KR20160053378A - 발열선 - Google Patents

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이주석
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    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56—Heating cables

Abstract

본 발명은 전기장판 및 전기매트 등과 같은 난방기기에 매설되어 동작전력의 인가에 따라 발열되는 것으로서 코어와, 상기 코어의 외측에 압출 성형되고 동작전력의 공급에 따라 임계온도로 발열되는 발열층과, 상기 발열층 내의 중간부에 상호간에 절연거리를 유지하면서 2열 나선형 구조로 권선되어 상기 발열층으로 동작전력을 공급하는 제 1 전력공급나선 및 제 2 전력공급나선과, 상기 발열층의 외측에 압출 성형되는 절연층을 포함하는 발열선에 관한 것이다.

Description

발열선{Heating wire}
본 발명은 전기장판 및 전기매트 등과 같이 사용자의 신체가 직접 접촉되는 상태로 난방을 수행하는 난방기기에 매설되어 동작전력의 인가에 따라 발열되는 발열선에 관한 것이다.
전기장판 및 전기매트 등과 같이 사용자의 신체와 직접적으로 접촉되어 난방을 수행하는 난방기기들은 통상적으로 발열선이 균일한 간격으로 배치되어 있다.
상기 발열선은 예를 들면, 높은 저항 값을 가지는 니크롬선을 이용하는 것으로서 동작전력의 인가에 따라 상기 니크롬선에서 열을 발생하여 난방을 수행한다.
이러한 발열선을 사용하는 난방기기들은 사용이 간편하고, 별도의 특별 시설이 요구되지 않으며, 생활에 많은 편의를 제공할 수 있다.
그러나 상기 니크롬선을 이용하는 발열선은 난방기기를 구부리거나 또는 접어서 보관할 경우에 니크롬선이 단선되는 등의 이유로 사용수명이 짧은 문제점이 있다.
한편, 카본은 정온도 특성이 매우 양호한 것으로서 상기 니크롬선 대신에 카본을 발열체로 이용하는 발열선이 많이 사용되고 있다.
상기 카본을 발열체로 사용하는 발열선으로는 대한민국 등록특허 제10-1052589호가 알려져 있다.
상기 종래의 기술에 따르면, 동작전력의 인가에 따라 발열되는 카본폴리머 중합체 층과, 상호간에 소정의 간격을 유지하면서 상기 카본폴리머 중합체층에 매설되어 동작전력을 공급하는 동선 코어 및 접지선을 구비하고 있다.
이러한 종래의 발열선은 동선 코어 및 접지선에 동작전력을 인가할 경우에 상기 동선 코어 및 상기 접지선 사이의 카본폴리머 중합체 층으로 동작전류가 흐르면서 상기 카본폴리머 중합체층에서 발열이 이루어지게 된다.
그러나 상기한 종래의 기술은 상기 동선 코어 및 상기 접지선이 상기 카본폴리머 중합체 층을 따라 매설되어 있는 것으로서 난방기기를 구부리거나 또는 접어서 보관할 경우에 상기 동선 코어 또는 상기 접지선에서 단선이 발생하는 경우가 많은 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0378432호(2003. 03. 19. 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 카본을 이용하고, 인장력과 유연성이 양호하여 구부리더라도 단선이 발생하지 않는 발열선을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전자파의 발생을 차폐시킬 수 있는 발열선을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 온도조절기 등을 사용하지 않더라도 발열온도를 제한할 수 있는 발열선을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 발열선은, 코어와, 상기 코어의 외측에 압출 성형되고 동작전력의 공급에 따라 임계온도로 발열되는 발열층과, 상기 발열층 내의 중간부에 상호간에 절연거리를 유지하면서 2열 나선형 구조로 권선되어 상기 발열층으로 동작전력을 공급하는 제 1 전력공급나선 및 제 2 전력공급나선과, 상기 발열층의 외측에 압출 성형되는 절연층을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어는, 폴리에스터사 또는 그라스사로 구성될 수 있다.
상기 발열층은, 상기 코어의 외측에 압출 성형되고, 외주연에 상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선이 권선되는 제 1 발열층과, 상기 제 1 발열층, 상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선의 외측에 압출 성형되는 제 2 발열층을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선은, 양도체의 원형 나선 또는 압연 나선을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 발열층은, 수지 및 카본분말의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 절연층은, 상기 제 2 발열층의 외측에 압출 성형되어 상기 제 2 발열층을 외부와 전기적으로 절연하는 제 1 피복층과, 상기 제 1 절연층의 외측에 구비되고 접지와 전기적으로 연결되어 상기 발열층, 상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선에서 발생되는 전기장을 차폐시키는 차폐층과, 상기 차폐층의 외측에 압출 성형되어 상기 제 2 발열층을 외부와 전기적으로 절연하는 제 2 피복층을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 피복층 및 상기 제 2 피복층은, 내열 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 내열 폴리에틸렌이 압출 성형될 수 있다.
상기 차폐층은, 압연동선이 단일 또는 다중 나선으로 권선되거나, 동선 또는 석동선으로 이루어지는 편조형의 금속망이거나 또는 알루미늄 은박지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 발열선에 따르면, 수지 및 카본분말로 이루어지는 발열체의 사이에 제 1 전력공급나선 및 제 2 전력공급나선을 2열 나선형으로 권선함으로써 인장력 및 유연성이 매우 양호하고, 구부리더라도 단선 등이 거의 발생하지 않는다.
또한 본 발명은 발열체가 발열하여 임계온도 이상으로 상승할 경우에 카본분말의 입자들 사이에 간격이 발생하여 저항 값이 증가하게 되고, 이로 인하여 발열체로 거의 동작전류가 흐르지 않게 되며, 임계온도 이하로 하강할 경우에 카본분말의 입자들 사이에 간격이 좁아지면서 저항 값이 감소하게 되고, 이로 인하여 발열체로 다시 동작전류가 흐르게 되어 발열된다.
그러므로 별도의 온도조절기 등을 사용하지 않더라도 발열선에서의 발열을 임계온도로 제한할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 발열선을 보인 분해사시도
도 2는 본 발명의 발열선을 보인 횡단면도
도 3은 도 2의 A-A선 부분을 따라 절단하여 보여 주는 확대 단면도
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 발열선을 보인 분해사시도, 횡단면도 및 종단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 발열선은 코어(100)와, 제 1 발열층(110)과, 제 1 전력공급나선(120)과, 제 2 전력공급나선(122)과, 제 2 발열층(130)과, 제 1 피복층(140)과, 차폐층(150)과, 제 2 피복층(160)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코어(100)는 본 발명의 발열선의 중심에 위치하고, 인장력의 중심이 되는 것으로서 예를 들면, 내열성이 양호한 절연 재질의 폴리에스터사 또는 그라스사가 사용될 수 있다.
상기 제 1 발열층(110)은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 등의 수지와 카본분말이 소정의 비율로 혼합된 카본폴리머로서 상기 코어(100)의 외측에 일정한 두께로 도포되게 압출 성형된다.
상기 제 1 발열층(110)은, 상온에서 상기 카본분말은 입자들 사이의 간격이 좁아 높은 저항 값이 낮은 전도성으로 동작전류가 원활하게 흐르게 되어 발열된다.
그리고 상기 제 1 발열층(110)은, 발열되어 온도가 상승하게 됨에 따라 상기 수지가 팽창하게 되면서 상기 카본분말은 입자들 사이의 간격이 점차 벌어지게 되어 저항 값이 증가하게 되고, 임계온도 이상으로 상승하게 되면, 카본분말은 입자들 사이의 간격이 멀리 벌어지게 되면서 저항 값이 높게 증가하게 되고, 동작전류가 거의 흐르지 않게 되어 발열이 정지된다.
그러므로 상기 제 1 발열층(110)은 동작전력이 공급될 경우에 발열 및 정지를 반복하면서 임계온도를 유지하게 된다.
상기 제 1 전력공급나선(120) 및 상기 제 2 전력공급나선(122)은 상기 제 1 발열층(110)에 전력을 공급하는 것으로서 상기 제 1 발열층(110)의 외측에 2열 나선형(spiral, 螺旋形)으로 상호간에 소정의 절연 거리를 유지하면서 권선된다.
그리고 상기 제 1 전력공급나선(120) 및 상기 제 2 전력공급나선(122)은, 구리 또는 알루미늄 등과 같은 양도체로 이루어지는 원형 단면의 나선을 사용할 수 있고, 발열선의 구부러짐 등에 의한 단선율을 개선한 압연(rolling, 壓延) 나선을 사용할 수도 있다.
상기 제 2 발열층(130)은 상술한 제 1 발열층(110)과 마찬가지로 폴리에틸렌(Polyethylene) 등의 수지와 카본분말이 소정의 비율로 혼합된 혼합물로서 상기 제 1 발열층(110)과, 상기 제 1 및 제 2 전력공급나선(120, 122)의 외측에 일정한 두께로 도포되게 압출 성형된다.
그리고 상기 제 2 발열층(130)은, 상온에서 상기 카본분말은 입자들 사이의 간격이 좁아 높은 저항 값이 낮게 되는 전도성으로 동작전류가 원활하게 흐르게 되어 발열된다. 또한 상기 제 2 발열층(130)은, 발열되어 온도가 상승하게 됨에 따라 상기 수지가 팽창하게 되면서 상기 카본분말은 입자들 사이의 간격이 점차 벌어지게 되어 저항 값이 증가하게 되고, 임계온도 이상으로 상승하게 되면, 카본분말은 입자들 사이의 간격이 멀리 벌어지게 되면서 저항 값이 높게 증가하게 되고, 동작전류가 흐르지 않게 되어 발열이 정지된다.
그러므로 상기 제 2 발열층(130)도 상기 제 1 발열층(110)과 마찬가지로, 상기 제 1 전력공급나선(120) 및 제 2 전력공급나선(122)을 통해 동작전력이 공급될 경우에 발열 및 정지를 반복하면서 임계온도를 유지하게 된다.
여기서, 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)을 각기 압출 성형하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명을 실시함에 있어서는 상기 제 1 및 제 2 전력공급나선(120, 122)이 소정의 절연거리를 유지하면서 2열 나선형으로 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)의 사이에 위치되게 일체로 압출 성형할 수도 있다.
상기 제 2 발열층(130)의 외측에는 절연층에 형성될 수 있다. 상기 절연층은 예를 들면, 상술한 제 1 피복층(140), 차폐층(150) 및 제 2 피복층(160)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 피복층(140)은, 상기 제 2 발열층(130)의 외측에 압출 성형되어 상기 제 2 발열층(130)을 외부와 전기적으로 차단하는 절연층이다. 그리고 상기 제 1 피복층(140)은, 예를 들면, 내열 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 내열 폴리에틸렌을 압출 성형하는 것으로서 누전을 방지하고, 높은 신뢰의 절연성을 갖도록 구현된다.
상기 차폐층(150)은, 상기 제 1 피복층(140)의 외측에 구비되는 것으로서 상기 제 1 발열층(110), 상기 제 1 전력공급나선(120), 상기 제 2 전력공급나선(122) 및 상기 제 2 발열층(130)에서 발생되는 전기장을 차폐시킨다.
그리고 상기 차폐층(150)은 도전체를 사용하는 것으로서 압연동선을 단일 또는 다중 나선 권선하여 형성하거나, 동선 또는 석동선으로 이루어지는 편조형의 금속망으로 형성하거나 알루미늄 은박지를 사용하여 형성할 수도 있다.
또한 상기 차폐층(150)의 일단에는 전기적으로 접속되는 접지 연결부재(152)를 구비하고, 상기 접지 연결부재(152)는 외부의 접지단자(도면에 도시되지 않았음)와 전기적으로 연결되어 상기 차폐층(150)을 접지시킨다.
상기 제 2 피복층(160)은, 상기 차폐층(150)의 외측에 압출 성형되어 상기 차폐층(150)을 전기적으로 절연시키는 절연층으로서 예를 들면, 내열 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 내열 폴리에틸렌을 압출 성형하여 누전을 방지하고, 높은 신뢰의 절연성을 갖도록 구현될 수 있다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 발열선은 종래의 발열선과 마찬가지로 전기장판 및 전기매트 등의 난방기기에 균일한 간격으로 배치된다.
그리고 제 1 전력공급나선(120) 및 제 2 전력공급나선(122)에 동작전력이 인가될 경우에 인가된 동작전력이 제 1 발열층(110) 및 제 2 발열층(130)으로 전달되고, 이로 인하여 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)이 발열된다.
이와 같은 상태에서 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)이 임계온도 이상으로 상승하게 되면, 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130) 내의 수지 성분이 열팽창하게 되고, 이로 인하여 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)은 카본분말의 입자들 간의 간격이 벌어지게 되며, 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)에서 발열이 발생하지 않게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)이 점차 냉각되어 상기 임계온도 이하로 낮아지게 되면, 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130) 내의 수지 성분이 수축되면서 카본분말의 입자들의 간격이 좁아지게 되고, 이로 인하여 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)으로 동작전류가 흐르게 되어 다시 발열된다.
그러므로 상기 제 1 전력공급나선(120) 및 상기 제 2 전력공급나선(122)에 동작전력이 인가될 경우에 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)은 임계온도로 발열된다.
이러한 본 발명의 발열선은 상기 제 1 발열층(110) 및 상기 제 2 발열층(130)의 사이에 상기 제 1 전력공급나선(120) 및 상기 제 2 전력공급나선(122)이 2열 나선형의 구조로 권선되어 있다.
그러므로 높은 유연성을 갖게 되어 난방기기를 구부리거나 또는 접어서 장기간 보관하더라도 상기 제 1 전력공급나선(120) 및 상기 제 2 전력공급나선(122)의 단선이 발생하지 않고, 이로 인하여 난방기기의 사용수명이 연장된다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 코어 110 : 제 1 발열층
120 : 제 1 전력공급나선 122 : 제 2 전력공급나선
130 : 제 2 발열층 140 : 제 1 피복층
150 : 차폐층 152 : 접지 연결부재
160 : 제 2 피복층

Claims (8)

  1. 코어;
    상기 코어의 외측에 압출 성형되고 동작전력의 공급에 따라 임계온도로 발열되는 발열층;
    상기 발열층 내의 중간부에 상호간에 절연거리를 유지하면서 2열 나선형 구조로 권선되어 상기 발열층으로 동작전력을 공급하는 제 1 전력공급나선 및 제 2 전력공급나선; 및
    상기 발열층의 외측에 압출 성형되는 절연층;을 포함하는 발열선.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는,
    폴리에스터사 또는 그라스사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열선.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열층은,
    상기 코어의 외측에 압출 성형되고, 외주연에 상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선이 권선되는 제 1 발열층; 및
    상기 제 1 발열층, 상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선의 외측에 압출 성형되는 제 2 발열층;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발열선.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선은,
    양도체의 원형 나선 또는 압연선인 것을 특징으로 하는 발열선.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열층은,
    수지 및 카본분말의 혼합물인 것을 특징으로 하는 발열선.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은,
    제 2 발열층의 외측에 압출 성형되어 상기 제 2 발열층을 외부와 전기적으로 절연하는 제 1 피복층;
    상기 제 1 피복층의 외측에 구비되고 접지와 전기적으로 연결되어 상기 발열층, 상기 제 1 전력공급나선 및 상기 제 2 전력공급나선에서 발생되는 전기장을 차폐시키는 차폐층; 및
    상기 차폐층의 외측에 압출 성형되어 상기 제 2 발열층을 외부와 전기적으로 절연하는 제 2 피복층;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발열선.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 피복층 및 상기 제 2 피복층은,
    내열 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 내열 폴리에틸렌이 압출 성형되는 것을 특징으로 하는 발열선.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 차폐층은,
    압연동선이 단일 또는 다중 나선으로 권선되거나, 동선 또는 석동선으로 이루어지는 편조형의 금속망이거나 또는 알루미늄 은박지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열선.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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