배선들의 요구조건은 설치자와 사용자에게 문제점을 발생시켰다.

종래 방법의 상기한 문제점 및 단점을 해결하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예는 전선을 제공하며, 쉽게 제조되는 안전하고 편리한 전선을 제공할 수 있는 전선 제조 방법을 제공한다.

발명자들은 본질적으로 안전하며, 장치와 기술들의 현재 및 장래의 요구 및 설치 방법 및 사용 방법들을 해결하기 위해 설계되는 새로운 전선 시스템이 장기적이고 많은 경우에서 단기적인 전선 문제들에 대한 유일한 답이 될 수 있다고 결정지었다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 적어도 하나의 전도성 도체, 및 상기 적어도 하나의 전도성 도체의 반대 면들에 각각 형성된 제1 및 제2의 복귀 도체(예를 들면, 적어도 하나의 복귀 도체)를 포함함으로써 적어도 하나의 전도성 도체가 제1 및 제2의 복귀 도체들에 의하여 실질적으로 감싸진다. "실질적으로 감싸진다"는 전선의 외표면을 관통하는 물체가 복귀 도체를 접촉하지 않고 전도성 도체에 접촉하는 것을 방지한다는 것을 의미한다.

또한, 전선은 표면에 실장될 수 있으며 실용적으로 어떤 전압을 쓰는 제품에도 안전하게 사용될 수 있다.(예를 들면 0V 부터 240V 또는 그 이상)

전선은 각각 적어도 하나의 전도성 도체 및 제1 및 제2의 복귀 도체들 사이에 형성되는 제1 및 제2 절연층들을 더 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 적어도 하나의 전도성 도체 및 제1 및 제2 복귀 도체들은 적층된 배열을 가지는 실질적으로 평평한 전도층들을 포함할 수 있다. 또한 전선은 제1 및 제2 복귀 도체들상에 형성되는 외측 절연층(예를 들면, 제3 및 제4 절연층들)을 포함할 수 있다. 여기서, '평평'하다는 것은 엄밀히 평평함의 정도가 굴곡이 전혀 없이 완전히 평평한 경우만을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 측정 오차나 제조 공차 등에 의하여 실질적으로 평평한 것으로 당업자에게 해석될 수 있는 것을 배제하는 것은 아니다.

또한, 적어도 하나의 전도성 도체 및 각각의 제1 및 제2 복귀 도체들 사이의 거리(예를 들면, 이러한 도체들 사이의 절연층의 두께)는 약 0.03인치보다 작거나 같다. 예를 들면, 예시적인 일 실시예에서, 이 거리는 약 0.005인치보다 크지 않다. 또한, 전도성 도체는 제1 및 제2 복귀 도체들에 의하여 완전히 감싸지도록(예를 들면 완전히 둘러싸인다) 제1 및 제2 복귀 도체들은 전선의 종방향 모서리(예를 들면, 폭의 모서리(edge)에서)를 따라 서로 접촉할 수 있다.

또한, 절연층들의 종방향 모서리, 복귀 도체들 및/또는 접지용 도체들을 작업(예를 들면, 취급)함으로써 추가적인 보호가 제공될 수 있다. 예를 들면, 전선의 보호 종방향 모서리를 형성하기 위하여, 제1 및 제2 복귀 도체들은 기계적, 열적 또는 화학적 취급 중 적어도 하나의 방법에 의하여 취급될 수 있는데, 보호 모서리는외부 물체가 제1 및 제2 복귀 도체들 중 어느 하나를 접촉하지 않고 전선을 관통하여 전도성 도체에 접촉하는 것을 방지한다.

유사하게, 제1 및 제2 절연층들은 전선의 종방향 모서리를 따라 서로 접촉할 수 있다. 뿐만 아니라, 전선의 종방향 보호 모서리를 형성하기 위하여 제1 및 제2 절연층들은 기계적, 열적 또는 화학적 취급 중 적어도 하나의 방법에 의하여 취급될 수 있는데, 보호 모서리는 외부 물체가 전선을 관통하여 전도성 도체에 접촉하는 것을 방지한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 적어도 하나의 전도성 도체, 상기 적어도 하나의 전도성 도체의 반대 면들에 형성된 제1 및 제2 복귀 도체들을 각각 포함하는 전선을 포함함으로써 적어도 하나의 전도성 도체는 제1 및 제2 복귀 도체들, 제1 및 제2 복귀 도체들상에 형성된 제3 및 제4 절연층들의 각각, 제3 및 제4 절연층들상에 형성된 제1 및 제2 접지용 도체들의 각각, 제1 및 제2 접지용 도체들상에 형성된 제5 및 제6 절연층들의 각각에 의하여 적어도 실질적으로 감싸진다.

또한, 적어도 하나의 전도성 도체는 전선의 폭을 가로지르는 복수의 수평 요소(segment)들 및 전선의 두께를 가로지르는 복수의 수직 요소들상에 형성되는 복수의 전도성 도체들을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 전도성 도체들의 복수의 수평 요소들 중 적어도 하나의 요소는 통신 신호(예를 들면, 음성 통신 신호 및/또는 데이터 통신 신호)를 전송하는데 사용될 수 있으며, 전도성 도체들의 복수의 수평적 요소들 중 적어도 하나의 요소는 AC 또는 DC 전원을 공급하는데 사용될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 전도성 도체 및 제1 및 제2 복귀 도체들 사이에 형성된 커패시턴스(C)는 C=1.5·W·L·ε/d로 주어질 수 있는데, 여기서 W는 복귀 및 전도성 도체들의 폭이고, L은 복귀 및 전도성 도체들의 길이이며, ε은 절연층들(예를 들면, 복귀 및 전도성 도체들 사이의 유전물질)에 대한 유전 상수이며, d는 복귀 및 전도성 도체들 각각 사이의 거리이다.

또한, 제1 및 제2 접지용 도체들은 전원 전송 신호 및 부하 발생 전기 노이즈가 전선내에서 발생되는 것을 억제할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 및 제2 복귀 도체들 및 제1 및 제2 접치 도체들은 적어도 하나의 전도성 도체로부터 열을 방사하도록 (예를 들면, 실질적으로) 열적으로 전도성일 수 있다. 더 상세하게는, 제1 및 제2 복귀 도체들 및 제1 및 제2 접지용 도체들(예를 들면, 각 도체)은 주어진 단면적에서 둥근 도체에서의 열 방사율보다 큰 열 방사율을 가질 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 중요한 장점은 실질적으로 평평한 도체들이 둥근 도체(예를 들면, 주어진 도체 단면적에 대하여)보다 더 큰 단면적을 가질 수 있다는 것이다. 증가된 표면적은 훨씬 큰 열 전달율을 제공한다. 단면의 기하(geometry)는 종방향에 따라 실질적으로 변하지 않기 때문에, 관련된 변수는 어떤 주어진 도체의 모서리를 따라가는 둘레이며, 전체 단면적이 일정하게 유지될 때 그것이 어떻게 변하는 가이다.

그러므로, 실질적으로 평평한 도체들은 만약 결과적인 정상상태 온도가 일정하게 유지되고 주위 환경이 일정하게 유지된다면 주어진 단면적(예를 들면, 도체의 단면적)에 대한 더 많은 양의 전기를 전달할 수 있다. 이와 달리, 만약 전류 흐름이 일정하게 유지되고 모든 다른 요소들도 동일하게 유지되면 정상상태 온도는 실질적으로 평평한 도체들(둥근 도체들에 비하여)에서 더 낮을 것이다.

또한, 전선의 두께비가 약 1 또는 그 이상인 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 복귀 도체들은 각각 T_G의 두께를 가지며, 제1 및 제2 접지용 도체들은 각각 T_N의 두께를 가지며, 전도성 도체는 T_H의 두께를 가짐으로써 두께비(

)는 약 1.00 또는 그 이상이다.(예를 들면, R이 최대화되는 것이 바람직할 수 있다.)

본 발명의 또 다른 실시예는 적어도 하나의 전도성 도체, 상기 적어도 하나의 전도성 도체 주위에 형성된 제1 절연층, 제1 절연층 주위(적어도 실질적으로 주위)에 형성된 복귀 도체를 포함하는 전선을 포함함으로써 적어도 하나의 전도성 도체는 복귀 도체 및 복귀 도체 주위에 형성된 제2 절연층에 의하여 적어도 실질적으로 감싸진다. 전선은 제2 절연층 주위에 형성된 접지용 도체 및 접지용 도체 주위에 형성된 제3 절연층을 더 포함할 수 있다.

전선의 이 실시예는 예를 들면, 실질적으로 곡선 형태의 단면 기하와 실질적으로 직사각 형태의 단면 기하중 어느 하나를 가진 도체들(예를 들면, 전도성 도체, 복귀 도체 및 접지용 도체)을 가지는 와이어(wire)를 포함할 수 있으며, 실질적으로 평행한 면에서 형성될 수 있다. 예를 들면, 전선은 원형 또는 타원형의 단면을 가질 수 있다. 즉, 전도성 도체, 복귀 도체 및 접지용 도체는 평행한 종축들(예를 들면, 동심축으로)로 배열되는 실질적으로 원형 도체들(예를 들면, 원형 단면을 가지는)을 포함할 수 있거나, 전도성 도체, 복귀 도체 및 접지용 도체는 실질적으로 타원형인 도체들(예를 들면, 동일한 공간 배열상에서)을 포함할 수 있다. 여기서, 곡선, 직선, 평행(나란), 타원형은 엄밀히 그 형상만을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 측정 오차나 제조 공차 등에 의하여 실질적으로 곡선이거나, 실질적으로 직선이거나, 실질적으로 나란하거나, 실질적으로 타원형인 것으로 당업자에게 해석될 수 있는 형상을 배제하는 것은 아니다.

*본 발명의 또 다른 실시예는 적어도 하나의 전도성 도체의 형성 단계 및 상기 적어도 하나의 전도성 도체의 반대 면들에 제1 및 제2 복귀 도체들을 형성하는 단계를 포함하는 전선 제조 방법을 포함함으로써, 적어도 하나의 전도성 도체는 복귀 도체들에 의하여 적어도 실질적으로 감싸진다.

본 발명의 또 다른 실시예는 전선을 포함하는 전류 송출 시스템을 포함한다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예는 전선을 포함하는 전기 신호 전송 시스템이다.

신규하고 특유한 특징들로 인하여, 본 발명은 전선 및 전선을 제공하는 전선 제조 방법 및 쉽게 제조되는 안전하고 편리한 전선을 제공할 수 있는 전선 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 상기한 사항 및 목적, 실시예 및 장점들은 아래의 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 자세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1a 내지 1b는 종래의 전선들(50, 100)을 보여준다.
도 2a 내지 2f는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전선(200)의 다양한 실시예들을 보여준다.
도 3a 내지 3w는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전선(200)에서의 다양한 가능한 도체의 구성(configuration)을 보여준다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 고온 지역(295)을 가진 전선(200)의 실시예를 보여준다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전선(200)의 또 다른 실시예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전선(200)의 가능한 종단 구성을 보여준다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 균등한 용량성(capacitive) 회로를 구비한 일련의 캐패시터로 고려될 수 있는 전선을 도시한다.
도 8 내지 10은 본 발명의 예시적인 예시적인들에 따른 전형적인 두 개의 판 커패시터, 네 개의 판 커패시터 및 세 개의 판 커패시터 각각의 개략적인 예시를 제공한다.
도 11 내지 12는 본 발명의 예시적인 예시적인에 따른 전선에서 축전적으로(capacitively) 커플된 전류가 취소될 수 있는 방법을 보여준다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 전선을 사용하여 접지 루프 연속성(ground loop continuity)을 검출하는 예시적인 구성의 개략적인 다이어그램을 제공한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 스플릿 접지 신호를 제공하는 개념적인 예시를 제공한다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전선의 제조 방법(1500)을 보여준다.
도 16 내지 17은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전선(200)의 예시적인 구성들을 제공한다.

도면들, 특히 도 2a 내지 17들을 참조하면, 본 발명은 전선(200) 및 전선의 제조 방법(1500)을 포함한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예는 적어도 하나의 전도성 도체(210) 및 적어도 하나의 전도성 도체(210)의 반대 면들에 각각 형성된 제1 및 제2 복귀 도체들(221)을 포함하는 전선(200)을 제공함으로써, 적어도 하나의 전도성 도체는 제1 및 제2 복귀 도체들(221)에 의해 적어도 실질적으로 감싸진다. 또한, 전선(200)은 제1 절연층들(215) 및 제2 절연층들(225)을 포함할 수 있다.

다른 말이 없다면, 본 발명내에서 그리고 여기에서 논의된 층들(예를 들면, 도체들, 절연층 등) 중 어느 것도 복수의 층들로 형성될 수 있다. 그러므로, 예를 들면 절연층(215)은 적어도 하나의 절연층(215)으로 해석되어야 할 것이며, 전도성 도체는 적어도 하나(예를 들면, 복수의)의 전도성 도체들 등을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

전선은 기본적으로 무제한의 전압 인가 범위(예를 들면, 0V 내지 240V 및 그 이상)에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 전선은 클래스 1 또는 클래스 2 커패빌러티(capability) 및 다른 저 전압/전류 커패빌러티를 포함할 수 있으며, 120V AC 또는 240V AC와 같은 상업적으로 이용가능한 유용 전압용으로 사용될 수 있으며, 클래스 1 또는 클래스 2, 또는 이러한 상업적으로 이용가능한 전압외의 다른 전압 인가용으로도 사용될 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 전선(200)은 종(예를 들면, 길이방향) 방향으로 L, 횡(예를 들면, 폭방향) 방향으로 W를 가질 수 있다. 또한, 이러한 방향들은 전선의 수평 치수로서 참조될 수 있다. 뿐만 아니라, 전선은 수직 치수로서 참조될 수 있는 두께(예를 들면, 모든 적층된 층들의 전체 두께)를 가지는 것으로 고려될 수 있다.

또한, 전선(200)은 종방향에서 전선(200)의 끝에 형성된 종단부(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전선(200)의 일단(예를 들면, 종단부)은 소스 모듈(예를 들면, 전원 소스, 음성/데이터 전송 소스 등)에 연결될 수 있으며, 타단(예를 들면, 종단부)은 목적 모듈(예를 들면, 스위치, 출구, 전자 제품 등)에 연결될 수 있다. 본 발명은 어떤 특정한 형태의 종단(예를 들면, 전류 소스, 지구 접지 등)을 반드시 포함할 필요는 없으며, 오히려 두 개의 종단점들 사이에 형성된 전선의 종방향 부분을 포함할 수 있다.

더 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 복귀 도체들(221)이 형성됨으로써 적어도 하나의 전도성 도체는 제1 및 제2 복귀 도체들에 의해 적어도 실질적으로 감싸진다.(예를 들면, 봉해지거나 둘러싸이거나 케이스화 된다) "실질적으로 감싸진다"는 것은 모든 실용적인 목적으로, 전도성 도체(210)가 복귀 도체들(221) 중 어느 하나에 처음 접촉하지 않고는 외부 물체(예를 들면, 나사, 스크루, 스테이플 등)와 접촉할 수 없다는 것을 의미한다. "실질적으로 감싸진다"는 용어는 복귀 도체들(221)이 전도성 도체(그런 설계가 가능하더라도)를 완전히 둘러싼다는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 대신에, 그 용어는 복귀 도체들과 전도성 도체 사이의 어떤 거리(예를 들면, 전도성 도체와 복귀 도체 사이의 절연층의 두께)가 작아서(예를 들면 약 0.03인치 또는 그 이하) 그러한 외부 물체가 복귀 도체들을 접촉하지 않고는 복귀 도체들 및 전도성 도체 사이를 합리적으로 갈 수 없다는 것을 의미한다.

예를 들면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전선(200)은 적층된 구성을 가지는 층들(예를 들면, 실질적으로 평평한 층들)로 형성될 수 있다. 이 층들(예를 들면, 복귀 도체(221), 절연층들(215, 225)) 중 적어도 일부는 전선(200)의 종방향 모서리들(T)을 따라 함께 올 수 있다. 복귀 도체층들(221) 사이에 거리(S)가 유지될 수 있다는 것이 중요하다. 즉, 전도성 도체(210)는 복귀 도체들(221)에 의하여 완전히 감싸질 필요가 없다. 발명자들은 복귀 도체들 및 전도성 도체 사이의 어떤 거리(예를 들면, 전도성 도체 및 복귀 도체 사이의 절연층의 두께)가 충분히 작기만 한다면(예를 들면, 0.03인치 및 그 이하) 물체가 전선(200)을 쉽게 관통할 수 없으며, 복귀 도체(221)를 처음 접촉하지 않고는 전도성 도체(210)를 접촉할 수 없는 것으로 결정지었다.

또한, 전도성 도체는 전선의 종방향 부분을 따라 적어도 "실질적으로 감싸진다." 즉, 전선(200)의 종단부들에서 전도성 도체는 장치(예를 들면, 소스 또는 목적 모듈)와의 연결을 위하여 노출될 수 있지만 감싸지지는 않는다.

또한, "전도성"이라는 용어는 소스 또는 전류에 연결하고 전류 또는 전기적 신호(예를 들면, AC 또는 DC 전원 공급 또는 음성이나 데이터 전송 신호와 같은 전기 통신 신호)를 이송할 수 있는 능력(예를 들면, 목적)을 갖는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 전도성 도체는 "비복귀 도체"로서 참조될 수 있다. 또한, 전도성 도체는 "고온의 도체"로서 참조될 수 있다. 뿐만 아니라, "복귀"라는 용어는 전류를 복귀시키는 목적을 가지는 것(예를 들면, 전류 또는 전기적 전원 공급을 부하로 전달하는 목적을 가지지 않는 것)을 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 복귀 도체는 접지용 도체 또는 중성 도체로서 참조될 수 있다.

구체적으로, "전도성" 도체는 여기에서 정의된 바와 같이 "고온 영역"내의 어떠한 도체들로 간주될 수 있다. 전도성 도체(예를 들면, 고온 영역에서의 도체)는 작동중 "고온" 도체일 수 있으나 반드시 그러할 필요는 없다. 예를 들면, 3상 스위치와 관련하여, 전도성 도체(예를 들면, "고온 영역"에서의 도체)는 일 조건에서 고온 도체로서 작동할 수 있으나, 다른 조건에서는 접지 도체로서 작동할 수 있다.

또한, "접지용"이라는 용어는 "지구 접지(earth ground)"에 연결하는 목적 또는 특성을 가지는 것을 의미하도록 의도된다. 또한, 접지용 도체는 단순히"접지 도체"로서 참조될 수 있다. 접지용 도체는 거기에 어떠한 복귀 전류도 가지도록 의도되지 않는다. 뿐만 아니라, "도체"라는 용어는 전류를 이송할 수 있는 전도성 매체를 의미하는 것으로 정의된다.

도 2c 내지 2d는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예를 보여준다. 도 2c에 도시된 예시적인 실시예에서, 전선(200)은 전도성인 적어도 하나의 제1 도체(210), 적어도 하나의 복귀 도체(221) 및 적어도 하나의 접지용 도체(222)를 포함한다.

이 실시예에서, 또한 전선(200)은 제1 절연층(215), 제2 절연층(225) 및 제3 절연층(230)을 포함할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(215)은 적어도 하나의 전도성 도체(210) 및 적어도 하나의 복귀 도체(221) 사이에 형성될 수 있으며, 제2 절연층(225)은 적어도 하나의 복귀 도체(221) 및 적어도 하나의 접지용 도체(222) 사이에 형성될 수 있으며, 제3 절연층(230)은 적어도 하나의 접지용 도체(222)상에 형성될 수 있다.

도 2d는 전선(200)의 예시적인 실시예의 분해도를 보여준다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 전선(200)의 도체들은 적층된 배열을 가질 수 있다. 또한, 전선(200)은 전선내에서 인접한 절연층들 및 도체들을 본딩하기 위한 접착제(290)를 포함할 수 있다.

도면들은 예시적인 것으로 의도된 것이라는 점이 주목되어야 한다. 본 발명의 실제의 전선에서는, 이후에 보다 상세하게 설명되는 도체와 절연체와 접착제 성분들 사이에 가시적인 간격들(예를 들면, 도 2d에서 백색 부위)이 없을 수 있다.

도 2e 내지 도 2f 는 전선(200)의 예시적인 부가 특징들을 도시한다. 예를 들면, 도 2e 의 예시적인 면에 있어서, 도체(210,221,222)들은 실질적으로 원형 형상의 도체(예를 들면, 동일 축선상에 배치됨)를 포함할 수 있다. 도 2f 의 면에 있어서, 도체(210,221,222)들은 실질적으로 타원형 형상의 도체를 포함할 수 있다.

전체적으로, 본 발명의 전선(즉, 보호층을 가진 와이어)는, 다양한 방식으로 다양한 위치들에서 적용될 수 있으며 모든 다른 전선 시스템들에 대하여 전형의 변화(paradigm shift)를 나타내는 대안을 제공한다. 전선은 평행한 길이 방향 축을 가진 도체를 가질 수 있는 (예를 들면, 도체들은 곡선의 단면을 가진다) 보호 층의 와이어를 포함할 수 있거나, 또는 각각의 도체들이 실질적으로 평행한 평면(예를 들면, 평행한 축)을 가지도록 와이어가 실질적으로 사실상 쌓아 올려질 수 있다. 그러나, 도체 단면이 반드시 일치하여야 하거나 (예를 들면 중심이 같은 경우), 또는 동일 축선상에 있을 필요는 없다.

예를 들면, 일 면에 있어서, 내측 (고온) 도체는 절연체, 다음에 중간 (중립) 도체, 제 2 절연체, 다음에 외측(접지중인(grounding)) 도체 및, 외측 절연체에 의해서 둘러싸이거나 또는 경계가 정해진다.

전선의 예시적인 구현예들은 원형(예를 들면, 동심원의 원들), 달걀형, 타원형과 같은 실질적으로 곡선인 기하 형상이나, 또는 평탄형(예를 들면, 선형이나 또는 직선형) 단층들로부터의 범위인 단면 형상을 가질 수 있다. 동일 중심의 형태(예를 들면, 도 2e)(예를 들면, 주축과 보조의 축들이 대략 동일)는 상대적으로 작은 표면적을 가진 최내측의 도체(예를 들면, 고온/도전성(electrifialbe))과 대칭적이다. 달걀형 또는 타원형 형상(예를 들면, 도 2f)(예를 들면, 주축과 보조의 축이 동일하지 않음)은 상대적으로 평탄한 최내측의 도체를 지지한다. 평탄한 포맷(예를 들면, 도 2b 내지 도 2d)(주축=1, 보조의 축=0)은 모든 평탄한 도체와 절연체들을 지지한다 (예를 들면, 다중의 평면형 평탄 도체 와이어).

전선의 예시적인 구현예들은 안전성, 적용의 방법론, 제조의 비용 및, 용이성에 관해서 차별적인 장점을 제공할 수 있다. 동일 중심 및 타원형의 형태는 예외적인 안전성의 면을 가질 수 있다 (예를 들면, 매우 낮은 관통 위험성). 반면에, 평탄한 형태는 각각의 도체의 넓은 표면적에 기인하여 예외적인 전류 송출 성능을 가지며, 그 어떤 경우의 관통에서도 그 어떤 안전 단절 장치(예를 들면, 차단기, GFCI 등)를 시동시킬 것 같다. 더욱이, 전선(예를 들면, 보호층의 와이어)의 이용은 안전성, 전기 간섭 차단 및, 인화성을 포함하는 여러 관점으로부터 유리하다.

감전사의 위험성과 관련하여, 도전되는 도체(예를 들면, 전도성 도체)가 못, 나사, 드릴 비트등에 의해 관통되는 것에 관하여 불가피한 문제들이 집중된다. 전통적인 벽 안 및, 천장 안의 배선은 결과적으로 감전사의 가능성을 가지고 상기 언급된 목적물들중 그 어느 것에 의해서라도 관통될 잠재성을 가진다.

비록 본 발명의 전선이 표면 장착될 수 있을지라도 (예를 들면, 벽이나 천장에, 또는 카페트 아래의 바닥에 표면 장착될 수 있을지라도), 도전성(예를 들면, 고온/최내측) 도체와의 접촉 이전에 관통 목적물이 처음에 적어도 하나의 비-전도성 도체(예를 들면, 복귀 도체(return conductor) 및/또는 접지중인 도체)를 통과하는 것을 보장함으로써 종래의 와이어에 비해 독특한 장점을 가진다. 따라서, 관통의 운동이 진행되면, 접지와 중립을 통한 고온상의 높은 전류들이 발생되어 회로 차단기가 급속히 시동되게 한다.

상세하게는, 전선(예를 들면, 적층된 전선)의 이러한 관통 역학적 해법과 관련하여, 관통 목적물의 감전의 가능성을 감소시키도록, 전도성 도체(예를 들면 고온 도체)의 도체 두께는 외측의 층(예를 들면, 접지중인 도체와 그리고 복귀의 도체)의 전체 두께에 비하여 작아야 한다(예를 들면, 가능한 한 작아야 한다). 양호한 층 두께의 비율(R)은 1.00 으로 시험 결과로서 예시되었는데, 여기에서 R=(T_G+T_N)/T_H = 1.00 이고, T_G, T_n 및, T_H 는 접지중인 도체(Grounding conductor), 접지된 도체(Grounded conductor) 및, 전도성 도체(Electrifiable conductor)의 도체 두께를 각각 나타내고, R 은 층 두께의 비율이다. 예를 들면, 하나의 예시적인 구현예에 있어서, 접지중인 도체와 복귀 도체들의 두께는 0.001" 이고, 전도성 도체의 두께는 0.002 이어서, 비율 R=(T_G+T_N)/T_H=(0.001"+0.001")/0.002"=1.00 이다.

또한, 전선의 관통 역학에 있어서, 반대편의 접지된 층과 접지중인 층들도 비율(R)에 유리하게 기여할 수 있어서, 안전한 상태를 초래한다. 이러한 비율(R)이 높을수록, 와이어는 못과 같은 도전성 목적물로 관통되는 동안에 더욱 안전해지는 것으로 나타났다.

회로 단락이 되는 동안에, 전선은 소스(source)로부터 관통 지점까지의 전압 분할기로서의 작용을 할 수 있다. 층 두께는 내부로부터 관통 목적물로 적용된 전압의 비율-미터의 비례 축소를 발생시킨다. 따라서, 못과 같은 것에서 낮은 전압으로부터 안전한 상태가 초래된다.

*안전 장치(예를 들면, 회로 차단기, 회로 중단기(예를 들면, GFCI), 또는 다른 안전 단절 장치)의 작동의 개연성을 증가시키고 작동 시간을 감소시키는 관통 동안에, 외측(예를 들면, 접지중인 도체와 복귀 도체) 층들의 도체 두께는 관통 지점에서 신뢰성 있는 회로 단락을 야기하기에 충분할 정도로 실질적이어야 한다. 단락 회로는 안전 장치들이 그것의 가장 빠른 응답 시간에 시동되도록 하는 높은 전류를 초래하여야 한다. 이것은 시간에 기초한 안전한 상태를 초래한다. 낮은 전압과 짧은 시간의 결합은 그 어느 상태 자체보다도 현저하게 안전한 상태를 발생시킨다.

관통의 지점에서, 안전 장치가 전력 공급으로부터 제거된 이후에, 모든 층들이 상대적으로 낮은 저항의 관계로 유지되는 것으로 가정될 수 있다. 이것은 다양한 층들의 절연 치환 손상(insulation displacement damage) 및/또는 관통 목적물의 존재에 기인한 것이다. 더욱이, 관통의 인화점은 관통의 주변에서 다소 결합되거나 또는 융합된 부위를 야기할 수 있다. 전력을 손상된 부위에 반복적으로 적용함으로써, (예를 들어서, 특히 관통 목적물이 제거되었다면) 그러한 주위의 크기가 증가될 수 있지만, 리셋(reset) 되었을 때 안전 장치의 재활성화를 반복할 정도로 충분한 저항이 남아있게 될 것이다.

전력을 손상된 부위로 반복 적용하는 것을 회피하는 방법은 활성 안전 장치(Active Safety Device(ASD)) 안에 회로를 가지는 것인데, 상기 ASD 는 전력을 전선에 적용하기 이전에 접지중인 도체들에 대한 실질적으로 단락된 복귀를 검출할 수 있다. 이러한 특징적인 성능은 전선의 설계에 의해서 지원된다.

따라서, 본 발명의 전선(예를 들면 층을 이룬 와이어)는 회로 차단기나 또는 퓨즈와함게 본질적으로 안전한 것으로 간주될 수 있다. 더욱이, 와이어가 안전 장치(예를 들면, 회로 차단기, 회로 중단기(예를 들면, 접지 결함 중단기(ground fault interrupter (GFCI)) 또는 다른 안전 단절 장치)와 관련하여 이용될 때 안전성이 더욱 향상될 수 있다.

본 발명의 예시적인 구현예들은 또한 우발적인 접촉을 허용하는, 벗겨지는 절연과 같은 다른 전기적인 안전 문제에 관련하여 장점을 제공하며, 고온 도체와 외측 부위 사이에서 (그 어느 방향으로도) 3 개의 절연층을 구비할 수 있다는 점에서 감전사의 가능성이 본 발명의 예시적인 구현예(예를 들면, 보호층이 있는 전선)에 의해서 보다 잘 해결된다. 이것은 현재의 2 중으로 절연된 통상적인 와이어와는 반대로 "3 중 절연"으로 통상적으로 지칭된다.

전기적인 차폐와 관련하여, 본 발명의 전선(예를 들면 보호층이 있는 와이어)의 외측의 접지중인 층은 차폐를 제공함으로써 전력 송신 신호 또는 부하에서 발생된 전기적인 잡음이 케이블을 통과할 수 없어서 방송 신호와 간섭되거나 또는 오디오 장비에서 "험(hum)"을 야기한다.

더욱이, 인화성과 관련하여, 본 발명의 전선은 종래의 전선 및, 배선 시스템에 비하여 몇가지 장점을 제공한다. 상세하게는, 본 발명의 전선이 열을 방산시키기 위한 상대적으로 큰 표면적을 제공할 수 있다. 따라서, 외측 도체(들)(예를 들면, 복귀 및 접지중인 도체)는 외부 소스로부터 가열되고 있는 필름 절연체로부터 열을 용이하게 전도시킬 수 있어서, 열에 의해 야기되는 화재의 위험성을 감소시킨다. 또한, 열전달의 비율은 연소율을 초과할 수 있어서, 국부화된 연소 면적을 식힌다.

부가적인 "보호 층"들이 본 발명의 전선에 부가될 수 있다. 예를 들면, 전선(예를 들면, 보호층이 있는 와이어)와 회로 차단기 구성에 더하여, GFCI, 아크 결함 검출기 및, 특히 발전된 "활성 안전 장치"들이 포함될 수도 있으며 전선와 함께 사용되어 충격, 감전사 또는 화재의 개연성을 더욱 감소시킨다.

더욱이, 본 발명에서 전도성 도체가 복귀 도체와 접지중인 도체들 사이에 제공될 수 있기 때문에, 복귀 도체와 접지중인 도체들과 절연층들은 전도성 도체를 위한 마모의 보호를 제공할 수 있다. 즉, 전도성 도체상에 형성된 층들(예를 들면, 절연층, 복귀 도체 및, 접지중인 도체)은, 와이어가 장착된 벽(또는 천장)이 샌드페이퍼나 또는 그 어떤 다른 연마제로 문질러질 때와 같은 전도성 도체의 마모를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 전선은 평탄하고, 유연성이 있는 와이어를 구비할 수 있는데, 이것은 사용자가 전기를 벽 또는 방안의 천장의 그 어떤 부위에라도 가져갈 수 있게 한다. 전선은 매우 얇을 수 있으며 (예를 들면, 0.050 인치 보다 크지 않은 전체 두께를 가진다) 벽, 천장 도는 마루의 표면에 (예를 들면 접착제를 이용하여) 장착될 수 있어서, 벽, 천장 또는 마루를 비용을 들여 다시 배선할 필요성이 제거된다. 또한 와이어는 표면의 나머지와 맞도록 도색되거나 또는 도배될 수 있다.

본 발명의 전선에서 각각의 도체들은 하나 또는 복수개의 도전층(예를 들면, 도전성 구리, 알루미늄 또는 다른 도전성 재료 층들)을 구비할 수 있는데, 이들은 각각 약 0.0004 내지 약 0.020 인치의 두께이고, 바람직스럽게는 약 0.001 인치의 두께 정도이거나 또는 그보다 얇은 정도이다.

도체들은 다양한 재료들로 형성될 수 있으며 다양한 패턴, 치수들 및, 간격들을 가진다. 예를 들면, 도체들은 금속(예를 들면, 구리, 알루미늄, 은, 다른 도전성 재료등)과 같은 전기적으로 도전성인 물질, 폴리실리콘, 세라믹 재료, 카본 섬유, 또는 도전성 잉크로 형성될 수 있다. 또한, 도체들은 매우 얇을 수 있다.

도체의 두께는 그것의 길이와 두께에 걸쳐서 일관성이 있어야 하며, 그에 의해서 그 어떤 저항의 "고온 지점"이라도 제거한다. 특정한 적용예에서 전류 운반에 대한 상세한 내용은 3 가지 방법들을 개별적으로, 또는 조합하여 달성될 수 있다. 첫째, 도체의 폭이 변화될 수 있다. 둘째, 부가적인 얇은 도체 층들(예를 들면, 구리, 알루미늄 또는 다른 도전성 재료)이 각각의 도체에 대하여 적층될 수 있다. 셋째, 도체의 두께가 증가될 수 있다.

예를 들면, 하나의 예시적인 부하 및 전류의 적용예에서, 각각의 도체는 약 2 개의 도전성 층들(예를 들면, 구리, 알루미늄 또는 다른 도전성 물질의 층들)을 포함할 수 있다. 그러나, 아래에 개시된 구현예들 각각에 대하여 더 많거나 또는 더 적은 층들을 이용하는 것이 본 발명의 범위에 속한다는 점이 이해되어야 한다.

전선에서 절연층들은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 절연층들은 중합체 재료(예를 들면, 폴리프로필렌 필름, 폴리에스터 필름, 폴리에틸렌 필름 등)를 포함할 수 있다. 또한, 절연층들은 예를 들면 0.00025 내지 0.030 인치 범위의 두께를 가질 수 있다.

도체들 사이에 형성된 절연 층들은 도전층들을 배향시킬 수 있다. 더욱이, 절연층은 단독으로 이용될 수 있거나, 또는 내부 접착제와 조합되어 이용될 수 있어서, 도체들을 분리시키고 상이한 목적(예를 들면, 접지 대 복귀 또는 도전성(예를 들면 고온))의 도체들 사이의 안전 거리를 유지한다. 또한, 전선은 테이퍼진 가장자리를 가질 수 있어서 (예를 들면, 횡단의 폭 방향으로 테이퍼져서) (예를 들면, 천장이나 또는 벽에 장착되었을 때) 광학적인 폐색(occlusion)을 용이하게 한다. 예를 들면, 층들(예를 들면, 도체 층들 및/또는 절연층들)이 그러한 테이퍼진 가장자리를 용이하게 하도록 상이한 폭들을 가질 수 있다.

부가적인 절연 물질들이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되며 절연이 순응적이고, 도색 가능하고, 그리고 표면에 접합 가능하다면 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한 절연체는 은폐용(concealing)(예를 들면 조인트(joint)) 성분들과 양립성이 있어야 하고, UV 에 대한 내구성을 가져야 하며, 부착되는 표면과 도체의 열 팽창 및 수축 특성과 같은 특성을 가져야 한다.

다른 소망스러운 특성들은 절연체가 제조 공정중에 적용된 인장력을 견디어야 하고, 저장 상태 하에서 수축되거나 이완되지 않으며, 그것의 이용이 완료되었을 때 제거 가능해야 한다는 점이다. 그 어떤 마모, 열분해, 절단, 천공 또는 그 어떤 다른 절연체의 손상(예를 들면, 신체의 손상이나 피해에 대한 불안전한 노출이나, 또는 구조체에 대한 물리적이거나 또는 구조의 손상을 일으키는 손상)이라도 고장 검출의 전자적인 수단을 이용하여 안전하게 만들어지는데, 고장 검출의 수단은 잠재적으로 해롭거나 또는 손상을 일으키는 전류를 영구 손상을 방지할 시간 프레임(time frame)내에서 사용자로부터 단절시킬 것이다.

더욱이, 접착제 재료(290)(예를 들면, 도 2d)는 절연층과 도체에 접합될 수 있어야 한다. 예를 들면, 접착제 테이프, 액체 접착제, 열 접착제, 압력 감지 접착제 또는 UV 감응 접착제 또는 그러한 접착제들의 그 어떤 조합이나 또는 접착 방법들이 내측의 접착제로서 이용될 수 있다. 내측의 접착제 물질은 또한 도전성 층의 그룹들을 분리하고 상이한 목적의 도체들 사이에서 안전한 유전체의 거리(dielectric distance)를 유지하는 기능을 할 수도 있다.

외부의 접착층은 와이어를 소망되는 표면에 부착시키기 위하여, 전선의 최외측 절연층상에 형성될 수 있다. 외부의 접착층은 예를 들면 2 개 측면의 테이프일 수 있어서, 하나의 측면은 와이어의 배면에 고정되고 다른 측면은 벽(또는 천장) 또는 표면에 고정된다. 이와는 다르게, 화학적인 접착제가 분리되어 적용될 수 있으며, 와이어가 부착되는 소망되는 표면과 절연층 모두에 대하여 양호한 접합의 질을 가진 그 어떤 접착제로도 이루어질 수 있다. 절연 층들은 그 어떤 접착제의 부가 없이도 기계적인 변형과 열적인 융합에 의해 접합될 수 있다.

다시 도면들을 참조하면, 도 3a 내지 도 3w 는 본 발명의 예시적인 면에 따른 전선(200)의 가능한 구성들에 대한 단면도를 도시한다 (단순화를 위해서, 절연층은 도 3a 내지 도 3w에서 식별되지 않았다).

*예를 들면, 도 3a 와 도 3m 의 와이어들은 도 2b 와 도 2c 의 와이어들과 각각 유사하다. 도 3b, 도 3e 및, 도 3n 에 도시된 바와 같이, 도체들은 서로 엇갈린(staggered) 배치를 가질 수 있으며, 균일하지 않은 폭을 가질 수 있다 (예를 들면, 횡방향에서 그러하다).

도 3c 에 도시된 바와 같이, 도체(예를 들면, 뜨거운 도체(210))는 그들 자체 위로 접혀질 수 있다. 또한, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 다른 도체(예를 들면, 복귀 도체(221)는 접혀진 도체(예를 들면, 전도성 도체(210)) 위로 접혀질 수 있다.

도 3f 에 도시된 바와 같이, 도체들은 측면상에서 어떤 방식에 의해 (예를 들면 열적으로, 화학적으로 또는 기계적으로) 처리될 수 있다. 예를 들면, 도 3f 에 있어서, 상부 도체(222)는 하부 도체(222)에 대하여 (봉합, 시임 용접, 화학적 접합 또는 다른 기계적 수단)에 의해 접합된다. 이것은 전선의 길이 방향 가장자리를 따라서 보호 방벽을 더욱 제공하도록 이용될 수 있어서, 목적물이 전선을 관통하여 그러한 길이 방향의 가장자리로부터 전도성 도체와 접촉하는 것을 보다 곤란하게 한다.

도 3g 내지 도 3i 는 도체(210)가 둥근 형상을 가지는 반면에 도체(221,222)들이 파도 형상이나 또는 실질적으로 평탄한 와이어를 도시한다. 또한, 도 3j 내지 도 3l 은 도체들이 각각 굽혀짐으로써 도체들이 하나 이상의 평면에서 형성될 수 있는 와이어를 도시한다. 예를 들면, 도 3j 에 있어서, 도체(221)는 실질적으로 도체(20)를 둘러싸도록 굽혀진 구성을 가진다.

도 3o 내지 도 3s 는 도체가 실질적으로 타원형(예를 들면 달걀형)을 가지는 반면에, 다른 도체(221,222)들은 실질적으로 평탄하거나 또는 굽혀질 수 있는 와이어를 도시한다. 도 3p 내지 도 3r 에 있어서, 도체들중 일부는 실질적으로 평탄할 수 있고 도체들중 다른 것은 평탄한 도체의 둘레에서 (예를 들면 부분적으로 그 둘레에서) 형성될 수 있다. 더욱이, 도 3u 내지 도 3w 에 도시된 바와 같이, 도체(예를 들면, 도 3u 에 있는 도체(210))는 서로 맞물린 상태로 서로의 둘레에 굽혀질 수 있다.

도 4a 내지 도 4c 는 본 발명에 따른 전기적인 와이어의 다른 예시적인 면을 도시한다. 이러한 도면들은 본 발명에 의해 도입된 중요한 개념인 "고온 영역"을 도시한다. 상세하게는, "고온의 영역"이 복귀 도체에 의해 적어도 "실질적으로 잡혀있는" 영역으로서 간주될 수 있다. 도 4a 에 도시된 바와 같이, 고온의 영역은 전선의 적용에 따라서, 그 어떤 수평의 형태 또는 수직의 형태로 배치된 층의 부분들을 포함할 수 있다.

예를 들면, 도 4a 는 도체 배향에 관한 일반적인 경우에 대한 단면을 도시한다. 절연층(그리고 접착제)들은 단순화를 위해서 도 4a 내지 도 4c 에 도시되지 않았다는 점이 주목되어야 한다.

도 4a 에 도시된 바와 같이, 전기적인 와이어(200)는 고온 영역(295)의 반대편(예를 들면 위와 아래)상에 형성된 접지중인 도체(222)와 복귀 도체(221)를 포함할 수 있다. 더욱이, 고온 영역(295) 안에는 "M"의 수직 부분이 포함되고, 전도성 도체의 "N" 수평 부분이 포함된다. 보다 상세하게는, 고온 영역(295)이 부분(1,1)(296) 내지 부분(1,M)(297)과, 부분(N,1)(298) 내지 부분(M,N)(299)를 포함할 수 있다. M 과 N 이 특히 제한되는 것은 아니라는 점이 주목되어야 한다.

더욱이, 본 발명의 예시적인 면에 따른 와이어의 적용은 음성과 데이터 송신 신호와 같은 전기 통신 신호들의 송신을 포함할 수 있다. 예를 들면, 와이어는 전력선 캐리어 (power line carrier;PLC) 통신 시스템의 부분으로서 이용될 수 있는데, 여기에서 와이어(예를 들면 와이어의 일부)는 PC 전력을 제공하도록 사용되고, 또한 음성 및/또는 데이터 통신 신호를 송신하는 네트워크 매체로서 이용된다 (예를 들면, 와이어의 일부가 이용된다). 따라서, 와이어는 AC 전기 코드 구멍이 있는 곳이라면 어디에서나 고속의 네트워크 접근 지점들을 제공하도록 이용될 수 있다.

상세하게는, AC 전력 공급의 제로 교차에 근접한 시간 동안에 와이어가 전기 통신 신호를 송신할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따라서, RS485, HDTV 등을 포함하는 와이어에 의해서 송신된 상이한 유형의 통신 신호들이 있을 수 있다.

예를 들면, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 전선(200)는 "고온 영역"에 의해 다른 곳으로 공급되는 전력 이외에 전기 신호(예를 들면 통신 신호)를 위해서 예비될 수 있는 부분(450)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이러한 예비된 부분(450)에 있는 도체들은 맥커디(McCurdy)등의 미국 특허 제6,688,912호 (비균일 송신 라인 및, 그것을 제조하는 방법)에서 설명된 것과 같은 패턴화된 도체를 구비할 수 있는데, 상기 특허는 2002 년 5 월 28 일에 출원되어서 2003년 12월 4일에 발간되었으며 본출원과 함께 양도되고 본원에 참조로서 포함된다. 또한, 와이어(200)는 복수개의 그러한 부분(450)을 구비할 수 있는데, 상기 부분들은 통신 신호들의 같거나 또는 상이한 유형(예를 들면 형태)을 유지하는데 각각 전용될 수 있다.

본 발명의 예시적인 면에 다른 전기적인 와이어는 그 어떤 전류에도 독립적으로 통신 신호들을 송신하도록 이용될 수 있다. 즉, 전도성 도체들이 통신 신호들에 완전하게 전용될 수 있거나, 또는 전력 공급에 완전하게 전용될 수 있다.

라이트의 3 방향 스위치를 위해서, 복귀로부터 통전으로 (예를 들면 중립으로부터 고온으로) 교번하여 스위치되는 고온 영역내의 2 개의 도체들에 대한 필요성이 있을 수 있다. 도 4b 는 본 발명으로써 이러한 점을 달성하는 2 개의 가능한 구현예들을 도시한다.

예를 들면, 제 1 의 구현예(좌측)는 복귀 도체(221)와 접지중인 도체(222)를 구비한다. 또한, 이러한 구현예는 고온 영역(295)내에서 실질적으로 공통의 평면인 2 개의 전도성 도체(210)를 구비한다. 제 2 의 구현예(좌측)는 제 1 의 구현예와 유사하며, 예외적으로 전도성 도체들이 적층된 배치를 가진다.

제 1 의 구현예가 작은 두께를 가진(예를 들면 얇은) 전선을 제공하는 반면에, 제 2 구현예는 작은 폭을 가진 (예를 들면 좁은) 전선을 제공한다는 점이 주목되어야 한다. 위에서 주목된 바와 같이, 전선의 예시적인 구현예들은 기본적으로 제한되지 않은 범위의 전압 인가(예를 들면, OV 내지 240 V 그리고 그 이상)를 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 와이어는 표준의 240 V AC 와 같은 2 위상 전력을 공급하도록 이용될 수 있다.

또한, 도 4c 는 본 발명의 다른 예시적인 면에 따른 전선(200)를 도시한다. 도 4c 에 도시된 바와 같이, 전선(200)는 "N" 의 복수개인 수평 적층부(460)를 구비할 수 있으며, 각각의 적층부는 "M"의 전도성 도체(210)를 가진다.

이러한 면은 예를 들면 다수의 분기 회로를 위해서 이용될 수 있다. 수평의 부분들은 접지되는 도체(222)들의 외측과 층들 사이에서 공통의 절연체를 공유할 수도 있다는 점이 주목되어야 한다.

다시 도면을 참조하면, 도 5 는 본 발명의 전선(200)의 다른 예시적인 면을 도시한다. (도 5 의 와이어는 도 2d 에 있는 것과 유사하다는 점을 주목하라). 도 5 에 도시된 바와 같이, 전선(200)는 13 AWG(예를 들면, 아메리칸 와이어 게이지(American Wire Gauge) 전선을 포함할 수 있다. 예를 들면, 접착제(290)가 도시된 바와 같이 포함될 수 있다.

또한, 와이어(200)는 절연층(215,225 및, 230)을 포함할 수 있는데, 이들은 폴리에스터로 형성되고 0.001 인치 두께이며, 완전히 어니일링된다. 와이어(200)는 또한 도체(210,221,222)를 구비하는데, 이들은 구리 (또는 알루미늄 또는 다른 도체 물질) CDA(102) 또는 CDA(110)로 형성되고, 0.001 인치의 두께를 가진다.

도 5 에 도시된 바로부터 명백한 바로서, 층들의 두께는 변화한다. 예를 들면, 도체(210)는 1.620 인치의 폭을 가지는 반면에, 도체(221,222)는 1.750 인치의 폭을 가진다. 절연층(215)은 2.000 인치의 폭을 가지고, 절연층(225)은 2.250 인치의 폭을 가지며, 절연층(230)은 2.500 인치의 폭을 가진다.

본 발명의 예시적인 면에 따른 전선은 2 개의 터미널 부분들 사이에 형성된 길이 방향 부분을 구비할 수 있다. 도 6 은 전선(200)에 대하여 가능한 터미네이션(termination)을 도시한다.

도 6에서 라인의 측(610)은 전력이 발생되는 곳이며 부하 측(620)은 그것이 전달되는 곳이다. 라인 측 전력은 통상적으로 공통의 소켓(receptacle)이나 또는 다른 소스(예를 들면, 통상적인 소스)를 통해서 발생될 수 있다. (예를 들면, 와이어의 양 단부에서) 터미네이션의 기술은 용접, 크림핑(crimping), 표면 접촉 및 절연 변위(insulation displacement)를 포함할 수 있다.

라인 측의 터미네이션에 관하여, 전력 코드의 끝에서 소켓 안에 배치된 메일 플러그(male plug)는 라인 측 터미네이션 박스(615) 안에서 터미네이션될 수 있다. 이러한 경우에, 박스는 코드 구멍 소켓에 근접한 벽(또는 천장)에 장착될 수 있다. 또한, 터미네이션 박스(termination box)는 활성화 안전 장치(ASD)에 대한 기계적인 인터페이스로서 "소스 모듈(source module)"일 수 있는데, 활성화 안전 장치는 코드 구멍 안으로 끼워진다. 더욱이, 터미네이션 박스는 코드 구멍의 위에 존재할 수 있으며 코드 구멍(소켓) 안으로 끼워질 수 있다.

부하 측의 터미네이션과 관련하여, 사용자가 길이에 맞춰 절단하고 필요에 따라서 (예를 들면, 촛대식의 전등, 천장의 송풍기등) 터미네이션시키도록, 3 개의 "비행 헤드(flying head)" 또는 종래의 와이어들의 세트가 제공될 수 있다. 또한, 와이어에 부착된 작은 인쇄 회로 기판에 장착되어 있는 터미널 스트립은 사용자에게 나사 터미널을 제공할 수 있다. 또한, 부하 측의 터미네이션(목적지) 박스(625)는 사용자가 플러그를 끼우는 자체의 코드 구멍을 구비할 수 있다.

본 발명의 예시적인 면에 따른 와이어의 다른 특징은 이것이 캐패시턴스의 해법을 제공할 수 있다는 점이다. 즉, 복귀 도체에 근접할 수 있는 통전 도체로부터 초래된 캐패시턴스는 그 어떤 부하 전류와 중첩된 반응 전류(reactive current)를 나타낼 수 있다. 이러한 캐패시턴스는 인가된 전압(예를 들면, AC 또는 DC)에 기초하여 충전된다. 복귀 도체는 전도성 도체에 비하여 낮은 전압을 가지기 때문에, 복귀 도체와 접지중인 도체들 사이에 형성된 그 어떤 캐패시터에도 매우 적은 전하가 축적될 것이다.

상세하게는, 전선(예를 들면, 층이 형성된 평탄 와이어(layered FlatWire))가 도 7 에 도시된 바와 같이 등가 회로(예를 들면, 용량성 회로)를 가진 일련의 캐패시턴스(예를 들면, 캐패시터)를 형성하는 것으로서 간주될 수 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 전도성 도체(210), 접지중인 도체(221) 및 접지중인 도체(222)를 포함하는 전선(200)가 캐패시터(C1,C2 및,C2B)를 형성할 수 있다.

이러한 경우에, 캐패시터(C1)는 도전성(예를 들면 내측의(고온)) 도체(210)에 근접한 복귀 도체(221)(예를 들면 중립의 층(들))에 의해 형성된 평행 플레이트 캐패시터이다. 캐패시터(C2)는 근접한 복귀(예를 들면 중립) 도체(221)와 접지중인 도체(222)에 의해 형성된다.

캐패시터(C1 및 C2)와 관련하여, 캐패시터(C1)(C1A/C1B)는 전류가 전도성 도체(예를 들면, 평탄 와이어 고온)(210)와 복귀 도체(예를 들면, 평탄 와이어 중립)(221) 사이에서 그 사이에 형성된 유전체(그리고 접착제의 결여에서 나타날 수 있는 고기)를 통하여 흐르게 할 수 있다. 따라서, 전선(200)(예를 들면, 평탄 와이어)의 최종 고정 이후의 층들(예를 들면, 은폐 성분, 벽지, 페인트등) 사이에 포획되어 유지되는 그 어떤 공기라도, 공기의 낮은 유전 상수(ε=1.0)에 기인하여 캐패시턴스의 극적인 감소를 야기할 수 있다. 와이어의 길이 방향(예를 들면, 세로 방향) 거리가 증가하면 전선(200)(예를 들면, AC 평탄 와이어)에서 현저한 캐패시턴스가 만들어질 수 있고, 따라서 상대적으로 큰 전류들이 발생될 수 있다.

또한, 복귀(예를 들면, 중립) 도체(221)와 도전성(예를 들면 고온) 도체(210)상에 있는, 캐패시터(C1)로부터의 전류는 H-N CTs 에 대하여 평형화된 부하 전류를 나타내고(예를 들면, 복귀 전류에서 고온 전류를 차감한 것이 제로이다)따라서 라인 소스 GFCI 오류 트리핑(line source GFCI false tripping)에 관한 문제로 간주되지 않는다. 복귀 및 전도성 도체들(예를 들면, 중립과 고온)상의 용량성 전류가 문제가 되는 경우에는, "소거(cancellation)" 회로가 전류를 영으로 하도록(null out) 이루어진다.

또한 캐패시터(C2)(C2A/C2B)는 복귀(예를 들면 중립) 도체(221)와 도전성(예를 들면, 고온) 도체(210)(예를 들면, 평탄 와이어 중립 및 평탄 와이어 Gnd) 사이에서 현저한 전류가 흐르지 않게 할 것인데, 이는 전압 편차가 통상적으로 1 볼트 미만이기 때문이다. 또한, 위에서 주목된 바와 같이, 복귀 및 전도성 도체들(예를 들면, 중립 및 고온)상의 정전 용량 전류가 문제가 되는 경우에, "소거" 회로(예를 들면, 인덕턴스를 가지는 회로)가 전류를 영으로 하도록 이루어질 수 있다.

다시 도면을 참조하면, 캐패시터(C1A)의 캐패시턴스 값은 실질적으로 평행 플레이트 캐패시터 모델로부터 유도될 수 있다. 도 8 내지 도 10 은 전형적인 2 개의 플레이트 캐패시터, 4 개의 플레이트 캐패시터 및, 3 개의 플레이트 캐패시터를 각각 도시하며, 여기에서 P 는 캐패시터 플레이트를 나타내고, D 는 캐패시터 플레이트들 사이의 유전체를 나타낸다.

나란한 플레이트 캐패시턴스, C,(예를 들어, 캐패시턴스 미터, C 미터로 표시됨)는 C=εA/D 으로 표시되는데, 여기서, 유전체(D)의 유전 상수는 ε= ε_O * ε_R 이며, 여기서, A는 플레이트 캐패시턴스의 면적이며, d 는 플레이트 표면들 사이의 거리이며, ε_O 는 자유공간에 대한 유전상수(예를 들어 유전율)이며, ε_R는 유전 물질의 상대유전율이다.

따라서, 도 8에서 2개의 프레이트 캐패시터에 대하여 도시된 바와 같이, 병렬(나란한) 플레이트 캐패시터는 A = L·W로 주어지며, 여기서 L은 플레이트의 길이이며, W는 플레이트의 폭이며, 도 9에서 4개의 플레이트 캐패시터에 대하여 도시된 바와 같이, 면적(A)은 A = L·W·2로 주어진다.

도 10은 각각의 전도성(예를 들어 내측) 도체에 대하여 짧은 쉴드를 구비한 전전(예를 들어 전기적 플랫 와이어)을 에뮬레이팅하는 3-플레이트 캐패시터 스택의 배선과 구조를 도시한다. 도 10의 구조는 도 9에 도시된 구조로부터 1 플레이트(예를 들어 도체) 및 1 유전체 세퍼레이터(예를 들어 절연 레이어)를 제거함으로써 도출된다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트 도체의 면적(A)은 A = W·L·K로 주어지며, 여기서, 상기 플레이트 다중 상수(k)는 플레이트의 개수(n)을 2로 나눈 수이다. 따라서, 3개의 플레이트 캐패시터에 대하여 상수 (k)는 1.5이다.

따라서, 전선(예를 들어 적층된 전기 평평 와이어)에 대하여, 전도성 도체와 그 2개의 인접한 복귀 도체(예를 들어 레이어) 사이에 형성된 캐패시터에 대한 캐피시턴스의 경우, C = ε(W·L·1.5)/d 또는 C = 1.5·W·L·ε/d 로 주어진다.

상기 도체(예를 들어 레이어)는 서로 완전히 접촉할 필요가 없기 때문에, 전술한 등식을 사용하여 계산된 캐패시전스 수치는 최악의 경우를 고려한 것임을 주목하여야 한다. 어떠한 접착제도 없는 공기 공간과 갭은 캐패시턴스의 보다 작은 수치를 발생시키는 보다 큰"d"의 수치를 형성한다. 이러한 캐패시턴스는 전선(예를 들어 평평한 와이어)의 외측 표면에 가해지는 압축력의 합과 레이어 사이의 표면 접착제의 존재에 기초하여 변화하게 된다.

도면을 다시 참조하면, 도 11-12는 본 발명의 일례에 따른 전선에서 얼마나 많은 용량의 연결된 전류가 소거되는지를 도시한다. 특히, 도 11은 전도성 도체(210) 및 2개의 복귀 도체(221)를 가지는 전선(200)이 활성 안전 장치(ASD) 또는 소스 모듈(1100)에서 종료되는 경우를 도시한다.

이 경우, 용량적으로 커플링된 전류(CC)는 도 11에서 도시돤 바와 같이 표시되어 진다 . 복귀 도체(예를 들어 중립 상태인 경우)는 특별히 전자화되지 않기 때문에 (예를 들어 낮은 AC 볼트), 상기 쉴드에 커플링된 전류에 거의 충격을 가하지 않는다. 상기 전도성 도체(210)(예를 들어 뜨거운 경우)는 매우 높게 전자화되고 전선(예를 들어 평평한 와이어)의 길이를 통하여 접지 도체(221)(예를 들어 중립의 경우)에 용량적으로 전류가 커플링된다.

도 12는 소거 회로가 어떻게 캐패시턴스에 대한 접지 도체(예를 들어 고온의 중립 도체)와 전도성 도체상에 순수하게 0인 전류를 형성하는데 사용되는지를 보여주는 용량성 전류 소거 다이아그램을 제공한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 소거 회로(1200)는 활성 안전 장치(1100)와 연결되어 사용되거나 일부에 포함될 수 있다.

특히, 상기 소거 회로(1200)를 적용한 후에 전류(IL)은 I_L = I_N1 + I_N2 - I_C로 주어지며, 여기서 I_N1 및 I_N2는 상기 복귀 도체(221)상의 전류이며, I_C는 소거전류(예를 들어 소거 회로에 의해 제공된)이다. 예를 들어, I_L은 0mA이다.

본 발명의 실시예에 따른 전선의 다른 특징은 접지 도체(예를 들어 외측; 접지)의 "쉴드" 성능의 양방향성이다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 접지 레이어는 전선으로부터 전원 전달 신호 및 부하-발생 전기 노이즈가 전달/발산되는 것을 방지한다. 또한, 접지 도체에 의해 제공된 쉴드로 인하여 외부에서 발생된 전기 노이즈가 고가의 구조체인 복귀 또는 전도성 도체에 침입하는 것이 방지된다.

접지 레이어에 대한 안전과 통신에 대한 관심면에서, 전선(예를 들어 적층된 구조체)의 두 개 이상의 접지 도체(222)(예를 들어 절연된(외측) 접지 레이어)는 목적지에서 전선에 연결된 "점퍼"를 통하여 그리고 소스로 복귀하여 상기 접지 도체(222)의 타측 단부에 길이방향으로 통신 유형의 신호를 보내는 기회를 제공한다. 이러한 것은 예를 들어 "접지 루프 연속성 체크"를 제공한다.

따라서, 상기 전선은 상기 전도성 도체 또는 다전식 도체 요소를 대전시키기 전에 "활성 안전 장치"에 의해 연속성을 점검하는 능력을 제공한다. 이러한 특징에 대한 하나의 실용적인 장치는 전기 기술자가 상기 전선의 노출된 목적 단부를 종료하는 동안 안정성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 13은 상기 전선을 사용하여 접지 루프의 연속성을 탐지하기 위한 예시적인 구조의 개략적인 다이아그램을 제공한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 접지 도체(222)와 대향하는 접지 도체(222)는 소스(1310)와 목적지(1320) 사이의 폐쇄된 루프의 일부로서 고려된다.

상기 전선은 전송용 변류계(CT:current transformer)와 센싱용 변류계를 제공하는 것과 같은 통신 작업을 추가적으로 행한다. 교류 선 주파수보다 큰 (예를 들어 큰 것이 바람직하다) 주기적인 신호는 대향하는 접지 도체(222)가 센싱 변류계를 경유하여 복귀 신호를 센싱하는 동안 접지 도체(222) 중 하나에 가해진다.

도 14는 전송 및 수신 전자부에 의해 처리된 전기적 신호를 송신하고 수신하는 소스 모듈(예를 들어 전류 탭)(1410) 및 목적 모듈(1420) 사이에 전선이 배치된 분기된 접지 신호 처리를 제공하는 개념도를 제공한다 2개 또는 그 이상의 복귀 도체(222)(예를 들어, 스택되거나 측면(평면) 구조체에서 절연된 (외측) 접지 레이어)는 상기 분기된 도체들 사이에서 길이방향으로 그리고 다양하게 통신 유형 신호를 보내는 기회를 제공하도록 횡방향으로 추가적으로 분리되거나 분기될 수 있다.

다시 도면을 참조하면, 도 15는 본 발명의 일례에 따른 전선의 제조 방법(1500)을 도시한다. 상기 방법(1500)은 적어도 하나의 전도성 도체를 형성하는 단계(1510), 상기 적어도 하나의 전도성 도체의 대향하는 측상에 한 쌍의 복귀 도체를 형성하여, 적어도 하나의 상기 전도성 도체가 상기 복귀 도체에 의해 적어도 실질적으로 감싸지는 단계(1520)를 포함한다.

특히, 전선의 도체(예를 들어, 전도성 도체, 복귀 및 접지 도체)는 실질적으로 도전성 매체로 형성되며, 예를 들어 구리, 알루미늄, 강, 은, 금, 백금, 니켈, 주석, 그라파이트, 실리콘, 및 이러한 것을들 포함하는 합금, 전도성 가스, 금속, 합금 금속을 포함한다. 즉, 상기 도체는 이를 행하는 효율에 관계없이 전자를 전송할 수 있는 임의의 금속을 포함한다. 이러한 것은 "도체"에서 전자를 전송하는 상대적인 능력이 "절연체"보다 실질적으로 우수하다면 정확하다.

또한, 상기 절연체 레이어는 실질적으로 비-전도성 매체("절연체")로 형성되며, 예를 들어, 유기물, 무기물, 합성물, 금속, 탄소계열, 균일성, 이방성, 열가소성 (예를 들어 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이트(PVC)), 열경화성, 나무재질, 종이재질, 양극성 형성물, 부식성 레이어 등의 금속을 포함한다.

상기 절연 레이어는 도체보다 전기를 비례적으로 덜 전도시키는(예를 들어 할분적으로 덜 전도시키는) 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 임플라잉 레이쇼를 결정하는 상기 절연 레이어의 현저한 특징은 그 사이즈, 형상이며, 유전적 강도는 그 결과 의존적 변수가 절연성이 파손되는 것에 기인하여 절연 매체를 통하여 실질적인 전류가 흐르기 전에 전술한 도체 사이에서 최대 설계 전압이 되는 독립적인 변수이다.

실질적인 전류는 전선의 파국적 파손을 일으키는 조건을 형성한다 상기 절연 레이어는 전형적인 사용시에 또는 전선의 사용시에, 절연 레이어(예를 들어 실질적으로 비전도성의 매체)를 통하여 도체(예를 들어 전도성 매체) 사이에서 파손이 일어나지 않도록 설계되어야 한다.

상기 전선은 상기 도체(실질적으로 전도성 매체)와 상기 절연 레이어(실질적으로 비전도성 매체(예를 들어 라미네이트))를 레이어링(예를 들어 라미네이팅)하여 형성된다. 또한, 사전 제조 재료를 포함하는 라미네이트는 벌크 롤링을 촉진시킨다.

대부분의 전선은 나선 형상의 라운드 전선 번들의 축 주위에 평평한 절연체를 감싸서 형성된다. 대부분의 개별 전선은 상기 라운드형 전선 주위에서 압출된 플라스틱 PVC 외장을 가져서 절연된다.

본 발명의 예시적인 특징에 따르는 전선은 롤링된 시트 또는 원하는 폭으로 슬링된 호일을 포함한다. 동일한 것이 절연 재료에도 정확하게 적용된다. 롤링 기술에 의해 처리된 이러한 도체와 절연체는 비유사한 재료가 연속적인 공금 과정에서 서로 결합되게 하는 접착제로 코팅된다. 이러한 슬리팅(slitting) 공정은 구조적 형상의 조건에 따라 비유사한 재료를 결합하기 전이나 그 후에 행해진다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 절연체 및 도체는 재료를 서로 결합하기 전에 슬리팅된다.

또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 도체(210, 221, 222)는 절연 레이어(예를 들어 개별 절연체(1620) 및/또는 그룹 절연체(1630))에 의해 밀봉되거나 포장되며, 접착제(1650)는 상기 절연 레이어(1620, 1630) 사이에서 형성된다. 상기 절연체는 상기 도체에 결합되어 상기 절연체들이 상기 절연체에 결합되도록 도체의 횡방향 폭을 덮게 된다. 절연체 재료들 사이의 상호 결합은 보다 강력하고 영구적인 결합을 형성하여, 전체 단면부 주위에서 상기 도체를 둘러싸게 된다.

임의의 개수의 절연체가 상기 도체들 사이에 존재한다. 개별 도체들에 대한 절연체는 서로 옆에서 (후면과 후면을 맞대고)종료된다. 또한, 연결과 관련한 요구사항을 해결하기 위한 목적으로 절연체의 다중 레이어 결합체가 존재할 수 있다.

또한, 도 17에 도시된 바와 같이, 개별 절연체(1720) 그룹으로 형성되는 다중 절연체 그룹(1710)(예를 들어 라미네이트)은 2개의 도체(210, 221, 222) 사이에 배치된다. 그룹 절연체(1730)의 레이어는 절연체 그룹(1710) 및 도체(210, 221, 222)를 포함하는 구조체 주위에 형성된다.

도체의 레이어가 절연 재료의 레이어에 의해 분리되면, 절연 재료에 흠결이 존재할 가능성이 있다. 라미네이트의 경우, 이러한 흠결은 절연 재료의 개구(예를 들어 핀 구멍형상의 개구)이다. 이러한 개구는 의도된 절연이 발생하는 것을 방지하고, 그 결과 라미네이트 개구의 영역에 전도성 경로를 형성하게 된다. 2개의 라미네이트, 또는 2개의 시트, 또는 2개의 리본(실질적으로 평평한 절연 레이어에 대한 명칭이 무엇이든지 간에)을 임의의 2개의 도체 사이에 배치함으로써, 부합하는 위치에 2개의 개구(예를 들어 흠결)가 위치된 통계적인 가능성은 실질적으로 최소화된다.

개별적으로 절연된 도체(예를 들어 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이)는 상기 도체와 거의 나란한 평면에 절연 재료를 배치시키고, 그다음에 고정을 위하여 상기 도체에 절연 재료를 결합시킴으로써 형성된다. 도체는 그룹 절연체(1630, 1730)에 의해 서로 그룹을 형성하게 된다. 개별적으로 절연된 도체는 가능한 접착제(1650) 또는 선택적인 결합 방법으로 결합된다. 이를 통하여, 본 발명은 그 접착제 또는 레이어를 이룬 형상이 종료를 목적으로 개별 도체를 벗기고 접는 것을 허용하는 절연된 전선을 제공하게 된다.

독특하고 신규한 특징에 있어서, 본 발명은 외부가 손상되었을 때 일반적인 전선에 있어서 본체에 손상, 또는 물성치의 손상(예를 들어 구조적 손상)을 주는 위험을 감소시키는 전선 및 전선 제조방법을 제공한다.

본 발명은 하나 또는 그 이상의 실시예에 관하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 첨부된 청구범위의 기술적 사상과 범위 내에서 변형되거나 치환될 수 있다는 것을 인식한다. 특히, 당업자는 여기서의 도면을 예시적인 것이며, 진보적인 조립체의 설계는 여기서 설명된 것에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 변형될 수 있음을 이해한다.

또한, 출원인은 전체 청구범위 그리고 어떠한 보정도 없는 청구범위에 균등한 것을 포함하는 것을 의도하였으며, 본 출원은 보정된 청구범위의 특징과 임의의 요소의 균등물에 대한 이익이나 권리에 대한 디스클레이머로서 구성된다.

200: 전선 210: 전도성 도체
221: 복귀 도체 215: 제 1 절연층
225: 제 2 절연층

Claims

전선에 있어서,
상기 전선은,
전력 공급을 위한 적어도 하나의 전도성 도체와;
적어도 하나의 상기 전도성 도체의 대향하는 측상에 형성되는 제 1 및 제 2 절연 레이어와;
상기 제 1 및 제 2 절연 레이어 상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 복귀 도체로서, 적어도 하나의 전도성 도체가 상기 제 1 및 제 2 복귀 도체에 의해 적어도 실질적으로 감싸지게 되는, 제 1 및 제 2 복귀 도체와;
상기 제 1 및 제 2 복귀 도체 상에 각각 형성되는 제 3 및 제 4 절연 레이어와;
상기 제 3 및 제 4 절연 레이어 상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 접지 도체와;
상기 제 1 및 제 2 접지 도체 상에 각각 형성된 제 5 및 제 6 절연 레이어를 포함하며,
적어도 하나의 상기 전도성 도체는 약 0.0004 인치 내지 약 0.020 인치 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전선.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 전도성 도체와 상기 제 1 및 제 2 복귀 도체 사이에 형성되는 캐패시턴스는 C=1.5·W·L·ε/d로 주어질 수 있는데, 여기서 W는 복귀 및 전도성 도체들의 폭이고, L은 복귀 및 전도성 도체들의 길이이며, ε은 제 1 및 제 2 절연 레이어들에 대한 유전 상수이며, d는 복귀 및 전도성 도체들 사이의 각각의 거리인 것을 특징으로 하는 전선.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 복귀 도체는 각각 T_G의 두께를 구비하며,상기 제 1 및 제 2 접지 도체는 각각 T_N의 두께를 구비하며, 적어도 하나의 상기 전도성 도체는 T_H의 두께를 구비하되, 두께의 비율인 R=(T_G+T_N)/T_H 은 적어도 1.00 인 것을 특징으로 하는 전선.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 전도성 도체, 상기 제 1 및 제 2 복귀 도체, 및 상기 제 1 및 제 2 접지 도체는 적층된 구조를 가지는 실질적으로 평평한 도전성 레이어를 구비하는 것을 특징으로 하는 전선.
제 1 항에 있어서,
상기 전선의 전체 두께는 약 0.050 인치 미만인 것을 특징으로 하는 전선.
제 1 항에 있어서,
상기 전선은 120V 용 AC 전선과 240V 용 AC 전선 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선.
제 1 항에 있어서,
상기 전선은 유연성을 가진 전선인 것을 특징으로 하는 전선.
전선에 있어서,
상기 전선은,
전력 공급을 위한 적어도 하나의 전도성 도체와;
적어도 하나의 상기 전도성 도체의 대향하는 측상에 형성되는 제 1 및 제 2 절연 레이어와;
상기 제 1 및 제 2 절연 레이어 상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 복귀 도체로서, 적어도 하나의 전도성 도체가 상기 제 1 및 제 2 복귀 도체에 의해 적어도 실질적으로 감싸지게 되는, 제 1 및 제 2 복귀 도체와;
상기 제 1 및 제 2 복귀 도체 상에 각각 형성되는 제 3 및 제 4 절연 레이어와;
상기 제 3 및 제 4 절연 레이어 상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 접지 도체와;
상기 제 1 및 제 2 접지 도체 상에 각각 형성된 제 5 및 제 6 절연 레이어를 포함하며,
상기 전선은 120V 용 AC 전선과 240V 용 AC 전선 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 복귀 도체는 각각 T_G의 두께를 구비하며,상기 제 1 및 제 2 접지 도체는 각각 T_N의 두께를 구비하며, 적어도 하나의 상기 전도성 도체는 T_H의 두께를 구비하되, 두께의 비율인 R=(T_G+T_N)/T_H 은 적어도 1.00 인 것을 특징으로 하는 전선.
제 9 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 전도성 도체, 상기 제 1 및 제 2 복귀 도체, 및 상기 제 1 및 제 2 접지 도체는 적층된 구조를 가지는 실질적으로 평평한 도전성 레이어를 구비하는 것을 특징으로 하는 전선.