WO2013147344A1

WO2013147344A1 - 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트

Info

Publication number: WO2013147344A1
Application number: PCT/KR2012/002324
Authority: WO
Inventors: 김병철
Original assignee: (주)피엔유에코에너지
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-03

Abstract

본 발명은 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에 관한 것이다. 이는 외부면을 이루는 외피와; 외피의 내측에 위치되고, 전원을 공급받아 발열하되, 온도 자가조절 기능을 수행하여 정해진 영역의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 SR 발열체(self regulation heating element)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 이루어지는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트는, 주위환경의 변화에 대응하여 발열이 조절되는 SR 발열체가 차량용 시트(seat)에 적용됨에 따라, 승하차를 위한 차량 도어의 개폐나 차량 윈도우의 승하강 등에 의해 차량 내부의 온도환경이 수시로 변경되더라도 사용자의 신체가 접하게 되는 시트 부위가 사용자가 원하는 난방 온도를 지속적으로 유지할 수 있게 되어 발열 시트의 기능 향상이 도모되고, 특히 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화된 것으로서 각 성분의 중량비 조절에 의해 저항값과 저항온도계수가 변경되는 SR 발열체의 사용에 따라 제조가 간편하고 용이하게 이루어질 뿐만 아니라 저전압에서 높은 온도 자가조절 효과를 가능케 한다.

Description

온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트

본 발명은 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 주위환경의 변화에 대응하여 발열이 조절되는 SR 발열체의 사용으로 차량 내부의 온도환경 변화에 적응 제어(adaptive control)됨에 따라 발열 시트 기능성 향상과 에너지효율 증대가 도모되며, 특히 페이스트(paste)가 경화되면서 정해진 형상을 이루는 구성으로 페이스트의 각 성분 중량비 조절에 의해 저항값과 저항온도계수가 변경되는 SR 발열체의 사용으로 제조가 간편하고 용이하게 이루어지는 한편, 저전압에서 높은 온도 자가조절 효과를 보이는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에 관한 것이다.

차량용 시트(seat)는 차량 내부에 구비되어 운전자나 승객 등이 착석하게 되는 것으로, 일반적으로 시트 외부면을 이루는 외피의 내부에 스펀지나 스프링과 같은 쿠션 부재로 이루어져 탄력성을 가지는 쿠션(cushion)재가 구비되도록 하여 운전자나 승객이 편안하게 착석할 수 있도록 한다.

한편, 차량은 냉난방기를 구비하여 여름철의 더위나 겨울철의 추위에도 차량 내부가 일정온도를 유지하도록 하고 있다. 그러나, 차량 엔진이 정지된 상태로 주차된 차량을 이용하게 될 시 차량 내부 온도가 상당히 낮아진 상태에서 냉난방기만으로 차량 내부 온도를 일정온도로 높이는데 시간이 걸리는 한계 등을 개선하고 보다 쾌적하고 안락한 차량 환경을 개선하기 위하여 차량 운전자나 승객의 신체가 직접 닿게 되는 시트 부위가 발열하도록 하는 차량용 발열 시트가 개발하여 널리 사용되고 있다.

이와 같은 차량용 발열 시트와 관련한 기술로는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0035429호 "자동차용 발열 시트", 공개번호 제10-2008-0060592호 "자동차용 발열 시트", 등록실용신안공보 등록번호 제20-0163825호 "탄소섬유를 이용한 자동차용 시트커버", 등록번호 제20-0207322호 "발열기능을 갖는 자동차시트", 등록번호 제20-0339129호 "면상발열체를 사용한 차량 및 거실 쇼파용 온열시트" 등이 안출되어 있다.

상기 공개번호 제10-2004-0035429호 "자동차용 발열 시트"는 발열사에 전원을 인가하기 위한 전극선들이 서로 전기적으로 연결되어진 복수 가닥의 석동 복선으로 이루어져, 내구성과 통전성이 향상되어 전극선 단선으로 인한 화재를 예방할 수 있게 구성된 기술이고, 상기 공개번호 제10-2008-0060592호 "자동차용 발열 시트"는 발열 가능한 카본사를 복수 개 구비함으로써 어느 하나 이상의 카본사가 단선되어도 전체적인 기능 저하는 발생하지 않도록 하는 기술이다.

그리고, 상기 "탄소섬유를 이용한 자동차용 시트커버"는 자동차 시트에 부착되고 자동차의 밧데리로부터 발생되는 전기를 시가 잭을 통해 공급받아 시트 커버 내부에 장착된 열선 코일을 통해 시트 커버를 가열함으로 인해 자동차 탑승자에게 따뜻한 안락을 제공하는 시트 커버의 내부구조를 변형시켜 제작이 간편할 뿐만 아니라 탄소 섬유를 이용함으로 인해 시트 커버의 원단을 필요에 따라 적절히 변경하여 구매자의 욕구를 충족시킬 수 있도록 한 기술이고, 상기 "발열기능을 갖는 자동차시트"는 면사 또는 천연섬유로 경사를 배열하고 상기 경사와 동일방향으로 배치되며 일정간격으로 이격된 동선을 배치하고 면사 또는 천연섬유상에 탄소코팅된 발열체인 위사를 직조하고 직조된 직조체상에 폴리우레탄 코팅하여 발열판체를 형성하고, 상기 발열판체상에는 일정온도범위에서 온/오프되는 온도센서를 부착하고, 상기 동선의 단자는 차량용 전원에 접속되는 접속단자를 구비하므로 일부에 단선이나 손상이 발생되어도 다른 부분은 사용이 가능하여 사용이 편리하고 유지보수가 용이한 발열기능을 수행하도록 한 기술이다.

또한, 상기 "면상발열체를 사용한 차량 및 거실 쇼파용 온열시트"는 기존의 면상발열체의 구조를 개선하여 이를 자동차용 시트 또는 거실 쇼파용 온열시트에 내장함으로써, 온도분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고 몸에 좋은 원적외선을 방사하도록 할 뿐만 아니라 단선의 위 험이 없으므로 안전하게 사용할 수 있도록 하는 기술이다.

한편, 겨울철 차량 운행시 승하차를 위하여 차량 도어를 개폐시키는 과정에서 외부의 찬공기가 곧바로 차량 내부로 유입되면서 차량 내부의 온도를 급감시킬 수 있었고, 필요에 의해 차량 윈도우를 승하강시키는 과정에서도 외부의 찬공기가 곧바로 차량 내부로 유입되면서 차량 내부의 온도를 급감시킬 수 있었는데, 종래의 차량용 발열 시트의 경우 일정크기의 전원을 공급받아 일정하게 열량으로 발열하는 구조여서 이와 같은 차량 내부의 온도환경에 대응하기 어려워 차량 내부 온도의 급감시 차량용 발열 시트 주위 온도를 신속하게 상승시키는데 어려움이 많았다. 또한, 종래의 차량용 발열 시트는 사용자가 직접 전원을 온오프시키면서 작동을 제어하는 것이어서 차량 내부온도가 일정온도 이상으로 상승하여 차량 내부가 따뜻해지더라도 사용자가 전원을 오프시키지 않을 경우 계속해서 발열하게 되었고, 이와 같이 불필요한 에너지소모를 방지하는데 어려움과 번거로움이 많았다.

따라서, 차량 내부의 온도환경에 적응제어(adaptive control)되는 차량용 발열 시트의 개발이 필요하였으나, 적응제어 방식으로 구동되는 종래의 발열체는 제어를 위한 각종 전기전자 부품의 구비가 요구됨에 따라 제조비용이 현저하게 증대되고, 제조과정이 복잡해지는 문제점을 안고 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 주위환경의 변화에 대응하여 발열이 조절되는 SR 발열체가 차량용 시트(seat)에 적용됨에 따라, 승하차를 위한 차량 도어의 개폐나 차량 윈도우의 승하강 등에 의해 차량 내부의 온도환경이 수시로 변경되더라도 사용자의 신체가 접하게 되는 시트 부위가 사용자가 원하는 난방 온도를 지속적으로 유지할 수 있게 되어 발열 시트의 기능 향상이 도모될 수 있는 새로운 형태의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 제공함에 목적이 있다.

특히, 본 발명은 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되면서 각종 형상을 이루도록 하는 구성의 SR 발열체가 사용됨에 따라 제조가 간편하고 용이하게 이루어질 수 있는 새로운 형태의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 SR 발열체가 유연성 있는 얇은 두께의 필름 형상으로 이루어지고, 전체 면적에 걸쳐 분포하는 전기저항물질에 의해 발열되도록 함에 따라, 넓은 열전달 면적을 가져 발열성능이 향상되고, 더불어 저전압에서 뛰어난 온도 자가조절 효과를 보이도록 하는 새로운 형태의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 제공함에 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체의 저항값과 저항온도계수가 변경되는 특성을 가짐에 따라, 다양한 온도환경에 대응하여 물성이 조정된 SR 발열체를 간편하고 용이하게 제조할 수 있게 되는 새로운 형태의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트는, 차량용 발열 시트(seat)에 있어서, 외부면을 이루는 외피와; 상기 외피의 내측에 위치되고, 전원을 공급받아 발열하되, 온도 자가조절 기능을 수행하여 정해진 영역의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 SR 발열체(self regulation heating element)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 외피의 내부에 수용되고, 탄력성을 가지는 쿠션(cushion)재와; 상기 쿠션재를 둘러싸는 쿠션재 표피가 구비되되, 상기 SR 발열체는 상기 쿠션재 표피 외면과 상기 외피 내면 중에서 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어지는 발열층을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 외피의 내부에 수용되는 탄력성을 가지는 쿠션재를 둘러싸는 쿠션재 표피와 상기 외피 중에서 선택된 어느 하나의 표면에 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 도포되어 상기 SR 발열체가 상기 외피와 쿠션재 표피 중에서 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체가 부착되는 상기 외피와 쿠션재 표피는 천을 포함하는 섬유 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체는 유연성이 있는 정해진 두께의 필름 형상으로 이루어져 상기 차량용 발열 시트의 곡률에 대응할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체는 상기 발열층 상측에 코팅되는 표층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체는 정해진 두께의 기판(substrate)층 상측으로 상기 발열층과 표층이 적층되도록 하되, 상기 기판층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:polyethylene terephthalate) 유전체, 폴리아미드 필름(polyamide film), 바니시 유리천(varnished glass cloth), 필름 유리천(film glass cloth) 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 표층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 발열층은 표면에 전도로(conduction path)가 형성되되, 상기 발열층은 전원장치의 전원선이 상기 전도로에 위치되면서 전원을 전도받아 발열하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 46 내지 62 중량%이고, 상기 절연바인더 성분은 14 내지 28 중량%이며, 상기 조절물질 성분은 20 내지 40 중량%인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 포함하는 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 니켈은 상기 전기저항물질 성분의 50 내지 60 중량%이고, 상기 알루미늄은 상기 전기저항물질 성분의 40 내지 50 중량%인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 몰리브덴은 상기 페이스트의 0.05 내지 0.2at%이고, 상기 보론은 상기 페이스트의 0.005 내지 0.02at%인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.1 내지 10㎛이고, 상기 SR 발열체의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)는 상기 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy)수지, 에폭시-페놀 라커(epoxy phenol laquer) 조성물 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 20 내지 28 중량%이되, 상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 안정화 첨가물인 나노구조의 규소(Si) 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 규소는 상기 페이스트의 0.3 내지 0.7at%인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 납성분이 없는 유리(lead-free-glass) 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 유리 분말 혼합물은 SiO₂, BaO, B₂O₃, Al₂O₃을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 조절물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.05 내지 2㎛인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 ZnO, Al, TiO₂, Bi₂O₃BaTiO 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 교정 성분을 이루는 입자 간 이산(discretisation)은 0.05 내지 0.4㎛인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 나이오븀(Nb), 안티몬(Sb), 이트륨(Y), 란탄(La) 군에서 하나 이상이 선택되는 혼합물을 공여체(donor)로 포함하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 저항값은 0.05 내지 1.0 Ohm/square이되, 상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항값이 변경되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트에서 상기 SR 발열체의 저항온도계수는 500 내지 5000 ppm/℃이되, 상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항온도계수가 변경되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트는, 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트가 경화되어 이루어지고, 혼합물 내부 성분의 자체 물성에 의해 차량 내부의 온도환경 변화에 적응 제어(adaptive control)되는 SR 발열체의 사용으로 간편하고 용이하게 제조되면서도 발열 시트 기능성 향상과 에너지효율 증대가 도모될 수 있는 효과가 있다. 또한, 발열 시트의 제조비용이 절감되고, 유지보수작업이 간편하고 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 오동작이나 고장이 발생되지 않아 높은 신뢰성과 내구성을 가지게 되며, 화재의 발생이 방지될 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 유연성 있는 박막 형상으로 이루어지는 SR 발열체의 사용으로 발열성능과 온도 자가조절 성능 향상이 동시에 높아짐에 따라 저전압에서 높은 온도 자가조절 효과를 보이게 된다.

이와 더불어, 본 발명의 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트는 페이스트 각 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체의 저항값과 저항온도계수가 변경되도록 함으로써 다양한 온도환경에 대응하여 물성이 조정된 SR 발열체를 간편하고 용이하게 제조할 수 있는 이점도 동시에 가지게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트의 외형과 일부 절개에 따른 내부 구성을 보여주기 위한 도면;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트의 단면 구성을 보여주기 위한 도면;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 이루는 SR 발열체가 전원장치와 접속하는 구성을 보여주기 위한 도면;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 이루는 SR 발열체의 단면 구성을 보여주기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 발열 시트, 차량용 발열 시트, 온도 자가조절형 발열체 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트의 외형과 일부 절개에 따른 내부 구성을 보여주기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트의 단면 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트(seat)(100)는 착석부(10), 등받이부(20), 머리 받침부(30)로 구성되고, 이와 같은 착석부(10), 등받이부(20), 머리 받침부(30) 각각은 외피(40), 쿠션(cushion)재(60), 쿠션재 표피(50), SR 발열체(70)를 포함하여 이루어진다.

외피(40)는 차량용 발열 시트(100)의 외부면을 이루는 것으로, 외피(40)는 비전도성 재질의 내열성이 있는 소재로 이루어지는데, 천 소재를 포함하는 섬유소재, 수지소재로 이루어질 수도 있다. 쿠션재(60)는 외피의 내부에 수용되는 것으로, 탄력성을 가지도록 하는데, 이를 위하여 쿠션재(60)는 정해진 형상의 스펀지 소재로 이루어지거나, 스프링을 구비하여 이루어질 수 있다. 쿠션재 표피(50)는 쿠션재(60)를 둘러싸며 쿠션재(60)의 외부면을 이루는 것으로, 이와 같은 쿠션재 표피(50)도 비전도성 재질의 내열성이 있는 소재로 이루어지는데, 천 소재를 포함하는 섬유소재, 수지소재로 이루어질 수도 있다.

SR 발열체(self regulation heating element)(70)는 외피(40)의 내측에 위치되는 것으로, 전원장치(80)로부터 전원을 공급받아 발열하게 된다. 이와 같은 SR 발열체(70)는 온도 자가조절 기능을 수행하게 되는 것으로, SR 발열체(70) 주위의 온도환경에 대응하여 발열 상태를 조절하면서 SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도가 일정하게 유지되도록 하게 된다. 즉, SR 발열체(70)는 SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도가 설정된 온도를 지속적으로 유지하도록 하는데, SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도가 외부의 영향 등으로 설정된 온도값보다 낮아지게 되면 고온으로 발열하여 SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도가 설정된 온도로 신속하게 도달하도록 하고, SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도가 높아지면 오프 동작하면서 SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도가 낮추어지도록 한다. 또한, SR 발열체(70)는 SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도와 설정된 온도 간 차이에 따라 발열상태가 조절되도록 하는데, SR 발열체(70) 주위의 정해진 영역 온도와 설정된 온도 간 차이가 클수록 고온으로 발열하여 신속한 온도 상승이 도모되도록 한다.

이와 같은 SR 발열체(70)는 유연성이 있는 정해진 두께의 필름 형상으로 이루어지는데, 이는 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)가 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어지는 것으로서 구현된다.

이에 따라 SR 발열체(70)는 차량용 발열 시트(100)의 다양한 곡률에 대응하여 설치될 수 있게 된다. 여기서, SR 발열체(70)는 외피(40)와 쿠션재 표피(50) 사이에서 신체 접촉면(12)(22)(32)에 대응하는 위치에 형성된다. 이와 같은 SR 발열체(70)는 쿠션재 표피(50) 외면에 부착되거나, 외피(40)의 내면에 부착될 수 있다. 이를 위하여 쿠션재 표피(50) 외면이나 외피(40)의 내면에 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 도포되어 경화되면서 SR 발열체(70)가 쿠션재 표피(50) 외면에 부착되거나, 외피(40)의 내면에 부착되도록 하는데, 이 경우 쿠션재 표피(50)나 외피(40)는 천 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트를 이루는 SR 발열체가 전원장치와 접속하는 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 표면에 전도로(conduction path)(70a)가 형성되도록 하는데, 이에 따라 전원장치(80)의 전원선(82)이 전도로(70a)에 위치되면서 SR 발열체(70)는 전원을 전도받아 발열할 수 있게 된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 220V 전압을 포함하는 다양한 크기의 전압으로 전원을 공급받아 발열할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 기판(substrate)층(72), 발열층(74), 표층(76)을 포함하여 이루어진다.

기판층(72)은 정해진 두께를 가지는 유연성이 있는 소재로 이루어지는 것으로, 이와 같은 기판층(72)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:polyethylene terephthalate) 유전체, 폴리아미드 필름(polyamide film), 바니시 유리천(varnished glass cloth), 필름 유리천(film glass cloth) 등에서 선택되어 사용될 수 있다.

발열층(74)은 기판층(72) 상측에 정해진 두께로 적층되어 이루어지는 것으로, 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어지게 된다. 이와 같은 발열층(74)은 스크린 프린트(screen print)에 의한 코팅에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 발열층(74)은 130~160℃에서 8~12분 동안 적외선 광선이 나오는 컨베이어 용광로(conveyor furnace)에서 열처리된 후, 다시 180℃에서 20분간 열처리되어 이루어지게 된다. 그리고, 발열층(74)의 표면에 전도로(70a)를 형성하여 전원장치(80)의 전원선(82)이 전도로(70a)에 위치되면서 전원을 전도받아 발열하게 된다.

표층(76)은 발열층(74) 상측에 코팅되는 것으로, 표층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 전기저항물질 성분이 46 내지 62 중량%, 절연바인더 성분이 14 내지 28 중량%, 조절물질 성분이 20 내지 40 중량%를 가지도록 구성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 전기저항물질 성분이 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 포함하는 분말 혼합물 상태로 페이스트를 이루도록 한다. 이와 같은 전기저항물질 성분은 니켈이 전기저항물질 성분의 50 내지 60 중량%, 알루미늄이 전기저항물질 성분의 40 내지 50 중량%를 가지도록 구성되는데, 니켈이 전기저항물질 성분의 53 중량%, 알루미늄이 전기저항물질 성분의 47 중량%를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, SR 발열체(70)의 전기저항물질 성분은 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 등을 교정 성분(corrective ingredients)으로 가지게 된다. 여기서, 몰리브덴은 페이스트의 0.05 내지 0.2at%, 보론은 페이스트의 0.005 내지 0.02at%로 구성되도록 하는데, 몰리브덴은 페이스트의 0.1at%, 보론은 페이스트의 0.01at%로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 전기저항물질 성분은 니켈, 알루미늄에 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 등의 교정 성분(corrective ingredients)을 첨가하여 산소 유입없이 4~12시간 동안{바람직하게는 6-10시간 동안} 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에서 제조될 수 있다. 여기서, SR 발열체(70)의 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.1 내지 10㎛ 범위에서 형성되도록 하는데, 바람직하게는 0.5 내지 5㎛ 범위에서 입자 간 분산(dispersion)값이 형성되도록 한다. 이와 같은 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값은 SR 발열체의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)와 연동되는 것으로, SR 발열체의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)는 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값에 의해 조절된다. 여기서, 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값은 전기저항물질 성분이 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에 머무는 시간에 의해 조절되게 된다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 절연바인더 성분이 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy)수지, 에폭시-페놀 라커(epoxy phenol laquer) 조성물 등에서 선택된 것으로 이루어지도록 하는데, 이와 같은 SR 발열체(70)의 절연바인더 성분이 페이스트의 20 내지 28 중량%로 구성될 시, 안정화 첨가물인 나노구조의 규소(Si) 분말이 절연바인더 성분에 첨가될 수 있다. 여기서, 이와 같은 규소는 페이스트의 0.3 내지 0.7at%로 구성될 수 있는데, 0.4 내지 0.6at%으로 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 규소는 SR 발열체(70) 제조시 발열층(74)의 구조 형성 시간을 단축시키며, 설정되어 구현된 발열층(74)의 저항온도계수가 장기간 유지될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 조절물질 성분이 납성분이 없는 유리(lead-free-glass) 분말 혼합물 상태로 페이스트를 이루도록 하는데, 이와 같은 유리 분말 혼합물은 SiO₂, BaO, B₂O₃, Al₂O₃등을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, SR 발열체(70)의 조절물질 성분은 산소 유입없이 4~12시간 동안{바람직하게는 6~10시간 동안} 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에서 제조될 수 있다. 한편, SR 발열체(70)의 조절물질 성분은 입자 간 분산(dispersion)값이 0.05 내지 2㎛의 범위에서 형성되도록 하는데, 바람직하게는 0.1 내지 1㎛의 범위에서 입자 간 분산값이 형성되도록 한다. 조절물질 성분을 이루는 입자 간 분산값은 조절물질 성분이 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에 머무는 시간에 의해 조절되게 된다.

이와 같은 SR 발열체(70)의 조절물질 성분은 ZnO, Al, TiO₂, Bi₂O₃BaTiO 등을 포함하는 교정 성분(corrective ingredients)을 첨가할 수 있는데, 이와 같은 조절물질 성분의 교정 성분을 이루는 입자 간 이산(discretisation)은 0.05 내지 0.4㎛ 범위에서 형성될 수 있는데, 바람직하게는 0.1 내지 0.3㎛ 범위에서 형성되도록 한다. 또한, SR 발열체(70)의 조절물질 성분은 나이오븀(Nb), 안티몬(Sb), 이트륨(Y), 란탄(La) 등을 포함하여 이루어진 혼합물을 공여체(donor)로 가지게 된다.이와 같은 공여체(donor)는 높은 용적 전도도(volume conductivity)을 획득하기 위해 첨가된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 0.05 내지 1.0 Ohm/square{바람직하게는 0.09 내지 0.9 Ohm/square}의 저항값을 가지는데, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 SR 발열체(70)를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체(70)의 저항값을 변경시키게 된다.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는500 내지 5000 ppm/℃{바람직하게는 560 내지 4000 ppm/℃}의 저항온도계수를 가지는데, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(70)는 SR 발열체(70)를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체(70)의 저항온도계수를 변경시키게 된다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

차량용 발열 시트(seat)에 있어서,

외부면을 이루는 외피와;

상기 외피의 내측에 위치되고, 전원을 공급받아 발열하되, 온도 자가조절 기능을 수행하여 정해진 영역의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 SR 발열체(self regulation heating element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트
제 1항에 있어서,

상기 외피의 내부에 수용되고, 탄력성을 가지는 쿠션(cushion)재와;

상기 쿠션재를 둘러싸는 쿠션재 표피가 구비되되,

상기 SR 발열체는 상기 쿠션재 표피 외면과 상기 외피 내면 중에서 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 SR 발열체는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어지는 발열층을 가지는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 외피의 내부에 수용되는 탄력성을 가지는 쿠션재를 둘러싸는 쿠션재 표피와 상기 외피 중에서 선택된 어느 하나의 표면에 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 도포되어 상기 SR 발열체가 상기 외피와 쿠션재 표피 중에서 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 4항에 있어서,

상기 SR 발열체가 부착되는 상기 외피와 쿠션재 표피는 천을 포함하는 섬유 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체는 유연성이 있는 정해진 두께의 필름 형상으로 이루어져 상기 차량용 발열 시트의 곡률에 대응할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체는 상기 발열층 상측에 코팅되는 표층을 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 7항에 있어서,

상기 SR 발열체는 정해진 두께의 기판(substrate)층 상측으로 상기 발열층과 표층이 적층되도록 하되,

상기 기판층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:polyethylene terephthalate) 유전체, 폴리아미드 필름(polyamide film), 바니시 유리천(varnished glass cloth), 필름 유리천(film glass cloth) 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 7항에 있어서,

상기 표층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 7항에 있어서,

상기 발열층은 표면에 전도로(conduction path)가 형성되되,

상기 발열층은 전원장치의 전원선이 상기 전도로에 위치되면서 전원을 전도받아 발열하게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 46 내지 62 중량%이고, 상기 절연바인더 성분은 14 내지 28 중량%이며, 상기 조절물질 성분은 20 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 포함하는 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 12항에 있어서,

상기 니켈은 상기 전기저항물질 성분의 50 내지 60 중량%이고, 상기 알루미늄은 상기 전기저항물질 성분의 40 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 12항에 있어서,

상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 14항에 있어서,

상기 몰리브덴은 상기 페이스트의 0.05 내지 0.2at%이고, 상기 보론은 상기 페이스트의 0.005 내지 0.02at%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.1 내지 10㎛이고, 상기 SR 발열체의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)는 상기 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy)수지, 에폭시-페놀 라커(epoxy phenol laquer) 조성물 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 20 내지 28 중량%이되,

상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 안정화 첨가물인 나노구조의 규소(Si) 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 18항에 있어서,

상기 규소는 상기 페이스트의 0.3 내지 0.7at%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 납성분이 없는 유리(lead-free-glass) 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 20항에 있어서,

상기 유리 분말 혼합물은 SiO₂, BaO, B₂O₃, Al₂O₃을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 조절물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.05 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 ZnO, Al, TiO₂, Bi₂O₃BaTiO 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 21항에 있어서,

상기 교정 성분을 이루는 입자 간 이산(discretisation)은 0.05 내지 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 나이오븀(Nb), 안티몬(Sb), 이트륨(Y), 란탄(La) 군에서 하나 이상이 선택되는 혼합물을 공여체(donor)로 포함하게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 저항값은 0.05 내지 1.0 Ohm/square이되,

상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항값이 변경되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.
제 3항에 있어서,

상기 SR 발열체의 저항온도계수는 500 내지 5000 ppm/℃이되,

상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항온도계수가 변경되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 차량용 발열 시트.