KR20200021101A - 콤비네이션 히터 및 센서 - Google Patents

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KR20200021101A
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heating layer
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잭 바퍼스
시에드 라파트 이크발
그르제고즈 카와
브루노 올란도
빈센트 리브레츠트
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젠썸 캐나다 유엘씨
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Abstract

콤비네이션 히터(10) 및 센서는: a) 가열 층, 감지 층, 또는 둘 모두; b) 하나 이상의 전력 적용 부분(12), 하나 이상의 감지 적용 부분(12), 또는 둘 모두;를 포함하고, 가열 층 및 감지 층은 동일한 평면 내에 위치되며, 가열 층은 전력 적용 하에서 상기 가열 층이 열을 제공하도록 가열 층을 형성하여 임의로 지향되는 복수의 금속 섬유로 구성되는 부직 층이다.

Description

콤비네이션 히터 및 센서{COMBINATION HEATER AND SENSOR}
본 발명은 일반적으로 승객 모두 또는 일부가 감지되고 난방이 되도록 가열 능력과 감지 능력 모두를 포함하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 향상된 히터 및 더 바람직하게는 차량 내에서의 사용을 위한 향상된 히터의 제공에 근거를 둔다. 일반적으로, 히터들은 하나의 패턴으로 형성되는 와이어(wire)를 포함한다. 와이어는 전기가 와이어에 적용될 때 열을 생산한다. 와이어는 또한 탄소질 재료(carbonaceous material) 내에 위치될 수 있고 따라서 와이어가 가열함에 따라 열은 큰 영역을 가열하는 탄소질 재료 내로 확산된다. 그러나, 이러한 장치들에서 균일한 가열의 달성은 항상 달성되지 않을 수 있고 열점(hot spot)들이 가열 와이어들 주위에 발생할 수 있다. 게다가, 만일 가열 와이어가 끊어지면, 히터는 가열이 중단될 수 있다. 히터들은 또한 전기가 하나의 전극으로부터 양성 계수 재료를 통하여 나머지 전극으로 전도되고 열이 생산되도록 양 온도 계수(positive temperature coefficient) 재료에 의해 연결되는 전극들을 포함할 수 있다. 다른 히터들은 히터를 형성하기 위하여 복수의 긴 재료가 함께 짜여진(woven) 직물 구성을 갖는다. 이러한 히터들은 하나 이상의 재료를 따라 열점들을 야기할 수 있는데 그 이유는 이러한 재료들이 하나의 와이어를 따라 전류 드리프트(current drift)를 허용할 수 있기 대문이다.
히터들에 더하여, 차량 부품 내에 센서들이 설치될 수 있다. 이러한 센서들은 차량 시트 내의 승객의 존재, 승객의 체중, 승객의 크기, 또는 그것들의 조합을 결정하는 승객 센서(occupant sensor)일 수 있고 따라서 예를 들면, 감지된 특성을 기초로 하여 에어 백이 켜지거나 또는 꺼질 수 있다. 일반적으로, 히터 및 승객 센서가 사용될 때, 두 개의 개별 부품은 하나의 부품 내에 설치되고 따라서 하나는 열을 생산하고 나머지 하나는 감지한다. 두 개의 개별 장치를 갖는 것은 시스템의 복잡도를 더하거나, 설치 비용을 증가시키거나, 고장이 날 수 있는 부품들의 수를 증가시키거나, 패킹 공간을 증가시키거나, 두 장치 사이에 전기 방해를 야기할 수 있거나, 또는 그것들의 조합이 발생할 수 있다. 따라서, 감지 능력을 포함하는 콤비네이션 히터(combination heater)를 갖는 것이 바람직하고 따라서 히터는 가열하고 승객의 존재, 승객의 위치, 또는 둘 모두를 감지할 수 있다.
히터들의 예들은 미국특허 제5,824,996호; 5,935,474호; 6,057,530호; 6,150,642호; 6,172,344호; 6,294,758호; 7,053,344호; 7,285,748호; 및 7,838,804호에서 발견될 수 있으며, 상기 특허 모두는 모든 목적을 위하여 여기에 참조로써 통합된다. 콤비네이션 센서들 및 히터들의 예들은 미국특허 제5,006,421호와 7,500,536호 및 미국특허출원 공보 제2009/0255916호; 2011/0290775호; 및 2013/0020305호에서 발견될 수 있다.
개별 부품들이 없는 콤비네이션 센서 및 히터를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 어떠한 부가적인 감지 소자들 없이 센서로서 작용하는 히터를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 필요한 것은 뛰어난 난방 성능을 제공하고 또한 센서로서 사용될 수 있는 유연성 있는 히터이고 따라서 히터/센서는 소형 공간들, 고도의 유연성을 필요로 하는 공간들, 또는 두 공간들 모두에 설치될 수 있다.
본 발명은 (a) 가열 층, 감지 층, 또는 둘 모두; (b) 하나 이상의 전력 적용 부분(power application portion, 12), 하나 이상의 감지 적용 부분, 또는 둘 모두;를 포함하고, 가열 층 및 감지 층은 동일한 평면 내에 위치되며, 가열 층은 전력 적용 하에서 상기 가열 층이 열을 제공하도록 가열 층을 형성하여 임의로 지향되는 복수의 금속 섬유로 구성되는 부직 층(nonwoven layer)인, 콤비네이션 히터 및 센서를 포함하는 향상된 장치를 제공함으로써 본 발명의 요구를 충족시킨다.
본 발명은 여기서: (a) (ⅰ) 임의로 지향되는 복수의 개별 섬유, 및 (ⅱ) 임의로 지향되는 상기 복수의 섬유 사이에 배치되는 복수의 보이드(void) 및/또는 구멍(pore),을 갖는 부직 감지 층; 및 (b) 상기 센서가 승객의 존재, 상기 센서와의 접촉, 또는 둘 모두를 감지하도록 상기 감지 층을 신호원에 연결하는 하나 이상의 전력 적용 부분;을 포함하는 센서를 제공한다.
본 발명은 여기서: (a) 제 1항의 상기 콤비네이션 히터(10) 및 센서(20)를 자동차의 부품 내에 설치하는 단계; (b) 상기 콤비네이션 히터 및 센서의 가열 층이 열을 생산하도록 상기 콤비네이션 히터 및 센서에 전력을 제공하는 단계; (c) 승객의 존재, 상기 승객 및 상기 자동차의 부품 사이의 접촉, 또는 둘 모두를 결정하기 위하여 상기 콤비네이션 히터 및 센서의 감지 층이 신호를 생산하도록 상기 콤비네이션 히터 및 센서에 상기 신호를 제공하는 단계; 및 (d) 상기 승객, 상기 승객의 결여, 상기 부품 및 상기 승객 사이의 접촉의 결여, 또는 그것들의 조합을 위한 신호를 모니터하는 단계;를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명은 놀랍게도 개별 부품들이 없는 콤비네이션 히터 및 센서를 제공함으로써 하나 이상의 이러한 문제점을 해결한다. 본 발명은 여기에 어떠한 부가적인 감지 소자들의 추가 없이 센서로서 작용하는 히터를 제공한다. 본 발명은 여기에 뛰어난 난방 성능을 제공하고 또한 센서로서 사용될 수 있는 유연성 있는 히터를 제공하고 따라서 히터/센서는 소형 공간들, 고도의 유연성을 필요로 하는 공간들, 또는 두 공간들 모두에 설치될 수 있다.
도 1은 본 발명의 히터의 적외선 이미지를 도시한다.
도 2는 본 발명의 히터/센서를 도시한다.
도 3a는 도 2의 전력 적용의 확대도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 대안의 전력 적용의 확대도를 도시한다.
도 4는 조향 휠(steering wheel)의 단면도를 도시한다.
도 5a는 각각의 측 상에 전력 적용 부분을 갖는 하나의 중앙 전력 적용 부분을 포함하는 히터/센서의 일례를 도시한다.
도 5b는 각각 개별 부분 적용 부분들을 포함하는 다수의 부분을 갖는 히터/센서를 도시한다.
도 5c는 전기적으로 연결되는 전력 적용 부분들을 갖는 다수의 부분을 갖는 히터/센서를 도시한다.
도 6a는 길이 방향(longitudinal) 전력 적용 부분들을 포함하는 히터/센서를 도시한다.
도 6b는 조향 휠 주위에 배치되는 도 6a의 히터/센서를 도시한다.
도 7은 전력의 공급을 위하여 히터/센서의 길이를 따라 연장하는 다수의 개별 전력 적용 부분들을 포함하는 히터/센서를 도시한다.
도 8a는 각각 길이 방향 전력 적용 부분들을 포함하는 두 개의 개별 히터/센서를 도시한다.
도 8b는 조향 휠 상에 배치되는 도 8a의 두 개의 개별 히터/센서를 도시한다.
도 9a는 전력의 제공을 위하여 히터/센서의 길이를 따라 연장하는 다수의 개별 전력 적용 부분을 포함하는 히터/센서를 도시한다.
도 9b는 히터/센서용 전기적 구성의 일례를 도시한다.
도 9c는 전기적 구성의 또 다른 예를 도시한다.
도 9d는 단부들 사이에 갭(gap) 없이 근접하게 위치되는 히터/센서의 단부들을 갖는 히터/센서의 일례를 도시한다.
도 10은 전력을 적용하기 위한 개별 전력 적용 부분 및 신호를 적용하기 위한 개별 전력 적용 부분을 갖는 히터/센서의 일례를 도시한다.
도 11은 본 발명의 감지 회로를 도시한다.
도 12는 조합 가열 회로 및 감지 회로의 일례를 도시한다.
도 13은 히터에 적용되는 신호들과 전력의 일례를 도시한다.
여기에 제시되는 설명들과 도해들은 본 발명, 그 원리, 및 그 응용과 관련하여 통상의 지식을 가진 자들을 이해시키도록 의도된다. 통상의 지식을 가진 자들은 특정 사용의 요구사항들에 가장 적합한 것과 같이, 다양한 형태로 본 발명을 적응시키고 적용할 수 있다. 따라서, 설명되는 것과 같은 본 발명의 특정 실시 예들은 본 발명을 망라하는 것으로 또는 이를 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 따라서 본 발명의 범위는 위의 설명을 참조하여 결정되어서는 안 되고, 대신에 청구항들에 동등하게 주어지는 완전한 범위와 함께, 첨부된 청구항들을 참조하여 결정되어야만 한다. 특허출원서와 공보를 포함하는, 모든 문헌과 참고문헌들의 내용은 모든 목적을 위하여 참조로써 통합된다. 뒤따르는 청구항들로부터 얻을 수 있는 것과 같이 다른 조합들이 또한 가능하고, 이는 또한 여기에 참조로써 본 발명의 설명에 통합된다.
본 발명은 2013년 5월 15일에 출원된 미국가특허출원 제61/823,642호의 우선권을 주장하고 이는 모든 목적을 위하여 여기에 전체가 통합된다. 여기에 설명되는 것과 같은 장치는 히터로서 유용할 수 있거나 및/또는 다른 장치가 히터로서 사용되도록 또 다른 장치와 통합될 수 있다. 여기서 설명되는 것과 같은 장치는 어떠한 알려진 가열 적용을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 히터는 침대, 시설을 가열하도록 사용될 수 있거나, 치료용 히터, 차량 시트들, 조향 휠들, 미러(mirror)들, 유리, 바닥, 문 패널(door panel), 암 레스트(arm rest), 헤드클리너(headcleaner) 등일 수 있거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 여기에 설명되는 것과 같은 장치는 차량 시트, 조향 휠에 연결되거나, 차량 시트, 조향 휠과 통합되거나, 또는 둘 모두일 수 있다. 여기에 설명되는 것과 같은 히터는 차량 시트의 쿠션(즉, 번(bun) 또는 뒤쪽 부분) 및 그리고 나서 히터 위치되는 트림 커버(trim cover) 위에 놓이거나, 조향 휠 주위에 위치되고 그리고 나서 트림 부품에 의해 덮이거나, 또는 두 가지 모두일 수 있는 개별 부품일 수 있다. 히터의 일부분은 히터, 쿠션, 트림 커버, 또는 그것들의 조합이 시트 프레임에 부착되도록 쿠션 내의 트렌치(trench) 내로 들어갈 수 있다. 히터는 실질적으로 차량 시트의 트렌치 영역들을 가열하는 것을 방지하도록 형태화가 가능하거나, 성형 가능하거나, 절단 가능하거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 히터의 일부분은 실질적으로 전극들, 버스(bus)들, 전력 전도체들, 또는 그것들의 조합만이 차량 시트의 트렌치 내로 연장하도록 절단될 수 있다. 트림 커버는 히터가 트림 커버 및 차량 부품에 연결되도록 히터를 통하여 연장하는 부착 특징을 가질 수 있다.
하나 이상의 히터는 기계적 패스너(fastener), 접착제, 하나 이상의 인접한 층으로부터의 압력, 용접, 열 융착(heat staking), 초음파 용접, 재봉(sewing), 또는 그것들의 조합에 의해 차량 시트 및/또는 조향 휠 내에 고정될 수 있다. 예를 들면, 히터와 동일한 재료의 스레드(thread)는 히터를 트림 층 서포트(support), 또는 둘 모두에 재봉할(sew) 수 있고 따라서 히터는 부품 내에 고정된다. 접착제는 히터에 해제 가능하게 연결될 수 있거나, 히터, 압력 감지 접착제, 아교(glue), 훅-앤-루프(hook and loop) 패스너, 접착제 상의 스프레이, 필-앤-스틱(peel and stick) 접착제, 또는 그것들의 조합에 영구히 연결될 수 있다. 히터는 트림 층에 직접적으로 고정될 수 있거나, 시트의 쿠션(즉, 번(bun), 뒤쪽, 또는 둘 모두)에 직접적으로 고정될 수 있거나, 조향 휠에 직접적으로 고정될 수 있거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 기계적 패스너는 히터가 시트, 조향 휠, 또는 둘 모두 내에 고정되도록 히터를 통하여 연장하거나, 히터에 연결되거나, 히터 상에 부착되거나 또는 그것들의 조합일 수 있다. 기계적 패스너는 호그 링(hog ring); 히터의 일부를 넘어 연장하고 히터와 트림 층을 쿠션에 아주 근접하게 끌어당기는 금속 바(metal bar); 히터의 일부, 트림 층의 일부, 또는 둘 모두, 또는 그것들의 조합을 천공하는 플라스틱 태그(tag)일 수 있다. 여기서 설명되는 히터는 다른 장치들과 함께 사용될 수 있다.
하나 이상의 히터는 하나 이상의 센서(예를 들면, 접촉 센서, 승객 센서, 또는 둘 모두)와 함께 사용될 수 있다. 히터는 센서일 수 있다. 센서는 히터 내에 재봉될 수 있다. 예를 들면, 전도성 스레드, 와이어, 전도체, 인쇄된 전극, 또는 그것들의 조합은 히터에 연결될 수 있고 따라서 신호, 전력, 또는 둘 모두가 적용될 때 신호가 생성될 수 있다. 센서는 승객의 존재를 감지하거나, 히터와 접촉하거나, 히터에 근접하게 접촉하거나, 승객의 크기를 감지하거나, 또는 그것들의 조합인 어떠한 형태의 승객 센서일 수 있다. 히터, 조향 휠, 차량 시트, 또는 그것들의 조합은 개별 센서가 없을 수 있다. 예를 들면, 히터 자체는 여기서 설명되는 것과 같은 센서로서 사용될 수 있다. 승객 센서는 용량 센서, 압력 센서, 멤브레인 센서(membrane sensor), 적외선 수동 및/또는 능동 초음파 센서, 질량 센서, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 센서는 사용자가 조향 휠과 접촉되지 않을 때 경보를 작동시키는 시스템에 연결될 수 있거나, 사용자가 조향 휠을 접촉하지 않을 때 탑재된 유도 시스템을 켤 수 있거나, 승객이 감지되고 승객이 좌석 벨트를 매지 않을 때 경보를 제공할 수 있거나, 미리 결정된 중량 이하의 승객이 좌석에 존재할 때 에어 백을 끌 수 있거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 히터 및 승객 센서는 활성 냉각 시스템, 활성 난방 시스템, 환기 시스템, 또는 그것들의 조합과 함께 사용될 수 있다.
히터는 활성 난방, 활성 냉각, 환기 시스템, 또는 그것들의 조합과 함께 사용될 수 있다. 히터는 다공성일 수 있고 따라서 공기가 히터를 통하여 직접적으로 통과할 수 있다. 히터는 히터를 덮는 하나 이상의 다공성 층을 포함하고 따라서 공기는 히터 및 히터를 덮는 하나 이상의 층(예를 들면 플리스 층(fleece layer), 접착제, 보호 피복 층, 또는 그것들의 조합)을 직접적으로 통과한다. 히터는 완전하게 및/또는 부분적으로 덮는 하나 이상의 장벽 층(barrier layer)을 포함할 수 있고 따라서 장벽 층들은 연결될 수 있는 히터의 영역들로 유체 흐름이 향하도록 하는데 도움을 준다. 장벽 층은 존재할 때 공기가 원하는 특정 위치들로 향하도록 하기 위한 어떠한 구성으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 히터는 히터의 중앙 "U" 형태 부분을 통한 다공성일 수 있고 "U" 형태를 둘러싸는 영역들은 유체가 통과하는 것을 방지하는 비-다공성 또는 장벽 재료를 포함할 수 있고 따라서 이동된 유체는 접촉 영역들로 향한다. 히터는 하나 이상의 관통 홀을 포함할 수 있고 따라서 공기는 히터를 통하여 이동될 수 있다. 히터는 팬 및/또는 송풍기를 포함할 수 있거나 및/또는 유체 소통될 수 있거나, 송풍기 및/또는 팬에 인접할 수 있고 따라서 송풍기 및/또는 팬은 히터를 통하거나 및/또는 히터 주위로 유체를 이동시킬 수 있다. 히터. 팬, 송풍기, 또는 그것들의 조합은 펠티에 소자(peltier device), 열전 소자, 또는 둘 모두를 포함할 수 있고 따라서 덮거나 및/또는 찬 공기(즉, 조화 공기)가 승객을 향하여 이동될 수 있다. 히터는 펠티에 소자, 열전 소자, 또는 둘 모두를 포함하는 팬, 송풍기, 또는 둘 모두에 간접적으로 연결될 수 있다.
히터는 조화 공기를 승객에 분산시키는데 도움을 주는 인서트(insert, 즉, 백)에 연결될 수 있다. 히터는 인서트 내의 홀들을 반영하는 하나 이상의 홀을 포함할 수 있다. 히터는 홀들을 가지지 않을 수 있고 백(bag)으로부터의 공기는 승객으로의 경로에서 히터를 직접적으로 통과할 수 있다. 히터 층은 인서트에 직접적으로 연결될 수 있다. 히터 층 모두 또는 일부는 인서트에 연결될 수 있다. 인서트는 실질적으로 공기 불투과 층 및/또는 공기 불투과 층을 형성하는 하나 이상의 중합체성 층일 수 있고 따라서 인서트 내로 향한 공기는 미리 결정된 영역으로 향한다. 인서트는 하나 이상의 스페이서 재료(spacer material)를 포함할 수 있다. 여기에 설명되는 것과 같은 히터는 인서트 내에 개방 공간을 형성하는 스페이서 재료 및/또는 스페이서 재료의 일부로서 작용할 수 있다. 인서트 및 그 다양한 층들과 재료들의 부가적인 양상은 미국특허 제7,083,227호의 1열, 3열 45줄, 67줄; 4열; 6열 54줄ㅇ, 32줄 및 도 2-3, 및 여기서 참조로써 통합되는 미국특허 제7,735,932호의 3열; 10열 34줄; 2룰; 11열, 13열의 3열, 18열; 및 도 1, 4, 15a와 15를 포함하는 설명으로부터 참조될 수 있고, 이는 여기에 설명되는 히터와 함께 사용될 수 있는 인서트들, 인서트 재료들, 및 인서트 구성들의 다양한 대안의 실시 예들을 나타낸다.
하나 이상의 히터는 시트(sheet)로서 형성될 수 있다. 히터는 하나 이상의 시트일 수 있다. 히터는 물리적으로 분리되고 전기적으로 함께 연결되는 복수의 시트일 수 있다. 바람직하게는, 여기서 설명되는 것과 같은 히터는 부직 시트(nonwoven sheet)일 수 있다. 예를 들면, 여기서 설명되는 것과 같은 가열 층은 선택적으로 미리 결정된 길이로 절단될 수 있고 히터를 형성하도록 임의로 기원될 수 있는 복수의 개별 섬유로 구성될 수 있다. 히터는 가상으로 어떠한 형태에 따를 수 있다. 예를 들면, 히터는 원형 대상 주위에 둘러싸일 수 있고 따라서 원형 대상은 가열된다(예를 들면, 조향 휠). 히터는 가열 층을 형성하는 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 가열 층은 약 50% 중량 이상, 약 60% 중량 이상, 바람직하게는 약 70% 중량 이상, 더 바람직하게는 약 80% 중량 이상의 섬유로 구성될 수 있다. 가열 층은 약 99% 중량 이하, 약 98% 중량 이하, 혹은 약 97% 중량 이하 섬유로 구성될 수 있다. 가열 층은 약 82% 중량 이상, 약 85% 중량 이상, 약 90% 중량 이상, 약 92% 중량 이상, 혹은 심지어 약 95% 중량 이상의 섬유로 구성될 수 있다. 가열 층은 약 99% 중량 이하, 약 98% 중량 이하, 혹은 약 97% 중량 이하 섬유로 구성될 수 있다. 가열 층은 약 50% 중량부터 약 99% 중량 섬유까지, 바람직하게는 약 70% 중량부터 약 99% 중량 섬유까지, 더 바람직하게는 약 80% 중량부터 약 99% 중량의 섬유까지(즉, 약 80% 중량부터 약 90% 중량까지)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 복수의 섬유는 가열 층에 걸쳐 임의로 분포될 수 있다. 더 바람직하게는, 복수의 섬유는 평균의 짧은 섬유 길이를 가질 수 있고 따라서 결합될 때, 가열 층은 부직 구조를 갖고 섬유들은 기계적 장치를 사용하여 서로 엮일 수 없다. 훨씬 더 바람직하게는, 섬유들의 평균 섬유 길이 및 지향은 전력이 적용될 때 히터를 가로질러 실질적으로 일정한 열 구배, 실질적으로 일정한 열 밀도, 또는 둘 모두를 생산한다. 섬유는 실질적으로 균일한 가열, 균일한 가열 밀도, 또는 둘 모두를 제공하는 히터에 걸쳐 이동하고 확산하도록 하기에 충분히 임의로 지향될 수 있고 전력은 하나의 특정 라인을 따른 이동이 없다. 일 실시 예에서, 여기서 설명되는 가열 층은 실질적으로 섬유 지향이 없고 따라서 가열 층은 기계적 방향, 가로 방향(cross direction), 또는 둘 모두를 갖지 않는다. 가열 층은 개별 가열 와이어들, 가열 스레드들, 또는 둘 모두가 없을 수 있고 가열은 임의로 지향되는 섬유들을 통하여 발생할 수 있다. 여기서 설명되는 것과 같은 임의의 지향은 약 60%의 섬유 이하, 약 50% 이하, 바람직하게는 약 40% 이하, 더 바람직하게는 약 30% 이하, 혹은 훨씬 더 바람직하게는 약 20% 이하가 동일한 방향으로 지향되는 것을 의미한다. 평균 섬유 길이는 섬유들의 지향에 영향을 줄 수 있다.
평균 섬유 길이는 부직 시트가 형성되고 시트가 구부러지거나, 접히거나, 절단되거나 전력을 전도하거나, 트렌치 내로 밀려지거나, 신장되거나, 혹은 그것들의 조합이 되기에 충분한 강도를 갖는 어떠한 길이일 수 있다. 평균 섬유 길이는 섬유들이 서로 충분한 접촉을 갖는 어떠한 길이일 수 있고 따라서 전력이 적용될 때 전력은 섬유로부터 섬유로 통과하고 히터는 실질적으로 균등한 온도 구배를 생산한다(죽, 히터를 가로질러 임의로 측정될 때 온도는 약 ±5℃ 이하, 약 ±3℃ 이하, 혹은 약 ±2℃ 이하이다). 평균 섬유 길이는 약 130 ㎜ 이하, 약 110 ㎜ 이하, 약 100 ㎜ 이하, 약 80 ㎜ 이하, 약 60 ㎜ 이하, 약 50 ㎜ 이하일 수 있다. 바람직하게는 평균 섬유 길이는 상대적으로 짧을 수 있다. 따라서, 평균 섬유 길이는 약 40 ㎜ 이하, 약 30 ㎜ 이하, 바람직하게는 약 28 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 약 25 ㎜ 이하, 혹은 훨씬 더 바람직하게는 약 220 ㎜ 이하일 수 있다. 평균 섬유 길이는 약 50 ㎜부터 약 1 ㎜까지, 바람직하게는 약 40 ㎜부터 약 3 ㎜까지, 더 바람직하게는 약 25 ㎜부터 약 5 ㎜까지 다양할 수 있다. 여기서 설명되는 것과 같은 평균 섬유 길이는 ±5 ㎜ 이하, ±4 ㎜ 이하, 바람직하게는 ±3 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 ±2 ㎜ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 ±1 ㎜ 이하, 혹은 가장 바람직하게는 ±0.5 ㎜ 이하의 표준 편차를 가질 수 있다. 최대 섬유 길이(즉, 히터 내의 가장 긴 섬유)는 약 200 ㎜ 이하, 바람직하게는 약 175 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 약 150 ㎜ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 100 ㎜ 이하, 혹은 가장 바람직하게는 약 50 ㎜ 이하일 수 있다.
가열 층은 전기를 전도하고 열을 생산하는 어떠한 부직 재료로 만들어질 수 있다. 가열 층은 전력이 적용될 때 열을 생산하도록 절단되거나, 구부러지거나, 접히거나, 천공되거나, 또는 그것들의 조합일 수 있는 어떠한 부직 재료로 만들어질 수 있다. 가열 층은 스펀레이스(spunlace) 공정(예를 들면, 수력얽힘(hydroentanglement)), 니들펀치 공정, 또는 그것들의 조합을 사용하여 생산될 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 가열 층은 탄소, 금속 코팅된 탄소, 중합체, 금속 코팅된 중합체, 바인더(binder), 또는 그것들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 가열 층은 탄소 또는 중합체로 만들어지는 복수의 섬유를 포함하고, 섬유들은 금속 재료의 하나 이상의 층으로 코팅된다. 층이 형성되기 전에 하나 이상의 코팅이 섬유들에 적용될 수 있거나, 섬유들이 하나의 층(예를 들면, 섬유 매트 또는 섬유 시트(fiber sheet))일 때 하나 이상의 코팅이 섬유들에 적용될 수 있거나, 섬유들이 층의 일부분일 때 제 1 코팅이 섬유들에 적용되고 그리고 나서 제 2 코팅이 섬유들에 적용될 수 있거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 일 실시 예에서, 나일론 매트가 형성될 수 있고 그리고 나서 나일론 매트는 구리 및 그리고 나서 구리가 부식되거나 및/또는 산화하는 것을 방지하도록 니켈로 코팅될 수 있다. 섬유를 만들 수 있는 중합체들은 나일론, 폴리에스테르, 우레탄, 폴리아미드(polyamide), 아라미드(aramid), 파라-아라미드, 메타-아라미드, 비닐 알코올, 열가소성 우레탄, 우레탄, 폴리이미드(polyimide), 탄소, 탄소 섬유, 또는 그것들의 조합이다. 섬유들은 전기를 전도할 수 있는 어떠한 재료로 코팅될 수 있다.
탄소 섬유들, 중합체 섬유들, 또는 둘 모두를 코팅하도록 사용될 수 있는 금속들은 구리, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 텅스텐, 아연, 리튬, 주석, 티타늄, 플라티나(platina) 4, 또는 그것들의 조합이다. 바람직한 일 실시 예에서 복수의 섬유는 탄소로만 만들어진다. 또 다른 바람직한 실시 예에서 섬유들은 나일론 또는 탄소로 만들어지고 니켈 또는 은으로 코팅된다. 만일 코팅된 섬유가 사용되면 코팅은 가열 층의 총 중량의 퍼센트 비율로서 사용될 수 있다. 코팅의 충 중량의 퍼센트 비율은 가열 층에 전력이 공급될 때 가열 층이 열을 생산하기 위한 어떠한 중량일 수 있다. 바람직하게는, 가열 층의 총 중량에서의 코팅의 퍼센트 비율은 전력 적용 하에서 가열 층이 약 80℃부터 약 110℃의 온도까지 가열하기에 충분한 양일 수 있다. 가열 층의 총 중량에서의 코팅의 퍼센트 비율은 가열 층의 저항이 약 1Ω부터 약 5Ω까지 및 바람직하게는 약 1.5Ω부터 약 2.5Ω까지가 되기에 충분한 양일 수 있다. 코팅은 가열 층의 총 중량의 약 5% 이상, 약 10% 이상, 또는 바람직하게는 약 15% 이상 구성될 수 있다. 코팅은 가열 층의 총 중량의 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하(즉, 총 중량의 약 20%부터 약 25%까지)로 구성될 수 있다. 하나의 금속화 나일론 부직 플리스(fleece)의 일례는 YSShield사로부터 이용 가능한 HNV80이라는 상표명으로 판매된다. 일부 탄소 부직포들의 일부 예들은 C10001xxxT 시리즈, NC10004xxxT 시리즈, C100040xxT 시리즈의 싱표명으로 Marktek Inc.사로부터 이용 가능하다. 부직포의 또 다른 일례는 Nickel Nanostrands라는 상표명으로 판매되는, Conductive Composites사로부터 이용 가능한 니켈 CVD 코팅된 탄소 섬유, 또는 니켈 CVD 코팅된 부직 탄소 섬유이다. 여기에 설명되는 복수의 섬유는 바인더를 사용하여 함께 결합될 수 있다.
가열 층은 부직 재료이다. 바람직하게는, 가열 층은 부직 재료와 같을 수 있다(즉, 부직성의 균일한 평탄 구조). 더 바람직하게는, 가열 층은 임의로 지향되는 미세구조를 갖는 부직 재료들일 수 있다. 히터는 홀(hole)들이 없을 수 있다. 히터는 홀들을 포함할 수 있다. 홀들은 열이 생성되고 인접 표면, 사람, 아이템, 장치, 또는 그것들의 조합이 가열되기 위한 어떠한 형태일 수 있다. 홀들은 둥글거나, 타원형이거나, 사각형이거나, 십자형이거나, 길고 얇거나, 대칭이거나, 비대칭이거나, 기하학적이거나, 비-기하학적이거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 히터는 측면 컷아웃(cutout)들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 히터는 측면 컷아웃들이 없을 수 있다. 히터는 형태가 구불구불할 수 있다., 바람직하게는, 히터는 형태기 구불구불하지 않다. 가열 층의 미세구조는 복수의 구멍, 복수의 보이드, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 여기에 설명되는 것과 같은 보이드들 및 구멍들은 가열 층의 미세구조의 일부분이고 반면에 홀들을 통한 컷아웃들은 크고 예를 들면, 재료가 제거된 공간이다. 가열 층은 에어 무버(air mover)로부터 공기가 가열 층을 통과하거나, 가열 층의 섬유들이 임의로 지향되거나, 전력이 가열 층에 걸쳐 임의로 분포되거나, 보호 층(protecting layer)이 가열 층을 통하여 침투할 수 있거나, 또는 그것들의 조합이 되도록 충분한 양의 보이드들 및/또는 구멍들을 가질 수 있다. 가열 층의 보이드들 및/또는 구멍들은 가열 층의 총 표면적의 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상, 약 30% 이상, 또는 심지어 약 40% 이상의 영역을 대표할 수 있다. 가열 층의 보이드들 및/또는 구멍들은 가열 층의 총 표면적의 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하의 영역을 대표할 수 있다. 가열 층은 하나 이상의 다른 층이 가열 층에 연결되도록 가열 층의 섬유들 및/또는 재료의 충분한 양을 가질 수 있거나, 보호 층이 가열 층 위에 평면 표면을 형성할 수 있거나, 또는 둘 모두일 수 있다.
히터는 전극들을 포함할 수 있다. 히터는 어떠한 부가적인 전기적 전도 층들(예를 들면, 버스들, 전극들, 터미널들, 트레이스들, 스퍼(spur)들, 브래치(brach)들, 또는 그것들의 조합)이 없을 수 있다. 바람직하게는, 히터는 실질적으로 히터의 길이 및/또는 폭을 따라 연장하고 히터(예를 들면, 전력 적용 부분)에 전력을 적용하는데 도움을 주는 버스들, 전극들, 또는 둘 모두를 포함한다. 더 바람직하게는, 가열 층은 전력원을 히터(즉, 전력 적용의 단일 지점)에 연결하는 터미널들이 없다. 가열 층은 금, 은, 구리, 또는 그것들의 조합이 없을 수 있다. 히터는 양 온도 계수(PTC)를 포함할 수 있다. 열을 생산하거나, 신호를 생산하거나, 또는 둘 모두에 도움을 주는, 개별 단계에서 가열 층에 첨가되는 어떠한 부가적인 잔기적 전도 층들, 양 온도 계수 층들, 첨가물들, 또는 그것들의 조합이 없을 수 있다. 가열 층은 안정화 재료, 부드러운 충전 물질, 함침형(impregnated) 충전 재료, 또는 그것들의 조합이 없을 수 있다. 예를 들면, 가열 층은 섬유들 사이에 전력을 전도하는데 도움을 주기 위하여 히터에 첨가되는 안정화 재료, 부드러운 충전 물질, 함침형 충전 재료, 또는 그것들의 조합이 없다. 더 바람직하게는, 가열 층은 단지 열을 생산하는데 필요한 히터의 일부분일 수 있다. 예를 들면, 가열 층은 기판일 수 있거나, 가열 층은 가열 층, 재료 내로 뒤섞인(interwoven) 재료, 또는 그것들의 조합을 형성하도록 배치되거나 및/또는 인쇄되는 하나 이상의 재료가 없을 수 있다. 가열 층의 구성은 가열 층의 저항, 표면 전력 밀도, 또는 둘 모두를 변경하도록 사용될 수 있다.
여기에 설명되는 것과 같은 가열 층은 저항 및 표면 전력 밀도를 갖는다. 가열 층의 저항 및 표면 전력 밀도는 가열 층의 크기와 형태를 변경하거나, 전방 커버 층, 후방 커버 층, 또는 둘 모두의 재료 구성을 변경하거나, 가열 층에 적용되는 전압의 양을 변경하거나, 가열 층에 적용되는 암페어의 양을 변경하거나, 혹은 그것들의 조합에 의해 변경될 수 있다. 예를 들면, 가열 층의 저항 및 표면 전력 밀도는 가열 층으로부터 재료를 제거함으로써 변경될 수 있다(예를 들면, 컷아웃들을 첨가하거나, 홀들, 슬릿(slit)들을 통하거나, 또는 그것들의 조합). 또 다른 실시 예에서, 재료는 히터의 저항이 증가되도록 가열 층으로부터 전략적으로 제거될 수 있다. 가열 층의 저항은 약 1.0Ω 이상, 약 바람직하게는 약 1.5Ω 이상. 또는 더 바람직하게는 약 1.8Ω 이상일 수 있다. 가열 층의 저항은 약 7Ω 이하, 약 5Ω 이하, 약 3Ω 이하, 또는 약 2.5Ω 이하(즉, 약 1.5Ω부터 약 2.35Ω까지)일 수 있다. 저항은 가열 층의 표면 전력 밀도에 정비례할 수 있다. 바람직하게는, 저항은 가열 층의 표면 전력 밀도에 반비례한다. 따라서, 저항이 증가되면 표면 전력 밀도는 감소된다.
가열 층의 표면 전력 밀도는 약 100 W/m2 이상, 약 200 W/m2 이상, 약 300 W/m2 이상, 또는 약 400 W/m2 이상일 수 있다. 표면 전력 밀도는 약 2100 W/m2 이ㅎ하 약 1500 W/m2 이하, 약 1000 W/m2 이하, 또는 약 750 W/m2 이하(즉 약 600 W/m2부터, 약 450 W/m2까지)일 수 있다. 가열 층의 근량(basis weight), 면적 중량(areal weight), 또는 둘 모두와 같은, 여기에 설명되는 하나 이상의 다른 인자는 저항, 표면 전력 밀도, 또는 둘 모두에 영향을 줄 수 있다.
가열 층은 면적 중량(즉, 직물의 단위 면적 당 중량)을 특징으로 한다. 면적 중량은 약 50 g/m2 이상, 약 60 g/m2 이상, 약 70 g/m2 이상, 바람직하게는 약 80 g/m2 이상, 또는 가장 바람직하게는 약 100 g/m2 이상일 수 있다. 면적 중량은 약 500 g/m2 이하, 약 400 g/m2 이하, 바람직하게는 약 300 g/m2 이상, 또는 더 바람직하게는 약 200 g/m2 이하일 수 있다. 면적 용량은 약 50 g/m2 및 약 300 g/m2 사이, 바람직하게는 약 75 g/m2 및 약 250 g/m2 사이, 및 더 바람직하게는 약 100 g/m2 및 약 200 g/m2 사이일 수 있다.
가열 층의 섬유들이 갖는 한 가지 특성은 밀도이다. 섬유들의 밀도는 약 0.5 g/m3 이상, 약 0.75 g/m3 이상, 약 1.0 g/m3 이상, 또는 약 1.2 g/m3 이상일 수 있다. 섬유들의 밀도는 약 10 g/m3 이하, 약 5.0 g/m3 이하, 약 3.0 g/m3 이하, 또는 약 2.0 g/m3 이하일 수 있다. 섬유들의 밀도는 약 0.5 g/m3 및 약 3.0 g/m3 사이, 바람직하게는 약 1.0 g/m3 및 약 2.0 g/m3 사이, 및 더 바람직하게는 약 1.1 g/m3 및 약 1.5 g/m3 사이일 수 있다.
가열 층의 섬유들은 지름을 특징으로 할 수 있다. 섬유들의 지름은 약 0.0001 ㎜ 이상, 바람직하게는 약 0.001 ㎜ 이상, 바람직하게는 약 0.005 ㎜ 이상, 또는 가장 바람직하게는 약 0.0065 ㎜ 이상일 수 있다. 섬유들의 지름은 약 1 ㎜ 이하, 약 0.5 ㎜ 이하, 약 0.1 ㎜ 이하, 바람직하게는 약 0.05 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 약 0.02 ㎜ 이하, 또는 가장 바람직하게는 약 0.008 ㎜ 이하일 수 있다. 섬유들의 지름은 약 0.0005 ㎜ 및 약 0.1 ㎜ 사이, 바람직하게는 약 0.001 ㎜ 및 약 0.05 ㎜ 사이, 및 더 바람직하게는 약 0.005 ㎜ 및 약 0.02 ㎜ 사이일 수 있다.
가열 층의 재료는 두께를 갖는다. 가열 층의 두께는 전력 적용 하에서 가열 층이 열을 생산하기 위한 어떠한 두께일 수 있다. 가열 층은 저항이 약 1 Ω부터 약 3 Ω까지 및 바람직하게는 약 1.5 Ω부터 약 2.5 Ω까지가 되고 여기에 설명되는 가열 층보다 낮은 가열 층과 비교할 때 가열 층의 성능이 향상되도록 충분히 얇을 수 있디. 가열 층의 두께는 약 0.001 ㎜ 이상, 약 0.005 ㎜ 이상, 또는 바람직하게는 약 0.07 ㎜ 이상일 수 있다. 가열 층의 두께는 약 30 ㎜ 이하, 약 10 ㎜ 이하, 바람직하게는 약 5 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 약 2 ㎜ 이하, 또는 더 바람직하게는 약 1.0 ㎜ 이하일 수 있다. 가열 층의 두께는 약 0.001 ㎜ 및 약 10 ㎜ 사이, 바람직하게는 약 0.005 ㎜ 및 약 5 ㎜ 사이, 및 더 바람직하게는 약 0.07 ㎜ 및 약 1 ㎜ 사이일 수 있다.
가열 층의 재료는 근량을 갖는다. 가열 층의 근량은 약 10 g/m2 이상, 약 30 g/m2 이상, 약 50 g/m2 이상, 또는 심지어 약 70 g/m2 이상일 수 있다. 가열 층의 재료는 약 200 g/m2 이하, 약 15 g/m2 이하, 또는 약 100 g/m2 이하의 근량을 가질 수 있다.
가열 층의 재료는 열 전도도를 특징으로 할 수 있다. 23℃에서의 열 전도도는 약 2.0 W/m*k 이하, 약 1.0 W/m*k 이하, 약 0.5 W/m*k 이하, 또는 약 0.005 W/m*k 이하일 수 있다. 23℃에서의 열 전도도는 약 0.001 W/m*k 이상, 약 0.005 W/m*k 이상, 또는 약 0.01 W/m*k 이상일 수 있다. 열 전도도는 ASTM STP 1426 또는 ASTM STP 1320을 사용하여 23℃에서 측정된, 약 1.0 W/m*k 내지 약 0.001 W/m*k 사이, 바람직하게는 약 0.5 W/m*k 내지 약 0.005 W/m*k 사이, 및 더 바람직하게는 약 0.01 W/m*k 및 약 0.075 W/m*k 사이일 수 있다. 600℃에서의 열 전도도는 약 3.0 W/m*k 이하, 약 2.0 W/m*k 이하, 약 1.0 W/m*k 이하, 약 0.05 W/m*k 이하, 또는 약 0.01 W/m*k 이하일 수 있다. 600℃에서의 열 전도도는 약 0.001 W/m*k 이상, 약 0.005 W/m*k 이상, 약 0.01 W/m*k 이상, 또는 약 0.05 W/m*k 이상일 수 있다. 열 전도도는 ASTM STP 1426 또는 ASTM STP 1320을 사용하여 600℃에서 측정된, 약 1.5 W/m*k 내지 약 0.001 W/m*k 사이, 바람직하게는 약 0.7 W/m*k 내지 약 0.007 W/m*k 사이, 및 더 바람직하게는 약 0.1 W/m*k 및 약 0.01 W/m*k 사이일 수 있다.
가열 층은 비열(specific heat)을 포함한다. 23℃에서의 비열은 약 0.001 W*sec/g*K 이상, 약 0.01 W*sec/g*K 이상, 바람직하게는 약 0.1 W*sec/g*K 이상, 또는 더 바람직하게는 약 0.5 W*sec/g*K 이상일 수 있다. 23℃에서의 비열은 약 5.0 W*sec/g*K 이하, 약 2.0 W*sec/g*K 이하, 또는 약 1.0 W*sec/g*K 이하일 수 있다. 비열은 ASTM STP 1426 또는 ASTM STP 1320을 사용하여 23℃에서 측정된, 약 2.0 W*sec/g*K 및 약 0.001 W*sec/g*K 사이, 바람직하게는 약 1.5 W*sec/g*K 및 약 0.01 W*sec/g*K 사이, 및 더 바람직하게는 약 1.0 W*sec/g*K 및 약 0.1 W*sec/g*K 사이일 수 있다. 600℃에서의 비열은 약 10 W*sec/g*K 이하, 약 5.0 W*sec/g*K 이하, 또는 약 3.0 W*sec/g*K 이하일 수 있다. 600℃에서의 비열은 약 0.1 W*sec/g*K 이상, 약 0.5 W*sec/g*K 이상, 약 1.0 W*sec/g*K 이상, 또는 약 1.5 W*sec/g*K 이상일 수 있다. 가열 층은 ASTM STP 1426 또는 ASTM STP 1320을 사용하여 600℃에서 측정된, 약 10.0 W*sec/g*K 및 약 0.01 W*sec/g*K 사이, 바람직하게는 약 5 W*sec/g*K 및 약 0.1 W*sec/g*K 사이, 및 더 바람직하게는 약 2.5 W*sec/g*K 및 약 0.75 W*sec/g*K 사이의 비열을 가질 수 있다.
가열 층은 파괴 인장 강도(breaking tensile strength)를 포함한다. 파괴 인장 강도는 약 1 N/㎝ 이상, 약 1.5 N/㎝ 이상, 또는 바람직하게는 약 2 N/㎝ 이상일 수 있다. 파괴 인장 강도는 약 100 N/㎝ 이하, 약 80 N/㎝ 이하, 또는 약 60 N/㎝ 이하일 수 있다. 가열 층의 가열 파괴 인장 강도는 약 0.5 N/㎝부터 약 100 N/㎝까지, 바람직하게는 약 1.0 N/㎝부터 약 80 N/㎝까지, 및 더 바람직하게는 약 1.5 N/㎝부터 약 600 N/㎝까지일 수 있다.
가열 층의 재료는 화학물질에 대한 저항성을 가질 수 있다. 일반적으로, 가열 층의 재료는 화학물질에 대한 저항성 및/또는 재료 특성들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 가열 층의 재료는 강산(strong acid)에 대한 뛰어난 저항성을 가질 수 있다. 가열 층의 재료는 약산에 대한 뛰어난 저항성을 가질 수 있다. 가열 층의 재료는 강염기에 대한 약한 저항성을 가질 수 있다. 가열 층의 재료는 약염기에 대한 뛰어난 저항성을 가질 수 있다. 가열 층의 재료는 유기 용제에 대한 뛰어난 화학 저항성을 가질 수 있다. 가열 층의 재료는 낮은 계수(modulus)의 탄성(즉, 재료가 늘어나지 않는), 비-연마성, 비-경화성, 자동-윤활, 또는 그것들의 조합을 나타낼 수 있다.
가열 층은 여기에 설명되는 하나 이상의 조성물을 함께 혼합함으로써 형성될 수 있다. 혼합된 조성물은 압출되어 섬유들, 시트(sheet), 매트, 스레드, 또는 그것들의 조합을 형성할 수 있다. 조성물은 금형 내에 부어져 가열 층을 형성할 수 있다. 가열 층은 복수의 섬유를 함께 혼합함으로써 형성될 수 있고 매트를 형성할 수 있다. 재료들은 여기에 설명되는 가열 특성들을 나타낼 수 있는 제 1 물질을 형성할 수 있다. 재료들은 2차 처리의 대상이 될 수 있다.
가열 층은 하나 이상의 단말기(terminal)에 부착될 수 있고 전력 적용 하에서 가열 층은 열을 생산한다. 가열 층은 전력, 신호, 또는 둘 모두를 적용하는 하나 이상의 전력 적용 와이어에 연결될 수 있다. 전력 적용 와이어들은 전력만을 적용하거나, 신호만을 적용하거나, 또는 둘 모두를 적용할 수 있다. 전력 적용 와이어들은 전력 및 신호를 모두 적용할 수 있다. 전력 적용 와이어들은 전력원, 마이크로프로세서, 프로세서, 컴퓨터, 또는 그것들의 조합에 연결될 수 있다. 가열 층은 히터/센서를 사용하여 가열 및/또는 감지를 제공하기 위하여 전력 및/또는 신호들을 전력 적용 부분들에 적용하는 두 개 이상, 세 개 이상, 또는 심지어 4개 이상의 단말기 및/또는 전력 적용 와이어에 연결될 수 있다. 예를 들면, 가열 층은 가열 층의 각각의 단부에 연결되는 양성 및 음성 와이어를 포함할 수 있고 따라서 총 4개의 와이어가 가열 층에 연결된다. 가열 층은 하나 이상의 양성 전력원 및 하나 이상의 음성 전력원에 연결될 때(즉, 전력 적용 층들 또는 전력 적용 재료들) 열을 생산할 수 있거나 및/또는 감지를 위하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 가열 층은 버스들 및/또는 전극들을 가열 층에 연결하는 단말기들이 없을 수 있다. 예를 들면, 버스들 및/또는 전극들은 가열 층에 연결될 수 있고 버스들 및/또는 전극들은 전력원에 연결될 수 있다. 단말기는 전기가 단말기들을 통하여 가열 층으로 들어가고 가열 층이 열을 생산하도록 어떠한 장치를 사용하여 가열 층에 직접적으로 및/또는 간접적으로 부착될 수 있다. 단말기들은 재봉, 결합, 기계적 패스너, 또는 그것들의 조합에 의해 가열 층, 각각의 전력 적용 층, 또는 둘 모두에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 가열 층은 가열 층에 직접적으로 부착되는 단말기가 없을 수 있다(즉, 전력 적용의 단일 지점). 가열 층은 전력원을 히터에 부착하는 기계적 패스너가 없을 수 있다. 예를 들면, 가열 층은 가열 층을 붙잡고 히터에 하나 이상의 와이어를 고정하는 기계적 부착 장치를 갖지 않을 수 있다. 가열 층은 가열 층에 전력을 공급하는데 도움을 주는 두 개 이상의 전력 적용을 가질 수 있다.
두 개 이상의 전력 부분은 히터 상의 어떠한 위치에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 두 개 이상의 전력 적용은 서로 떨어져 간격을 둔다. 두 개 이상의 전력 적용은 전력 적용 하에서 히터가 부분적으로 및/또는 전체로 동력을 공급하도록 충분한 거리로 떨어져 간격을 둘 수 있다. 더 바람직하게는, 두 개 이상의 전력 적용은 히터의 모서리 영역에 위치될 수 있다. 예를 들면 하나의 전력 적용은 히터의 일 모서리를 따라 위치될 수 있고 제 2 전력 적용은 전력이 제 1 모서리로부터 제 2 모서리로 이동함에 따라 전력이 히터를 통하여 이동하도록 반대편 모서리를 따라 위치될 수 있다. 전력 적용 부분은 히터의 측면 모서리(예를 들면, 폭) 또는 세로 모서리(예를 들면, 길이)를 따라 연장할 수 있다. 전력 적용 와이어들의 길이는 히터/센서의 전도도에 반비례할 수 있다. 따라서, 예를 들면 와이어가 길수록 히터/센서의 전도도는 더 작다. 특히, 길이 방향 전력 부분들을 갖는 히터/센서는 탄소 재료로만 만들어질 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 측면 또는 모서리를 따라 연장하는 전력 적용 부분은 탄소 재료로 만들어진 히터보다 큰 전도도를 갖는 금속화 섬유들을 갖는 히터에 연결될 수 있다. 히터는 두 개 이상의 전력 적용 부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 히터는 실질적으로 히터의 중심 내의 전력 적용 부분 및 중심 부분 적용 부분의 각각의 면 상의 전력 적용 부분을 포함할 수 있다. 히터는 4개 이상의 전력 적용 부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 히터는 각각의 모서리로부터 연장하고 반대편 모서리를 향하여 연장하는 두 개의 반대편 전력 적용 부분을 포함할 수 있다. 두 개의 반대편 전력 적용 부분은 전력 적용 부분들이 전력 적용 부분들 사이에 갭이 위치되는 것과 같이 연결되기 전에 끝날 수 있다. 갭은 히터/센서의 측면들/모서리들을 전기적으로 분리할 수 있다. 히터/센서의 측면들/모서리들은 히터/센서의 측면들/모서리들 사이에 갭 및/또는 아이솔레이터(isolator)가 위치되지 않도록, 히터/센서가 단락되지 않도록, 또는 둘 모두가 되도록 동일한 극성일 수 있다. 따라서, 각각의 히터는 열 및/또는 전력을 적용학 위한 두 개 이상, 세 개 이상, 또는 심지어 4개 이상의 전력 적용 부분을 포함할 수 있다. 전력 적용 부분들은 전력 적용 부분의 반대편 측면들/모서리들이 같은 극성을 포함하도록 히터/센서 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 음의 극성, 양의 극성, 또는 둘 모두는 히터/센서가 코어 주위에 둘러싸일 때 양의 극성 또는 음의 극성들이 아주 근접하도록 반대편 모서리들 상에 위치될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 양의 극성들은 둘러싸일 때 측면들/모서리들이 가까운 관계이고 음의 극성이 그것들 사이의 반에 위치되도록 측면들/모서리들 상에 위치될 수 있다.
각각의 전력 적용은 전력, 신호, 또는 둘 모두를 적용하기 위한 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다. 바람직한 일 실시 예에서, 각각의 전력 적용 부분들은 함께 연결되는 두 개의 개별 버스 바(bus bar), 전극, 와이어, 또는 그것들의 조합으로 구성되고 두 개의 버스 바. 전극, 와이어, 또는 그것들의 조합은 가열 층에 전력을 공급하는데 도움을 준다. 전력 적용 부분들은 신호, 전력, 또는 둘 모두를 적용할 수 있다. 히터/센서는 서로 근접하게 위치되는 두 개의 전력 적용 부분을 포함할 수 있고 하나의 전력 적용 부분은 전력을 제공할 수 있고 하나의 전력 적용 부분은 신호를 적용할 수 있다. 여기서 설명되는 것과 같이, 전력 적용 부분들은 신호, 전력, 또는 둘 모두를 적용할 수 있다. 그러나, 개별 전력 적용 부분들 및 관련 와이어들은 신호만을 적용하거나 또는 전력만을 적용하도록 사용될 수 있다. 감지를 위한 개별 전력 적용 부분들은 사용자가 히터/센서와 접촉하는지를 결정하기 위하여 마이크로프로세서 또는 프로세서에 직접적으로 연결될 수 있다. 버스 바들, 전극들, 와이어들, 또는 그것들의 조합은 동일한 재료, 서로 다른 재료, 또는 그것들의 조합으로 만들어질 수 있다.
단일 전력 적용 내의 각각의 버스 바들, 전극들은 바람직하게는 두 개 이상의 서로 다른 재료로 만들어진다. 전력 적용은 하나 이상의 와이어를 포함하고 바람직하게는 함께 뒤섞인 두 개 이상의 와이어를 포함한다. 하나 이상의 와이어는 전력 적용이 히터의 일 단부 또는 양 단부 상에 형성되도록 히터를 통하여 니들펀칭될 수 있다. 니들펀칭된 와이어들은 은 코팅된 와이어, 구리 코팅된 와이어, 또는 둘 모두가 코팅된 와이어로 만들어질 수 있다. 니들펀칭된 와이어들은 실질적으로 히터와 동일한 재료로 만들어질 수 있으나, 니들펀칭된 와이어들은 히터 내의 섬유들과 비교할 때 더 긴 섬유 길이를 가질 수 있다. 와이어들은 열이 생산되도록 전력을 가열 층을 전달하는데 도움을 주는 어떠한 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 각각의 와이어는 약 5 Ω*m 이하, 약 2 Ω*m 이하, 또는 약 1 Ω*m 이하의 저항을 가질 수 있다. 각각의 와이어는 약 0.01 Ω*m 이상, 약 0.05 Ω*m 이상, 또는 약 0.1 Ω*m 이상(즉, 약 0.25 Ω*m)의 저항을 가질 수 있다. 각각의 와이어는 약 0.1 g/㎜ 이하, 약 0.01 g/㎜ 이하, 약 0.001 g/㎜ 이하, 또는 약 0.0001 g/㎜ 이하의 중량을 가질 수 있다. 각각의 와이어는 약 0.00001 g/㎜ 이상, 바람직하게는 약 0.00005 g/㎜ 이상, 더 바람직하게는 약 0.0001 g/㎜ 이상, 또는 가장 바람직하게는 약 0.0005 g/㎜ 이상(즉, 약 0.0007 g/㎜)의 중량을 가질 수 있다. 바람직한 실시 예에서 각각의 와이어들은 단일 와이어를 형성하기 위하여 함께 엮인 복수의 와이어의 합성물이다. 예를 들면, 와이어는 각각 약 0.07 ㎜의 지름을 갖는 20개의 은 와이어들일 수 있고, 20개의 은 와이어 각각은 단일 와이어를 형성하도록 함께 엮어질 수 있다. 와이어들은 가열 층에 전력이 전달되도록 하기 위하여 바람직하게는 구리, 은, 금, 니켈, 또는 그것들의 조합으로 만들어지거나 및/또는 구리, 은, 금, 니켈, 또는 그것들의 조합으로 코팅된다. 하나 이상의 와이어는 하나 이상의 와이어를 히터에 고정되어 연결하고 실질적으로 가열 층으로의 전략의 전달을 방해하지 않는 어떠한 장치에 의해 기열 층에 연결될 수 있다. 사용될 수 있는 부착 장치들 및/또는 방법들의 일부 실시 예들은 재봉, 접착(gluing, 예를 들면 전도성 또는 비-전도성 접착제로), 결합, 뒤섞기(interweaving), 봉합(stapling), 또는 그것들의 조합이다. 바람직하게는, 하나 이상의 와이어를 가열 층에 연결하기 위하여 접착 층(adhesive layer)이 사용된다. 하나 이상의 와이어를 가열 층에 고정하는 접착 층은 또한 제 2 버스 바 및/또는 전극을 가열 층에 연결할 수 있다.
전력 적용은 전력 적용 하에서 가열 층이 뜨거워지도록 전력을 가열 층에 전달하는데 도움을 주는 어떠한 재료로 만들어질 수 있다. 전력 적용은 센서 신호의 적용 하에서 가열 층이 상태를 감지하기 위한 어떠한 재료로 만들어질 수 있다. 전력 적용은 하나 이상의 와이어 아래에 위치되거나, 바람직하게는 하나 이상의 와이어 위에 위치되거나, 또는 둘의 조합인 버스 바 및/또는 전극을 포함할 수 있다. 전력 적용은 와이어가 없을 수 있고 여기에 설명되는 것과 같은 부직 재료로만 만들어질 수 있다. 예를 들면, 클립(clip)이 전력을 가열 층에 공급하기 위하여 전기적 연결을 제공하는 부직 재료에 직접적으로 부착될 수 있다. 버스 바 및/또는 전극은 전기적 전도 특성을 갖는 부직 재료일 수 있다. 버스 바 및/또는 전극은 하나 이상의 전도성 부직 스트립(strip)일 수 있다. 버스 바 및/또는 전극은 가열 층과 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 버스 바 및/또는 전극은 전력을 가열 층에 전달하기 위한 전도성 매체를 형성하는 탄소 재료, 중합체 재료, 금속 코팅된 재료, 또는 그것들의 조합으로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 버스 바들 및/또는 전극들은 니켈 또는 은으로 코팅된 복수의 나일론 섬유일 수 있고 코팅된 나일론 섬유들은 바인더 내에 함께 결합되고 전력을 가열 층에 전도하는 부직 재료를 형성할 수 있다. 버스 바들 및/또는 전극들은 하나 이상의 와이어를 위하여 여기에 설명되는 것과 같은 어떠한 재료 및/또는 방법을 사용하여 가열 층에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 버스 바들 및/또는 전극, 하나 이상의 가열 와이어, 또는 둘의 조합은 접착 직물을 사용하여 가열 층에 연결된다. 더 바람직하게는, 각각의 전력 적용은 두 개 이상의 와이어 및 접착 층에 의해 가열 층에 연결되는 부직 전도성 재료를 포함한다.
접착 층은 열의 적용 하에서 연결을 형성하는 어떠한 접착 시트일 수 있다. 접착 층은 여기에 설명되는 어떠한 접착 층일 수 있다. 접착 층은 폴리아미드일 수 있다. 접착 층은 바람직하게는 부직 재료이다. 접착 층은 바람직하게는 상호 연결된 섬유들 및/또는 섬유 유사 접착 입자들 사이의 보이드들 및/또는 구멍들과 상호연결되는 복수의 섬유 및/또는 섬유 유사 접착 입자이다. 접착 층은 복수의 보이드, 복수의 구멍, 또는 둘 모두를 가질 수 있다. 접착 층은 접착제가 두 개 이상의 전기적 전도 층을 연결할 때(예를 들면, 전력 적용, 가열 층 중 하나 이상, 또는 둘 모두) 전력이 보이드들 및/또는 구멍들을 통과하거나, 전기 연결이 유지되거나, 접착 층이 두 개 이상의 전기적 전도 층 사이의 전력이 공급을 방해하지 않거나, 또는 그것들의 조합이 되도록 보이드들 및/또는 구멍들의 충분한 양을 가질 수 있고, 두 개 이상의 층 사이에 연결이 형성될 수 있다. 접착 층의 보이드들 및/또는 구멍들은 가열 층의 총 표면적의 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 바람직하게는 약 40% 이상, 또는 더 바람직하게는 약 45% 이상의 면적을 나타낼 수 있다. 접착 층의 보이드들 및/또는 구멍들은 가열 층의 총 표면적의 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 또는 약 60% 이하의 면적을 나타낼 수 있다. 접착제는 약 5 g/m2 이상, 약 10 g/m2 이상, 또는 약 15 g/m2 이상의 근량을 가질 수 있다. 접착제는 약 50 g/m2 이하, 약 30 g/m2 이하, 또는 약 25 g/m2 이하(즉, 약 19 g/m2)의 근량을 가질 수 있다. 접착제는 약 85℃ 이상, 약 100℃ 이상, 또는 약 100℃ 이상의 초기 용융 온도를 가질 수 있다. 접착제는 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하(죽, 약 150℃)의 초기 용융 온도를 가질 수 있다. 사용될 수 있는 접착 직물의 일례는 Spunfab Ltd.사로부터 이용 가능한 상표명 Spunfab으로 판매된다.
전력 적용(즉, 버스 바 및/또는 전극, 하나 이상의 와이어, 또는 둘의 조합)은 약 1.0×10-2 Ω/sq 이하, 약 5.0×10-2 Ω/sq 이하, 바람직하게는 약 1.0×10-3 Ω/sq 이하, 더 바람직하게는 약 5.0×10-3 Ω/sq 이하, 또는 가장 바람직하게는 약 1.0×10-4 Ω/sq 이하의 표면 전도도를 갖는 어떠한 재료로 만들어질 수 있다. 전력 적용(즉, 버스 바 및/또는 전극, 하나 이상의 와이어, 또는 둘의 조합)은 약 1.0×10-9 Ω/sq 이상, 약 5.0×10-8 Ω/sq 이상, 또는 약 1.6×10-8 Ω/sq 이상의 표면 전도도를 갖는 어떠한 재료로 만들어질 수 있다.
히터는 가열 층만으로 구성될 수 있다(예를 들면, 히터는 하나의 층을 포함할 수 있다). 바람직하게는, 히터는 적어도 세 개의 층을 포함한다. 그러나, 히터는 가열 층 위에 고정되는 어떠한 층도 없을 수 있다. 예를 들면, 히터는 가열 층에 침투하고 가열 층의 위에 부분적으로 및/또는 완전히 보호 층을 형성하는 층을 포함할 수 있다. 가열 층은 가열 층이 보호 층에 의해 보호되도록 개별 재료(즉, 보호 층)를 가열 층 내로 부분적으로 및/또는 완전히 통합할 수 있다. 보호 층은 보강 층(reinforcing layer)일 수 있다. 예를 들면, 보호 층은 섬유들이 강화되고 히터의 강화 특성들이 증가하도록 개별 섬유들을 보강할 수 있다(예를 들면, 인장 강도, 인열 강도, 접힘 강도 등, 또는 그것들의 조합). 보호 층은 가열 층의 강도(예를 들면, 인장 강도, 인열 강도, 접힘 강도 등, 또는 그것들의 조합), 가열 층의 절연 특성 등을 증가시키도록 가열 층 내로 뒤섞인 어떠한 재료일 수 있다. 바람직하게는, 보호 층은 가열 층의 강도를 증가시키고 히터 위에 유전체 코팅을 부분적으로 형성하거나 히터 위에 유전체 코팅을 완전히 형성한다. 보호 층은 외부 상에 가열 층에 유전체 특성, 유체 저항 특성, 또는 둘 모두를 갖도록 가열 층의 전방 표면, 후방 표면, 측면 모서리들, 또는 그것들의 조합 위에 절연 층을 형성할 수 있다. 보호 층은 가열 층에 대하여 유전체 층이 되도록 전방 측면, 후방 측면, 측면 모서리, 상단 모서리, 바닥 모서리, 또는 그것들의 조합 상에 층을 형성할 수 있다. 보호 층은 가열 층의 개별 섬유들 사이에 구멍들 및/또는 보이드들을 채울 수 있으나, 연결들 및/또는 전기 연결들이 그대로 남도록 개별 섬유들을 완전히 둘러싸지는 않는다. 히터는 하나 이상의 접착 층을 포함할 수 있다. 접착 층의 단일 면의 접착 층일 수 있다. 접착 층은 전력 적용들을 부착하기 위하여 여기에 설명되는 것과 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 부착 층은 접착 층일 수 있다(예를 들면, 접착제, 페이스트(paste), 스프레이 접착제, 접착 필름, 필-앤-스틱, 훅-앤-루프 등). 바람직하게는, 접착 층은 필-앤-스틱 필름일 수 있다. 부착 층은 여기에 설명되는 것과 같은 보호 특성을 나타낼 수 있다. 히터는 부착 층이 없을 수 있다.
여기에 설명되는 것과 같은 히터 및/또는 센서는 가열하거나 및/또는 감지를 위하여 나란히 위치되는 하나 이상 또는 심지어 두 개 이상의 가열 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 각각의 히터가 가열하고 각각의 히터가 감지하도록 두 개의 실질적으로 미러 이미지의 히터/센서가 생성될 수 있고 장치 내에 나란히 위치될 수 있다. 하나 이상의 히터가 사용될 때 단일 히터의 총 면적은 실질적으로 다수의 히터의 총 면적과 동일할 수 있다. 하나 이상의 히터가 사용될 때 다수의 히터는 대안의 방식으로, 동시에, 개별적으로, 또는 그것들의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 히터/센서가 조향 휠에 적용될 때 하나의 히터/센서는 가열하고 하나의 히터/센서는 손과 같은 상태를 감지할 수 있고 그리고 나서 히터들/센서들은 실질적으로 항상 승객 손의 존재가 결정되도록 교대할(alternate) 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 두 개 이상의 히터/센서가 조향 휠 내에 설치될 때 각각의 센서는 하나 이상의 손이 감지되고 손의 특정 위치가 감지되도록 조향 휠의 반 및/또는 4분면을 감지할 수 있다.
여기서 설명되는 것과 같은 히터는 공정을 사용하여 생산될 수 있다. 공정은 사실상 어떠한 순서로 생산되는 하나 이상의 다음의 단계를 포함할 수 있다. 여기서 설명되는 복수의 섬유가 획득될 수 있다. 여기에 설명되는 것과 같은 섬유들은 금속으로 코팅되거나, 원하는 길이로 절단되거나, 섬유들이 평평해지도록 제련되거나, 섬유들이 타원 형태를 갖도록 제련되거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 섬유들은 여기에 설명되는 것과 같은 바인더와 혼합되거나, 바인더로 덮이거나, 바인더와 접촉하여 이동되거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 섬유들은 임의의 지향을 갖도록 컨테이너 내에 배치될 수 있다. 섬유들은 부직 시트를 형성하는 바인더와 함께 또는 바인더 없이 압출될 수 있다. 하나 이상의 전력 적용이 가열 층에 부착된다. 하나 이상의 와이어, 하나 이상의 부직 전도성 스트립, 하나 이상의 전극 및/또는 버스 바가 부착되거나, 하나 이상의 사전 조립된 전력 적용들이 부착되거나, 또는 그것들의 조합이 실행된다. 가열 층에 전기적 연결이 형성되도록 가열 층 및 하나 이상의 와이어, 하나 이상의 부직 전도성 스트립, 하나 이상의 전극 및/또는 버스 바가 가열되거나, 하나 이상의 사전 조립된 전력 적용이 부착되거나, 또는 그것들의 조합이 실행된다. 히터 상에 위치되고 가열될 때 접착제가 사전 조립된 전력 적용을 가열 층에 연결하고 전기적 연결이 형성되도록 하나 이상의 와이어, 하나 이상의 버스 바 및/또는 전극, 그것들의 조합을 함께 결합함으로써 사전 조립된 전력 적용이 생산된다. 하나 이상의 전력 적용이 전력원, 와이어, 또는 둘 모두에 연결된다. 가열 단계 동안에 수축 튜브(shrink tube)가 수축하고 하나 이상의 전력 적용과 전력원, 와이어, 또는 그것들의 조합이 전기적으로 그리고 물리적으로 연결되도록 수축 튜브가 하나 이상의 전력 적용, 전력원, 와이어, 또는 그것들의 조합에 적용된다. 전방 커버 층, 후방 커버 층, 연결 층(예를 들면, 접착 층, 기계적 부착 층, 또는 둘 모두), 또는 그것들의 조합이 가열 층에 적용된다. 가열 층이 관통 홀들, 컷아웃들, 또는 둘 모두를 포함하도록 절단된다. 내화제(fire retardant), 방염 재료(flame resistant material), 내수 재료(water resistant material), 유전체 층, 또는 그것들의 조합이 가열 층에 적용된다. 온도 센서는 가열 층, 히터, 또는 둘 모두에 부착된다. 온도 센서는 전력원에 전기적으로 연결된다. 가열 층은 컨트롤러, 제어 모듈, 또는 둘 모두에 연결된다(예를 들면, 물리적으로 및/또는 전기적으로). 히터는 차량 시트, 바닥, 조향 휠, 미러, 인서트, 또는 그것들의 조합에 연결된다.
여기에 설명되는 것과 같이 히터는 히터와 부품의 하나의 단일 부품을 형성하도록 부품의 구성 동안에 또 다른 부품 내로 통합될 수 있다. 예를 들면, 만일 물품이 성형품이면 최종 물품이 생성될 때 물품에 걸쳐 가열 층에 존재하고 전기가 추가될 때 전체 물품이 가열되도록, 가열 층을 형성하는 가열 매체가 금형 내에 추가될 수 있다. 가열 매체는 개별 섬유들일 수 있다. 가열 매체는 시트일 수 있다. 가열 매체는 금형 내로 분무되고, 절단되며 시트로서 금형 내에 위치되거나, 금형 재료 내에 혼합되고 금형에 함께 추가되거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다.
여기에 설명되는 것과 같은 히터는 여기에 설명되는 어떠한 방법을 사용하여 제어될 수 있다. 바람직하게는, 히터는 히터의 온도를 측정하는 서미스터(thermister) 또는 음 계수 온도 센서를 포함하고 측정된 온도를 기초로 하여 컨트롤러가 히터, 환기 시스템, 공기조절 시스템, 또는 모두를 제어한다. 히터, 공기조절 시스템환기 시스템, 또는 모두는 펄스 폭 변조를 사용하여 제어될 수 있다.
히터는 센서를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 히터는 센서일 수 있다. 히터의 감지 부분은 가열 사이클 사이에, 가열 사이클 동안에, 또는 그것들의 조합에서 가열과 동시에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 가열 사이클 및 감지 사이클은 번갈아 교대할 수 있다. 센서는 승객의 존재, 승객으로부터 부품과의 접촉, 승객의 중량, 여기에 설명되는 어떠한 다른 감지 기능, 또는 그것들의 조합을 검출할 수 있다. 히터의 감지 부분은 히터만을 포함할 수 있다(즉, 전력 적용 부분, 하나 이상의 전력 연결, 지속적인 가열 층). 감지 부분은 신호가 하나 이상의 버스 바를 통하여 히터 내로 통과할 때 기능을 할 수 있다.
신호는 승객, 승객으로부터의 접촉, 승객의 존재, 또는 그것들의 조합을 검출하는 어떠한 신호일 수 있다. 신호는 아날로그 신호, 디지털 신호, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 신호는 주파수를 갖고 신호의 주파수는 미리 결정된 주파수일 수 있다. 신호의 주파수는 승객이 히터를 포함하는 부품과 접촉할 때, 승객이 부품 및/또는 히터와 근접할 때, 또는 둘 모두일 때 변위할 수 있다. 주파수 변화는 승객에 의해 야기되기에 충분한 어떠한 주파수 변위(예를 들면, 밀리헤르츠, 마이크로초 등, 또는 그것들의 조합)일 수 있다. 예를 들면, 시트 상의 백의 위치는 승객에 의한 주파수 변위와 비교할 때 신호를 전송하기 위하여 센서를 작동시키기에 충분한 주파수 변위를 야기하지 않을 수 있다. 주파수 변위는 용량의 변화와 관련된 어떠한 주파수 변위일 수 있다. 용량은 하나 이상의 용량 바람직하게는 복수의 용량일 수 있다. 용량은 측정된 용량, 계산된 용량, 또는 둘 모두일 수 있다. 용량은 평균 용량일 수 있다. 용량은 복수의 평균 측정된 용량, 복수의 계산된 용량, 또는 둘 모두일 수 있다. 평균 용량은 약 3회 이상, 약 5회 이상, 또는 약 10회 이상 계산된 용량, 측정된 용량, 또는 둘 모두일 수 있다. 시스템의 측정된 용량, 계산된 용량, 또는 둘 모두는 약 50 pF 이상, 약 75 pF 이상, 또는 약 100 pF 이상이다. 시스템의 측정된 용량, 계산된 용량, 또는 둘 모두는 약 500 pF 이하, 약 400 pF 이하, 약 300 pF 이하, 또는 약 200 pF 이하이다. 예를 들면, 주파수를 갖는 신호들은 히터로 들어갈 수 있고 신호는 히터를 빠져나옴에 따라 측정될 수 있고, 승객이 히터와 접촉될 때 신호의 주파수는 히터를 빠져나옴에 따라 신호의 주파수가 승객의 히터와 접촉하지 않을 때의 신호와 비교할 때 지연되도록 신호의 주파수가 변위할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 시스템의 용량은 측정될 수 있고 시스템의 용량은 승객이 없는 시스템이 0 pF을 측정하고 승객이 히터 및/또는 센서와 접촉할 때 측정되거나 계산되는 시스템의 용량은 약 100 pF가 되도록 기준선으로서 설정될 수 있다.
시스템의 용량은 RC 시리즈 회로 공식을 사용하여 계산될 수 있다. 시스템의 용량은 다음이 공식으로 계산될 수 있는데: τ=RC, 여기서 R은 기준 저항기의 저항이고, C는 모니터링되는 커패시터(capacitor)의 용량이며, τ은 시간 상수이다. 방전 동안의 시간 상수(τ)는 전압이 회로를 가로질러 적용되는 전압의 약 36.8%로 강하하는데 걸리는 시간의 양일 수 있다. 기준 저항기는 알려진 값을 가지며 따라서 시간 상수의 결정 상에서 용량은 시스템의 용량을 결정하도록 계산될 수 있다. 용량은 τ 후에 약 36.8%로 방전될 수 있고, 본질적으로 약 5τ 후에 완전히 방전된다(0.7%). 대안으로서, 충전 동안의 시간 상수(τ)는 대략 전압이 회로를 가로질러 적용되는 전압의 약 63.2%에 도달하는데 걸리는 시간의 양일 수 있다. 용량은 본질적으로 약 5τ 후에 완전히 충전된다(99.3%). 시스템의 용량은 여기에 설명되는 RC 시리즈 회로 공식을 사용하거나, 용량성 전압 분배기(capacitive voltage divider) 기술을 사용하거나, 또는 둘 모두를 사용하여 측정되거나 및/또는 계산될 수 있다.
용량성 전압 분배기 기술은 전압을 측정된 전압과 기준 전압으로 분할하는 기능을 할 수 있다. 기준 전압은 시스템의 용량을 결정하기 위하여 측정된 전압과 비교될 수 있다. 본 발명의 원리와 함께 사용될 수 있는 전압 분배기 기술의 일례는 DS01478B, 1-25 페이지에 포함된, Microchip의, Burke Davison에 의해 기술된 "mTouch TM Sensing Solution Acquisition Methods Capacitive Voltage divider"라는 제목의 문헌에서 설명되며, 이는 모든 목적을 위하여 여기에 참조로써 통합된다. 용량성 전압 분배기 기술은 히터/센서의 용량을 측정하기 위하여 RC 시리즈 회로 공식 대신에 또는 상기 공식에 더하여 사용될 수 있다.
모니터링하는 단계는 승객의 존재, 승객의 접촉, 또는 둘 모두를 결정하기 위하여 신호, 신호의 주파수, 신호의 용량, 전압, 시간 상수, 또는 그것들의 조합(이후부터 측정된 신호)을 룩-업 테이블(look-up table)과 비교할 수 있다. 측정된 신호는 신호 컨트롤러에 도달하기 전에 저항기를 통하여 필터링될 수 있다. 저항기는 승객의 존재, 승객의 접촉, 또는 둘 모두를 결정하는데 시스템에 도움을 주는 기능을 할 수 있다. 저항기는 시스템의 측정 노드(node)를 보호하거나, 마이크로프로세서를 보호하거나, 또는 둘 모두의 기능을 할 수 있다. 측정된 신호는 승객의 상태를 결정하기 이하여 룩-업 테이블과 비교될 수 있다. 측정된 신호는 승객이 존재하는지, 승객이 부품과 접촉되는지, 둘 모두를 결정할 수 있다. 측정된 신호는 승객이 히터를 포함하는 부품과 접촉될 때 일정할 수 있고, 미리 결정된 측정된 신호 외부의 측정된 신호의 변화(예를 들면, 승객이 미리 결정된 시간량 동안 접촉되지 않을 때) 미리 결정된 응답을 야기할 수 있다. 미리 결정된 응답은 미리 결정된 신호 외부의 측정된 신호가 약 1초 이상, 약 2초 이상, 약 3초 이상, 또는 약 5초 이하 동안 존재한 후에 발생할 수 있다. 미리 결정된 응답은 미리 결정된 신호 외부의 측정된 신호가 약 30초 이하, 바람직하게는 약 20초 이하, 더 바람직하게는 약 10초 이하 동안 존재한 후에 발생할 수 있다. 예를 들면, 만일 운전자의 손이 조향 휠로부터 떨어지면, 승용차는 더 오랜 시간 동안 기능을 이어가지 않을 것이다. 가열 기능은 히터가 열을 생산하도록 전력을 히터에 제공하기 위한 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있고 감지 기능은 감지를 제공하기 위한 개별 컨트롤러일 수 있거나, 또는 가열 기능 및 감지 기능은 동일한 컨트롤러에 의해 작동될 수 있다.
전력, 전류, 전압, 또는 그것들의 조합은 히터가 열을 생산하도록 일정하게 적용되거나, 단속적으로(intermittently) 적용되거나, 변경되거나, 또는 그것들의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 컨트롤러는 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 히터의 제어, 히터의 온도, 또는 둘 모두를 조절할 수 있다. 히터의 원하는 온도에 따라 전력을 생산하는 펄스 폭 변조 신호는 길어지거나 또는 짧아질 수 있다. 따라서, 전력은 적용되거나 또는 적용되지 않고(즉, 켜지거나 또는 꺼지고) 전력 적용의 기간은 조정된다. 예를 들면, 히터가 매체 상에 존재할 때 펄스 폭 변조는 약 60% 및 약 80% 사이의 신호를 제공할 수 있고, 따라서 히터는 시간의 약 40% 및 20% 사이에서 꺼진다. 감지 신호는 가열 신호 및/또는 가열 전압을 중단할 수 있고 따라서 가열은 하나 이상, 바람직하게는 복수의 측정 신호가 얻어지는 동안에 중단된다. 예를 들면, 가열은 하나 또는 복수의 신호가 얻어지도록 약 500 ms 동안 중단할 수 있고, 승객이 검출되도록 과정이 단속적으로 반복될 수 있다. 센서는 히터가 꺼진 상태이거나 및/또는 히터를 가열하기 위하여 전력이 적용되지 않을 때 감지 기능을 제공할 수 있다.
신호는 감지를 위하여 히터가 사용되도록 언제라도 히터에 제공될 수 있다. 바람직하게는, 신호는 전력이 적용되지 않을 때(즉, 히터가 "꺼진" 상태일 때) 히터에 적용된다. 감지 신호의 적용 동안에 하나 이상의 트랜지스터는 전력원으로부터 히터를 차단하거나, 접지로부터 히터를 차단하거나, 또는 둘 모두일 수 있다. 감지 신호의 적용 동안에 전력 컨트롤러, 가열 능력, 또는 둘 모두는 차단될 수 있다. 신호는 주파수를 갖는 어떠한 신호일 수 있다. 신호는 용량의 변화 상에서 신호가 변위하는 어떠한 신호일 수 있다.
본 발명의 원리들은 가열 및 감지의 방법을 제공한다. 방법은 실제로 어떠한 순서로 여기에 설명되는 하나 이상의 단계를 포함한다. 히터가 열을 생산하도록 전력은 히터에 적용될 수 있다. 히터가 센서가 되도록 신호는 히터에 적용될 수 있다. 전력, 신호, 또는 둘 모두는 교대로 또는 동시에 적용될 수 있다. 전력은 감지 신호가 적용되도록 단속적으로 꺼질 수 있다. 컨트롤러는 시스템의 용량의 변위, 측정된 신호의 주파수 변위, 또는 둘 모두를 측정할 수 있다. 하나 이상의 트랜지스터는 회로의 가열 부분을 켜거나 및/또는 끌 수 있다(예를 들면, 접지, 전력원, 또는 둘 모두).
도 1은 히터(10) 및 센서(20)가 켜질 때 조향 휠(2)의 적외선 이미지를 도시한다. 히터(10)/센서(20)는 각각의 단부에 전력 적용 부분들(12)을 포함하고 전력 적용 부분들은 전력 와이어에 연결되며 따라서 히터(10)/센서(20)는 열 및 감지 능력을 제공한다. 도시된 것과 같이, 히터(10)의 열은 조향 휠(2) 주위와 균등하다.
도 2는 히터(10)/센서(20)를 도시한다. 전력 적용 부분들(12)은 두 단부에 위치되고 따라서 전력이 적용될 때 히터(10)는 가열되고 센서(20)는 감지한다.
*도 3a는 도 2의 전력 적용(12)의 확대도를 도시한다. 전력 적용(12)은 전력 적용 와이어(14)를 포함하고 전력 적용 와이어(14)는 접착제(도시되지 않음)를 통하여 연결되는 전력 적용 재료(18)에 의해 덮인다.
도 3b는 전력 및/또는 신호를 공급하기 위한 전극을 형성하는 히터(10)/센서(20) 내로 니들펀칭된 전력 적용 와이어(14)를 포함하는 전력 적용(12)의 확대도를 도시한다.
도 4는 조향 휠(2)의 단면도를 도시한다. 조향 휠(2)은 코어(4)를 포함한다. 히터(10)/센서(20)는 코어(4) 주위를 둘러싼다. 히터(10)/센서(20)는 트림 층(6)에 의해 덮인다.
도 5a는 세 개의 전략 적용 부분(12)을 갖는 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 도시된 것과 같이, 중간 전력 부분(12)은 양쪽에 음성(negative) 전력 부분이 위치되는, 양성(positive) 전력 적용 부분이다. 중간 전력 적용 부분(12)은 비록 중앙에 위치되는 것이 바람직하더라도 두 개의 단부 전력 적용 부분(12) 사이의 어떠한 위치에 사실상 위치될 수 있다. 양성 전력 적용 와이어(14)는 중앙 전력 적용 부분(12)과 접촉하여 연장하고 각각의 단부 전력 적용 부분들(12)은 개별 음성 전력 적용 와이어(14)에 연결된다.
도 5b는 결합될 때 히터/센서를 형성하는 두 개의 개별 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 각각의 개별 히터/센서(10, 20)는 각각 개별 전력 적용 와이어(143)에 연결되는 양성 전력 적용 부분(12) 및 음성 전력 적용 부분(12)을 포함한다. 도시된 것과 같이, 양성 전력 적용 부분들(12)은 서로 근접하게 위치되고 음성 전력 적용 부분들(12)은 히터/센서(10, 20)들의 외부 상에 위치된다. 도시된 것과 같이, 센서(2)는 감지 모드일 때 승객의 하나 이상의 손이 예를 들면 조향 휠과 접촉되는지를 감지할 수 있는데, 그 이유는 각각의 센서(20)가 승객의 손(도시되지 않음)을 개별적으로 감지할 수 있을 것이기 때문이다.
도 5c는 통상의 양성 전력 적용 와이어(14) 및 음성 전력 적용 와이어(14)를 통하여 전기적으로 함께 연결되는 두 개의 개별 히터/센서(10, 20)들을 도시한다. 도시된 것과 같이, 음성 전력 적용 와이어들(14)은 히터/센서(10, 20)들과 양성 전력 적용의 단부들 외부에 연결되고 음성 전력 적용 부분들(12) 반대편의 히터/센서(10, 20)의 단부들 내에 서로 근접하게 위치된다. 도시된 것과 같이, 각각의 센서(20)는 승객과 개별적으로 접촉할 수 있고 따라서 감지 단계 동안에 승객 또는 승객의 신체 일부가 센서(20)와 접촉하는지를 결정할 수 있다.
도 6a는 히터/센서(10, 20)의 길이를 따라 연장하는 길이 방향 전력 적용 부분들(12)을 갖는 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 길이 방향 전력 적용 부분들(12)은 히터/센서(10, 20)의 반대편 모서리들을 따라 실질적으로 평행하게 연장하고 히터/센서 재료는 그것들 사이를 연장하고 두 개의 반대편 적용 부분(12)을 전기적으로 연결한다.
도 6b는 조향 휠(2)에 연결되는 도 6a의 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 히터/센서(10, 20)는 코어(4, 도시되지 않음) 주위에 둘러싸이는 전력 적용 부분들(12)을 포함하고 따라서 전력 적용 부분들(12)은 실질적으로 서로 근접하게 위치되고 전력 적용 와이어들(14)은 각각의 전력 적용 부분들(12)로부터 연장한다. 도시된 것과 같이, 두 개의 전력 적용 부분(12) 사이에 절연 층(50)이 위치되고 히터/센서(10, 20)의 재료를 통하는 것을 제외하고는 서로로부터 전력 적용 부분들(12)을 전기적으로 분리하며 따라서 전력은 반드시 하나의 전력 적용 부분으로부터 열을 발생시키는 재료를 통하여 제 2 전력 적용 부분(12)으로 이동하여야만 한다.
도 7은 히터/센서(10, 20)의 각각의 단부에 연결하는 전력 적용 와이어들(14)을 갖는 히터/센서(10, 20)를 도시하는데 길이 방향 전력 적용 부분(12)은 히터/센서(10, 20)의 길이를 따라 연장한다. 전력 적용 부분들(12)은 각각의 단부로부터 세로로 연장하고 전력 적용 부분들(12)이 접촉하기 전에 끝나며 따라서 전력 적용 부분들(12)의 각각의 단부 사이에 작은 갭(52)이 위치되며, 각각의 양성 전력 적용 부분들(12)이 전기적으로 분리되고 각각의 음성 전력 적용 부분들(12)이 전기적으로 분리된다. 음성 전력 적용 부분(12) 및 양성 전력 적용 부분(12)은 히터/센서(10, 20)를 통하여 전기적으로 연결된다.
도 8a는 각각 전력 적용 와이어(14)에 연결되는 양성 및 음성 전력 적용 부분(12)을 포함하는 두 개의 개별 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 각각의 히터/센서(10, 20)는 전력 및/또는 신호들을 하나의 전력 적용 부분(12)으로부터 히터 재료를 통하여 반대편의 전력 적용 부분(12)을 통과시킴으로써 개별적으로 가열하고 개별적으로 감지한다. 각각의 센서(20)는 상태를 개별적으로 감지하고 딸서 두 개의 손과 같은 하나 이상의 상태가 동시에 감지될 수 있다.
도 8b는 조향 휠(2) 주위에 둘러싸이고 전력 적용 와이어들(14) 함께 연결된 도 8a의 두 개의 개별 히터/센서(10, 20)를 도시하는데 따라서 전력 및/또는 신호들은 히터/센서(10, 20)들 사이에 분포된다.
도 9a는 세 개의 길이 방향 전력 적용 부분(12)을 포함하는 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 도시된 것과 같은 두 개의 외부 전력 적용 부분(12)은 음성이고 중간 전력 적용 부분(12)은 양성이다. 각각의 전력 적용 부분들은 전력 적용 부분(14)에 연결되고 따라서 전력 및 감지 신호가 히터/센서(10, 20)를 통하여 적용된다.
도 9b는 히터/센서(10, 20)가 조향 휠(2) 주위에 둘러싸일 때 히터/센서(10, 20)의 단면도를 도시한다. 도시된 것과 같이, 히터/센서(10, 20)의 두 개의 음성 단부가 매우 근접하게 위치되고 심지어 히터/센서(10, 20) 단락과 접촉되지 않는다.
도 9c는 히터/센서(10, 20)가 조향 휠(2) 주위를 둘러쌀 때 또 다른 히터/센서(10, 20)의 단면도를 도시한다. 도시된 것과 같이, 히터/센서(10, 20)의 두 개의 양성 단부는 매우 근접하게 위치되고 심지어 히터/센서(10, 20) 단락과 접촉되지 않는다.
도 9d는 조향 휠(2) 주위에 둘러싸이고 단부들이 접촉하도록 이동되는 히터/센서(10, 20)를 도시하고 따라서 히터/센서(10, 20)의 단부들 사이에 갭이 존재하지 않는다.
도 10은 각각의 단부에서 전력을 적용하기 위한 전력 적용 부분(12A) 및 각각이 단부에서 신호를 적용하기 위한 신호 적용 부분(12B)을 포함하는 히터/센서(10, 20)를 도시한다. 전력을 적용하기 위한 각각의 전력 적용 부분(12A)은 전력이 열을 생산하기 위하여 히터/센서(10, 20)에 적용되도록 전력 적용 와이어(14A)에 연결된다. 신호를 적용하기 위한 각각의 전력 적용 부분(12B)은 승객 접촉을 감지하기 위하여 열이 꺼질 때 신호가 히터/센서(10, 20)에 적용되도록 전력 적용 와이어(14B)에 연결된다. 전력 적용 와이어들(14B)은 승객 접촉을 감지하는 마이크로프로세서(60)에 연결된다.
도 11은 감지 동안의 회로 다이어그램을 도시한다. 신호는 조향 휠(2) 내의 히터(도시되지 않음) 내로 들어가는 입력을 통하여 제공되고 신호는 그리고 나서 되돌아오고 저항기(26)를 통하여 신호가 룩업 테이블(look up table)과 비교되는 출력(24)으로 연장한다. 도시된 것과 같이, 조향 휠(2)은 커패시터(40)의 일 측을 형성하고 승객(100)은 커패시터(40)의 나머지 측을 형성하며 따라서 승객(100)이 조향 휠과 접촉할 때 출력(24)을 통하여 주파수 변위가 감지된다.
도 12는 가열과 감지 모두를 포함하는 회로 다이어그램을 도시한다. 히터(10)가 작동될 때, 전원장치(30)로부터 제 2 트랜지스터(34)를 통하여 히터(10) 내로 전력이 적용된다. 감지 동안에 신호는 입력(22)으로부터 히터(20)로 송신되고, 신호가 저항기(26)와 출력(24)을 통과하도록 제 1 트랜지스터(32) 및 제 2 트랜지스터(34)가 꺼진다.
도 13은 히터(10) 및 센서(20)의 작동의 일례를 도시한다. 히터(10)는 펄스 폭 변조를 통하여 전력이 공급되고 따라서 주어진 시간 동안 전력이 적용되고 그리고 나서 전력은 주어진 시간 동안 꺼진다. 히터가 꺼지는 시간 동안에 감지를 위하여 히터가 사용되도록 신호가 히터에 적용된다.
여기에 인용된 모든 숫자 값은 낮은 값과 높은 값 사이에 적어도 2 단위의 분리가 존재하면 하나의 단위의 증가에서의 낮은 값부터 높은 값까지의 모든 값을 포함한다. 예로써, 예를 들면, 온도, 압력, 시간 등과 같은 공정 변수의 성분의 양 또는 값이 예를 들면, 1부터 90까지, 바람직하게는 20부터 80까지, 더 바람직하게는 30부터 70까지 존재하는 것으로 명시되면, 본 명세서에서는 15 내지 85, 22 내지 68, 43 내지 51, 30 내지 32 등과 같은 값들이 명확히 열거되는 것으로 의도된다. 1보다 작은 값들을 위하여, 하나의 단위는 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1인 것이 타당한 것으로 고려된다. 이것들은 단지 구체적으로 의도된 예들이며 열거된 가장 낮은 값과 가장 높은 값 사이의 수치 값들의 모든 가능한 조합은 본 명세서에서 유사한 방식으로 명확하게 표현되는 것으로 고려된다. 알 수 있는 것과 같이, 여기서 "부분 중량"으로 표현되는 양들의 원리는 또한 중량 퍼센트와 관련하여 표현되는 동일한 범위들을 고려한다. 따라서, "결과로서 생긴 중합체 혼합 조성물의 "x" 부분 증량"과 관련된 범위의 본 발명의 상세한 설명에서의 표현은 또한 결과로서 생긴 중합체 혼합 조성물의 증량 퍼센트로 "x"의 동일하게 인용된 양의 범위들의 원리를 고려한다.
달리 설명되지 않는 한, 모든 범위는 두 종점(endpoint) 및 두 종점 사이의 모든 수를 포함한다. 범위와 함께 "약(about)" 또는 "대략(approximately)"의 사용은 범위의 두 종점 모두에 적용된다. 따라서, "약 20 내지 30"은 적어도 명시된 종점들을 포함하는, "약 20 내지 약 30"을 포함하는 것으로 의도된다.
특허출원서와 공보들을 포함하는 모든 문헌과 참조의 개시는 모든 목적을 위하여 참조로써 통합된다. 조합을 설명하기 위하여 용어 "필수적으로 구성되는(consisting essentially of)"은 식별된 소자들, 성분들, 컴포넌트들 또는 단계들, 및 조합의 기본 및 신규 특성들에 실질적으로 영향을 미치는 않는 그러한 다른 소자들, 성분들, 컴포넌트들 또는 단계들을 포함하여야만 한다. 여기서 소자들, 성분들, 컴포넌트들 또는 단계들의 설명을 위하여 용어들 "포함하는(comprising)" 또는 "including"의 사용은 또한 소자들, 성분들, 컴포넌트들 또는 단계들을 필수적으로 구성하는 실시 예들을 고려한다.
복수의 소자, 성분, 컴포넌트 또는 단계는 단일의 통합된 소자, 성분, 컴포넌트, 또는 단계에 의해 제공될 수 있다. 대안으로서, 단일의 통합된 소자, 성분, 컴포넌트, 또는 단계는 개별의 복수의 소자, 성분, 컴포넌트, 또는 단계로 분할될 수 있다. 소자, 성분, 컴포넌트 또는 단계를 설명하기 위한 "a" 또는 "one"의 내용은 부가적인 소자들, 성분들, 컴포넌트들 또는 단계들을 배제하는 것으로 의도되지 않는다.
위의 설명은 단지 묘사를 위한 것이며 이를 한정하지 않는 것으로 이해하여야 한다. 제공된 실시 예들 이외에 많은 실시 예들과 많은 적용들은 통상의 지식을 가진 자들에 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 설명을 참조하여 결정되는 것이 아니라, 대신에 첨부된 청구항들 참조하고, 그러한 청구항들이 권리를 갖는 등가물의 완전한 범위와 함께 결정되어야만 한다. 특허출원서와 공보들을 포함하는 모든 문헌과 참조는 모든 목적을 위하여 참조로써 통합된다. 여기에 개시된 주제의 어떠한 양상 중 다음의 청구항들에서의 누락은 그러한 주제의 권리포기가 아니며, 본 발명의 발명자들이 개시된 본 발명의 주제의 일부분으로 그러한 주제를 고려하지 않는다는 것으로 간주해서는 안 된다.
2 : 조향 휠
4 : 코어
6 : 트림 층
10 : 히터
12 : 전력 적용
12A : 전력 적용(전력)
12B : 전력 적용(감지)
14 : 전력 적용 와이어
14A : 전력용 전력 적용 와이어
14B : 감지용 전력 적용 와이어
16 : 전력 적용 재료
18 : 전력 와이어
20 : 센서
22 : 신호 입력
24 : 신호 출력
26 : 저항기
30 : 전력원
32 : 제 1 트랜지스터
34 : 제 2 트랜지스터
40 : 커패시터
50 : 플리스
52 : 갭
60 : 마이크로프로세서
100 : 승객

Claims (18)

  1. 다음의 구성요소를 포함하는 장치:
    (i) 히터를 포함하는 가열 층, (ii) 센서를 포함하는 감지 층, 중 적어도 하나;
    상기 장치에 제공되는 전력을 받도록 구성된 전력 연결 부분과 상기 장치와의 접촉을 감지하도록 구성된 감지 부분 - 상기 전력 연결 부분과 상기 감지 부분 중 적어도 하나는 상기 가열 층과 상기 감지 층 중 적어도 하나에 연결됨 -;
    접지와 상기 가열 층과 감지 층 중 적어도 하나 사이에 위치되는 제 1 트랜지스터 - 상기 제 1 트랜지스터는 켜진 상태와 꺼진 상태를 가짐 -;
    전력원과 상기 가열 층과 상기 감지 층 중 적어도 하나 사이에 위치되는 제 2 트랜지스터 - 상기 제 2 트랜지스터는 켜진 상태와 꺼진 상태를 가짐 -;
    켜진 상태에서는 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터는 전력이 상기 가열 층을 통과하여 히터를 켜도록 허용하고, 꺼진 상태에서는 신호가 상기 감지 층을 통과하여 승객의 존재를 감지하도록 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터는 전력이 상기 전력원으로부터 상기 가열 층과 감지 층을 통과하지 못하도록 함;
    (i) 일단이 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터 사이에 연결되고 (ii) 타단이 출력에 연결된, 제 1 저항기; 및,
    상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터가 꺼진 상태에 있을 때 상기 신호를 제공하는 감지 컨트롤러 - 상기 감지 컨트롤러는 상기 제 1 저항기의 일단으로부터 출력까지 제 1 저항기를 통과하도록 상기 신호를 제공하여 상기 신호가 상기 가열 층을 통과하지 않도록 함 -.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 층은 상기 가열 층 내에 재봉되어 감지 기능을 제공하는 감지 와이어인 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 층과 상기 감지 층은 동일한 장치인 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 히터는 센서를 형성하는 별도의 부품들을 포함하지 않는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 히터는 펄스 폭 변조를 사용하여 제어되고, 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터가 꺼진 상태이고 히터가 꺼졌을 때 감지를 제공하기 위해 상기 신호가 상기 감지 층을 통과하는 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, (i) 상기 전력 연결 부분은 상기 가열 층과 감지 층 중 적어도 하나에 고정된 전도성의 부직 재료를 포함하고, (ii) 상기 전력 연결 부분은 상기 히터의 반대편 모서리 영역에 위치되는 두 부분을 포함하는, 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    히터 컨트롤러가 상기 히터에 연결되어 상기 히터에 에너지를 공급하여 상기 히터가 열을 제공하도록 함;
    상기 감지 컨트롤러가 상기 센서에 연결되어 상기 신호를 제공하여 상기 센서가 감지를 제공하도록 함;
    하나 이상의 와이어를 통해 상기 감지 컨트롤러와 상기 히터 컨트롤러가 상기 히터와 상기 센서에 각각 연결됨; 및,
    상기 하나 이상의 와이어는 상기 히터에 에너지를 공급하고 또한 상기 센서에 상기 신호도 제공함;
    을 포함하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 히터와 상기 센서는 (i) 조향 휠 내부에 위치되고, (ii) 트림 층에 의해 덮힌, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 히터와 상기 센서는 (i) 차량 시트 내부에 위치되고, (ii) 트림 층에 의해 덮힌, 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는 승객과의 접촉과 승객의 존재 중 적어도 하나를 결정하는, 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 층과 상기 감지 층은 동일한 평면 내에 위치되는, 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 층과 상기 감지 층 중 적어도 하나는 전기적으로 분리된 또는 함께 전기적으로 연결된 복수의 부분들을 포함하는, 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 트랜지스터와 상기 가열 층과 상기 감지 층 중 적어도 하나 사이에 위치되는 제 2 저항기를 추가로 포함하는, 장치.
  14. 차량 컴포넌트 내의 콤비네이션 히터와 센서를 작동하는 방법으로서,
    상기 콤비네이션 히터와 센서에 전력을 제공하여 상기 콤비네이션 히터의 가열 층이 열을 발생하도록 함;
    저항기를 통해 상기 콤비네이션 히터와 센서에 입력 신호를 제공하여 상기 콤비네이션 히터와 센서의 감지 층이 승객의 존재와 상기 차량 컴포넌트와 승객의 접촉 중 적어도 하나를 결정하는 출력 신호를 생성하도록 함;
    승객 있음, 승객 없음, 그리고 승객과 상기 차량 컴포넌트의 접촉 없음 중 적어도 하나를 위해 상기 출력 신호를 모니터링 함;
    상기 입력 신호를 제공하는 동안 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터를 끔; 및,
    상기 전력을 제공하는 동안 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터를 켬;을 포함하고,
    상기 저항기는 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터 사이에 연결되는 일단과 출력에 연결되는 타단을 가지며, 상기 입력 신호가 상기 저항기의 상기 일단에 공급되어 상기 신호가 상기 히터를 통과하지 않도록 하며, 상기 출력 신호는 상기 출력에서 생성되는,
    차량 컴포넌트 내의 콤비네이션 히터와 센서를 작동하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전력이 켜짐 상태와 꺼짐 상태를 갖도록 상기 전력은 펄스 폭 변조에 의해 인가되는, 차량 컴포넌트 내의 콤비네이션 히터와 센서를 작동하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 입력 신호는 상기 전력이 꺼짐 상태일 때 상기 콤비네이션 히터와 센서에 인가되는, 차량 컴포넌트 내의 콤비네이션 히터와 센서를 작동하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 가열 층과 상기 감지 층 중 적어도 하나는 조향 휠 내부에 위치되고 복수의 부분들을 포함하며, 상기 방법은 상기 가열 층과 상기 감지 층 중 적어도 하나 상의 승객의 손의 특정한 위치를 감지함을 더 포함하는, 차량 컴포넌트 내의 콤비네이션 히터와 센서를 작동하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 입력 신호가 인가되고 있을 때 상기 전력이 꺼지고 상기 전력이 인가되고 있을 때 상기 입력 신호가 꺼지는, 차량 컴포넌트 내의 콤비네이션 히터와 센서를 작동하는 방법.
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