KR200317437Y1

KR200317437Y1 - 전자파 감쇄 발열선

Info

Publication number: KR200317437Y1
Application number: KR20-2003-0007233U
Authority: KR
Inventors: 이태하
Original assignee: 이태하
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2003-06-25
Anticipated expiration: 2013-03-11

Abstract

개시된 본 고안은, 전자파 차단 효과를 극대화시키고, 이에 따라 인체에 미치는 유해 전자파에 의한 폐혜를 극소화시킬 수 있게 되도록 하기 위한 것이다.

이의 실현을 위한 본 고안에서는, 다수 가닥의 가는선이 겹쳐 구비된 카본사뭉치(2); 상기 카본사뭉치(2)를 절연시킬 수 있도록, 카본사뭉치(2)의 외피를 이루는 피복물(4)로 이루어지는 열선부재(10); 도통 가능한 다수 가는선이 왼방향으로 꼬여 구비된 무저항도선(12); 상기 무저항도선(12)을 절연시킬 수 있도록, 무저항도선(12)의 외피를 이루는 또 다른 피복물(14)로 이루어지는 무저항선부재(20); 도통 가능한 다수 가는선이 중첩되어 소정 폭으로 펼쳐진 형태로 바니쉬에 의해 성형된 카본선뭉치가, 상기한 열선부재(10) 및 무저항선부재(20)에 일 방향의 나선 형태로 감겨져서 형성된 전자파흡수용 도선부재(30)로 이루어짐을 특징으로 하는 전자파 감쇄 발열선이 제공된다.

Description

전자파 감쇄 발열선{heat cable for an electric heater}

본 고안은 전기저항열을 발하여 난방이 이루어지도록 하는 전자파 감쇄 발열선에 관한 것으로, 특히 유해 전자파의 발생을 극소화시킨 전자파 감쇄 발열선에 관한 것이다.

전열을 발생하게 하는 방법은 여러 가지가 있다. 즉, 전열선에 전류를 통하게 하여 전열을 얻는 저항가열, 아크가 발생하면서 전류를 흐르게 하여 전열을 얻는 아크가열, 금속과 같은 양도체에 전자유도작용으로 전류를 흐르게 하여 전열을 얻는 유도가열 등이 있다.

특히, 상기한 바와 같은 저항가열은 피가열물 자체에 전류를 흘리는 직접 저항가열, 피가열물에 접근해서 금속저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열방사 및 열전도 등에 의해 피가열물에 열을 전해서 가열하는 간접저항가열로 구분될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 간접가열을 이용해서 얻어지는 열을 이용하는 전열기구로는, 전기밥솥/ 전기난방기구/ 전기다리미/ 전기풍로 등 다양하다.

또한, 난방연료로 기름이나 가스를 사용하는 경우에는 연소효율이 낮을 뿐 아니라 연소시 유해가스에 의한 폐혜가 있으며, 더구나 심야전기를 사용할 경우 에너지 이용 효율을 극대화시킬 수 있으므로, 근래에는 상기한 바와 같은 간접가열을 이용하는 전열기구의 사용이 확산되고 있는 추세에 있다.

이와 같이 전기에너지를 이용하여 난방을 하고자 할 경우에는 전기에너지를 공급받아 열에너지로 변환시키는 발열선이 구비되고, 누전이 방지될 수 있는 구조로 이루어진 전열기구를 사용할 필요가 있다.

상기한 바와 같이 전열기구에 구비되는 발열선은, 1,000℃ 이하의 온도에서는 니크롬선/ 철크롬선을, 보다 고온에서는 탄화규소/ 칸탈선 등을, 1,400℃ 이상에서는 규화몰리브덴선을 사용한다.

특히, 난방을 위한 전열을 얻기 위하여는 대개, 니크롬이나 철크롬과 같은 금속으로 된 심선을 단지 피복하여 사용하였으나, 이와 같은 발열선으로부터는 유해한 전자파가 발생되는 것으로 알려져 있고, 또 유해 전자파를 감소할 목적으로 발열선에 대한 많은 연구 노력이 이루어져 왔다.

이러한 연구 노력의 일환으로, 등록고안 제 192649 호에서와 같은 '전자파 차폐 전열선'이 제안되어 있는데, 그 구조를 살펴보면 도 1에 나타내어진 바와 같이 발열체선(10)과, 상기 발열체선(10)을 피복하는 테프론 절연층(12)과, 상기 테프론 절연층(12)을 피복하는 절연테이프(14)와, 이에 피복되는 Aℓ테이프층(16)과, 상기 Aℓ테이프층(16)상에 피복되는 직편조층(18)과, 상기 직편조층(18)에 입혀지는 절연층(20)으로 구성되어 있다.

상기 발열체선(10)은 3 내지 15 가닥의 니크롬선을 꼬은 형태로 형성되어 있고, 상기 테프론 절연층(12)은 특정 절연내압을 가지도록 테프론으로 압출 성형해서 형성되어지며, 상기 Aℓ테이프층(16)은 테프론 절연층(12)의 절연내압을 증가시킴과 동시에, 상기 발열체선(10)에서 발생되는 전자파를 흡수하는 역할을 수행하도록 조성되어진다.

또, 전원 인가시에 상기 발열체(10)에서 방출되는 전자파를 흡수함과 동시에 열방출이 용이하도록 상기 Aℓ테이프층(16)상에, 상기한 직편조층(18)을 피복하게 된 것이며, 이와 같은 직편조층(18)에 피복되는 상기한 절연층(20)은 실리콘 고무로 압출 성형되는 것이다.

한편, 상기 직편조층(18)은 인장력이 양호하도록 주석으로 도금된 동선으로 직조 및 편조되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 발열선은, Aℓ테이프층(16)에 의해서 상기 발열체선(10)에서 발생되는 전자파를 흡수하게 되어 있으나, 이러한 Aℓ테이프층(16)은 테프론 절연층(12)의 절연 내압을 증가시킬 수는 있으나, 정작 주된 목적인 유해 전자파의 흡수 제거에는 그 효과가 미미할 뿐이었다.

이러한 등록고안 제 192649 호의 기술 내용을 보완할 수 있는 다른 고안으로서, 등록고안 제 249031 호를 들 수 있는데, 이러한 고안의 구성을 살펴보면 도 2에 나타내어진 바와 같이 20 내지 30개의 무저항 동선으로 이루어지는 권심(11)을 테프론 또는 나이론 등과 같은 피복층(12-1)으로 감싸고, 그 위에 상기 권심(11)과 납땜에 의해 공통으로 접속되는 발열 도체(13)를 나선형으로 권선하고, 상기 발열 도체(13)를 나이론과 같은 피복층(12)으로 다시 감싸고, 그 위에 온도검출 도체(14)를 나선형으로 권선하고, 상기 온도검출 도체(14)를 PVC와 같은 절연층(15)으로 감싸아서 구성되어진다.

이와 같이 구성됨에 따라서, 전류가 권심(11)과 발열 도체(13)에 소정의 시간 동안 흐르게 됨에 따라 발열 도체(13)의 온도가 상승하게 되었을 때, 발열 도체(13)의 온도 변화에 기인한 피복층(12-1)의 임피던스 변화가 온도검출 도체(14)에 의해 검출되고, 이 검출값을 입력받은 콘트롤러의 제어에 따라 발열 도체(13)로의 전류 단속이 조절되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 제 249031 호의 등록고안은, 일반적인 잡음전력보다 평균적으로 10∼20dBpW 작은 잡음전력이 검출되기는 하지만, 이와 같은 잡음전력의 저하 요인으로, 유해 전자파에 의한 폐혜를 감쇄할 수는 없다.

한편, 전자파를 가장 적게 발생시키는 것으로 알려진 카본사를 발열선으로 채용한 제 233539 호의 등록고안은 도 3에 도시된 바와 같이, 다수 가닥의 카본사(60) 외부를 유리섬유실(70)로 권취하고, 상기 카본사(60)와 상기 유리섬유실(70)의 외부를 실리콘(20)으로 피복하고, 상기 실리콘(20)의 외부를 유리섬유망(30)으로 피복하고, 상기 유리섬유망(30)의 외부에 다수의 동선(40)을 동시에 권취하고, 상기 유리섬유망(30)과 상기 동선(40)의 외부를 실리콘(50)으로 피복하여 구성되어진다.

또한, 상기 카본사(60)가 2400 가닥으로 이루어지게 할 수도 있고, 상기 동선(40)은 세 가닥으로 이루어질 수도 있다.

상기한 바와 같은 제 233539 호의 등록고안은, 전자파를 가장 적게 발생시키는 것으로 알려진 카본사(60)를 발열선으로 채용하고 있고, 절연 상태의 동선(40)을 나선 형태로 감아 다시 절연한 구조로 되어 있기 때문에, 전술한 등록고안들과 비교하여서는 다소 향상된 전자파 차단 효과를 기대할 수는 있으나, 이러한 요소에 더하여 전자파를 차단시킬 수 있는 수단이 강구되어 있지 않았다.

뿐만 아니라, 종래 일반적인 발열선들은 대개, 도 4a에서와 같이 병렬로 결선된 발열선(60)(70)의 외측에 무저항도선(40)을 감거나, 도 4b 및 도 4c에서와 같이, 중심에 배치되는 발열선(10)의 외측에 이와 전기적으로 결선된 무저항도선(30)을 감은 구조로 이루어지기도 하나, 발열선(10)으로부터 방출되는 전자파 및 전기파의 차단 효과는 미미하다.

본 고안은, 상기한 바와 같은 그 자체 고유의 기능인, 전자파 차단 기능을 극대화시킬 수 있도록 하고, 이에 따라서 인체에 미치는 유해 전자파에 의한 폐혜를 극소화시킬 수 있게 된, 전자파 감쇄 발열선을 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 발열선의 구성 일예를 나타내기 위한 사시도,

도 2는 종래 발열선의 다른 구성예를 나타내기 위한 사시도,

도 3은 종래 발열선의 또 다른 구성예를 나타내기 위한 사시도,

도 4a 내지 도 4c는 종래 일반적인 발열선의 결선구조를 보이기 위한 개략도,

도 5는 본 고안에 의한 발열선의 결선구조를 보이기 위한 개략도,

도 6은 본 고안에 의한 발열선에 대한 구성을 나타내기 위한 부분 사시도,

도 7은 도 6에서와 같은 본 고안에 의한 발열선에 대한 구성을 나타내기 위한 부분 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 열선부재

20 : 무저항도선부재

30 : 전자파흡수용 도선부재

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 다수 가닥의 가는선이 겹쳐 구비된 카본사뭉치(2); 상기 카본사뭉치(2)를 절연시킬 수 있도록, 카본사뭉치(2)의 외피를 이루는 피복물(4)로 이루어지는 열선부재(10); 도통 가능한 다수 가는선이 왼방향으로 꼬여 구비된 무저항도선(12); 상기 무저항도선(12)을 절연시킬 수 있도록, 무저항도선(12)의 외피를 이루는 또 다른 피복물(14)로 이루어지는 무저항선부재(20); 도통 가능한 다수 가는선이 중첩되어 소정 폭으로 펼쳐진 형태로 바니쉬에 의해 성형된 카본선뭉치가, 상기한 열선부재(10) 및 무저항선부재(20)에 일 방향의 나선 형태로 감겨져서 형성된 전자파흡수용 도선부재(30)로 이루어짐을 특징으로 하는 전자파 감쇄 발열선을 제공한다.

상기한 열선부재(10)와 무저항선부재(20) 및 전자파흡수용 도선부재(30)는 또 다른 피복물(40)에 의해 감싸여진 구조로 형성됨을 특징으로 한다.

상기한 다수 피복물(4)(14)(24)(40)은, 실리콘재임을 특징으로 한다.

상기한 다수 피복물(4)(14)(24)(40)은, 테프론재임을 특징으로 한다.

상기한 다수 피복물(4)(14)(24)(40)은, 난연성 PVC임을 특징으로 한다.

한편, 상기 전자파흡수용 도선부재(30)는 3㎜의 나선 피치를 갖게 와인딩됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 고안에 따르는 일 실시예는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 절연 상태하에서 인가되는 전류에 의한 저항열이 발생되도록 이루어져 구비된 열선부재(10)와, 절연 상태하에서 통전 가능하게 형성되어 구비된 무저항선부재(20) 및 역시 절연 상태하에서 통전 가능하게 형성되어 구비된 전자파흡수용 도선부재(30)로 이루어지는 전자파 감쇄 발열선에 관련된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 열선부재(10)와 무저항선부재(20)를 직렬로 결선한 상태에서, 일 방향의 나선 형태로 꼬이게 하고, 이러한 상태의 열선부재(10) 및 무저항선부재(20)에 전자파흡수용 도선부재(30)를 일 방향의 나선 형태로 감고, 이 전자파흡수용 도선부재(30)의 양단을 전기적으로 접지시킨 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 열선부재(10)는, 다수 가닥의 가는선이 겹쳐 구비된 카본사뭉치(2)를 피복물(4)로 절연시킨 구조로 되어 있으며, 상기한 무저항선부재(20) 또한, 도통 가능한 다수 가는선이 왼방향으로 꼬여 구비된 무저항도선(12)을 또 다른 피복물(14)로 절연시킨 구조로 되어 있다(도 6 및 도 7 참조).

또, 상기한 바와 같은 전자파흡수용 도선부재(30)는, 도통 가능한 다수 가는선이 중첩되어 소정 폭으로 펼쳐진 형태로 바니쉬에 의해 성형된 카본선뭉치가, 상기한 열선부재(10) 및 무저항선부재(20)에 일 방향의 나선 형태로 감겨져서 형성된다(도 6 및 도 7 참조).

그리고, 상기 열선부재(10)와 무저항선부재(20) 및 전자파흡수용 도선부재(30)는 또 다른 피복물(40)에 의해 감싸여진 구조로 형성될 수도 있으며, 한편, 상기 전자파흡수용 도선부재(30)는 3㎜의 나선 피치를 갖게 와인딩될 수도 있다.

상기한 바와 같은 본 고안에 의한 발열선은, 표 1의 '시험성적서'에서와 같은 '시험결과' 특성을 갖게 됨을 알 수 있다(상기 표 1의 '시험성적서'는 표 2에 나타내어진 '한국전기전자시험연구원장'의 인증으로 공인됨).

표 1

표 2

표 3

즉, 상기 표 1에서와 같이 그 전체 구간, 다수개소 위치에서의 자기장 평균검출값이 616.84[uG]이고, 전기장 평균 검출값이 4.5839[V/m]임을 알 수 있으며, 이와 같은 검출값은 및 표 3에 나타내어진 '한국전기전자시험연구원 품질보증팀장'의 인증으로 공인된 바와 같이 기준값(전기장:10V/m이하, 자기장:2mG이하) 범위 안에 드는 매우 양호한 상태임을 알 수 있다.

또, 표 4-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 어느 일 개소 위치에서 다수번 측정된 자기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 4-2는 상기 표 4-1의 그래프를 도표화한 것으로, 자기장 검출값의 최대치는 620.32[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 3.7881 Hz임을 알 수 있다.

표 4-1

4-2

또, 표 5-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 다른 위치에서 다수번 측정된 자기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 5-2는 상기 표 5-1의 그래프를 도표화한 것으로, 자기장 검출값의 최대치는 593.65[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 3.7796 Hz임을 알 수 있다.

표 5-1

표 5-2

또, 표 6-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 또 다른 위치에서 다수번 측정된 자기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 6-2는 상기 표 6-1의 그래프를 도표화한 것으로, 자기장 검출값의 최대치는 626.28[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 3.7925 Hz임을 알 수 있다.

표 6-1

표 6-2

또, 표 7-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 또 다른 위치에서 다수번 측정된 자기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 7-2는 상기 표 7-1의 그래프를 도표화한 것으로, 자기장 검출값의 최대치는 609.02[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 3.7653 Hz임을 알 수 있다.

표 7-1

표 7-2

또, 표 8-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 또 다른 위치에서 다수번 측정된 자기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 8-2는 상기 표 8-1의 그래프를 도표화한 것으로, 자기장 검출값의 최대치는 634.94[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 3.7929 Hz임을 알 수 있다.

표 8-1

표 8-2

또, 표 9-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 일 개소 위치에서 다수번 측정된 전기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 9-2는 상기 표 9-1의 그래프를 도표화한 것으로, 전기장 검출값의 최대치는 5.3649[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 60.05 Hz임을 알 수 있다.

표 9-1

표 9-2

또, 표 10-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 다른 위치에서 다수번 측정된 전기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 10-2는 상기 표 10-1의 그래프를 도표화한 것으로, 전기장 검출값의 최대치는 6.5026[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 59.963 Hz임을 알 수 있다.

표 10-1

표 10-2

또, 표 11-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 또 다른 위치에서 다수번 측정된 전기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 11-2는 상기 표 11-1의 그래프를 도표화한 것으로, 전기장 검출값의 최대치는 1.3055[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 59.958 Hz임을 알 수 있다.

표 11-1

표 11-2

또, 표 12-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 다른 위치에서 다수번 측정된 전기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 12-2는 상기 표 12-1의 그래프를 도표화한 것으로, 전기장 검출값의 최대치는 3.4744[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 60.025 Hz임을 알 수 있다.

표 12-1

표 12-2

또, 표 13-1은 본 고안에 의한 발열선 전체 구간, 또 다른 위치에서 다수번 측정된 전기장 검출값과 이 값들에 대한 주파수의 관계를 나타낸 그래프이고, 표 13-2는 상기 표 13-1의 그래프를 도표화한 것으로, 전기장 검출값의 최대치는 6.2724[uG]이고, 이때의 최대 주파수는 60.026 Hz임을 알 수 있다.

표 13-1

표 13-2

상기한 바와 같은 본 고안은, 전자파를 가장 적게 발생시키는 것으로 알려진 카본사를 발열선으로 채용하여 교차하는 양 방향 각각의 나선 형태로 꼬아주고, 무저항도선을 조밀한 피치로 감은 구성으로 되어 있기 때문에, 전자파 차단 효과가 월등하게 나타났으며, 이에 따라서 인체에 미치는 유해 전자파에 의한 폐혜를 극소화시킬 수 있게 되었다는 이점을 제공한다.

Claims

다수 가닥의 가는선이 겹쳐 구비된 카본사뭉치(2)와, 상기 카본사뭉치(2)를 절연시킬 수 있도록, 카본사뭉치(2)의 외피를 이루는 피복물(4)로 이루어지는 열선부재(10);

도통 가능한 다수 가는선이 왼방향으로 꼬여 구비된 무저항도선(12)와, 상기 무저항도선(12)을 절연시킬 수 있도록, 무저항도선(12)의 외피를 이루는 또 다른 피복물(14)로 이루어지는 무저항선부재(20);

도통 가능한 다수 가는선이 중첩되어 소정 폭으로 펼쳐진 형태로 바니쉬에 의해 성형된 카본선뭉치가, 상기한 열선부재(10) 및 무저항선부재(20)에 일 방향의 나선 형태로 감겨져서 형성된 전자파흡수용 도선부재(30)로 이루어짐을 특징으로 하는 전자파 감쇄 발열선.
제 1항에 있어서, 상기한 열선부재(10)와 무저항선부재(20) 및 전자파흡수용 도선부재(30)는,

또 다른 피복물(40)에 의해 감싸여진 구조로 형성됨을 특징으로 하는 전자파 감쇄 발열선.
제 1항에 있어서, 상기 전자파흡수용 도선부재(30)는,

3㎜의 나선 피치를 갖게 와인딩됨을 특징으로 하는 전자파 감쇄 발열선.