KR20180102968A - 차량용 보조 히터 - Google Patents

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KR20180102968A
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양재석
임현철
김종욱
민중기
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주식회사 아모그린텍
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Abstract

베이스 기재의 일면에 리본 히터를 배치하여 대면적의 난방이 가능하면서 난방 효율을 최대화하도록 한 차량용 보조 히터를 제시한다. 제시된 차량용 보조 히터는 베이스 기재, 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체 및 리본 발열체의 일면에 배치된 코팅층을 포함한다.

Description

차량용 보조 히터{AUXILIARY HEATER FOR AUTOMOVILE}
본 발명은 차량용 보조 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 메인 히터가 동작하기 전에 실내를 난방하는 차량용 보조 히터에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 엔진에서 일정한 온도로 가열된 냉각수를 이용하여 실내를 난방하도록 구성되기 때문에 운전자가 탑승하여 시동을 건 이후 일정한 시간이 경과하면서 서서히 실내 난방이 이루어지게 된다.
특히, 최근에는 각종 차량의 엔진 연비향상과 배기가스 저감을 위한 연소효율의 개선 및 연소가스의 온도와 엔진 발열량을 최소화하려는 노력이 증가하는 추세에 있다. 이러한 추세로 인해 엔진 냉각수의 수온이 더욱 낮아져 가용 열원이 감소하게 됨에 따라 실내 난방을 냉각수의 온수 열원에 전적으로 의존하는 차량의 공기조화 시스템에서는 열원 부족을 야기하게 된다.
따라서, 엔진 냉각수의 방출 열량에만 의존하는 차량의 난방 시스템은 외기 온도가 낮은 동절기나 혹한기에는 냉각수온이 일정한 온도 이상으로 상승하기 전에적절한 실내난방이 이루어지기 어렵다.
그렇기 때문에 적절한 실내난방을 위해서는 공회전 시간이 길어지게 되며, 그 공회전에 따른 배기가스 배출량도 증가하는 문제점이 있다.
이에, 차량에는 공조기의 동작 전에 실내를 난방하는 카본 재질의 보조 히터(이하, 카본 보조 히터)가 설치되고 있다.
카본 보조 히터는 카본 및 바인더를 포함한 카본 재질을 소정 패턴으로 면상에 형성하고, 전류를 인가함에 따라 패턴에서 발생하는 열에 의해 차량의 실내를 난방한다.
하지만, 카본 보조 히터는 온도의 상승 및 하강이 반복됨에 따라 입자에 열화가 발생한다. 즉, 카본 보조 히터는 온도의 승하강이 반복되면 패턴 내의 바인더에 열화가 발생하여 카본 및 바인더가 분리되어 빈 공간(즉, 보이드(void))이 발생한다.
이 경우, 카본 보조 히터는 보이드가 발생하면 패턴에 흐르는 전류가 급속이 증가하여 버닝(burning)이 발생하기 때문에 장시간 안정성 및 신뢰성을 요구하는 자량에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이에, 연속적으로 전류를 안전하게 인가하기 위해 온도 변화에도 열화가 발생하지 않는 금속 재질로 형성된 보조 히터(이하, 금속 보조 히터)에 대한 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 히터에 사용되는 금속 재질은 니크롬선(NiCr), 페칼로이(FeCr) 등이 있으나, 주로 고온용이기 때문에 화재 발생 가능성이 있어 차량에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 금속 재질은 텐션 등의 특성에 의해 평판으로 형성하기 어려워 주로 스파이럴 형상으로 제작되기 때문에 보조 히터의 부피가 커지고, 차량 외부 방향에 대면적의 단열 부재를 추가해야 하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1673898호(명칭: 차량의 보조난방장치용 프리 히터)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 베이스 기재의 일면에 리본 히터를 배치하여 대면적의 난방이 가능하면서 난방 효율을 최대화하도록 한 차량용 보조 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 보조 히터는 베이스 기재, 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체 및 리본 발열체의 일면에 배치된 코팅층을 포함한다. 이때, 코팅층은 5㎛ 이하의 두께로 형성된 박막 수지 재질일 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 보조 히터는 베이스 기재, 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체, 리본 발열체 및 베이스 기재의 일면에 배치된 방열 부재 및 방열 부재의 일면에 형성된 방열 코팅층을 포함한다.
이때, 방열 부재는 알루미늄이고, 방열 코팅층은 세라믹 재질을 포함한 필름 또는 코팅액으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 보조 히터는 베이스 기재, 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체 및 베이스 기재 및 리본 발열체의 일면에 형성된 방열 코팅층을 포함한다. 이때, 방열 코팅층은 세라믹 필러를 포함한 수지 재질일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보조 히터의 리본 발열체는 비정질 금속합금물일 수 있다. 이때, 리본 발열체는 베이스 기재의 일면에 상호 이격 배치된 복수의 방열 라인으로 구성되고, 복수의 방열 라인은 연결 라인을 통해 연결되어 방열 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보조 히터는 베이스 기재의 타면에 배치되고, 리본 발열체에서 차량의 외부 방향으로 방사되는 열을 차량의 내부 방향으로 반사하는 반사 부재를 더 포함할 수 있다. 이때, 반사 부재는 일면에 다수의 굴곡이 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량용 보조 히터는 방열 면적을 증가시키면서 열효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보조 히터를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 보조 히터를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 보조 히터를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 보조 히터를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보조 히터의 변형예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)는 차량의 공기조화 장치가 원활한 난방 구동을 하기 전에 차량 내부를 난방하는 히터로 소정 면적을 갖는 판상으로 형성된다. 차량용 보조 히터(100)는 일면(즉, 도 1)이 차량의 내부 방향으로 향하고, 타면(즉, 도 2)이 차량의 외부 방향을 향하도록 배치된다. 차량용 보조 히터(100)는 도어, 대시 보드 등에 설치되어 탑승자의 무릎 방향으로 열을 방출하며 차량 실내를 난방한다. 이때, 차량용 보조 히터(100)는 차량 외부 온도보다 대략 20도 정도 높은 온도로 차량 실내를 난방한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)는 베이스 기재(110), 리본 발열체(120) 및 코팅층(130)을 포함하여 구성된다.
베이스 기재(110)는 차량의 외부 방향에 배치된다. 베이스 기재(110)는 폴리이미드(PI) 등과 같은 내열성 수지로 구성된다.
리본 발열체(120)는 베이스 기재(110)의 일면(즉, 차량 내부 방향의 일면)에 소정 방열 패턴으로 형성된다. 즉, 리본 발열체(120)는 소정 선폭 및 두께를 갖는 복수의 방열 라인을 소정 간격 이격시켜 평행하게 배치하고, 연결 라인을 이용하여 복수의 방열 라인을 직렬, 병렬 또는 직병렬 방식으로 연결하여 소정 형상의 방열 패턴을 형성한다.
리본 발열체(120)는 외부로부터 전원(전류)인가 됨에 따라 소정 온도의 열을 발생한다. 즉, 리본 발열체(120)는 외부 온도에 따라 인가되는 전원에 의해 동작하여 외부 온도에 비해 대략 20도 정도 높은 열을 발생한다. 이때, 리본 발열체(120)는 전류 인가에 따른 저항 히팅 방식으로 소정 온도의 열을 발생하며, 설정 온도(예를 들면, 대략 70~100도 정도) 이상의 열이 발생하면 열 발생을 차단한다.
이에, 차량용 보조 히터(100)는 장시간(대략 10년 내지 15년 정도) 동안 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
이를 위해, 리본 발열체(120)는 리본(띠)형태의 비정질 금속합금물인 것을 일례로 한다. 이때, 비정질 금속합금물(amorphous metallic alloy)은 매우 높은 연성과 신율을 가지며 가열시간이 짧으며, 철(Fe) 89 ~ 96 중량%, 붕소(B) 2~4 중량%, 실리콘(Si) 2~ 7 중량% 의 조성으로 되어 있으며, 필요에 따라 크롬(Cr)과 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)이 소량 첨가될 수도 있다. 이러한 비정질 금속합금물은 액체를 원자가 배열할 시간이 없을 정도의 속도(백만도/초)로 초급냉하여 제조되는 소재로서 비정질, 무정형, 유리상태로 되어 있다.
코팅층(130)은 리본 발열체(120)의 일면에 배치되어 리본 발열체(120)의 쇼트 발생을 방지한다. 이때, 코팅층(130)은 두껍게 형성되는 경우 리본 발열체(120)에서 발생하는 열을 흡수하여 난방 효율이 저하된다. 이에, 코팅층(130)은 대략 5㎛ 정도의 두께의 박막 수지 재질로 형성되며, 폴리이미드인 것을 일례로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)는 베이스 기재(110), 리본 발열체(120), 방열 부재(140), 방열 코팅층(150)을 포함하여 구성된다.
베이스 기재(110)는 차량의 외부 방향에 배치된다. 베이스 기재(110)는 폴리이미드(PI) 등과 같은 내열성 수지로 구성된다.
리본 발열체(120)는 베이스 기재(110)의 일면(즉, 차량 내부 방향의 일면)에 소정 방열 패턴으로 형성된다. 즉, 리본 발열체(120)는 소정 선폭 및 두께를 갖는 복수의 방열 라인을 소정 간격 이격시켜 평행하게 배치하고, 연결 라인을 이용하여 복수의 방열 라인을 직렬, 병렬 또는 직병렬 방식으로 연결하여 소정 형상의 방열 패턴을 형성한다.
리본 발열체(120)는 외부로부터 전원(전류)인가 됨에 따라 소정 온도의 열을 발생한다. 즉, 리본 발열체(120)는 외부 온도에 따라 인가되는 전원에 의해 동작하여 외부 온도에 비해 대략 20도 정도 높은 열을 발생한다. 이때, 리본 발열체(120)는 전류 인가에 따른 저항 히팅 방식으로 소정 온도의 열을 발생하며, 설정 온도(예를 들면, 대략 70~100도 정도) 이상의 열이 발생하면 열 발생을 차단한다.
이에, 차량용 보조 히터(100)는 장시간(대략 10년 내지 15년 정도) 동안 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
이를 위해, 리본 발열체(120)는 리본(띠)형태의 비정질 금속합금물인 것을 일례로 한다. 이때, 비정질 금속합금물(amorphous metallic alloy)은 매우 높은 연성과 신율을 가지며 가열시간이 짧으며, 철(Fe) 89 ~ 96 중량%, 붕소(B) 2~4 중량%, 실리콘(Si) 2~ 7 중량% 의 조성으로 되어 있으며, 필요에 따라 크롬(Cr)과 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)이 소량 첨가될 수도 있다. 이러한 비정질 금속합금물은 액체를 원자가 배열할 시간이 없을 정도의 속도(백만도/초)로 초급냉하여 제조되는 소재로서 비정질, 무정형, 유리상태로 되어 있다.
방열 부재(140)는 판상으로 형성되어 리본 발열체(120)의 일면(즉, 차량 내부 방향의 일면)에 배치된다. 방열 부재(140)는 리본 발열체(120)에서 발생하는 열을 흡수하여 차량 내부 방향으로 방사한다. 이때, 방열 부재(140)는 방열 라인에서만 열을 방사하는 제1 실시예에 비해 방사 면적을 증가시켜 난방 효율을 최대화할 수 있다. 이를 위해, 방열 부재(140)는 열전도율이 높은 알루미늄 포일(Al foil) 등의 금속 재질로 형성되는 것을 일례로 한다.
방열 코팅층(150)은 방열 부재(140)의 일면(즉, 차량 내부 방향의 일면)에 배치되어, 방열 부재(140)에 의한 션트(Shunt) 발생을 방지한다. 방열 코팅층(150)은 션트 발생 방지를 위해 절연 특성의 수지 재질(예를 들면, PI)로만 구성되는 경우 열을 흡수하여 방열 효율이 저하될 수 있다.
이에, 방열 코팅층(150)은 절연 특성 및 방열 특성을 갖는 재질로 형성되어 방열 부재(140)에 흡수된 열을 차량 내부로 방사한다. 즉, 알루미늄으로 구성된 방열 부재(140)는 열 방사 효율이 대략 15% 정도이다. 이때, 방열 코팅층(150)은 방열 부재(140)의 열을 흡수하여 차량 내부로 방사하기 때문에 열 방사 효율을 대략 90% 정도까지 증가시킨다. 이를 위해, 방열 코팅층(150)은 절연 특성 및 방열 특성을 갖는 세라믹 재질인 것을 일례로 하며, 세라믹 재질의 필름을 방열 부재(140)의 일면에 접착하거나, 세라믹 재질을 포함하는 코팅액을 방열 부재(140)의 일면에 코팅하여 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)는 베이스 기재(110), 리본 발열체(120), 방열 코팅층(150)를 포함하여 구성된다.
베이스 기재(110)는 차량의 외부 방향에 배치된다. 베이스 기재(110)는 폴리이미드(PI) 등과 같은 내열성 수지로 구성된다.
리본 발열체(120)는 베이스 기재(110)의 일면(즉, 차량 내부 방향의 일면)에 소정 방열 패턴으로 형성된다. 즉, 리본 발열체(120)는 소정 선폭 및 두께를 갖는 복수의 방열 라인을 소정 간격 이격시켜 평행하게 배치하고, 연결 라인을 이용하여 복수의 방열 라인을 직렬, 병렬 또는 직병렬 방식으로 연결하여 소정 형상의 방열 패턴을 형성한다.
리본 발열체(120)는 외부로부터 전원(전류)인가 됨에 따라 소정 온도의 열을 발생한다. 즉, 리본 발열체(120)는 외부 온도에 따라 인가되는 전원에 의해 동작하여 외부 온도에 비해 대략 20도 정도 높은 열을 발생한다. 이때, 리본 발열체(120)는 전류 인가에 따른 저항 히팅 방식으로 소정 온도의 열을 발생하며, 설정 온도(예를 들면, 대략 70~100도 정도) 이상의 열이 발생하면 열 발생을 차단한다.
이에, 차량용 보조 히터(100)는 장시간(대략 10년 내지 15년 정도) 동안 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
이를 위해, 리본 발열체(120)는 리본(띠)형태의 비정질 금속합금물인 것을 일례로 한다. 이때, 비정질 금속합금물(amorphous metallic alloy)은 매우 높은 연성과 신율을 가지며 가열시간이 짧으며, 철(Fe) 89 ~ 96 중량%, 붕소(B) 2~4 중량%, 실리콘(Si) 2~ 7 중량% 의 조성으로 되어 있으며, 필요에 따라 크롬(Cr)과 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)이 소량 첨가될 수도 있다. 이러한 비정질 금속합금물은 액체를 원자가 배열할 시간이 없을 정도의 속도(백만도/초)로 초급냉하여 제조되는 소재로서 비정질, 무정형, 유리상태로 되어 있다.
방열 코팅층(150)은 세라믹 필러를 포함한 수지 재질로 형성된다. 즉, 방열 코팅층(150)은 세라믹 필러를 포함한 PI 코팅액을 베이스 기재(110) 및 리본 발열체(120)의 일면(즉, 차량 내부 방향의 일면)에 코팅하여 박막의 판상으로 형성된다.
방열 코팅층(150)은 대략 3~5㎛ 정도의 두께를 박막층으로 형성된다. 방열 코팅층(150)은 박막층으로 형성되기 때문에 수지에 의한 열 효율 저하를 방지할 수 있다.
방열 코팅층(150)은 세라믹 필러를 포함한 수지 재질로 형성됨에 따라 방열 라인에서만 열을 방사하는 제1 실시예에 비해 방사 면적을 증가시켜 난방 효율을 최대화할 수 있다.
이와 함께, 방열 코팅층(150)은 절연 특성의 수지 재질을 포함하기 때문에 리본 발열체(120)를 절연하여 션트 발생을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)는 차량 내부로의 일방향성 난방을 위해 반사 부재(160)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 도 6에서는 설명의 편의를 위해 제1 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)에 반사 부재(160)가 포함된 구조만을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 차량용 보조 히터(100)에 반사 부재(160)를 구비할 수도 있다.
반사 부재(160)는 리본 발열체(120)에서 베이스 기재(110) 방향(즉, 차량 외부 방향)으로 방사되는 열을 차량 내부 방향으로 반사한다.
이를 위해, 반사 부재(160)는 베이스 기재(110)의 타면(즉, 차량 외부 방향)에 배치된다. 반사 부재(160)는 리본 발열체(120)에서 차량 외부 방향으로 방사되는 열을 흡수하여 차량 내부 방향으로 반사한다.
이를 통해, 차량용 보조 히터(100)는 차량 내부 방향으로만 열을 방사하는 일방향성 난방 특성을 갖는다. 이때, 반사 부재(160)는 열 반사 효율을 증가시키기 위해 차량 외부 방향의 일면에 굴곡이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예의 차량용 보조 히터(100)에 포함된 방열 코팅층(150)은 절연성 방열 코팅 조성물로 구성될 수 있다.
절연성 방열 코팅 조성물은 주제수지를 포함하는 코팅층(130) 형성성분 및 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 70 중량부로 포함되는 절연성 방열필러를 포함한다.
코팅층(130) 형성성분은 주제수지를 포함하고, 주제수지가 경화형 수지일 경우 경화제를 더 포함할 수 있다.
주제수지는 코팅층(130)을 형성할 수 있는 것으로써, 당업계에 공지된 성분의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 피코팅 기재와의 접착성, 발열 기재의 열에 의해 취화 되지 않는 내열성, 전기적 자극에 의해 취화되지 않는 절연성, 기계적 강도, 절연성 방열필러와의 상용성 개선에 따른 방열성능 향상과 동시에 방열필러의 분산성을 향상시킬 수 있도록 주제수지는 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 선형지방족형(linear Aliphatic) 에폭시 수지, 고무변성 에폭시 수지 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 구비하는 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로 글리시딜에테르형 에폭시 수지는 페놀류의 글리시딜에테르와 알코올류의 글리시딜에테르를 포함하며, 페놀류의 글리시딜 에테르로 비스페놀 A형, 비스페놀 B형, 비스페놀AD형, 비스페놀 S형, 비스페놀 F형 및 레조르시놀 등과 같은 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac) 에폭시, 아르알킬페놀 노볼락, 테르펜페놀 노볼락과 같은 페놀계 노볼락 및 o-크레졸 노볼락(Cresolnovolac) 에폭시와 같은 크레졸 노볼락계 에폭시 수지 등이 있고, 이들을 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
글리시딜 아민형 에폭시 수지로 디글리시딜아닐린, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌디아민, 1,3-비스(디글리시딜아미노메틸)시클로헥산, 글리시딜에테르와 글리시딜아민의 양구조를 겸비한 트리글리시딜-m-아미노페놀, 트리글리시딜-p-아미노페놀 등이 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
글리시딜에스테르형 에폭시수지로 p-하이드록시벤조산, β-하이드록시나프토에산과 같은 하이드록시카본산과 프탈산, 테레프탈산과 같은 폴리카본산 등에 의한 에폭시 수지일 수 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
선형 지방족형 에폭시 수지로 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올, 글리세린, 트리메틸올에탄, 티리메틸올프로판, 펜타에리트리롤, 도데카히드로 비스페놀 A, 도데카히드로 비스페놀 F, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등에 의한 글리시딜에테르일 수 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
고무변성 에폭시 수지는 골격에 고무 및/또는 폴리에테르를 갖는 에폭시 수지이면 특별히 한정되지 않으며, 일예로, 카르복시기 변성 부타다이엔-아크릴로나이트릴 엘라스토머와 분자 내에서 화학적으로 결합한 에폭시 수지(CTBN변성 에폭시 수지), 아크릴로나이트릴-부타다이엔 고무 변성 에폭시 수지(NBR 변성에폭시수지), 우레탄 변성 에폭시 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 고무 변성에폭시 수지일 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
다만, 후술하는 절연성 방열필러, 특히 그 중에서도 탄화규소와의 상용성이 매우 뛰어나 방열특성, 절연성 방열코팅층(130)의 내구성 향상 측면, 절연성방열코팅층(130)의 표면품질 향상의 측면 및 방열필러의 분산성 향상의 측면에서, 일예로 주제수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00001
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자, C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 알킬기이고, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자,
C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자, C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 알킬기이며, n은 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 400 ~ 4000, 바람직하게는 450 ~ 3900이도록 하는 유리수이다.
만일, 화학식 1 로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 400 미만일 경우 코팅조성물의 흐름성이 증가하여 절연성 방열코팅층(130)의 생성이 어려울 수 있고, 생성 후에도 피코팅면과의 접착력이 저하될 수 있고, 중량평균분자량이 4000을 초과할 경우 균일한 두께의 절연성 방열코팅층(130)으로 제조하기 어렵고, 코팅 조성물 내 방열필러의 분산성이 저하되어 절연성 방열코팅층(130) 형성 시 균일한 절연 및 방열성능을 발현하기 어려울 수 있다.
또한, 상술한 주제수지로 사용될 수 있는 에폭시 수지와 함께 코팅층(130) 형성성분에 포함되는 경화제는 선택될 수 있는 에폭시의 구체적인 종류에 따라 그 종류를 달리할 수 있으며, 구체적인 종류는 당업계에 공지된 경화제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 지방족 폴리 아민계 경화제, 방향족 폴리 아민계 경화제, 산무수물계 경화제 및 촉매계 경화제 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
구체적으로 지방족 폴리 아민계 경화제는 일예로, 폴리에틸렌폴리아민 일 수 있고, 바람직하게는 디에틸렌 트리아민(DETA), 디에틸 아미노 프로필아민(DEAPA), 트리에틸렌 테트라민(TETA), 테트라에틸렌 펜타민(TEPA) 및 멘탄디아민(MDA)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 방향족 폴리 아민계 경화제는 일예로, 메타 페닐 디아민(MPDA), 디아미노 디페닐 술폰(DDS) 및 디페닐 디아미노 메탄(DDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 산무수물계 경화제는 일예로, 프탈릭 언하이드라이드(PA), 테트타하이드로프탈릭 언하이드라이드(THPA), 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MTHPA), 헥사 하이드로프탈릭 언하이드라이드(HHPA) 및 메틸 나딕 언하이드라이드(MNA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 촉매계 경화제는 일예로, 디시안디아미드(DICY), 멜라민, 폴리머캡탄, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), BF3 모노 에틸렌 아민(BF3-MEA), 벤질 디메틸 아민(BDMA) 및 페닐 이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 촉매계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 주제수지로 화학식1로 표시되는 화합물을 포함할 경우 코팅층(130) 형성성분은 경화제로써 지방족 폴리 아민계 경화제를 포함하는 제1경화제 및 방향족 폴리 아민계, 산무수물계 경화제 및 촉매계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2경화제를 포함할 수 있다. 이를 통해 후술하는 절연성 방열필러, 그 중에서도 탄화규소와의 상용성 향상에 매우 유리하고, 절연성 방열코팅층(130)의 접착성, 내구성, 표면품질 등 모든 물성에 있어서 유리하며, 더불어 방열 코팅조성물이 적용될 피착면이 평활한 평면이 아닌 굴곡지거나 단차가 형성된 경우에 해당 부분에 형성된 절연성 방열코팅층(130)에 크랙이 발생하거나 박리되는 것을 더욱 방지하는 이점이 있다. 또한, 보다 향상된 물성을 발현하기 위하여 바람직하게는 경화제는 제1경화제 및 제2경화제를 1 : 0.5 ~ 1.5 의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.6 ~ 1.4 의 중량비로 포함할 수 있다.
만일 제1경화제 및 제2경화제의 중량비가 1 : 0.5 미만이면 피착재와의 부착강도가 약해질 수 있고, 중량비가 1 : 1.4를 초과하면 코팅 도막의 탄성이 저하될 수 있고, 내구성이 좋지 않을 수 있다.
또한, 코팅층(130) 형성성분은 주제수지 100 중량부에 대하여 경화제는 25 ~ 100 중량부로, 바람직하게는 40 ~ 80 중량부로 포함할 수 있다. 만일 경화제가 25 중량부 미만으로 구비되는 경우 수지가 미경화 되거나, 형성된 절연성 방열코팅층(130)의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 경화제가 100 중량부를 초과할 경우 형성된 절연성 방열코팅층(130)에 크랙이 발생하거나, 절연성 방열코팅층(130)이 깨질 수 있다.
절연성 방열필러는 그 재질에 있어서 절연성 및 방열성을 동시에 가지는 것이라면 제한 없이 선택할 수 있다. 또한, 절연성 방열 필러의 형상, 크기는 제한이 없으며, 구조에 있어서도 다공질이거나 비다공질일 수 있고, 목적에 따라 달리 선택할 수 있다. 일예로, 절연성 방열 필러는 탄화규소, 산화마그네슘, 이산화티타늄, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 실리카, 산화아연, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 산화망간, 산화지르코니아 및 산화붕소로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 다만, 바람직하게는 우수한 절연 및 방열성능, 절연성 방열코팅층(130)의 형성 용이성, 절연성 방열코팅층(130) 형성 후 균일한 절연 및 방열성능, 절연성 방열코팅층(130)의 표면품질 등 목적하는 물성의 달성을 용이하게 하는 측면에서 바람직하게는 탄화규소일 수 있다.
또한, 절연성 방열필러의 경우 표면이 실란기, 아미노기, 아민기, 히드록시기, 카르복실기 등의 관능기로 개질시킨 필러를 사용할 수 있고, 이때, 관능기는 직접 필러의 표면에 결합되어 있을 수 있고, 또는 탄소수 1 ~ 20개의 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소나 탄소수 6 ~ 14개의 치환 또는 비치환의 방향족 탄화수소를 매개로 필러에 간접적으로 결합되어 있을 수 있다.
또한, 절연성 방열 필러는 카본계, 금속 등의 공지된 전도성방열필러를 코어로 하고, 절연성 성분이 코어를 둘러싸는 코어쉘 타입의 필러일 수도 있다.
또한, 절연성 방열필러는 평균입경이 10㎚ ~ 15㎛, 바람직하게는 30㎚ ~ 12㎛일 수 있다. 만일 평균입경이 10㎚ 미만이면 제품단가의 상승 우려가 있고, 절연성 방열코팅층(130)으로 구현된 후 표면에 묻어 나오는 절연성 방열필러의 양이 증가하여 방열성능이 저하될 수 있다. 또한, 만일 평균입경이 15㎛를 초과하면 표면의 균일성이 저하될 수 있다. 한편, 절열성 방열필러의 분산성을 향상시키기 위하여 구비되는 절연성 방열필러는 D50과 D97의 비율이 1 : 4.5 이하, 바람직하게는 1 : 1.2 ~ 3.5일 수 있다. 만일 D50과 D97의 비율이 1 : 4.5를 초과하는 경우 표면의 균일성 저하되고, 방열필러의 분산성이 좋지 않아 방열효과가 균일하게 나타나지 않을 수 있으며, 입경이 상대적으로 큰 입자를 포함하기 때문에 열전도도는 상대적으로 높을 수 있으나 목적하는 방열특성을 발현할 수 없을 수 있다. D50 및 D97은 체적누적입도 분포에서 각각 누적도 50% 및 97%일 때의 절연성 방열필러의 입경을 의미한다. 구체적으로 가로축에 입경, 세로축에 입경이 제일 작은측으로부터의 체적 누적 빈도를 취한 그래프(체적 기준의 입경 분포)에 있어서, 전체 입자의 체적 누적값(100%)에 대하여, 제일 작은 입경으로부터 체적%의 누적값이 각각 50% 및 97%에 해당되는 입자의 입경이 D50 및 D97에 해당한다. 절연성 방열필러의 체적누적입도분포는 레이저 회절 산란 입도 분포 장치를 사용하여 측정할 수 있다.
한편, 절연성 방열필러는 평균입경은 형성하는 절연성 방열코팅층(130)의 도막 두께에 따라 입경을 변경하여 사용할 수 있으며, 일예로, 25㎛ 두께의 절연성 방열코팅층(130)을 형성하는 경우 평균입경 1 ~ 7㎛의 방열필러를 사용할 수 있고, 35㎛ 두께의 절연성 방열코팅층(130)을 형성하는 경우 평균입경 8 ~ 12㎛의 방열필러를 사용할 수 있다. 다만, 조성물 내의 방열필러의 분산성을 더욱 향상시키기 위해서는 본 발명에 따른 방열필러의 평균입경 범위 및 D50과 D97의 비율범위를 모두 만족하는 절연성 방열필러를 사용하는 것이 바람직하다.
절연성 방열필러는 상술한 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 70 중량부로 포함되며, 더욱 향상된 물성의 발현을 위하여 바람직하게는 35 ~ 60 중량부로 포함될 수 있다. 만일 절연성 방열필러가 주제수지 100 중량부에 대하여 25 중량부 미만으로 포함되는 경우 목적하는 수준의 방열성능을 발현하지 못할 수 있다. 또한, 만일 절연성 방열필러가 70 중량부를 초과할 경우 구현된 절연성 방열코팅층(130)의 접착력이 약화되어 박리가 쉽게 발생하고, 절연성 방열코팅층(130)의 경도가 커져 물리적 충격에 쉽게 깨지어나 부스러질 수 있다. 또한, 절연성 방열코팅층(130)의 표면에 돌출된 방열필러가 많아짐에 따라서 표면거칠기가 증가하여 절연성 방열코팅층(130)의 표면품질이 저하될 수 있다. 더불어, 절연성 방열필러가 더 구비되더라도 방열성능의 향상정도는 미미할 수 있다. 그리고, 얇은 두께의 절연성 방열코팅층(130)을 구현하기 위하여 방열 코팅조성물을 피코팅면에 처리하는 과정에서 일부 코팅방법, 예를 들어 스프레잉 방식으로 코팅 시 조성물이 균일하게 피코팅면을 처리하기 어렵고, 조성물 내 분산된 방열필러의 분산성이 저하되어 피코팅면에 조성물이 처리되더라도 방열필러가 비균일하게 분산하여 배치될 수 있고, 이로 인해 절연성 방열코팅층(130) 표면 전체적으로 균일한 절연 및 방열성능의 발현이 어려울수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 차량용 보조 히터 110: 베이스 기재
120: 리본 발열체 130: 코팅층
140: 방열 부재 150: 방열 코팅층
160: 반사 부재

Claims (11)

  1. 베이스 기재;
    상기 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체; 및
    상기 리본 발열체의 일면에 배치된 코팅층을 포함하는 차량용 보조 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 5㎛ 이하의 두께로 형성된 박막 수지 재질인 차량용 보조 히터.
  3. 베이스 기재;
    상기 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체;
    상기 리본 발열체 및 베이스 기재의 일면에 배치된 방열 부재; 및
    상기 방열 부재의 일면에 형성된 방열 코팅층을 포함하는 차량용 보조 히터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열 부재는 알루미늄인 차량용 보조 히터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열 코팅층은 세라믹 재질을 포함한 필름 또는 코팅액으로 형성된 차량용 보조 히터
  6. 베이스 기재;
    상기 베이스 기재의 일면에 배치된 리본 발열체; 및
    상기 베이스 기재 및 상기 리본 발열체의 일면에 형성된 방열 코팅층을 포함하는 차량용 보조 히터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방열 코팅층은 세라믹 필러를 포함한 수지 재질인 차량용 보조 히터.
  8. 제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리본 발열체는 비정질 금속합금물인 차량용 보조 히터.
  9. 제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리본 발열체는 상기 베이스 기재의 일면에 상호 이격 배치된 복수의 방열 라인으로 구성되고, 상기 복수의 방열 라인은 연결 라인을 통해 연결되어 방열 패턴을 형성하는 차량용 보조 히터.
  10. 제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 기재의 타면에 배치되고, 상기 리본 발열체에서 차량의 외부 방향으로 방사되는 열을 차량의 내부 방향으로 반사하는 반사 부재를 더 포함하는 차량용 보조 히터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반사 부재는 일면에 다수의 굴곡이 형성된 차량용 보조 히터.
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