KR101526314B1 - 자동차용 면상발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 시트 또는 자동차의 내장재 등에 적용함으로써, 온도분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고 단선의 위험 없이 안전하게 사용함과 동시에 다양한 디자인으로 구현이 가능한 자동차용 면상발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 원단 내부를 따라 일정한 간격으로 배치되는 복수의 발열부와, 상기 발열부의 양단에 형성되어 전원을 인가할 수 있는 전극부를 포함하는 원단층; 및 상기 원단층의 양면에 각각 라미네이팅 되어 있는 절연층;을 포함하는 자동차용 면상발열체를 제공한다. 또한 본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체를 자동차 시트, 핸들, 도어트림, 대쉬보드를 포함한 자동차 내장재에 사용하여 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 자동차 히팅 시스템을 제공한다.

Description

자동차용 면상발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템{Plate type heating element for car and car heating system using the plate type heating element}

본 발명은 자동차용 면상발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 자동차용 시트 또는 자동차의 내장재 등에 적용함으로써, 온도분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고 단선의 위험 없이 안전하게 사용함과 동시에 다양한 디자인으로 구현이 가능한 자동차용 면상발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 시트의 발열장치는 니크롬선이나 가는 전기도선을 시트저면 내부에 장착하여 온도센서와 바이메탈 등으로 연결시켜 작동하여 원하는 온도로 조절한 후 사용하였다. 그러나 상기의 니크롬선이나 전기도선은 끊어지기 쉬운 단점이 있으며 한군데라도 단선이 되면 제품전체의 작동이 중단되어 부품교환 및 수선도 어려워 장기적인 사용이 불가능하게 되는 것이다.

또한, 니크롬 등의 발열선을 이용하는 기존의 면상발열체에서는 발열선이 단락될 경우, 해당 부분에서 전기 저항이 크게 감소하여 심하게 발열되기 때문에 화재의 위험성이 존재한다. 이에, 발열선의 단락을 방지하기 위해 발열선의 표면 또는 발열선들의 사이를 충분한 두께의 전기부도체에 의한 완전 절연을 하고 있으나, 이처럼 완전 절연을 행할 경우에는 열전도 특성이 떨어지기 때문에 면상발열체의 발열효율이 저하되는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 니크롬 등의 발열선을 이용한 면상발열체는 발열선의 해당 부분만이 발열되는 구조를 가지고 있기 때문에 면상발열체의 온도분포가 불균일하게 나타나는 문제점이 있다.

따라서 근래에는 등록실용신안공보(20-0207322)에서 도전성 발열사와 비도전성 면사를 경사와 위사로 편직하고 양단에 동선을 배치하여 일정온도를 유지케하기위한 자동차시트가 고안되었으나 전원과 연결된 부분의 온도와 떨어진 부분의 온도편차가 생겨 사용자의 불편함을 주었고, 온도편차를 해결하기 위해 공개특허(2002-0023192)에서 ECU 및 NTC 히팅 시스템을 이용한 히터가 내장된 자동차시트 및 등받이용 부재가 발명되었으나 본 발명을 구성하는 단계가 복잡하고 제품생산 단가가 높아 일반적인 차량소유자들이 보편적으로 사용하기에는 비용적으로 부담을 가중시키는 등의 문제점이 있었다.

한국등록실용신안공보 제20-0207322호(고안의 명칭:발열기능을 갖는 자동차시트)

본 발명은 기존의 면상발열체의 구조를 개선하여 위의 문제점을 해소하고 이를 자동차용 시트 또는 자동차의 내장재 등에 적용함으로써, 온도분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고 단선의 위험 없이 안전하게 사용할 수 있도록 하는 자동차용 면상발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의하면, 원단 내부를 따라 일정한 간격으로 배치되는 복수의 발열부와, 상기 발열부의 양단에 형성되어 전원을 인가할 수 있는 전극부를 포함하는 원단층; 및 상기 원단층의 양면에 각각 라미네이팅 되어 있는 절연층;을 포함하는 자동차용 면상발열체를 제공한다.

한편, 상기 원단층의 상면에는 전도성이 있는 전도성 접착제가 도포되어 있으며, 상기 전도성 접착제의 상면에는 전도성이 있는 전도성 필름이 형성되어 상기 원단층에서 형성된 전기가 상기 전도성 접착제 및 상기 전도성 필름으로 전달되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 발열부는 도전성 카본, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트(graphite) 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 전극부는 구리박막의 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 절연층은 PVC 시트, TPU 시트, 올레핀 시트 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체를 자동차 시트, 핸들, 도어트림, 대쉬보드를 포함한 자동차 내장재에 사용하여 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 자동차 히팅 시스템을 제공한다.

본 발명에 의한 자동차용 면상발열체를 자동차 시트, 천정재 등을 포함한 자동차 내장재에 적용시킬 경우, 온도분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고 단선의 위험 없이 안전하게 사용할 수 있음과 동시에 다양한 디자인으로 구현시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 원단층의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 열전도도 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 투습도 및 내수압의 특성을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 기존 열선발열체의 표면에서 측정된 열화상이미지와 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 표면에서 측정된 열화상이미지를 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체에 인가되는 전압별(12V, 24V, 36V) 발열성을 측정하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체를 이용하여 자동차 내장재에 실제 사용될 수 있는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체를 나타낸 단면도이고,도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 원단층의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 열전도도 특성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 투습도 및 내수압의 특성을 나타낸 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 기존 열선발열체의 표면에서 측정된 열화상이미지와 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체의 표면에서 측정된 열화상이미지를 나타낸 도면이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체에 인가되는 전압별(12V, 24V, 36V) 발열성을 측정하는 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체를 이용하여 자동차 내장재에 실제 사용될 수 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차용 면상발열체(10)는 원단층(100), 전도성 접착제(200), 전도성 필름(300), 접착제(400) 및 절연층(500)을 포함한다.

특히 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 원단층(100)은 원단 내부를 따라 일정한 간격으로 배치되는 복수의 발열부(110)와, 상기 발열부(110)의 양단에 형성되어 전원을 인가할 수 있는 전극부(120)를 포함한다.

상기 발열부(110)는 도전성 카본, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트(graphite) 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것이 바람직하다. 특히 전극부(120)의 양극방향에서 발생한 전류가 발열부(110)를 가로질러 전극부(120)의 음극방향으로 전류가 이동하게 되는데, 상기 발열부(110)는 전극부(120) 사이에 복수 개가 일정한 간격으로 배치되어 있기 때문에 이러한 전류에 의한 전기에너지를 열에너지로 안정적으로 변환시켜 자동차용 시트 등을 원활하게 가열시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 전극부(120)는 구리박막의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 금속재질 중 전기 전도도가 우수하며, 비용이 저렴한 구리를 박막의 형태로 전극부(120)를 구성시킴으로써 보다 안정적으로 전류를 발생시킬 수 있는 것이다.

그리고 원단층(100)에 사용되는 원단은 합성섬유가 사용될 수 있으며, 이러한 원단은 부직포 등의 형태로 구성될 수 있다.

상기 전도성 접착제(200)는 열전도성이 있는 접착제로서, 원단층(100)의 상면에 도포되어 있으며, 상기 전도성 필름(300)은 전도성 접착제(200)와 마찬가지로 열전도성이 있는 필름의 형태로 구성되어 전도성 접착제(200)의 상면에 형성되어 있다. 따라서 원단층(100)에서 형성된 전기가 전도성 접착제(200) 및 전도성 필름(300)으로 전달됨으로써 발열기능을 강화시킬 수 있는 것이다.

상기 접착제(400)는 원단층(100)의 상면에서 전도성 필름(300)과 절연층(500)을 접착시키기 위한 것과, 원단층(100)의 하면에서 원단층(100)과 절연층(500)을 접착시키기 위한 용도로 사용된다. 특히 이러한 접착제(400)는 아크릴 성분과 같이 절연물질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 절연층(500)은 상기 원단층(100)의 양면에 각각 라미네이팅 되어 있다. 또한 상기 절연층(500)은 PVC 시트, TPU 시트, 올레핀 시트 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것이 바람직하다. 따라서 절연층(500)은 원단층(100)에서 발생한 전류가 면상발열체 외부로 누출되는 것을 방지할 목적으로 사용된다.

또한 본 발명은 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체(10)를 자동차 시트, 핸들, 도어트림, 대쉬보드를 포함한 자동차 내장재에 사용하여 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 자동차 히팅 시스템을 구성할 수 있다. 즉, 기존의 자동차는 자동차용 시트나 핸들에만 발열기능을 구성시켰지만, 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체(10)는 열선발열체가 아닌 면상발열체로서 별도의 전선이 필요없어 곡면으로 구겨짐이 가능하고, 면상발열체 자체에 천공도 가능하여 디자인적인 구성이 자유자재로 가능한 특성을 가지고 있기 때문에 자동차 내부의 시트, 핸들, 도어트림, 대쉬보드, 천정, 운전석 팔걸이, 발밑 바닥시트 등의 모든 자동차 내장재에 적용이 가능하여 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 자동차 히팅 시스템으로 구성시킬 수 있는 특징 및 효과를 가지는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 하기의 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

원단의 양변에 구리박막의 형태로 구성된 전극부를 형성시키고, 상기 전극부의 사이에 복수 개의 도전성 카본(발열부)을 일정한 간격으로 배치시켜 원단층을 형성시킨다. 이와 같이 형성된 원단층의 상면에 전도성 접착제를 도포하고, 전도성 필름을 도포된 전도성 접착제의 상면에 부착시킨다. 그리고 나서 원단층의 하면과 전도성 접착제의 상면에 폴리아크릴 수지로 된 접착제를 도포하고, PVC 시트로 구성된 절연층을 도포된 접착제의 상하면에 각각 부착시켜 자동차용 면상발열체를 제조하였다. 제조된 자동차용 면상발열체에 대해 열전도도 특성, 투습도 및 내수성 특성, 면상발열체 표면에서의 열화상이미지 특성을 평가하였다. 또한, 제조된 자동차용 면상발열체에 전원 및 전선을 연결하여 실온에서 24V, 35V, 48V로 각각 전압을 인가하여 발열성을 평가하였다.

도 4를 살펴보면, 자동차용 면상발열체에 대한 열전도도를 시험한 결과가 잘 나타나 있는데, 열전도도 특성이 우수함을 알 수 있다.

또한 도 5를 살펴보면, 자동차용 면상발열체에 대한 투습도 및 내수압 특성을 시험한 결과가 잘 나타나 있는데, 투습도 및 내수압의 특성이 우수함을 알 수 있다.

또한 도 6a는 기존의 열선발열체의 표면에 대한 열화상이미지이고, 도 6b는 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체의 표면에 대한 열화상이미지로서, 도 6a 및 도 6b에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 열선발열체에 비해 본 발명에 의한 면상발열체가 표면에 고르게 열이 분포되어 있음을 확인할 수 있었다.

또한 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 면상발열체에 인가되는 전압별(12V, 24V, 36V) 발열성을 측정하는 도면으로서, 아래 [표 1]에서 전압별 발열온도가 잘 나타나 있다.

구분	12V	24V	36V
최고온도	34.0℃	46.0℃	53.0℃
최저온도	31.0℃	37.0℃	52.0℃
평균온도	32.5℃	40.0℃	52.5℃

[표 1]에서 보는 바와 같이, 인가되는 전압이 높아질수록 발열온도도 높아짐을 알 수 있고, 평균적으로 30℃ 내지 55℃의 일정한 온도로 발열되어 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체의 발열성은 우수함을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체는 자동차 시트를 포함한 자동차 내장재 어디에서든 사용이 가능하며, 자동차 내장재에 면상발열체를 이용할 경우 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 하나의 히팅 시스템으로 구성하여 운전자 등이 안락하게 자동차 내부에서 생활을 할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 의한 자동차용 면상발열체는 구부러짐이 용이하고, 천공도 쉬워 사용자가 원하는 형태의 디자인으로 얼마든지 제작이 가능한 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 자동차용 면상발열체
100: 원단층
110: 발열부
120: 전극부
200: 전도성 접착제
300: 전도성 필름
400: 접착제
500: 절연층

Claims (6)

1. 삭제
2. 원단 내부를 따라 일정한 간격으로 배치되는 복수의 발열부와, 상기 발열부의 양단에 형성되어 전원을 인가할 수 있는 전극부를 포함하는 원단층; 및
   상기 원단층의 양면에 각각 라미네이팅 되어 있는 절연층;을 포함하되,
   상기 원단층의 상면에는 전도성이 있는 전도성 접착제가 도포되어 있으며, 상기 전도성 접착제의 상면에는 전도성이 있는 전도성 필름이 형성되어 상기 원단층에서 형성된 전기가 상기 전도성 접착제 및 상기 전도성 필름으로 전달되는 것을 특징으로 하는 자동차용 면상발열체.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 발열부는 도전성 카본, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트(graphite) 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 특징으로 하는 자동차용 면상발열체.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전극부는 구리박막의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 면상발열체.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 절연층은 PVC 시트, TPU 시트, 올레핀 시트 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 특징으로 하는 자동차용 면상발열체.
   
6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 하나의 자동차용 면상발열체를 자동차 시트, 핸들, 도어트림, 대쉬보드를 포함한 자동차 내장재에 사용하여 자동차 내부 전체를 히팅시킬 수 있는 자동차 히팅 시스템.
   

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