상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 종래기술의 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로 온도조절이 가능한 시트와 이를 조절가능하게 하는 제어 시스템을 포함하고 탑승자가 자동차의 사용자가 자동차의 실내 온도를 탑승전 미리 그에 대한 사항을 인식할 수 있도록 하여 능동적인 온도조작이 가능한 자동차용 시트의 발열시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 면상 발열을 통해 자동차용 시트의 전부분에서 발열기능이 발생되어 사용자에게 고른 온도분포를 제공하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 온도를 감지하는 온도센서와; 감온성 염료로 코팅된 시트커버, 쿠션을 제공하는 쿠션부재, 발열직물로 구성되고 상기 발열직물은 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 형성된 기저층, 상기 기저층의 상부에 전류가 통하는 전도층, 상기 전도층의 상부, 하부 또는 동일평면에 그 일부 또는 전부가 선 또는 면으로 전도층과 접촉된 발열층, 상기 전도층 및 발열층의 상부에 형성된 절연층으로 구성되는 자동차용 시트와; 발열직물에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 온도센서에서 신호 발신을 수신하여 전원공급부에 제어 신호를 발송하는 제어부로 구성되는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 온도센서는 적외선 온도센서인 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 발열직물은 상기 쿠션부재 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 쿠션부재는 폴리에스테르계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리아미드계 수지, 카본계 수지 중 1 이상으로 선택되어는 것으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 리모콘에 의해 컨트롤되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 기저층과 전도층의 사이에 기저층의 표면 균일성을 위해 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 및 실리콘계 수지 중 1 이상으로 선택되어 형성되는 프라이머층을 더 포함함을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 발열층 또는 전도층은 전도성 물질 또는 전도성 물질과 바인더의 혼합물로 형성되는 것으로 상기 전도성 물질은 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 탄소(carbon), 은(silver), 금, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철 및 니켈로 이루어진 군에서 1 이상 선택되고, 상기 바인더는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 1 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
또한, 상기 절연층은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴 리에스테르계 수지, PVC계 수지, 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)계 수지로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 것을 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 시트의 발열시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차용 시트의 발열시스템은 온도조절이 가능한 시트와 이를 조절가능하게 하는 제어시스템 그리고 자동차의 사용자가 자동차의 실내 온도를 탑승전 미리 그에 대한 사항을 인식할 수 있도록 하여 감성적인 공간을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 면상 발열을 통해 자동차용 시트의 전부분에서 발열기능이 발생되어 사용자에게 고른 온도분포를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 시트의 발열시스템은 사용자에게 자동차용 시트의 색상의 변화에 의해 사용자가 자동차의 환경을 시각적으로 인식할 수 있게 하고, 리모콘 제어시스템을 구비한 경우에는 리모콘을 통해 1차적으로 차량의 내부온도를 인식할 수 있게 한다. 이러한 자동차를 탑승전에 자동차 내부환경의 인지를 통해 사용자는 정보습득과 동시에 편의성관련 감성적 영향을 받게 된다. 이는 수동적인 접근에서 벗어나 먼저 사용자에게 온도환경을 인지케 함으로 기존에서 벗어나 좀더 능동적인 환경제어를 가능하게 하는 효과가 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 자동차용 시트의 발열시스템을 나타낸 개략적인 도면이고, 도 2과 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 시트의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이며, 도 4와 도 6은 본 발명에 따른 발열직물의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 자동차용 시트의 발열시스템은 도 1에 도시된 바와같이 온도를 감지하는 온도센서 100와 감온성 염료로 코팅된 시트커버 200, 쿠션을 제공하는 쿠션부재 300, 발열직물 400, 상기 발열직물에 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)와 상기 온도센서에서 신호 발신을 수신하여 전원공급부에 제어 신호를 발송하는 제어부(미도시)로 구성된다.
상기 온도센서 100는 자동차의 내부온도 및 시트의 표면온도를 측정하는 장치로 일반적으로 온도센서는 접촉식과 비접촉식으로 나눠지며 접촉식 온도센서는 수은온도센서, 알콜온도센서, NTC온도센서, 공업용으로는 열전대(Thermocouple) 및 백금측온센서 등이 있고, 비접촉식 온도센서는 써모파일(Thermopile)을 이용한 적외선 온도센서이 있다. 본 발명에서는 상기의 온도센서는 모두 사용가능하나 접촉식 온도센서는 내부의 온도를 측정하는데 적합하지 않고 측정시간도 느린 단점이 있다. 따라서, 온도측정영역이 넓고 자동차 내부의 온도 및 시트의 온도를 빠르게 측정할 수 있는 적외선 온도센서를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 온도센서 100를 접촉식 온도센서를 사용할 경우 도 1에 도시된 바와 같이 자동차용 시트에 설치하여야 하지만, 비접촉식 온도센서를 사용할 경우에는 설치위치가 제한되지 않는다.
상기 시트커버 200는 감온성 염료로 코팅또는 염색된 직물이나 부직포로 형성된다. 직물이나 부직포에 감온성 염료로 염색 또는 코팅한 후 열처리를 통해 직물에 염착시킨다. 이러한 시트커버 200는 온도에 따라 시트커버의 색상을 변하게 하여 탑승자로 하여금 차의 내부온도를 가늠하게 하는 시각적인 효과를 부여한다.
상기 감온성 염료는 감온색소가 포함되어 주변의 온도에 따라 색상이 가역적으로 변하는 것으로서, 당업자에게는 상용화된 여러 감온성 염료들 중에서 적절히 선택하여 이를 구입하여 사용할 수 있다. 일반적으로 로이코염료로 칭해지는 전자공여성물질 또는 전자수용성 물질로 이루어져 전자의 주고받음에 의하여 변색되는 착색성 안료를 사용할 수도 있다.
상기 쿠션부재 300는 운전사나 승차자가 시트에 앉았을 때 편한 승차감을 주기 위해 탄성력이 있는 소재로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 쿠션부재 300는 폴리에스테르계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리아미드계 수지, 카본계 수지 등을 이용하여 스폰지 형태로 형성하여 사용할 수 있다.
상기 발열직물 400은 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 형성된 기저층 401, 상기 기저층의 상부에 전류가 통하는 전도층 404, 상기 전도층의 상부, 하부 또는 동일평면에 그 일부 또는 전부가 선 또는 면으로 전도층과 접촉된 발열층 403, 상기 전도층 및 발열층의 상부에 형성된 절연층 405으로 구성된다.
상기 기저층 401은 미시적으로 그 표면이 매우 불균일하며, 섬유간의 간극으로 인해 미세한 기공들이 극도로 많이 존재한다. 따라서 이러한 표면의 균일성을 확보하고 후술할 발열층 및또는 전도층이 균일한 두께로 형성되도록 하며, 발열층 등을 형성하는 물질이 기저층 401의 이면으로 침투하지 못하게 하기 위하여 상기 기저층 401의 상부에는 프라이머층 402이 형성될 수 있다. 다만 상기 프라이머층은 선택적으로 원단에 형성될 수 있음을 의미하며 원단의 특성에 따라 배제될 수 있음은 물론이다.
프라이머층 402은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 및 실리콘계 수지 등으로 이루어진 군에서 일 이상 선택된 것일 수 있다.
한편 본 발명에 의한 프라이머층 402은 상기 물질로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있고, 발수층(미도시)과 함께 복층구조로 형성될 수 있다. 상기 발수층은 일반 발수가공법에 의해 수행될 수 있고 비제한적인 예로 불소 또는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 상기 발수층이 형성되는 경우 발열층 및/또는 전도층이 형성될 표면 및/또는 이면에 형성될 수 있다. 이 경우 발열층 및/또는 전도층을 구성하는 수지성분이 제조공정에서 원단에 스며드는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 프라이머층 402의 상부에는 발열층 403이 형성될 수 있다. 발열층 403은 미리 설계된 형태로, 전도성물질 또는 전도성 물질 및 바인더의 혼합물을 도포하여 형성될 수 있는데, 상기 전도성 물질은 고분자로서 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등 일 수 있고, 여기에 도전성 카본블랙이 혼합될 수도 있다. 또한 탄소(carbon), 은(silver), 금, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철 및 니켈로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 것일 수 있다.
도 4은 발열층 403의 상부에 전도층 404이 형성된 일실시예를 나타낸 것으로 전도층 404은 미리 설계된 형태로 형성된 발열층 403의 상부 또는 하부의 소정의 영역에 형성될 수 있다.
한편, 도 5는 전도층 404이 발열층 403과 동일 평면상에 형성된 다른 실시예를 나타낸 것으로 전도층 404은 발열층 403과 동일한 패턴 또는 다른 패턴으로 형성될 수 있다.
또한 도 6은 전도층 404이 발열층 403의 하부에 형성된 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
전도층 404을 구성하는 소재는 전도성 고분자, 탄소(carbon), 은(silver)과 같은 금속물질 또는 상기 물질과 바인더의 혼합물일 수 있는데, 구체적으로 도전성 필러를 비히클에 분산한 것으로 프린팅 후의 경화막이 도전성을 나타내는 소재를 말하며, 통상적으로 LCD전극 프린팅, 터치스크린 프린팅, 회로기판의 통전 패턴 프린팅, 박막 스위치 판의 접점부 및 패턴부 프린팅, 전자파 실드용으로 사용되고 있다. 상기 도전성 필러는 도전성 금속(은, 금, 백금, 팔라듐, 구리 및 니켈 등)중 은(銀)계가 바람직하다.
상기 전도층의 바인더 소재는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 일 이상 선택된 것일 수 있다.
한편 상기 금속물질과 바인더는 90 : 10 내지 80 : 20(중량기준)의 비율로 혼합됨이 바람직한데, 바인더가 상기 범위를 초과하는 경우 전도기능이 저하되는 문제가 있고 상기 범위 미만인 경우 접착력이 저하되는 단점이 있다.
상기 발열층 403 및/또는 전도층 404의 두께는 2 내지 500㎛가 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 전도층 두께의 균일성을 확보하기 어려운 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 동일 전압하에서 저항값이 하강하게 되어 전류값은 증가하고 결국 전력소모가 증가되는 문제가 있다. 또한 전도층 404의 폭은 10 내지 20mm 정도가 바람직한데, 전도층의 폭이 증가할수록 저항값이 저하되어 전류가 안정적으로 통전할 수 있기는 하나 전도층의 폭이 제한없이 증가하면 제조원가문제와 함께 피복성에 문제가 있다. 한편 본 발명에 의한 원단의 저항치는 세탁전후로 0.5 내지 4Ω을 유지함이 바람직한데, 상기 범위미만은 현실적으로 구현되기 어려우며 상기 범위를 초과하는 경우 전류가 안정적으로 통전하는데 문제가 있다.
상기 발열층 403 및/또는 전도층 404의 상부에는 절연층 405이 형성될 수 있다. 절연층 405은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, PVC계 수지 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 수지로 이루어진 군에서 일 이상 선택된 것을 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하여 절연층 405을 형성할 수 있다.
상기 절연층 405은 전도층에 크랙(Crack)과 같은 손상을 방지하며, 원단에 유연성을 부여하며 투습방수 또는 방수기능을 수행한다.
한편, 상기와 같이 구성되는 발열직물 400은 도 2에 도시된 바와 같이 쿠션부재 300의 하부에 위치하여 시트에 열에너지는 전달할 수 있고, 도 3에서와 같이 쿠션부재 300사이에 삽입되어 열에너지를 전달할 수 있을 것이다.
상기 발열직물 400의 위치는 쿠션부재 300의 재질이나 발열량 등을 고려하여 적정한 위치에 형성되어야 할 것이다.
상기 전기공급부는 상기 발열직물 400이 열을 발생하기 위한 전원을 공급하는 장치로 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 발열직물에 전원을 공급을 조절한다.
상기 전기공급부는 상기 발열직물 400을 위한 독립된 전원공급부를 형성할 수 있으나, 독립된 형태의 전원공급부는 자동차의 원가를 높이고 자동차의 내부공간을 소모하므로 자동차에 형성된 제네레이터를 통한 전원공급장치와 연결되어 전원을 공급받는 것이 바람직할 것이다.
또한, 전기공급부는 상기 발열직물 400이 발생되는 열량을 조절할 수 있도록 공급하는 전원량을 조절할 수 있게 형성되어야 한다.
상기 제어부는 상기 온도센서 100에서 신호 발신을 수신하여 발열직물 400에 전원공급의 유무를 판단하여 전원공급부에 제어 신호를 발송하여 전원공급부가 발열직물 400에 전원을 공급할 수 있도록 컨트롤러이다.
상기 제어부는 운전자기 미리 정해놓은 온도를 저장하여 운전자가 시동을 켜는 것과 동시에 온도센서 100로 부터 자동차내부의 온도정보를 수신받아 전원공급부에서 발열직물 400로 전원공급여부 및 공급량의 정도를 제어할 수 있도록 형성하여야 할 것이다.
상기 제어부는 외부에서 컨트롤이 가능할 수 있도록 리모콘 제어시스템을 구비하여 리모콘에 의해 제어부를 컨트롤을 할 수 있게 하여 운전자나 승차자 등의 사용자의 편의를 향상시킬 수 있다.
따라서, 운전자나 승차자 등의 사용자는 자동차 탑승전에 리모콘에 의해 현재의 자동차 내부의 온도를 알 수 있고 리모콘으로 제어부를 발열시스템을 작동시켜 자동차납승 전에 자동차의 실내온도를 상승시킬 수 있다.
또한, 감응성 염료로 코팅 또는 염색된 시트커버의 색변화를 통해 자동차 밖에서도 자동차의 실내온도의 변화를 자동차의 사용자로 하여금 인식하게 하여 그 사용자가 눈으로 실내의 상태를 확인하고 실내환경을 충분히 인식한 후 탑승하게 하여 편의를 제공하는 지능형 발열시스템이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 자동차용 시트의 발열시스템은 리모콘 제어시스 템을 구비하여 리모콘을 통해 1차적으로 차량의 내부의 온도를 인식할 수 있고 자동차용 시트의 색상의 변화에 의해 눈으로 온도 변화를 인식할 수 있는 시스템으로 사용자에게 감성적인 공간을 제공할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명은 자동차용 시트에 한정하여 설명하였지만, 본 발명에 따른 시트의 발열시스템을 이용할 수 있는 비행기, 배 등의 탑승용 시트의 발열시스템에도 적용할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.