KR20130042527A - 감열식 발열선 - Google Patents

Abstract

감열식 발열선에 있어서, 카본 열선(21)의 외주연에 발열선(22)과 감열선(23)이 평행되게 나선형으로 권선되고, 상기 발열선과 감열선 상에 전기 절연용 외피(24)가 피복되고, 상기 감열선은 에나멜 선(enameled wire)인 것을 특징으로 한다.

Description

감열식 발열선{thermosensitive heating wire}

본 발명은 전기담요 또는 전기장판 등에 내장되는 전기침구용 감열식 발열선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카본 열선(21)의 외주연에 발열선(22)과 감열선(23)이 평행되게 나선형으로 권선되고, 상기 발열선과 감열선 상에 전기 절연용 외피(24)가 피복되고, 상기 감열선은 에나멜 선(enameled wire)인 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면, 종래의 전기 침구용 발열선은 폴리에스터로 이루어진 실 또는 유리 실(2)에 코일(3)이 어느 한 방향으로 권선되고, 상기 코일(3)에 절연체(4)가 피복된 후, 코일(3)의 발열온도를 감지하는 감지선(5)이 코일(3)의 반대 방향으로 권선되고, 상기 감지선(5) 상에 PVC 등으로 이루어진 보호용 외피(6)가 피복된다.

일반적인 전기장판이나 옥매트 등 난방효과를 가지고 있는 침구류에는 금속 열선을 이용하고 있다. 다시말해, 상기 발열선을 장판에 넣어 배열한 뒤, 전기를 흘러가게 하여 이때 생기는 열로 난방 효과를 보는 것이다. 그런데 금속 열선은 전자파 방출과 만만치 않은 전기를 필요로 하는 단점과 코일에 전류가 흐를때 온도 감지선이 외부에 있어 이로 인해 외부로 방사되는 열이 감소되어 집열되는 문제를보완한 것이 카본 열선이다.

그러나, 카본 열선은 취성(brittleness)이 있기 때문에 기계적 또는 열 충격에 단선되어 아크가 일어나는 단점이 있다. 또한, 카본 재질의 특성상 전기용접이나 납땜 등의 방법으로 접속이 불가능하며, 열선 끝단을 카본 재질의 연결부를 만들어 접속해야 한다. 이러한 과정에서 열선 사이의 불완전한 접속이 발생되며, 불완전한 접속부에는 접촉저항의 증가로 국부적인 발열이 발생하고, 최종적으로 화재사고로 진전되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 금속 열선의 과다한 전자파 방출과 에너지 낭비를 줄이고, 또한, 카본 열선의 아크 발생 문제를 해결하고자 함이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 금속 열선의 장점과 카본 열선의 장점을 결합한 감열식 발열선으로, 카본 열선(21)의 외주연에 발열선(22)과 감열선(23)이 평행되게 나선형으로 권선되고, 상기 발열선과 감열선 상에 전기 절연용 외피(24)가 피복되고, 상기 감열선은 에나멜 선(enameled wire)인 것을 특징으로 한다.

카본 열선은 카본을 원재료로 하여 만든 열선으로, 카본은 열전도도가 높고, 금속 열선보다 열용량이 낮기 때문에 절전 효과가 뛰어나고, 또한 원적외선 방사율이 높으므로, 카본 열선 상에 금속 열선을 권선하여 발열 기능은 금속 열선이 담당하고, 카본 열선은 발열 기능이 아닌 상기한 것과 같은 보조 역할을 하여 금속 열선의 장점과 카본 열선의 장점을 배가할 수 있는 효과가 있다.

또한, 열적 전도성이 높은 카본 열선 상에 발열선과 감열선이 나란히 배치되고 있어, 발열선의 온도가 감열선에 전도되는 감열선의 열 응답성이 높아 발열선의 제어온도 편차를 줄일 수 있다.

또한, 발열선과 감열선이 동일 심선 상에 나란히 배치되고 있어, 유도 전류로 발열선의 아크 전류를 감열선이 검출하고, 제어장치에 전송하여 안전 차단 기능을 할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래의 전기침구용 발열선을 단형상으로 파단한 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 감열식 발열선을 단형상으로 파단한 측면도.

본 발명은 감열식 발열선에 있어서, 카본 열선(21)의 외주연에 평행한 나선형으로 권선되는 발열선(22)과 감열선(23)이 구성되고, 상기 발열선과 감열선 상에 전기 절연용 외피(24)가 피복되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에서 제시하는 감열식 발열선을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 감열식 발열선을 단형상으로 파단한 측면도로서, 카본 열선(21)의 외주연에 평행한 나선형으로 권선되는 발열선(22)과 감열선(23)이 구성되고, 상기 발열선과 감열선 상에 전기 절연용 외피(24)가 피복되는 것을 특징으로 한다.

상기 발열선은 금속 열선으로서, 금속 재질은 은, 구리, 알루미늄, 철, 스테인리스강, 니켈크롬합금, 철크롬합금, 동니켈합금 등이 바람직하다.

상기 감열선은 온도를 감지하여 제어장치에 전달하기 위하여 발열선에 배치한 것으로, 감열선은 온도에 의한 저항, 정전용량, 임피던스 등의 전기적 특성 변화를 이용하는 것을 특징으로 한다.

특히, 금속의 전기 저항이 온도에 따라 변화하는 성질을 이용하고, 온도에 의한 저항 변화율이 높은 백금, 구리, 니켈 등이 바람직하다.

또한, 상기 감열선을 절연성 에나멜을 표면에 입혀 고온으로 가열하여 만든 전선인 것을 특징으로 한다.

에나멜은 재료에 따라 포르말선, 폴리에스테르선, 내열합성에나멜선, 유성에나멜 등이 바람직하다.

상기 에나멜은 피막이 얇으면서 절연성이 높다. 또한, 에나멜 수지는 상기한 전기적 특성인 정전용량도 온도에 따라 변화하는 특성이 있다.

또한, 발열선과 감열선이 동일 심선 상에 나란히 배치되고 있어 발열선의 교류 저항인 임피던스 변화를 감열선이 감지할 수 있다. 즉, 유도 전류로 감지되므로 발열선의 아크 전류를 감열선이 검출하고, 제어장치에 전송하여 안전 차단 기능을 할 수 있다.

본 발명에 따른 감열식 발열선은 카본 열선 외주연에 발열선과 감열선을 평행한 나선형으로 감싸게 배치한 것을 특징으로 한다.

즉, 열적 전도성이 높은 카본 열선 상에 발열선과 감열선이 나란히 배치되고 있어, 발열선의 온도가 감열선에 전도되는 감열선의 열 응답성이 높아 발열선의 제어온도 편차를 줄일 수 있다.

상기 심선인 카본 열선은 섬유 속에 도전 물질인 카본블랙, 흑연, 탄소나노튜브 등의 탄소 입자를 코팅하거나, 탄소 섬유인 것을 특징으로 한다.

상기 카본 열선의 전기 저항율은 상기한 금속 열선보다 높기 때문에 카본 열선은 발열 기능을 발휘하지 않고, 열전도와 원적외선 방사 기능으로, 본 발명에 의한 감열식 발열선에 축열되지 않고 열방사가 바로 일어나는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 카본 열선은 철심 선인 강자성 물질로서, 철, 코발트, 니켈 중에서 어느 하나인 것 또는 어느 하나 이상인 합금인 것을 포함하는 집합 선인 것을 특징으로 한다.

상기 발열선에 교류를 흘리면 전자기유도로 감열선 권선에도 교류가 흐르게 된다.

이것은 발열선 권선에 만들어지는 자계가 변화하고 동일 철심 선상에 있는 감열선 권선을 통과하는 자력선이 변화해서 감열선 권선에 유도 기전력이 일어나기 때문이다. 그 때 감열선 권선에 발생하는 유도 기전력의 방향은 렌쯔의 법칙에 따른다.

이와 같이 유도 전류의 기본 원리는 패러데이의 전자유도법칙과 렌츠의 법칙으로 설명될 수 있다. 전자유도법칙으로 유도 기전력이 발생하며, 렌츠의 법칙은 유도 기전력의 방향을 결정한다.

발열선 권선과 감열선 권선은 전기적으로 분리되어 있으나 자기적으로는 결합되어 있다.

상기 발열선은 에나멜 피막인 것을 특징으로 한다.

즉, 카본 열선에 철심 선을 포함하는 것은 발열선의 아크 전류를 정확히 검출하기 위하여 유도 전류를 배가시키기 위함이다.

표 1은 본 발명에 따른 감열식 발열선과 기존의 전기침구용 발열선 및 카본 열선의 비교 예를 나타낸다.

비교 항목	감열식 발열선	전기침구용 발열선	카본 열선
전기 안전성	단일 절연층과 높은 열 응답성으로 양호	절연층의 이중 구조로 보통	탄소의 아크성으로 불량
에너지 효율	높은 방사율로양호	낮은 방사율로 낮음	높은 방사율로 양호
전원 인가용 접속성	금속 결합으로 양호	금속결합으로 양호	접속점의 접촉 저항으로 불량
아크 전류 검출	유도 전류로 검출됨	안됨	안됨

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시 예의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

21: 카본 열선
22: 발열선
23: 감열선
24: 외피

Claims (5)

1. 감열식 발열선에 있어서,
   카본 열선(21)의 외주연에 평행한 나선형으로 권선되는 발열선(22)과 감열선(23)이 구성되고, 상기 발열선과 감열선 상에 전기 절연용 외피(24)가 피복되는 것을 특징으로 하는 감열식 발열선.
2. 제 1항에 있어서, 상기 감열선은 에나멜 선(enameled wire)인 것을 특징으로 하는 감열식 발열선.
3. 제 1항에 있어서, 상기 발열선은 에나멜 피막이 형성되는 것을 특징으로 하는 감열식 발열선.
4. 제 1항에 있어서, 상기 카본 열선은 철, 코발트, 니켈 중에서 어느 하나인 것 또는 어느 하나 이상의 합금인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 감열식 발열선.
5. 제 1항에 있어서, 상기 카본 열선은 철, 코발트, 니켈 중에서 어느 하나인 것 또는 어느 하나 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 감열식 발열선.

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