KR20230068615A - 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 내벽 및 시트(좌석)에 금속발열섬유를 설치함으로써 복사열을 통해 차량 내부 공간을 난방하고, 열선시트를 대체할 수 있는 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드에 있어서, 소정의 면적을 가지는 장방형으로 형성되는 복수개의 금속발열섬유; 상기 금속발열섬유들의 단부들을 서로 연결하는 전극; 및 상기 금속발열섬유의 양면에 부착되는 보호필름;을 포함하는 온열부재가, 차량의 좌석 좌판, 좌석 등판 및 차량 내벽 중 하나 이상에 배치되는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드를 제공한다.

Description

금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드 및 그 제조방법{Heating pad for vehicle using metal heating fiber and manufacturing method therefor}

본 발명은 차량의 내벽 및 시트(좌석)에 금속발열섬유를 설치함으로써 복사열을 통해 차량 내부 공간을 난방하고, 열선시트를 대체할 수 있는 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드에 관한 것이다.

차량에는 겨울철 운전자 및 동승자의 난방을 위해 열선시트와 히터 등이 구비되어 있다.

이러한 종래 차량용 난방장치는 요구되는 에너지 소모량이 커서 전기자동차 및 수소자동차에 적용할 경우 주행거리가 감소되는 문제점이 있다.

또한, 대부분의 열선시트는 발열체로써 구리 열선을 이용한 선상발열체를 이용하고 있으며, 이러한 선상발열체들은 균일한 발열 확보가 힘들고 피로가 반복되면 열선이 단락되는 불량이 발생한다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 이러한 열선 단락 등은 화재를 유발할 수 있어서 운전자의 안전을 위협하고 있다. 2015년 기준 국내 A 자동차의 시트히터 화재 사고는 약 230여건 발생하였으나, 아직까지 대체기술이 개발되지 않고 있다.

히터(히트펌프)를 이용한 난방의 경우, 히터를 통해 공급되는 온풍을 통해 차량 내부 공간을 난방하므로 차량 내부가 건조해지는 문제점이 있으며, 온풍이 탑승자의 피부에 직접적으로 닿는 경우에는 각종 피부트러블을 야기하기도 한다.

한편, 열선 기술의 대체재로써 주목받고 있는 면상발열체로써 카본면상발열체가 개발되었다.

상기와 같은 종래 기술의 카본면상발열체에는 액상 카본을 코팅하는 방식이나 카본을 면사에 코팅하여 천의 형태로 제직하는 방식이 사용되고 있다.

이러한 카본면상발열체는 발열효과는 뛰어나지만 사용기간이 길어지면 카본의 박리현상이 발생하는데, 카본의 박리에 의해 발열이 원활하게 일어나지 못하고 내구성이 현저히 떨어지는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 박리로 인해 면상발열체의 저항값이 변해 과열/화재가 발생할 수도 있다.

특히, 사람의 하중에 의해 움직이거나 구겨지는 동작이 빈번하게 일어나는 시트 쿠션과 같은 제품에서는, 모재와 모재의 표면에 코팅 또는 인쇄한 카본의 박리가 급격하게 발생되는 한계점이 있다.

또한, 탄소면상발열체는 제조 공정이 복잡하여 제조비용이 높고, 선상의 발열체 형태를 취하고 있기 때문에 전기가 인가되면 발열선에 열이 집중적으로 발열되고 그 주위의 발열선이 없는 공간은 간접 발열이 발생하므로 균일한 발열 효과를 제공할 수 없다.

이와 같은 종래의 기술에서는 금속선 자체를 직조할 수 없기 때문에 일반섬유와 금속섬유를 함께 꼬아 직조용 실을 제작하거나, 전도성이 없는 폴리머 실의 표면에 금속을 코팅한 후 이를 직조하여 면상발열체를 제조한다. 하지만 이러한 방법으로 면상발열체를 직조할 경우 면상발열체가 유연하지 못할뿐만 아니라 제조 공정이 복잡하고 제조비용이 증가한다는 문제점이 있다.

KR 10-1137547 B

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 차량용 열선시트의 한계점을 개선하기 위하여, 금속사(絲)를 직조하여 구성되는 금속발열섬유로 제조된 차량용 온열패드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 차량용 열선시트의 한계점을 개선하기 위하여, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드에 있어서, 소정의 면적을 가지는 장방형으로 형성되는 복수개의 금속발열섬유; 상기 금속발열섬유들의 단부들을 서로 연결하는 전극; 및 상기 금속발열섬유의 양면에 부착되는 보호필름;을 포함하는 온열부재가, 차량의 좌석 좌판, 좌석 등판, 좌석 발판 및 차량 내벽 중 하나 이상에 배치되는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드를 제공한다.

또한, 상기 전극은: 복수개의 금속발열섬유 중 양단에 위치한 금속발열섬유에 연결되는 단부전극; 상기 금속발열섬유의 상단부를 연결하는 상부전극; 및 상기 금속발열섬유의 하단부를 연결하는 하부전극;을 포함하고, 기 금속발열섬유는: 상기 단부전극에 연결되어 상부 또는 하부로 신장되는 제1금속발열섬유; 및 상기 제1금속발열섬유와 하부전극 또는 상부전극에 연결되어 하부 또는 상부로 신장되는 제2금속발열섬유;가 복수개 반복됨으로써 구성되고, 상기 제1금속발열섬유, 제2금속발열섬유, 상부전극, 하부전극 및 단부전극을 수용하여 외부와 절연시키는 절연부재;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 단부전극에는: 상기 단부전극의 일단을 고정시키는 리벳; 상기 리벳을 통해 체결되는 전선압착터미널; 및 상기 전선압착터미널에 연결되어 단부전극에 전원을 공급하는 전원선;이 연결되고, 상기 전극은: 상기 금속발열섬유의 한 모서리와 같은 길이를 가지는 소재가 상기 금속발열섬유와 심용접을 통해 결합되어 구성되고, 상기 금속발열섬유는: 다수의 금속발열사(絲)가 직조되어 구성되되, 금속발열사의 둘레면에는 금속발열사보다 마찰계수가 큰 섬유사가 직조될 수 있다.

아울러, 상기 좌석 좌판에 배치되는 온열부재는: 상기 금속발열섬유 및 보호필름을 관통하도록 형성되는 다수개의 통공;을 포함하여, 상기 온열부재의 하부에 배치된 시트통풍장치로부터 공급되는 공기를 상기 통공을 통해 좌석 좌판 상부로 배출시킬 수 있다.

또한, 선상의 금속발열사(絲) 다수를 경사 및 위사로 직조하여 금속발열섬유를 제조하는 단계; 장방형으로 형성된 복수개의 금속발열섬유를 서로 평행하게 위치시키고, 복수개의 금속발열섬유들의 상단 및 하단을 교번하며 전극을 접합시키는 단계; 상기 금속발열섬유 및 전극의 양면에 절연부재를 부착하는 단계; 복수개의 금속발열섬유 중 양단에 위치한 금속발열섬유에 연결되는 단부전극들의 일단에 전선압착터미널을 리베팅하는 단계; 상기 절연부재의 양면에 보호필름을 부착하여 온열부재를 구성하는 단계; 및 좌석 좌판에 사용되는 온열부재에 한해서 금속발열섬유 및 보호필름을 관통하도록 형성되는 다수개의 통공을 형성시키는 단계;를 포함하고, 상기 전극을 접합시키는 단계는: 심(seam) 용접으로 전극 및 금속발열섬유를 접합시키는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드 제조방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 단선 및 전도성 물질의 박리에 의한 고장이나 화재의 위험이 없으며, 원하는 형태(좌석 좌판, 좌석 등판, 좌석 발판 및 차량 내벽)로 제작 및 배치 가능한 차량용 온열패드를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 온열패드(온열부재)를 차량의 내벽, 천장, 발판(매트) 등에 설치함으로써, 금속발열섬유로부터 발생하는 복사열을 이용하여 차량의 내부 공간을 난방시킬 수 있다.

그리고, 복사열을 이용하여 난방을 하는 방식이므로 유해가스 및 냄새가 발생하지 않으며, 실내 공기를 태우지 않아 친환경적 및 인체 친화적이다.

아울러, 선상의 금속발열사(絲)를 경사 및 위사로 직조하므로 종래 탄소섬유 면상발열체에 비해 제작 공정이 간단하고 제조비용이 절감될 수 있다.

또한, 발열체가 천의 형태로 구성되므로 유연성이 높고, 금속 특유의 기계적 내구성 및 전기적 특성에 따라 종래 탄소섬유 면상발열체에 비해 성능(내충격성, 기계적 내구성 및 전기적 특성 등)이 뛰어난 발열체를 구성할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 금속발열섬유를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 금속발열섬유 및 절연부재를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접 과정을 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 결합 과정을 나타낸 도면이다.
도 7 은 종래 열선시트와 본 발명의 실시 예에 따른 온열패드의 발열 범위를 나타낸 사진이다.
도 8 및 도 9 는 본 발명의 실시 예에 따른 온열부재가 차량에 배치되는 위치를 예시한 도면이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어(operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

발명의 설명에서 사용되는 용어 "상부, 하부, 상단, 하단" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이러한 용어에 의하여 각 구성의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용되는 금속발열섬유(1)란, 카본 등 전기를 통전시키기 위한 전도성 물질을 사용하지 않고 금속발열사(絲)를 섬유 형태로 직조하여 금속발열사(絲) 자체가 전기를 통전하는 역할을 수행하는 것을 의미한다.

본 발명의 실시 예에 따른 금속발열섬유(1)는, 금속발열사(絲)를 가늘게 만들어 섬유의 형태로 직조하며, 카본 등 전도성 물질을 코팅하지 않기 때문에 굽혀지고 펼쳐지는 움직임이 지속적으로 반복되더라도 박리 등이 일어나지 않고, 섬유의 형태로 되어 있기 때문에 일부 금속와이어(금속발열사)가 단락되어도 통전에 문제가 없고 접촉저항 등 이상 발열이 발생하지 않는다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 금속발열섬유(1)를 이용한 차량용 온열패드에 있어서, 소정의 면적을 가지는 장방형으로 형성되는 복수개의 금속발열섬유(1); 상기 금속발열섬유(1)들의 단부들을 서로 연결하는 전극(2); 및 상기 금속발열섬유(1)의 양면에 부착되는 보호필름(3);을 포함하는 온열부재가, 차량의 좌석 좌판(4), 좌석 등판(5), 좌석 발판(6) 및 차량 내벽(7) 중 하나 이상에 배치되는, 금속발열섬유(1)를 이용한 차량용 온열패드를 제공한다.

상기 전극은 동(Be-Cu)전극으로 구성될 수 있다.

차량의 좌석 좌판(4)이란 탑승자가 앉는 좌석의 엉덩이 부분 매트를 의미할 수 있으며, 차량의 좌석 등판(5)이란 탑승자가 앉는 좌석의 등받이 부분 매트를 의미할 수 있고, 차량의 좌석 발판(6)이란 탑승자의 발이 닿는 발매트 또는 발매트가 비치되는 차량 내벽(7)을 의미할 수 있으며, 차량 내벽(7)이란 차량의 문, 차량의 천장, 좌석 뒷면(23), 좌석 전면(24) 등 차량의 내부 공간을 구성하는 면을 의미할 수 있다. 좌석 전면(24)은 운전자 및 조수석 동승자의 무릎/다리 부분의 공간을 난방할 수 있는 공간을 의미한다(핸들 아랫부분, 대시보드/글로브박스).

상기 금속발열섬유(1)에 전기(전원) 공급을 위한 동(Be-Cu)전극을 접합할 때 심(Seam)용접 방식을 적용함으로써 상기 금속발열섬유(1)와 동전극의 접촉면에서의 불완전한 접촉을 배제하여 접촉면이 고루 용접될 수 있다.

심용접으로 접합할 경우 금속발열섬유(1) 전체 면적에 일정한 전류를 공급할 수 있어 균일 전계분포를 확보할 수 있고, 균일한 발열을 통해 온열패드의 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 온열부재 하부(특히, 차량 내벽(7) 및 좌석 발판(6)에 배치되는 온열부재)에는 상기 금속발열섬유(1)에서 발생하는 열이 온열부재 하부로 방출되지 않도록 단열하는 열흐름제어원단이 구비될 수 있다. 상기 열흐름제어원단은 소정의 단열재로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 일면에 알루미늄 분말을 코팅한 Polyester 원단을 열흐름제어원단으로 사용하여, 발열이 필요한 방향(실내측)으로 열이 흐르도록 하고 발열이 필요하지 않은 실외측은 단열 효과를 갖도록 제작할 수 있다.

좌석 좌판(4) 및 좌석 등판(5)에도 열흐름제어원단이 구비될 수 있으나, 이 경우 통풍시트 기능이 방해되지 않는 범위 내에서 적절히 열흐름제어원단의 구비 여부나 열흐름제어원단의 구조/형상을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.

금속발열섬유(1)는 백금(Pt), 철(Fe), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 몰리브덴 (Mo), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 류테늄(Ru), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 아연(Zn), 텅스텐(W), 코발트(Co)로만 이루어지거나 이들 중 적어도 둘 이상을 포함한 합금으로 구성될 수 있다. 이외에도 선상으로 제작 가능한 모든 금속이 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 50μm의 가는 SUS wire를 섬유의 형태로 제직하였으며, SUS wire를 사용했을 경우 승온 속도는 Cu wire 대비 약 1.5배 이상 빠르다.

이러한 금속발열섬유(1)는 면상의 형태로 저전력 고효율의 발열 성능을 만족할 수 있고 기존 열선 형태 대비 시트 전체 면적에 균일한 발열을 제공할 수 있다. 이를 통해, 국부적인 발열로 인한 사용자 피부의 화상 등을 방지할 수 있다. 도 7 (a)에는 종래 열선 형태의 시트에서 발열하는 상태가 도시되어 있으며, 도 7 (b)에는 본 발명의 실시 예에 따른 온열패드에서 발열하는 상태가 도시되어 있다. 종래 열선 시트에서는 열선이 있는 부위에서만 국부적인 발열이 발생하나, 본 발명의 실시 예에 따른 온열패드에서는 전반적으로 균일하게 발열이 발생하는 것을 열화상카메라를 통해 확인할 수 있다.

상기 금속발열섬유(1)를 배열하는 구조는 발열 효과를 최대로 발휘할 수 있는 배열로 하되, 금속발열섬유(1)가 배치되는 원단에 미리 열경화성 접착제를 도포하여 금속발열섬유(1)가 고정되도록 구성해야 한다.

본 발명의 실시 예에서는 장방형 금속발열섬유(1)를 세로 방향으로 길게 배치하되 복수개/다수개의 금속발열섬유(1)가 서로 소정의 간격마다 이격 배치되도록 구성하였다.

다른 실시 예로서, 금속발열섬유(1)를 좌석 등판(5)이나 차량 내벽(7)의 전체 면에 배치할 수도 있고, 좌석 등판(5)이나 차량 내벽(7)의 하부에 상기 금속발열섬유(1)를 집중적으로 배치하고 중앙과 상부로 갈수록 금속발열섬유(1)의 조밀도를 낮게 배치할 수도 있다.

또한, 상기 전극은: 복수개의 금속발열섬유(1) 중 양단에 위치한 금속발열섬유(1)에 연결되는 단부전극(8); 상기 금속발열섬유(1)의 상단부를 연결하는 상부전극(9); 및 상기 금속발열섬유(1)의 하단부를 연결하는 하부전극(10);을 포함하고, 기 금속발열섬유(1)는: 상기 단부전극(8)에 연결되어 상부 또는 하부로 신장되는 제1금속발열섬유(11); 및 상기 제1금속발열섬유(11)와 하부전극(10) 또는 상부전극(9)에 연결되어 하부 또는 상부로 신장되는 제1금속발열섬유(12);가 복수개 반복됨으로써 구성되고, 상기 제1금속발열섬유(11), 제1금속발열섬유(12), 상부전극(9), 하부전극(10) 및 단부전극(8)을 수용하여 외부와 절연시키는 절연부재(13);를 더 포함할 수 있다.

상기 '상부전극(9) 또는 하부전극(10)'과 단부전극(8)은 한 직선상에 놓인 형태로 구성될 수 있으며, 이에 대해 '하부전극(10) 또는 상부전극(9)'은 '상부전극(9) 또는 하부전극(10)' 및 단부전극(8)과 평행한 직선상에 놓인 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극(9)과 단부전극(8)은 한 직선상에 놓인 형태로 구성될 수 있으며, 이에 대해 하부전극(10)은 상부전극(9) 및 단부전극(8)과 평행한 직선상에 놓일 수 있다. 도 2의 (b)에 이와 같은 형태의 배치가 도시되어 있다. 필요에 따라 도 2 (a)와 같이 일부 상부전극 또는 하부전극은 다른 평행한 직선상에 놓이도록 구성할 수도 있다(통풍장치 등과의 간섭을 방지하기 위하여).

이러한 구조에 따르면 전극 부분의 외측에 전극의 손상 및 단락 등을 방지하기 위한 커버 등을 구성하기 쉬우며, 온열부재가 배치되는 면에서 균일한 발열이 발생하도록 구성할 수 있다.

상기 절연부재(13)로는 절연섬유(14) 또는 절연필름(15)이 적용될 수 있다.

절연섬유(14)는 금속발열섬유(1)의 양면에 배치되어 금속발열섬유(1)층으로부터 외부로 누설되는 전기를 절연시킬 수 있다. 절연섬유(14)는 절연재질로 이루어진 절연섬유(14)를 경사 및 위사로 사용하여 직조 과정을 통해 구성될 수 있다.

상기 절연섬유(14)는 세라믹계 섬유인 것이 바람직하며, 상세하게는 유리 섬유, 내열 폴리머 섬유, 산화티타늄 섬유, 산화알루미늄 섬유, 산화지르코늄섬유, 탄화규소 섬유, 티타늄산칼륨 섬유 중 어느 하나일 수 있다. 이외에도 절연성을 갖는 나노 섬유 또는 천연 섬유를 통해 절연섬유(14)를 직조할 수 있다.

이와 같은 재료로 직조된 금속발열섬유(1) 및 절연섬유(14)를 결합시키는 방법으로는 금속발열섬유(1)와 절연섬유(14) 사이에 접착제를 도포하거나, 금속발열섬유(1)와 절연섬유(14)를 재봉 기계(Sewing machine)를 통해 재봉하는 방법이 있다. 이외에도 다양한 결합 방법을 사용할 수 있다.

절연필름(15)은 금속발열섬유(1)의 양면에 배치되어 금속발열섬유(1)로부터 외부로 누설되는 전기를 절연시킬 수 한다. 절연필름(15)은 절연재질로 이루어진 필름이나 일면에 실리콘계 접착제를 도포한 테이프 형태로 구성될 수 있다.

상기 절연필름(15)은 플라스틱 계열 필름이 바람직하며, PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), EVA(Ethylenevinylacetate) 계열 필름 중 어느 하나일 수 있다. 이외에도 절연필름(15)으로써 절연성 및 내열성을 갖는 필름을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 단부전극(8)에는: 상기 단부전극(8)의 일단을 고정시키는 리벳(16); 상기 리벳(16)을 통해 체결되는 전선압착터미널(17); 및 상기 전선압착터미널(17)에 연결되어 단부전극(8)에 전원을 공급하는 전원선(18);이 연결되고, 상기 전극은: 상기 금속발열섬유(1)의 한 모서리와 같은 길이를 가지는 소재가 상기 금속발열섬유(1)와 심용접을 통해 결합되어 구성되고, 상기 금속발열섬유(1)는: 다수의 금속발열사(絲)가 직조되어 구성되되, 금속발열사의 둘레면에는 금속발열사보다 마찰계수가 큰 섬유사가 직조될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 전극에 전기 인가를 위한 전선 체결 방식으로써 납땜 방식이 아닌 기계적 결합 강도가 우수한 리벳(16)(Rivet) 방식을 도입하여 반영구적으로 결속되도록 구성할 수 있다. 이에 따르면 오랜 시간 동안 사용하거나 형태가 변화(두루마리 형태로 감고 펴거나 인장되는 등)되어도 일반적인 사용방법 하에서는 전선이 거의 단락되지 않는다.

상기 리벳(16)은: 단부전극(8)의 일단에 전원선(18)의 단부에 구비된 전선압착터미널(17)을 부착하고(전선압착터미널(17)에 형성된 구멍을 동전극의 구멍과 일치), 상기 구멍 사이로 리벳(16)(Rivet)을 삽입한 후 리벳팅기를 이용하여 리벳(16)을 금형(22)에 안착시키고, 리벳팅 헤머를 작동하여 리벳(16)을 압착하는 방식으로 체결될 수 있다.

이를 통해 리벳(16)의 상부와 하부가 압착되어 반영구적인 기계적 결합이 가능해진다.

금속발열섬유(1)를 금속발열사(絲)만을 이용하여 직조할 경우 마찰력이 거의 없어 직조된 금속 섬유가 형태를 유지하지 못하고 풀리는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 직조 기술인 레노 방식을 채택하여, 직조되는 섬유의 가장자리는 금속 선재와 마찰계수가 다른 섬유사를 이용하여 마감함으로써 금속발열섬유(1)의 형태가 유지되도록 구성할 수 있다.

아울러, 상기 좌석 좌판(4)에 배치되는 온열부재는: 상기 금속발열섬유(1) 및 보호필름(3)을 관통하도록 형성되는 다수개의 통공(19);을 포함하여, 상기 온열부재의 하부에 배치된 시트통풍장치로부터 공급되는 공기를 상기 통공(19)을 통해 좌석 좌판(4) 상부로 배출시킬 수 있다.

좌석 좌판(4)의 온열부재 성능을 향상시키고 통풍시트와의 호환을 위하여, 금속발열섬유(1)가 적절하게 넓은 면적을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서는 좌석 좌판(4)의 50% 이상을 커버하도록 두개의 금속발열섬유(1)를 좌석 좌판(4) 중심을 기준으로 대칭적으로 배치하였다. (하나의 금속발열섬유(1) 면적이 좌석 좌판(4) 면적의 20% 내지 40% 수준이 되도록 구성)

통풍시트의 통풍구 위치와 온열부재가 겹치는 경우에는 통풍성능이 저하될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 좁은 폭을 가지는 장방형 금속발열섬유(1)를 다수 배치할 수도 있으나, 이러한 경우 제조 공정이 복잡해질 수 있으므로 상기와 같이 넓은 폭의 금속발열섬유(1)를 소량 배치하고, 넓은 폭의 금속발열섬유(1)에 다수의 통공(19)을 형성함으로써 금속발열섬유(1)가 통풍구를 막지 않도록 구성할 수 있다.

또한, 선상의 금속발열사(絲) 다수를 경사 및 위사로 직조하여 금속발열섬유(1)를 제조하는 단계; 장방형으로 형성된 복수개의 금속발열섬유(1)를 서로 평행하게 위치시키고, 복수개의 금속발열섬유(1)들의 상단 및 하단을 교번하며 전극을 접합시키는 단계; 상기 금속발열섬유(1) 및 전극의 양면에 절연부재(13)를 부착하는 단계; 복수개의 금속발열섬유(1) 중 양단에 위치한 금속발열섬유(1)에 연결되는 단부전극(8)들의 일단에 전선압착터미널(17)을 리베팅하는 단계; 상기 절연부재(13)의 양면에 보호필름(3)을 부착하여 온열부재를 구성하는 단계; 및 좌석 좌판(4)에 사용되는 온열부재에 한해서 금속발열섬유(1) 및 보호필름(3)을 관통하도록 형성되는 다수개의 통공(19)을 형성시키는 단계;를 포함하고, 상기 전극을 접합시키는 단계는: 심(seam) 용접으로 전극 및 금속발열섬유(1)를 접합시키는, 금속발열섬유(1)를 이용한 차량용 온열패드 제조방법을 제공한다.

상기 금속발열섬유(1)에 전극을 접합시키는 심 용접은: 금속발열섬유(1) 상면에 동(Be-Cu)전극을 적층하고, 이를 심용접기(20)와 상대용접판 사이에 배치한 후, 심용접기(20)를 용접하고자 하는 방향으로 이동시키면 용접롤러(21)가 회전하면서 금속발열섬유(1)와 동전극이 용접되는 방식을 의미한다.

심 용접은 롤러전극과 상대전극 사이에 피용접물을 끼운 채로 롤러전극을 이동시키면 롤러전극이 회전하면서 피용접물 전체 면에 있어 연속적이고 일정한 형태의 용접이 이루어지는 용접방식이다.

이러한 심 용접방법으로 용접할 경우 선의 형태를 가지는 다공성의 금속발열섬유(1)와 판의 형태를 가지는 동전극의 접촉부 사이의 전체 면적에 걸쳐 균일한 접합이 이루어질 수 있다.

이에 따라 판 형태의 동전극과 선 형태의 금속발열섬유(1)의 완전한 접합이 가능하게 되어, 상기 금속발열섬유(1) 전체 면적에 일정한 전류를 공급할 수 있다. 또한균일 전계분포를 확보하고 균일하게 발열됨으로써 온열패드의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

용접성을 향상시키기 위해 심 용접기의 용접롤러(21)와 상대용접판의 재질은 베릴륨동, 무산소동 등으로 제작할 수 있다.

1 : 금속발열섬유 2 : 전극
3 : 보호필름 4 : 좌석 좌판
5 : 좌석 등판 6 : 좌석 발판
7 : 차량 내벽 8 : 단부전극
9 : 상부전극 10 : 하부전극
11 : 제1금속발열섬유 12 : 제2금속발열섬유
13 : 절연부재 14 : 절연섬유
15 : 절연필름 16 : 리벳
17 : 전선압착터미널 18 : 전원선
19 : 통공 20 : 심용접기
21 : 용접롤러 22 : 금형
23 : 좌석 뒷면 24 : 좌석 전면

Claims (5)

1. 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드에 있어서,
   소정의 면적을 가지는 장방형으로 형성되는 복수개의 금속발열섬유;
   상기 금속발열섬유들의 단부들을 서로 연결하는 전극; 및
   상기 금속발열섬유의 양면에 부착되는 보호필름;을 포함하는 온열부재가, 차량의 좌석 좌판, 좌석 등판 및 차량 내벽 중 하나 이상에 배치되는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 전극은:
   복수개의 금속발열섬유 중 양단에 위치한 금속발열섬유에 연결되는 단부전극;
   상기 금속발열섬유의 상단부를 연결하는 상부전극; 및
   상기 금속발열섬유의 하단부를 연결하는 하부전극;을 포함하고,
   상기 금속발열섬유는:
   상기 단부전극에 연결되어 상부 또는 하부로 신장되는 제1금속발열섬유; 및
   상기 제1금속발열섬유와 하부전극 또는 상부전극에 연결되어 하부 또는 상부로 신장되는 제2금속발열섬유;가 복수개 반복됨으로써 구성되고,
   상기 제1금속발열섬유, 제2금속발열섬유, 상부전극, 하부전극 및 단부전극을 수용하여 외부와 절연시키는 절연부재;를 더 포함하는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드
3. 청구항 2항에 있어서,
   상기 단부전극에는:
   상기 단부전극의 일단을 고정시키는 리벳;
   상기 리벳을 통해 체결되는 전선압착터미널; 및
   상기 전선압착터미널에 연결되어 단부전극에 전원을 공급하는 전원선;이 연결되고,
   상기 전극은:
   상기 금속발열섬유의 한 모서리와 같은 길이를 가지는 소재가 상기 금속발열섬유와 심용접을 통해 결합되어 구성되고,
   상기 금속발열섬유는:
   다수의 금속발열사(絲)가 직조되어 구성되되, 금속발열사의 둘레면에는 금속발열사보다 마찰계수가 큰 섬유사가 직조되는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드
4. 청구항 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 좌석 좌판에 배치되는 온열부재는:
   상기 금속발열섬유 및 보호필름을 관통하도록 형성되는 다수개의 통공;을 포함하여,
   상기 온열부재의 하부에 배치된 시트통풍장치로부터 공급되는 공기를 상기 통공을 통해 좌석 좌판 상부로 배출시키는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드
5. 선상의 금속발열사(絲) 다수를 경사 및 위사로 직조하여 금속발열섬유를 제조하는 단계;
   장방형으로 형성된 복수개의 금속발열섬유를 서로 평행하게 위치시키고, 복수개의 금속발열섬유들의 상단 및 하단을 교번하며 전극을 접합시키는 단계;
   상기 금속발열섬유 및 전극의 양면에 절연부재를 부착하는 단계;
   복수개의 금속발열섬유 중 양단에 위치한 금속발열섬유에 연결되는 단부전극들의 일단에 전선압착터미널을 리베팅하는 단계;
   상기 절연부재의 양면에 보호필름을 부착하여 온열부재를 구성하는 단계; 및
   좌석 좌판에 사용되는 온열부재에 한해서 금속발열섬유 및 보호필름을 관통하도록 형성되는 다수개의 통공을 형성시키는 단계;를 포함하고,
   상기 전극을 접합시키는 단계는: 심(seam) 용접으로 전극 및 금속발열섬유를 접합시키는, 금속발열섬유를 이용한 차량용 온열패드 제조방법
   

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