KR100518929B1 - A face-type heating complex unit used in car seat - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 시트를 따뜻하게 가열해 주는 자동차 시트용 면상 발열 복합체에 관한 것으로서, [ⅰ] 합성섬유 또는 레이온 섬유와 도전성 섬유가 서로 교락되어 있으며 도전성 분말을 포함하는 도전성 부직포(1a), 상기 도전성 부직포(1a)의 양변에 형성되어 있는 구리박막의 전극선(1b) 및 상기 전극선(1b) 일측 말단에 형성되어 있는 전선 연결용 터미널(1c)로 구성된 면상 발열체(1)와, [ⅱ] 상기 면상 발열체(1)의 양면에 각각 라미네이팅 되어있는 2개의 절연필름(2,2')과, [ⅲ] 상기 절연필름(2,2')에 각각 라미네이팅 되어있는 2개의 부직포(3,3')와, [ⅳ] 상기 부직포(3,3')에 각각 라미네이팅 되어있는 2개의 폴리우레탄 발포시이트(4,4')로 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명은 자동차 시트의 전체 면적을 균일하게 가열할 수 있고, 전력소비를 낮추어 자동차 밧데리나 제너레이터 (Generator)의 부하를 줄여 줄수 있고, 온도조절기(Thermostat) 사용으로 인한 빈번한 고장을 근본적으로 해소할 수 있고, 제조원가도 저렴하다.The present invention relates to a planar heating composite for a car seat that warms a car seat. [9] A conductive nonwoven fabric (1a) comprising a conductive powder, in which synthetic fibers or rayon fibers and a conductive fiber are entangled with each other, and the conductive nonwoven fabric A planar heating element 1 comprising an electrode line 1b of a copper thin film formed on both sides of (1a) and a wire connecting terminal 1c formed at one end of the electrode line 1b, and [ii] the planar heating element Two insulating films 2, 2 'laminated on both surfaces of (1), [iii] two nonwoven fabrics 3, 3' laminated on the insulating films 2, 2 ', respectively; [Iii] It is characterized by consisting of two polyurethane foam sheets (4, 4 ') laminated on the nonwoven fabric (3, 3'), respectively. The present invention can uniformly heat the entire area of the car seat, can reduce the power consumption of the car battery or generator by lowering the power consumption, and can fundamentally solve the frequent failures caused by the use of the thermostat. The manufacturing cost is also low.
Description
본 발명은 자동차 시트용 면상 발열 복합체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 시트 아래에 내장되어 자동차 시트의 전체 면을 균일하게 가열해 주는 자동차 시트용 면상 발열 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a planar heating composite for a car seat, and more particularly, to a planar heating composite for a car seat that is embedded under the car seat to uniformly heat the entire surface of the car seat.
최근 자동차가 점차 고급화 됨에 따라 다양한 자동차 시트용 발열체가 생산, 사용되고 있다. 자동차 시트용 발열체는 전기에너지를 열에너지로 변환하여 자동차 시트를 가열해 주는 기구 이다.Recently, as automobiles are gradually advanced, various heating elements for automobile seats are produced and used. Heating element for the car seat is a mechanism for heating the car seat by converting electrical energy into heat energy.
자동차 시트용 발열체로는 도 4와 같이 폴리우레탄 발포시이트(4,4') 사이에 발열용 니크롬선(5)이 일정 간격마다 배치되어 있는 선상 발열체가 주로 사용되고 있다. 도 4는 종래 자동차 시트용 선상 발열체의 단면도 이다.As the heating element for automobile seats, a linear heating element in which the nichrome wire 5 for heating is arranged at regular intervals is used mainly between the polyurethane foam sheets 4 and 4 'as shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of a linear heating element for a conventional automobile seat.
그러나, 상기와 같은 종래의 선상 발열체는 자동차 시트의 전체 면적을 균일하게 가열할 수 없고, 전력소비가 높아 자동차 밧데리나 제너레이터(Generator)의 부하를 가중시키고, 필수 구성기구인 온도조절기(Thermostat) 부분의 잦은 단락 등으로 고장이 빈번하고, 제조원가도 고가인 여러 문제점들이 있었다.However, the conventional linear heating element as described above cannot heat the entire area of the car seat uniformly, and the power consumption is high, thereby increasing the load of the car battery or the generator, and the thermostat part which is an essential component. Frequent short-circuits, such as frequent failures, manufacturing costs were also expensive.
상기와 같은 선상발열체의 여러 문제점들을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제 367862호에서는 은 또는 알루미늄 등의 전도성 물질이 등고선 모양으로 도금이나 에칭 되어있는 면상 발열체를 제안하고 있다. 그러나, 상기 면상 발열체는 전도성 물질이 선상으로 도금 또는 에칭 되어있기 때문에 종래 선상발열체의 여러 문제점들을 효과적으로 해결 할 수 없다.In order to solve the various problems of the linear heating element, Korean Patent No. 367862 proposes a planar heating element in which a conductive material such as silver or aluminum is plated or etched in a contour shape. However, the planar heating element cannot effectively solve various problems of the conventional linear heating element because the planar heating element is plated or etched linearly.
한편, 대한민국 공개특허 제 2003-10826호에서는 폴리아닐린, 폴리피롤 또는 이들의 유도체와 같은 전도성 고분자로 제조된 필름으로 구성된 면상 발포체를 제안하고 있으나, 상기 면상 발포체는 금속이나 카본블랙(탄소입자)과 비교시 전도성이 상대적으로 낮은 전도성 고분자 만으로 구성되기 때문에 발열효과가 불충분한 문제가 있었다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-10826 proposes a planar foam made of a film made of a conductive polymer such as polyaniline, polypyrrole or derivatives thereof, but the planar foam is compared with metal or carbon black (carbon particles). There was a problem that the heat generation effect is insufficient because it is composed of only a conductive polymer having a relatively low conductivity.
앞에서 설명한 종래 선상 또는 면상 발열체들의 여러 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명에서는 전류가 흐르면 자동차용 시트를 희망온도까지 단시간 내에 가열할 수 있고, 발열효과도 충분한 자동차 시트용 면상 발열 복합체를 제공하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 자동차 시트의 전면을 고르게 가열 할 수 있으며, 전력소비를 낮추어 자동차 밧데리나 제너레이터의 부하를 줄여 줄수 있고, 온도조절기(Thermostat)를 사용할 필요가 없어 잦은 고장을 방지할 수 있는 자동차 시트용 면상 발열 복합체를 제공하고자 한다.In order to solve the various problems of the conventional linear or planar heating elements described above, the present invention is to provide a planar heating composite for automobile seats that can heat the automotive seat to a desired temperature in a short time when the current flows, and also has a sufficient heating effect. In addition, the present invention can evenly heat the front of the car seat, can reduce the power consumption of the car battery or the generator to reduce the load, and do not need to use the thermostat (Thermostat) car seat that can prevent frequent failures To provide a surface heating exothermic composite.
이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 시트용 면상 발열 복합체는, [ⅰ] 합성섬유 또는 레이온 섬유와 도전성 섬유가 서로 교락되어 있으며 도전성 분말을 포함하는 도전성 부직포(1a), 상기 도전성 부직포(1a)의 양변에 형성되어 있는 구리박막의 전극선(1b) 및 상기 전극선(1b) 일측 말단에 형성되어 있는 전선 연결용 터미널(1c)로 구성된 면상 발열체(1)와, [ⅱ] 상기 면상 발열체(1)의 양면에 각각 라미네이팅 되어있는 2개의 절연필름(2,2')과, [ⅲ] 상기 절연필름(2,2')에 각각 라미네이팅 되어있는 2개의 부직포(3,3')와, [ⅳ] 상기 부직포(3,3')에 각각 라미네이팅 되어있는 2개의 폴리우레탄 발포시이트(4,4')로 구성됨을 특징으로 한다.In the planar heating composite for automobile seats of the present invention for achieving the above problems, [9] a synthetic nonwoven fabric 1a comprising a conductive powder interlocked with each other or a synthetic fiber or rayon fiber, and the conductive nonwoven fabric 1a A planar heating element 1 composed of an electrode line 1b of a copper thin film formed on both sides of the c) and a wire connecting terminal 1c formed at one end of the electrode line 1b, and [ii] the planar heating element 1 ) Two insulating films (2, 2 ') laminated on both sides of [2], [ⅲ] two nonwoven fabrics (3, 3') laminated on the insulating films (2, 2 '), and [ⅳ It is characterized in that it consists of two polyurethane foam sheets (4, 4 ') laminated to the non-woven fabric (3, 3'), respectively.
먼저, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 [ⅰ] 1개의 면상 발열체(1)와, [ⅱ] 2개의 절연필름(2,2')과, [ⅲ] 2개의 부직포(3,3')와, [ⅳ] 2개의 발포 시이트(4,4')들로 이루어지며, 이들이 일정순서에 따라 서로 라미네이팅 된 구조를 갖는다.First, as shown in FIG. 1, the present invention provides [1] one planar heating element 1, [ii] two insulating films 2 and 2 ', and [iii] two nonwoven fabrics 3 and 3'. ) And [ⅳ] two foam sheets (4,4 '), which have a structure in which they are laminated with each other in a certain order.
도 1은 본 발명의 분해 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 단면도 이다.1 is an exploded perspective view of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the present invention.
먼저, 상기 면상 발열체(1)는 도 3과 같이 도전성 부직포(1a), 전극선(1b) 및 전선 연결용 터미널(1c)로 구성 된다. 사용시에는 도 3과 같이 전선 연결용 터미널(1c)에는 차례로 전압조절기(1e)와 밧데리(1f)가 연결되어 있는 전선(1d)이 접지 된다.First, the planar heating element 1 is composed of a conductive nonwoven fabric 1a, an electrode wire 1b, and a wire connecting terminal 1c as shown in FIG. In use, the wire 1d to which the voltage regulator 1e and the battery 1f are connected is grounded in turn to the wire connection terminal 1c as shown in FIG. 3.
도 3은 본 발명중 전원이 연결되어 있는 면상 발열체(1)의 평면도 이다.3 is a plan view of the planar heating element 1 to which power is connected in the present invention.
면상 발열체(1)를 구성하는 상기 도전성 부직포(1a)는 합성섬유와 도전성 섬유가 니들펀칭(Needle punching) 공정에 의해 서로 교락된 구조를 갖고, 도전성 분말이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.The conductive nonwoven fabric 1a constituting the planar heating element 1 has a structure in which synthetic fibers and conductive fibers are entangled with each other by a needle punching process, and the conductive powder is contained.
다시 말해, 본 발명에서는 도전성 부직포(1a)의 도전성을 극대화 하기 위해서 합성섬유로 부직포 제조시 도전성 섬유를 함께 사용하여 부직포를 제조하고, 제조된 부직포에 도전성 분말을 함침 시킴을 특징으로 한다.In other words, in the present invention, in order to maximize the conductivity of the conductive nonwoven fabric 1a, a nonwoven fabric is prepared by using a conductive fiber together with a conductive fiber when the nonwoven fabric is made of synthetic fibers, and the impregnated conductive powder is impregnated with the manufactured nonwoven fabric.
부직포에 도전성 분말을 함침시키기 위해 도전성 분말과 합성수지로 조성된 용액에 부직포를 디핑, 건조하는 방법이 사용될 수 있다. 이때, 합성수지로는 폴리아크릴 수지 등을 사용한다. In order to impregnate the conductive powder in the nonwoven fabric, a method of dipping and drying the nonwoven fabric in a solution composed of the conductive powder and the synthetic resin may be used. At this time, polyacryl resin or the like is used as the synthetic resin.
상기 도전성 섬유와 도정성 분말은 카본블랙, 은, 구리, 니켈 또는 알루미늄 성분 등으로 구성 된다. 상기 합성섬유로는 폴리에스테르섬유, 폴리아미드섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유 또는 폴리아크릴 섬유 등 이다. 상기 전극선(1b)는 구리박막으로서 도전성 부직포(1a)의 양변에 형성되어 있다.The conductive fiber and the conductive powder are composed of carbon black, silver, copper, nickel or aluminum components. The synthetic fibers are polyester fibers, polyamide fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers or polyacrylic fibers. The electrode wire 1b is formed on both sides of the conductive nonwoven fabric 1a as a copper thin film.
도 3과 같이 본 발명의 면상 발열체(1)에 전원을 연결하여 전류가 흐르도록 하면 + 극의 전극선 쪽으로부터 도전성 부직포(1a)를 가로질러 - 극의 전극선 쪽으로 전류가 이동하게 된다. 이때 도전성 부직포(1a)를 통과하는 전류의 전기에너지는 열에너지로 변환되어 자동차 시트를 가열하게 된다. 상기 전선 연결용 터미널(1c)은 각 전극선(1b)의 일측 말단에 형성 된다.As shown in FIG. 3, when a power source is connected to the planar heating element 1 of the present invention, current flows from the electrode line of the positive pole across the conductive nonwoven fabric 1a to the electrode line of the positive pole. At this time, the electrical energy of the current passing through the conductive nonwoven fabric 1a is converted into thermal energy to heat the automobile seat. The wire connection terminal 1c is formed at one end of each electrode line 1b.
한편, 상기 면상 발열체(1)의 양면에는 절연필름(2,2')들이 각각 라미네이팅 되어 있다. 상기 절연필름(2,2')으로는 폴리우레탄 필름, 폴리올레핀계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 또는 폴리비닐클로라이드 필름 등을 사용한다.Meanwhile, insulating films 2 and 2 'are laminated on both surfaces of the planar heating element 1, respectively. As the insulating film 2, 2 ', a polyurethane film, a polyolefin-based film, a polyethylene naphthalate film, a polyvinyl chloride film, or the like is used.
상기 라미네이팅 공정에서는 접착제로서 아크릴 성분과 같은 절연물질을 사용하는 것이 바람직 하며, 라미네이팅 방법은 통상의 필름 라미네이팅 방법과 동일하게 한다. 상기 절연필름(2,2')들은 전류가 면상 발열 복합체 외부로 누출되는 것을 방지할 목적으로 사용 된다.In the laminating process, it is preferable to use an insulating material such as an acrylic component as an adhesive, and the laminating method is the same as a general film laminating method. The insulating films 2 and 2 'are used for the purpose of preventing current from leaking out of the planar heating composite.
한편, 상기 절연필름(2,2')에는 2개의 부직포(3,3')들이 각각 라미네이팅 되어 있다. 상기 부직포(3,3')들은 레이온 섬유 부직포, 폴리에스테르 섬유 부직포, 폴리아미드 섬유 부직포, 폴리에틸렌 섬유 부직포, 폴리프로필렌 섬유 부직포 또는 폴리아크릴 섬유 부직포 등 이며, 보다 바람직 하기로는 스펀레이스 (Spunlace) 타입의 부직포인 것이 좋다.Meanwhile, two nonwoven fabrics 3 and 3 'are laminated on the insulating films 2 and 2', respectively. The nonwoven fabrics 3, 3 'are rayon fiber nonwoven fabric, polyester fiber nonwoven fabric, polyamide fiber nonwoven fabric, polyethylene fiber nonwoven fabric, polypropylene fiber nonwoven fabric or polyacrylic fiber nonwoven fabric, and more preferably, spunlace type. It is good to be nonwoven fabric.
상기 부직포(3,3')는 최종 제품의 촉감 및 유연성 등을 개선하기 위해 사용된다. 상기 라미네이팅 공정에서는 아크릴 성분과 같은 절연물질을 접착제로 사용하는 것이 바람직 하다.The nonwoven fabrics 3, 3 'are used to improve the feel and flexibility of the final product. In the laminating process, it is preferable to use an insulating material such as an acrylic component as an adhesive.
한편, 상기 부직포(3,3')에는 2개의 폴리우레탄 발포시이트(4,4')들이 각각 라미네이팅 되어 있다. 상기 폴리우레탄 발포 시이트(4,4')들은 쿠션성 향상과 설치를 용이하게 할 목적으로 사용 된다.Meanwhile, two polyurethane foam sheets 4 and 4 'are laminated on the nonwoven fabrics 3 and 3', respectively. The polyurethane foam sheets 4, 4 'are used for the purpose of improving cushioning properties and facilitating installation.
이상에서 설명한 본 발명은 면상 발열 복합체는 면상 발열체(1)의 양측에 차례로 절연필름(2,2'), 부직포(3,3') 및 폴리우레탄 발포 시이트(4,4')들이 라미네이팅 되어 있어서, 쿠션성이 우수함은 물론 전류가 외부로 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 자동차 시트에 설치도 용이 하다. In the present invention described above, the planar heating composite is laminated with insulating films 2, 2 ', nonwoven fabrics 3, 3', and polyurethane foam sheets 4, 4 'on both sides of the planar heating element 1, respectively. In addition, it has excellent cushioning property, and can effectively prevent leakage of current to the outside, and is easy to install on a car seat.
특히, 본 발명의 면상 발열체(1)에는 도전성 섬유와 도전성 섬유가 선상 형태가 아니라 랜덤하게 산포되어 있기 때문에 발열효과가 우수하며 지속적 이다.In particular, in the planar heating element 1 of the present invention, since the conductive fibers and the conductive fibers are randomly scattered rather than linearly, the heat generating effect is excellent and continuous.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the present invention is not limited only to the following examples.
실시예Example
폴리에스테르 단섬유와 카본블랙 단섬유가 6:4의 중량비로 혼합된 웹(Web)을 니들펀칭하여 부직포를 제조한 다음, 제조된 부직포를 카본블랙 분말 10중량%가 블랜딩 되어있는 폴리아크릴 수지액에 디핑 후 건조하여 두께가 150㎛인 도전성 부직포(1a)를 제조 하였다. 상기 도전성 부직포(1a)의 양변에 두께가 50㎛인 동박의 전극선(1b)을 형성시키고, 그 일측에 터미널(1c)을 형성하여 면상 발열체(1)를 제조 하였다. 다음으로, 상기 면상 발열체(1)의 양면에 두께가 60㎛인 폴리우레탄 절연필름(2,2')들을 각각 라미네이팅 하였다. 다음으로, 상기 절연필름(2,2') 각각에 두께가 30㎛인 스펀레이스 타입의 폴리에스테르 부직포(3,3')를 라미네이팅 하였다. 다음으로, 상기 폴리에스테르 부직포(3,3') 각각에 두께가 20㎛인 폴리우레탄 발포 시이트(4,4')를 라미네이팅하여 자동차 시트용 면상 발열 복합체를 제조하였다. 이때, 모든 라미네이팅 공정에서는 폴리아크릴 수지를 접착제로 사용 하였다. 제조된 면상 발열 복합체에 전원 및 전선을 연결하여 실온에서 직류전압 PV 인가시 약 180mA의 전류가 흘렀으며, 온도가 증가하여 약 2분 후에는 약 70℃까지 증가 하였다. 전류인가 시간 경과에 따른 발열(온도) 특성 그래프는 도 6과 같았다.A non-woven fabric was prepared by needle punching a web in which polyester short fibers and carbon black short fibers were mixed at a weight ratio of 6: 4, and then a polyacrylic resin liquid blended with 10 wt% of carbon black powder. After dipping in, dried to prepare a conductive nonwoven fabric (1a) having a thickness of 150㎛. An electrode wire 1b of copper foil having a thickness of 50 µm was formed on both sides of the conductive nonwoven fabric 1a, and a terminal 1c was formed on one side thereof to manufacture a planar heating element 1. Next, the polyurethane insulation films 2 and 2 'having a thickness of 60 µm were laminated on both surfaces of the planar heating element 1, respectively. Next, a spunlace polyester nonwoven fabric 3, 3 'having a thickness of 30 µm was laminated on each of the insulating films 2 and 2'. Next, a polyurethane foam sheet (4,4 ') having a thickness of 20 µm was laminated on each of the polyester nonwoven fabrics (3,3') to prepare a planar heating composite for automobile seats. At this time, in all the laminating process, a polyacrylic resin was used as the adhesive. About 180mA current flowed when DC voltage PV was applied at room temperature by connecting power and wire to the prepared surface heating composite, and the temperature increased to about 70 ℃ after about 2 minutes. 6 is a graph showing heat generation (temperature) characteristics with time of current application.
본 발명은 자동차용 시트를 고르게 가열함과 동시에 단시간 내에 희망 온도까지 가열할 수 있다. 또한, 본 발명은 우수한 발열효과로 전력소비를 낮출 수 있어서 자동차 밧데리나 제너레이터의 부하를 줄여 줄수 있다. 또한, 본 발명은 온도조절기의 사용이 불필요하여 고장이 최소화 되며 제조원가도 저렴하다.According to the present invention, the automobile seat can be evenly heated and heated to the desired temperature in a short time. In addition, the present invention can reduce power consumption by excellent heat generation effect can reduce the load of the car battery or generator. In addition, the present invention does not require the use of a thermostat, the failure is minimized, and the manufacturing cost is low.
도 1은 본 발명의 분해 사시도1 is an exploded perspective view of the present invention
도 2는 본 발명의 단면도2 is a cross-sectional view of the present invention
도 3은 본 발명중 전원이 연결되어 있는 면상 발열체(1)의 평면도3 is a plan view of the planar heating element 1 to which power is connected in the present invention.
도 4는 종래 자동차 시트용 면상 발열체의 단면도4 is a cross-sectional view of a planar heating element for a conventional car seat
도 5는 본 발명의 사용상태를 나타내는 단면도5 is a cross-sectional view showing a state of use of the present invention
도 6은 본 발명의 전류인가 시간경과에 따른 발열(온도) 특성 그래프Figure 6 is a graph of heat generation (temperature) characteristics according to the current application time elapses of the present invention
※ 도면중 주요부분에 대한 부호설명※ Explanation of Codes of Major Parts
1 : 면상 발열체 2,2' : 절연필름 3,3' : 부직포1: Planar heating element 2,2 ': Insulation film 3,3': Nonwoven fabric
4,4' : 폴리우레탄 발포시이트 1a : 도전성 부직포 1b : 전극선4,4 ': polyurethane foam sheet 1a: conductive nonwoven fabric 1b: electrode wire
1c : 터미널 1d : 전선 1e : 전압조절기 1f : 밧데리1c: Terminal 1d: Wire 1e: Voltage regulator 1f: Battery
5 : 발열용 니크롬선 A : 본 발명의 면상 발열 복합체5: nichrome wire A for heat generation: planar heat-generating composite of the present invention
B : 시트커버(가죽 또는 원단) C : 폴리우레탄 발포체(시트 본체)B: Seat cover (leather or fabric) C: Polyurethane foam (seat body)
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