JP2019509940A - 車両ヒーター用ｐｔｃユニット、これを具備するｐｔｃヒーターおよび車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

車両ヒーター用ＰＴＣユニットを提供する。本発明の一実施例に係るＰＴＣユニットは、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を含む発熱部；および放熱基材および前記放熱基材の外部面の少なくとも一部分に備えられて放熱性能を向上させる放熱皮膜を含んで前記発熱部の少なくとも一面に備えられる放熱部；を含んで具現される。これによると、放熱性能の向上のために、空気通過性を減少させつつ放熱部の比表面積を増加させる構造的な変更がなくても向上した放熱性能を発現することができ、同時に放熱性能の耐久性が優秀であるため放熱性能を持続的に発現することができる。また、放熱部の空気通過性の向上により、ファンなどの周辺装置の過度な使用による騒音、電力消耗の増加が防止され得る。さらに、放熱部の空気通過性の減少によるＰＴＣモジュールの過熱、ＰＴＣモジュール制御回路の過負荷が防止されて高価な高性能の制御回路が要求されないため、節減された生産コストで車両用ＰＴＣヒーターを実現することができる。

Description

本発明はＰＴＣモジュールに関するものであって、さらに詳細には、優れた耐久性を有し向上した放熱性能を発現するため、ファンなどの周辺装置の過負荷が防止され、これによって周辺装置の性能および耐久性の低下を防止し、車両の騒音の発生を最小化し、車両の電力消耗の減少を誘導できる、車両ヒーター用ＰＴＣモジュール、これを具備するＰＴＣヒーターおよび車両用空調装置に関するものである。

ハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）車両や電気車量は、エンジンの使用が制限的であるかエンジンを使用しないため、暖房に必要なエンジン冷却水が足りないかエンジン冷却水を得ることができない。

このような問題を防止するために、エンジンが加熱される所定時間の間に別途の予熱用ヒーターを利用して車両の室内を暖房する方法が利用されていたが、従来の熱線コイルを利用したヒーターは発熱量が高いため暖房は効果的になされるが、火災の危険が高く、電熱線の寿命が短いため、部品の修理および交換が頻繁に発生する問題点があった。

これに伴い、始動初期の暖房のための補助暖房装置として、バッテリーの電気的エネルギーを利用して暖房できるようにするＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を利用したヒーターが使用されている。

前記ＰＴＣヒーターは、火災の危険が少なく寿命が長いため半永久的に使用できる長所がある。このようなＰＴＣヒーターは相対的に小さい容量のヒーターが主に使用されていたが、最近では電気自動車をはじめとする多様な車種と使用者の必要により、高容量のＰＴＣヒーターが要求され開発されている趨勢である。

前記ＰＴＣヒーターは、ＰＴＣ素子を含むヒーター部とＰＴＣ素子のオン／オフを制御する回路部で具現され、ＰＴＣヒーターで放熱される熱を車両の室内に送風するファンをさらに具備して車両の空調装置として具現される。

一方、前記ヒーター部はＰＴＣ素子で発熱される熱を最大限放熱させるために、しわの付いた放熱フィンや非連続した多数個の放熱フィンを具備する。一部では放熱フィンの比表面積の増加を通じてさらに高い放熱性能を実現しようとする試みがあるが、この場合、放熱フィン間の隔離距離があまりにも狭くなるため、ファンによって送風された風のＰＴＣヒーターの通過が非常に難しくなり、これによる差圧および騒音が発生する問題点がある。また、これを解決するためには、ファンをさらに速い速度で回転させてさらに高い圧力／強さで空気をＰＴＣヒーターに送風させなければならないが、早く回転するファンによって車両の騒音の問題と電力消耗の問題をさらに発生させる。

ひいては、ＰＴＣ素子で発熱されて放熱された熱がファンから送風される空気を通じて車両の内部に円滑に移動できない場合、ＰＴＣヒーター付近に熱エネルギーが停滞し、停滞した熱エネルギーは、ＰＴＣ素子を制御するように近くに備えられる回路部の過熱、性能低下の問題を引き起こし、これに伴い、高価な高性能の制御回路を構成しなければならない問題点がある。

したがって、放熱フィン間の隔離距離を狭めなくてもＰＴＣ素子で発生させる熱が非常に優秀な効率で放熱されてファンの高速使用または高容量のファンの使用が不要となるため、車両の電力の消耗を全体的に節減させると共に、ＰＴＣ素子の動作を制御する回路部や周辺の電子部品の性能および耐久性を維持させることができる、ＰＴＣヒーター用放熱部材の開発が至急であるのが実情である。

本発明は前記のような問題点を勘案して案出されたものであって、放熱性能の向上のために、空気通過性を減少させつつ放熱部の比表面積を増加させる構造的な変更がなくても向上した放熱性能を発現することができ、同時に放熱性能の耐久性に優れている車両用ＰＴＣユニットを提供することに目的がある。

また、本発明は放熱部の空気通過性の向上につれて、ファンなどの周辺装置の過負荷が防止されて周辺装置の過度な使用による性能／耐久性の低下、電力消耗の増加が防止され得る車両用ＰＴＣユニットを提供することに他の目的がある。

さらに、本発明は放熱部の空気通過性の減少によるＰＴＣモジュールの過熱およびＰＴＣモジュール制御回路の過負荷が防止されて高価な高性能の制御回路が要求されないため、生産コストを削減させることができる車両用ＰＴＣヒーターを提供することにさらに他の目的がある。

併せて、本発明は適正水準の送風量を維持するにもかかわらず車両の内部に加熱された空気を円滑に送風させることができるため、車両の全体的な電力消耗を減少させ、安定して空気を循環させることができる車両用空調装置を提供することにさらに他の目的がある。

前述した課題を解決するために本発明は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を含む発熱部；および放熱基材および前記放熱基材の外部面の少なくとも一部分に備えられて放熱性能を向上させる放熱皮膜を含んで前記発熱部の少なくとも一面に備えられる放熱部；を含む車両ヒーター用ＰＴＣユニットを提供する。

本発明の実施例によると、前記発熱部はＰＴＣ素子および前記ＰＴＣ素子を支持し電源を印加する電極端子を含むことができる。

また、前記放熱基材は前記発熱部と隣接するように配置される放熱板および前記放熱板上に固定された放熱フィンを具備することができる。

また、前記放熱フィンは、面状放熱体が多数回折り曲げられて放熱板上に備えられるか、放熱板と垂直となるように配置された多数個の面状放熱体が所定の間隔で離隔して放熱板上に備えられ得る。

また、前記放熱皮膜は前記放熱フィンおよび放熱板のうち少なくとも一つ以上の外部面に備えられ得る。

また、前記放熱皮膜は酸化皮膜または放熱コーティング層であり得る。

この時、前記放熱コーティング層は主剤樹脂を含むコーティング層形成成分および前記主剤樹脂１００重量部に対して２５〜７０重量部で含まれる絶縁性放熱フィラーを含む絶縁性放熱コーティング組成物を通じて形成されたものであり得る。

また、前記主剤樹脂は下記の化学式１で表示される化合物を含むことができる。

また、カーボン系フィラー１００重量部に対して前記物性増進成分が０．０１〜２０重量部含まれ得る。

前記Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立的に水素原子、Ｃ１〜Ｃ５の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ５の分枝鎖状アルキル基であり、前記Ｒ^３およびＲ^４はそれぞれ独立的に水素原子、Ｃ１〜Ｃ５の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ５の分枝鎖状アルキル基であり、前記ｎは前記化学式１で表示される化合物の重量平均分子量が４００〜４０００であるようにする有理数である。

また、前記コーティング層形成成分は、前記主剤樹脂１００重量部に対して２５〜１００重量部で含まれる硬化剤をさらに含むことができる。この時、前記硬化剤は、脂肪族ポリアミン系硬化剤、芳香族ポリアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

また、前記硬化剤は、脂肪族ポリアミン系硬化剤を含む第１硬化剤および芳香族ポリアミン系、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含む第２硬化剤を、１：０．５〜１．５の重量比で含むことができる。

また、前記絶縁性放熱フィラーは炭化ケイ素を含むことができる。

また、前記絶縁性放熱フィラーは、平均粒径が１０ｎｍ〜１５μｍであり得る。この時、前記絶縁性放熱フィラーはＤ５０とＤ９７の比率が１：４．５以下であり得る。

また、前記絶縁性放熱コーティング組成物は粘度が５〜６００ｃｐｓであり得る。

また、本発明は本発明に係るＰＴＣモジュール；および前記ＰＴＣモジュールに電気的に連結された回路モジュール；を含む車両用ＰＴＣヒーターを提供する。

また、本発明は空気を前記ＰＴＣヒーターに送風するファン；および前記ファンから送風される空気を加熱させる本発明に係るＰＴＣヒーター；を含む車両用空調装置を提供する。

本発明によると、本発明のＰＴＣユニットは、放熱性能の向上のために空気通過性を減少させつつ放熱部の比表面積を増加させる構造的な変更がなくても向上した放熱性能を発現することができ、同時に放熱性能の耐久性が優秀であるため長期間優秀な放熱性能を発現することができる。また、放熱部の空気通過性の向上につれて、ファンなどの周辺装置の過度な使用による騒音、電力消耗の増加が防止され得る。さらに、放熱部の空気通過性の減少によるＰＴＣモジュールの過熱、ＰＴＣモジュール制御回路の過負荷が防止されて高価な高性能の制御回路が要求されないため、節減された生産コストで車両用ＰＴＣヒーターを実現することができる。併せて、これを通じて適正水準の送風量を維持するにもかかわらず車両の内部に加熱された空気を円滑に送風させることができるため、車両の全体的な電力消耗を減少させ、安定して空気を循環させることができる車両用空調装置を実現することができる。

本発明の一実施例に係るＰＴＣモジュールの斜視図。 本発明の一実施例に係るＰＴＣユニットについての図面であって、図２ａはＰＴＣユニットの斜視図、図２ｂはＰＴＣユニットの分解斜視図、図２ｃは図２ａのＰＴＣユニットでＡ−Ａ’境界線に沿った放熱部の断面を示した図面。 本発明の一実施例に係るＰＴＣユニットに含まれる放熱部についての図面であって、図３ａは放熱部の斜視図、図３ｂは図３ａのＰＴＣユニットでＢ−Ｂ’境界線に沿った放熱部の断面を示した図面。 本発明の一実施例に係るＰＴＣヒーターについての斜視図。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は多様な異なる形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書全体を通じて同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付加する。

図１に図示されたように、本発明の一実施例によるＰＴＣモジュール１０００は、ＰＴＣ素子（図示されず）が備えられた発熱部１２０と放熱部１１０を含んで並んで並列に配置される多数個のＰＴＣユニット１００を含み、前記ＰＴＣユニットの間に介在された負極端子２００、並んで配置された前記ＰＴＣユニット１００と負極端子２００の両側面でこれらを固定させる側面支持部材４１０、４２０および前記ＰＴＣユニット１００、負極端子２００および側面支持部材４１０、４２０を中央部で固定させる締結部材５００とこれらの両終端を固定させるエンドキャップ３１０、３２０をさらに含むことができる。

前記ＰＴＣユニット１００は図２ａに図示されたように、発熱部１２０および前記発熱部の両面に備えられる放熱部１１０、１１０’を具備することができる。前記放熱部１１０、１１０’は図２ａとは異なって発熱部１２０の一面にのみ備えられてＰＴＣユニットに具現され得るが、発熱部１２０から放射される熱を最大限放熱させるために発熱部１２０の両面に備えられ得る。また、前記ＰＴＣユニット１００は発熱部１２０と放熱部１１０を締結させるための結合部材１３０を具備することができる。

前記発熱部１２０は図２ｂに図示されたように、多数個のＰＴＣ素子１２２と前記ＰＴＣ素子１２２に電源を印加すると共に素子を支持できる電極端子１２１を具備することができる。

前記ＰＴＣ素子１２２は特定の温度以上で急激な抵抗値の増加を示す抵抗体であって、このような物性を示す公知とされた素子の場合、制限なく使用することができ、一例として、チタン酸バリウム系半導体であり得る。

前記ＰＴＣ素子１２２は電極端子１２１の長さ方向に多数個が離隔して電極端子１２１に備えられ得る。この時、前記ＰＴＣ素子１２２は電極端子１２１の表面に当接した状態で別途の接着部材を通じて付着されるか、電極端子１２１が前記ＰＴＣ素子１２２を物理的に装着および結合させることができるように穿孔された結合部を有して前記結合部にＰＴＣ素子１２２が差し込み方式で結合されてもよい。

前記電極端子１２１は、ＰＴＣモジュール１０００の電気的な構成によって正極電極端子または負極電極端子であり得る。

一方、図１に図示されたように、ＰＴＣユニット１００の間にＰＴＣユニット１００に備えられた電極の極性と反対の電極端子２００が介在され得るため、図２ｂのようにＰＴＣユニット１００のうち発熱部の一面には絶縁部材１５０が備えられ得、これを通じて前記放熱部１１０と隣接して配置される反対の電極端子２００による電気的な短絡を防止することができる。

前記放熱部１１０は前述した発熱部１２０のＰＴＣ素子で発熱された熱を空気中に放熱させるためのものであって、放熱基材１１１，１１２を具備する。

前記放熱基材１１１，１１２は図２ａおよび図２ｂに図示されたように、発熱部１２０と隣接するように配置される放熱板１１２および前記放熱板１１２上に固定された放熱フィン１１１を具備することができる。

前記放熱板１１２は発熱部１２０と接触面積を大きくするための面状プレートであって、公知とされた放熱材質であり得、金属、非金属または熱伝導性フィラー、一例として、グラフェン、黒鉛、カーボンブラックなどのフィラーを具備する熱伝導性プラスチックであり得る。

前記放熱フィン１１１は、放熱板１１２に伝導された熱を最大限空気中に早く輻射させるために空気との接触面積を最大化した構造であり得る。一例として、前記放熱フィン１１１は図２ａに図示されたように、面状放熱体が多数回折り曲げられて、折り曲げられた放熱体の長さ方向の一面が放熱板１１２に固定され得る。または多数個の面状放熱体が所定の間隔で離隔して配置されるものの、空気との接触面積を増加させるために面状放熱体を垂直に立てて放熱板１１２上に固定され得る。ただし、前記放熱フィン１１１の具体的な構造および形状はこれに制限されず、車両用ヒーターに備えられる放熱フィンの構造および形状である場合、制限なく採用され得る。

ただし、前述したように、ファンから送風される空気は前記放熱部の一側から放熱フィンの空いた空間を通過して他側に送風されるようになるが、空気と放熱フィンの接触面積を増加させるために折り曲げ回数を増加させ、折り曲げられた部分間の間隔を狭く具現した放熱フィンを具備させるかまたは多数個の面状放熱体を非常に狭い間隔で最大限多くの個数を具備させて放熱部を実現する場合、狭くなった空気通路によって空気の放熱部の通過が非常に難しく、発生する差圧による騒音が発生する問題点がある。したがって、ＰＴＣモジュールでの熱放射効率が非常に優れていても放射された熱を車両の内部に円滑に伝達させることができないため、空調装置としての役割を遂行することができない恐れがある。また、ＰＴＣモジュール１０００で放射された熱が車両の内部に移動できなくなるため、ＰＴＣモジュール１０００周辺の他の部品、一例として、制御回路などに影響を及ぼし、性能が低下するか過負荷による電力消耗が増加され得る。一方、狭くなった空気通路に空気を通過させるためには、非常に大きい圧力で空気をＰＴＣモジュールの一側から他側に送風することが要求され、このためにＰＴＣモジュールの一側に配置されるファンはさらに速い速度で回転しなければならない。しかし、ファンの回転数の増加は、ファンの騒音による車両の騒音をさらに増加させ、ファンの電力消耗量を増加させ得る。

したがって、本発明に係る放熱部１１０は図２ｃのように、前述した放熱基材１１１，１１２の外部面の少なくとも一部に備えられた放熱皮膜１８０を含む。前記放熱皮膜１８０は、放熱基材１１１，１１２の放熱性能を増加させるにつれて、空気との接触面積を増加させるための放熱フィンの過度な構造的変更を最小化することができ、これを通じて空気通路が狭くなることを防止して過度なファンの使用、発熱による高価な制御回路部の構成を避けることができるため、車両の全体的な電力消耗を減らし、生産コストを節減できる利点がある。

前記放熱皮膜１８０は図３ａのように、空気と直接接触する放熱基材部分である放熱フィン１１１の外部面を含んで被覆され得る。

また、前記放熱皮膜１８０は放熱性能を顕著に向上させるため、放熱フィンの比表面積を最大化させていない構造であっても放熱部に採用可能である。具体的には、図３ａおよび図３ｂに図示されたように、放熱基材１１３、１１４のうち放熱フィン１１３は図２ａおよび図２ｃに図示された放熱フィン１１１対比折り曲げ回数が少なく、折り曲げ部間の隔離距離が広い。したがって、図３ａの放熱フィン１１３は、図２ａの放熱フィン１１１より比表面積が小さくなるにも関わらず、前記放熱フィン１１３の外部面を被覆する放熱皮膜１８１、１８１’のため、図２ａのような形状の放熱皮膜が具備されていない放熱フィンを放熱部に採択した場合と比べて類似またはそれ以上の放熱性能を発現することができる。一方、前記放熱皮膜１８１、１８１’は図３ｂのように、放熱板１１４の外部面および放熱フィン１１３の外部面の両方に放熱皮膜１８１、１８１’を具備することができ、放熱基材の外部面のうち放熱皮膜が形成される部分は目的に沿って変更され得る。一方、図３ｂは放熱フィン１１３の外側面に放熱皮膜１８１を具備したものとして図示したが、放熱フィンの内側面にも放熱皮膜が具備されてもよい。

前記放熱皮膜１８０、１８１、１８１’は放熱基材を公知とされた方法、一例として、アノダイジング処理して形成された酸化皮膜であり得る。または他の一例として、前記放熱皮膜１８０、１８１、１８１’は放熱コーティング層であり得る。さらに他の一例として、前記放熱皮膜１８０、１８１、１８１’はアノダイジング処理されて酸化皮膜が形成された放熱基材上に放熱コーティング層がさらに備えられて形成され得る。

一例として、前記放熱皮膜１８０、１８１、１８１’は、放熱フィラーを含む放熱コーティング組成物を通じて形成されたものであり得、好ましくは自動車用部品によって電気的信頼性の確保のために絶縁性放熱フィラーを含む絶縁性放熱コーティング組成物を通じて形成されたものであり得る。

一例として、前記絶縁性放熱コーティング組成物は、主剤樹脂を含むコーティング層形成成分と前記主剤樹脂１００重量部に対して２５〜７０重量部で含まれる絶縁性放熱フィラーを含むことができる。

前記コーティング層形成成分は主剤樹脂を含み、前記主剤樹脂が硬化型樹脂の場合、硬化剤をさらに含むことができる。前記主剤樹脂はコーティング層を形成できるものであって、当業界に公知とされた成分の場合、制限なく使用され得る。ただし、放熱基材との接着性、熱によって脆化されない耐熱性、電気的刺激によって脆化されない絶縁性、機械的強度、絶縁性放熱フィラーと相溶性の側面で前記主剤樹脂は、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、線形脂肪族型（ｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｐｈａｔｉｃ）エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂およびこれらの誘導体からなる群から選択された１種以上を具備するエポキシ樹脂を含むことができる。

具体的には、前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂はフェノール類のグリシジルエーテルとアルコール類のグリシジルエーテルを含み、前記フェノール類のグリシジルエーテルとしては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＢ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型、ビスフェノールＦ型およびレゾルシノールなどのようなビスフェノール系エポキシ、フェノールノボラック（Ｐｈｅｎｏｌ ｎｏｖｏｌａｃ）エポキシ、アラルキルフェノールノボラック、テルペンフェノールノボラックのようなフェノール系ノボラックおよびｏ−クレゾールノボラック（Ｃｒｅｓｏｌｎｏｖｏｌａｃ）エポキシのようなクレゾールノボラック系エポキシ樹脂などがあり、これらを単独または２種以上併用することができる。

前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、ジグリシジルアニリン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ｍ−キシリレンジジアミン、１，３−ビス（ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサン、グリシジルエーテルとグリシジルアミンの両構造を兼ね備えたトリグリシジル−ｍ−アミノフェノール、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノールなどがあり、単独または２種以上併用することができる。

前記グリシジルエステル型エポキシ樹脂は、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、β−ヒドロキシナプトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸とフタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸などによるエポキシ樹脂であり得、単独または２種以上併用することができる。

前記線形脂肪族型エポキシ樹脂は、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ドデカヒドロビスフェノールＡ、ドデカヒドロビスフェノールＦ、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどによるグリシジルエーテルであり得、単独または２種以上併用することができる。

前記ゴム変性エポキシ樹脂は骨格にゴムおよび／またはポリエーテルを有するエポキシ樹脂であれば特に限定されず、一例として、カルボキシ基変性ブタジエン−アクリロニトリルエラストマーと分子内で化学的に結合されたエポキシ樹脂（ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム変性エポキシ樹脂（ＮＢＲ変性エポキシ樹脂）、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂などのゴム変性エポキシ樹脂であり得、単独または２種以上併用することができる。

ただし、後述する絶縁性放熱フィラー、特にその中でも炭化ケイ素との相溶性が非常に優れているため、放熱特性、絶縁性放熱コーティング層の耐久性と表面品質向上の側面および放熱フィラーの分散性向上の側面で、一例として、前記主剤樹脂は下記の化学式１で表示される化合物を含むことができる。

前記Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立的に水素原子、Ｃ１〜Ｃ５の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ５の分枝鎖状アルキル基、好ましくは水素原子、Ｃ１〜Ｃ３の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ４の分枝鎖状アルキル基であり、前記Ｒ^３およびＲ^４はそれぞれ独立的に水素原子、Ｃ１〜Ｃ５の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ５の分枝鎖状アルキル基、好ましくは水素原子、Ｃ１〜Ｃ３の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ４の分枝鎖状アルキル基であり、前記ｎは前記化学式１で表示される化合物の重量平均分子量が４００〜４０００、好ましくは４５０〜３９００であるようにする有理数である。

万一、前記化学式１で表示される化合物の重量平均分子量が４００未満の場合、コーティング組成物の流れ性が増加して絶縁性放熱コーティング層の生成が難しくなり得、生成後にも被コーティング面である放熱基材との接着力が低下し得、重量平均分子量が４０００を超過する場合、均一厚さの絶縁性放熱コーティング層への製造が難しく、コーティング組成物内の放熱フィラーの分散性が低下して絶縁性放熱コーティング層の形成時に均一な絶縁および放熱性能の発現が難しくなり得る。

また、前述した主剤樹脂として使用され得るエポキシ樹脂と共にコーティング層形成成分に含まれる硬化剤は、選択され得るエポキシの具体的な種類によってその種類を異にすることができ、具体的な種類は当業界に公知とされた硬化剤を使用することができ、好ましくは脂肪族ポリアミン系硬化剤、芳香族ポリアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤のうちいずれか一つ以上の成分を含むことができる。

具体的には、前記脂肪族ポリアミン系硬化剤は一例として、ポリエチレンポリアミンであり得、好ましくはジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、ジエチルアミノプロピルアミン（ＤＥＡＰＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）およびメンタンジアミン（ＭＤＡ）からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

また、前記芳香族ポリアミン系硬化剤は一例として、メタフェニルジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）およびジフェニルジアミノメタン（ＤＤＭ）からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

また、前記酸無水物系硬化剤は一例として、フタリックアンハイドライド（ＰＡ）、テトタヒドロフタリックアンハイドライド（ＴＨＰＡ）、メチルテトラヒドロフタリックアンハイドライド（ＭＴＨＰＡ）、ヘキサヒドロフタリックアンハイドライド（ＨＨＰＡ）およびメチルナジックアンハイドライド（ＭＮＡ）からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

また、前記触媒系硬化剤は一例として、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、メラミン、ポリマーカプタン、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ＢＦ３モノエチレンアミン（ＢＦ３−ＭＥＡ）、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）およびフェニルイミダゾールからなる群から選択された１種以上を含む触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

一方、本発明の一実施例によると、前記主剤樹脂として前記化学式１で表示される化合物を含む場合、前記コーティング層形成成分は硬化剤として脂肪族ポリアミン系硬化剤を含む第１硬化剤および芳香族ポリアミン系、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含む第２硬化剤を含むことができる。これを通じて後述する絶縁性放熱フィラー、その中でも炭化ケイ素との相溶性の向上に非常に有利であり、絶縁性放熱コーティング層の接着性、耐久性、表面品質などのすべての物性において有利であり、併せて放熱コーティング組成物が放熱基材の放熱フィンのように平滑な平面ではなく、屈曲するか段差が形成された部分に適用される場合にも、形成された絶縁性放熱コーティング層にクラックが発生したり剥離することがさらに防止される利点がある。また、より向上した物性を発現するために、好ましくは前記硬化剤は第１硬化剤および第２硬化剤を１：０．５〜１．５の重量比で、好ましくは１：０．６〜１．４の重量比で含むことができる。

万一、前記第１硬化剤および第２硬化剤の重量比が１：０．５未満であると被着材との付着強度が弱くなり得、重量比が１：１．４を超過するとコーティング塗膜の弾性が低下し得、耐久性が悪くなり得る。

また、前記コーティング層形成成分は前記主剤樹脂１００重量部に対して硬化剤は２５〜１００重量部で、好ましくは４０〜８０重量部で含むことができる。万一、硬化剤が２５重量部未満に備えられる場合、樹脂が未硬化するか、形成された絶縁性放熱コーティング層の耐久性が低下し得る。また、硬化剤が１００重量部を超過する場合、形成された絶縁性放熱コーティング層にクラックが発生するか、絶縁性放熱コーティング層が壊れる恐れがある。

次いで、絶縁および放熱性能を向上させる絶縁性放熱フィラーについて説明する。

前記絶縁性放熱フィラーは、その材質において絶縁性および放熱性を同時に有するものであれば制限なく選択することができる。また、前記絶縁性放熱フィラーの形状、大きさは制限がなく、構造においても多孔質であるか非多孔質であり得、目的により異なって選択することができる。一例として、前記絶縁性放熱フィラーは、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ベリリウム、酸化マンガン、酸化ジルコニアおよび酸化ホウ素からなる群から選択された１種以上を含むことができる。ただし、好ましくは優秀な絶縁および放熱性能、絶縁性放熱コーティング層の形成容易性、絶縁性放熱コーティング層形成後に均一な絶縁および放熱性能、絶縁性放熱コーティング層の表面品質などの目的とする物性の達成を容易にする側面で好ましくは炭化ケイ素であり得る。

また、前記絶縁性放熱フィラーの場合、表面がシラン基、アミノ基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基などの官能基で改質させたフィラーを使用することができ、この時、前記官能基は直接フィラーの表面に結合されていてもよく、または炭素数１〜２０個の置換または非置換の脂肪族炭化水素や炭素数６〜１４個の置換または非置換の芳香族炭化水素を媒介としてフィラーに間接的に結合されていてもよい。

また、前記絶縁性放熱フィラーは、カーボン系、金属などの公知とされた伝導性放熱フィラーをコアにし、絶縁性成分が前記コアを包み込むコアシェルタイプのフィラーであってもよい。

また、前記絶縁性放熱フィラーは平均粒径が１０ｎｍ〜１５μｍ、好ましくは３０ｎｍ〜１２μｍであり得る。万一、平均粒径が１０ｎｍ未満であると製品コストが上昇する恐れがあり、絶縁性放熱コーティング層に具現された後に表面に付いてくる絶縁性放熱フィラーの量が増加して放熱性能が低下し得る。また、万一、平均粒径が１５μｍを超過すると表面の均一性が低下し得る。

一方、絶縁性放熱フィラーの分散性を向上させるために備えられる絶縁性放熱フィラーは、Ｄ５０とＤ９７の比率が１：４．５以下、好ましくは１：１．２〜３．５であり得る。万一、Ｄ５０とＤ９７の比率が１：４．５を超過する場合、表面の均一性が低下し、放熱フィラーの分散性が悪いため放熱効果が均一に現れない可能性があり、粒径が相対的に大きい粒子を含むため、熱伝導度は相対的に高くなり得るが、目的とする放熱特性を発現できなくなり得る。前記Ｄ５０およびＤ９７は体積累積粒度分布において、それぞれ累積度５０％および９７％である時の絶縁性放熱フィラーの粒径を意味する。具体的には、横軸に粒径、縦軸に粒径が最も小さい側からの体積累積頻度を取ったグラフ（体積基準の粒径分布）において、全体粒子の体積累積値（１００％）に対して、最も小さい粒径から体積％の累積値がそれぞれ５０％および９７％に該当する粒子の粒径がＤ５０およびＤ９７に該当する。前記絶縁性放熱フィラーの体積累積粒度分布はレーザー回折散乱粒度分布装置を使用して測定することができる。

一方、前記絶縁性放熱フィラーの平均粒径は、形成する絶縁性放熱コーティング層の塗膜厚さに応じて粒径を変更して使用することができ、一例として、２５μｍ厚さの絶縁性放熱コーティング層を形成する場合、平均粒径１〜７μｍの放熱フィラーを使用することができ、３５μｍ厚さの絶縁性放熱コーティング層を形成する場合、平均粒径８〜１２μｍの放熱フィラーを使用することができる。ただし、組成物内の放熱フィラーの分散性をさらに向上させるためには、本発明に係る放熱フィラーの平均粒径の範囲および前記Ｄ５０とＤ９７の比率範囲をすべて満足する絶縁性放熱フィラーを使用することが好ましい。

前記絶縁性放熱フィラーは前述した主剤樹脂１００重量部に対して２５〜７０重量部で含まれ、さらに向上した物性の発現のために、好ましくは３５〜６０重量部で含まれ得る。万一、前記絶縁性放熱フィラーが主剤樹脂１００重量部に対して２５重量部未満に含まれる場合、目的とする水準の放熱性能を発現できないことがある。また、万一、前記絶縁性放熱フィラーが７０重量部を超過する場合、具現された絶縁性放熱コーティング層の接着力が弱くなり、放熱基材上で剥離が容易に発生し、絶縁性放熱コーティング層の硬度が大きくなって自動車の振動などの物理的衝撃に容易に壊れるか潰れ得る。また、絶縁性放熱コーティング層の表面に突出した放熱フィラーが多くなるにつれて、表面粗さが増加して絶縁性放熱コーティング層の表面品質が低下し得る。併せて、絶縁性放熱フィラーがより多く備えられても放熱性能の向上の程度は微小であり得る。また、薄い厚さの絶縁性放熱コーティング層を実現するために、放熱コーティング組成物を被コーティング面に処理する過程で一部のコーティング方法、例えばスプレーイング方式でコーティング時に組成物が均一に被コーティング面を処理することが難しく、組成物内に分散した放熱フィラーの分散性が低下して被コーティング面に組成物が処理されても放熱フィラーが不均一に分散して配置され得、これによって絶縁性放熱コーティング層の表面が全体的に均一な絶縁および放熱性能を発現することが難しくなり得る。

次いで、絶縁性放熱コーティング組成物にさらに含まれ得る物性増進成分について説明する。

前記物性増進成分は、絶縁性放熱コーティング組成物が放熱基材上にコーティングされた時に、より向上した絶縁性／放熱性を発現させると共に優れた接着性を発現させて耐久性を向上させる機能を担当する。

前記物性増進成分はシラン系化合物であり得、当業界に採用する公知とされたシラン系化合物の場合、制限なく使用することができるが、前述したコーティング層形成成分の主剤樹脂、絶縁性放熱フィラーの中でも炭化ケイ素と共に使用される場合、目的とした物性の相乗作用を起こして顕著な耐久性と放熱性を発現することができるように、３−［Ｎ−アニル−Ｎ−（２−アミノエチル）］アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ−アニル−Ｎ−グリシジル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ−アニル−Ｎ−メタアクリロニル］アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルメチルエトキシシラン、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ［３−（トリメトキシシニル）プロピル］メタアクリルアミド、γ−グリシドキシトリメチルジメトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルメチルメトキシシラン、β（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシトリメトキシシラン、３−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタアクリロキシプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、メチルトリス（ジメチルシロキシ）シラン、３−アミノプロピルトリエポキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよびＮ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランからなる群から選択されるいずれか一つ以上を含むことができる。

また、前記物性増進成分は好ましくは、主剤樹脂１００重量部に対して０．５〜２０重量部で含まれ得る。万一、物性増進成分が０．５重量部未満に備えられる場合、物性増進成分を通じての放熱性および接着性の向上などの目的とする物性を同時に目的とするレベルまで達成できないことがある。また、２０重量部を超過して備えられる場合、放熱基材との付着力が弱くなり得る。

一方、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、光、空気、水分または極限の温度による色の損失減少を最小化するための着色剤および塗膜表面の安定性を表すことができるように、光をなくすための消光剤をさらに含むことができる。前記着色剤は、タルク、ジンクオキサイド、ジンクスルフィド、金属酸化物系、ヒドロキシ系、スルフィド系、アゾ系、ニトロ系およびフタロシアニン系からなる群から選択された１種以上、好ましくはタルクを含むことができる。また、前記着色剤は、前記主剤樹脂１００重量部に対して３０〜６０重量部、好ましくは３５〜５５重量部で含まれ得るが、これに制限されはしない。また、前記消光剤は二酸化チタン、エアロゲルシリカ、ハイドロゲルシリカ、ＰＰワックス、ＰＥワックス、ＰＴＦＥワックス、ウレアホルムアルデヒド樹脂およびベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択された１種以上、好ましくは二酸化チタンを含むことができる。また、前記消光剤は前記主剤樹脂１００重量部に対して３０〜６０重量部、好ましくは３５〜５５重量部で含まれ得るが、これに制限されはしない。前記着色剤として使用され得るタルクおよび消光剤として使用され得る二酸化チタンは、前記絶縁性放熱フィラーと共にフィラーとして使用して耐電圧特性を向上させてもよい。

一方、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、絶縁性放熱コーティング層の難燃性を向上させるための難燃剤をさらに含むことができる。前記難燃剤は、当業界で難燃剤として採用する公知とされた成分を使用することができる。一例として、トリジンクビス（オルトホスフェート）、トリフェニルホスフェート（Ｔｒｙｐｈｅｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、トリキシレニルホスフェート（Ｔｒｉｘｙｌｅｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、トリクレジルホスフェート（Ｔｒｉｃｒｅｓｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、トリイソフェニルホスフェート（Ｔｒｉｉｓｏｐｈｅｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、トリスクロロエチルホスフェート（Ｔｒｉｓ−Ｃｈｏｌｏｒｏｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、トリスクロロプロピルホスフェート（Ｔｒｉｓ−Ｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐｈｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、レゾルシノールジホスフェート（Ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ ｄｉ−ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、アロマティックポリホスフェート（Ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、ポリリン酸アンモニウム（Ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ ａｍｍｏｎｉｕｍ）および赤リン（Ｒｅｄ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ）からなる群から選択された１種以上を含むことができる。また、前記難燃剤は前記主剤樹脂１００重量部に対して１０〜３５重量部、好ましくは１５〜３０重量部で含まれ得る。

一方、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、絶縁性放熱フィラーの分散性を向上させ、均一な絶縁性放熱コーティング層を実現するための分散剤、溶媒をさらに含むことができる。前記分散剤は絶縁性放熱フィラーの分散剤として当業界で採用する公知とされた成分を使用することができる。一例として、シリコン系分散剤、ポリエステル系分散剤、ポリフェニレンエーテル系分散剤；ポリオレフィン系分散剤、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体分散剤、ポリアリレート系分散剤、ポリアミド系分散剤、ポリアミドイミド系分散剤、ポリアリールスルホン系分散剤、ポリエーテルイミド系分散剤、ポリエーテルスルホン系分散剤、ポリフェニレンスルフィド系分散剤、ポリイミド系分散剤、ポリエーテルケトン系分散剤、ポリベンゾオキサゾール系分散剤、ポリオキサジアゾール系分散剤、ポリベンゾチアゾール系分散剤、ポリベンゾイミダゾール系分散剤、ポリピリジン系分散剤、ポリトリアゾール系分散剤、ポリピロリドン系分散剤、ポリジベンゾフラン系分散剤、ポリスルホン系分散剤、ポリウレア系分散剤、ポリウレタン系分散剤、またはポリホスファゼン系分散剤、などが挙げられ、これらの単独またはこれらのうち選択された２種以上の混合物または共重合体を使用することもできる。また、一例として、前記分散剤はシリコン系分散剤であり得る。また、前記分散剤は好ましくは、絶縁性放熱フィラー１００重量部に対して０．５〜２０重量部で含まれ得る。万一、分散剤が絶縁性放熱フィラー１００重量部に対して０．５重量部未満に備えられる場合、目的とする効果の発現が難しくなり得、分散剤が２０重量部を超過して備えられる場合、被着剤の付着強度が弱くなるかコーティング塗膜の表面にピンホール（Ｐｉｎ ｈｏｌｅ）およびオレンジピール（Ｏｒａｎｇｅ Ｐｅｅｌ）が発生する可能性がある。

また、前記溶媒は選択される主剤樹脂、硬化剤などに合わせて溶媒を選択できるため、本発明ではこれを特に限定せず、前記溶媒としては各成分の適切な溶解を可能にする任意の溶媒を使用することができ、例えば、水などの水系溶媒、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミン系溶媒、アミン系溶媒、エステル系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒およびフラン系溶媒からなる群から選択された１種以上を使用することができる。

一方、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、ＵＶによる黄変を防止するためのＵＶ安定剤をさらに含むことができる。前記ＵＶ安定剤は、絶縁性放熱コーティング組成物のＵＶ安定剤として当業界で採用する公知とされた成分を使用することができる。一例として、２−（２’−ヒドロキシ−３，５’−ジ（１，１−ジメチルベンジル−フェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ− ３’，５’−ジ−テル−ブチルフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−テルブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロ−ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−５−テル−オクチルフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（５−メチル−２−ヒドロキシ−フェニル）−ベンゾトリアゾール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、テトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、オクタデシル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート、２，２−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−ホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチル）、ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイトアルキルエーテルホスファイト、ジラウリルチオ−ジ−プロピオネート、ジ−ステアリルチオ−ジ−プロピオネート、ジ−ステアリルチオ−ジ−プロピオネートおよびジミリスチルチオ−ジ−プロピオネートからなる群から選択されるいずれか一つ以上を含むことができる。また、一例として、前記ＵＶ安定剤は２−（２’−ヒドロキシ−３，５’−ジ（１，１−ジメチルベンジル−フェニル）−ベンゾトリアゾールであり得る。

また、前記ＵＶ安定剤は好ましくは、主剤樹脂１００重量部に対して０．０５〜２重量部でさらに含まれ得る。万一、ＵＶ安定剤が主剤樹脂１００重量部に対して０．０５重量部未満に備えられる場合、目的とする効果を発現することが難しくなり得、万一、ＵＶ安定剤が２重量部を超過して備えられる場合、絶縁性放熱コーティング層の付着強度および耐衝撃性が低下し得る。

一方、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、コーティング乾燥塗膜の変色防止、酸化による脆性、付着強度などの物性の低下を防止するための酸化防止剤をさらに含むことができる。

前記酸化防止剤は絶縁性放熱コーティング組成物の酸化防止剤として当業界で採用する公知とされた成分を使用することができる。一例として、前記酸化防止剤は、トリ−メチルホスフェート、トリ−フェニルホスフェート、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスフェート、トリエチレングリコール−ビス−３−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート、１，６−ヘキサン−ジオール−３（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２−ヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール、ヒンダードアミン、有機ニッケル化合物、サリチル酸塩、シンナメート誘導体、レゾルシノールモノベンゾエート、オキサニリドおよびｐ−ヒドロキシベンゾエートからなる群から選択されるいずれか一つ以上を含むことができる。また、一例として、前記酸化防止剤は２−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾールであり得る。

また、前記酸化防止剤は好ましくは、前記主剤樹脂１００重量部に対して０．１〜３重量部さらに含まれ得る。万一、酸化防止剤が主剤樹脂１００重量部に対して０．１重量部未満に備えられる場合、変色が発生する可能性があり、万一、酸化防止剤が３重量部を超過して備えられる場合、脆性および付着強度が弱くなり得る。

また、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、レベリング剤、ｐＨ調節剤、イオン捕捉剤、粘度調整剤、揺変性付与剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、脱水剤、帯電防止剤、防黴剤、防腐剤、などの各種添加剤の１種または２種以上が添加されてもよい。前述された各種添加剤は当業界に公知とされたものを使用することができるため本発明では特に限定しない。

前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、粘度が２５℃から５〜６００ｃｐｓであり得る。万一、絶縁性放熱コーティング組成物の粘度が５ｃｐｓ未満の場合、組成物の流れ落ち等により絶縁性放熱コーティング層の生成が難しくなり得、生成後にも放熱基材との接着力が弱化され得、６００ｃｐｓを超過する場合、薄い厚さの絶縁性放熱コーティング層に製造することが難しく、製造されても表面が不均一となり得、コーティング工程が難しくなり得、特にスプレーイング方式のコーティングの場合、さらにコーティング工程が難しくなり得る。また、絶縁性放熱コーティング層内の絶縁性放熱フィラーの分散性が低下し得る。

一方、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、厚さ１．５ｍｍ、横×縦がそれぞれ３５ｍｍ×３４ｍｍであるアルミニウムプレート上に前記絶縁性放熱コーティング組成物を処理して硬化した、厚さ２５μｍの絶縁性放熱コーティング層を含む放熱部が下記の条件（１）を満足することができる。

条件（１）において、２５℃、湿度５０％の閉じた系で前記放熱部の下部の真ん中に熱源を位置させ、９０分後、前記放熱部の上部面の真ん中を中心点とする半径１５ｍｍの円上の任意の１０個の地点での温度を測定して下記の数学式１により計算した発熱温度の誤差が各点で±１％以内であり得る。

前記数学式１により計算した発熱温度の誤差が各点で０％に近いほど、放熱フィラーが均一に分散しているため、製造した放熱部の放熱特性が均一に示されることを意味する。

前記条件（１）を満足する絶縁性放熱コーティング層を実現させることができる絶縁性放熱コーティング組成物は、放熱フィラーの分散性が高いため絶縁性放熱コーティング層を含む放熱部が位置にかかわらず均一な放熱性能を示すことができる。

一方、厚さ１．５ｍｍ、横×縦がそれぞれ３５ｍｍ×３４ｍｍであるアルミニウムプレートに前記絶縁性放熱コーティング組成物を処理して硬化した、厚さ２５μｍの絶縁性放熱コーティング層を含む放熱部が下記の条件（２）を満足することができる。

条件（２）において、２５℃、湿度５０％である閉じた系で前記放熱部の下部の真ん中に温度８８の熱源を位置させ、９０分後放熱部の真ん中の上部５ｃｍの地点の温度を測定して下記の数学式３により計算した熱放射効率が１０％以上、好ましくは１０〜１００％であり得る。

前記数学式３により計算した熱放射効率が高いということは、放熱特性の中でも放射性能が優秀であるため、熱を早く空気中に放射できることを意味する。前記条件（２）を満足することによって、絶縁性放熱コーティング組成物を処理して硬化した絶縁性放熱コーティング層を含む放熱部は、優秀な放熱特性、特に熱放射特性を示すことができる。

前記条件（１）および条件（２）で絶縁性放熱コーティング層の性能を測定するために使用された熱源は、温度が２５℃を超過し、一定温度に維持され得る熱源であれば制限なく使用することができ、一例として、前記熱源は所定の消費電力を有するＬＥＤであり得る。

前記絶縁性放熱コーティング組成物は、放熱部の放熱基材の外部面上に処理された後、硬化して形成され得る。具体的な処理方法は、コーティング組成物を基材にコーティングさせる公知とされた方法を選択して使用することができ、これに対する非制限的な例として、スプレー、ディップコーティング、シルクスクリーン、ロールコーティング、沈積コーティングまたはスピンコーティングなどの方法で多様な基材上に処理して製造することができる。

前記絶縁性放熱コーティング組成物の処理後硬化方法は、コーティング層形成成分の主剤樹脂の種類、硬化剤の種類によって変更され得、一例として熱および／または光を処理することができる。加えられる熱の温度および／または光の強さと処理時間などは使用される主剤樹脂の種類、硬化剤の種類、これらの含量、塗膜厚さなどにより差があり得る。一例として、前述したエポキシ樹脂を主剤樹脂として含み、脂肪族ポリアミン系硬化剤を含む第１硬化剤および芳香族ポリアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含む第２硬化剤を具備した絶縁性放熱コーティング組成物の場合、１３０〜１５０℃の温度下で１分〜６０分間硬化され得る。万一、処理温度が１３０℃未満および／または処理時間が１分未満の場合、絶縁性放熱コーティング組成物が放熱基材上に被覆され難く、処理温度が１５０℃を超過および／または処理時間が６０分を超過する場合、放熱基材の変形や製造コストが上昇され得る。

また、前述した絶縁性放熱コーティング組成物は、金属基材と接触させた後、空気中に露出させて常温または５０℃以下の温度で数分内にべたつくことなく速かに硬化する皮膜を形成できるため、作業場でホコリなどによる汚染の可能性が少なく、最終硬化も比較的低い温度で遂行することができるため、作業性が優秀であるだけでなく硬化中に金属基材の変形も防止することができる。

前記のような絶縁性放熱コーティング組成物で形成された絶縁性放熱コーティング層は、厚さが１５〜５０μｍであり得、より好ましくは１５〜４５μｍであり得る。万一、厚さが５０μｍを超過する場合、コーティング表面に沸騰現象などが発生し得、厚さが１５μｍ未満の場合、放熱特性が低下し得る。

また、具現された絶縁性放熱コーティング層は、絶縁性放熱コーティング層の全体重量に対して絶縁性放熱フィラーを１０〜３０重量％含むことができ、好ましくは１５〜２５重量％で含むことができる。具現された絶縁性放熱コーティング層内に絶縁性放熱フィラーが１０重量％未満で備えられる場合、目的とする水準の放熱性能を発現できなくなり得る。また、絶縁性放熱フィラーが３０重量％を超過する場合、絶縁性放熱コーティング層の接着力が弱くなって剥離が容易に発生し、絶縁性放熱コーティング層の硬度が大きくなって物理的衝撃に容易に壊れるか砕けられ得る。また、絶縁性放熱コーティング層の表面に突出した絶縁性放熱フィラーが多くなることによって表面粗さが増加して絶縁性放熱コーティング層の表面の品質が低下し得る。併せて、絶縁性放熱フィラーがさらに備えられても放熱性能の向上の程度は微小であり得る。

また、本発明の絶縁性放熱コーティング層が形成された放熱部は、単位面積当たりの抵抗値が１０１０〜１０１４Ω／ｓｑであり得る。万一、絶縁性放熱部の単位面積当たりの抵抗値が１０１０Ω／ｓｑ未満であると、放熱部の絶縁性が悪いため、電気的信頼性を担保できなくなり得る。

一方、放熱部に備えられた絶縁性放熱コーティング層は、下記の数学式２による熱伝導度の相対利得が２００％、好ましくは２２０％を超過することができる。

前記熱伝導度の相対利得の値が小さいということは、放熱フィラーを含む絶縁性放熱コーティング層が、放熱フィラーを含まないコーティング層に比べて熱伝導度の向上が小さいということを意味し、相対利得の値が大きいということは、放熱フィラーを含む絶縁性放熱コーティング層が、放熱フィラーを含まないコーティング層に比べて熱伝導度の向上の程度が大きいということを意味する。

万一、前記熱伝導度の相対利得が２００％以下であると、目的とする水準の放熱性能、特に放射性能を発現できなくなり得る。

一方、本発明は図４のように、前述した本発明に係るＰＴＣユニットが複数個備えられるＰＴＣモジュール１０００および前記ＰＴＣモジュールに電気的に連結された回路モジュール２０００を含んで車両用ＰＴＣヒーターを実現する。

前記回路モジュール２０００は、ＰＴＣ素子に印加される電流を制御する制御回路であって、ＰＴＣヒーターに電流が流入する電源入力部２１００およびＰＴＣヒーターをコントロールするＰＴＣコントロールターミナル２２００を含むことができる。前記回路モジュール２０００は、車両用ＰＴＣヒーターに備えられる公知とされた制御回路、これを具備するモジュールの場合、制限なく選択されて使用できるため、本発明はこれに対して特に限定せず、具体的な説明も省略する。

また、本発明は空気を前記ＰＴＣヒーターに向かって送風する送風装置および前記送風装置から送風された空気を加熱する前述した本発明に係るＰＴＣヒーターを含んで車両用空調装置として具現され得る。

前記送風装置はファン、これを駆動させる駆動部を含むことができ、車両に備えられる公知とされた構成を採用することができるため、本発明はこれに対して特に限定しない。

発明の実施のための形態

下記の実施例を通じて本発明をさらに具体的に説明するが、下記の実施例は本発明の範囲を制限するものではなく、これは本発明の理解を助けるためのものと解釈されるべきである。

＜実施例１＞
まず、絶縁性放熱コーティング組成物を準備するために、コーティング層形成成分は主剤樹脂として下記の化学式１で表示される化合物１００重量部に対して、第１硬化剤としてポリエチレンポリアミンおよび第２硬化剤として２，４，６−トリス［Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ］メチル］フェノールを１：１の重量比で含む硬化剤を６０重量部、平均粒径が５μｍであり、Ｄ５０とＤ９７の比率が１：１．６の炭化ケイ素４７重量部、エポキシ系シラン化合物である物性増進成分（Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｔｅｃｈ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｔｅｃｈ−７１３０）３重量部、着色剤としてタルク（Ｔａｌｃ）を４４重量部、消光剤として二酸化チタンを４４重量部、難燃剤としてトリジンクビス（オルトホスフェート）２２重量部、ＵＶ安定剤として２−（２’−ヒドロキシ−３，５’−ジ（１，１−ジメチルベンジル−フェニル）−ベンゾトリアゾール０．５重量部、酸化防止剤として２−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール１重量部、分散剤（イソブチルアルデヒドとウレアの縮合物）５重量部、溶媒として１−ブタノール１３重量部、ｎ−ブチルアセテート１３重量部、２−メトキシ−１−メチルエチルアセテート１３重量部、メチルエチルケトン９重量部、エチルアセテート３７重量部、トルエン９重量部、４−メチル−２−ペンタノン４３重量部、キシレン１０３重量部を混合して撹はんした。撹はん後、混合物内に含まれた気泡を除去したし、最終粘度を２５℃基準１００〜１３０ｃｐｓで製造して下記の表１のような絶縁性放熱コーティング組成物を製造したし、以後５℃で貯蔵した。

前記Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれメチル基であり、前記ｎは前記化学式１で表示される化合物の重量平均分子量が２０００であるようにする有理数である。

製造された絶縁性放熱コーティング組成物をアルミニウム材質（Ａｌ １０５０）の厚さ１．５ｍｍ、横×縦がそれぞれ３５ｍｍ×３４ｍｍである放熱基材の前面に最終厚さが２５μｍとなるようにスプレーイングコーティングして処理した後、１５０℃の温度で１０分間熱処理して絶縁性放熱コーティング層が形成された放熱部を製造したし、これを利用して図２ｂのように公知とされた自動車用ＰＴＣ素子を含む発熱部と組み立てて、車両ヒーター用ＰＴＣユニットを製造した。

＜実施例２〜２３＞
実施例１と同様に実施して製造するものの、下記の表１、表２、表３または表４のように絶縁性放熱フィラーの平均粒径、粒度分布、硬化剤の重量比、主剤樹脂の分子量などを変更した絶縁性放熱コーティング組成物を適用した放熱部を製造したし、これを利用して表１、表２、表３または表４のような車両ヒーター用ＰＴＣユニットを製造した。

＜比較例１＞
実施例１と同様に実施して製造するものの、下記の表４のように絶縁性放熱フィラーを含まないコーティング層を具備した放熱部を製造したし、これを利用して下記の表４のような車両ヒーター用ＰＴＣユニットを製造した。

＜実験例１＞
実施例および比較例で製造された車両ヒーター用ＰＴＣユニットのうち放熱部について下記の物性を評価して表１〜表４に示した。

１．熱伝導性評価
横、縦、高さがそれぞれ３２ｃｍ×３０ｃｍ×３０ｃｍであるアクリルチャンバーの中央に放熱部を位置させた後、チャンバーの内部の温度と放熱部の温度を２５±０．２℃となるように調節した。その後放熱部に熱源として横、縦がそれぞれ２０ｍｍ×２０ｍｍのＬＥＤをＴＩＭ（熱伝導性テープ：１Ｗ／ｍｋ）を使用して付着して試験試片を製造した。製造された試片の熱源に２．１Ｗ（ＤＣ ３．９Ｖ、０．５３Ａ）の入力電力を印加して熱を発生させ、９０分維持した後、放熱部の温度を測定して熱伝導率を評価した。具体的に熱伝導率は放熱コーティング層が具備されていない放熱基材に対して同一条件で測定した温度を基準として下記の数学式４によって計算した。

２．熱放射性評価
横、縦、高さがそれぞれ３２ｃｍ×３０ｃｍ×３０ｃｍであるアクリルチャンバーの中央に放熱部を位置させた後、チャンバーの内部の温度と放熱部の温度を２５±０．２℃となるように調節した。その後放熱部に熱源として横、縦がそれぞれ２０ｍｍ×２０ｍｍのＬＥＤをＴＩＭ（熱伝導性テープ：１Ｗ／ｍｋ）を使用して付着して試験試片を製造した。製造された試片の熱源に２．１Ｗ（ＤＣ ３．９Ｖ、０．５３Ａ）の入力電力を印加して熱を発生させ、９０分維持した後、放熱部の真ん中の上部５ｃｍの地点の温度を測定して熱放射率を評価した。具体的に熱放射率は絶縁性放熱コーティング層が具備されていない基材に対して同一条件で測定した温度を基準として下記の数学式３によって計算した。

３．放熱性能の均一性評価
横、縦、高さがそれぞれ３２ｃｍ×３０ｃｍ×３０ｃｍであるアクリルチャンバーの中央に放熱部を位置させた後、チャンバーの内部の温度と放熱部の温度を２５±０．２℃、チャンバー内部の湿度を５０％となるように調節した。その後放熱部に熱源として横、縦がそれぞれ２０ｍｍ×２０ｍｍのＬＥＤをＴＩＭ（熱伝導性テープ：１Ｗ／ｍｋ）を使用して付着して試験試片を製造した。製造された試片の熱源に２．１Ｗ（ＤＣ ３．９Ｖ、０．５３Ａ）の入力電力を印加して熱を発生させ、９０分維持した後、放熱部の上部面の真ん中を中心点とする半径１５ｍｍの円上の任意の１０点での温度を測定して下記の数学式１により発熱温度の誤差を計算した。誤差が小さいほど放熱性能が均一であると見ることができ、絶縁性放熱コーティング層の放熱フィラー分散性が高いと解釈することができる。発熱温度の誤差のうち最大値を下記の表１〜４に示した。

４．耐久性評価
温度が６０℃、相対湿度が９０％であるチャンバー内放熱部を配置した後、４８０時間経過後に放熱部の表面の状態を肉眼で評価した。評価結果、絶縁性放熱コーティング層のクラック、剥離（浮き）の有無を確認して異常がない場合○、異常が発生した場合×で示した。

５．接着性評価
耐久性を評価した試片に対して１ｍｍ間隔となるように、ナイフでクロスカッティングをした。その後、カッティングした面にスコッチテープを付着し、６０° 角度で引っ張って絶縁性放熱コーティング層が剥離される状態を確認する。評価基準は、ＩＳＯ ２４０９に基づいて評価した。（５Ｂ：０％、４Ｂ：５％以下、３Ｂ：５〜１５％、２Ｂ：１５〜３５％、１Ｂ：３５〜６５％、０Ｂ：６５％ 超過）

６．表面品質評価
放熱部の表面の品質を確認するために、手で表面を触ってデコボコしているか荒い感じがあるかを確認した。なめらかな感じがある場合５、荒い感じがある部分の面積が放熱部の外部面の全体面積のうち２％以下の場合４、２％超過５％以下の面積の場合３、５％超過１０％以下の面積の場合２、１０％超過２０％以下の面積の場合１、２０％超過の面積の場合０で表示した。

前記表１〜表４からわかるように、絶縁性放熱コーティング組成物で主剤樹脂の重量平均分子量が本発明の好ましい範囲内にある実施例１、５、６が、これを満足しない実施例４、７に比べて接着性、耐久性および放熱性能の均一性が同時に達成されることを確認することができる。

また、硬化剤の含量が本発明の好ましい範囲内にある実施例１、９、１０が、これを満足しない実施例８、実施例１１に比べて熱伝導率、耐久性および接着性が同時に達成されることを確認することができる。

また、第１硬化剤および第２硬化剤の重量比が本発明の好ましい範囲内にある実施例１、実施例１３、１４がこれを満足しない実施例１２、１５に比べて接着性および耐久性が同時に達成されることを確認することができる。

また、絶縁性放熱フィラーの平均粒径が本発明の好ましい範囲内にある実施例１、１７、１８がこれを満足しない実施例１６、１９に比べて熱放射効率、熱伝導率および表面品質が同時に達成されることを確認することができる。

また、Ｄ５０およびＤ９７の比が本発明の好ましい範囲内にある実施例１、２０が、これを満足しない実施例２１に比べて分散性、表面品質、熱放射効率および接着性が同時に達成されることを確認することができる。

また、放熱フィラーの含量が本発明の好ましい範囲内にある実施例１、２、３が、これを満足しない実施例２２、２３に比べて放熱性能、表面品質が同時に顕著に優秀であることを確認することができる。

また、放熱フィラーを含まない比較例１は、実施例１に比べて顕著に熱放射性が低いことを確認することができる。

＜実験例２＞
実施例１および比較例１で製造された車両ヒーター用ＰＴＣユニットのうち、放熱部に対して熱伝導度の相対利得の評価を遂行した。具体的には、正常状態の熱流速法（Ｓｔｅａｄｙ Ｓｔａｔｅ Ｈｅａｔ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｈｏｄ）で熱伝導度を測定し、下記の数学式２により実施例１の放熱部に対する熱伝導度の相対利得を評価した。これを下記の表５に示した。

前記表５から分かるように、実施例１による放熱部は比較例１の放熱部に比べて熱伝導度が非常に高く、これに伴い優秀な放熱性能を示すことができるということが分かる。

＜実験例３＞
実施例１〜３および２３のＰＴＣユニットのうち放熱部に対して抵抗値の測定を遂行した。具体的には、４端子法で抵抗値を測定して下記の表６に示した。

前記表６から分かるように、実施例１〜３に含まれた放熱部が実施例２３に含まれた放熱部に比べて非常に高い抵抗値を示し、これに伴い優秀な絶縁性能を示すことができるということが分かる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の思想は本明細書に提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加などによって他の実施例を容易に提案することができるが、これもまた本発明の思想範囲内に属するものと解釈されるべきである。

Claims (17)

1. ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を含む発熱部；および
   放熱基材および前記放熱基材の外部面の少なくとも一部分に備えられて放熱性能を向上させる放熱皮膜を含んで前記発熱部の少なくとも一面に備えられる放熱部；を含む、車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
2. 前記発熱部は、ＰＴＣ素子および前記ＰＴＣ素子を支持し電源を印加する電極端子を含む、請求項１に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
3. 前記放熱基材は、前記発熱部と隣接するように配置される放熱板および前記放熱板上に固定された放熱フィンを具備する、請求項１に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
4. 前記放熱フィンは、面状放熱体が多数回折り曲げられて放熱板上に備えられるか、放熱板に対して垂直に配置された多数個の面状放熱体が所定の間隔で離隔して放熱板上に備えられる、請求項３に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
5. 放熱皮膜は前記放熱フィンおよび放熱板のうち少なくとも一つ以上の外部面に備えられる、請求項３に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
6. 前記放熱皮膜は酸化皮膜または放熱コーティング層である、請求項３に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
7. 前記放熱コーティング層は、主剤樹脂を含むコーティング層形成成分および前記主剤樹脂１００重量部に対して２５〜７０重量部で含まれる絶縁性放熱フィラーを含む絶縁性放熱コーティング組成物を通じて形成された、請求項６に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
8. 前記主剤樹脂は下記の化学式１で表示される化合物を含む、請求項７に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット：
   

   

   前記Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立的に水素原子、Ｃ１〜Ｃ５の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ５の分枝鎖状アルキル基であり、前記Ｒ^３およびＲ^４はそれぞれ独立的に水素原子、Ｃ１〜Ｃ５の直鎖状アルキル基またはＣ３〜Ｃ５の分枝鎖状アルキル基であり、前記ｎは前記化学式１で表示される化合物の重量平均分子量が４００〜４０００であるようにする有理数である。
9. 前記コーティング層形成成分は、前記主剤樹脂１００重量部に対して２５〜１００重量部で含まれる硬化剤をさらに含む、請求項７に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
10. 前記硬化剤は、脂肪族ポリアミン系硬化剤、芳香族ポリアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含む、請求項９に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
11. 前記硬化剤は、脂肪族ポリアミン系硬化剤を含む第１硬化剤および芳香族ポリアミン系、酸無水物系硬化剤および触媒系硬化剤からなる群から選択された１種以上を含む第２硬化剤を１：０．５〜１．５の重量比で含む、請求項１０に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
12. 前記絶縁性放熱フィラーは炭化ケイ素を含む、請求項７に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
13. 前記絶縁性放熱フィラーは平均粒径が１０ｎｍ〜１５μｍである、請求項７に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
14. 前記絶縁性放熱フィラーはＤ５０とＤ９７の比率が１：４．５以下である、請求項１３に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
15. 前記絶縁性放熱コーティング組成物は、粘度が５〜６００ｃｐｓである、請求項７に記載の車両ヒーター用ＰＴＣユニット。
16. 請求項１に記載されたＰＴＣユニットが複数個備えられるＰＴＣモジュール；および
    前記ＰＴＣモジュールに電気的に連結された回路モジュール；を含む、車両用ＰＴＣヒーター。
17. 空気を前記ＰＴＣヒーターに送風する送風装置；および
    前記送風装置から送風される空気を加熱する請求項１７に記載されたＰＴＣヒーター；を含む、車両用空調装置。

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