(57)【要約】基材層、第１絶縁層、カーボンナノチューブ発熱層及び第２絶縁層の積層構造を含む自動車用高効率発熱シートを提供する。
2017516259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層、第１絶縁層、カーボンナノチューブ発熱層及び第２絶縁層の積層構造を含む、
自動車用高効率発熱シート。
【請求項２】
前記基材層は、アルミニウム、銅、金、銀、白金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された一つ以上を含む材質で形成された金属プレートを含む、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項３】
接着層を含まない、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項４】
前記基材層の厚さは、１５μｍ〜５００μｍである、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項５】
前記第１絶縁層及び第２絶縁層は、無機絶縁物質を含む、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項６】
前記無機絶縁物質は、ＬｉＦ、ＢａＦ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴｉＯ３、ＢａＺｒＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される一つ以上を含む、
請求項５に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項７】
前記第１絶縁層及び第２絶縁層それぞれの厚さは、５μｍ〜５０μｍである、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブ発熱層は、前記基材層の上部にカーボンナノチューブペーストがシルクスクリーン印刷方式でコーティングされ、所定の形状にパターン化された、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項９】
前記カーボンナノチューブは、金属がドーピングされたカーボンナノチューブである、
請求項８に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１０】
前記所定の形状は、並列パターンまたは直列パターンを含む、
請求項８に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１１】
前記並列パターンは、第１メインパターン；第２メインパターン；及び前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結する一つ以上の直線パターン；を含む、
請求項１０に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１２】
前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結する直線パターンの幅は、１００μｍ〜２ｍｍである、
請求項１１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１３】
前記直列パターンは、第１メインパターン及び、第２メインパターンを含み、
前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンのうち一つがメインジグザグパターンに形成されるか；または前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結する一つのジグザグパターンをさらに含む、
請求項１０に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１４】
前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結するジグザグパターンの幅は、１００μｍ〜２ｍｍである、
請求項１３に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１５】
前記カーボンナノチューブ発熱層の厚さは、５μｍ〜５０μｍである、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１６】
前記カーボンナノチューブ発熱層に電気的に連結され、電圧印加時、前記カーボンナノチューブ発熱層の発熱を誘導する電源部をさらに含む、
請求項１に記載の自動車用高効率発熱シート。
【請求項１７】
前記電源部への電圧印加時、前記発熱層の発熱温度は、５０℃〜１３０℃で形成される、
請求項１６に記載の自動車用高効率発熱シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自動車用高効率発熱シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の開発が加速化するに伴って、従来の自動車では問題にならなかった暖房システムへの関心が急増している。従来の自動車では空気吹き込み式（Ａｉｒ−ｂｌｏｗｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）暖房体を用いていたが、電気自動車は、別途の暖房手段を有しておらず、電気自動車のバッテリーは、冬季に外部温度が急減して零下約１０℃以下になると、燃費及び効率が減少する短所を有していた。
【０００３】
上記の短所を克服するために、伝達エネルギーを用いた面状暖房体をバッテリーに適用して温度の均一性を確保していたが、冬期に車の内部温度を暖かくするには消費電力の限界があり、その効果が大きくなかった。また、車に搭乗する人が快適さを感じ、一般的に通用できる大気温度の基準を定め、その温度に達し得る効率的な方法が必要であり、電気自動車に適用するための暖房体の開発の必要性が浮上している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一具現例において、軽量化を実現しながらも優れたエネルギー効率、均一な発熱性能及び優れた安定性を具現する自動車用高効率発熱シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一具現例において、基材層、第１絶縁層、カーボンナノチューブ発熱層及び第２絶縁層の積層構造を含む自動車用高効率発熱シートを提供する。
【０００６】
前記基材層は、アルミニウム、銅、金、銀、白金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された一つ以上を含む材質で形成された金属プレートを含むことができる。
【０００７】
前記自動車用高効率発熱シートは、接着層を含まなくてもよい。
【０００８】
前記基材層の厚さは、約１５μｍ〜約５００μｍであってよい。
【０００９】
前記第１絶縁層及び第２絶縁層は、無機絶縁物質を含むことができる。
【００１０】
前記無機絶縁物質は、ＬｉＦ、ＢａＦ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴｉＯ３、ＢａＺｒＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される一つ以上を含むことができる。
【００１１】
前記第１絶縁層及び第２絶縁層それぞれの厚さは、約５μｍ〜約５０μｍであってよい。
【００１２】
前記カーボンナノチューブ発熱層は、前記基材層の上部にカーボンナノチューブペーストがシルクスクリーン印刷方式でコーティングされ、所定の形状にパターン化され得る。
【００１３】
前記カーボンナノチューブは、金属をドーピングしたカーボンナノチューブであってよい。
【００１４】
前記所定の形状は、並列パターンまたは直列パターンを含むことができる。
【００１５】
前記並列パターンは、第１メインパターン；第２メインパターン；及び、前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結する一つ以上の直線パターン；を含むことができる。
【００１６】
前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結する直線パターンの幅は、約１００μｍ〜約２ｍｍであってよい。
【００１７】
前記直列パターンは、前記直列パターンは、第１メインパターン及び、第２メインパターンを含み、前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンのうち一つがメインジグザグパターンに形成されるか；または前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結する一つのジグザグパターンをさらに含むことができる。
【００１８】
前記第１メインパターン及び前記第２メインパターンを連結するジグザグパターンの幅は、約１００μｍ〜約２ｍｍであってよい。
【００１９】
前記カーボンナノチューブ発熱層の厚さは、約５μｍ〜約５０μｍであってよい。
【００２０】
前記自動車用高効率発熱シートは、前記カーボンナノチューブ発熱層に電気的に連結され、電圧印加時、前記カーボンナノチューブ発熱層の発熱を誘導する電源部をさらに含むことができる。
【００２１】
前記電源部への電圧印加時、前記発熱層の発熱温度は、約５０℃〜約１３０℃で形成され得る。
【発明の効果】
【００２２】
前記自動車用高効率発熱シートは、軽量化を実現しながらも優れたエネルギー効率、均一な発熱性能及び優れた安定性を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の具現例に係る自動車用高効率発熱シートにおいて、カーボンナノチューブ発熱層が含まれた部分の断面を概略的に示した模式図である。
【図２ａ】従来の自動車用発熱シートの断面を概略的に示した模式図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例である自動車用高効率発熱シートの断面を概略的に示した模式図である。
【図３】（ａ）カーボンナノチューブ発熱層の並列パターンの一例示を概略的に示した模式図である。（ｂ）カーボンナノチューブ発熱層の直列パターンの一例示を概略的に示した模式図である。（ｃ）カーボンナノチューブ発熱層の直列パターンの他の例示を概略的に示した模式図である。
【図４】（ａ）カーボンナノチューブ発熱層の並列パターンの一例示を概略的に示した模式図である。（ｂ）カーボンナノチューブ発熱層の直列パターンの一例示を概略的に示した模式図である。（ｃ）カーボンナノチューブ発熱層の直列パターンの他の例示を概略的に示した模式図である。
【図５】前記自動車用高効率発熱シートにおいて、電源部が電気的に連結されたカーボンナノチューブ発熱層を概略的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参考にして、本発明の実施例について、本発明の属する技術の分野
における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、種々の異なる形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２５】
本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素に対しては、同一の参照符号を付することとする。
【００２６】
図面において、複数層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層及び領域の厚さを誇張して示した。
【００２７】
以下において、基材の「上部（または下部）」または基材の「上（または下）」に任意の構成が形成されるということは、任意の構成が前記基材の上面（または下面）に接して形成されることを意味するだけでなく、前記基材と基材上に（または下に）形成された任意の構成の間に他の構成を含まないことに限定するものではない。
【００２８】
本発明の一具現例において、基材層、第１絶縁層、カーボンナノチューブ発熱層及び第２絶縁層の積層構造を含む自動車用高効率発熱シートを提供する。
【００２９】
通常の自動車が含んでいる冷暖房空調（Ｈｅａｔｉｎｇ、Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ、Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ、ＨＶＡＣ）システムは、自動車の室内環境制御において核心的な技術である。しかし、通常の自動車暖房に用いられるＰＴＣヒーターは、冷却水を直接加熱して熱を伝導する方式であり、冷却水の温度を高めるのに長時間が消費され、別途のポンプと金属板、冷却水により重量が増加するという短所があった。
【００３０】
また、電気自動車の冷暖房システムとして、既存の自動車に用いている冷暖房システムが反映されたが、電気自動車バッテリーの総エネルギーのうち約４０％の電力が冷暖房に消耗される問題点により、走行距離減少で冷暖房システムのスリム化及び高効率化が持続的に要求されており、冷暖房システムに対する熱損失減少及び前記システムに適用される発熱シートの構造的改善が増加している。
【００３１】
そこで、前記自動車用高効率発熱シートは、基材層、第１絶縁層、カーボンナノチューブ発熱層及び第２絶縁層の積層構造を含んでおり、冷暖房システムに前記自動車用高効率発熱シートを用いることで、消耗電力が節減され、発熱時、温度の均一性が増加して優れた性能を具現することができる。また、前記発熱シートが適用された電気自動車は、冬季に外気にもかかわらず、室内環境を制御することができる。
【００３２】
図１は、本発明の具現例に係る自動車用高効率発熱シートにおいて、カーボンナノチューブ発熱層が含まれた部分の断面を概略的に示した模式図である。
【００３３】
図１を参考にすると、前記自動車用高効率発熱シート１００は、下から基材層１０、第１絶縁層２０、カーボンナノチューブ発熱層３０、第２絶縁層４０を含むことができる。前記自動車用高効率発熱シートは、基材層の上部に３個の薄膜層が積層された構造を有し、各層の素材、各層の印刷技術及び前記カーボンナノチューブ発熱層３０のパターン設計に基づいて形成され得る。
【００３４】
前記基材層１０は、アルミニウム、銅、金、銀、白金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された一つ以上を含む材質で形成された金属プレートを含むことができる。例えば、前記基材層として、電気伝導性の高いアルミニウムプレートを用いることができ、熱収縮や膨張等の外部圧力時にも前記アルミニウムプレートにクラックが発生しないという点で有利である。
【００３５】
前記基材層１０の厚さは、約１５μｍ〜約５００μｍであってよい。前記基材層が前記範囲の厚さを維持することで、基材の反りを防止し、発熱時、熱が水平方向または垂直方向に拡散されるようにすることができる。
【００３６】
前記第１絶縁層２０及び第２絶縁層４０は、無機絶縁物質を含むことができる。例えば、前記無機絶縁物質は、ＬｉＦ、ＢａＦ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴｉＯ３、ＢａＺｒＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｓｉ３Ｎ４及びＴｉＮからなる群から選択される一つ以上を含むことができる。
【００３７】
絶縁物質は、熱を通さないようにする物質を意味するが、前記第１絶縁層及び第２絶縁層に無機素材で形成された絶縁物質を含み、それぞれの層が前記基材層と後述するカーボンナノチューブ発熱層を分離することにより感電を防止する役割を行うことができる。具体的に、前記第１絶縁層は、前記自動車用高効率発熱シートに電圧が印加されることで発熱が進行される場合、基材層の感電を防止し、前記第２絶縁層は、電圧印加により発熱される部分を保護し、前記発熱シートが暖房モジュール内で感電及び火災を防止できるようにする。
【００３８】
前記第１絶縁層２０及び第２絶縁層４０それぞれの厚さは、約５μｍ〜約５０μｍであってよい。前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層がそれぞれ前記範囲の厚さを維持することで、絶縁層のクラックを防止し、乾燥時、捻じれが生じないようにすることができる。また、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層の厚さは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。各層の厚さが同一である場合、印刷工程上、効率の面で有利であり、熱伝達効率を予測することができる。
【００３９】
前記カーボンナノチューブ発熱層３０は、前記基材層の上部にカーボンナノチューブペーストがシルクスクリーン印刷方式でコーティングされ、所定の形状にパターン化され得、例えば、前記所定の形状は、図３及び図４に示されたように、並列パターンまたは直列パターンを含むことができる。前記カーボンナノチューブペーストは、カーボンナノチューブをペースト形態に加工した組成物をいうが、例えば、前記ペーストは、有機溶媒、カーボンナノチューブ、充填剤及び有機結合剤等を含むことができ、前記カーボンナノチューブは、単一壁カーボンナノファイバーまたは多重壁カーボンナノファイバーのうち一つ以上を含むことができる。
【００４０】
また、前記シルクスクリーン印刷方式は、化学繊維の布を引っ張ってスクリーンとし、画線部を形成した後、その上にインクを付与して画線部にのみインクを漏れ出るようにする方式であって、前記カーボンナノチューブペーストを一定のパターンや模様に前記基材層の上部にコーティングされるようにすることができる。前記カーボンナノチューブ発熱層がシルクスクリーン印刷方式で形成されることで、前記カーボンナノチューブ発熱層が並列パターンまたは直列パターンを有することができ、パターンを通して発熱部位及び発熱面積を簡単に変更することで、発熱シートの効率を向上させることができる。
【００４１】
前記カーボンナノチューブは、金属をドーピングしたカーボンナノチューブであってよい。このとき、前記金属は、銀であってよい。金属をドーピングしたカーボンナノチューブは、温度抵抗係数がほぼ０に近く、繰り返した使用にも抵抗数値の変化がなく、信頼性の確保が容易である。これは、単に陰の温度抵抗係数を有するカーボンと、陽の温度抵抗係数を有する金属の混合だけで補正されるのではなく、酸処理されたカーボンナノチューブの末端の官能基に金属イオンが化学的に結合することで前記効果を具現することができる。
【００４２】
例えば、前記カーボンナノチューブ発熱層３０は、カーボンナノチューブに銀をドーピングし、１０Ω／□以下の面抵抗を有するカーボンナノチューブペーストがシルクスクリーン印刷方式によりコーティングされ、所定の形状にパターン化され得る。前記ペーストをアルミニウムプレートに直接コーティングすることで、アルミニウムプレート、即ち、基材層との密着性が向上し、自動車用高効率発熱シートの熱損失を減少させることができる。
【００４３】
前記カーボンナノチューブ発熱層の厚さは、約５μｍ〜約５０μｍであってよい。前記カーボンナノチューブ発熱層の厚さを前記範囲に均一に維持することで、クラックの発生を防止することができ、一定水準の耐久性を確保することができる。また、前記範囲の厚さを維持することで、熱伝達面積によるカーボンナノチューブ発熱層のパターンを容易に変更することができる。
【００４４】
図２（ａ）は、従来の自動車用発熱シートの断面を、図２（ｂ）は、本発明の一実施例である自動車用高効率発熱シートの断面を概略的に示した模式図である。
【００４５】
具体的に、図２（ａ）に示されたように、既存のＰＴＣヒーターに取り付けられた従来の自動車用発熱シート１０１は、順次に金属基材層１１、セラミック発熱層３１が埋没された接着層２１、及び金属基材層１１が積層された積層構造を含み、それによって、金属基材層１１に直接電圧を印加し、接着層２１を通してセラミック発熱層３１に電流を伝達することで発熱性能を発揮することができる。
【００４６】
このような従来の自動車用発熱シート１０１は、セラミック発熱層３１が接着層２１を介して金属基材層に貼り付けられることで、一定の厚さの接着層２１により厚さが増加し、長期間外観形状を強固に維持するために、接着層２１の両面ともに金属基材層を含まなければならないので、結果的に、発熱シート１０１の総厚さ及び重量を高い水準に形成せざるを得ない。また、セラミック材質の発熱性能が低く、所望の水準の温度まで発熱させるためには、セラミック発熱層３１の厚さまたは体積を高い水準に形成せざるを得ない。それによって、従来の自動車用発熱シート１０１は、総厚さ及び重量が高く、自動車の駆動性能及び燃費効率がさらに低下する問題がある。
【００４７】
その上、金属基材層そのものに電流が流れるため、使用過程で突入電流（ｒｕｓｈ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が容易に発生して局所部位で過度な発熱が発生し得、それによって、火災の危険性が高い水準である。
【００４８】
しかし、本発明の一具現例に係る前記自動車用高効率発熱シート１００は、順次に、基材層、第１絶縁層、カーボンナノチューブ発熱層、及び第２絶縁層の積層構造を含み、後述する電源部に記載されているように、前記カーボンナノチューブ発熱層にリベットを用いて電線を直接接するようにし、電圧を直接印加して電流を伝達することで、発熱性能を発揮することができる。
【００４９】
このように、前記自動車用高効率発熱シート１００は、カーボンナノチューブ材質で発熱層を形成して相対的に発熱性能が増加することでカーボンナノチューブ発熱層の厚さを薄く形成することができ、また、これをパターン化して形成することで、全体的に均一に発熱性能を具現することができる。
【００５０】
これと同時に、接着層２１を含まず、絶縁層を含むことで、基材層を一つだけ含むことができ、発熱シートの厚さ及び重量を減少させることができ、かつ突入電流の発生を効果的を防止することができる。
【００５１】
その結果、本発明の一具現例に係る自動車用高効率発熱シートは、総厚さ及び重量が減少し、軽量化を実現して自動車の駆動性能及び燃費効率を向上させることで優れたエネルギー効率を具現することができ、これと同時に均一な発熱性能及び優れた安定性を具現することができる利点がある。
【００５２】
一つの例示として、効率の面で前記自動車用高効率発熱シート１００が適用されたＨＶＡＣモジュールの重量は、約５７ｇ前後であり、従来のＰＴＣヒーターと対比して約３１％減少し、基材層の全面積を発熱させることができるという点で、既存のＰＴＣヒーターと対比して消費電力を約２０％節減することができる。
【００５３】
前記自動車用高効率発熱シート１００は、前記カーボンナノチューブ発熱層３０に電気的に連結され、電圧印加時、前記カーボンナノチューブ発熱層の発熱を誘導する電源部をさらに含むことができる。図５は、前記自動車用高効率発熱シート１００において、電源部５０が電気的に連結されたカーボンナノチューブ発熱層の模式図を概略的に示す。
【００５４】
前記自動車用高効率発熱シート１００において、前記カーボンナノチューブ発熱層に前記電源部５０が電気的に連結された模式図を概略的に示す。
【００５５】
前記電源部５０は、リベット（ｒｉｖｅｔ）５４、電線５５及び電源供給装置５６を含むことができる。
【００５６】
前記リベット５４は、圧着固定部材として、例えば、電線連結端子等を含み、前記電線５５が前記カーボンナノチューブ発熱層３０に接するように固定させて前記カーボンナノチューブ発熱層３０及び前記電線５５を連結させる役割をすることができる。
【００５７】
前記リベット５４、前記電線５５及び前記電源供給装置５６は、この技術分野において公知になった種類を用いることができ、特に制限されるものではない。
【００５８】
前記電源部５０に電圧、具体的に約３Ｖ〜約２４Ｖの電圧が印加され得、このとき、突入電流が発生せず、電源部５０をＯＮ／ＯＦＦする場合、安定を確保できるという電気的特性を有することができる。また、ＨＶＡＣモジュールに取り付けられた高効率発熱シートによって発熱シートの表面及び周囲温度が均一に増加し、発熱面積もまた広くなり得る。
【００５９】
前記電源部５０に電圧印加時、前記発熱層の発熱温度は、約５０℃〜約１３０℃で形成され得る。前記自動車用高効率発熱シート１００は、発熱性能において、同一電圧印加時、発熱温度が既存のＰＴＣヒーターに比べて約１５℃〜約３０℃高く、目標としたターゲット温度まで少ない電力を消耗して達することができる。前記発熱温度は、前記電源部５０に電圧印加時、前記カーボンナノチューブ発熱層の表面温度をいうが、前記電源部５０に電圧が加えられることでカーボンナノチューブ発熱層に熱が発生し、この時に発生する熱によって前記カーボンナノチューブ発熱層が一定の発熱温度を維持することができる。
【００６０】
具体的には、前記発熱層の発熱温度が約５０℃未満である場合、冷暖房システム全般に発熱シートの発熱効果が影響を及ぼさない恐れがあり、前記発熱層の発熱温度が約１３０℃を超える場合、過多な発熱が生じ得、冷暖房システムそのものが実行されない可能性があり、発熱シートの寿命を減らすことがある。
【００６１】
図３（ａ）及び図４（ａ）は、カーボンナノチューブ発熱層の並列パターンの一例示を概略的に示した模式図であり、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は、カーボンナノチューブ発熱層の直列パターンの一例示を概略的に示した模式図であり、図３（ｃ）及び図４（ｃ）は
、カーボンナノチューブ発熱層の直列パターンの他の例示を概略的に示した模式図であって、このように、前記カーボンナノチューブ発熱層３０は、並列パターンまたは直列パターンを含むことができる。
【００６２】
前記並列パターンは、第１メインパターン３１；第２メインパターン３２；及び前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２を連結する一つ以上の直線パターン３３を含むことができる。それによって、前記並列パターンは、第１メインパターン３１、第２メインパターン３２及び一つ以上の直線パターン３３で連結されたパターンであってよい。
【００６３】
前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２は、前記電源部５０をさらに含む場合、前記電源部５０が電気的に直接連結されるパターンであってよく、具体的に、前記電源部５０に含まれた前記リベット５４の電線連結端子により電線５５が直接接して連結されるパターンであってよい。例えば、前記電線５５は、図５に示されたように、前記リベット５４により前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２の末端部に接するように固定されて連結され得る。
【００６４】
また、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２それぞれの幅は、約１００μｍ〜約２ｍｍであってよい。
【００６５】
例えば、前記並列パターンにおいて、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２は、所定の間隔をおいて互いに平行な一対のメイン直線パターンであってよく、前記所定の間隔は、例えば、約０．５ｍｍ〜約５０ｍｍであってよいが、これに制限されるものではなく、前記自動車用高効率発熱シート１００の大きさによって適宜変更され得る。
【００６６】
前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２を連結する前記一つ以上の直線パターン３３は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示されたように、前記第１メインパターンと前記第２メインパターンに対して直交してこれらを連結することができ、前記直線パターン３３を複数で含む場合、前記複数の直線パターン３３は、互いに平行であってよい。
【００６７】
具体的に、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２を連結するそれぞれの直線パターンの幅は、約１００μｍ〜約２ｍｍであってよい。並列パターンで前記直線パターンの幅の範囲を維持することでカーボンナノチューブ発熱層の面積を容易に確保することができ、パターン形状による発熱層の面積を容易に変化させることができる。
【００６８】
前記直列パターンは、第１メインパターン３１及び、第２メインパターン３２を含み、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２のうち一つがメインジグザグパターンに形成されるか；または前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２を連結する一つのジグザグパターン３４をさらに含むことができる。
【００６９】
前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２は、前記電源部５０をさらに含む場合、前記電源部５０が電気的に直接連結されるパターンであってよく、例えば、前記電源部５０に含まれた前記リベット５４の電線連結端子により電線５５が直接接して連結されるパターンであってよい。例えば、前記電線５５は、図５に示されたように、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２の末端部に接するように固定されて連結され得る。
【００７０】
また、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２それぞれの幅は、約１００μｍ〜約２ｍｍであってよい。
【００７１】
例えば、前記直列パターンにおいて、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示されたように、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２のうち一つがメインジグザグパターンに形成される場合、他の一つが前記メインジグザグパターンと連結されたメイン直線パターンに形成され得る。
【００７２】
また、例えば、前記直列パターンにおいては、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示されたように、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２は、所定の間隔をおいて互いに平行な一対のメイン直線パターンであってもよく、前記所定の間隔は、例えば、約０．５ｍｍ〜約５０ｍｍであってよいが、これに制限されるものではない。
【００７３】
このように、前記直列パターンにおいて、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２が一対のメイン直線パターンである場合、前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２を連結する一つのジグザグパターン３４をさらに含むことができる。即ち、一定面積を有する前記一つのジグザグパターン３４が第１メインパターンと第２メインパターンを連結することができる。
【００７４】
前記第１メインパターン３１及び前記第２メインパターン３２を連結するジグザグパターンの幅は、約１００μｍ〜約２ｍｍであってよい。前記ジグザグパターンが前記範囲の幅を維持することにより、第１メインパターン及び第２メインパターンとの接触面積を確保して電源部５０に印加された電圧による電流が流れることができ、局部的な加熱を防止することにより、直列パターンによる発熱層の発熱面積を容易に具現することができる。
【００７５】
前記発熱層が並列パターンを含む場合、発熱層の面抵抗は、約０．５Ω／□〜約１０Ω／□、前記発熱層が直列パターンを含む場合、発熱層の面抵抗は、約０．５Ω／□〜約１０Ω／□であり、発熱層が並列パターンを含む場合、さらに少ない面抵抗を有することにより、電流が円滑に流れることができるという面で有利である。また、並列パターンが直列パターンに比べて工程コスト及び作業時間が少なく投入され得る。
【００７６】
しかし、局部的な加熱を防止するという面では、並列パターンに比べて直列パターンが発熱の均一性の面では有利であり、並列パターン及び直列パターンを混合し、直線パターンとジグザグパターンの長所を同時に組み合わせることで発熱シートの安定性と温度均一性を全て改善することができる。
【００７７】
以下においては、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記に記載された実施例は、本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎず、これによって、本発明が制限されてはならない。
【実施例】
【００７８】
＜実施例及び比較例＞
実施例
【００７９】
厚さが５００μｍであるアルミニウムプレートの上部に、ＳｉＯ２及びＺｎＯからなる無機絶縁物質を含む、厚さが２０μｍである第１絶縁層を積層させ、シルクスクリーン印刷方式で、有機溶媒１００重量部に対してカーボンナノチューブ３０重量部、充填剤５重量部、有機結合体２０重量部を含むカーボンナノチューブペーストを塗布及びコーティングし、厚さが１０μｍであるカーボンナノチューブ発熱層を形成した。その後、前記カーボンナノチューブ発熱層の上部に、ＳｉＯ２及びＺｎＯからなる無機絶縁物質を含む、厚
さが２０μｍである第２絶縁層を形成し、自動車用高効率発熱シートを製造した。
【００８０】
このとき、前記自動車用高効率発熱シートが電気自動車用ヒートコア（Ｈｅａｔ  Ｃｏｒｅ）に適用された電気自動車用ヒーターを用いた。
【００８１】
比較例
【００８２】
ＰＴＣヒーター（ＰＴＣ  Ｐｏｌｏ、ＨＶＡＣ  ｓｙｓｔｅｍ）を電気自動車用ヒートコア（Ｈｅａｔ  Ｃｏｒｅ）に適用して用いた。具体的に、ＰＴＣヒーター（ＰＴＣ  Ｐｏｌｏ、ＨＶＡＣ  ｓｙｓｔｅｍ）は、順次に、５００μｍの厚さのアルミニウムプレート、１．８ｍｍの厚さのセラミック発熱層が埋没された接着層、及び５００μｍの厚さのアルミニウムプレートの積層構造で形成された発熱シートを含んでいた。
【００８３】
＜実験例＞−自動車用高効率発熱シートの発熱特性
【００８４】
１）ヒーター性能評価：前記実施例及び比較例のヒーターの電源部に下記表１に記載されたそれぞれの電力で電圧を印加した後、各発熱シートの発熱温度を測定し、その結果を下記表１に示した。
【００８５】
【表１】
2017516259.tif 000003
【００８６】
前記表１を参考にすると、実施例の発熱シートの発熱温度が比較例の発熱シートの発熱温度に比べて約３０℃以上高いものと測定され、同じ電力及び同じ電圧印加時、実施例の発熱シートの性能が比較例の発熱シートの性能に比べて優れていることを確認した。
【００８７】
２）モジュール性能評価：前記実施例及び比較例のヒーターを通常のＨＶＡＣモジュールに取り付け、同一の電力（２１０Ｗ）で電源部に電圧（８Ｖ、６Ｖ）を印加した後、サーモメーターを用いて電気自動車の室内温度及びヒーターの最大表面温度を測定し、その結果を下記表２に示した。
【００８８】
【表２】
2017516259.tif 000004
【００８９】
前記表２を参考にすると、実施例のヒーターを用いた場合が比較例のヒーターを用いた場合に比べて電気自動車の室内温度及びヒーターの最大表面温度が高く、電源部に同じ電力及び同じ電圧印加時、実施例のヒーターが消耗電力に対比して比較例のヒーターに比べてより高性能であることが分かった。即ち、同一電圧下に実施例に係る発熱シートの発熱性能がさらに優れていることを明確に確認することができた。
【００９０】
３）重量評価：実施例及び比較例に係る発熱シートの各重量を秤（日本ＡＮＤ社、ＧＦ−４０００）で測定し、下記表３に示した。
【００９１】
【表３】
2017516259.tif 000005
【００９２】
前記表３を参考にすると、実施例に係る発熱シートの重量がさらに減少し、軽量化を効果的に実現することで、自動車の駆動性能及び燃費効率が向上し、さらに優れたエネルギー効率を具現することを明確に予想することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１００：自動車用高効率発熱シート
１０：基材層
２０：第１絶縁層
２１：接着層
３０：カーボンナノチューブ発熱層
３１：セラミック発熱層
３１：第１メインパターン、３２：第２メインパターン
３３：直線パターン、３４：ジグザグパターン
４０：第２絶縁層
５０：電源部
５４：リベット
５５：電線
５６：電源供給装置
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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