KR20000062492A - 피티시 요소와 버스 시스템을 구비하는 히터 - Google Patents

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Abstract

히터는 기판 층(substrate layer), 공급기 버스 층(feeder buss layer), 유전체 층(dielectric layer), PTF(두꺼운 중합체 필름) 전도체 또는 주 버스 층, PTC(포지티브 온도 계수) 서미스터 층, 및 외부 박판화된 접착제 층으로부터 형성된다. 상기 모든 층은 실제적으로 동일한 공간에 걸쳐 있다. 공급기 버스 층, 유전체 층, 주 버스 층, 및 PTC 서미스터 층은 스크린 인쇄되는 것이 바람직하거나 달리 선택적으로 적용된다. 공급기 버스 층은 단일 측부 상에 형성되는 제 1 외부 전기 단자와 제 2 외부 전기 단자, 및 상기 제 1 단자에서 제 2 단자로부터 대각선 방향으로 제거되는 커넥터로 전기 통전(communication)을 제공하기 위한 버스를 포함한다. 커넥터와 제 2 전기 단자는 PTF 전도체의 대각선 방향으로 대향되는 코너 또는 주 버스 층으로 전기 통전을 제공하며, 그에 의해서 상대적으로 균일한 전류 경로 거리를 상기 서미스터 층을 통해 제공한다.

Description

피티시 요소와 버스 시스템을 구비하는 히터{HEATER WITH PTC ELEMENT AND BUSS SYSTEM}
본 발명은 전류 경로 거리를 균등하게 하기 위해 PTC(피티시; 포지티브 온도 계수) 요소와 버스 시스템(buss system)을 구비하는 히터 패드에 관한 것이다.
본 출원은 1998년 11월 9일자로 출원된 "PTC와 고정 저항 요소를 구비하는 이중 히터(Dual Heater with PTC and Fixed Resistance Elements)"라는 명칭의 미국 출원 번호 제US 09/189,382호의 일부 계속 출원이며, 상기 출원의 개시 내용은 여기에 참조로 병합되었다.
종래 기술에 있어서, 예를 들면 와트(Watts)에게 등록 허여된 미국 특허 번호 제US 4,857,711호, 및 제US 4,931,627호에 개시된 것들, 즉 PTC(포지티브 온도 계수) 히터는 증가 온도에 응답하여 증가하는 저항을 갖는다. 이는 상기 저항의 양단에 가해지는 실제적으로 일정한 전압에 대해서 기본적으로 열 에너지 출력을 감소시키며, 그에 의해서 과열(overheating)을 방지하는 경향이 있으며, 그러므로 차량의 사이드 미러 또는 백 미러의 성에 제거와 같이, 변화하는 주변 온도에 적용하는데 유용하다. 몇몇의 적용에서 사용자는 전기 접속을 단순화시키기 위해 그리고 표준 전기 회로를 수용하기 위해 히터의 단일 면을 가로지르는 양측 단자를 구비하는 히터를 원한다. 그렇지만, 상기 구조는 보통 다양한 전기 경로를 통해 불균일한 저항을 발생시키며, 그에 의해서 히터 표면을 가로질러 불균일한 가열을 발생시키고, 전류 소모(current draw)를 증가시키며, 버스 폭 요구 조건을 증가시킨다.
따라서 본 발명의 목적은 히터의 가열 표면을 가로질러 상대적으로 균일한 가열 특성을 갖는 PTC(포지티브 온도 계수) 특성 요소를 구비하는 히터를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명의 또 다른 목적은 히터 가열 표면의 다양한 전기 경로를 통해 상대적으로 균일한 저항을 갖는 PTC 특성 요소를 구비하는 히터를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명의 또 다른 목적은 감소된 전류 소모를 갖는 PTC 특성 요소를 갖는 히터를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명의 또 다른 목적은 주 버스 폭에 대해 요구 조건을 감소시킨 PTC 특성 요소를 구비하는 히터를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명의 또 다른 목적은 표준 전기 접속을 수용하기 위해 단일 면을 가로지르는 전기 단자를 구비하는 PTC 특성 요소를 갖는 히터를 제공하는 것이다.
상기 목적 및 다른 목적은 폴리에스테르 기판에 형성된 공급기 버스 층을 히터에 제공함으로써 달성된다. 상기 공급기 버스 층은 단자로부터 인접한 유전체 층 내의 두 개의 대각선 방향으로 대향되는 코너 내의 전도 도관을 통해 전기적인 통전(communication)을 제공하는 전도 부분을 포함한다. 전도 도관은 인접한 주 버스 층(달리 PTC 전도체 층으로서 알려진)의 대각선 방향으로 대향된 코너와 또한 전기 통전을 하는 상태에 있다. 주 버스 층은 인접한 PTC 서미스터 층(PTC thermistor layer)에 전류를 인가한다. 접착제 층은 차량의 사이드 미러 또는 백 미러와 같이, 전기 절연을 제공하기 위해 그리고 인접한 표면에 히터를 고정하도록 기능을 제공하기 위해 PTC 서미스터 층에 인접하게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명과 청구항, 및 첨부 도면으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 히터를 도시하는 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 히터를 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명의 히터의 공급기 버스 층을 도시하는 평면도.
도 4는 본 발명의 히터의 주 버스 층 또는 PTF 전도 층을 도시하는 평면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10: 히터 12: 기판
14: 포지티브 전기 단자 16: 네가티브 전기 단자
18,20: 단자 구멍 28: 공급기 버스 층
32: 전도 버스 36: 확장된 단자 부분
38: 유전체 층 40,42: 개구부
44: PTF 전도체 층 52: PTC 서미스터 층
54: 접착제 층
이제 도면을 자세히 참조하면, 동일한 도면 번호는 다양한 도면을 통해 동일한 요소를 표시하며, 도 1은 본 발명의 히터(10)를 도시하는 분해 사시도라는 것을 알 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 히터(10)는 일반적으로 둥근 코너를 갖는 직사각형 형상이며, 이는 차량의 사이드 미러 또는 백 미러(rear-view mirror)의 성에를 제거하는데 제공될 수 있다. 그렇지만, 다른 형상은 다른 적용에 적합하다.
폴리에스테르 기판(12)은 전기 절연 뿐만 아니라 히터의 다음 층을 위해 지지대를 제공한다. 이후에 기술되는 모든 다른 층 뿐만 아니라 폴리에스테르 기판(12)은 히터(10)와 같은 일반적으로 동일한 형상과 사이즈로 이루어지는 것이 바람직하며 일반적으로 상기 히터(10)와 함께 동일한 공간에 걸쳐 있다. 포지티브 전기 단자(14)와 네가티브 전기 단자(16)는 폴리에스테르 기판(12)의 측부(26)의 코너(22,24)로부터 내측으로 인접하게 각각 형성되는 단자 구멍(terminal eyelets)(18,20)을 통해 지난다. 히터(10)의 단일 측부를 따라 형성되는 전기 단자(14,16)는 외부 전압 소스(미도시됨)에 단순화된 접속부를 제공한다.
선택적으로 인쇄된 공급기 버스 층(28)은 폴리에스테르 기판(12)에 인접해 있다. 인쇄된 공급기 버스 층(28)은 스크린 인쇄되는 것이 바람직하지만 당업자는 다른 인쇄 방법이 용인될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 공급기 버스 층(28)은 포지티브 단자(14)와 전기 접속하는, 전도 부분(30)으로 형성된다. 공급기 버스 층(28)은 층(28)(도 3에 또한 도시됨)의 측부(34)로부터 내측으로 인접하게 형성되는 전도 버스(32)를 더 포함한다. 전도 버스(32)는 네가티브 단자(16)와 확장된 단자 부분(36)의 사이에서 전기 통전을 제공한다. 확장된 단자 부분(36)은 전도 부분(30)과 포지티브 단자(14)로부터 대각선 방향으로 대향되는 코너에 형성된다.
인쇄된 유전체 층(38)은 공급기 버스 층(28)에 인접해 있으며, 유전체 층의 대각선 방향으로 대향되는 코너에 개구부(40,42)를 포함하며, 공급기 버스 층(28)의 {포지티브 단자(14)와 전기 접속 상태인} 전도 부분(30)과 {네가티브 단자(16)와 전기 접속 상태인} 확장된 단자 부분(36)은 각각 상기 개구부(40,42)를 통한다. 인쇄된 유전체 층(28)은 스크린 인쇄되는 것이 바람직하지만, 당업자는 다른 인쇄 방법이 용인될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
PTF{두꺼운 중합체 필름(polymer thick film)} 전도체(또는 스크린 인쇄 또는 다른 방법에 의해, 은으로 인쇄된 주 버스) 층(44)은 유전체 층(38)에 인접해 있다. PTF 전도체 층(44)은 공급기 버스 층(28)의 전도 부분(30)과 전기적인 통전을 하는 포지티브 단자(46)와 공급기 버스 층(28)의 확장된 단자 부분(36)과 전기적인 통전을 하는 네가티브 단자(48)를 대각선 방향으로 대향되는 코너에 포함한다. PTF 전도체 층(44)은 버스에 의해 포지티브 단자(46)와 전기적인 통전을 하는 평행한 전도 요소(50)(도 4 참조)와, PTF 전도체 층(44)에 인접하게 위치하는 PTC 서미스터 층(52)에 전기적인 통전을 제공하기 위해 버스에 의해 네가티브 단자(48)와 전기적인 통전을 하는 평행한 전도 요소(51)를, 서로 교차되게(그리고 서로 평행하게) 포함한다. 평행한 전도 요소(50)는 실제적으로 PTC 서미스터 층(52)을 통해서만 평행한 전도 요소(51)와 전기적인 통전을 한다. PTC 서미스터 층(52)은 포지티브 온도 계수 특성(즉, 증가 온도에 응답하여 증가된 저항으로, 그에 의해서 실제적으로 일정한 전압이 가해질 때 기본적으로 감소된 가열을 제공한다)을 갖는 저항을 통한 가열을 제공한다. PTC 서미스터 층(52)은 스크린 인쇄되는 것이 바람직하지만, 당업자는 다른 인쇄 방법이 용인될 수 있다는 것을 인식할 것이다. PTF 전도체 층(44)의 대각선 방향으로 대향되는 코너에서 포지티브 단자(46)와 네가티브 단자(48)의 사이에 전압을 가함에 의해서, PTF 전도체 층(44)을 가로지르는 전류 경로 거리는 실제적으로 균일하며(도 4에 화살표로 표시된 경로를 참조), 그에 의해서 PTC 서미스터 층(52)을 가로질러 공간적으로 더 균일한 열을 발생시켜서, 전류 소모를 줄이고 버스에 대한 폭 요구 조건을 줄인다.
박판화된 접착제 층(54)은 PTC 서미스터 층(52)에 인접해 있다. 박판화된 접착제 층(54)은 전기 절연을 제공하며 차량의 사이드 미러 또는 백 미러의 후측 표면과 같은, 가열되는 표면에 부착 방법을 또한 제공한다.
상기 결과의 회로는 전압 소스(미도시됨)로부터 네가티브 단자(16)로, 버스(32)를 가로질러 확장된 단자 부분(36)으로 그리고 평행한 전도 요소(51)로 이어지는 PTF 전도체 층(44)의 네가티브 단자(48)로, 평행한 전도 요소(50)를 통해, PTC 전도체 층(44)의 포지티브 단자(46)로, 전도 부분(30)으로, 포지티브 단자(14)로 그리고 다시 전압 소스(미도시됨)로 돌아가도록 형성된다.
상기 실시예의 변형은 공급기 버스 층(28)을 PTF 전도체(44)와 PTC 서미스터 층(52)에 연결하기 위해 개구부를 통하는 단자 구멍(18,20)(적합하게 다시 위치되는)을 이용하는 동시에 폴리에스테르 기판(12)의 대향 측부에 공급기 버스 층(28)과 유전체 층(38) 또는 박판화된 접착제 층(54)을 제공하는 것이다.
히터(10)를 사용하기 위해, 설치자는 히터(10)를 가열되어질 표면에 부착하고 전압 소스를 단자(14,16)에 또한 제공한다. 히터(10)의 부착은 접착제 층(54) 또는 유사한 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
따라서, 앞서 언급된 몇몇의 목적 및 이점이 가장 효과적으로 달성된다. 본 발명의 단 하나의 바람직한 실시예가 여기에 개시되고 상세히 기술되었지만, 본 발명은 이에 의해서 제한되는 것을 뜻하는 것이 아니며 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 범위에 의해서 결정되어야 한다는 것이 이해될 것이다.

Claims (11)

  1. 히터에 있어서,
    기판 층,
    버스 층(buss layer)의 단일 측부에 인접하게 형성되는 제 1 단자와 제 2 단자, 및 상기 제 1 단자로부터 커넥터 부분으로 전기적인 통전(communication)을 제공하기 위한 버스(buss)를 포함하는 상기 버스 층으로서, 상기 커넥터 부분이 상기 제 2 단자로부터 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이의 거리 보다 더 먼 거리의 상기 버스 층에 형성되는, 상기 버스 층,
    제 1 전도 스트립(first conducting strips)과 통해있는 제 3 단자와 제 2 전도 스트립과 통해있는 제 4 단자를 구비하는 선택적인 전도 층으로서, 상기 제 3 단자는 상기 제 2 단자와 전기적인 통전을 하고, 상기 제 4 단자는 상기 커넥터 부분과 전기적인 통전을 하는, 상기 선택적인 전도 층, 및
    상기 제 1 전도 스트립과 상기 제 2 전도 스트립의 사이에서 전기적인 통전을 제공하는 서미스터 층(thermistor layer)을 포함하는 히터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판 층, 상기 버스 층, 상기 선택적인 전도 층, 및 상기 서미스터 층은 실제적으로 동일한 공간에 걸쳐 있는 히터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 서미스터 층은 증가 온도에 응답하여 증가 저항을 갖는 히터.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 히터는 실제적으로 직사각형이며 상기 커넥터 부분은 상기 제 2 단자로부터 대각선 방향으로 대향되는 히터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 버스 층과 상기 선택적인 전도 층의 사이에 유전체 층(dielectric layer)을 더 포함하는 히터.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유전체 층은 상기 제 3 단자가 상기 제 2 단자와 전기 통전을 하고 상기 제 4 단자가 상기 커넥터 부분과 전기적인 통전을 하는 통로를 포함하는 히터.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 전도 스트립은 서로 평행하며, 상기 제 2 전도 스트립은 서로 평행하고 상기 제 1 전도 스트립에 대해 평행하며, 상기 제 1 전도 스트립은 상기 선택적인 전도 층에서 상기 제 2 전도 스트립과 교대로 형성되는 히터.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 전도 스트립은 실제적으로 상기 서미스터 층을 통하는 것을 제외하고 상기 제 2 전도 스트립과 전기 접속이 없는 히터.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 버스 층, 상기 유전체 층, 상기 선택적인 전도 층, 및 상기 서미스터 층은 스크린 인쇄(screen printed)되는 히터.
  10. 제 9항에 있어서, 히터의 외부 표면 상에 접착제 층을 더 포함하는 히터.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 기판 층은 폴리에스테르이며 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자가 상기 버스 층을 지나는 구멍(eyelets)을 포함하는 히터.
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