KR20100129950A

KR20100129950A - 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터

Info

Publication number: KR20100129950A
Application number: KR1020090048572A
Authority: KR
Inventors: 정상훈; 이상만; 김경남; 정종식
Original assignee: (주)휴먼앤아이디어; 주식회사 센테크; (주)케이엔테크
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-12-10

Abstract

본 발명은 차량용 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리섬유에 액상 실리콘과 도전성 카본블랙으로 이루어진 전도성 조성물을 코팅하거나 도포하여 이루어진 발열구조체를 씨줄과 날줄이 교차하는 격자 구조의 메쉬틀로 감싼 후, 그 상부와 하부를 플레이트로 덮어 형성된 핫 메쉬 플레이트를 차체에 직접 부착하고, 이러한 핫 메쉬 플레이트에 직류전원을 공급하여 원자나 이온에너지를 증가시켜 발열시킴으로써, 별도의 강제 송풍 없이 복사열에 의해 차량의 실내 공간을 따뜻하게 할 수 있는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터에 관한 것이다.

히터, 메쉬, 발열구조체, 카본블랙, 직류전원

Description

핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터{Heater system for a vehicle using a hot mesh plate}

일반적으로 차량용 히터는 부동액(냉각수)을 가열하여 직류모터를 구동시키면서 더운 바람을 나오게 하고, 이러한 더운 바람에 의해 차량 내부를 따뜻하게 유지하도록 구성된다.

그에 따라, 종래에는 가솔린이나 경유 등이 폭발하는 내연기관의 과열을 냉각시키기 위해 가열된 냉각수에 의해 더운 바람을 차량 내부로 공급하도록 구성되는 것이 일반적이었다.

그러나, 이러한 종래의 차량용 히터는 겨울철 초기 시동시 엔진의 냉각수가 외부 온도에 의해 냉각되어 있으므로, 엔진 동작 후 냉각수의 온도가 상승하기 전까지는 히터를 이용할 수 없는 문제점이 있었는바, 이러한 문제점을 해결하기 위해 프리히터를 설치하거나 전기식 히터, 또는 히트 펌프 등을 이용하였다.

또한, 근래에는 엔진작동과 별도로 냉각수를 빠른 속도로 가열하여 히터의 성능을 향상시키고, 겨울철 시동 초기의 엔진출력에도 이득을 줄 수 있는 전기식 프리히터가 제안되었다. 이러한 전기식 프리히터는 냉각수를 가열하여 더운 바람을 생성하는 냉각수 가열식 프리히터와 공기를 가열하는 공기 가열식 프리히터로 구분된다.

도 1은 종래의 공기 가열식 프리히터의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 공기 가열식 프리히터는 다수의 방열핀(10)들이 적재되고, 상기 방열핀(10) 사이에는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자가 프레임에 끼워진 상태로 절연체와 함께 조립된 PTC 소자 조립체(20)가 설치되어 히터 코어 어셈블리를 형성하게 된다.

이때, 상기 히터 코어 어셈블리의 상단과 하단에는 어퍼 하우징(30)과 엔드 하우징(40)이 각각 설치되고, 이들 어퍼 하우징(30)과 엔드 하우징(40)에 의해 텐션을 받는 사이드 플레이트(50)가 상기 어퍼 하우징(30)과 엔드 하우징(40)에 끼워져 조립된다. 상기 PTC 소자 조립체(20)는 양극 단자가 되고, PTC 소자 조립체(20)의 측부에는 음극단자(60)가 배치되어 양극 단자와 음극 단자(60)가 서로 인접한 상태에서 교호적으로 배치되어 상기 PTC 소자에 전류가 통전되게 하였다.

그러나 이와 같은 공기 가열식 프리히터는 양극 단자와 음극 단자(60)가 서로 노출된 상태로 인접 배치되어 구성되므로, 수분이 침투하는 경우 쇼트가 발생될 수 있는 문제점이 있었다. 특히, 상기 히터 코어 어셈블리에 PTC 소재를 사용한 PTC 발열체와, 방열핀, 및 냉각수가 흐르는 튜브를 마련하여 히터 코어 어셈블리 주위로 유동하는 공기를 가열하도록 구성되므로, 상기 PTC 발열체에서 발생되는 열 중에서 30~40%만이 방열핀을 통해 전달되고, 나머지 열은 냉각수가 흐르는 튜브에 전달되어, 냉각수에 의한 큰 열 손실로 인해 가열 효과가 미약하고, PTC 발열체의 단점인 돌입 전류가 배터리 용량을 초과하여 나타나는 문제점이 있었다.

또한, 최근에는 이러한 문제점들을 해결하기 위해 대한민국등록특허 제10-0764940호에 개시된 바와 같이, 카본 발열체 시트 모듈과, 상기 카본 발열체 시트 모듈에 밀착 설치되는 방열핀과, 상기 카본 발열체 시트모듈과 방열핀 사이에 밀착되어 설치되는 방열플레이트를 포함하여 구성되며, 일단부를 기준으로 방사상으로 권취되어 달팽이관 형태로 성형된 차량용 전기히터가 제안되었다.

그러나, 이러한 종래의 차량용 전기히터의 경우 발열을 위해 방열핀과 같은 와이어의 구성을 필수적으로 채택하고 있었는바, 단선의 문제가 항상 존재할 수 밖에 없었으며, 과열에 의한 화재의 위험이 항상 존재하게 되는 문제점이 있었다.

그에 따라, 종래에 제안된 전기히터는 엔진룸이나 전원공급이 용이한 배터리 부근 등 차량내의 안전한 특정 부위에 히터가 설치되고, 이와 같이 특정 부위에서 가열된 더운 공기를 차량 내부로 강제 공급하여 차량 전체를 가열시키도록 구성되는 것을 벗어나지 못하였다.

이와 같이, 차량의 특정 부위에 설치된 히터로부터 더운 공기를 강제 공급하도록 구성될 경우, 상기 히터로부터의 거리에 따라 난방 효과가 상이하게 되는 문제점이 있었으며, 뒷좌석의 경우 앞좌석에 앉는 사람과 좌석 시트로 인하여 난방효과가 현저히 감소하게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 최근에 연구가 활발히 진행되고 있는 전기자동차의 경우 가솔린 등의 폭발에 의하여 발생되는 열의 일부를 히터로 이용하지 않게 됨으로써, 엔진을 냉각시키는 냉각수를 이용하여 자동차의 난방을 유지하는 것을 벗어나 열효율이 높고 안전한 새로운 자동차 히터가 절실히 요청되고 있다.

또한, 근래에는 대한민국등록특허 제10-0535175호에서 제안된 바와 같이, 액상 실리콘 고무와 도전성 카본블랙이 일정하게 혼합된 전도성 조성물로 이루어진 카본유연성 발열구조체가 제안되었다. 그러나, 이러한 카본유연성 발열구조체는 교류(AC) 전원에 적합하게 형성되어 가정에서의 기존 전기장판이나 전기방석 등을 대체하는 것에 국한되는 등 적용분야가 상당히 제한되어 그 이용이 활성화되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 냉각수를 이용하지 않고 차량 내부 공간 전체의 난방을 균일하게 구현할 수 있으며, 전원 공급에 의한 발열시 열선을 배제함으로써 과열과 단선의 문제를 제거할 수 있게 한 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터를 제공함에 있다.

상기 과제를 이루기 위한 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는, 카본유연성 발열구조체로 이루어져 차체에 직접 설치되는 판형의 핫 메쉬 플레이트; 차량에 구비된 배터리로 이루어진 직류 전원부; 및 상기 핫 메쉬 플레이트에 구비된 도전성 단자에 상기 전원부를 연결하는 단자 와이어를 포함하여 구성되고; 상기 핫 메쉬 플레이트는 유리섬유에 액상 실리콘(Silicon)과 도전성 카본블랙(Carbon Black)이 혼합된 전도성 조성물이 코팅되거나 도포되어 형성되고 상기 직류 전원부에서 공급되는 직류전원에 의해 상기 전도성 조성물의 원자나 이온에너지가 증가하면서 열을 발생시키는 발열구조체와, 씨줄과 날줄의 격자구조틀을 형성하며 상기 발열구조체의 외부를 감싸는 합성수지로 이루어진 메쉬틀과, 상기 메쉬틀의 양단에 설치되는 도전성 단자, 및 상기 메쉬틀의 상부와 하부를 덮는 플레이트를 포함하여 구성되며; 상기 발열구조체는 상기 액상 실리콘과 도전성 카본블랙의 질량비가 100:1~15 이며, 상기 도전성 카본블랙은 입자 크기가 20~40㎚이고, DBP(Dibutyl phthalate) 흡수량이 300 내지 500㎖/100g인 전도성 조성물로 구성되는 것을 특징 으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 핫 메쉬 플레이트가 차량의 내부 공간 전체에 넓게 설치되어 복사열을 방출하는 전면 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 전면 메쉬가 차량 실내 공간의 바닥면을 이루는 차체인 페인트 바디에 직접 부착되어 전체 바닥면에서 발열이 이루어지게 하는 바디 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 전면 메쉬가 차량의 천정 부분을 이루는 루프에 직접 부착되어, 차량의 상부 전체면에서 발열이 이루어지게 하는 루프 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 핫 메쉬 플레이트가 차량 내부의 특정 부분을 가열하여 부분적인 복사열을 방출하는 부분 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 부분 메쉬가 차량의 좌석 시트 자체에 내장되어 시트면에서 직접 복사열이 방출되게 하는 시트 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 부분 메쉬가 차량의 도어 트림에 직접 설치되어 각 도어의 전체 면에서 복사열이 방출되게 하는 도어 트림 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는 원적외선 복사열에 의해 차량 내부 공간 전체의 난방을 균일하게 구현할 수 있고, 전원 공급에 의한 발열시 과열로 인한 화재 위험을 제거하고, 열선의 단선에 의한 고장이 발생되 지 않게 한 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는 카본유연성 발열구조체로 이루어져 차체에 직접 설치되는 판형의 핫 메쉬 플레이트와, 차량에 구비되어 직류(DC)전원을 공급하는 배터리로 이루어진 전원부와, 상기 핫 메쉬 플레이트에 구비된 단자에 상기 전원부를 연결하는 단자 와이어와, 상기 핫 메쉬 플레이트에서 발생되는 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 핫 메쉬 플레이트는 차량 내부의 전체 공간을 균일하게 가열할 수 있는 전면 메쉬로 구성될 수 있음은 물론, 차량 내부의 특정 부분을 가열할 수 있는 부분 메쉬로 구성될 수도 있다. 또한, 하나의 차량 내부에 전면 메쉬와 부분 메쉬가 함께 설치될 수도 있다. 이때, 상기 전면 메쉬와 부분 메쉬에서 발생된 열은 복사열이므로, 강제 송풍 없이 상기 전면 메쉬와 부분 메쉬 전면에서 복사되어 차량 내부를 따뜻하게 유지할 수 있게 된다.

먼저, 상기 핫 메쉬 플레이트가 전면 메쉬로 구성된 실시예로서 차량의 바닥면을 이루는 차체에 부착되는 바디 핫 메쉬와, 차량의 루프에 부착되는 루프 핫 메쉬를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터의 바디 핫 메쉬를 나타내는 평면 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따라 바디 핫 메쉬가 차체에 부착된 것을 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따라 바디 핫 메쉬 상부에 카펫이 구비된 것을 나타내는 단면도이다. 상기 도 2 내지 도 4에서는 씨줄과 날줄로 이루어진 격자구조의 메쉬틀 구조가 보이도록 도시하였으나, 이는 메쉬틀의 기본 구조를 나타내기 위한 것일 뿐, 실제적으로는 상부 플레이트에 의해 덮여서 상기 메쉬틀의 구조가 외부로 노출되지 않게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는, 차량 실내 공간의 바닥면을 이루는 차체에 부착되는 바디 핫 메쉬(100)와, 상기 바디 핫 메쉬에 직류(DC)전원을 공급하는 전원부(500)와, 상기 바디 핫 메쉬의 양 단에 구비된 도전성 단자에 전원을 전달하는 단자 와이어(600)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 바디 핫 메쉬로 이루어진 차량용 히터의 온 오프 조작과 온도 조절이 가능한 제어수단(700)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 바디 핫 메쉬(100)는 전원 공급에 의해 복사열을 방출하는 카본유연성 발열구조체로 구성되고, 차량 바닥면의 차체를 이루는 페인트 바디(110)의 형상에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 운전석과 조수석 사이에 위치하게 되는 기어 조작부의 수납공간을 위하여 중앙 부분을 제외한 대략 영문자 U자 형상으로 이루어지며, 상기 페인트 바디(110)에 접착제나 클립 등을 이용하여 직접 부착된다.

상기 바디 핫 메쉬(100)는 차량의 내부를 이루는 공간의 크기에 맞게 형성되어 차량 내부에 구비된 여러 턱 구조에 의해 그 이동이 자연스럽게 방지되므로, 볼트 결합과 같이 견고하게 고정시킬 필요 없이 차체에 용이하게 부착할 수 있게 된다.

도 5a는 본 발명에 따른 바디 핫 메쉬를 이루는 핫 메쉬 플레이트의 구조를 나타내는 평면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 바디 핫 메쉬를 이루는 핫 메쉬 플레이트의 단면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 바디 핫 메쉬(100)는 차량의 페인트 바디(110)에 직접 설치되는 판형의 플레이트로 구성되며, 도전성 카본블랙으로 이루어지고 직류전원의 공급에 의해 원자나 이온에너지가 증가하면서 열을 발생시키는 발열구조체(120)와, 씨줄과 날줄로 직조되어 플레이트의 기본 틀을 이루며 상기 발열구조체의 외부를 감싸는 메쉬틀(130)과, 상기 메쉬틀의 양 단에 설치되는 도전성 단자(140), 및 상기 메쉬틀의 상부와 하부를 덮는 플레이트(150,160)를 포함하여 구성된다.

상기 발열구조체(120)는 기본적인 틀을 이루는 유리섬유에 액상 실리콘(Silicon)과 도전성 카본블랙(Carbon Black)의 혼합으로 이루어진 전도성 조성물이 코팅되거나 도포되어 구성된다. 그에 따라, 상기 유리섬유는 전도성 조성물이 상기 바디 핫 메쉬(100)의 전면에 걸쳐서 고르게 분포하여 발열효과를 나타낼 수 있게 하지만, 전류의 전달경로는 유리섬유와는 무관하게 상기 전도성 조성물 자체의 원자나 이온 단위에서 이루어지므로 단선의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

이때, 상기 액상 실리콘과 도전성 카본블랙은 질량비가 100:1~15이고, 상기 도전성 카본블랙은 입자 크기가 20~40㎚이며, DBP(Dibutyl phthalate) 흡수량이 300 내지 500㎖/100g 으로 구성되어 발열 효율과 유연성을 향상시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 발열구조체(120)는 도전성 카본블랙의 입자 사이에 액상 실리콘으로 채워지는 미세한 공간을 두고 카본블랙이 응집된 구조를 이루는데, 이때 상기 미세한 공간이 포텐셜 장벽의 역할을 하면서, 상기 도전성 단자(140)를 통하여 공급되는 전원으로 야기되는 열적 동요에 의해 전자가 상기 미세한 공간을 넘어 터널링되어 전기전도성이 나타나게 된다.

이와 같이, 상기 발열구조체(120)는 터널링 전류를 이용하여 전기전도성을 갖게 하는데, 온도가 상승하게 되면 상기 미세한 공간의 사이가 넓어져 전기전도성이 낮아지고 저항값이 상승하면서 전기절연체로서 기능하게 된다.

상기 메쉬틀(130)은 상기 발열구조체를 씨줄과 날줄의 격자구조로 형성하고, 상기 발열구조체가 그러한 격자구조를 유지할 수 있게 상기 발열구조체(120)의 외주면을 감싸도록 구성된다. 이를 위하여, 상기 발열구조체(120)를 격자구조의 프레임상에 위치시킨 후 그 외주면을 합성수지로 감싸서 도 5a에 도시된 바와 같은 격자구조를 형성하도록 구성된다.

이때, 상기 바디 핫 메쉬(100)는 산업용 건축자재와 같이 콘센트 등으로부터 충분한 교류(AC)전원을 공급받지 못하므로, 자동차에 내장된 배터리의 낮은 직류전압에 의해서도 충분한 발열효과를 얻을 수 있도록, 상기 메쉬틀을 이루는 씨줄과 날줄로 이루어진 메쉬의 간격을 촘촘히 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 메쉬의 간격을 너무 촘촘하게 할 경우에는 플레이트 전면에 코팅 하는 것과 다를 바 없으며 필요이상으로 과도한 발열이 이루어져 배터리의 수명을 단축시킬 수 있으므로, 상기 씨줄과 날줄로 이루어진 메쉬의 간격은 대략 0.1~10㎜로 형성되는 것 이 바람직하다. 그에 따라, 자동차 배터리에서 제공되는 직류(DC)전압 6~70V의 전원에 의해서도 전류 소모를 최소화하면서 양호한 발열효과를 구현할 수 있게 된다. 이 경우 상기 메쉬의 간격을 작게 할수록 발열면이 증가하게 되어 발열효과를 크게 향상시킬 수 있게 됨은 물론이다.

상기 도전성 단자(140)는 상기 메쉬틀에 의해 씨줄과 날줄이 교차되는 격자구조를 이루는 상기 발열구조체(120)의 전도성 조성물에 전원을 공급할 수 있도록, 전도성이 우수한 도체금속선으로 구성되어 상기 메쉬틀(130)의 외곽에 배치되어 구성된다.

이때, 상기 도전성 단자(140)가 종래의 열선과 같이 직접적인 발열수단은 아니므로 상기 바디 핫 메쉬 전면에 설치되지는 않지만, 상기 발열구조체가 클 경우 발열효율과 발열에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 다수개가 구비될 수도 있음은 물론이다. 이와 같이 다수개의 도전성 단자가 구비된 경우 상기 단자의 간격은 대략 5~100㎜로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 플레이트는 상기 바디 핫 메쉬가 외부에 직접적으로 노출되는 면으로서, 상기 메쉬틀(130)의 상부를 덮는 상부 플레이트(150)와 상기 메쉬틀(130)의 하부를 덮는 하부 플레이트(160)로 구성된다.

이때, 상부 플레이트(150)와 하부 플레이트(160)는 상기 발열구조체(120)에서 발생되어 메쉬틀로 전달된 열이 바디 핫 메쉬 전면에서 고르게 복사될 수 있고, 신체 접촉시 부작용을 최소화할 수 있는 합성수지로 구성되는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 상부 플레이트(150)와 하부 플레이트(160)는 화학적으로 안정하고 천연고무에 가까운 성질을 보이며, 내후성과 노후성 및 방수성이 우수하며, 150℃까지 사용할 수 있는 내열성이 있고, -50℃까지 사용할 수 있는 내한성이 있는 이중합성고무(EPDM : Ethylene Propylene Rubber)로 형성되거나, 상당한 내유성과 내노화성 및 난연성 등이 특색이 있는 클로로프렌 고무(CR : Chloroprene-rubber)로 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 메쉬틀(130)을 상기 하부 플레이트(160)에 놓고 그 상부에 상기 상부 플레이트(150)를 위치시킨 후 상부에서 열압착함으로써, 상기 상부 플레이트나 하부 플레이트 중 적어도 어느 일면에 있는 접착체(151)가 녹으면서 상부와 하부 플레이트를 견고하게 접착시켜 구성하게 된다.

이와 같이 상기 메쉬틀(130)을 상기 상부 플레이트(150)와 하부 플레이트(160) 사이에 위치시킴으로써, 상기 발열구조체에서 발생된 열이 플레이트 전면에서 고르게 복사되어 발열효과 및 난방 효과를 향상시킴과 아울러, 차량의 바닥에 위치하여 수시로 밟아도 메쉬틀이 직접적으로 손상되지 않으며, 차량의 페인트 바디에 설치하기 용이하게 된다.

상기 전원부(500)는 일정한 전압을 공급할 수 있도록 자동차에 구비된 직류(DC)전원인 배터리로 구성되며, 상기 바디 핫 메쉬에 구비된 도전성 단자(140)를 상기 배터리에 연결하여 전원을 공급하도록 구성된다. 그에 따라 메쉬틀(130)에 구비된 두 개의 도전성 단자(140)에 상기 단자 와이어(600)를 각각 연결시키는 것만으로 바디 핫 메쉬(100) 전체에서의 발열효과를 얻을 수 있게 된다.

즉, 종래에 전기를 이용하여 열을 발생시키기 위해서는 발열하고자 하는 부 분 전체에 필수적으로 열선을 설치하고, 이러한 열선에서의 저항이 증가되면서 그 저항이 열로 방출되게 하였다. 이와 같이 열선을 이용하여 발열할 경우에는 과열에 의한 화재 위험이 늘 뒤따르게 되고, 열선이 중간에서 단선될 경우 해당 라인 전체가 작동하지 않게 되며, 더욱이 하나의 열선을 연결하여 형성할 경우에는 부분적인 단선으로 열선을 교환해야 하였다.

그러나, 상기 발열구조체로 이루어진 바디 핫 메쉬(100)는 열선을 통하여 발열이 이루어지지 않고, 유리섬유에 코팅되거나 도포되어 발열구조체를 형성하는 도전성 카본블랙을 이루는 원자나 이온의 에너지가 전원 공급에 의해 증가하게 되어 열을 발생시킴과 아울러 터널링 효과에 의해 포텐셜 장벽을 통과하여 전류가 전달되도록 구성되므로 화재의 위험이 없게 된다.

또한, 바디 핫 메쉬(100) 전체면에서의 전류 전달이 와이어에 의하지 않고 원자나 이온 수준에서 이루어지므로 충격 등에 의한 단선 가능성이 없어 지속적으로 사용할 수 있게 된다.

또한, 상기 바디 핫 메쉬(100)는 엔진이나 배터리와 가까운 곳과 그로부터 멀리 떨어진 뒷좌석의 바닥면까지 부착되어 차량 내부의 전체 바닥면에 넓게 설치되므로, 차량 내 특정 공간이 아닌 전체 바닥에서 거의 동시에 발열이 이루어지게 된다.

이와 같이, 상기 바디 핫 메쉬(100)는 차량의 특정 부위에서 발생된 열을 강제 송풍 방식으로 공급하는 것이 아니라, 차량 내부 전체의 바닥면에서 균일하게 난방이 이루어지므로 난방효과를 크게 향상시키면서 특정한 발열 위치의 과열과 그 로 인한 더위나 냄새 등의 불쾌감을 해소할 수 있게 된다.

또한, 상기 바디 핫 메쉬(100)에서 발생된 열에 의해 원적외선이 차량 내부 공간으로 복사되어 복사열로 난방이 이루어지므로 온돌효과를 구현할 수 있게 되며, 차체(110)의 바닥면 전체에서 발열되므로 차량의 내부 공간뿐만 아니라 차체 자체의 냉각도 방지할 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 차체를 이루는 페인트 바디(110)의 상면에 바디 핫 메쉬(100)가 부착되고, 상기 바디 핫 메쉬(100)의 상면에 차량 바닥에 통상적으로 구비되는 카펫(170)이 설치됨으로써, 온돌효과를 느껴 차량 내부에 있는 사람들이 따뜻함과 편안함을 느끼게 할 수 있게 된다. 또한, 상기 페인트 바디(110)의 상면에 카펫이 설치되고, 이러한 카펫의 상면에 상기 바디 핫 메쉬가 부착되도록 구성될 수도 있음은 물론이다.

다음에는 본 발명에 따라 전면 메쉬가 차량의 루프(roof)에 부착된 루프 핫 메쉬로 이루어진 것을 나타내는 구성도인 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는, 차량의 루프에 직접 부착된 루프 핫 메쉬(200)와, 상기 루프 핫 메쉬에 직류(DC)전원을 공급하는 전원부(500)와, 상기 루프 핫 메쉬의 양 단에 구비된 도전성 단자에 전원을 전달하는 단자 와이어(600) 및 제어수단(700)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 루프 핫 메쉬를 제외한 전원부(500)와 단자 와이어(600) 및 제어 수단(700)은 상기 핫 메쉬 플레이트가 바디 핫 메쉬로 이루어진 경우를 나타내는 첫 번째 실시예의 경우와 동일하므로, 이하에서는 루프 핫 메쉬의 구성을 위주로 설명한다.

상기 루프 핫 메쉬(200)는 카본유연성 발열구조체로 구성되어 차량의 천정 부분을 이루는 루프(roof)(210)에 직접 부착될 수 있음은 물론, 상기 루프의 내측에 접착체나 클립 등으로 부착되고 그 외부를 별도의 부직포가 감싸도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기 루프 핫 메쉬(200)는 상기 바디 핫 메쉬의 기본적인 구조와 마찬가지로 도전성 카본블랙으로 이루어져 전원 공급에 의해 원자나 이온에너지가 증가하면서 열을 발생시키는 발열구조체와, 씨줄과 날줄로 직조되어 플레이트의 기본 틀을 이루며 상기 발열구조체의 외부를 감싸는 메쉬틀(230)과, 상기 메쉬틀의 양 단에 설치되는 도전성 단자(240), 및 상기 메쉬틀의 상부와 하부를 덮는 플레이트를 포함하여 구성된다.

상기 발열구조체(120)는 상기 바디 핫 메쉬와 마찬가지로 기본적인 틀을 이루는 유리섬유에 액상 실리콘(Silicon)과 도전성 카본블랙(Carbon Black)의 혼합으로 이루어진 전도성 조성물이 코팅되거나 도포되어 구성된다. 그에 따라, 상기 발열구조체로 이루어진 루프 핫 메쉬는 열선을 통하여 발열이 이루어지지 않고, 유리섬유에 코팅되거나 도포되어 발열구조체를 형성하는 도전성 카본블랙을 이루는 원자나 이온의 에너지가 전원 공급에 의해 증가하게 되어 열을 발생시킴과 아울러 터널링 효과에 의해 포텐셜 장벽을 통과하여 전류가 전달되도록 구성되므로 화재의 위험이 없게 된다.

또한, 상기 루프 핫 메쉬(200)는 차량의 루프 전체에 걸쳐 넓게 설치되므로, 차량 내 특정 공간이 아닌 전체 공간에서 거의 동시에 발열이 이루어지게 된다. 그에 따라 상기 루프 핫 메쉬는 차량 내부 전체의 윗면에서 균일하게 난방이 이루어지며, 원적외선이 차량 내부 공간으로 복사되어 복사열로 난방을 구현하게 된다.

이와 같이, 상기 루프 핫 메쉬(200)는 원적외선 복사열에 의해 난방을 구현하게 되므로 종래에는 전혀 적용할 엄두도 내지 못하였던 차량의 루프에도 히터를 설치할 수 있게 된다.

다음에는 상기 핫 메쉬 플레이트가 부분 메쉬로 구성된 실시예로서 차량에 구비된 시트 자체에 내장된 시트 핫 메쉬와, 차량의 문에 구비된 도어 트림에 설치된 도어 트림 핫 메쉬를 설명한다.

도 7은 본 발명에 따라 시트 핫 메쉬가 좌석 시트에 내장된 것을 나타내는 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따라 시트 핫 메쉬가 좌석 시트에 내장된 것을 나타내는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는, 차량에 구비된 좌석 시트에 직접 부착된 시트 핫 메쉬(300)와, 상기 시트 핫 메쉬에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 시트 핫 메쉬의 양 단에 구비된 도전성 단자에 전원을 전달하는 단자 와이어를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 시트 핫 메쉬를 제외한 전원부와 단자 와이어는 상기 핫 메쉬 플레이트가 바디 핫 메쉬로 이루어진 경우를 나타내는 첫 번째 실시예의 경우와 동일 하므로, 이하에서는 시트 핫 메쉬의 구성을 위주로 설명한다.

상기 시트 핫 메쉬(300)는 카본유연성 발열구조체로 구성되어 차량의 좌석 시트에 직접 부착되며, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 좌석의 시트부와 등받이부가 각각 별도의 시트 핫 메쉬로 이루어질 수 있음은 물론, 상기 좌석의 시트부와 등받이부가 일체로 연결된 하나의 시트 핫 메쉬로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 시트 핫 메쉬는 좌석 시트(310)의 외부에 부착하여 구성될 수 있음은 물론, 시트커버의 내측에 접착체나 클립 등에 의해 부착하여 구성될 수도 있다.

이때, 상기 시트 핫 메쉬(300)는 상기 바디 핫 메쉬의 기본적인 구조와 마찬가지로 도전성 카본블랙으로 이루어져 전원 공급에 의해 원자나 이온에너지가 증가하면서 열을 발생시키는 발열구조체와, 씨줄과 날줄로 직조되어 플레이트의 기본 틀을 이루며 상기 발열구조체의 외부를 감싸는 메쉬틀과, 상기 메쉬틀의 양 단에 설치되는 도전성 단자(340), 및 상기 메쉬틀의 상부와 하부를 덮는 플레이트를 포함하여 구성된다.

상기 발열구조체는 상기 바디 핫 메쉬 및 루프 핫 메쉬와 마찬가지로 기본적인 틀을 이루는 유리섬유에 액상 실리콘(Silicon)과 도전성 카본블랙(Carbon Black)의 혼합으로 이루어진 전도성 조성물이 코팅되거나 도포되어 구성된다. 그에 따라, 상기 발열구조체로 이루어진 시트 핫 메쉬는 열선을 통하여 발열이 이루어지지 않고, 유리섬유에 코팅되거나 도포되어 발열구조체를 형성하는 도전성 카본블랙을 이루는 원자나 이온의 에너지가 전원 공급에 의해 증가하게 되어 열을 발생시킴과 아울러 터널링 효과에 의해 포텐셜 장벽을 통과하여 전류가 전달되도록 구성되 므로 화재의 위험이 없게 된다.

이와 같이, 시트 핫 메쉬(300) 전체면에서의 전류 전달이 와이어에 의하지 않고 원자나 이온 수준에서 이루어지므로 충격 등에 의한 단선 가능성이 현저히 감소되어 지속적으로 사용할 수 있게 된다.

또한, 상기 시트 핫 메쉬로 이루어진 차량용 히터의 경우 각 좌석마다 개별적인 온 오프 조작과 온도 조절이 가능하도록 독립적인 제어수단이 구비되어 이루어지는 것이 바람직하다.

다음에는 본 발명에 따라 부분 메쉬가 차량의 도어에 설치된 도어 트림 핫 메쉬로 이루어진 것을 나타내는 구성도인 도 9와, 본 발명에 따라 부분 메쉬가 차량의 도어에 설치된 도어 트림 핫 메쉬로 이루어진 것을 나타내는 평면도인 도 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터는, 차량의 도어에 직접 부착된 도어 트림 핫 메쉬(400)와, 상기 도어 트림 핫 메쉬에 전원을 공급하는 전원부(500)와, 상기 도어 트림 핫 메쉬의 양 단에 구비된 도전성 단자에 전원을 전달하는 단자 와이어(600) 및 제어수단(700)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 도어 트림 핫 메쉬를 제외한 전원부와 단자 와이어 및 제어수단은 상기 핫 메쉬 플레이트가 바디 핫 메쉬로 이루어진 경우를 나타내는 첫 번째 실시예의 경우와 동일하므로, 이하에서는 도어 트림 핫 메쉬의 구성을 위주로 설명한다.

상기 도어 트림 핫 메쉬(400)는 카본유연성 발열구조체로 구성되어 차량의 도어에 구비된 도어 트림(410)에 직접 부착되며, 상기 도어 트림의 외부에 부착될 수 있음은 물론, 상기 도어 트림의 내측에 접착체나 클립 등에 의해 부착되고 그 외부를 별도의 부직포가 감싸도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기 도어 트림 핫 메쉬(400)는 상기 바디 핫 메쉬의 기본적인 구조와 마찬가지로 도전성 카본블랙으로 이루어져 전원 공급에 의해 원자나 이온에너지가 증가하면서 열을 발생시키는 발열구조체와, 씨줄과 날줄로 직조되어 플레이트의 기본 틀을 이루며 상기 발열구조체의 외부를 감싸는 메쉬틀과, 상기 메쉬틀의 양 단에 설치되는 도전성 단자(440), 및 상기 메쉬틀의 상부와 하부를 덮는 플레이트를 포함하여 구성된다.

상기 발열구조체는 상기 바디 핫 메쉬와 마찬가지로 기본적인 틀을 이루는 유리섬유에 액상 실리콘(Silicon)과 도전성 카본블랙(Carbon Black)의 혼합으로 이루어진 전도성 조성물이 코팅되거나 도포되어 구성된다. 그에 따라, 상기 발열구조체로 이루어진 도어 트림 핫 메쉬는 열선을 통하여 발열이 이루어지지 않고, 유리섬유에 코팅되거나 도포되어 발열구조체를 형성하는 도전성 카본블랙을 이루는 원자나 이온의 에너지가 전원 공급에 의해 증가하게 되어 열을 발생시킴과 아울러 터널링 효과에 의해 포텐셜 장벽을 통과하여 전류가 전달되도록 구성되므로 화재의 위험이 없게 된다.

이때, 상기 도전성 단자(440)는 차량의 앞쪽 도어에 구비된 제1도어 트림 핫 메쉬의 도전성 단자의 일단과 차량의 뒤쪽 도어에 구비된 제2도어 트림 핫 메쉬의 도전성 단자 일단을 상호 연결하고, 상기 제1도어 트림 핫 메쉬에 구비된 도전성 단자의 다른 일단을 전원부의 일 단자에 연결하며, 상기 제2도어 트림 핫 메쉬에 구비된 도전성 단자의 다른 일단을 상기 전원부의 다른 일 단자에 연결하여 전체적으로 하나의 폐루프를 형성하도록 구성되어 각 핫 메쉬에 함께 전원이 공급되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 각 도어 트림 핫 메쉬마다 두 개의 도전성 단자가 구비되고 상기 두 개의 도전성 단자가 개별적으로 전원부의 두 단자에 각각 연결되어 독립적으로 전원이 인가되도록 구성될 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 바디 핫 메쉬와 시트 핫 메쉬와 도어 트림 핫 메쉬와 루프 핫 메쉬가 차량용 히터로서 각각 개별적으로 구비될 수 있음은 물론, 원적외선 복사열에 의해 차량 내에서도 마치 찜질방에 있는 것처럼 입체적인 원적외선 찜질 효과를 구현할 수 있도록 모두 구비될 수도 있음은 물론이다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 종래의 공기 가열식 프리히터의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터의 바디 핫 메쉬를 나타내는 평면 구성도.

도 3은 본 발명에 따라 바디 핫 메쉬가 차체에 설치된 것을 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 따라 바디 핫 메쉬 상부에 카펫이 구비된 것을 나타내는 단면도.

도 5a는 본 발명에 따른 핫 메쉬 플레이트의 구조를 나타내는 평면도.

도 5b는 본 발명에 따른 바디 핫 메쉬를 이루는 핫 메쉬 플레이트의 단면도.

도 6은 본 발명에 따라 루프 핫 메쉬가 차량의 루프에 설치된 것을 나타내는 구성도.

도 7은 본 발명에 따라 시트 핫 메쉬가 좌석 시트에 내장된 것을 나타내는 구성도.

도 8은 본 발명에 따라 시트 핫 메쉬가 좌석 시트에 내장된 것을 나타내는 단면도.

도 9는 본 발명에 따라 도어 트림 핫 메쉬가 차량의 도어에 설치된 것을 나타내는 구성도.

도 10은 본 발명에 따라 도어 트림 핫 메쉬가 차량의 도어에 설치된 것을 나타내는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 - 바디 핫 메쉬 110 - 페인트 바디

120 - 발열구조체 130 - 메쉬틀

140 - 도전성단자 150 - 상부 플레이트

160 - 하부플레이트 200 - 루프 핫 메쉬

300 - 시트 핫 메쉬 400 - 도어 트림 핫 메쉬

500 - 전원부 600 - 단자 와이어

700 - 제어수단

Claims

카본유연성 발열구조체로 이루어져 차체에 직접 설치되는 판형의 핫 메쉬 플레이트;

차량에 구비된 배터리로 이루어진 직류 전원부; 및

상기 핫 메쉬 플레이트에 구비된 도전성 단자에 상기 전원부를 연결하는 단자 와이어를 포함하여 구성되고,

상기 핫 메쉬 플레이트는 유리섬유에 액상 실리콘(Silicon)과 도전성 카본블랙(Carbon Black)이 혼합된 전도성 조성물이 코팅되거나 도포되어 형성되고 상기 직류 전원부에서 공급되는 직류전원에 의해 상기 전도성 조성물의 원자나 이온에너지가 증가하면서 열을 발생시키는 발열구조체와, 씨줄과 날줄의 격자구조틀을 형성하며 상기 발열구조체의 외부를 감싸는 합성수지로 이루어진 메쉬틀과, 상기 메쉬틀의 양단에 설치되는 도전성 단자, 및 상기 메쉬틀의 상부와 하부를 덮는 플레이트를 포함하여 구성되며,

상기 발열구조체는 상기 액상 실리콘과 도전성 카본블랙의 질량비가 100:1~15 이며, 상기 도전성 카본블랙은 입자 크기가 20~40㎚이고, DBP(Dibutyl phthalate) 흡수량이 300 내지 500㎖/100g인 전도성 조성물로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제1항에 있어서,

상기 메쉬틀은 씨줄과 날줄이 반복적으로 교차하는 메쉬의 간격이 0.1~10㎜인 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제1항에 있어서,

상기 도전성 단자의 간격은 5~100㎜인 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제1항에 있어서,

상기 플레이트는 상기 메쉬틀의 상부를 덮는 상부 플레이트와 하부를 덮는 하부 플레이트로 구성되며, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트를 열압착하여 그 사이에 상기 메쉬틀을 견고하게 고정시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제4항에 있어서,

상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 이중합성고무(EPDM)로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제4항에 있어서,

상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 클로로프렌 고무(CR)로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 핫 메쉬 플레이트는 차량의 내부 공간 전체에 넓게 설치되어 복사열을 방출하는 전면 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제7항에 있어서,

상기 전면 메쉬는 상기 차량 실내 공간의 바닥면을 이루는 차체인 페인트 바디에 직접 부착되어 전체 바닥면에서 발열이 이루어지게 하는 바디 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제7항에 있어서,

상기 전면 메쉬는 상기 차량 실내 공간의 바닥면을 이루는 차체인 페인트 바디의 상면에 설치된 카펫의 상면에 넓게 부착되어, 상기 카펫의 전체면에서 발열이 이루어지게 하는 바디 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제7항에 있어서,

상기 전면 메쉬는 상기 차량의 천정 부분을 이루는 루프에 직접 부착되어, 차량의 상부 전체면에서 발열이 이루어지게 하는 루프 핫 메쉬로 구성되는 것을 특 징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 핫 메쉬 플레이트는 차량 내부의 특정 부분을 가열하여 부분적인 복사열을 방출하는 부분 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제11항에 있어서,

상기 부분 메쉬는 상기 차량의 좌석 시트 자체에 내장되어 시트면에서 직접 복사열이 방출되게 하는 시트 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제12항에 있어서,

상기 시트 핫 메쉬는 상기 좌석의 시트부와 등받이부가 각각 분리된 별도의 시트 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제12항에 있어서,

상기 시트 핫 메쉬는 상기 좌석의 시트부와 등받이부가 연결된 단일의 시트 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제12항에 있어서,

상기 좌석마다 시트 핫 메쉬로의 전원 공급과 온도 조절을 개별적으로 제어하는 제어수단이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제11항에 있어서,

상기 부분 메쉬는 상기 차량의 도어 트림에 직접 설치되어 각 도어의 전체 면에서 복사열이 방출되게 하는 도어 트림 핫 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제16항에 있어서,

상기 단자 와이어는 차량의 앞쪽 도어에 구비된 제1도어 트림 핫 메쉬의 도전성 단자 일단과 차량의 뒤쪽 도어에 구비된 제2도어 트림 핫 메쉬의 도전성 단자 일단을 상호 연결하고, 상기 제1도어 트림 핫 메쉬에 구비된 도전성 단자의 다른 일단을 전원부의 일 단자에 연결하며, 상기 제2도어 트림 핫 메쉬에 구비된 도전성 단자의 다른 일단을 상기 전원부의 다른 일 단자에 연결함으로써, 상기 전원부와 제1 및 제2도어 트림 핫 메쉬가 하나의 폐루프를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.
제16항에 있어서,

상기 단자 와이어는 각 도어 트림 핫 메쉬마다 두 개의 도전성 단자가 구비되고, 상기 두 개의 도전성 단자가 개별적으로 전원부의 두 단자에 각각 연결되어 독립적으로 전원이 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 메쉬 플레이트를 이용한 차량용 히터.