KR102142247B1

KR102142247B1 - A film heater assembly including a force sensor and film heater apparatus using the same

Info

Publication number: KR102142247B1
Application number: KR1020180041557A
Authority: KR
Inventors: 김윤진
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2020-08-10
Also published as: KR20190118343A

Abstract

본 발명은 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체 및 그를 이용한 필름 히터 조립체에 관한 것으로, 복사열을 방출하는 면의 접촉에 의한 저온화상의 위험을 억제하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 필름 히터 장치는 전원을 인가받아 발열하여 복사열을 방출하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 필름 히터, 필름 히터의 일면에 적층되며 필름 히터로 작용하는 압력을 감지하여 압력 감지 신호를 출력하는 힘 센서, 및 힘 센서로부터 압력 감지 신호를 수신하면 필름 히터로 인가되는 전원의 제어를 통해서 필름 히터의 발열 온도를 낮추는 제어부를 포함한다. 필름 히터 조립체는 필름 히터와 힘 센서를 포함한다.The present invention relates to a film heater assembly including a force sensor and a film heater assembly using the same, and is to suppress the risk of low-temperature burn caused by contact with a surface emitting radiant heat. The film heater device according to the present invention is a film heater having a plurality of planar heating elements that generate radiant heat by heating by receiving power, and is laminated on one surface of the film heater and senses a pressure acting as a film heater and outputs a pressure detection signal. It includes a force sensor, and a control unit for lowering the heating temperature of the film heater through control of power applied to the film heater upon receiving a pressure detection signal from the force sensor. The film heater assembly includes a film heater and a force sensor.

Description

TECHNICAL FIELD A film heater assembly including a force sensor and film heater apparatus using the same.

본 발명은 히터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복사열을 방출하는 면의 접촉에 의한 저온화상의 위험을 억제하는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체 및 그를 이용한 필름 히터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heater device, and more particularly, to a film heater assembly including a force sensor that suppresses the risk of low-temperature burn caused by contact with a surface emitting radiant heat, and a film heater device using the same.

자동차 분야의 배기가스 및 연비규제 등의 환경규제가 매년 강화됨으로써, 전기차, 하이브리드 자동차 등의 친환경 자동차 성장이 기정사실화 되었다. 또한 폭스바겐의 디젤게이트로 인해서 디젤차에 대한 솔루션이 사라졌기 때문에, 전기차 시장은 전문가의 예상을 초월하는 성장을 보일 것으로 보인다.As environmental regulations such as exhaust gas and fuel efficiency regulations in the automobile sector are strengthened every year, the growth of eco-friendly vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles has become a prerequisite. In addition, since the solution for diesel vehicles has disappeared due to the diesel gate of Volkswagen, the electric vehicle market is expected to grow beyond the expectations of experts.

이러한 급속한 전기차 시장의 성장에도 불구하고 기술적으로 해결해야 될 문제 중 하나가 저온 환경에서의 난방 효율의 극대화이다. 즉 전기차는 엔진 없이 배터리를 통한 전기에너지를 주 동력원으로 하는 자동차이기 때문에, 히터와 같은 난방을 위한 열원이 별도로 필요하다. 전기차가 동절기의 외부 환경에 장시간 노출될 경우, 운전자의 운전 편의성을 증대하기 위해서 운전자의 가장 근접 거리에 위치한 곳, 즉 무릎 위에 복사열에 의한 히터의 요구가 증대되고 있다.In spite of such rapid growth of the electric vehicle market, one of the technical problems to be solved is maximization of heating efficiency in a low-temperature environment. In other words, since an electric vehicle is a vehicle whose main power source is electric energy through a battery without an engine, a separate heat source for heating such as a heater is required. When an electric vehicle is exposed to an external environment in winter for a long time, in order to increase the driver's driving convenience, there is an increasing demand for a heater located at the nearest distance to the driver, that is, radiant heat above the knee.

이러한 히터는 전기차 이외에 다양한 환경 예컨대 사무실의 데스크의 하부에 장착하거나 벽면에 설치되어 사용되고 있다. 히터의 열원으로 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element)를 사용할 수 있다. PTC 소자는 전류 공급시 저항열이 발생하므로 발열체로서 이용할 수 있으며, 발열에 의해 온도가 상승하다가 특정 온도에 이르면 저항값이 급격하게 증가하여 전류의 흐름이 억제됨으로써 발열이 중지되는 특성을 갖는다.In addition to electric vehicles, such heaters are installed in various environments such as under a desk in an office or installed on a wall. A PTC element (Positive Temperature Coefficient Element) can be used as the heat source of the heater. The PTC element generates resistance heat when current is supplied, so it can be used as a heating element, and when the temperature rises due to heat generation and reaches a specific temperature, the resistance value increases rapidly and the flow of current is suppressed, thereby stopping heat generation.

하지만 PTC 소자를 이용한 히터는 전력 사용량이 높고, 사용 전력에 비해서 발열 효율이 떨어지고, 승온 속도도 느린 문제점을 가지고 있다.However, a heater using a PTC element has a problem in that the power consumption is high, the heating efficiency is lower than the power used, and the heating rate is also slow.

또한 히터의 복사열을 방출하는 면에 신체가 짧은 시간 접촉할 경우 화상의 우려는 없지만, 장시간 접촉할 경우 저온화상의 우려가 있다.In addition, there is no risk of burns if the body is in contact with the surface emitting radiant heat of the heater for a short period of time, but there is a concern of low temperature burns if it is in contact for a long time.

공개특허공보 제2016-0039415호(2016.04.11.)Unexamined Patent Publication No. 2016-0039415 (2016.04.11.)

따라서 본 발명의 목적은 장시간 접촉에 의한 저온화상을 억제할 수 있는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체 및 그를 이용한 필름 히터 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a film heater assembly including a force sensor capable of suppressing low-temperature burns caused by long-time contact, and a film heater device using the same.

본 발명의 다른 목적은 필름 히터에 힘 센서의 적층으로 인한 두께 증가를 최소화할 수 있는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체 및 그를 이용한 필름 히터 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a film heater assembly including a force sensor capable of minimizing an increase in thickness due to lamination of the force sensor on the film heater, and a film heater device using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 저전력으로 높은 복사열을 방출하는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체 및 그를 이용한 필름 히터 장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a film heater assembly including a force sensor that emits high radiant heat at low power and a film heater device using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 승온 속도가 빠른 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체 및 그를 이용한 필름 히터 장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a film heater assembly including a force sensor having a high temperature rise rate and a film heater device using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원을 인가받아 발열하여 복사열을 방출하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 필름 히터; 상기 필름 히터의 일면에 적층되며, 상기 필름 히터로 작용하는 압력을 감지하여 압력 감지 신호를 출력하는 힘 센서; 및 상기 힘 센서로부터 압력 감지 신호를 수신하면, 상기 필름 히터로 인가되는 전원의 제어를 통해서 상기 필름 히터의 발열 온도를 낮추는 제어부;를 포함하는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a film heater having a plurality of planar heating elements for emitting radiant heat by receiving power; A force sensor stacked on one surface of the film heater and configured to sense a pressure acting as the film heater and output a pressure detection signal; And a control unit for lowering the heating temperature of the film heater through control of power applied to the film heater upon receiving a pressure detection signal from the force sensor.

상기 제어부는, 상기 압력 감지 신호가 일정 시간 이상 지속되면, 상기 필름 히터로 인가되는 전원의 제어를 통해서 상기 필름 히터의 발열 온도를 낮출 수 있다.When the pressure detection signal continues for a predetermined time or longer, the control unit may lower the heating temperature of the film heater through control of power applied to the film heater.

상기 제어부는, 상기 압력 감지 신호가 일정 시간 이상 지속되면, 상기 필름 히터로 인가되는 전원 공급을 차단할 수 있다.When the pressure detection signal continues for a predetermined time or longer, the control unit may cut off supply of power applied to the film heater.

상기 필름 히터는, 하부면과, 상기 하부면에 반대되는 상부면을 갖는 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상부면에 형성된 금속 소재의 전극 배선 패턴; 상기 베이스 기판 상부면의 상기 전극 배선 패턴에 연결되게 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 상기 복수의 면상 발열체; 및 상기 복수의 면상 발열체가 형성된 상기 베이스 기판의 상부면을 봉합하며 상기 복수의 면상 발열체에서 발생된 열이 방출되는 덮개층;을 포함할 수 있다.The film heater may include a base substrate having a lower surface and an upper surface opposite to the lower surface; An electrode wiring pattern made of a metal material formed on an upper surface of the base substrate; The plurality of planar heating elements formed by printing a heating element composition to be connected to the electrode wiring pattern on the upper surface of the base substrate and generating heat by receiving power through the electrode wiring pattern; And a cover layer that seals an upper surface of the base substrate on which the plurality of planar heating elements are formed and dissipates heat generated from the plurality of planar heating elements.

상기 복수의 면상 발열체는 전도성 입자로 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성될 수 있다.The plurality of planar heating elements may be formed by printing a heating element composition containing carbon nanotube particles and graphite particles as conductive particles.

상기 힘 센서가 적층되는 필름 히터의 일면은 상기 베이스 기판의 하부면 및 상기 덮개층의 상부면 중에 하나이다.One surface of the film heater on which the force sensor is stacked is one of a lower surface of the base substrate and an upper surface of the cover layer.

상기 힘 센서는, 상기 필름 히터의 일면을 기저층으로 하여 상기 필름 히터의 일면에 형성되는 제1 전극 패턴; 상기 제1 전극 패턴을 덮도록 상기 제1 전극 패턴 위에 형성되며, 전체적으로 균일하게 복수의 관통 구멍이 형성된 스페이서 층; 및 상기 스페이서 층을 덮도록 상기 스페이서 층 위에 형성되며, 상기 스페이서 층 위에 상기 제1 전극 패턴과 마주보게 형성되는 제2 전극 패턴을 구비하는 제2 전극 패턴층;을 포함할 수 있다.The force sensor includes: a first electrode pattern formed on one surface of the film heater using one surface of the film heater as a base layer; A spacer layer formed on the first electrode pattern to cover the first electrode pattern and uniformly formed with a plurality of through holes as a whole; And a second electrode pattern layer formed on the spacer layer to cover the spacer layer and having a second electrode pattern formed on the spacer layer to face the first electrode pattern.

제2 전극 패턴층은, 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름의 일면에 형성된 상기 제2 전극 패턴;을 포함할 수 있다.The second electrode pattern layer may include a base film; And the second electrode pattern formed on one surface of the base film.

상기 제2 전극 패턴이 형성된 상기 베이스 필름의 일면이 상기 스페이서 층 위에 적층될 수 있다.One surface of the base film on which the second electrode pattern is formed may be stacked on the spacer layer.

상기 제1 및 제2 전극 패턴 중에 하나는 금속 소재이고, 다른 하나는 탄소 소재일 수 있다.One of the first and second electrode patterns may be a metal material, and the other may be a carbon material.

상기 제1 및 제2 전극 패턴 중에 탄소 소재의 전극 패턴은 면저항이 100 Ω/□ 내지 2kΩ/□ 일 수 있다.Among the first and second electrode patterns, an electrode pattern made of a carbon material may have a sheet resistance of 100 Ω/□ to 2kΩ/□.

본 발명은 또한, 전원을 인가받아 발열하여 복사열을 방출하는 복수의 면상 발열체를 구비하며, 상기 복수의 면상 발열체는 전도성 입자로 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되는 필름 히터; 상기 필름 히터의 상부면에 부착되는 장식용 필름; 상기 필름 히터의 하부면에 적층되며, 상기 필름 히터로 작용하는 압력을 감지하여 압력 감지 신호를 출력하는 힘 센서; 및 상기 힘 센서로부터 압력 감지 신호를 수신하면, 상기 필름 히터로 인가되는 전원의 제어를 통해서 상기 필름 히터의 발열 온도를 낮추는 제어부;를 포함하는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 장치를 제공한다.The present invention also includes a plurality of planar heating elements that generate heat by applying power to emit radiant heat, and the plurality of planar heating elements are formed by printing a heating element composition containing carbon nanotube particles and graphite particles as conductive particles. heater; A decorative film attached to the upper surface of the film heater; A force sensor that is stacked on the lower surface of the film heater and senses a pressure acting as the film heater and outputs a pressure detection signal; And a control unit for lowering the heating temperature of the film heater through control of power applied to the film heater upon receiving a pressure detection signal from the force sensor.

본 발명은 또한, 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 전원을 인가받아 발열하여 복사열을 방출하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 필름 히터; 상기 필름 히터의 일면에 적층되며, 상기 필름 히터로 작용하는 압력을 감지하여 압력 감지 신호를 출력하는 힘 센서; 상기 필름 히터에서 외부로 복사열이 방출되는 면에 반대되는 면 아래에 적층되며, 다공성을 갖는 메쉬형 조립판; 상기 메쉬형 조립판에 적층되며, 상기 필름 히터에서 메쉬형 조립판으로 방출되는 복사열을 상기 필름 히터 쪽으로 반사하는 반사판; 및 상기 힘 센서로부터 압력 감지 신호를 수신하면, 상기 전원 공급부를 통하여 상기 필름 히터로 인가되는 전원을 제어하여 상기 필름 히터의 발열 온도를 낮추는 제어부;를 포함하는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 장치를 제공한다.The present invention also includes a power supply for supplying power; A film heater including a plurality of planar heating elements that receive power from the power supply and generate heat to emit radiant heat; A force sensor stacked on one surface of the film heater and configured to sense a pressure acting as the film heater and output a pressure detection signal; A mesh-type assembly plate laminated under a surface opposite to a surface from which radiant heat is radiated to the outside from the film heater and having a porous mass; A reflector laminated on the mesh-type assembly plate and reflecting radiant heat emitted from the film heater to the mesh-type assembly plate toward the film heater; And a control unit for lowering the heating temperature of the film heater by controlling power applied to the film heater through the power supply unit when a pressure detection signal is received from the force sensor. do.

그리고 본 발명은 전원을 인가받아 발열하여 복사열을 방출하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 필름 히터; 상기 필름 히터의 일면에 적층되며, 상기 필름 히터로 작용하는 압력을 감지하는 힘 센서; 상기 필름 히터에서 외부로 복사열이 방출되는 면에 반대되는 면 아래에 적층되며, 다공성을 갖는 메쉬형 조립판; 및 상기 메쉬형 조립판에 적층되며, 상기 필름 히터에서 메쉬형 조립판으로 방출되는 복사열을 상기 필름 히터 쪽으로 반사하는 반사판;을 포함하는 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체를 제공한다.And the present invention is a film heater having a plurality of planar heating elements for emitting radiant heat by receiving power; A force sensor that is stacked on one surface of the film heater and senses a pressure acting as the film heater; A mesh-type assembly plate laminated under a surface opposite to a surface from which radiant heat is radiated to the outside from the film heater and having a porous mass; And a reflector that is laminated on the mesh-type assembly plate and reflects radiant heat emitted from the film heater to the mesh-type assembly plate toward the film heater. It provides a film heater assembly including a force sensor.

본 발명에 따르면, 필름 히터에 신체의 일부가 일정 시간 이상 접촉하게 되면 필름 히터의 발열 온도를 낮추거나 필름 히터의 구동을 정지시킴으로써, 장시간 접촉에 의한 저온화상을 억제할 수 있다.According to the present invention, when a part of the body is in contact with the film heater for a predetermined period of time or longer, the heating temperature of the film heater is lowered or the driving of the film heater is stopped, thereby suppressing low-temperature burns caused by prolonged contact.

필름 히터 조립체는 필름 히터의 일면에 힘 센서가 적층되어 일체형으로 형성된 구조를 갖기 때문에, 필름 히터와 힘 센서를 별도로 구성하는 것과 비교하여 두께 및 크기 증가를 최소화할 수 있고 제조 원가도 낮출 수 있는 이점이 있다.Since the film heater assembly has a structure formed integrally by stacking the force sensor on one side of the film heater, the increase in thickness and size can be minimized and the manufacturing cost can be lowered compared to configuring the film heater and the force sensor separately. There is this.

필름 히터의 일면에 힘 센서를 형성하여 필름 히터 조립체로 구현할 때, 필름 히터의 일면을 힘 센서의 기저층으로 활용함으로써, 필름 히터에 힘 센서의 적층으로 인한 두께 증가를 최소화할 수 있다.When a force sensor is formed on one side of the film heater and implemented as a film heater assembly, an increase in thickness due to lamination of the force sensor on the film heater can be minimized by utilizing one side of the film heater as a base layer of the force sensor.

필름 히터 조립체는 DC 8 내지 18V의 저전력으로 구동이 가능한 면상 발열체를 구비하는 필름 히터를 포함하기 때문에, 저전력으로 짧은 시간에 대면적 발열이 가능하여 높은 복사열을 방사할 수 있다.Since the film heater assembly includes a film heater having a planar heating element that can be driven with a low power of 8 to 18V DC, large-area heat generation is possible in a short time with low power, so that high radiant heat can be radiated.

필름 히터 조립체는 DC 전원으로 구동하기 때문에, 전자파 위험이 적다.Since the film heater assembly is driven by DC power, there is little risk of electromagnetic waves.

필름 히터 조립체는 필름 형태로 구현되기 때문에, 자동차 실내, 사무실의 데스크의 하부나 벽면 등과 같은 다양한 객체에 쉽게 부착 또는 장착이 가능하다.Since the film heater assembly is implemented in the form of a film, it can be easily attached or mounted on various objects such as a car interior, a lower part of a desk or a wall surface of an office.

필름 히터 조립체는 외부에 노출되는 필름 히터의 면에 장식용 필름을 함께 부착함으로써, 필름 히터 조립체가 설치된 객체 또는 주변 환경과의 조화나 심미감을 높일 수 있다.In the film heater assembly, by attaching a decorative film to the surface of the film heater exposed to the outside, harmony or aesthetics with the object or surrounding environment on which the film heater assembly is installed can be enhanced.

필름 히터는 열용량이 낮은 플라스틱 소재의 베이스 기판을 기반으로 하기 때문에, 신속한 히팅이 가능하고 에너지 효율이 높은 장점이 있다.Since the film heater is based on a base substrate made of a plastic material having a low heat capacity, it has advantages of rapid heating and high energy efficiency.

필름 히터는 일반적인 PTC 히터에 비해서 허용 전류가 낮기 때문에, 낮은 전류량으로도 높은 발열온도를 발생시킬 수 있다.Since the film heater has a lower allowable current than that of a general PTC heater, a high heating temperature can be generated even with a low current amount.

필름 히터는 평면 상에 배열된 복수의 면상 발열체를 구비하기 때문에, 일반적인 PTC 히터에 비해서 발열 면적이 커 열전달 과정에서의 열손실을 최소화할 수 있다.Since the film heater includes a plurality of planar heating elements arranged on a plane, the heating area is larger than that of a general PTC heater, so that heat loss in the heat transfer process can be minimized.

필름 히터의 면상 발열체는 인쇄 공정을 통하여 다양하게 설계가 가능하기 때문에, 필름 히터 장치가 사용되는 기기나 환경에서 사용 가능한 다양한 구동 전압에서 구동하도록 필름 히터를 제조할 수 있다.Since the planar heating element of the film heater can be designed in various ways through a printing process, the film heater can be manufactured to be driven at various driving voltages usable in a device or environment in which the film heater device is used.

필름 히터의 면상 발열체는 전도성 입자와 혼합 바인더를 포함하는 도료 형태의 발열체 조성물로 형성하기 때문에, 비저항이 낮고 열전도율이 우수해 저전압 구동에 유리하고 승온 속도가 빠른 장점이 있다. 즉 발열체 조성물은 전도성 입자와 함께, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하는 혼합 바인더를 포함하기 때문에, 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있다. 이로 인해 온도에 따른 저항 변화가 작아 발열 거동 및 안정성이 높은 면상 발열체를 구비하는 필름 히터를 제공할 수 있다.Since the planar heating element of the film heater is formed of a heating element composition in the form of a paint including conductive particles and a mixed binder, the specific resistance is low and the thermal conductivity is excellent, which is advantageous for low voltage driving and a high temperature rise rate. That is, since the heating element composition includes a mixed binder containing hexamethylene diisocyanate or epoxy acrylate, polyvinyl acetal, and phenolic resin together with conductive particles, heat resistance can be maintained even at a temperature of 200°C or higher. Accordingly, it is possible to provide a film heater having a planar heating element having high heat generation behavior and high stability due to a small change in resistance according to temperature.

탄소나노튜브 입자와 그라파이트 입자를 포함하는 발열체 조성물로 형성한 면상 발열체는 블랙 바디(block body)이기 때문에, 필름 히터는 흑체 복사로 인해 추가적인 에너지 효율을 향상을 얻을 수 있다. 필름 히터는 흑체 복사로 인해 원적외선도 방사하기 때문에, 사용자에게 유익한 원적외선을 제공할 수 있다. 또한 필름 히터의 상부에 원적외선을 방사하는 세라믹층이 형성된 복사판을 설치할 경우, 원적외선의 방출량을 더욱 증가시킬 수 있다.Since the planar heating element formed of the heating element composition including carbon nanotube particles and graphite particles is a black body, the film heater can obtain additional energy efficiency improvement due to black body radiation. Since the film heater also radiates far-infrared rays due to blackbody radiation, it is possible to provide useful far-infrared rays to users. In addition, when a radiation plate in which a ceramic layer emitting far-infrared rays is formed is installed on an upper portion of the film heater, the amount of far-infrared rays emitted can be further increased.

발열체 조성물은 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능한 필름 히터를 제공할 수 있다.The heating element composition has low specific resistance and easy thickness control, so that a film heater capable of high temperature heat generation at low voltage and low power can be provided.

발열체 조성물은 스크린 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 롤투롤 콤마 코팅, 플렉소 인쇄, 옵셋 인쇄가 가능하기 때문에, 필름 히터의 대량 생산에 유리할 뿐만 아니라 제품 길이 및 면적에 대한 제약을 해소할 수 있다.Since the heating element composition is capable of screen printing, roll-to-roll gravure printing, roll-to-roll comma coating, flexo printing, and offset printing, it is not only advantageous for mass production of film heaters, but also can eliminate restrictions on product length and area.

그리고 필름 히터 조립체는 복사열이 방사되는 방향에 반대되는 쪽에 메쉬형 조립판과 반사판이 배치된 구조를 갖기 때문에, 복사열의 방사되는 방향으로의 방사효율을 증가시킬 수 있다.In addition, since the film heater assembly has a structure in which a mesh-type assembly plate and a reflector are disposed on a side opposite to a direction in which radiant heat is radiated, it is possible to increase radiation efficiency in a direction in which radiant heat is radiated.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체를 이용한 필름 히터 장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 필름 히터 조립체를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 필름 히터 조립체를 보여주는 결합 사시도이다.
도 4는 도 2의 필름 히터를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 2의 힘 센서를 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 도 2의 6-6선 단면도이다.
도 7은 제1 내지 제4 실험예에 따른 필름 히터의 단위 발열체를 보여주는 평면도이다.
도 8 내지 도 11은 제1 내지 제4 실험예에 따른 단위 발열체의 기전류 및 발열온도의 변화를 보여주는 그래프들이다.
도 12는 스티어링 휠 컬럼용으로 제조된 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체를 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12의 필름 히터 조립체에 DC 12V 인가 시의 열화상이미지이다.
도 14는 도 12의 필름 히터 조립체에 압력을 인가하는 상태를 보여주는 사진이다.
도 15는 도 14의 필름 히터 조립체에 압력을 인가 시의 열화상이미지이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 필름 히터 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 필름 히터 조립체를 보여주는 단면도이다.1 is a schematic diagram showing a film heater apparatus using a film heater assembly having a force sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing the film heater assembly of FIG. 1.
3 is a combined perspective view showing the film heater assembly of FIG. 2.
4 is a plan view showing the film heater of FIG. 2.
5 is an exploded perspective view showing the force sensor of FIG. 2.
6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 2.
7 is a plan view showing a unit heating element of the film heater according to the first to fourth experimental examples.
8 to 11 are graphs showing changes in the electromotive current and the heating temperature of the unit heating elements according to the first to fourth experimental examples.
12 is a plan view showing a film heater assembly according to a first embodiment of the present invention manufactured for a steering wheel column.
13 is a thermal image when DC 12V is applied to the film heater assembly of FIG. 12.
14 is a photograph showing a state in which pressure is applied to the film heater assembly of FIG. 12.
15 is a thermal image when pressure is applied to the film heater assembly of FIG. 14.
16 is a cross-sectional view showing a film heater assembly according to a second embodiment of the present invention.
17 is a cross-sectional view showing a film heater assembly according to a third embodiment of the present invention.
18 is a cross-sectional view showing a film heater assembly according to a fourth embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, it should be noted that only parts necessary to understand the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted without distracting the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms and words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventor is appropriate as a concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention on the basis of the principle that it can be defined. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only a preferred embodiment of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of this application It should be understood that there may be and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 힘 센서를 구비하는 필름 히터 조립체를 이용한 필름 히터 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a film heater apparatus using a film heater assembly having a force sensor according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 필름 히터 장치(100)는 필름 히터 조립체(90)와 제어부(85)를 포함한다. 필름 히터 조립체(90)는 필름 히터(10)와 힘 센서(60)를 포함한다. 필름 히터(10)는 전원을 인가받아 발열하여 복사열을 방출하는 복수의 면상 발열체(40)를 구비한다. 힘 센서(60)는 필름 히터(10)의 일면에 적층되며, 필름 히터(10)로 작용하는 압력을 감지하여 압력 감지 신호를 출력한다. 그리고 제어부(85)는 힘 센서(60)로부터 압력 감지 신호를 수신하면, 필름 히터(10)로 인가되는 전원의 제어를 통해서 필름 히터(10)의 발열 온도를 낮춘다. 제1 실시예에 따른 필름 히터 장치(100)는 전원 공급부(81)와 스위치(83)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the film heater device 100 according to the first embodiment includes a film heater assembly 90 and a control unit 85. The film heater assembly 90 includes a film heater 10 and a force sensor 60. The film heater 10 includes a plurality of planar heating elements 40 that generate heat by receiving power and emit radiant heat. The force sensor 60 is stacked on one surface of the film heater 10 and senses a pressure acting as the film heater 10 to output a pressure detection signal. In addition, when the control unit 85 receives a pressure detection signal from the force sensor 60, the heating temperature of the film heater 10 is lowered through control of power applied to the film heater 10. The film heater device 100 according to the first embodiment may further include a power supply unit 81 and a switch 83.

이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 히터 장치(100)의 각 구성요소에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Each component of the film heater device 100 according to the first embodiment will be described in detail as follows.

전원 공급부(81)는 제어부(85)의 제어에 따라 전원을 필요로 하는 필름 히터 장치(100)의 각 부분에 전원을 공급한다. 전원 공급부(81)는 필름 히터(10)의 구동에 필요한 전원을 공급한다. 전원 공급부(81)로는 납축전지, 이차 전지, 슈퍼 커패시터 등이 사용될 수 있다.The power supply unit 81 supplies power to each part of the film heater device 100 that requires power under the control of the control unit 85. The power supply unit 81 supplies power required for driving the film heater 10. As the power supply unit 81, a lead acid battery, a secondary battery, a super capacitor, or the like may be used.

스위치(83)는 전원 공급부(81)에서 필름 히터(10)로의 전원 공급을 스위칭 한다. 이때 제어부(85)는 스위치(83)의 스위칭을 통해서 필름 히터(10)로의 전원 공급을 제어한다.The switch 83 switches power supply from the power supply unit 81 to the film heater 10. At this time, the controller 85 controls power supply to the film heater 10 through switching of the switch 83.

필름 히터(10)는 제어부(85)의 제어에 따라 전원 공급부(81)로부터 전원을 공급받아 발열하여 복사열을 외부로 방출하는 필름 타입의 복사 히터이다. 필름 히터(10)는 복수의 면상 발열체(40)가 평면 상에 균일하게 배열된 구조를 갖는다. 면상 발열체(40)는 전도성 입자로 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 함유하는 발열체 조성물을 인쇄하여 형성할 수 있다.The film heater 10 is a film-type radiant heater that receives power from the power supply unit 81 under the control of the control unit 85 and generates heat to emit radiant heat to the outside. The film heater 10 has a structure in which a plurality of planar heating elements 40 are uniformly arranged on a plane. The planar heating element 40 may be formed by printing a heating element composition containing carbon nanotube particles and graphite particles as conductive particles.

힘 센서(60)는 필름 히터(10)와 동일하게 필름 타입으로, 필름 히터(10)의 일면에 적층된다. 여기서 힘 센서(10)가 적층되는 필름 히터(10)의 일면은 필름 히터(10)의 상부면 및 하부면 중에 하나이다.The force sensor 60 is of the same film type as the film heater 10 and is laminated on one surface of the film heater 10. Here, one surface of the film heater 10 on which the force sensor 10 is laminated is one of an upper surface and a lower surface of the film heater 10.

필름 히터 조립체(90)는 다음과 같이 제조될 수 있다.The film heater assembly 90 may be manufactured as follows.

먼저 필름 히터(10)와 힘 센서(60)를 각각 제조한 후, 힘 센서(60)를 필름 히터(10)의 일면에 적층하여 필름 히터 조립체(90)를 제조할 수 있다.First, after each of the film heater 10 and the force sensor 60 are manufactured, the force sensor 60 may be laminated on one surface of the film heater 10 to manufacture the film heater assembly 90.

또는 필름 히터(10)와 힘 센서(60)의 구성요소를 순차적으로 적층하여 필름 히터 조립체(90)를 제조할 수 있다. 이때 힘 센서(60)는 필름 히터(10)의 일면을 기저층으로 사용할 수 있다. 즉 필름 히터(10)의 상부면과 하부면은 절연성 소재로 형성되기 때문에, 힘 센서(60)를 형성하는 구성요소를 순차적으로 필름 히터(10)의 일면에 적층하여 형성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 하겠다.Alternatively, the film heater assembly 90 may be manufactured by sequentially stacking the components of the film heater 10 and the force sensor 60. At this time, the force sensor 60 may use one surface of the film heater 10 as a base layer. That is, since the upper and lower surfaces of the film heater 10 are formed of an insulating material, components forming the force sensor 60 may be sequentially stacked on one surface of the film heater 10 to form an insulating material. A detailed description of this will be provided later.

필름 히터(10)와 힘 센서(60)는 서로 10% 내외의 오차로 거의 동일한 면적으로 적층된 구조를 갖는다. 이로 인해 힘 센서(60)는 필름 히터(10)의 어느 부분으로 압력이 작용하더라도 이를 정확히 감지할 수 있다.The film heater 10 and the force sensor 60 have a structure in which the film heater 10 and the force sensor 60 are stacked in almost the same area with an error of about 10% from each other. For this reason, the force sensor 60 can accurately detect even if the pressure acts on any part of the film heater 10.

그리고 제어부(85)는 필름 히터 장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 제어부(85)는 전원 공급부(81)의 제어를 통해서 필름 히터(10)의 구동을 제어한다. 제어부(85)는 힘 센서(60)로부터 수신하는 압력 감지 신호에 따라서 필름 히터(10)로의 전원 공급을 제어한다.In addition, the control unit 85 is a microprocessor that performs an overall control operation of the film heater device 100. The control unit 85 controls the driving of the film heater 10 through the control of the power supply unit 81. The control unit 85 controls the supply of power to the film heater 10 according to the pressure detection signal received from the force sensor 60.

제어부(85)는 압력 감지 신호를 이용하여 필름 히터(10)의 온도 제어를 다음과 같이 수행할 수 있다.The control unit 85 may perform temperature control of the film heater 10 using the pressure detection signal as follows.

먼저 제어부(85)가 필름 히터(10)로 전원을 공급하여 필름 히터(10)를 구동시킨다. 필름 히터(10)의 구동은 입력부를 통한 사용자의 입력, 주변 온도 감지 또는 객체 감지에 따른 신호가 제어부(85)로 입력되면 수행될 수 있다.First, the control unit 85 drives the film heater 10 by supplying power to the film heater 10. The driving of the film heater 10 may be performed when a signal according to a user's input through an input unit, ambient temperature detection, or object detection is input to the control unit 85.

다음으로 제어부(85)는 힘 센서(60)로부터 압력 감지 신호가 수신되는 지의 여부를 모니터링 한다.Next, the control unit 85 monitors whether or not a pressure detection signal is received from the force sensor 60.

모니터링 결과 압력 감지 신호가 수신되지 않으면, 제어부(85)는 필름 히터(10)의 구동 상태를 유지한다.If the pressure detection signal is not received as a result of monitoring, the control unit 85 maintains the driving state of the film heater 10.

모니터링 결과 압력 감지 신호가 수신되면, 제어부(85)는 필름 히터(10)로 인가되는 전원의 제어를 통해서 필름 히터(10)의 발열 온도를 낮춘다. 예컨대 필름 히터(10)의 발열 온도를 낮추기 위해서, 제어부(85)는 필름 히터(10)로 인가되는 전원의 세기를 낮추거나 차단할 수 있다.When the pressure detection signal is received as a result of monitoring, the controller 85 lowers the heating temperature of the film heater 10 through control of power applied to the film heater 10. For example, in order to lower the heating temperature of the film heater 10, the controller 85 may reduce or cut off the intensity of power applied to the film heater 10.

이때 압력 감지 신호가 수신되면, 제어부(85)는 바로 필름 히터(10)의 발열 온도를 낮출 수 있다.At this time, when the pressure detection signal is received, the controller 85 may immediately lower the heating temperature of the film heater 10.

또는 압력 감지 신호가 수신된 후 압력 감지 신호가 일정 시간 이상 지속적으로 수신되면, 제어부(85)는 필름 히터(10)의 발열 온도를 낮출 수 있다. 즉 필름 히터(10)에 신체가 접촉하여 압력을 인가하는 순간에 바로 저온화상이 발생되는 것은 아니기 때문에, 접촉 시간에 따른 저온화상이 발생되는 시간을 고려하여 제어부(85)는 필름 히터(10)의 발열 온도를 조절할 수 있다. 이로 인해 저온화상의 우려가 없는 일정 시간 이내에서는 압력 감지 신호가 수신되더라도, 제어부(85)는 필름 히터(10)의 구동 상태를 유지할 수 있다. 그리고 일정 시간 이상 압력 감지 신호가 수신되면, 제어부(85)는 필름 히터(10)의 발열 온도를 낮출 수 있다. Alternatively, when the pressure detection signal is continuously received for a predetermined time or longer after the pressure detection signal is received, the controller 85 may lower the heating temperature of the film heater 10. That is, since the low temperature image does not occur immediately at the moment when the body is in contact with the film heater 10 and the pressure is applied, the controller 85 takes into account the time when the low temperature image occurs according to the contact time. The heating temperature of can be adjusted. For this reason, even if a pressure detection signal is received within a predetermined time without fear of a low-temperature burn, the controller 85 can maintain the driving state of the film heater 10. In addition, when a pressure detection signal is received for a predetermined time or longer, the controller 85 may lower the heating temperature of the film heater 10.

그리고 필름 히터(10)로 작용하는 압력이 제거되면, 제어부(85)는 필름 히터(10)로 다시 전원을 공급하여 정상 가동시킬 수 있다.In addition, when the pressure acting as the film heater 10 is removed, the controller 85 may supply power to the film heater 10 again to operate normally.

한편 제1 실시예에 따른 필름 히터 장치(100)는 경보 부재를 더 포함할 수 있다. 경보 부재는 빛, 소리, 진동 등을 출력하는 부재이다. 경보 부재는 필름 히터(10)로 압력을 인가하는 객체에 직접 또는 객체를 취급하는 사용자에게 필름 히터(10)에 압력이 작용하고 있고, 이로 인해 저온화상이 발생될 수 있음을 경고할 수 있다.Meanwhile, the film heater device 100 according to the first embodiment may further include an alarm member. The alarm member is a member that outputs light, sound, and vibration. The alarm member may warn that the pressure is acting on the film heater 10 to an object applying pressure to the film heater 10 or to a user handling the object, which may cause a low temperature burn.

이와 같이 제1 실시예에 따른 필름 히터 장치(100)는 필름 히터(10)에 신체의 일부가 일정 시간 이상 접촉하게 되면 필름 히터(10)의 발열 온도를 제어함으로써, 장시간 접촉에 의한 저온화상을 억제할 수 있다.In this way, the film heater device 100 according to the first embodiment controls the heating temperature of the film heater 10 when a part of the body is in contact with the film heater 10 for a predetermined period of time or more, thereby preventing a low-temperature image due to prolonged contact. Can be suppressed.

필름 히터 조립체(90)는 필름 히터(10)의 일면에 힘 센서(60)가 적층되어 일체형으로 형성된 구조를 갖기 때문에, 필름 히터(10)와 힘 센서(60)를 별도로 구성하는 것과 비교하여 두께 및 크기 증가를 최소화할 수 있고 제조 원가도 낮출 수 있는 이점이 있다.Since the film heater assembly 90 has a structure formed integrally by stacking the force sensor 60 on one surface of the film heater 10, the thickness of the film heater 10 and the force sensor 60 And there is an advantage in that it is possible to minimize the increase in size and lower the manufacturing cost.

필름 히터(10)의 일면에 힘 센서(60)를 형성하여 필름 히터 조립체(90)로 구현할 때, 필름 히터(10)의 일면을 힘 센서(60)의 기저층으로 활용함으로써, 필름 히터(10)에 힘 센서(60)의 적층으로 인한 두께 증가를 최소화할 수 있다.When the force sensor 60 is formed on one side of the film heater 10 and implemented as the film heater assembly 90, the film heater 10 is formed by utilizing one side of the film heater 10 as a base layer of the force sensor 60. The increase in thickness due to the stacking of the force sensor 60 can be minimized.

이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90)에 대해서 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 필름 히터 조립체(90)를 보여주는 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 필름 히터 조립체(90)를 보여주는 결합 사시도이다. 도 4는 도 2의 필름 히터(10)를 보여주는 평면도이다. 도 5는 도 2의 힘 센서(60)를 보여주는 분해 사시도이다. 그리고 도 6은 도 2의 6-6선 단면도이다. 여기서 도 4에서는 전극 배선 패턴(30)과 면상 발열체(40)를 도시하기 위해서 덮개층의 도시를 생략하였다.The film heater assembly 90 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6 as follows. Here, FIG. 2 is an exploded perspective view showing the film heater assembly 90 of FIG. 1. 3 is a perspective view illustrating the film heater assembly 90 of FIG. 2. 4 is a plan view showing the film heater 10 of FIG. 2. 5 is an exploded perspective view showing the force sensor 60 of FIG. 2. And FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 2. Here, in FIG. 4, illustration of the cover layer is omitted to show the electrode wiring pattern 30 and the planar heating element 40.

필름 히터 조립체(90)는 필름 히터(10)와, 필름 히터(10)의 일면에 적층된 힘 센서(60)를 포함한다. 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90)는 필름 히터(10)의 하부면에 힘 센서(60)가 적층된 구조를 갖는다.The film heater assembly 90 includes a film heater 10 and a force sensor 60 laminated on one surface of the film heater 10. The film heater assembly 90 according to the first embodiment has a structure in which the force sensor 60 is stacked on the lower surface of the film heater 10.

여기서 필름 히터(10)는 베이스 기판(20), 전극 배선 패턴(30), 복수의 면상 발열체(40) 및 덮개층(50)을 포함한다. 베이스 기판(20)은 전극 배선 패턴(30), 복수의 면상 발열체(40) 및 덮개층(50)을 형성할 수 있는 기저층이다. 전극 배선 패턴(30)은 베이스 기판(20)의 상부면에 형성되며, 금속 소재로 형성될 수 있다. 복수의 면상 발열체(40)는 베이스 기판(20)의 상부면의 전극 배선 패턴(30) 위에 발열체 조성물을 인쇄하여 형성되며, 전극 배선 패턴(30)으로 전원을 인가받아 발열한다. 그리고 덮개층(50)은 복수의 면상 발열체(40)가 형성된 베이스 기판(20)의 일면을 봉합하며 복수의 면상 발열체(40)에서 발생된 열이 방출된다.Here, the film heater 10 includes a base substrate 20, an electrode wiring pattern 30, a plurality of planar heating elements 40, and a cover layer 50. The base substrate 20 is a base layer capable of forming an electrode wiring pattern 30, a plurality of planar heating elements 40, and a cover layer 50. The electrode wiring pattern 30 is formed on the upper surface of the base substrate 20 and may be formed of a metal material. The plurality of planar heating elements 40 are formed by printing a heating element composition on the electrode wiring pattern 30 on the upper surface of the base substrate 20 and generate heat by receiving power through the electrode wiring pattern 30. Further, the cover layer 50 seals one surface of the base substrate 20 on which the plurality of planar heating elements 40 are formed, and heat generated from the plurality of planar heating elements 40 is discharged.

베이스 기판(20)은 하부면과, 하부면에 반대되는 상부면을 갖는다. 베이스 기판(20)은 하부면에 힘 센서(60)가 형성된다. 베이스 기판(20)은 상부면에 전극 배선 패턴(30), 복수의 면상 발열체(40) 및 덮개층(50)이 형성된다. 이러한 베이스 기판(20)으로는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 플라스틱 기판의 소재로는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 실리콘 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)가 사용될 수 있으며, 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 베이스 기판(20)의 소재는 필름 히터 조립체(90)가 사용되는 응용 분야나 발열 온도에 따라서 적절히 선택될 수 있다.The base substrate 20 has a lower surface and an upper surface opposite to the lower surface. The force sensor 60 is formed on the lower surface of the base substrate 20. The base substrate 20 has an electrode wiring pattern 30, a plurality of planar heating elements 40, and a cover layer 50 formed on an upper surface of the base substrate 20. A plastic substrate may be used as the base substrate 20. Materials for plastic substrates include polyimide, polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyacrylonitrile (PAN), polyetherimide (PEI), polyethylene. Naphthalate (polyethyelenen napthalate; PEN), polyethylene terephthalide (polyethyeleneterepthalate; PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (CTA) ), polyurethane (polyurethane; PU), silicone or cellulose acetate propinonate (CAP) may be used, but are not limited to those listed. The material of the base substrate 20 may be appropriately selected according to the application field in which the film heater assembly 90 is used or the heating temperature.

전극 배선 패턴(30)은 베이스 기판(20)의 상부면에 형성되며, 외부에서 인가되는 전원을 면상 발열체(40)로 공급한다. 전극 배선 패턴(30)은 전압 강하(voltage drop)를 최소화할 수 있도록 금속 소재로 형성될 수 있다. 전극 배선 패턴(30)을 형성하는 금속 소재로는 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다.The electrode wiring pattern 30 is formed on the upper surface of the base substrate 20 and supplies power applied from the outside to the planar heating element 40. The electrode wiring pattern 30 may be formed of a metal material to minimize voltage drop. As a metal material forming the electrode wiring pattern 30, silver, aluminum, copper, nickel, stainless steel, or an alloy thereof may be used.

전극 배선 패턴(30)은 금속박을 이용한 에칭 방법 또는 금속 페이스트를 이용한 인쇄 방법으로 형성할 수 있다. 즉 전극 배선 패턴(30)은 베이스 기판(20)의 상부면에 금속박을 적층한 후 에칭 방법으로 패터닝하여 형성할 수 있다. 또는 전극 배선 패턴(30)은 금속 페이스트를 베이스 기판(20)의 상부면에 인쇄하여 형성할 수 있다. 금속 페이스트에는 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금이 포함될 수 있다.The electrode wiring pattern 30 may be formed by an etching method using a metal foil or a printing method using a metal paste. That is, the electrode wiring pattern 30 may be formed by laminating a metal foil on the upper surface of the base substrate 20 and then patterning it using an etching method. Alternatively, the electrode wiring pattern 30 may be formed by printing a metal paste on the upper surface of the base substrate 20. The metal paste may contain silver, aluminum, copper, nickel, stainless steel, or alloys thereof.

이러한 전극 배선 패턴(30)은 복수의 면상 발열체(40)에 각각 병렬로 연결되어 전원을 인가한다. 전극 배선 패턴(30)은 제1 전극 패드(31), 제1 연결 배선(32), 복수의 제1 전극 단자(33), 제2 전극 패드(36), 제2 연결 배선(37), 및 복수의 제2 전극 단자(38)를 포함한다.The electrode wiring patterns 30 are connected in parallel to the plurality of planar heating elements 40 to apply power. The electrode wiring pattern 30 includes a first electrode pad 31, a first connection wire 32, a plurality of first electrode terminals 33, a second electrode pad 36, a second connection wire 37, and It includes a plurality of second electrode terminals 38.

제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)는 각각 케이블을 매개로 전원 공급부(도 1의 81)에 연결되어 전원을 공급받는다. 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)는 복수의 면상 발열체(40)에서 이격되게 형성된다. 복수의 면상 발열체(40)가 배열된 영역에서 이격된 위치에 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)가 형성된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 후술되겠지만, 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)는 덮개층(50) 밖으로 돌출되어 전원을 인가받는다.The first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 are each connected to a power supply unit (81 in FIG. 1) via a cable to receive power. The first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 are formed to be spaced apart from the plurality of planar heating elements 40. Although the example in which the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 are formed at a position spaced apart from a region in which a plurality of planar heating elements 40 are arranged has been disclosed, it is not limited thereto. As will be described later, the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 protrude out of the cover layer 50 to receive power.

제1 연결 배선(32)은 제1 전극 패드(31)와 연결되며, 복수의 면상 발열체(40)의 일측에 복수의 면상 발열체(40)가 배열된 방향을 따라서 형성된다.The first connection wiring 32 is connected to the first electrode pad 31 and is formed along a direction in which the plurality of planar heating elements 40 are arranged on one side of the plurality of planar heating elements 40.

복수의 제1 전극 단자(33)는 제1 연결 배선(32)에 연결되며, 복수의 면상 발열체(40)의 하부에 각각 형성될 수 있다.The plurality of first electrode terminals 33 are connected to the first connection wiring 32 and may be respectively formed under the plurality of planar heating elements 40.

제2 연결 배선(37)은 제2 전극 패드(36)와 연결되며, 복수의 면상 발열체(40)의 타측에 복수의 면상 발열체(40)가 배열된 방향을 따라서 형성된다. 이로 인해 복수의 면상 발열체(40)에 형성되는 제1 연결 배선(32) 및 제2 연결 배선(37)은 복수의 면상 발열체(40)를 사이에 두고 평행하게 형성될 수 있다.The second connection wiring 37 is connected to the second electrode pad 36 and is formed along a direction in which the plurality of planar heating elements 40 are arranged on the other side of the plurality of planar heating elements 40. Accordingly, the first connection wiring 32 and the second connection wiring 37 formed on the plurality of planar heating elements 40 may be formed in parallel with the plurality of planar heating elements 40 interposed therebetween.

그리고 복수의 제2 전극 단자(38)는 제2 연결 배선(37)에 연결되며, 복수의 면상 발열체(40)의 하부에 각각 형성되며, 복수의 제1 전극 단자(33)에 이격되게 형성된다. 제1 및 제2 전극 단자(33,38)는 서로 평행하게 형성될 수 있다. 이때 복수의 면상 발열체(40)는 제1 전극 단자(33) 및 제2 전극 단자(38)를 통하여 전원 공급부(도 1의 81)로부터 전원을 인가받아 발열하게 된다.In addition, the plurality of second electrode terminals 38 are connected to the second connection wiring 37, are respectively formed under the plurality of planar heating elements 40, and are formed to be spaced apart from the plurality of first electrode terminals 33. . The first and second electrode terminals 33 and 38 may be formed parallel to each other. At this time, the plurality of planar heating elements 40 generate heat by receiving power from the power supply unit 81 through the first electrode terminal 33 and the second electrode terminal 38.

복수의 면상 발열체(40)는 각각 전극 배선 패턴(30)의 제1 및 제2 전극 단자(33,38)를 연결하도록 형성된다. 면상 발열체(40)는 발열체 조성물을 제1 및 제2 전극 단자(33,38)를 연결하도록 인쇄한 후, 건조 및 경화하여 형성한다. 발열체 조성물의 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마 코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등이 사용될 수 있다. 건조 및 경화는 100℃ 내지 180℃에서 수행될 수 있다.The plurality of planar heating elements 40 are formed to connect the first and second electrode terminals 33 and 38 of the electrode wiring pattern 30, respectively. The planar heating element 40 is formed by printing a heating element composition to connect the first and second electrode terminals 33 and 38, followed by drying and curing. As a printing method of the heating element composition, screen printing, gravure printing (or roll-to-roll gravure printing), comma coating (or roll-to-roll comma coating), flexo, imprinting, offset printing, and the like may be used. Drying and curing may be performed at 100°C to 180°C.

면상 발열체(40)는 베이스 기판(20) 위에 수평 방향으로 배열되게 형성된다. 즉 면상 발열체(40)는 n행m렬(n, m은 2 이상의 자연수)로 베이스 기판(20)의 상부면(33)에 형성될 수 있다. 제1 실시예에서는 면상 발열체(40)가 4행4렬로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 전극 배선 패턴(30)은 베이스 기판(20)의 상부면에 형성되는 복수의 면상 발열체(40)를 병렬로 연결하도록 형성된다.The planar heating element 40 is formed to be arranged in a horizontal direction on the base substrate 20. That is, the planar heating element 40 may be formed on the upper surface 33 of the base substrate 20 in an n matrix (n, m is a natural number of 2 or more). In the first embodiment, an example in which the planar heating elements 40 are formed in 4 rows and 4 rows is disclosed, but is not limited thereto. The electrode wiring pattern 30 is formed to connect a plurality of planar heating elements 40 formed on the upper surface of the base substrate 20 in parallel.

이러한 면상 발열체(40)를 형성하는 발열체 조성물은 혼합 바인더 및 전도성 입자를 포함한다. 면상 발열체(40)를 형성하기 위해서, 인쇄 공정에 투입되는 발열체 조성물은 혼합 바인더 및 전도성 입자 이외에, 유기 용매와 분산제를 더 포함한다.The heating element composition forming the planar heating element 40 includes a mixed binder and conductive particles. In order to form the planar heating element 40, the heating element composition added to the printing process further includes an organic solvent and a dispersant in addition to the mixed binder and conductive particles.

발열체 조성물은 발열체 조성물 100 중량부에 대해서, 혼합 바인더 5 내지 30 중량부, 전도성 입자 0.7 내지 60 중량부, 유기 용매 29 내지 80 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.The heating element composition may include 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.7 to 60 parts by weight of conductive particles, 29 to 80 parts by weight of an organic solvent, and 0.5 to 5 parts by weight of a dispersant, based on 100 parts by weight of the heating element composition.

전도성 입자는 전도성을 갖는 탄소 입자 또는 금속 분말을 포함한다. 탄소 입자로는 탄소나노튜브 입자 또는 그라파이트 입자가 사용될 수 있다. 금속 분말로는 은, 구리 또는 니켈 소재의 분말이 사용될 수 있다. 예컨대 전도성 입자는 발열 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 0.1 내지 5 중량부, 그라파이트 입자 0.1 내지 20 중량부 또는 금속 분말 10 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.The conductive particles include carbon particles or metal powders having conductivity. Carbon nanotube particles or graphite particles may be used as the carbon particles. As the metal powder, a powder made of silver, copper or nickel may be used. For example, the conductive particles may include 0.1 to 5 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.1 to 20 parts by weight of graphite particles, or 10 to 60 parts by weight of metal powder based on 100 parts by weight of the heating composition.

탄소나노튜브 입자는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 탄소나노튜브 입자가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 1nm 내지 20nm 일 수 있고, 길이는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다.The carbon nanotube particles may be selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, or mixtures thereof. For example, the carbon nanotube particles may be multi-wall carbon nanotubes. When the carbon nanotube particles are multi-walled carbon nanotubes, the diameter may be 1 nm to 20 nm, and the length may be 1 μm to 100 μm.

그라파이트 입자는 직경이 1㎛ 내지 25㎛일 수 있고, 두께가 1nm 내지 25㎛일 수 있다.The graphite particles may have a diameter of 1 μm to 25 μm, and a thickness of 1 nm to 25 μm.

금속 분말은 은, 구리 또는 니켈 소재의 분말을 포함한다. 은 분말의 경우, 플레이크, 구형, 다각형 판상, 막대(rod) 등의 형태를 가질 수 있다. 구리 분말로는 은이 코팅된 구리(Ag coated Cu) 분말, 니켈이 코팅된 구리(Ni coated Cu) 분말 등이 사용될 수 있다. 그리고 니켈 분말로는 은이 코팅된 니켈(Ag coated Ni) 분말이 사용될 수 있다.The metal powder includes a powder made of silver, copper or nickel. In the case of silver powder, it may have a shape such as a flake, a sphere, a polygonal plate, or a rod. As the copper powder, silver-coated copper (Ag coated Cu) powder, nickel-coated copper (Ni coated Cu) powder, or the like may be used. And as the nickel powder, silver-coated nickel (Ag coated Ni) powder may be used.

탄소 입자와 금속 분말을 포함하는 발열체 조성물로 면상 발열체(40)를 형성하는 경우, 금속 분말이 주 전기적 네트워크를 형성하고, 금속 분말 사이의 공간에 탄소 입자가 채워져 3차원 랜덤 네트워크 구조를 형성한다.When forming the planar heating element 40 with a heating element composition including carbon particles and metal powder, the metal powder forms a main electrical network, and carbon particles are filled in the space between the metal powders to form a three-dimensional random network structure.

이와 같이 발열체 조성물은 탄소 입자와 금속 분말을 포함함으로써, 면상 발열체(40)의 에너지 효율 및 발열 속도를 높일 수 있다. 즉 금속 분말은 흑체 복사 기능을 갖지 않는다. 하지만 발열체 조성물에 탄소 입자를 포함시킴으로써, 흑체 복사 기능을 구현할 수 있다. 탄소 입자로 인해서 면상 발열체(40)의 내열성을 높일 수 있다. 그리고 탄소 입자로 인해서, 면상 발열체(40)의 발열 속도 및 에너지 효율을 높일 수 있다.As such, the heating element composition includes carbon particles and metal powder, thereby increasing energy efficiency and heat generation rate of the planar heating element 40. That is, the metal powder does not have a blackbody radiation function. However, by including carbon particles in the heating element composition, it is possible to implement a blackbody radiation function. Due to the carbon particles, it is possible to increase the heat resistance of the planar heating element 40. And due to the carbon particles, it is possible to increase the heating rate and energy efficiency of the planar heating element 40.

면상 발열체(40)의 비저항은 전체 고형분 중 탄소 입자 또는 금속 분말의 함량에 의해 결정될 수 있다. 예컨대 1×10^-2Ω㎝ 영역대까지는 탄소 입자만으로 비저항 조절이 가능하나, 그 이하의 영역은 금속 분말의 추가적인 도입이 필요하다. 면상 발열체(40)는 9×10^-2 내지 1.1×10^-3Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다.The specific resistance of the planar heating element 40 may be determined by the content of carbon particles or metal powder in the total solid content. For example, the specific resistance can be adjusted only with carbon particles up to the range of 1×10 ^-2 Ωcm, but additional introduction of metal powder is required in the lower area. The planar heating element 40 may have a specific resistance of 9×10 ^-2 to 1.1×10 ^-3 Ωcm.

혼합 바인더는 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지 및 에폭시계 수지 중 적어도 2종을 포함한다. 예컨대 혼합 바인더는 에폭시(epoxy), 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지 중 적어도 2종을 포함한다.The mixed binder includes at least two of a phenol-based resin, an acetal-based resin, an isocyanate-based resin, and an epoxy-based resin so as to have heat resistance even at a temperature of about 300°C. For example, the mixed binder includes at least two of epoxy, epoxy acrylate, hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin.

예컨대 혼합 바인더는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하거나 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함할 수 있다. 여기서 혼합 바인더는, 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부를 포함할 수 있다. 페놀계 수지가 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하인 경우 내열성이 저하되고, 500 중량부를 초과하는 경우 면상 발열체(40)의 유연성이 저하되어 취성이 강해질 수 있다.For example, the mixed binder may include hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin, or may include epoxy acrylate, polyvinyl acetal, and phenolic resin. Here, the mixed binder may include 10 to 150 parts by weight of a polyvinyl acetal resin and 100 to 500 parts by weight of a phenolic resin based on 100 parts by weight of epoxy acrylate or hexamethylene diisocyanate. When the phenolic resin is 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of epoxy acrylate or hexamethylene diisocyanate, heat resistance is deteriorated, and when it exceeds 500 parts by weight, the flexibility of the planar heating element 40 decreases and brittleness may be increased.

이와 같이 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 면상 발열체(40)를 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도, 면상 발열체(40)의 저항 변화나 파손을 억제할 수 있다.By increasing the heat resistance of the mixed binder in this way, even when the planar heating element 40 is heated at a high temperature of about 300°C, a change in resistance or breakage of the planar heating element 40 can be suppressed.

여기에서 페놀계 수지는 페놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예컨대 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(Vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올 (3-methyl-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4-ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는 4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Herein, the phenolic resin refers to a phenolic compound including phenol and a phenol derivative. For example, phenol derivatives include p-Cresol, o-Guaiacol, Creosol, Catechol, 3-methoxy-1,2-benzenediol (3- methoxy-1,2-Benzenediol), Homocatechol, Vinylguaiacol, Syringol, Iso-eugenol, Methoxyeugenol, o- Cresol (o-Cresol), 3-methyl-1,2-benzenediol (3-methyl-1,2-Benzenediol), (z)-2-methoxy-4- (1-propenyl)-phenol (( z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,6-diethoxy-4-(2-propenyl)-phenol (2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)- Phenol), 3,4-dimethoxy-phenol (3,4-dimethoxy-Phenol), 4-ethyl-1,3-benzenediol (4-ethyl-1,3-Benzenediol), Resole phenol, 4-methyl-1,2-benzenediol (4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-benzenetriol (1,2,4-Benzenetriol), 2-methoxy-6-methylphenol (2-Methoxy-6-methylphenol), 2-Methoxy-4-vinylphenol or 4-ethyl-2-methoxy-phenol (4-ethyl-2-methoxy-Phenol) And the like, but are not limited thereto.

유기 용매는 전도성 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.The organic solvent is for dispersing the conductive particles and the mixed binder, carbitol acetate, butyl carbotol acetate, DBE (dibasic ester), ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, dipropylene glycol It may be a mixed solvent of two or more selected from methyl ether, cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol, and octanol.

한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication), 롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.On the other hand, the process for dispersion can be applied to various methods commonly used, for example, through ultrasonic treatment (Ultra-sonication), roll mill, bead mill, or ball mill process. Can be done.

그리고 분산제는 전도성 입자의 분산을 보다 원활히 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS 등과 같은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.In addition, the dispersant is for smoother dispersion of the conductive particles, and a conventional dispersant such as BYK, an amphoteric surfactant such as Triton X-100, and an ionic surfactant such as SDS may be used.

또한 발열체 조성물은 발열체 조성물 100 중량부에 대하여, 첨가제로서 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.In addition, the heating element composition may further include 0.1 to 5 parts by weight of a silane coupling agent as an additive based on 100 parts by weight of the heating element composition.

실란 커플링제는 발열체 조성물의 배합 시에 수지들 간에 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 한다. 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란일 수 있다. 이러한 실란 커플링제의 예로는 에폭시가 함유된 것으로 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있으며, 머켑토가 함유된 것으로 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이것에 한정되지 않는다.The silane coupling agent functions as an adhesion promoter to improve adhesion between resins when the heating element composition is blended. The silane coupling agent may be an epoxy containing silane or a mercapto containing silane. Examples of such silane coupling agents are those containing epoxy, 2-(3,4 epoxy cyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxytrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, containing an amine group, N-2 (aminoethyl) 3-amitopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane , N-2(aminoethyl)3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysili-N-(1,3-dimethyl There are butylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, and mercapto containing 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, and isocyanate Contained 3-isocyanate propyl triethoxysilane, and the like, but are not limited thereto.

또한 발열체 조성물은 발열체 조성물 100 중량부에 대하여, 첨가제로서 세라믹 입자 0.5 내지 20 중량부를 더 포함할 수 있다. 세라믹 입자는 면상 발열체(40)의 열용량을 증가시킨다. 이러한 세라믹 입자로는 유리 입자 또는 실리콘 입자가 사용될 수 있다.In addition, the heating element composition may further include 0.5 to 20 parts by weight of ceramic particles as an additive, based on 100 parts by weight of the heating element composition. The ceramic particles increase the heat capacity of the planar heating element 40. Glass particles or silicon particles may be used as such ceramic particles.

이러한 필름 히터(10)는 DC 전원을 인가하여 구동이 가능하고, DC 8 내지 18V의 저전력으로 신속하게 높은 복사열을 방출한다.The film heater 10 can be driven by applying a DC power source, and rapidly emit high radiant heat with a low power of 8 to 18V DC.

그리고 덮개층(50)은 복수의 면상 발열체(40)가 형성된 베이스 기판(20)의 상부면을 덮도록 형성된다. 덮개층(50)은 베이스 기판(20)의 상부면에 형성된 전극 배선 패턴(30)과 복수의 면상 발열체(40)를 외부 환경으로부터 보호하는 기능과, 복수의 면상 발열체(40)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 기능을 함께 수행한다. 이때 전극 배선 패턴(30) 중 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)는 덮개층(50) 밖으로 돌출되어 있다.In addition, the cover layer 50 is formed to cover the upper surface of the base substrate 20 on which the plurality of planar heating elements 40 are formed. The cover layer 50 has a function of protecting the electrode wiring pattern 30 formed on the upper surface of the base substrate 20 and the plurality of planar heating elements 40 from the external environment, and heat generated from the plurality of planar heating elements 40 It performs the function of discharging to the outside. At this time, the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 among the electrode wiring patterns 30 protrude outside the cover layer 50.

이러한 덮개층(50)의 소재로는 우레탄 수지, 실리콘 수지, 이미드계 수지 또는 면상 발열체(40)와의 접촉면에 절연 접착층이 형성된 금속박이 사용될 수 있다. 절연 접착층의 소재로는 아크릴계, 에폭시계, 폴리이미드계 또는 우레탄계가 사용될 수 있다. 예컨대 덮개층(50)은 핫 프레싱(hot pressing) 또는 라미네이팅(laminating) 방법으로 베이스 기판(20)에 접합될 수 있다.As a material of the cover layer 50, a urethane resin, a silicone resin, an imide resin, or a metal foil having an insulating adhesive layer formed on a contact surface with the planar heating element 40 may be used. As the material of the insulating adhesive layer, acrylic, epoxy, polyimide, or urethane may be used. For example, the cover layer 50 may be bonded to the base substrate 20 by hot pressing or laminating.

힘 센서(60)는 제1 전극 패턴(61b), 스페이서 층(63) 및 제2 전극 패턴층(67)을 포함한다. 제1 전극 패턴(61b)은 필름 히터(10)의 일면을 기저층으로 하여 필름 히터(10)의 일면에 형성된다. 스페이서 층(63)은 제1 전극 패턴(61b)을 덮도록 제1 전극 패턴(61b)의 하부면에 형성되며, 전체적으로 균일하게 복수의 관통 구멍(65)이 형성되어 있다. 그리고 제2 전극 패턴층(67)은 스페이서 층(63)을 덮도록 스페이서 층(63)의 하부면에 형성되며, 스페이서 층(63)의 하부면에 제1 전극 패(61b)턴과 마주보게 형성되는 제2 전극 패턴(67b)을 구비한다.The force sensor 60 includes a first electrode pattern 61b, a spacer layer 63, and a second electrode pattern layer 67. The first electrode pattern 61b is formed on one surface of the film heater 10 with one surface of the film heater 10 as a base layer. The spacer layer 63 is formed on the lower surface of the first electrode pattern 61b to cover the first electrode pattern 61b, and a plurality of through holes 65 are uniformly formed as a whole. In addition, the second electrode pattern layer 67 is formed on the lower surface of the spacer layer 63 to cover the spacer layer 63, and faces the first electrode plate 61b on the lower surface of the spacer layer 63. A second electrode pattern 67b to be formed is provided.

제1 실시예에 따른 힘 센서(60)는 필름 히터(10)의 하부면에 형성되기 때문에, 제1 전극 패턴(61b)은 필름 히터(10)의 하부면 즉, 베이스 기판(20)의 하부면을 기저층으로 하여 형성된다.Since the force sensor 60 according to the first embodiment is formed on the lower surface of the film heater 10, the first electrode pattern 61b is the lower surface of the film heater 10, that is, the lower surface of the base substrate 20. It is formed using cotton as a base layer.

제1 및 제2 전극 패턴(61b,67b) 중에 하나는 금속 소재이고, 다른 하나는 탄소 소재일 수 있다. 제1 실시예에서는 제1 전극 패턴(61b)이 탄소 소재로 형성되고, 제2 전극 패턴(67b)이 금속 소재로 형성된 예를 개시하였다.One of the first and second electrode patterns 61b and 67b may be a metal material, and the other may be a carbon material. In the first embodiment, an example in which the first electrode pattern 61b is formed of a carbon material and the second electrode pattern 67b is formed of a metal material is disclosed.

제1 전극 패턴(61b)의 탄소 소재로는 필름 히터(10)가 발열하는 온도에서 전기 전도성을 유지하는 소재로서, 100 Ω/□ 내지 2kΩ/□ 의 면저항을 갖는다. 예컨대 탄소 소재로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 등이 사용될 수 있다.The carbon material of the first electrode pattern 61b is a material that maintains electrical conductivity at a temperature at which the film heater 10 generates heat, and has a sheet resistance of 100 Ω/□ to 2kΩ/□. For example, carbon black, carbon nanotubes, graphite, etc. may be used as the carbon material.

이러한 제1 전극 패턴(61b)은 베이스 기판(20)의 하부면에 탄소 소재의 조성물을 인쇄하여 형성할 수 있다. 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마 코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등이 사용될 수 있다. 제1 전극 패턴(61b)은 베이스 기판(20)의 하부면 전체에 형성된다.The first electrode pattern 61b may be formed by printing a carbon material composition on the lower surface of the base substrate 20. As a printing method, screen printing, gravure printing (or roll-to-roll gravure printing), comma coating (or roll-to-roll comma coating), flexo, imprinting, offset printing, and the like can be used. The first electrode pattern 61b is formed on the entire lower surface of the base substrate 20.

이와 같이 제1 전극 패턴(61b)은 베이스 기판(20)을 기저층으로 형성되기 때문에, 제1 전극 패턴(61b)을 형성하기 위한 제1 베이스 필름(도 16의 61a)의 사용을 생략할 수 있다. 이로 인해 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90)의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.In this way, since the first electrode pattern 61b is formed of the base substrate 20 as a base layer, the use of the first base film (61a in FIG. 16) for forming the first electrode pattern 61b can be omitted. . Accordingly, there is an advantage of reducing the thickness of the film heater assembly 90 according to the first embodiment.

한편으로 제1 전극 패턴(61b)을 베이스 기판(20)의 하부면에 직접 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 필름 히터 조립체의 두께에 대한 제약이 없다면, 제1 베이스 필름에 제1 전극 패턴을 형성하여 베이스 기판의 하부면에 적층할 수 있다.On the other hand, an example in which the first electrode pattern 61b is directly formed on the lower surface of the base substrate 20 has been disclosed, but the present invention is not limited thereto. If there is no restriction on the thickness of the film heater assembly, the first electrode pattern may be formed on the first base film and laminated on the lower surface of the base substrate.

스페이서 층(63)은 필름 히터(10)로 외력(압력)이 작용하지 않는 동안에는 제1 전극 패턴(61b)과 제2 전극 패턴(67b)이 서로 이격될 수 있도록 간격을 유지시켜 준다. 스페이서 층(63)은 외력이 작용할 때에는 제1 전극 패턴(61b)과 제2 전극 패턴(67b)이 서로 접촉할 수 있도록 복수의 관통 구멍(65)이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍(65)은 외력이 작용하는 부분에 배치된 제1 전극 패턴(61b)과 제2 전극 패턴(67b)이 서로 접촉할 수 있는 통로로 사용될 수 있도록, 제1 및 제2 전극 패턴(61b,67b) 사이에 균일하게 형성된다. 그리고 작용했던 외력이 제거되면, 스페이서 층(63), 베이스 기판(20) 또는 제2 전극 패턴층(67)의 탄성에 의해 접촉했던 제1 전극 패턴(61b)과 제2 전극 패턴(67b)이 서로 이격된다. 스페이서 층(63)의 소재로는 절연성, 탄성 및 필름 히터(10)가 발열하는 온도 범위에서 내열성을 갖는 플라스틱 소재가 사용될 수 있다.The spacer layer 63 maintains a gap so that the first electrode pattern 61b and the second electrode pattern 67b can be spaced apart from each other while no external force (pressure) is applied to the film heater 10. The spacer layer 63 has a plurality of through holes 65 so that the first electrode pattern 61b and the second electrode pattern 67b can contact each other when an external force is applied. The plurality of through-holes 65 are first and second electrode patterns so that the first electrode pattern 61b and the second electrode pattern 67b disposed in a portion where an external force acts as a passage through which they can contact each other. It is formed uniformly between (61b, 67b). And when the external force that has acted is removed, the first electrode pattern 61b and the second electrode pattern 67b that were in contact due to the elasticity of the spacer layer 63, the base substrate 20, or the second electrode pattern layer 67 They are separated from each other. As a material of the spacer layer 63, a plastic material having insulation, elasticity, and heat resistance in a temperature range at which the film heater 10 generates heat may be used.

그리고 제2 전극 패턴층(67)은 제2 베이스 필름(67a)과 제2 전극 패턴(67b)을 포함한다. 제2 전극 패턴(67b)은 제2 베이스 필름(67a)의 상부면에 형성된다. 제2 전극 패턴(67b)이 형성된 제2 베이스 필름(67a)의 상부면이 스페이서 층(63) 위에 적층된다.In addition, the second electrode pattern layer 67 includes a second base film 67a and a second electrode pattern 67b. The second electrode pattern 67b is formed on the upper surface of the second base film 67a. The upper surface of the second base film 67a on which the second electrode pattern 67b is formed is stacked on the spacer layer 63.

제2 베이스 필름(67a)의 소재로는 베이스 기판(20)의 소재가 사용될 수 있다.The material of the base substrate 20 may be used as the material of the second base film 67a.

제2 전극 패턴(67b)은 제1 패턴 패드(68a), 제1 연결 패턴(68b), 복수의 제1 전극(68c), 제2 패턴 패드(69a), 제2 연결 패턴(69b), 및 복수의 제2 전극(69c)을 포함한다. 제2 전극 패턴(67b)은, 전극 배선 패턴(30)의 제조 방법과 동일하게, 금속박을 이용한 에칭 방법 또는 금속 페이스트를 이용한 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.The second electrode pattern 67b includes a first pattern pad 68a, a first connection pattern 68b, a plurality of first electrodes 68c, a second pattern pad 69a, a second connection pattern 69b, and It includes a plurality of second electrodes 69c. The second electrode pattern 67b can be formed by an etching method using a metal foil or a printing method using a metal paste in the same manner as in the manufacturing method of the electrode wiring pattern 30.

제1 패턴 패드(31) 및 제2 패턴 패드(36)는 각각 케이블을 매개로 전원 공급부(도 1의 81)에 연결되어 전원을 공급받는다. 제1 패턴 패드(31) 및 제2 패턴 패드(36)는 제1 연결 패턴(68b), 복수의 제1 전극(68c), 제2 연결 패턴(69b) 및 복수의 제2 전극(69c)에서 이격되게 형성된다.The first pattern pad 31 and the second pattern pad 36 are each connected to a power supply unit (81 in FIG. 1) via a cable to receive power. The first pattern pad 31 and the second pattern pad 36 are formed in the first connection pattern 68b, the plurality of first electrodes 68c, the second connection pattern 69b, and the plurality of second electrodes 69c. Are formed to be spaced apart.

제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)는 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)가 형성된 쪽에 형성될 수 있다. 이때 제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)는 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36) 아래에 적층된 형태로 구현될 수 있다. 전원 공급부(도 1의 81)를 통하여 전원을 인가받을 수 있도록, 제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)는 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)가 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 즉 제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)는 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36) 보다는 길게 형성될 수 있다.The first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a may be formed on the side where the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 are formed. In this case, the first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a may be stacked under the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36. In order to receive power through the power supply unit (81 in FIG. 1), the first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a have the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 It can be formed to have a different length. That is, the first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a may be formed longer than the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36.

한편 제1 실시예에서는 제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)가 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36) 아래에 적층된 형태로 구현된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)는 제1 전극 패드(31) 및 제2 전극 패드(36)와 서로 다른 위치에 형성될 수 있다.Meanwhile, in the first embodiment, an example in which the first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a are stacked under the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36 is disclosed. It is not limited to this. For example, the first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a may be formed at different positions from the first electrode pad 31 and the second electrode pad 36.

제1 연결 패턴(68b) 및 제2 연결 패턴(69b)은 각각 제1 패턴 패드(68a) 및 제2 패턴 패드(69a)에 연결되어 제2 베이스 필름(67a)의 상부면의 마주보는 양쪽 가장자리 부분을 따라서 형성될 수 있다.The first connection pattern 68b and the second connection pattern 69b are connected to the first pattern pad 68a and the second pattern pad 69a, respectively, and opposite edges of the upper surface of the second base film 67a It can be formed along a part.

그리고 복수의 제1 전극(68c) 및 복수의 제2 전극(69c)은 서로 마주보는 제1 연결 패턴(68b) 및 제2 연결 패턴(69b)에 각각 연결되어 교대로 배열되게 형성될 수 있다. 제1 실시예에서는 복수의 제1 전극(68c) 및 복수의 제2 전극(69c)이 직선 형태로 서로 수평하게 형성된 예를 개시하였다.In addition, the plurality of first electrodes 68c and the plurality of second electrodes 69c may be formed to be alternately arranged by being connected to the first connection pattern 68b and the second connection pattern 69b facing each other. In the first embodiment, an example in which a plurality of first electrodes 68c and a plurality of second electrodes 69c are formed horizontally to each other in a straight line is disclosed.

한편 제1 실시예에서는 제1 전극 패턴(61b)이 베이스 기판(20)의 하부면에 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제2 전극 패턴이 베이스 기판의 하부면에 형성될 수 있다. 이 경우 제2 전극 패턴은 베이스 기판을 기저층으로 하여 형성되기 때문에, 제2 베이스 필름을 생략할 수 있다. 제1 전극 패턴은 제1 베이스 필름 위에 형성된다. 제1 전극 패턴이 형성된 제1 베이스 필름의 하부면이 스페이서 층의 하부면에 적층된다. 즉 힘 센서의 제1 전극 패턴과 제2 전극 패턴이 반전되어 필름 히터의 하부면에 적층될 수 있다.Meanwhile, in the first embodiment, an example in which the first electrode pattern 61b is formed on the lower surface of the base substrate 20 is disclosed, but is not limited thereto. For example, the second electrode pattern may be formed on the lower surface of the base substrate. In this case, since the second electrode pattern is formed using the base substrate as the base layer, the second base film can be omitted. The first electrode pattern is formed on the first base film. The lower surface of the first base film on which the first electrode pattern is formed is stacked on the lower surface of the spacer layer. That is, the first electrode pattern and the second electrode pattern of the force sensor may be inverted to be stacked on the lower surface of the film heater.

이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90)의 필름 히터(10)의 특성을 확인하기 위해서 아래와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the characteristics of the film heater 10 of the film heater assembly 90 according to the first embodiment, the following experiment was performed.

제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90)를 자동차에 적용하기 위해서, DC 12V 구동 시 면상 발열체(40)의 크기, 예컨대 제1 및 제2 전극 단자(33,38) 간의 거리 변화에 따른 기전류 및 발열온도를 측정하였다. 면상 발열체(40)의 크기에 따른 기전류 및 발열온도 변화를 분석하기 위해서, 도 7과 같은 형태로 필름 히터의 단위 발열체(10a)를 구현하였다.In order to apply the film heater assembly 90 according to the first embodiment to a vehicle, the size of the planar heating element 40 when DC 12V is driven, for example, according to a change in the distance between the first and second electrode terminals 33 and 38 Current and heating temperature were measured. In order to analyze the change of the electromotive current and the heating temperature according to the size of the planar heating element 40, a unit heating element 10a of the film heater was implemented in the form as shown in FIG. 7.

도 7은 제1 내지 제4 실험예에 따른 필름 히터의 단위 발열체(10a)를 보여주는 평면도이다.7 is a plan view showing a unit heating element 10a of the film heater according to the first to fourth experimental examples.

도 7을 참조하면, 단위 발열체(10a)는 제1 및 제2 전극 단자(33,38)와, 제1 및 제2 전극 단자(33,38)를 연결하는 면상 발열체(40)를 포함한다. 면상 발열체(40)는 가로(X)×세로(Y)의 면적을 갖는다. 단위 발열체(10a)에서는 베이스 기판의 도시를 생략하였다.Referring to FIG. 7, the unit heating element 10a includes first and second electrode terminals 33 and 38 and a planar heating element 40 connecting the first and second electrode terminals 33 and 38. The planar heating element 40 has an area of width (X) x length (Y). In the unit heating element 10a, illustration of the base substrate is omitted.

발열체 조성물은 아래와 같이 제조하였다. 탄소나노튜브, 그라파이트 입자를 카비톨아세테이드 용매에 첨가하고 분산제를 첨가하여 60분간 초음파 처리를 통해 탄소나노튜브/그라파이트 분산액(Solution A)을 제조하였다. 에폭시아크릴레이트, 페놀 수지 및 폴리비닐 아세탈 수지를 혼합하고 카비톨아세테이트 용매에 첨가하여 물리적인 교반(mechanical stirring) 또는 자전공전이 가능한 기계적 혼련을 통해 마스터 배치(master batch, M/B)를 제조한다. 그리고 Solution A와 M/B를 물리적인 교반을 통해 혼련한 후, 3-롤 밀( 3-roll mill)을 이용하여 완전히 혼련함으로써 발열체 조성물을 제조하였다.The heating element composition was prepared as follows. Carbon nanotubes and graphite particles were added to a carbitol acetate solvent, a dispersant was added, and sonicated for 60 minutes to prepare a carbon nanotube/graphite dispersion (Solution A). Epoxy acrylate, phenol resin and polyvinyl acetal resin are mixed and added to a carbitol acetate solvent to prepare a master batch (M/B) through mechanical stirring or mechanical kneading capable of rotating rotation. . And after kneading Solution A and M/B through physical agitation, a heating element composition was prepared by completely kneading using a 3-roll mill.

전술된 제조 방법으로 제조된 발열체 조성물을 이용하여 단위 발열체(10a)를 제조하였다.A unit heating element 10a was manufactured using the heating element composition prepared by the above-described manufacturing method.

우레탄 소재의 베이스 기판을 준비하고, 베이스 기판 위에 금속 페이스트를 250메쉬 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 제1 및 제2 전극 단자(33,38)를 형성한다. 이후 발열체 조성물을 동일하게 제1 및 제2 전극 단자(33,38)에 따라 스크린 인쇄한 후 150℃에서 30분간 열처리하여 면상 발열체(40)를 형성한다. 그리고 접착층이 있는 우레탄 필름(덮개층)을 핫 프레싱하고 타발한 후 와이어링하여 단위 발열체(10a)를 제조하였다.A base substrate made of a urethane material is prepared, a metal paste is screen-printed on the base substrate using a 250 mesh screen mask, and then heat-treated at 150° C. for 30 minutes to form first and second electrode terminals 33 and 38. Thereafter, the heating element composition is similarly screen-printed according to the first and second electrode terminals 33 and 38 and then heat-treated at 150° C. for 30 minutes to form the planar heating element 40. Then, the urethane film (cover layer) with an adhesive layer was hot pressed, punched, and wired to prepare a unit heating element 10a.

이때 면상 발열체(40)는 제1 내지 제4 실험예에 사용될 단위 발열체(10a)의 크기에 맞게 스크린 인쇄하여 형성하였다.At this time, the planar heating element 40 was formed by screen printing according to the size of the unit heating element 10a to be used in the first to fourth experimental examples.

면상 발열체(40)의 형태에 따른 기전류 및 발열온도 변화를 분석한 결과는 도 8 내지 도 11과 같다. 여기서 도 8 내지 도 11은 제1 내지 제4 실험예에 따른 단위 발열체의 기전류와 발열온도의 변화를 보여주는 그래프들이다.The results of analyzing changes in the electromotive current and the heating temperature according to the shape of the planar heating element 40 are shown in FIGS. 8 to 11. Here, FIGS. 8 to 11 are graphs showing changes in the electromotive current and the heating temperature of the unit heating elements according to the first to fourth experimental examples.

Y값이 1cm, 1.5cm, 2cm, 2.5cm로 각각 일정할 때, X값의 변화에 따른 DC 12V 구동시의 기전류 및 발열온도를 측정하였고, 측정 결과는 도 8 내지 도 11에 도시된 그래프와 같다. 여기서 도 8은 Y값이 1cm인 경우, 도 9는 Y값이 1.5cm인 경우, 도 10은 Y값이 2cm인 경우, 그리고 도 11은 Y값이 2.5cm인 경우이다. 4가지 Y값에 대해서 X값은 각각 2cm, 2.5cm, 3cm, 3.5cm, 4cm, 4.5cm이다.When the Y values were constant as 1cm, 1.5cm, 2cm, and 2.5cm, respectively, the electromotive current and the heating temperature during DC 12V driving according to the change of the X value were measured, and the measurement results are graphs shown in FIGS. 8 to 11 Same as Here, FIG. 8 is a case where the Y value is 1 cm, FIG. 9 is a case where the Y value is 1.5 cm, FIG. 10 is a case where the Y value is 2 cm, and FIG. 11 is a case where the Y value is 2.5 cm. For the four Y values, the X values are 2cm, 2.5cm, 3cm, 3.5cm, 4cm, and 4.5cm, respectively.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 면상 발열체는 X값이 감소할수록 기전류 및 발열온도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 면상 발열체는 X값과 Y값의 변화에 따라서 기전류 및 발열온도가 다양하게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 특히 면상 발열체는 X값이 4cm 이하일 경우, 100℃ 이상 발열하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 8 to 11, it can be seen that the electromotive current and the heating temperature increase as the X value decreases. In the planar heating element, it can be seen that the electromotive current and the heating temperature vary in various ways according to the change of the X and Y values. In particular, it can be seen that the planar heating element generates heat at 100°C or more when the X value is 4 cm or less.

따라서 DC 12V로 구동하는 필름 히터 조립체를 제조할 경우, 면상 발열체의 면적 조절을 통하여 발열온도 및 전력량을 자유롭게 설계할 수 있다.Therefore, when manufacturing a film heater assembly driven by DC 12V, it is possible to freely design the heating temperature and the amount of power by controlling the area of the planar heating element.

이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체의 발열 거동 및 전기적 특성을 확인하기 위해서, 도 12에 도시된 바와 같이 필름 히터 조립체(90a)를 스티어링 휠 컬럼용으로 제조하였다.In order to check the heat generation behavior and electrical characteristics of the film heater assembly according to the first embodiment, as shown in FIG. 12, a film heater assembly 90a was manufactured for a steering wheel column.

도 12는 스티어링 휠 컬럼용으로 제조된 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90a)를 보여주는 평면도이다.12 is a plan view showing a film heater assembly 90a according to the first embodiment of the present invention manufactured for a steering wheel column.

도 12를 참조하면, 스티어링 휠 컬럼용으로 제조된 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90a)는 필름 히터(10)의 하부면에 힘 센서(60)가 적층된 구조를 갖는다. 필름 히터(10)는 배열된 복수의 면상 발열체(40)를 구비한다.Referring to FIG. 12, the film heater assembly 90a according to the first embodiment manufactured for the steering wheel column has a structure in which the force sensor 60 is stacked on the lower surface of the film heater 10. The film heater 10 includes a plurality of planar heating elements 40 arranged.

도 13은 도 12의 필름 히터 조립체에 DC 12V 인가 시의 열화상이미지이다.13 is a thermal image when DC 12V is applied to the film heater assembly of FIG. 12.

도 13을 참조하면, 필름 히터 조립체에 DC 12V 인가시 표면 온도가 100 내지 110℃까지 발열함을 확인할 수 있다. 이때 필름 히터 조립체에는 압력을 인가하지 않은 상태이다.Referring to FIG. 13, it can be seen that when DC 12V is applied to the film heater assembly, the surface temperature heats up to 100 to 110°C. At this time, no pressure is applied to the film heater assembly.

도 14는 도 12의 필름 히터 조립체에 압력을 인가하는 상태를 보여주는 사진이다. 도 15는 도 14의 필름 히터 조립체에 압력을 인가 시의 열화상이미지이다.14 is a photograph showing a state in which pressure is applied to the film heater assembly of FIG. 12. 15 is a thermal image when pressure is applied to the film heater assembly of FIG. 14.

도 14 및 도 15를 참조하면, 필름 히터 조립에 압력을 인가하면, 필름 히터 조립체의 발열 온도가 67 내지 70℃가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 즉 필름 히터에 압력이 인가되면, 이를 힘 센서가 감지한다. 힘 센서는 압력 감지 신호를 제어부로 전달한다. 제어부는 필름 히터로 인가되는 전원의 제어를 통해서 필름 히터의 온도를 낮춘다. 이때 제어부는 필름 히터로 인가되는 전원을 차단하였다.Referring to FIGS. 14 and 15, when pressure is applied to the film heater assembly, it can be seen that the heating temperature of the film heater assembly drops by 67 to 70°C. That is, when pressure is applied to the film heater, the force sensor detects it. The force sensor transmits a pressure detection signal to the control unit. The control unit lowers the temperature of the film heater by controlling power applied to the film heater. At this time, the control unit cut off the power applied to the film heater.

이와 같이 제1 실시예에 따른 필름 히터 장치는 필름 히터에 신체와 포함한 다양한 객체가 일정 시간 이상 접촉하게 되면, 필름 히터의 발열 온도를 제어함으로써, 장시간 접촉에 의한 저온화상을 억제할 수 있다.As described above, in the film heater apparatus according to the first embodiment, when various objects including the body are in contact with the film heater for a predetermined period of time or more, by controlling the heating temperature of the film heater, a low-temperature burn due to prolonged contact can be suppressed.

그리고 필름 히터 조립체는 DC 8 내지 18V의 저전력으로 구동이 가능한 면상 발열체를 구비하는 필름 히터를 포함하기 때문에, 저전력으로 짧은 시간에 대면적 발열이 가능하여 높은 복사열을 방사할 수 있다.In addition, since the film heater assembly includes a film heater having a planar heating element that can be driven with a low power of 8 to 18V DC, large-area heat generation is possible in a short time with low power, so that high radiant heat can be radiated.

[제2 실시예][Second Embodiment]

한편 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체(90)는 필름 히터(10)의 하부면에 힘 센서(60)가 적층된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 16에 도시된 바와 같이, 필름 히터(10)의 상부면에 힘 센서(60)가 적층될 수 있다.Meanwhile, the film heater assembly 90 according to the first embodiment has disclosed an example in which the force sensor 60 is stacked on the lower surface of the film heater 10, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 16, the force sensor 60 may be stacked on the upper surface of the film heater 10.

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 필름 히터 조립체(190)를 보여주는 단면도이다.16 is a cross-sectional view showing a film heater assembly 190 according to a second embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 제2 실시예에 따른 필름 히터 조립체(190)는 필름 히터(10)와, 필름 히터(10)의 상부면에 적층된 힘 센서(60)를 포함한다.Referring to FIG. 16, the film heater assembly 190 according to the second embodiment includes a film heater 10 and a force sensor 60 stacked on an upper surface of the film heater 10.

필름 히터(10)는 제1 실시예에 따른 필름 히터와 동일한 구성을 갖기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since the film heater 10 has the same configuration as the film heater according to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

그리고 힘 센서(60)는 필름 히터(10)의 상부면 즉 덮개층(50)의 상부면에 적층된다. 이러한 힘 센서(60)는 제2 전극 패턴(67b), 스페이서 층(63) 및 제1 전극 패턴층(61)을 포함한다. 제2 전극 패턴(67b)은 덮개층(50)을 기저층으로 하여 필름 히터(10)의 상부면에 형성된다. 스페이서 층(63)은 제2 전극 패턴(67b)을 덮도록 제2 전극 패턴(67b) 위에 형성되며, 전체적으로 균일하게 복수의 관통 구멍(65)이 형성되어 있다. 그리고 제1 전극 패턴층(61)은 스페이서 층(63)을 덮도록 스페이서 층(63) 위에 형성되며, 스페이서 층(63) 위에 제2 전극 패턴(67b)과 마주보게 형성되는 제1 전극 패턴(61b)을 구비한다.And the force sensor 60 is laminated on the upper surface of the film heater 10, that is, the upper surface of the cover layer 50. The force sensor 60 includes a second electrode pattern 67b, a spacer layer 63, and a first electrode pattern layer 61. The second electrode pattern 67b is formed on the upper surface of the film heater 10 using the cover layer 50 as a base layer. The spacer layer 63 is formed on the second electrode pattern 67b to cover the second electrode pattern 67b, and a plurality of through holes 65 are uniformly formed as a whole. In addition, the first electrode pattern layer 61 is formed on the spacer layer 63 to cover the spacer layer 63, and a first electrode pattern formed on the spacer layer 63 to face the second electrode pattern 67b ( 61b).

제1 및 제2 전극 패턴(61b,67b) 중에 하나는 금속 소재이고, 다른 하나는 탄소 소재일 수 있다. 제2 실시예에서는 제1 전극 패턴(61b)이 탄소 소재로 형성되고, 제2 전극 패턴(67b)이 금속 소재로 형성된 예를 개시하였다.One of the first and second electrode patterns 61b and 67b may be a metal material, and the other may be a carbon material. In the second embodiment, an example in which the first electrode pattern 61b is formed of a carbon material and the second electrode pattern 67b is formed of a metal material is disclosed.

제1 및 제2 전극 패턴(61b,67b)은 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 전극 패턴과 동일한 구성을 갖기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since the first and second electrode patterns 61b and 67b have the same configuration as the first and second electrode patterns according to the first embodiment, detailed descriptions thereof will be omitted.

그리고 제1 전극 패턴층(61)은 제1 베이스 필름(61a)과 제1 전극 패턴(61b)을 포함한다. 제1 전극 패턴(61b)은 제1 베이스 필름(61a)의 하부면에 형성된다. 제1 전극 패턴(61b)이 형성된 제1 베이스 필름(61a)의 하부면이 스페이서 층(63) 위에 적층된다.In addition, the first electrode pattern layer 61 includes a first base film 61a and a first electrode pattern 61b. The first electrode pattern 61b is formed on the lower surface of the first base film 61a. The lower surface of the first base film 61a on which the first electrode pattern 61b is formed is stacked on the spacer layer 63.

제1 베이스 필름(61a)의 소재로는 베이스 기판의 소재가 사용될 수 있다.The material of the base substrate may be used as the material of the first base film 61a.

한편 제2 실시예에서는 제2 전극 패턴(67b)이 덮개층(50)의 상부면에 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1 전극 패턴이 덮개층의 상부면에 형성될 수 있다. 즉 힘 센서의 제1 전극 패턴과 제2 전극 패턴이 반전되어 필름 히터의 상부면에 적층될 수 있다.Meanwhile, in the second embodiment, an example in which the second electrode pattern 67b is formed on the upper surface of the cover layer 50 is disclosed, but the present invention is not limited thereto. For example, the first electrode pattern may be formed on the upper surface of the cover layer. That is, the first electrode pattern and the second electrode pattern of the force sensor may be inverted and stacked on the upper surface of the film heater.

이와 같이 제1 실시예에서와 같이 필름 히터의 하부면에 힘 센서를 적층하는 경우, 필름 히터의 표면 복사 효율 측면에서 유리한 점이 있습니다. 반면에 제2 실시예에서와 같이 필름 히터(10)의 상부면에 힘 센서(60)를 적층하는 경우, 힘 센서(10)의 민감도 측면에서 유리한 점이 있습니다.In this way, when the force sensor is laminated on the lower surface of the film heater as in the first embodiment, there is an advantage in terms of surface radiation efficiency of the film heater. On the other hand, when the force sensor 60 is laminated on the upper surface of the film heater 10 as in the second embodiment, there is an advantage in terms of the sensitivity of the force sensor 10.

[제3 실시예][Third Example]

한편 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체는 필름 히터의 덮개층이 외부로 노출되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 17에 도시된 바와 같이, 덮개층(50) 위에 장식용 필름(71)을 더 부착할 수 있다.Meanwhile, the film heater assembly according to the first embodiment discloses an example in which the cover layer of the film heater is exposed to the outside, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 17, a decorative film 71 may be further attached on the cover layer 50.

도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체(290)를 보여주는 단면도이다.17 is a cross-sectional view showing a film heater assembly 290 according to a third embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체(290)는 필름 히터(10)와, 필름 히터(10)의 하부면에 적층된 힘 센서(60), 및 필름 히터(10)의 상부면에 부착되는 장식용 필름(71)을 포함한다.Referring to FIG. 17, the film heater assembly 290 according to the third embodiment includes a film heater 10, a force sensor 60 stacked on a lower surface of the film heater 10, and a film heater 10. It includes a decorative film 71 attached to the upper surface.

제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체(290)는 장식용 필름(71)을 제외하면 제1 실시예에 따른 필름 히터 조립체와 동일한 구성을 갖기 때문에, 장식용 필름(71)이 부착된 구성을 중심으로 설명하겠다.Since the film heater assembly 290 according to the third embodiment has the same configuration as the film heater assembly according to the first embodiment, except for the decorative film 71, the description will focus on the configuration to which the decorative film 71 is attached. would.

장식용 필름(71)은 접착층을 매개로 필름 히터(10)의 상부면에 부착된다. 접착층의 소재로는 아크릴계, 에폭시계, 폴리이미드계 또는 우레탄계가 사용될 수 있다.The decorative film 71 is attached to the upper surface of the film heater 10 via an adhesive layer. As the material of the adhesive layer, acrylic, epoxy, polyimide or urethane may be used.

예컨대 필름 히터 조립체(290)가 스티어링 휠 컬럼용으로 구현되는 경우, 장식용 필름(71)은 자동차의 내장재로 사용되는 플라스틱 소재가 사용될 수 있다. 장식용 필름(71)은 표면에 요철이 형성되어 있을 수 있다. 표면에 형성된 요철은 가죽이나 섬유의 느낌을 줄 수 있다. 장식용 필름(71)은 블랙 또는 브라운 계통과 같이 원적외선 방사율을 저하하지 않는 색상의 필름을 사용하는 것이 유리하다. 장식용 필름(71)은 단일층 필름 또는 두 층 이상의 복합 구조를 가질 수 있다.For example, when the film heater assembly 290 is implemented for a steering wheel column, the decorative film 71 may be a plastic material used as an interior material of a vehicle. The decorative film 71 may have irregularities formed on its surface. The irregularities formed on the surface can give a feeling of leather or fiber. For the decorative film 71, it is advantageous to use a film of a color that does not lower the far-infrared emissivity, such as black or brown. The decorative film 71 may have a single layer film or a composite structure of two or more layers.

장식용 필름(71)의 하부면 또는 필름 히터(10)의 상부면에 접착층을 형성하는 접착제를 도포한 상태에서, 필름 히터(10)와 장식용 필름(71) 간에 열과 압력을 인가함으로써, 필름 히터(10)의 상부면에 장식용 필름(71)을 부착할 수 있다. 예컨대 장식용 필름(71)은 TOM법(three dimension overlay method)을 이용하여 필름 히터(10)의 상부면에 부착할 수 있다.By applying heat and pressure between the film heater 10 and the decorative film 71 in a state where an adhesive for forming an adhesive layer is applied to the lower surface of the decorative film 71 or the upper surface of the film heater 10, the film heater ( The decorative film 71 may be attached to the upper surface of 10). For example, the decorative film 71 may be attached to the upper surface of the film heater 10 using a three dimension overlay method (TOM).

한편 제3 실시예에서는 필름 히터(10)의 덮개층(50) 위에 장식용 필름(71)을 부착하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 장식용 필름이 덮개층의 역할을 함께 수행할 수도 있다. 즉 베이스 기판 위에 전극 배선 패턴 및 복수의 면상 발열체를 형성한 이후에, 복수의 면상 발열체가 형성된 베이스 기판의 상부면을 덮도록 장식용 필름을 부착할 수도 있다.Meanwhile, in the third embodiment, an example in which the decorative film 71 is attached on the cover layer 50 of the film heater 10 is disclosed, but is not limited thereto. For example, a decorative film may also serve as a cover layer. That is, after forming the electrode wiring pattern and the plurality of planar heating elements on the base substrate, a decorative film may be attached to cover the upper surface of the base substrate on which the plurality of planar heating elements are formed.

이와 같이 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체(290)는 외부에 노출되는 필름 히터(10)의 면에 장식용 필름(71)을 부착함으로써, 객체나 주변 환경과의 조화나 심미감을 높일 수 있다.As described above, in the film heater assembly 290 according to the third embodiment, by attaching the decorative film 71 to the surface of the film heater 10 exposed to the outside, harmony with the object or the surrounding environment or aesthetics may be enhanced.

한편 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체(290)는 장식용 필름(71)이 필름 히터(10)의 상부면에 부착된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제2 실시예에 따른 필름 히터 조립체의 힘 센서의 상부면에 장식용 필름을 부착할 수 있다.Meanwhile, the film heater assembly 290 according to the third embodiment disclosed an example in which the decorative film 71 is attached to the upper surface of the film heater 10, but is not limited thereto. For example, a decorative film may be attached to the upper surface of the force sensor of the film heater assembly according to the second embodiment.

[제4 실시예][Fourth Example]

한편 제1 내지 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체는 필름 히터에서 발생되는 열에 의해 복사열은 필름 히터를 중심으로 상부면과 하부면으로 방출된다. 이때 필름 히터의 상부면으로 방출되는 복사열은 사용자 또는 객체에 온열감을 제공하지만, 필름 히터의 하부면으로 방출되는 복사열은 낭비되는 요소이다.Meanwhile, in the film heater assembly according to the first to third embodiments, radiant heat is radiated to the upper and lower surfaces of the film heater by the heat generated by the film heater. At this time, the radiant heat radiated to the upper surface of the film heater provides a feeling of heat to the user or object, but the radiant heat radiated to the lower surface of the film heater is a wasted factor.

따라서 도 18에 도시된 바와 같이, 필름 히터(10)의 하부에 반사판(75)을 설치하여 필름 히터(10)의 하부면으로 방출되는 복사열이 낭비되는 것을 억제할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 18, by installing the reflective plate 75 under the film heater 10, it is possible to suppress waste of radiant heat radiated to the lower surface of the film heater 10.

도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 필름 히터 조립체(390)를 보여주는 단면도이다.18 is a cross-sectional view showing a film heater assembly 390 according to a fourth embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 제4 실시예에 따른 필름 히터 조립체(390)는 필름 히터(10)와, 필름 히터(10)의 하부면에 적층된 힘 센서(60)를 포함하고, 더하여 필름 히터(10)의 상부면에 장식용 필름(71)이 부착되고, 힘 센서(60)의 하부면에 다공성 조립체(73) 및 반사판(75)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.Referring to FIG. 18, the film heater assembly 390 according to the fourth embodiment includes a film heater 10 and a force sensor 60 stacked on a lower surface of the film heater 10, and in addition, a film heater ( The decorative film 71 is attached to the upper surface of 10), and the porous assembly 73 and the reflector 75 are sequentially stacked on the lower surface of the force sensor 60.

제4 실시예에 따른 필름 히터 조립체(390)에 있어서, 장식용 필름(71), 필름 히터(10) 및 힘 센서(60)가 적층된 구조는 제3 실시예에 따른 필름 히터 조립체와 동일한 구성을 갖기 때문에 이에 대한 설명은 생략한다. 힘 센서(60)의 하부면에 다공성 조립체(73) 및 반사판(75)이 순차적으로 적층된 구조를 중심으로 설명하면 다음과 같다.In the film heater assembly 390 according to the fourth embodiment, the structure in which the decorative film 71, the film heater 10, and the force sensor 60 are stacked has the same configuration as the film heater assembly according to the third embodiment. Because it has, a description thereof will be omitted. The structure in which the porous assembly 73 and the reflector 75 are sequentially stacked on the lower surface of the force sensor 60 will be described as follows.

반사판(75)은 힘 센서(60)에 대해서 이격되게 배치된다. 즉 반사판(75)은 힘 센서(60) 아래에 사이에 공기층을 형성한다. 반사판(75)과 필름 히터(10) 사이의 공기층으로 외부 공기가 유입될 수 있도록, 공기층은 외부와 연결된 부분을 갖는다.The reflector 75 is disposed to be spaced apart from the force sensor 60. That is, the reflective plate 75 forms an air layer under the force sensor 60 between them. The air layer has a portion connected to the outside so that external air can be introduced into the air layer between the reflector 75 and the film heater 10.

반사판(75)은 필름 히터(10)의 하부면으로 방출되는 복사열을 반사하여 필름 히터(10)의 상부면으로 반사시켜, 제4 실시예에 따른 필름 히터 조립체(390)의 방사효율을 향상시킬 수 있다.The reflector 75 reflects radiant heat emitted to the lower surface of the film heater 10 and reflects it to the upper surface of the film heater 10, thereby improving the radiation efficiency of the film heater assembly 390 according to the fourth embodiment. I can.

그리고 반사판(75)은 필름 히터(10)와의 사이에 공기층을 형성함으로써, 적은 열용량으로 인해서 필름 히터(10)의 상부면 가열에 좀 더 유리할 수 있고, 필름 히터(10)의 상부면 접촉에 의해 저온화상을 억제할 수 있다. 즉 필름 히터(10)의 하부면에 공기층이 형성되어 있기 때문에, 필름 히터(10)에서 발생되는 열을 공기층이 균일하게 분산시킴으로써, 필름 히터(10)에 객체의 접촉이 발생되더라도 접촉에 의해 객체의 저온화상을 억제할 수 있다.In addition, the reflector 75 may be more advantageous in heating the upper surface of the film heater 10 due to its low heat capacity by forming an air layer between the film heater 10 and the film heater 10 by contacting the upper surface of the film heater 10. Low-temperature burns can be suppressed. That is, since the air layer is formed on the lower surface of the film heater 10, the air layer uniformly distributes the heat generated by the film heater 10, so that even if the object is in contact with the film heater 10, the object Low-temperature burns can be suppressed.

반사판(75)의 소재로는 복사열을 양호하게 반사하는 금속 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 반사판(75)의 소재로는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등이 사용될 수 있다.As a material of the reflector 75, a metal material that satisfactorily reflects radiant heat may be used. For example, as the material of the reflector 75, aluminum, stainless steel, or the like may be used.

메쉬형 조립판(73)은 힘 센서(60)와 반사판(75)에 개재되어 힘 센서(60)와 반사판(75) 사이의 공기층의 비율을 조절한다. 즉 메쉬형 조립판(73)은 다공성을 갖는다. 메쉬형 조립판(73)의 개구율을 조절함으로써, 힘 센서(60)와 반사판(75) 사이의 공기층의 비율을 조절하게 된다.The mesh-type assembly plate 73 is interposed between the force sensor 60 and the reflecting plate 75 to adjust the ratio of the air layer between the force sensor 60 and the reflecting plate 75. That is, the mesh-type assembly plate 73 has porosity. By adjusting the aperture ratio of the mesh-type assembly plate 73, the ratio of the air layer between the force sensor 60 and the reflective plate 75 is adjusted.

메쉬형 조립판(73)은 필름 히터(10)와 반사판(75)과 마주보는 면에 대해서 이웃하는 측면이 개방되어 있다. 이로 인해 반사판(75)과 필름 히터(10) 사이의 메쉬형 조립판(73)으로 외부 공기가 유입될 수 있도록 한다.The mesh-type assembly plate 73 has an open side adjacent to the surface facing the film heater 10 and the reflector 75. As a result, external air can be introduced into the mesh-type assembly plate 73 between the reflector 75 and the film heater 10.

메쉬형 조립판(73)의 개구율은 40% 이상이 바람직하다. 개구율이 40% 미만인 경우, 필름 히터(10)의 상부면으로 방출되는 복사열의 복사효율 향상에는 거의 기여하지 못한다. 하지만 개구율이 40% 이상인 경우, 필름 히터(10)의 상부면으로 방출되는 복사열의 복사효율을 향상시킬 수 있다. 메쉬형 조립판(73)의 소재로는 열전도성이 낮은 플라스틱 소재가 사용될 수 있다.The opening ratio of the mesh-type assembly plate 73 is preferably 40% or more. When the aperture ratio is less than 40%, it hardly contributes to the improvement of the radiant efficiency of radiant heat emitted to the upper surface of the film heater 10. However, when the aperture ratio is 40% or more, the radiant efficiency of radiant heat emitted to the upper surface of the film heater 10 may be improved. As a material for the mesh-type assembly plate 73, a plastic material having low thermal conductivity may be used.

반사판(75)은 접착층을 매개로 메쉬형 조립판(73)의 하부면에 부착될 수 있다. 접착층의 소재로는 아크릴계, 에폭시계, 폴리이미드계 또는 우레탄계가 사용될 수 있다. 메쉬형 조립판(73)의 하부면 또는 반사판(75)의 상부면에 접착층을 형성하는 접착제를 도포한 상태에서, 메쉬형 조립판(73)과 반사판(75) 간에 열과 압력을 인가함으로써, 메쉬형 조립판(73)의 하부면에 반사판(75)을 부착할 수 있다.The reflector 75 may be attached to the lower surface of the mesh-type assembly plate 73 via an adhesive layer. As the material of the adhesive layer, acrylic, epoxy, polyimide or urethane may be used. By applying heat and pressure between the mesh-type assembly plate 73 and the reflective plate 75 in a state in which an adhesive for forming an adhesive layer is applied to the lower surface of the mesh-type assembly plate 73 or the upper surface of the reflective plate 75, the mesh The reflective plate 75 may be attached to the lower surface of the mold assembly plate 73.

한편 제4 실시예에서는 메쉬형 조립판(73)에 적층되는 반사판(75)이 접착층을 매개로 부착되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 메쉬형 조립판(73)에 접촉되게 반사판(75)을 적층한 후, 물리적인 결합 방식으로 고정할 수도 있다. 물리적인 결합 방식은 끼움 방식, 자석 부착 방식, 나사 결합 방식 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, in the fourth embodiment, an example in which the reflective plate 75 stacked on the mesh-type assembly plate 73 is attached via an adhesive layer is disclosed, but is not limited thereto. For example, after stacking the reflective plate 75 in contact with the mesh-type assembly plate 73, it may be fixed by a physical coupling method. The physical coupling method may be a fitting method, a magnet attachment method, a screw connection method, and the like.

제4 실시예에서는 장식용 필름(71), 메쉬형 조립판(73) 및 반사판(75)을 구비하는 예를 개시하였지만, 장식용 필름(71) 또는 메쉬형 조립판(73)을 생략할 수 있다.In the fourth embodiment, an example including the decorative film 71, the mesh-type assembly plate 73, and the reflective plate 75 is disclosed, but the decorative film 71 or the mesh-type assembly plate 73 may be omitted.

그리고 제4 실시예에 따른 필름 히터 조립체(390)는 필름 히터(10)의 하부면에 힘 센서(60)가 적층되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 필름 히터의 상부면에 힘 센서가 적층되고, 필름 히터의 하부면에 메쉬형 조립판 및 반사판이 적층될 수도 있다.In addition, the film heater assembly 390 according to the fourth embodiment has disclosed an example in which the force sensor 60 is laminated on the lower surface of the film heater 10, but is not limited thereto. For example, a force sensor may be stacked on the upper surface of the film heater, and a mesh-type assembly plate and a reflecting plate may be stacked on the lower surface of the film heater.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and the drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 필름 히터 20 : 베이스 기판
30 : 전극 배선 패턴 31 : 제1 전극 패드
32 : 제1 연결 배선 33 : 제1 전극 단자
36 : 제2 전극 패드 37 : 제2 연결 배선
38 : 제2 전극 단자 40 : 면상 발열체
50 : 덮개층 60 : 힘 센서
61 : 제1 전극 패턴층 61a : 제1 베이스 필름
61b : 제1 전극 패턴 63 : 스페이서 층
65 : 관통구멍 67 : 제2 전극 패턴층
67a : 제2 베이스 필름 67b : 제2 전극 패턴
68a : 제1 패턴 패드 68b : 제1 연결 패턴
68c : 제1 전극 69a : 제2 패턴 패드
69b : 제2 연결 패턴 69c : 제2 전극
71 : 장식용 필름 73 : 메쉬형 조립판
75 : 반사판 81 : 전원 공급부
83 : 스위치 85 : 제어부
90, 90a, 190, 290, 390 : 필름 히터 조립체
100 : 필름 히터 장치10: film heater 20: base substrate
30: electrode wiring pattern 31: first electrode pad
32: first connection wiring 33: first electrode terminal
36: second electrode pad 37: second connection wiring
38: second electrode terminal 40: planar heating element
50: cover layer 60: force sensor
61: first electrode pattern layer 61a: first base film
61b: first electrode pattern 63: spacer layer
65: through hole 67: second electrode pattern layer
67a: second base film 67b: second electrode pattern
68a: first pattern pad 68b: first connection pattern
68c: first electrode 69a: second pattern pad
69b: second connection pattern 69c: second electrode
71: decorative film 73: mesh-type assembly plate
75: reflector 81: power supply
83: switch 85: control unit
90, 90a, 190, 290, 390: film heater assembly
100: film heater device

Claims

A film heater comprising a plurality of planar heating elements for radiating radiant heat by receiving power and generating heat, wherein the plurality of planar heating elements are formed by printing a heating element composition;
A force sensor stacked on one surface of the film heater and configured to sense a pressure acting as the film heater and output a pressure detection signal; And
Including; when receiving the pressure detection signal from the force sensor, a control unit for lowering the heating temperature of the film heater through control of the power applied to the film heater,
The force sensor,
A first electrode pattern formed on one surface of the film heater using one surface of the film heater as a base layer;
A spacer layer formed on the first electrode pattern to cover the first electrode pattern and uniformly formed with a plurality of through holes as a whole; And
A second electrode pattern layer formed on the spacer layer to cover the spacer layer and having a second electrode pattern formed on the spacer layer to face the first electrode pattern; and
The spacer layer maintains a gap so that the first electrode pattern and the second electrode pattern can be spaced apart from each other while pressure is not applied to the film heater, and when pressure is applied to the film heater, the pressure acts The first electrode pattern and the second electrode pattern disposed in the portion where the pressure acts through the through hole disposed in contact each other to sense the pressure acting as the film heater, and when the pressure applied is removed The first electrode pattern and the second electrode pattern are separated,
The heating element composition,
A mixed binder containing hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin or containing epoxy acrylate, polyvinyl acetal and phenolic resin; And
Carbon particles including carbon nanotube particles and graphite particles,
Including; conductive particles having a metal powder made of silver, copper or nickel material,
The heating element composition includes 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.1 to 5 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.1 to 20 parts by weight of graphite particles, and 10 to 60 parts by weight of metal powder based on 100 parts by weight of the heating element composition,
In the planar heating element, the metal powder forms a main electrical network, and the carbon particles are filled in a space between the metal powders to form a three-dimensional random network structure.

According to claim 1, The control unit,
When the pressure detection signal continues for a predetermined time or longer, the film heater device having a force sensor, characterized in that the heating temperature of the film heater is lowered through control of power applied to the film heater.

According to claim 1, The control unit,
When the pressure detection signal continues for a predetermined time or longer, the film heater device having a force sensor, characterized in that the power supply to the film heater is cut off.

The method of claim 1, wherein the film heater,
A base substrate having a lower surface and an upper surface opposite to the lower surface;
An electrode wiring pattern made of a metal material formed on an upper surface of the base substrate;
The plurality of planar heating elements formed by printing the heating element composition to be connected to the electrode wiring pattern on the upper surface of the base substrate and generating heat by receiving power through the electrode wiring pattern; And
A cover layer sealing an upper surface of the base substrate on which the plurality of planar heating elements are formed, and dissipating heat generated from the plurality of planar heating elements;
Film heater device having a force sensor comprising a.

According to claim 4,
A film heater device having a force sensor, wherein one surface of the film heater on which the force sensor is stacked is one of a lower surface of the base substrate and an upper surface of the cover layer.

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The method of claim 1, wherein the second electrode pattern layer,
Base film; And
Including; the second electrode pattern formed on one surface of the base film,
Film heater device having a force sensor, characterized in that one surface of the base film on which the second electrode pattern is formed is laminated on the spacer layer.

The method of claim 1,
One of the first and second electrode patterns is a metal material, the other is a film heater device having a force sensor, characterized in that the carbon material.

The method of claim 8,
Among the first and second electrode patterns, an electrode pattern made of a carbon material has a sheet resistance of 100 Ω/□ to 2kΩ/□.

A film heater comprising a plurality of planar heating elements for radiating radiant heat by receiving power and generating heat, wherein the plurality of planar heating elements are formed by printing a heating element composition;
A decorative film attached to the upper surface of the film heater;
A force sensor stacked on a lower surface of the film heater and configured to sense a pressure acting as the film heater and output a pressure detection signal; And
Including; when receiving the pressure detection signal from the force sensor, a control unit for lowering the heating temperature of the film heater through control of the power applied to the film heater,
The force sensor,
A first electrode pattern formed on one surface of the film heater using one surface of the film heater as a base layer;
A spacer layer formed on the first electrode pattern to cover the first electrode pattern and uniformly formed with a plurality of through holes as a whole; And
A second electrode pattern layer formed on the spacer layer to cover the spacer layer and having a second electrode pattern formed on the spacer layer to face the first electrode pattern; and
The spacer layer maintains a gap so that the first electrode pattern and the second electrode pattern can be spaced apart from each other while pressure is not applied to the film heater, and when pressure is applied to the film heater, the pressure acts The first electrode pattern and the second electrode pattern disposed in the portion where the pressure acts through the through hole disposed in contact each other to sense the pressure acting as the film heater, and when the pressure applied is removed The first electrode pattern and the second electrode pattern are separated,
The heating element composition,
A mixed binder containing hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin or containing epoxy acrylate, polyvinyl acetal and phenolic resin; And
Carbon particles including carbon nanotube particles and graphite particles,
Including; conductive particles having a metal powder made of silver, copper or nickel material,
The heating element composition includes 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.1 to 5 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.1 to 20 parts by weight of graphite particles, and 10 to 60 parts by weight of metal powder based on 100 parts by weight of the heating element composition,
In the planar heating element, the metal powder forms a main electrical network, and the carbon particles are filled in a space between the metal powders to form a three-dimensional random network structure.

A power supply for supplying power;
A film heater comprising a plurality of planar heating elements for radiating radiant heat by receiving power from the power supply unit, wherein the plurality of planar heating elements are formed by printing a heating element composition;
A force sensor stacked on one surface of the film heater and configured to sense a pressure acting as the film heater and output a pressure detection signal;
A mesh-type assembly plate laminated under a surface opposite to a surface from which radiant heat is radiated to the outside from the film heater and having a porosity;
A reflector laminated on the mesh-type assembly plate and reflecting radiant heat emitted from the film heater to the mesh-type assembly plate toward the film heater; And
Including; when receiving the pressure detection signal from the force sensor, a control unit for lowering the heating temperature of the film heater by controlling the power applied to the film heater through the power supply,
The force sensor,
A first electrode pattern formed on one surface of the film heater using one surface of the film heater as a base layer;
A spacer layer formed on the first electrode pattern to cover the first electrode pattern and uniformly formed with a plurality of through holes as a whole; And
A second electrode pattern layer formed on the spacer layer to cover the spacer layer and having a second electrode pattern formed on the spacer layer to face the first electrode pattern; and
The spacer layer maintains a gap so that the first electrode pattern and the second electrode pattern can be spaced apart from each other while pressure is not applied to the film heater, and when pressure is applied to the film heater, the pressure acts The pressure acting as the film heater is sensed by contacting the first electrode pattern and the second electrode pattern disposed at a portion where pressure is applied through the through hole disposed in the through hole, and when the applied pressure is removed, the contacted The first electrode pattern and the second electrode pattern are separated,
The heating element composition,
A mixed binder containing hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin or containing epoxy acrylate, polyvinyl acetal and phenolic resin; And
Carbon particles including carbon nanotube particles and graphite particles,
Including; conductive particles having a metal powder made of silver, copper or nickel material,
The heating element composition includes 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.1 to 5 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.1 to 20 parts by weight of graphite particles, and 10 to 60 parts by weight of metal powder, based on 100 parts by weight of the heating element composition,
In the planar heating element, the metal powder forms a main electrical network, and the carbon particles are filled in a space between the metal powders to form a three-dimensional random network structure.

A film heater comprising a plurality of planar heating elements for radiating radiant heat by receiving power and generating heat, wherein the plurality of planar heating elements are formed by printing a heating element composition;
A force sensor that is stacked on one surface of the film heater and senses a pressure acting as the film heater;
A mesh-type assembly plate laminated under a surface opposite to a surface from which radiant heat is radiated to the outside from the film heater and having a porosity; And
Including; is laminated on the mesh-type assembly plate, reflecting the radiant heat emitted from the film heater to the mesh-type assembly plate toward the film heater;
The force sensor,
A first electrode pattern formed on one surface of the film heater using one surface of the film heater as a base layer;
A spacer layer formed on the first electrode pattern to cover the first electrode pattern and uniformly formed with a plurality of through holes as a whole; And
A second electrode pattern layer formed on the spacer layer to cover the spacer layer and having a second electrode pattern formed on the spacer layer to face the first electrode pattern; and
The spacer layer maintains a gap so that the first electrode pattern and the second electrode pattern can be spaced apart from each other while pressure is not applied to the film heater, and when pressure is applied to the film heater, the pressure acts The pressure acting as the film heater is sensed by contacting the first electrode pattern and the second electrode pattern disposed at a portion where pressure acts through the through hole disposed in the through hole, and when the applied pressure is removed, the contacted The first electrode pattern and the second electrode pattern are separated,
The heating element composition,
A mixed binder containing hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin or containing epoxy acrylate, polyvinyl acetal and phenolic resin; And
Carbon particles including carbon nanotube particles and graphite particles,
Including; conductive particles having a metal powder made of silver, copper or nickel material,
The heating element composition includes 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 0.1 to 5 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.1 to 20 parts by weight of graphite particles, and 10 to 60 parts by weight of metal powder based on 100 parts by weight of the heating element composition,
In the planar heating element, the metal powder forms a main electrical network, and the carbon particles are filled in a space between the metal powders to form a three-dimensional random network structure.