WO2023140436A1 - 자동차용 면상 발열 히터 - Google Patents

자동차용 면상 발열 히터 Download PDF

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WO2023140436A1
WO2023140436A1 PCT/KR2022/007032 KR2022007032W WO2023140436A1 WO 2023140436 A1 WO2023140436 A1 WO 2023140436A1 KR 2022007032 W KR2022007032 W KR 2022007032W WO 2023140436 A1 WO2023140436 A1 WO 2023140436A1
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WO
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heating
pair
electrodes
electrode
automobiles
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PCT/KR2022/007032
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English (en)
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김윤진
장상현
김형준
박건희
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주식회사 테라온
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/02—Details
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater

Definitions

  • the present invention relates to a surface heating heater for automobiles. Specifically, the present invention relates to a surface heating heater for automobiles, which, despite securing a large heating area, can quickly and uniformly provide a sense of warmth with low voltage and low power, while at the same time minimizing manufacturing costs, and having a contact switch so that a user can easily and conveniently control an on-off operation and at the same time prevent a user from getting burned.
  • the planar heating heater is a compact heater in which electrodes, heating elements, etc. are printed on a planar support plate, and can be applied to various uses such as electric and electronic products that require miniaturization and light weight, such as printers, copiers, heaters, ovens, cookers, etc. or means of transportation, such as automobiles, ships, and aircraft.
  • the surface heating heater for automobiles is a surface heating heater for providing a feeling of warmth to the driver or passengers.
  • a surface heating heater providing a feeling of warmth to the driver it is provided in the curved area of the lower part of the steering wheel, and in the case of a surface heating heater providing a feeling of warmth to the occupant, it is provided in the curved area of the lower part of the passenger's glove box or the curved area of the back of the front seat backrest. Due to this complex area, it is difficult to design for securing a wide heating area or providing a quick and uniform feeling of warmth with low voltage and low power. There is a problem that the manufacturing cost increases due to the complicated design.
  • the surface heating heater for automobiles has a more complicated design for reasons such as that a switch must be provided separately so that the driver or occupant can directly control the operation, and the manufacturing cost increases due to the complicated design.
  • a touch-type switch by capacitance sensor as a switch, there is a problem in that manufacturing cost is additionally increased.
  • the surface temperature of the surface heating heater must be heated to around 70 to 130 ° C.
  • An object of the present invention is to provide a surface heating heater for automobiles, which can provide a rapid and uniform sense of warmth with low voltage and low power despite securing a wide heating area and at the same time minimize manufacturing costs.
  • the present invention is provided with a contact switch by a capacitance sensor so that the user can easily and conveniently control the on-off operation of the surface heating heater and at the same time prevent the user from getting burned.
  • An object of the present invention is to provide a surface heating heater for vehicles.
  • a plane heating heater for automobiles comprising: a base film, an electrode part formed on one surface of the base film and including a pair of electrodes having different polarities, and a heating part including one or more heating elements connected to each of the pair of electrodes, wherein the base film includes a heating area in which the heating part is formed and an electrode extension area in which an end of each of the pair of electrodes extends, and in the electrode extension area, one electrode of the pair of electrodes extends, and the other electrode of the pair of electrodes is provided on each side of both sides of the one electrode.
  • a plane heating heater for automobiles in which a pair of split electrodes forming a each extend.
  • ends of each of the pair of split electrodes are connected to each other, and in the electrode extension region, one electrode and the ends of the pair of electrodes are connected to each other.
  • one electrode of the pair of electrodes is formed by being divided from the center of the heating region to both side end ends, and each of the pair of divided electrodes in the heating region is formed between the center and both side end ends.
  • the heating unit includes a plurality of heating elements having both ends connected to each of the pair of electrodes, and the plurality of heating elements are connected in series or parallel to each other.
  • the plurality of heating elements include a plurality of heating elements having a relatively short straight line length
  • the electrode part further comprises a connection electrode connecting the plurality of heating elements having a short straight line length to each other. It provides a surface heating heater for automobiles.
  • a plurality of heating elements arranged in a row are connected to one heating element to provide a surface heating heater for automobiles.
  • the base film may include polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), poly acrylonitrile (PAN), polyurethane (PU), silicon, polycarbonate (PC), tefron, liquid crystal polymer (LCP), poly ether ether ketone (PEEK) , polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, cellulose triacetate (CTA), and cellulose acetate propionate.
  • nate; CAP characterized in that it comprises a plastic film made of one or more plastic materials selected from the group consisting of, to provide a surface heating heater for automobiles.
  • the heating element is formed from a heating element composition including a mixed binder and conductive particles, and the conductive particles include at least one type of carbon particles selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, graphite, and activated carbon.
  • a surface heating heater for automobiles is provided.
  • a plane heating heater for automobiles a base film, an electrode part formed on one surface of the base film and including a pair of electrodes having different polarities, a heat generating part including one or more heating elements connected to each of the pair of electrodes, and a transfer electrode (Tx) and a receive electrode (Rx) as a pair of electrodes and an electrically conductive film separating the pair of electrodes, and when voltage is applied to the transfer electrode (Tx), the transfer electrode
  • a surface heating heater for a vehicle includes a contact switch unit through which a microcurrent flows in an electrical conductive film between the Tx and the receive electrode Rx, wherein the contact switch unit senses a change in the amount of current of the microcurrent through a user's body contact to control an on-off operation of the heating unit, and at least one of a pair of electrodes included in the contact switch is made of a carbon-based material.
  • the carbon-based material is a conductive composition including a mixed binder and conductive particles, and the conductive particles include at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, graphite, and activated carbon. It provides a surface heating heater for vehicles.
  • the heating unit turns off or the current applied to the heating unit decreases at the moment it is applied. It provides a surface heating heater for automobiles.
  • the base film includes a heating region in which the heating unit is formed, an electrode extension region in which ends of each of the pair of electrodes included in the electrode unit extend, and a switch extension region in which ends of each of the pair of electrodes included in the contact switch unit are extended, and the pair of electrodes included in the contact switch unit are disposed around the heating region so as not to overlap with the heating unit.
  • the transfer electrode (Tx) of the pair of electrodes included in the tactile switch unit in the switch extension region includes electrodes divided on each side of both sides with the receive electrode (Rx) as a center. Provided.
  • a microvoltage is applied to the terminal portion of each of the divided electrodes included in the transfer electrode (Tx), an ammeter is connected to the terminal portion of the receiving electrode, and the contact switch unit detects a change in the amount of current measured by the ammeter and further comprises a control unit for controlling the on-off operation of the heating unit.
  • a pair of electrodes included in the tactile switch are formed on the surface of the electrically conductive film or buried inside the electrically conductive film with an upper surface exposed.
  • the electrical conductive film is characterized in that it is formed from a conductive paste containing at least one selected from the group consisting of ITO (Indium Tin Oxide), carbon nanotube (CNT) and silver nano wire (Ag nano wire), It provides a surface heating heater for automobiles.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • CNT carbon nanotube
  • Ag nano wire silver nano wire
  • a surface heating heater for vehicles characterized in that it further comprises a cover portion for protecting the electrode portion, the heat generating portion and the contact switch portion.
  • the surface heating heater for automobiles according to the present invention despite securing a wide heating area through a new electrode design, can provide a quick and uniform thermal sensation with low voltage and low power, and at the same time, it shows excellent effects that can minimize manufacturing costs.
  • the surface heating heater for automobiles according to the present invention has a new design with a contact switch, which can easily and conveniently control the on-off operation of the surface heating heater, and at the same time, it shows excellent effects that can prevent user burns.
  • FIG. 1 schematically shows the appearance of a surface heating heater for automobiles according to the present invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates the appearance of the base film in FIG. 1 .
  • FIG. 3 schematically illustrates the state in which electrode parts are formed on the base film shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 schematically illustrates a state in which a heating unit is formed on the electrode shown in FIG. 3 .
  • FIG. 5 schematically illustrates a state in which a contact switch unit is formed on the base film shown in FIG. 2 .
  • FIG. 1 schematically shows the appearance of a planar heating heater for automobiles according to the present invention
  • FIG. 2 schematically shows the appearance of the base film in FIG. 1
  • FIG. 3 schematically shows the state in which electrode parts are formed on the base film shown in FIG. 2, FIG.
  • a plane heating heater with a tactile switch includes a base film 100, an electrode unit 200 formed on one surface of the base film 100 and including a pair of electrodes having different polarities, a heating unit 300 including one or more heating elements connected to each of the pair of electrodes of the electrode unit 200, and a contact switch unit 400 including a pair of electrodes You can.
  • a cover part (not shown) for protecting the electrode part 200, the heating part 300, and the tactile switch part 400 from external impact or pressure may be additionally formed, and the cover part may be made of the same or different material as the base film 100.
  • the base film 100 may be manufactured in a shape suitable for a plane heating heater for automobiles, for example, a shape that can be installed on the lower part of a steering wheel of a car, the lower part of a glove box, the back of a front seat backrest, etc., and includes a heating region 110 in which a heating unit 300 is formed for each region, an electrode extension region 120 extending so that the ends of each of a pair of electrodes included in the electrode unit 200 can be connected to the terminal unit, and the contact type
  • the switch portion 400 may be divided into a switch extension region 130 and the like extending so that the ends of each of the pair of electrodes may be connected to the terminal portion.
  • the base film 100 is an insulating film for preventing a short circuit between a pair of electrodes included in the electrode unit 200, and is made of polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PU), silicon, polycarbonate (PC), teflon, liquid crystal polymer (li) quid crystal polymer (LCP), poly ether ether ketone (PEEK), polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethyelenen napthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, cellulose tree
  • a plastic film made of at least one plastic material selected from the group consisting of cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propinonate (CAP), and the like may be included.
  • these plastic films generally have a far-infrared emissivity of 0.80 or more, for example, around 0.88, compared to a black body, they can irradiate a subject with far-infrared rays that are beneficial to the human body with radiant light to provide a sense of warmth, and since they do not irradiate visible light, they can avoid glare from visible light. There are few advantages.
  • the base film 100 including the plastic film may have a thickness of greater than 25 ⁇ m and less than 75 ⁇ m, preferably 45 to 55 ⁇ m.
  • the thickness of the base heel 110 is 25 ⁇ m or less, it is difficult to handle, whereas when the thickness is 75 ⁇ m or more, manufacturing costs unnecessarily increase, and at the same time, heat capacity increases, resulting in increased calorific value loss.
  • the electrode unit 200 includes a pair of electrodes 210 and 220 having different polarities and made of metal materials such as silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), stainless steel (SUS), nickel (Ni), alloys thereof, and the like. Both ends of each heating element included in the heating unit 300 are connected to each of the pair of electrodes 210 and 220 so that power is supplied to the heating element.
  • metal materials such as silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), stainless steel (SUS), nickel (Ni), alloys thereof, and the like.
  • one electrode 210 of the pair of electrodes extends from the electrode extension region 120 of the base film 100, and a pair of split electrodes 220a and 220b forming the other electrode 220 extend from each side of each side of the one electrode 210, so that a total of three electrodes are extended.
  • the terminal portion to which power is connected may have a first terminal portion 211 connected to the one electrode 210 and a second terminal portion 221 connected to the pair of split electrodes 220a and 220b connected to each other.
  • the one electrode 210 is formed by being divided from the center of the heating region 110 to both side ends, and each of the pair of split electrodes 220a and 220b may be formed between the center and both side ends.
  • a wide heating area is secured, a low voltage and power supply provides a rapid and uniform feeling of warmth, and at the same time, the length of each electrode and the number of terminals are minimized. You can cut costs.
  • the electrode part 200 further includes a connection electrode 230 connecting heating elements that have to be formed to have a relatively short straight line length according to the shape of the base film 100, thereby uniformly adjusting the volume resistance and heating temperature of all heating elements formed in the heating region 110 of the base film 100 to enable uniform heat generation.
  • the electrode unit 200 is formed by laminating a metal foil on one surface of the base film 100, then patterning by an etching method by photolithography, or printing a metal paste on one surface of the base film 100 by a printing technique such as screen printing, gravure printing, roll-to-roll gravure printing, comma coating, roll-to-roll comma coating, flexo, imprinting, offset printing, etc., followed by drying and curing at 100 to 180 ° C. You can.
  • the heating unit 300 may include one or more heating elements having both ends connected to a pair of electrodes 210 and 220 having different polarities, respectively, and a plurality of heating elements may be connected in series or parallel to each other through the pair of electrodes 210 and 220 in the heating region 110 of the base film 100.
  • a plurality of heating elements arranged in a row may be connected to one heating element.
  • the heating element may be formed by printing and drying a heating element composition including a mixed binder and conductive particles
  • the mixed binder may include at least two types selected from the group consisting of a phenol-based resin, an acetal-based resin, an isocyanate-based resin, and an epoxy-based resin so as to have heat resistance even at a temperature of about 300° C.
  • the conductive particles may include carbon particles and may further include metal powder.
  • the carbon particles may include carbon black, carbon nanotubes, graphite, activated carbon, and the like, preferably carbon nanotubes and graphite, and since the carbon nanotubes have a large aspect ratio, the carbon nanotubes not only enable the formation of a sufficient heat transfer network in a small amount, but also have an effect of increasing the glass transition temperature and heat resistance of the heating element composition, and the graphite makes it possible to achieve low resistance that cannot be reached with only carbon nanotubes.
  • the tactile switch 400 may include a tactile switch using a capacitance sensor, and the tactile switch 400 based on the capacitance sensor can control the on-off operation of the heating unit 300 by controlling whether power is applied to the heating unit 300.
  • the tactile switch unit 400 includes a transfer electrode (Tx) 410 and a receive electrode (Rx) 420 as a pair of electrodes spaced apart from each other, and the pair of electrodes 410 and 420 may be formed on an upper surface of an electrically conductive film (not shown) stacked on one surface of the base film 100 or may be buried inside the electrically conductive film with the upper surface exposed. .
  • Tx transfer electrode
  • Rx receive electrode
  • the pair of electrodes 410 and 420 may be disposed around the heating area 110 of the base film 100 so as not to overlap with the heating part 300, and in the switch extension area 130 of the base film 100, one electrode 410 of the pair of electrodes may be formed as electrodes 410a and 410b divided on both side surfaces of the other electrode 420, respectively, Terminal portions 411 , 412 , and 421 may be formed at each end of these terminals.
  • a minute voltage is applied to the terminal portions 411 and 412 of each of the divided electrodes 410a and 410b included in the transfer electrode (Tx) 410 by a CMOS drive, and thus a minute current flows between the transfer electrode (Tx) 410 and the receive electrode (Rx) 420 through the electrical conductive film, and a terminal connected to the end of the receive electrode (Rx) 420.
  • An ammeter or the like capable of measuring the current amount of the minute current may be connected to the unit 421 .
  • the on operation of the heating unit operates when a contact with a pressure of 1 kgf or more is applied for 1 second or more, and the body contact to prevent a user's low-temperature burn reduces the intensity of the current applied to the heating unit 300 at the moment when a load of 0.1 kgf or more and less than 1 kgf is applied to reduce the amount of heat generated by the heating unit 300. It can be reduced or turned off.
  • At least one electrode of the pair of electrodes 410 and 420 includes an electrode made of a carbon-based material, thereby significantly reducing manufacturing cost compared to electrodes made of a conventional metal material such as silver (Ag) and copper (Cu). As a result, the manufacturing cost of the planar heating heater can be greatly reduced.
  • the electrode made of the carbon-based material may be formed by printing and drying a conductive composition including a mixed binder and conductive particles, and the mixed binder may include at least two types selected from the group consisting of phenol-based resins, acetal-based resins, isocyanate-based resins, epoxy-based resins, etc., so as to have heat resistance even at a temperature of about 300 ° C., and the conductive particles may include carbon particles and may further include metal powder.
  • the carbon particles may include carbon black, carbon nanotubes, graphite, activated carbon, etc., preferably carbon nanotubes and graphite, and since the carbon nanotubes have a large aspect ratio, they enable the formation of a sufficient electrical network in a small amount and also have an effect of increasing the glass transition temperature and heat resistance of the conductive composition, and the graphite enables to achieve low resistance that cannot be reached with only carbon nanotubes.
  • the electrical conductive film may be formed from a conductive paste including indium tin oxide (ITO), carbon nanotube (CNT), silver nano wire, and the like through deposition by coating or sputtering.
  • ITO indium tin oxide
  • CNT carbon nanotube
  • silver nano wire and the like through deposition by coating or sputtering.
  • the automotive surface heating heater equipped with a contact switch according to the present invention can easily and simply control the on-off operation of the surface heating heater with a new design method, and at the same time effectively prevent user burns, and is provided with a contact switch by a capacitive sensor to which a carbon-based material is applied, which can simplify the design and achieve excellent effects of reducing manufacturing costs.

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Abstract

본 발명은 자동차용 면상 발열 히터에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 넓은 발열면적을 확보함에도 불구하고 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 제조비용이 최소화될 수 있고, 접촉식 스위치가 구비되어 사용자가 온-오프(on-off) 동작을 쉽고 간편하게 제어할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 방지할 수 있는, 자동차용 면상 발열 히터에 관한 것이다.

Description

자동차용 면상 발열 히터
본 발명은 자동차용 면상 발열 히터에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 넓은 발열면적을 확보함에도 불구하고 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 제조비용이 최소화될 수 있고, 접촉식 스위치가 구비되어 사용자가 온-오프(on-off) 동작을 쉽고 간편하게 제어할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 방지할 수 있는, 자동차용 면상 발열 히터에 관한 것이다.
면상 발열 히터는 면상의 지지 플레이트에 전극, 발열체 등이 인쇄된 컴팩트한 형태의 히터로 소형화 및 경량화가 요구되는 전기 전자 제품, 예를 들어, 프린터, 복사기, 난방기, 오븐, 조리기 등이나 이동수단, 예를 들어, 자동차, 선박, 항공기 등의 다양한 용도에 적용될 수 있다.
특히, 자동차용 면상 발열 히터는 운전자나 탑승자에게 온열감을 제공하기 위한 면상 발열 히터로서 운전자에게 온열감을 제공하는 면상 발열 히터의 경우 자동차 핸들 하부의 굴곡된 영역에 구비되고 탑승자에게 온열감을 제공하는 면상 발열 히터의 경우 조수석 글로브박스 하부의 굴곡된 영역이나 앞좌석 시트 등받이 뒷면의 굴곡된 영역에 구비되는데 이러한 복잡한 구비 영역으로 인해 넓은 발열면적의 확보나 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공하기 위한 설계가 어렵고, 또한 복잡한 설계에 의해 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 자동차용 면상 발열 히터는 운전자 또는 탑승자가 직접 동작을 제어할 수 있도록 스위치가 별도로 구비되어야 하는 등의 이유로 설계가 더욱 복잡해지고, 복잡한 설계에 의해 제조비용이 증가하며, 스위치로서 정전용량 센세에 의한 접촉식 스위치를 적용하는 경우 제조원가가 추가로 높아지는 문제가 있다.
나아가, 자동차용 면상 발열 히터가 운전자나 탑승자에게 온열감을 제공하기 위해서는 면상 발열 히터의 표면온도가 70 내지 130℃ 내외로 가열되어야 하는데, 신체 접촉시 저온 화상의 위험이 있다.
따라서, 넓은 발열면적을 확보함에도 불구하고 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 제조비용이 최소화될 수 있고, 접촉식 스위치가 구비되어 사용자가 온-오프(on-off) 동작을 쉽고 간편하게 제어할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 방지할 수 있는, 자동차용 면상 발열 히터가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 넓은 발열면적을 확보함에도 불구하고 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 제조비용이 최소화될 수 있는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 정전용량 센서에 의한 접촉식 스위치가 구비되어 사용자가 면상 발열 히터의 온-오프(on-off) 동작을 쉽고 간편하게 제어할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 방지할 수 있는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
자동차용 면상 발열 히터로서, 베이스 필름, 상기 베이스 필름의 일면 위에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극을 포함하는 전극부, 및 상기 한 쌍의 전극 각각에 연결되는 하나 이상의 발열체를 포함하는 발열부를 포함하고, 상기 베이스 필름은 상기 발열부가 형성되는 발열 영역 및 상기 한 쌍의 전극 각각의 말단이 연장되는 전극 연장 영역을 구비하고, 상기 전극 연장 영역에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극이 연장되고 상기 하나의 전극 양쪽 측면 각각에 상기 한 쌍의 전극 중 다른 하나의 전극을 형성하는 한 쌍의 분할 전극이 각각 연장되는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
여기서, 상기 전극 연장 영역에서 상기 한 쌍의 분할 전극 각각의 말단이 서로 연결되고, 상기 전극 연장 영역에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극 및 상기 말단이 서로 연결된 한 쌍의 분할 전극에 단자부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
또한, 상기 발열 영역에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극이 상기 발열 영역의 중심으로부터 양쪽 측면 말단 각각으로 분할되어 형성되고, 상기 발열 영역에서 상기 한 쌍의 분할 전극 각각은 상기 중심과 양쪽 측면 말단 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
여기서, 상기 발열부는 상기 한 쌍의 전극 각각에 양 말단이 연결되는 복수개의 발열체를 포함하고, 상기 복수개의 발열체는 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
또한, 상기 복수개의 발열체는 상대적으로 직선 길이가 짧게 형성되는 복수개의 발열체를 포함하고, 상기 전극부는 상기 직선 길이가 짧게 형성되는 복수개의 발열체를 서로 연결하는 연결 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
나아가, 일렬로 배치된 복수개의 발열체는 하나의 발열체로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
한편, 상기 베이스 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyelene terepthalate; PET), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile; PAN), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 실리콘, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 테프론(tefron), 액정고분자(liquid crystal polymer; LCP), 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA), 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 소재로 이루어진 플라스틱 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
또한, 상기 발열체는 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열체 조성물로부터 형성되고, 상기 전도성 입자는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 탄소 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
한편, 자동차용 면상 발열 히터로서, 베이스 필름, 상기 베이스 필름의 일면 위에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극을 포함하는 전극부, 상기 한 쌍의 전극 각각에 연결되는 하나 이상의 발열체를 포함하는 발열부, 및 한 쌍의 전극으로서 트랜스퍼(transfer) 전극(Tx)과 리시브(receive) 전극(Rx) 및 상기 한 쌍의 전극을 이격시키는 전기전도막을 포함하고 상기 트랜스퍼 전극(Tx)에 전압이 인가되는 경우 상기 트랜스퍼 전극(Tx)과 상기 리시브 전극(Rx) 사이의 전기전도막에 미세 전류가 흐르게 되는 접촉식 스위치부를 포함하고, 상기 접촉식 스위치부는 사용자의 신체 접촉을 통한 상기 미세 전류의 전류량 변화를 감지하여 상기 발열부의 온-오프(on-off) 동작을 제어하며, 상기 접촉식 스위치에 포함되는 한 쌍의 전극 중 하나 이상은 탄소계 소재로 이루어지는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
여기서, 상기 탄소계 소재는 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 전도성 조성물이고, 상기 전도성 입자는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
또한, 상기 접촉식 스위치부에 대해 1초 이상의 1 kgf 이상의 압력에 의한 접촉이 인가되었을 때 상기 발열부의 온(on) 동작이 작동하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
그리고, 상기 접촉식 스위치부에 대해 0.1 kgf 이상 1 kgf 미만의 압력에 의한 접촉이 인가되었을 때 상기 발열부의 오프(off) 동작이 작동하거나 상기 발열부에 인가되는 순간 전류의 세기가 줄어드는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
나아가, 상기 베이스 필름은 상기 발열부가 형성되는 발열 영역, 상기 전극부에 포함되는 한 쌍의 전극 각각의 말단이 연장되는 전극 연장 영역, 및 상기 접촉식 스위치부에 포함되는 한 쌍의 전극 각각의 말단이 연장되는 스위치 연장 영역을 포함하고, 상기 접촉식 스위치부에 포함되는 한 쌍의 전극은 상기 발열 영역에서 상기 발열부와 중첩되지 않도록 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
여기서, 상기 스위치 연장 영역에서 상기 접촉식 스위치부에 포함되는 한 쌍의 전극 중 트랜스퍼 전극(Tx)은 상기 리시브 전극(Rx)을 중심으로 양측 측면 각각에 분할된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
또한, 상기 트랜스퍼 전극(Tx)에 포함되는 분할된 전극 각각의 말단 단자부에는 미세전압이 인가되고, 상기 리시브 전극의 말단 단자부에는 전류계가 연결되며, 상기 접촉식 스위치부는 상기 전류계에 의해 측정된 전류량의 변화를 감지하여 상기 발열부의 온-오프(on-off) 동작을 제어하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
그리고, 상기 접촉식 스위치에 포함되는 한 쌍의 전극은 상기 전기전도막 표면에 형성되거나 상부표면이 노출된 상태로 상기 전기전도막 내부에 매립되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
나아가, 상기 전기전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), 카본나노튜브(CNT) 및 은 나노와이어(Ag nano wire)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 전도성 페이스트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
한편, 상기 전극부, 상기 발열부 및 상기 접촉식 스위치부를 보호하기 위한 커버부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터를 제공한다.
본 발명에 따른 자동차용 면상 발열 히터는 새로운 전극 설계를 통해 넓은 발열면적을 확보함에도 불구하고 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 제조비용이 최소화될 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 면상 발열 히터는 접촉식 스위치가 구비된 새로운 방식의 설계로 면상 발열 히터의 온-오프(on-off) 동작을 쉽고 간편하게 제어할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 방지할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 면상 발열 히터의 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 베이스 필름의 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 베이스 필름에 전극부가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 전극 위에 발열부가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 베이스 필름에 접촉식 스위치부가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 면상 발열 히터의 모습을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1에서 베이스 필름의 모습을 개략적으로 도시한 것이며, 도 3은 도 2에 도시된 베이스 필름에 전극부가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 도 3에 도시된 전극 위에 발열부가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 것이며, 도 5는 도 2에 도시된 베이스 필름에 접촉식 스위치부가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접촉식 스위치가 구비된 자동차용 면상 발열 히터는 베이스 필름(100), 상기 베이스 필름(100)의 일면 위에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극을 포함하는 전극부(200), 상기 전극부(200)의 한 쌍의 전극 각각에 연결되는 하나 이상의 발열체를 포함하는 발열부(300), 및 한 쌍의 전극을 포함하는 접촉식 스위치부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 면상 발열 히터는 상기 전극부(200), 상기 발열부(300) 및 상기 접촉식 스위치부(400)를 외부의 충격이나 압력으로부터 보호하기 위한 커버부(미도시)가 추가로 형성될 수 있으며, 상기 커버부는 상기 베이스 필름(100)과 동일하거나 상이한 소재로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 필름(100)은 자동차용 면상 발열 히터에 적합한 형상, 예를 들어, 자동차의 핸들 하부, 글로브 박스 하부, 앞좌석 시트 등받이 뒷면 등에 설치될 수 있는 형상으로 제조될 수 있고, 영역별로 발열부(300)가 형성되는 발열 영역(110), 전극부(200)에 포함되는 한 쌍의 전극 각각의 말단이 단자부에 연결될 수 있도록 연장되는 전극 연장 영역(120), 상기 접촉식 스위치부(400)에 포함되는 한 쌍의 전극 각각의 말단이 단자부에 연결될 수 있도록 연장되는 스위치 연장 영역(130) 등으로 구분될 수 있다.
상기 베이스 필름(100)은 상기 전극부(200)에 포함되는 한 쌍의 전극 사이의 쇼트를 방지하기 위한 절연 필름으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyelene terepthalate; PET), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile; PAN), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 실리콘, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 테프론(tefron), 액정고분자(liquid crystal polymer; LCP), 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 소재로 이루어진 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
이러한 플라스틱 필름은 일반적으로 원적외선 방사율이 흑체 대비 0.80 이상, 예를 들어 0.88 내외의 값을 보이기 때문에 인체에 유익한 원적외선을 복사광으로 피사체에 조사하여 온열감을 제공할 수 있고, 또한 가시광을 조사하지 않기 때문에 가시광에 의한 눈부심을 방시할 수 있으며, 나아가 열용량이 낮아 상기 발열부(300)가 상기 베이스 필름(100)의 하부면에 형성되는 경우에도 이의 상부면으로부터의 발열량 손실이 거의 없는 장점이 있다.
상기 플라스틱 필름을 포함하는 상기 베이스 필름(100)은 두께가 25 ㎛ 초과 75 ㎛ 미만일 수 있고, 바람직하게는 45 내지 55 ㎛일 수 있다. 상기 베이스 힐름(110)의 두께가 25 ㎛ 이하인 경우 취급이 어려운 반면, 75 ㎛ 이상인 경우 불필요하게 제조비용이 증가하는 동시에 열용량이 증가하여 발열량 손실이 증가하는 문제가 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극부(200)는 서로 다른 극성을 갖고 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 스테인레스 스틸(SUS), 니켈(Ni), 이들의 합금 등의 금속 소재로 이루어진 한 쌍의 전극(210,220)을 포함하고, 예를 들어, 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극(210)이 양극(+)을 보유하는 경우 다른 하나의 전극(220)은 음극(-)을 보유할 수 있으며, 상기 한 쌍의 전극(210,220) 각각에는 상기 발열부(300)에 포함되는 각각의 발열체 양 말단이 연결됨으로써 상기 발열체에 전원이 공급된다.
예를 들어, 상기 베이스 필름(100) 중 전극 연장 영역(120)에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극(210)이 연장되고 상기 하나의 전극(210)의 양쪽 측면 각각에는 다른 하나의 전극(220)을 형성하는 한 쌍의 분할 전극(220a,220b)이 각각 연장되어 총 3가닥의 전극이 연장된다.
또한, 상기 한 쌍의 분할 전극(220a,220b) 각각의 말단이 서로 연결되는 패턴으로 형성됨으로써, 전원이 연결되는 단자부는 상기 하나의 전극(210)에 연결되는 제1 단자부(211) 및 상기 서로 연결된 한 쌍의 분할 전극(220a,220b)에 연결되는 제2 단자부(221)가 형성될 수 있다.
이로써, 상기 베이스 필름(100) 중 발열 영역(110)에서 상기 하나의 전극(210)이 상기 발열 영역(110)의 중심으로부터 양쪽 측면 말단 각각으로 분할되어 형성되고, 상기 한 쌍의 분할 전극(220a,220b) 각각은 상기 중심과 양쪽 측면 말단 사이에 형성될 수 있으며, 이러한 전극 패턴을 통해 넓은 발열면적을 확보하고 저전압 및 저전력으로 신속하고 균일한 온열감을 제공하는 동시에 각각의 전극 길이 및 단자부 개수를 최소화함으로써 제조비용을 절감할 수 있다.
한편, 종래 면상 발열 히터의 경우 베이스 필름 중 전극 연장 영역에서 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극, 즉 2가닥의 전극이 연장되는 패턴으로 형성되기 때문에 발열 영역에서 상기 한 쌍의 전극이 서로 중첩되지 않도록 하기 위해 전극 패턴 설계가 복잡해지고 전극의 길이가 길어짐에 따라 제조비용이 증가하는 동시에 상기 전극이 길어짐에 따라 단자부와 멀어질수록 전압 강하가 일어나 상기 전극에 연결되는 복수개의 발열체에서의 발열 온도가 상이해 질 수 있다.
또한, 상기 전극부(200)는 상기 베이스 필름(100)의 형상에 따라 상대적으로 직선 길이가 짧게 형성될 수밖에 없는 발열체를 연결하는 연결 전극(230)을 추가로 포함함으로써 상기 베이스 필름(100)의 발열 영역(110)에 형성되는 모든 발열체의 체적저항 및 발열 온도를 균일하게 조절하여 균일한 발열이 가능하도록 할 수 있다.
상기 전극부(200)는 상기 베이스 필름(100)의 일면에 금속박을 적층한 후 포토리소그라피에 의한 에칭 방법으로 패터닝하거나, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 콤마 코팅, 롤투롤 콤마 코팅, 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등의 인쇄 기법에 의해 상기 베이스 필름(100)의 일면에 금속 페이스트를 인쇄 후 100 내지 180℃에서 건조 및 경화함으로써 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발열부(300)는 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극(210,220) 각각에 양 말단이 연결되는 하나 이상의 발열체를 포함할 수 있고, 복수개의 발열체는 상기 베이스 필름(100)의 발열 영역(110)에서 상기 한 쌍의 전극(210,220)을 통해 서로 직렬 또는 병렬로 연결되도록 형성될 수 있으며 일렬로 배치된 복수개의 발열체는 하나의 발열체로 연결되어 형성될 수 있다.
상기 발열체는 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열체 조성물을 인쇄한 후 건조시켜 형성할 수 있고, 상기 혼합 바인더는 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있고, 상기 전도성 입자는 탄소 입자를 포함하고, 추가로 금속 분말을 포함할 수 있다.
상기 탄소 입자로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소 등, 바람직하게는 탄소나노튜브와 그라파이트를 포함할 수 있고, 상기 탄소 입자로서 탄소나노튜브는 종횡비가 크기 때문에 소량으로 충분한 열전달 네트워크 형성을 가능하게 할 뿐만 아니라 발열체 조성물의 유리전이온도 및 내열도를 증대시키는 효과가 있고, 그라파이트는 탄소나노튜브만으로 도달할 수 없는 저저항을 달성할 수 있도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 접촉식 스위치부(400)는 정전용량 센서에 의한 접촉식 스위치를 포함할 수 있고, 상기 정전용량 센서에 의한 접촉식 스위치부(400)는 상기 발열부(300)에 대한 전원의 인가 여부를 제어함으로써 상기 발열부(300)의 온-오프(on-off) 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 접촉식 스위치부(400)는 서로 이격된 한 쌍의 전극으로서 트랜스퍼(transfer) 전극(Tx)(410) 및 리시브(receive) 전극(Rx)(420)을 포함하고, 상기 한 쌍의 전극(410,420)은 베이스 필름(100)의 일면에 적층되는 전기전도막(미도시) 상부 표면에 형성되거나 상부표면이 노출된 상태로 상기 전기전도막 내부에 매립될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 전극(410,420)은 상기 베이스 필름(100) 중 발열 영역(110)에서 상기 발열부(300)와 중첩되지 않도록 둘레에 배치될 수 있고, 상기 베이스 필름(100) 중 스위치 연장 영역(130)에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극(410)은 다른 하나의 전극(420)을 중심으로 양측 측면 각각에 분할된 전극(410a,410b)으로 형성될 수 있으며, 이들 각각의 말단은 단자부(411,412,421)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 트랜스퍼 전극(Tx)(410)에 포함되는 분할된 전극(410a,410b) 각각의 말단 단자부(411,412)에는 CMOS 드라이브 등에 의해 미세 전압이 인가되고 이로써 상기 트랜스퍼 전극(Tx)(410)과 상기 리시브 전극(Rx)(420) 사이에는 상기 전기전도막을 통해 미세 전류가 흐르게 되며, 상기 리시브 전극(Rx)(420)의 말단에 연결되는 단자부(421)에는 상기 미세 전류의 전류량을 측정할 수 있는 전류계 등이 연결될 수 있다.
이로써, 상기 한 쌍의 전극(410,420) 사이의 전기전도막에 부분적으로 사용자의 손가락 등이 접촉하는 경우, 상기 전기전도막을 통해 흐르는 전류의 일부가 상기 사용자의 손가락 등으로 유입되어 상기 전류계 등에 의해 측정되는 미세 전류의 전류량이 변화하게 되고, 별도의 제어부를 통해 이를 감지하여 상기 발열부(300)에 대한 전원 인가 여부를 제어함으로써 상기 발열부(300)의 온-오프(on-off) 동작을 쉽게 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 발열부(300)의 온-오프(on-off) 동작과 신체 접촉에 의한 동작을 구분하기 위해 발열부의 온(on) 동작은 1초 이상의 1 kgf 이상의 압력에 의한 접촉이 인가되었을 때 작동하게 하고, 사용자의 저온 화상을 방지하기 위한 신체 접촉은 0.1 kgf 이상 1 kgf 미만의 하중이 인가되는 순간 상기 발열부(300)에 인가되는 순간 전류의 세기를 줄여 상기 발열부(300)의 발열량을 줄이거나 오프(off) 작동할 수 있도록 할 수 있다.
특히, 상기 한 쌍의 전극(410,420) 중 하나 이상의 전극은 탄소계 소재로 이루어진 전극을 포함함으로써 종래 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 소재로 이루어진 전극에 비해 제조비용을 현저히 줄일 수 있어 결과적으로 면상 발열 히터의 제조비용을 크게 절감시킬 수 있다.
상기 탄소계 소재로 이루어진 전극은 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 전도성 조성물을 인쇄한 후 건조시켜 형성할 수 있고, 상기 혼합 바인더는 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있고, 상기 전도성 입자는 탄소 입자를 포함하고, 추가로 금속 분말을 포함할 수 있다.
상기 탄소 입자로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소 등, 바람직하게는 탄소나노튜브와 그라파이트를 포함할 수 있고, 상기 탄소 입자로서 탄소나노튜브는 종횡비가 크기 때문에 소량으로 충분한 전기적 네트워크 형성을 가능하게 할 뿐만 아니라 전도성 조성물의 유리전이온도 및 내열도를 증대시키는 효과가 있고, 그라파이트는 탄소나노튜브만으로 도달할 수 없는 저저항을 달성할 수 있도록 한다.
한편, 상기 전기전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), 카본나노튜브(CNT), 은 나노와이어(Ag nano wire) 등을 포함하는 전도성 페이스트로부터 코팅 또는 스퍼터링 등에 의한 증착을 통해 형성될 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 접촉식 스위치가 구비된 자동차용 면상 발열 히터는 새로운 방식의 설계로 면상 발열 히터의 온-오프(on-off) 동작을 쉽고 간편하게 제어할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 탄소계 소재가 적용된 정전용량 센서에 의한 접촉식 스위치를 구비하여 설계를 단순화할 수 있으며 제조비용이 절감되는 우수한 효과를 달성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

Claims (18)

  1. 자동차용 면상 발열 히터로서,
    베이스 필름,
    상기 베이스 필름의 일면 위에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극을 포함하는 전극부, 및
    상기 한 쌍의 전극 각각에 연결되는 하나 이상의 발열체를 포함하는 발열부를 포함하고,
    상기 베이스 필름은 상기 발열부가 형성되는 발열 영역 및 상기 한 쌍의 전극 각각의 말단이 연장되는 전극 연장 영역을 구비하고,
    상기 전극 연장 영역에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극이 연장되고 상기 하나의 전극 양쪽 측면 각각에 상기 한 쌍의 전극 중 다른 하나의 전극을 형성하는 한 쌍의 분할 전극이 각각 연장되는, 자동차용 면상 발열 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 연장 영역에서 상기 한 쌍의 분할 전극 각각의 말단이 서로 연결되고,
    상기 전극 연장 영역에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극 및 상기 말단이 서로 연결된 한 쌍의 분할 전극에 단자부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발열 영역에서 상기 한 쌍의 전극 중 하나의 전극이 상기 발열 영역의 중심으로부터 양쪽 측면 말단 각각으로 분할되어 형성되고,
    상기 발열 영역에서 상기 한 쌍의 분할 전극 각각은 상기 중심과 양쪽 측면 말단 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발열부는 상기 한 쌍의 전극 각각에 양 말단이 연결되는 복수개의 발열체를 포함하고,
    상기 복수개의 발열체는 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 발열체는 상대적으로 직선 길이가 짧게 형성되는 복수개의 발열체를 포함하고,
    상기 전극부는 상기 직선 길이가 짧게 형성되는 복수개의 발열체를 서로 연결하는 연결 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  6. 제4항에 있어서,
    일렬로 배치된 복수개의 발열체는 하나의 발열체로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyelene terepthalate; PET), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile; PAN), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 실리콘, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 테프론(tefron), 액정고분자(liquid crystal polymer; LCP), 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA), 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 소재로 이루어진 플라스틱 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 발열체는 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열체 조성물로부터 형성되고,
    상기 전도성 입자는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 탄소 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  9. 자동차용 면상 발열 히터로서,
    베이스 필름,
    상기 베이스 필름의 일면 위에 형성되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극을 포함하는 전극부,
    상기 한 쌍의 전극 각각에 연결되는 하나 이상의 발열체를 포함하는 발열부, 및
    한 쌍의 전극으로서 트랜스퍼(transfer) 전극(Tx)과 리시브(receive) 전극(Rx) 및 상기 한 쌍의 전극을 이격시키는 전기전도막을 포함하고 상기 트랜스퍼 전극(Tx)에 전압이 인가되는 경우 상기 트랜스퍼 전극(Tx)과 상기 리시브 전극(Rx) 사이의 전기전도막에 미세 전류가 흐르게 되는 접촉식 스위치부를 포함하고,
    상기 접촉식 스위치부는 사용자의 신체 접촉을 통한 상기 미세 전류의 전류량 변화를 감지하여 상기 발열부의 온-오프(on-off) 동작을 제어하며,
    상기 접촉식 스위치에 포함되는 한 쌍의 전극 중 하나 이상은 탄소계 소재로 이루어지는, 자동차용 면상 발열 히터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄소계 소재는 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 전도성 조성물이고,
    상기 전도성 입자는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 접촉식 스위치부에 대해 1초 이상의 1 kgf 이상의 압력에 의한 접촉이 인가되었을 때 상기 발열부의 온(on) 동작이 작동하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 접촉식 스위치부에 대해 0.1 kgf 이상 1 kgf 미만의 압력에 의한 접촉이 인가되었을 때 상기 발열부의 오프(off) 동작이 작동하거나 상기 발열부에 인가되는 순간 전류의 세기가 줄어드는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 상기 발열부가 형성되는 발열 영역, 상기 전극부에 포함되는 한 쌍의 전극 각각의 말단이 연장되는 전극 연장 영역, 및 상기 접촉식 스위치부에 포함되는 한 쌍의 전극 각각의 말단이 연장되는 스위치 연장 영역을 포함하고,
    상기 접촉식 스위치부에 포함되는 한 쌍의 전극은 상기 발열 영역에서 상기 발열부와 중첩되지 않도록 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위치 연장 영역에서 상기 접촉식 스위치부에 포함되는 한 쌍의 전극 중 트랜스퍼 전극(Tx)은 상기 리시브 전극(Rx)을 중심으로 양측 측면 각각에 분할된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 전극(Tx)에 포함되는 분할된 전극 각각의 말단 단자부에는 미세전압이 인가되고,
    상기 리시브 전극의 말단 단자부에는 전류계가 연결되며,
    상기 접촉식 스위치부는 상기 전류계에 의해 측정된 전류량의 변화를 감지하여 상기 발열부의 온-오프(on-off) 동작을 제어하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 접촉식 스위치에 포함되는 한 쌍의 전극은 상기 전기전도막 표면에 형성되거나 상부표면이 노출된 상태로 상기 전기전도막 내부에 매립되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 전기전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), 카본나노튜브(CNT) 및 은 나노와이어(Ag nano wire)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 전도성 페이스트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
  18. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 전극부, 상기 발열부 및 상기 접촉식 스위치부를 보호하기 위한 커버부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 면상 발열 히터.
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