KR20200119588A - 차량용 복사히터 - Google Patents

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KR20200119588A
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heating
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송미연
이영희
김솔
김상학
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

개시된 차량용 복사히터는, 일정한 분할패턴을 통해 서로 간에 이격된 복수의 발열층; 및 각 발열층에 부착된 한 쌍의 전극;을 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 상기 각 발열층의 중심에 부착된 중심전극 및 상기 각 발열층의 가장자리에 부착된 주변전극이며, 상기 발열층은 카본계 재질로 이루어지고, 상기 중심전극 및 상기 주변전극은 카본계 재질로 이루어질 수 있다.

Description

차량용 복사히터{RADIATION HEATER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 복사히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력소모량을 최적화할 수 있고, 차량의 협소하고 복잡한 표면(곡률진 표면, 불균일한 표면 등)을 가진 부분에 용이하게 장착될 수 있는 차량용 복사히터에 관한 것이다.
차량은 겨울철 등에 난방을 위하여 시트 주변에 장착된 다양한 종류의 히터를 포함한다. 디젤/가솔린 차량의 경우 시동을 걸고 주로 엔진에서 발생하는 열을 이용하여 따뜻한 바람을 만들어낸다. 하지만 순수 전기차 또는 하이브리드 차량의 경우에는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater) 히터, 히트펌프 등과 같은 히터가 장착된다.
전기자동차, 하이브리드 차량의 EV 주행 거리를 향상시키기 위해서는 상대적으로 전력 소모가 적은 복사히터를 차량에 적용하는 추세이다. 복사히터는 복사열을 이용해 탑승자에게 복사열을 직접 방출함으로써 겨울철에도 난방 쾌적성을 향상시킬 수 있도록 구성된다. 이러한 복사히터는 차량 실내의 대쉬보드(dashboard) 하측, 차량의 도어의 실내측벽, 운전석쪽 스티어링 칼럼, 조수석쪽 글로브 박스(glove box), 앞좌석의 등받이 등에 장착된다. 최근에는, 면상발열체(planar heating element)를 이용한 복사히터를 차량에 장착하기 위한 연구 개발이 진행되고 있다.
한편, 기존의 면상발열체는 주로 건축용 발열체로 이용되고 있으므로 직사각형 모양의 발열층에 한 쌍의 전극이 부착된 구조로 구성된다. 전극은 실버 또는 구리 등으로 도전성 금속재질로 이루어지고, 발열층는 카본 재질로 이루어진다.
기존의 면상발열체는 발열층 및 전극이 서로 다른 재질 즉, 이종재료의 접합으로 인해 발열층가 발열할 때 발열층 및 전극 사이의 열팽창계수 차이가 상대적으로 커짐으로써 발열층 및 전극의 접합 계면(bonded interface between the heating layer and the electrode)에서 손상이 발생하는 단점이 있었다.
또한, 기존의 면상발열체는 발열층가 직사각형 구조로 구성됨에 따라 차량의 협소하고 평탄하지 못하며 복잡한 표면(불균일한 표면, 곡률진 표면 등)을 가진 부분(차량 실내의 대쉬보드(dashboard) 하측, 차량의 도어의 실내측벽, 운전석쪽 스티어링 칼럼, 조수석쪽 글로브 박스(glove box), 앞좌석의 등받이 등)에 장착하기 어려운 단점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 전극 및 발열층의 접촉성을 개선함과 더불어 전극과 발열층 사이의 접합 계면에서의 손상을 방지할 수 있고, 차량의 협소하고 복잡한 표면을 가진 부분에 용이하게 장착할 수 있는 차량용 복사히터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 복사히터는,
절연체 재질의 기판 상에서 일정한 분할패턴을 통해 서로 간에 이격된 복수의 발열층; 및
각 발열층에 부착된 한 쌍의 전극;을 포함하고,
상기 한 쌍의 전극은 상기 각 발열층의 중심에 부착된 중심전극 및 상기 각 발열층의 가장자리에 부착된 주변전극일 수 있다.
상기 발열층은 카본계 재질로 이루어지고, 상기 중심전극 및 상기 주변전극은 카본계 재질로 이루어질 수 있다.
상기 주변전극은 상기 각 발열층의 가장자리를 따라 연장되고, 상기 중심전극과 상기 주변전극 사이의 거리는 상기 주변전극의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다.
상기 복수의 발열층은 서로 간에 동일한 면적을 가질 수 있다.
상기 복수의 발열층은 상기 분할패턴을 기준으로 대칭적인 형상일 수 있다.
상기 분할패턴은 직선형 틈새로 구성될 수 있다.
상기 분할패턴은 방사형 틈새로 구성될 수 있다.
상기 분할패턴은 평면형 틈새로 구성될 수 있다.
상기 복수의 발열층은 절연체 재질의 기판 위에 배치되고, 반사판이 상기 기판의 저면에 부착되며, 보호커버가 상기 발열층들의 상면에 부착될 수 있다.
복수의 발열층이 절연체 재질의 기판의 저면에 부착되고, 반사판이 상기 복수의 발열층의 아래에 배치되며, 단열판이 상기 반사판의 저면에 부착될 수 있다.
상기 기판, 상기 발열층들, 상기 반사판, 상기 단열판을 클램프하는 홀더를 더 포함하고,
상기 홀더는 상기 기판, 상기 발열층들, 상기 반사판, 상기 단열판이 적층된 방향을 따라 연장된 측벽과, 상기 측벽의 상단에 연결된 상측 끼움턱과, 상기 측벽의 하단에 연결된 하측 끼움턱을 포함하며,
상기 상측 끼움턱이 상기 기판의 가장자리를 탄성적으로 가압하고, 상기 하측 끼움턱이 상기 단열판의 가장자리에 탄성적으로 가압하도록 구성될 수 있다.
상기 홀더에 연결된 복수의 단자를 더 포함하고, 상기 복수의 단자는 상기 중심전극 및 상기 주변전극에 개별적으로 접촉하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 발열층이 일정한 분할패턴을 통해 서로 간에 이격되고, 각 발열층에는 개별적으로 한 쌍의 전극(중심전극 및 주변전극)들이 부착됨으로써 복수의 면상발열구조로 분할될 수 있다. 이에, 종래의 면상발열체는 직사각형 구조로 한정되어 그 장착성 내지 조립성이 저하되는 반면에, 본 발명의 복사히터는 그 외부 형상을 다양하게 조절할 수 있으므로 차량 내의 협소하고 복잡한 표면(불균일한 표면, 곡률진 표면 등)을 가진 부분에도 용이하게 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 발열층이 일정한 분할패턴에 의해 이격됨으로써 복수의 면상발열구조로 분할될 수 있고, 이를 통해 외부 온도 조건 등에 따라 사용자가 복수의 발열층에 대한 선택적으로 발열작동을 용이하게 제어할 수 있고, 이를 통해 전력 소모량을 효율적으로 절약할 수 있다. 예컨대, 복수의 발열층 중에서 어느 하나의 발열층 또는 2개의 발열층만을 발열작동시키거나 복수의 발열층를 모두 발열작동시키도록 다양하게 제어함으로써 외부 온도조건에 따라 전력 소모량을 최적화할 수 있으며, 이에 전기자동차 또는 하이브리드 차량의 EV 주행거리를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 발열층에 부착된 한 쌍의 전극(중심전극 및 주변전극)들 사이의 거리가 일정하게 유지됨으로써 각 발열층에 대한 저항설계를 최적화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 발열층이 서로 간에 동일한 면적, 동일한 형상 및 동일한 구조로 구성됨에 따라 그 제조원가 및 제조시간을 대폭 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 발열층이 서로 간에 동일한 면적으로 구성되고, 각 발열층의 중심전극 및 주변전극 사이의 거리가 일정하게 유지될 경우에는 발열층의 갯수 및 분할패턴 등은 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극이 발열체와 유사 내지 동일한 카본계 재질로 이루어짐으로써 전극 및 발열체의 접합을 개선함과 더불어 전극과 발열체 사이의 접합계면에서의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 복사히터를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 복사히터를 도시한 저면도이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 복사히터를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 복사히터를 도시한 저면도이다.
도 6은 도 4의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 복사히터를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 복사히터를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 차량용 복사히터(10)는 원적외선을 복사하는 면상발열체로 구성될 수 있고, 이에 차량의 실내공간에 대한 부분 난방에 적합할 뿐만 아니라 전력소모를 저감할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 복사히터(10)를 도시한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 복사히터(10)는 복수의 발열층(11, 12) 및 각 발열층(11, 12)에 부착된 한 쌍의 전극(51, 52, 53, 54)을 포함할 수 있다.
복수의 발열층(11, 12)은 시트 또는 필름 등과 같은 박층 구조로 이루어질 수 있다. 복수의 발열층(11, 12)은 일정한 분할패턴(19)을 통해 복사히터(10)의 측방향을 따라(along lateral direction) 서로 간에 이격될 수 있고, 이에 복사히터(10)는 분할된 복수의 면상발열구조를 가질 수 있다. 복수의 발열층(11, 12)은 분할패턴(19)을 기준으로 상호 대칭적인 형상일 수 있다. 특히, 복수의 발열층(11, 12)은 발열작동 시의 발열량 등의 제어를 용이하게 하도록 서로 간에 동일한 면적 및 동일한 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
제1실시예에 따르면, 도 1 및 도 2와 같이 복수의 발열층(11, 12)은 제1발열층(11) 및 제2발열층(12) 로 이루어질 수 있다. 제1발열층(11) 및 제2발열층(12)이 분할패턴(19)을 기준으로 상호 대칭적인 반원형상으로 이루어짐에 따라 복수의 발열층(11, 12)은 전체적으로 원형 구조로 구성될 수 있다. 분할패턴(19)은 직선형 틈새(straight aperture)일 수 있다. 복수의 발열층(11, 12)은 분할패턴(19)에 의해 서로 간에 이격될 수 있다. 또한, 복수의 발열층(11, 12)은 원형 구조 이외에도 타원형 구조, 직사각형 구조, 마름모 구조 등과 같이 다양한 구조로 구성될 수 있다.
제1중심전극(51, center electrode) 및 제1주변전극(53, peripheral electrode)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제1발열층(11)에 부착될 수 있다. 제1중심전극(51)은 제1발열층(11)의 중심부에 부착될 수 있고, 제1주변전극(53)은 제1발열층(11)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제1주변전극(53)은 제1중심전극(51)으로부터 일정 거리(d1)로 이격될 수 있다. 제1중심전극(51) 및 제1주변전극(53)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제1중심전극(51)이 양극이면 제1주변전극(53)은 음극이고, 제1중심전극(51)이 음극이면 제1주변전극(53)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제1발열층(11)이 일정 반경을 가진 반원형상으로 이루어짐에 따라 제1중심전극(51)은 제1발열층(11)의 중심부에 부착될 수 있고, 제1주변전극(53)은 제1발열층(11)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제1주변전극(53)은 제1발열층(11)의 가장자리를 따라(즉, 제1발열층(11)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제1중심전극(51)과 제1주변전극(53) 사이의 거리(d1)는 제1주변전극(53)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제1발열층(11)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제1중심전극(51)과 제1주변전극(53) 사이의 거리(d1)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제1발열층(11) 의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제2중심전극(53) 및 제2주변전극(54)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제2발열층(12)에 부착될 수 있다. 제2중심전극(53)은 제2발열층(12)의 중심부에 부착될 수 있고, 제2주변전극(54)은 제2발열층(12)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제2주변전극(54)은 제2중심전극(53)으로부터 일정 거리(d2)로 이격될 수 있다. 제2중심전극(52) 및 제2주변전극(54)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제2중심전극(52)이 양극이면 제2주변전극(54)은 음극이고, 제2중심전극(52)이 음극이면 제2주변전극(54)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제2발열층(12)이 일정 반경을 가진 반원형상으로 이루어짐에 따라 제2중심전극(53)은 제2발열층(12) 의 중심부에 부착될 수 있고, 제2주변전극(54)은 제2발열층(12)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제2주변전극(54)은 제2발열층(12)의 가장자리를 따라(즉, 제2발열층(12)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제2중심전극(53)과 제2주변전극(54) 사이의 거리(d)는 제2주변전극(54)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제2발열층(12)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제2중심전극(53)과 제2주변전극(54) 사이의 거리(d2)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제2발열층(12)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1발열층(11) 및 제2발열층(12)은 절연체 재질의 기판(15) 위에 배치될 수 있고, 복수의 전극(51, 52, 53, 54)은 각 발열층(11, 12)의 상면 또는 저면에 부착될 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 복수의 전극(51, 52, 53, 54)이 발열층(11, 12)들의 저면에 부착됨으로써 복수의 전극(51, 52, 53, 54)은 발열층(11, 12)들 및 기판(15) 사이에 개재될 수 있다. 기판(15)의 저면에는 각 발열층(11, 12)에서 발생된 열을 각 발열층(11, 12) 측으로 반사하는 반사판(16)이 부착될 수 있고, 반사판(16)에 의해 발열층(11, 12)들의 열이 기판(15)의 저면을 통해 외부로 방출됨이 방지될 수 있다. 그리고, 발열층(11, 12)들의 상면에는 투명재질의 보호커버(17)가 코팅, 접착 등을 통해 부착될 수 있다.
이와 같이, 제1발열층(11) 및 제2발열층(12)이 일정 형상으로 패턴화된 분할패턴(19)를 통해 이격됨으로써 서로에 대해 독립적으로 발열작동할 수 있다. 예컨대, 외부의 온도에 따라 소비자가 제1발열층(11) 및 제2발열층(12) 중에서 어느 하나만을 선택적으로 작동하거나 제1발열층(11) 및 제2발열층(12) 모두를 작동할 수 있다. 이를 통해, 복사히터(10)의 히팅효과가 조절될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 복사히터(10)는 상호 대칭적인 반원형상의 제1발열층(11) 및 제2발열층(12)을 통해 하나의 원형 구조(또는 타원형 구조, 사각형 구조, 마름모 구조 등)로 구현됨에 따라 차량의 실내구조에 맞춰 다양한 방식으로 장착할 수 있다. 일 예에 따르면, 각 복사히터(10)의 사이즈를 상대적으로 작게 구성하고, 복수의 복사히터를 차량의 협소하고 복잡한 표면(불균일한 표면, 곡률진 표면 등)을 가진 부분(예컨대, 차량 실내의 대쉬보드(dashboard) 하측, 차량 도어의 실내측벽, 운전석쪽 스티어링 칼럼, 조수석쪽 글로브 박스(glove box), 앞좌석의 등받이 등)에 용이하게 장착할 수 있다. 특히, 복수의 복사히터를 차량의 도어의 실내측벽에 장착함으로써 원적외선을 운전자 또는 탑승객에 직접적으로 방출하도록 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 복사히터(20)를 도시한다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 복사히터(20)는 복수의 발열층(21, 22, 23, 24) 및 각 발열체(21, 22, 23, 24)에 부착된 한 쌍의 전극(61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68)을 포함할 수 있다.
복수의 발열층(21, 22, 23, 24)은 일정한 분할패턴(29)을 통해 서로 간에 이격될 수 있고, 이에 복사히터(20)는 분할된 복수의 면상발열구조를 가질 수 있다. 복수의 발열층(21, 22, 23, 24)은 분할패턴(29)을 기준으로 상호 대칭적인 형상일 수 있다. 특히, 복수의 발열층(21, 22, 23, 24)은 발열작동 시의 발열량 등의 제어를 용이하게 하도록 서로 간에 동일한 면적 및 동일한 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 4 및 도 5와 같이 복수의 발열층(21, 22, 23, 24)은 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24)로 이루어질 수 있다. 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24)이 분할패턴(29)을 기준으로 상호 대칭적인 4분원형상으로 이루어짐에 따라 복수의 발열층(21, 22, 23, 24)은 전체적으로 원형 구조로 구성될 수 있다. 그 외에도 각 발열층(21, 22, 23, 24)의 형상은 사분형 형상이외에도 다양한 형상으로 구성될 수 있고, 이에 복수의 발열층(21, 22, 23, 24)은 원형 구조 이외에도 타원형 구조, 직사각형 구조, 마름모 구조 등과 같이 다양한 구조로 구성될 수 있다.
분할패턴(29)은 십자형 틈새(cross shape aperture) 등과 같은 방사형 틈새로 구성될 수 있고, 이에 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24)은 십자형 틈새의 분할패턴(29)를 통해 상호간에 이격될 수 있다.
제1중심전극(61) 및 제1주변전극(65)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제1발열층(21)에 부착될 수 있다. 제1중심전극(61)은 제1발열층(21)의 중심부에 부착될 수 있고, 제1주변전극(65)은 제1발열층(21)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제1주변전극(65)은 제1중심전극(61)으로부터 일정 거리(s1)로 이격될 수 있다. 제1중심전극(61) 및 제1주변전극(65)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제1중심전극(61)이 양극이면 제1주변전극(65)은 음극이고, 제1중심전극(61)이 음극이면 제1주변전극(65)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제1발열층(21)은 일정 반경을 가진 사분원 형상(quadrant shape)으로 이루어질 수 있고, 제1중심전극(61)은 제1발열층(21)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제1주변전극(65)은 제1발열층(21)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제1주변전극(65)은 제1발열층(21)의 가장자리를 따라(즉, 제1발열층(21)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제1중심전극(61)과 제1주변전극(65) 사이의 거리(s1)는 제1주변전극(65)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제1발열층(21)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제1중심전극(61)과 제1주변전극(65) 사이의 거리(s1)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제1발열층(21)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제2중심전극(62) 및 제2주변전극(66)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제2발열층(22)에 부착될 수 있다. 제2중심전극(62)은 제2발열층(22)의 중심부에 부착될 수 있고, 제2주변전극(66)은 제2발열층(22)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제2주변전극(66)은 제2중심전극(62)으로부터 일정 거리(s2)로 이격될 수 있다. 제2중심전극(62) 및 제2주변전극(66)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제2중심전극(62)이 양극이면 제2주변전극(66)은 음극이고, 제2중심전극(62)이 음극이면 제2주변전극(66)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제2발열층(22)이 일정 반경을 가진 사분원 형상으로 이루어질 수 있고, 제2중심전극(62)은 제2발열층(22)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제2주변전극(66)은 제2발열층(22)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제2주변전극(66)은 제2발열층(22)의 가장자리를 따라(즉, 제2발열층(22)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제2중심전극(62)과 제2주변전극(66) 사이의 거리(s2)는 제2주변전극(66)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제2발열층(22)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제2중심전극(62)과 제2주변전극(66) 사이의 거리(s2)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제2발열층(22)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제3중심전극(63) 및 제3주변전극(67)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제3발열층(23)에 부착될 수 있다. 제3중심전극(63)은 제3발열층(23)의 중심부에 부착될 수 있고, 제3주변전극(67)은 제3발열층(23)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제3주변전극(67)은 제3중심전극(63)으로부터 일정 거리(s3)로 이격될 수 있다. 제3중심전극(63) 및 제3주변전극(67)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제3중심전극(63)이 양극이면 제3주변전극(67)은 음극이고, 제3중심전극(63)이 음극이면 제3주변전극(67)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제3발열층(23)은 일정 반경을 가진 사분원 형상으로 이루어질 수 있고, 제3중심전극(63)은 제3발열층(23)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제3주변전극(67)은 제3발열층(23)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제3주변전극(67)은 제3발열층(23)의 가장자리를 따라(즉, 제3발열층(23)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제3중심전극(63)과 제3주변전극(67) 사이의 거리(s3)는 제3주변전극(67)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제3발열층(23)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제3중심전극(63)과 제3주변전극(67) 사이의 거리(s3)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제3발열층(23)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제4중심전극(64) 및 제4주변전극(68)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제4발열층(24)에 부착될 수 있다. 제4중심전극(64)은 제4발열층(24)의 중심부에 부착될 수 있고, 제4주변전극(68)은 제4발열층(24)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제4주변전극(68)은 제4중심전극(64)으로부터 일정 거리(s4)로 이격될 수 있다. 제4중심전극(64) 및 제4주변전극(68)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제4중심전극(64)이 양극이면 제4주변전극(68)은 음극이고, 제4중심전극(64)이 음극이면 제4주변전극(68)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제4발열층(24)이 일정 반경을 가진 사분원 형상으로 이루어질 수 있고, 제4중심전극(64)은 제4발열층(24)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제4주변전극(68)은 제4발열층(24)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제4주변전극(68)은 제4발열층(24)의 가장자리를 따라(즉, 제4발열층(24)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제4중심전극(64)과 제4주변전극(68) 사이의 거리(s4)는 제4주변전극(68)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제4발열층(24)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제4중심전극(64)과 제4주변전극(68) 사이의 거리(s4)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제4발열층(24)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24)은 절연체 재질의 기판(25) 위에 배치될 수 있다. 제1중심전극(61) 및 제1주변전극(65)이 제1발열층(21)의 상면 또는 저면에 부착될 수 있고, 제2중심전극(62) 및 제2주변전극(66)이 제2발열층(22)의 상면 또는 저면에 부착될 수 있으며, 제3중심전극(63) 및 제3주변전극(67)이 제3발열층(23)의 상면 또는 저면에 부착될 수 있으며, 제4중심전극(64) 및 제4주변전극(68)이 제4발열층(24)의 상면 또는 저면에 부착될 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같이, 복수의 전극(61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68)이 각 발열층(21, 22, 23, 24)들의 저면에 부착됨으로써 복수의 전극(61, 62, 63, 64)은 발열층(21, 22, 23, 24)들 및 기판(25) 사이에 개재될 수 있다. 기판(25)의 저면에는 발열층(21, 22, 23, 24)들로부터의 열을 발열층(21, 22, 23, 24) 측으로 반사하도록 구성된 반사판(26)이 부착될 수 있고, 발열층(21, 22, 23, 24)들로부터 발생된 열이 반사판(26)에 의해 기판(25)의 저면을 통해 외부로 방출됨이 방지될 수 있다. 그리고, 발열층(21, 22, 23, 24)들의 상면에는 투명재질의 보호커버(27)가 코팅, 접착 등을 통해 부착될 수 있다.
이와 같이, 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24)이 일정 형상으로 패턴화된 분할패턴(29)을 통해 이격됨으로써 서로에 대해 독립적으로 발열작동할 수 있다. 예컨대, 외부의 온도에 따라 소비자가 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24) 중에서 어느 하나만을 선택적으로 작동하거나 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24) 모두를 작동할 수 있다. 이를 통해, 복사히터(20)의 히팅효과를 조절할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 복사히터(20)는 상호 대칭적인 4분원형상의 제1발열층(21), 제2발열층(22), 제3발열층(23), 제4발열층(24)을 통해 하나의 원형상 구조로 구현됨에 따라 차량의 실내구조에 맞춰 다양한 방식으로 장착할 수 있다. 일 예에 따르면, 각 복사히터의 사이즈를 상대적으로 작게 구성하고, 복수의 복사히터를 차량의 협소하고 복잡한 표면(불균일한 표면, 곡률진 표면 등)을 가진 부분(예컨대, 차량 실내의 대쉬보드(dashboard) 하측, 차량 도어의 실내측벽, 운전석쪽 스티어링 칼럼, 조수석쪽 글로브 박스(glove box), 앞좌석의 등받이 등)에 용이하게 장착할 수 있다. 특히, 복수의 복사히터를 차량의 도어의 실내측벽에 장착함으로써 원적외선을 운전자 또는 탑승객에 직접적으로 방출하도록 구성될 수 있다.
한편, 상술한 제1실시예(도 1 내지 도 3)는 각 발열층(11, 12)의 중심각이 180°로 이루어져 2개의 발열층를 가진 구성이고, 제2실시예(도 4 내지 도 5)는 각 발열층(21, 22, 23, 24)의 중심각이 90°로 이루어져 4개의 발열층를 가질 수 있다. 이와 달리, 각 발열층의 중심각이 60°로 이루어질 경우에는 6개의 발열층를 가질 수 있고, 각 발열층의 중심각이 40°인 경우에는 9개의 발열층를 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 원형상을 구성하는 각 발열층의 중심각을 적절히 변경함으로써 복수의 발열층는 2개, 4개, 6개, 9개 등으로 분할될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 복사히터(30)를 도시한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 복사히터(30)는 일정 면적을 가진 분할패턴(39)을 통해 분할된 복수의 발열층(31, 32, 33, 34) 및 각 발열층(31, 32, 33, 34)에 부착된 한 쌍의 전극(71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78)을 포함할 수 있다.
복수의 발열층(31, 32, 33, 34)은 분할패턴(39)을 통해 서로 간에 이격됨으로써 복사히터(30)는 분할된 복수의 면상발열구조를 구현할 수 있다. 각 발열층(31, 32, 33, 34)은 분할패턴(39)을 기준으로 상호 대칭적인 형상일 수 있다. 특히, 복수의 발열층(31, 32, 33, 34)은 발열작동 시의 발열량 등의 제어를 용이하게 하도록 서로 간에 동일한 면적을 가지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따르면, 분할패턴(39)은 다각형 또는 원형 형상 등과 같이 일정 면적을 가진 평면형 틈새(planar aperture)로 구성될 수 있다. 도 7에는 분할패턴(39)이 사각형 형상으로 예시되어 있으며, 그 외에도 분할패널(39)은 원형, 타원형 형상 등과 같이 일정 면적을 가진 평면형 틈새로 구성될 수 있다. 이에 제1발열층(31), 제2발열층(32), 제3발열층(33), 제4발열층(34)은 평면형 틈새의 분할패턴(39)를 통해 상호간에 이격될 수 있다.
제3실시예에 따르면, 도 7과 같이 복수의 발열층(31, 32, 33, 34)는 제1발열층(31), 제2발열층(32), 제3발열층(33), 제4발열층(34)으로 이루어질 수 있다. 제1발열층(31), 제2발열층(32), 제3발열층(33), 제4발열층(34)은 사각형 형상의 분할패턴(39)에 의해 분할될 수 있다. 도 7에는 각 발열층(31, 32, 33, 34)이 상호 대칭적인 반원 형상으로 예시되어 있으며, 그 외에도 각 발열층(31, 32, 33, 34)의 형상은 반원 형상이외에도 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
제1중심전극(71) 및 제1주변전극(75)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제1발열층(31)에 부착될 수 있다. 제1중심전극(71)은 제1발열층(31)의 중심부에 부착될 수 있고, 제1주변전극(75)은 제1발열층(31)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제1주변전극(75)은 제1중심전극(71)으로부터 일정 거리(t1)로 이격될 수 있다. 제1중심전극(71) 및 제1주변전극(75)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제1중심전극(71)이 양극이면 제1주변전극(75)은 음극이고, 제1중심전극(71)이 음극이면 제1주변전극(75)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제1발열층(31)은 일정 반경을 가진 반원 형상으로 이루어질 수 있고, 제1중심전극(71)은 제1발열층(31)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제1주변전극(75)은 제1발열층(31)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제1주변전극(75)은 제1발열층(31)의 가장자리를 따라(즉, 제1발열층(31)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제1중심전극(71)과 제1주변전극(75) 사이의 거리(t1)는 제1주변전극(75)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제1발열층(31)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제1중심전극(71)과 제1주변전극(75) 사이의 거리(t1)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제1발열층(31)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제2중심전극(72) 및 제2주변전극(76)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제2발열층(32)에 부착될 수 있다. 제2중심전극(72)은 제2발열층(32)의 중심부에 부착될 수 있고, 제2주변전극(76)은 제2발열층(32)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제2주변전극(76)은 제2중심전극(72)으로부터 일정 거리(t2)로 이격될 수 있다. 제2중심전극(72) 및 제2주변전극(76)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제2중심전극(72)이 양극이면 제2주변전극(76)은 음극이고, 제2중심전극(72)이 음극이면 제2주변전극(76)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제2발열층(32)이 일정 반경을 가진 반원 형상으로 이루어질 수 있고, 제2중심전극(72)은 제2발열층(32)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제2주변전극(76)은 제2발열층(32)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제2주변전극(76)은 제2발열층(32)의 가장자리를 따라(즉, 제2발열층(32)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제2중심전극(72)과 제2주변전극(76) 사이의 거리(t2)는 제2주변전극(76)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제2발열층(32)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제2중심전극(72)과 제2주변전극(76) 사이의 거리(t2)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제2발열층(32)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제3중심전극(73) 및 제3주변전극(77)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제3발열층(33)에 부착될 수 있다. 제3중심전극(73)은 제3발열층(33)의 중심부에 부착될 수 있고, 제3주변전극(77)은 제3발열층(33)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제3주변전극(77)은 제3중심전극(73)으로부터 일정 거리(t3)로 이격될 수 있다. 제3중심전극(73) 및 제3주변전극(77)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제3중심전극(73)이 양극이면 제3주변전극(77)은 음극이고, 제3중심전극(73)이 음극이면 제3주변전극(77)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제3발열층(33)은 일정 반경을 가진 반원 형상으로 이루어질 수 있고, 제3중심전극(73)은 제3발열층(33)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제3주변전극(77)은 제3발열층(33)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제3주변전극(77)은 제3발열층(33)의 가장자리를 따라(즉, 제3발열층(33)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제3중심전극(73)과 제3주변전극(77) 사이의 거리(t3)는 제3주변전극(77)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제3발열층(33)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제3중심전극(73)과 제3주변전극(77) 사이의 거리(t3)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제3발열층(33)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
제4중심전극(74) 및 제4주변전극(78)이 코팅, 접합, 증착 등을 통해 제4발열층(34)에 부착될 수 있다. 제4중심전극(74)은 제4발열층(34)의 중심부에 부착될 수 있고, 제4주변전극(78)은 제4발열층(34)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 제4주변전극(78)은 제4중심전극(74)으로부터 일정 거리(t4)로 이격될 수 있다. 제4중심전극(74) 및 제4주변전극(78)은 서로 반대극성을 가진다. 예컨대, 제4중심전극(74)이 양극이면 제4주변전극(78)은 음극이고, 제4중심전극(74)이 음극이면 제4주변전극(78)은 양극이다.
일 예에 따르면, 제4발열층(34)이 일정 반경을 가진 반원 형상으로 이루어질 수 있고, 제4중심전극(74)은 제4발열층(34)의 중심부에 부착될 수 있으며, 제4주변전극(78)은 제4발열층(34)의 가장자리에 인접한 부분에 부착될 수 있다. 특히, 제4주변전극(78)은 제4발열층(34)의 가장자리를 따라(즉, 제4발열층(34)의 원주방향을 따라) 연장될 수 있고, 이에 제4중심전극(74)과 제4주변전극(78) 사이의 거리(t4)는 제4주변전극(78)의 연장방향을 따라 일정하게 유지될 수 있다. 이로부터, 제4발열층(34)의 발열량(P=I2R; I=전류, R= 저항)은 제4중심전극(74)과 제4주변전극(78) 사이의 거리(t4)가 일정해야 저항값이 균일해질 수 있으므로 제4발열층(34)의 전면에 걸쳐 발열량의 편차 발생을 줄일 수 있다.
그외 나머지 구성은 선행하는 실시예들과 유사 내지 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 복사히터(40)를 도시한다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 복사히터(40)는 기판(45)에 부착된 복수의 발열층(41, 42)과, 각 발열층(41, 42)에 부착된 한 쌍의 전극(81, 82, 83, 84)과, 발열층(41, 42)들의 아래에 배치된 반사판(46)과, 반사판(46)의 저면에 부착된 단열판(48)을 포함할 수 있다.
복수의 발열층(41, 42)은 일정한 분할패턴(49)에 의해 서로 간에 이격될 수 있다. 복수의 발열층(41, 42)은 절연체 재질의 기판(45)의 저면에 부착될 수 있고, 복수의 전극(81, 82, 83, 84)이 각 발열층(41, 42)의 저면에 부착될 수 있으며, 반사판(46)은 전극(81, 82, 83, 84)들의 아래에 부착될 수 있다. 복수의 전극(81, 82, 83, 84)은 상술한 실시예와 유사하게 각 발열층(41, 42)의 중심에 부착되는 중심전극(81, 82)들과 각 발열층(41, 42)의 가장자리에 부착되는 주변전극(83, 84)들로 이루어질 수 있다. 반사판(46)은 각 발열층(41, 42)에서 발생된 열을 각 발열층(11, 12) 측으로 반사하도록 구성될 수 있고, 단열판(48)은 반사판(46)으로부터 열이 외부로 누설됨을 차단하도록 구성될 수 있다.
복수의 발열층(41, 42)는 선행하는 실시예와 동일 내지 유사하게 일정 형상의 분할패턴에 의해 이격될 수 있고, 복수의 전극(81, 82, 83, 84)은 선행하는 실시예와 동일 내지 유사하게 각 발열층(41, 42)에 부착될 수 있다.
제4실시예에 따른 복사히터(40)는 기판(45), 발열층(41, 42)들, 반사판(46), 단열판(48)을 클램프하는 홀더(90)를 포함할 수 있다. 홀더(90)는 기판(45), 발열층(41, 42)들, 반사판(46), 단열판(48)이 적층된 방향을 따라 연장된 측벽(91)과, 측벽(91)의 상단에 마련된 상측 끼움턱(92, upper shoulder)과, 측벽(91)의 하단에 마련된 하측 끼움턱(93, lower shoulder)을 포함할 수 있다. 상측 끼움턱(92)이 기판(45)의 가장자리를 상측에서 하측을 향해 탄성적으로 가압하고, 하측 끼움턱(93)이 단열판(48)의 가장자리에 하측에서 상측을 향해 탄성적으로 가압함으로써 홀더(90)는 기판(45), 발열층(41, 42)들, 반사판(46), 단열판(48)을 그 적층방향을 따라 견고하게 클램핑할 수 있다. 홀더(90)의 측벽(91), 상측 끼움턱(92), 하측 끼움턱(93)은 절연체 재질로 이루어질 수 있다.
제4실시예에 따른 복사히터(40)는 홀더(90)에 연결된 복수의 단자(101, 102, 103, 104)를 포함할 수 있고, 각 단자(101, 102, 103, 104)는 도전성재질로 이루어질 수 있으며, 전선이 각 단자(101, 102, 103, 104)에 연결될 수 있다. 복수의 단자(101, 102, 103, 104)는 복수의 전극(81, 82, 83, 84)과 개별적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 반사판(46) 및 단열판(48)은 복수의 단자(101, 102, 103, 104)들이 통과하는 관통홀들을 개별적으로 가질 수 있으며, 복수의 단자(101, 102, 103, 104)는 홀더(90)에 직접적이고 구조적으로 연결될 수 있다. 도 8에 예시된 바와 같이, 복수의 단자(101, 102, 103, 104)는 홀더(90)의 하측 끼움턱(93)에 접착제 또는 인서트 사출 등을 통해 직접적으로 결합될 수 있다.
홀더(90)가 기판(45), 발열층(41, 42)들, 반사판(46), 단열판(48)을 클램핑함에 따라 각 단자(101, 102, 103, 104)는 반사판(46)의 관통홀 및 단열판(48)의 관통홀을 통과함으로써 대응하는 전극(81, 82, 83, 84)과 직접적으로 접촉할 수 있다.
상술한 실시예에서, 발열층은 카본계 재질(carbon-family material or carbon-based meterial)로 이루어질 수 있고, 발열층과 유사하게 각 전극(중심전극, 주변전극)은 카본계 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 발열층 및 전극이 카본계 재질로 구성됨에 따라 발열층과 전극의 접촉성(접합성) 및 열적특성을 개선할 수 있고, 이를 통해 그 내구성을 개선할 수 있다. 특히 복사히터는 겨울철에 작동하면, 차량의 외부 온도가 영하이고, 발열층은 고온상태이므로 그 온도차이가 크게 발생하고, 이에 발열층 및 전극이 카본계 재질로 이루어짐에 발열층 및 전극의 열팽창계수가 유사해질 수 있으므로 발열층 및 전극 사이의 접합 계면의 특성이 강화될 수 있고, 이를 통해 발열층 및 전극 사이의 접합 계면에서 손상이 거의 발생하지 않을 수 있다. 한편, 발열층은 발열성능을 높이도록 전극에 비해 전기저항이 상대적으로 높게 구성될 수 있다. 예컨대, 발열층은 전극에 비해 전기저항이 상대적으로 높은 카본계 재질로 만들어질 수 있다. 반면에 전극은 전기도전성이 높이도록 전기저항이 상대적으로 낮게 구성될 수 있다. 예컨대, 전극은 발열층에 비해 전기저항이 상대적으로 낮은 카본계 재질로 만들어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극은 single wall CNT, 그래핀 레이어, 그래핀 옥사이드 등과 같은 카본계 재질을 포함할 수 있다.
카본계 재질의 전극 증착공정, 코팅공정, 인쇄공정 등을 통해 발열층의 표면에 접합될 수 있다. 카본계 재질의 전극 이용되기 위해서는 발열층 및 전극의 접합성 및 높은 전기전도도를 구현하는 것이 중요하다. 이에, 발열층의 표면에 대해 물질적 표면처리(예컨대, 플라즈마 처리)를 실행하거나 전극에 대한 화학적 처리(예컨대, functional group 도입)을 실행할 수 있다.
일 예에 따르면, 전극의 카본계 재질은 CNT(Carbon nanotube)의 표면에 아민기가 풍부한 polyethylenimine(PEI)를 처리한 재질일 수 있다. 한편, PEI의 함량에 따라 전기전도도(electrical conductivity)의 차이가 날 수 있다.
다른 예에 따르면, 전극의 코팅성을 향상시키기 위하여, 전극의 카본계 재질은 CNT 등과 같은 카본계 재질에 PEDOT:PSS와 같은 전도성 고분자를 혼합한 재질일 수 있다. CNT 및 PEDOT:PSS 고분자를 혼합함으로써 PEDOT:PSS 고분자가 CNT입자들 사이에서 바인더 역할을 한다. 한편, 발열층()는 구동온도범위가 0~300℃가 되고, 이에 PEDOt:PSS와 같은 일반 전도성 고분자는 고온, 상온에서 쉽게 산화되므로 적합하지 않다.
또 다른 예에 따르면, 고전도성 카본 재질(예컨대, single wall CNT, 그래핀, 그래핀 옥사이드 등)에 높은 끓는점(고비점)을 가지고 전기전도성에 방해가 되지 않는 유기 단분자를 바인더를 첨가한 재질일 수 있다. 일 예에 따르면, 유기 단분자는 끊는점이 377℃를 가진 트리페닐포스핀계(TPP, Triphenylphosphine, Alfa Aesar, 995)일 수 있다. 트리페닐포스핀계(TPP, Triphenylphosphine, Alfa Aesar, 995)의 함량에 따라 저항에 차이가 일어나며, 카본 전극이 실버 전극에 비해 저항이 낮게 나타날 수 있다. 다른 예에 따르면, 유기 단분자는 TBD(1,5,7-triazabicyclo[440]dec-5-ene)계일 수도 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 복수의 발열층이 일정한 분할패턴을 통해 서로 간에 이격되고, 각 발열층에는 개별적으로 한 쌍의 전극(중심전극 및 주변전극)들이 부착됨으로써 복수의 면상발열구조로 분할될 수 있다. 이에, 종래의 면상발열체는 직사각형 구조로 한정되어 그 장착성 내지 조립성이 저하되는 반면에, 본 발명의 복사히터는 그 외부 형상을 다양하게 조절할 수 있으므로 차량 내의 협소하고 복잡한 표면(불균일한 표면, 곡률진 표면)을 가진 부분에도 용이하게 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 발열층이 일정한 분할패턴에 의해 이격됨으로써 복수의 면상발열구조로 분할될 수 있고, 이를 통해외부 온도 조건 등에 따라 사용자가 복수의 발열층에 대한 선택적으로 발열작동을 용이하게 제어할 수 있고, 이를 통해 전력 소모량을 효율적으로 절약할 수 있다. 예컨대, 복수의 발열층 중에서 어느 하나의 발열층 또는 2개의 발열층만을 발열작동시키거나 복수의 발열층를 모두 발열작동시키도록 다양하게 제어함으로써 외부 온도조건에 따라 전력 소모량을 최적화할 수 있으며, 이에 전기자동차 또는 하이브리드 차량의 EV 주행거리를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 발열층에 부착된 한 쌍의 전극(중심전극 및 주변전극)들 사이의 거리가 일정하게 유지됨으로써 각 발열층에 대한 저항설계를 최적화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 발열층이 서로 간에 동일한 면적, 동일한 형상 및 동일한 구조로 구성됨에 따라 그 제조원가 및 제조시간을 대폭 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 발열층이 서로 간에 동일한 면적으로 구성되고, 각 발열층의 중심전극 및 주변전극 사이의 거리가 일정하게 유지될 경우에는 발열층의 갯수 및 분할패턴 등은 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 발열체와 유사하게 전극이 카본계 재질로 이루어짐으로써 전극 및 발열체의 접합을 개선함과 더불어 전극과 발열체 사이의 접합 계면에서의 손상을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본 질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 20, 30, 40: 복사히터
11, 21, 31, 41: 제1발열층
12, 22, 32, 42: 제2발열층
23, 33: 제3발열층
24, 34: 제4발열층
51, 52, 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74, 81, 82: 중심전극
53, 54, 65, 66, 67, 68, 75, 76, 77, 78, 83, 84: 중심전극
90: 홀더
91: 측벽
92: 상측 끼움턱
93: 하측 끼움턱
101, 102, 103, 104: 단자

Claims (12)

  1. 절연체 재질의 기판 상에서 일정한 분할패턴을 통해 서로 간에 이격된 복수의 발열층; 및
    각 발열층에 부착된 한 쌍의 전극;을 포함하고,
    상기 한 쌍의 전극은 상기 각 발열층의 중심에 부착된 중심전극 및 상기 각 발열층의 가장자리에 부착된 주변전극인 차량용 복사히터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주변전극은 상기 각 발열층의 가장자리를 따라 연장되고, 상기 중심전극과 상기 주변전극 사이의 거리는 상기 주변전극의 연장방향을 따라 일정하게 유지되는 차량용 복사히터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 발열층은 서로 간에 동일한 면적을 가지는 차량용 복사히터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 발열층은 상기 분할패턴을 기준으로 대칭적인 형상인 차량용 복사히터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할패턴은 직선형 틈새로 구성되는 차량용 복사히터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할패턴은 방사형 틈새로 구성되는 차량용 복사히터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할패턴은 평면형 틈새로 구성되는 차량용 복사히터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 발열층은 절연체 재질의 기판 위에 배치되고, 반사판이 상기 기판의 저면에 부착되며, 보호커버가 상기 발열층들의 상면에 부착되는 차량용 복사히터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    복수의 발열층이 절연체 재질의 기판의 저면에 부착되고, 반사판이 상기 복수의 발열층의 아래에 배치되며, 단열판이 상기 반사판의 저면에 부착되는 차량용 복사히터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판, 상기 발열층들, 상기 반사판, 상기 단열판을 클램프하는 홀더를 더 포함하고,
    상기 홀더는 상기 기판, 상기 발열층들, 상기 반사판, 상기 단열판이 적층된 방향을 따라 연장된 측벽과, 상기 측벽의 상단에 연결된 상측 끼움턱과, 상기 측벽의 하단에 연결된 하측 끼움턱을 포함하며,
    상기 상측 끼움턱이 상기 기판의 가장자리를 탄성적으로 가압하도록 구성되고, 상기 하측 끼움턱이 상기 단열판의 가장자리에 탄성적으로 가압하도록 구성되는 차량용 복사히터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 홀더에 연결된 복수의 단자를 더 포함하고, 상기 복수의 단자는 상기 중심전극 및 상기 주변전극에 개별적으로 접촉하도록 구성된 차량용 복사히터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열층은 카본계 재질로 이루어지고, 상기 중심전극 및 상기 주변전극은 카본계 재질로 이루어지는 차량용 복사히터.
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