CN113518733A - 电阻热协助的冷却和加热技术 - Google Patents

Abstract

公开了一种速效的热阻加热和冷却协助装置的各个方面，用于给人提供快速的热和冷的舒适性，其包括至少一个热阻热导体，该热阻热导体覆盖加热和冷却装置的表面区域，用于热连通以使人舒适，其中，热阻热导体优选由石墨烯制成，并且具有从5秒至10分钟的感知时间时间周期。并且其能够达到从5℃到60℃的温度，用于给人提供热和冷的舒适性。

Description

电阻热协助的冷却和加热技术

相关申请的交叉引用

本申请根据U.S.C.119(e)的规定要求于2019年3月1日提交的美国临时申请No.62/812,614的权益。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

联合研究协议各方的名称

不适用。

通过引用通过官方电子提交系统(EFS WEB)以文本文件或在光盘上提交的材料的结合

不适用。

关于发明人或共同发明人的先前披露的声明

不适用。

本发明的背景

1.技术领域

本发明涉及热电加热系统、其制造方法和其使用方法。更具体地，本发明涉及电阻热协助的冷却和加热技术。

2.背景技术

传统的热电加热系统在本领域中是众所周知的，包括最常见类型的热电加热系统之一，该热电加热系统包括用以分配热量的传导构件、散热器以及热电模块。

然而，这些发明的实践者已经意识到这些现有技术发明所呈现的在低温情境下的某些问题。困扰用户的一个特别的问题是，在寒冷的极端天气条件下，系统升温非常慢，并且用户希望加热系统升温比目前升温得快。在热电加热系统的加热模式中存在一些复杂性，这导致在低温情境下低水平的热量被从冷的散热器泵送向理想位置。

一些现有技术的应用包括使用分布在待加热表面上的附加电阻加热垫。然而，这不是解决问题的理想方案，因为加热垫向座椅乘员提供了电阻热，但是在非常冷的温度下，快速加热是理想的。为了在在非常冷的温度下使用的应用和运动车辆、汽车应用、户外重型装备中提供更快的加热，理想的是使热电装置本身更快地变热，使得它能够将热量泵送给座椅乘员。

在本发明人先前提交的申请中公开的大多数方面中，热电加热系统能够使用名称为“Heating and Cooling Technologies”(加热和冷却技术)的USSN 15/526,954申请中概述的技术来满足客户对于使座椅乘员变热的要求，该申请的整体内容结合到本文中。然而，有些汽车OEM(原始装备制造商)规范要求系统当在极低的温度(例如，-25℃)下时更迅速地升温。现在设计的系统确实符合OEM对于用以达到某些设定温度的速度的所有规范。

在加热模式下，热电装置从散热器吸收热量，并且将其泵送到系统的乘员侧。电阻加热也发生在TE模块中，因为它具有电阻。当散热器非常冷时，没有太多的热量被从散热器泵出以传送到系统的乘员侧。此外，TE模块的热泵送能力降低，因为半导体材料的温度依赖特性在低温下降低。最后，因为TE装置的热侧和冷侧之间的温差相对较高，所以产生了Seebeck电压，这降低了TE模块的有效正向电压。

使用TE装置的其他系统在座椅中使用单独的电阻加热垫，以在座椅加热和冷却系统的加热模式下提供大部分热量来加热座椅。如前所述，在Cauchy的名称为“Heating andCooling Technologies”的USSN 15/526,954申请中，系统能够满足许多应用，而无需使用单独的加热垫。

在这方面，快速加热单元将具有不错的实用性，因为存在需要包括加热单元的热电加热系统的许多应用，例如，在热电加热系统具有很好的实用性的众多领域中，在需要加热的座椅的汽车行业和办公家具加热式座椅领域，以及夹克、裤子、手套和用于户外使用或者甚至用于医院病床的其他加热式服装。

对于汽车行业中需要加热式座椅的加热式座椅领域来说，如果提供有一种经历座椅的更快速地加热的热电加热系统，以及一种实现这种快速加热座椅的方法，而不需要额外的遍布待加热表面的附加电阻加热垫部件，那将是特别理想的。具有包括小的加热棒，需要更少的费用，以及能够在更短的时间内达到理想温度的加热时间的其他特征将是更为理想的。

发明内容

根据各种加热式单元行业的上述期望，本发明提供了辅助电阻热协助的加热技术的多个方面，以提供快速加热和热电加热系统。这种热电加热系统通常包括与传热块和散热器热连通的热电装置。

该热协助发明可以包括若干方面，包括具有直接结合到热电发动机的散热器或传热块中的小型、低成本的加热棒或加热筒的第一方面，以及利用环接式石墨烯来充当电阻器来传递快速加热的第二方面。添加到散热器的新颖的辅助加热棒的第一方面克服了现有技术的许多上述问题，因为在寒冷的环境中座椅乘员更快地变得更舒适。例如，当人进入具有加热式座椅的车时，如果外面很冷，理想的是使座椅快速升温。现有技术的加热垫不能足够快地升温以提供客户满意度。

现有技术的加热垫是与热电系统分开的系统，然而本发明结合了一种加热方法，该方法提供了一种热联合系统，其中热电系统内的传热系统成为用于纯电阻系统的通路。此外，当处于加热模式时，热电装置仍然能够以加热和使人或乘员舒适的方式供电。例如，一旦筒式加热器插入到散热器中，加热器产生的热量然后由热电装置泵送到传热块。然后，它与石墨烯或其他高传导性的传热介质热连通，该石墨烯或其他高传导性的传热介质又连接到座椅乘员或其他可能的物体上。显然，这种类型的系统对于加热垫是不可能的。如果加热筒位于替代位置，即传热块，热电模块不会从筒式加热的散热器中抽吸热量，因为它将热量直接放到传热材料中。柔性片状导热石墨烯或其他高传导性材料充当传热材料，其仍然与热电装置一起发挥作用以向传热块提供热量。

通过利用本发明，效率可以增加10％到85％，这为乘员提供了更快的加热，从而为接触加热和冷却系统的人创造了更多的舒适性。本发明的额外优势是，单个小型、紧凑、轻量级的系统可以提供加热和冷却两者。在加热模式中，用热电装置加热从其泵送热量的热源是新颖且非显而易见的。散热器越暖，尤其是在寒冷的环境温度下，热电装置越能够泵送更多的热量。这比正尝试从冷的散热器吸取热量的热电装置本身发生得更快。因此，该系统在寒冷的环境温度下尤其重要，在该环境温度下，热电半导体的温度依赖性导致其失去它的一些热泵送效率，在这种情况下，冷的散热器中用于泵出的热量较少。

在这方面，本发明的第一方面包括某些特征，包括插入到散热器或传热块中或与散热器或传热块直接热连通的加热棒或加热筒，而不是现有技术的单独电阻加热垫。

本发明的另一方面包括使用电阻式加热的环接式石墨烯片或其他高柔性传导性材料，以使用其自身作为电阻式加热器或用单独的电阻式加热单元进行增强，以用于传递迅速加热。使用相同的石墨烯来传递用于加热和冷却(用于热量产生)的热量，使得座椅制造商不必添加加热垫，这简化了座椅组件结构，并且避免了单独系统的成本。

本发明特别适用于上述加热式汽车座椅在低温情境下的应用，以及任何其他应用。对于仅加热座椅应用，片状石墨烯可以用作电阻式加热器，并且也是广泛使用的传热构件，而不是传统的电阻加热垫。通过利用这种材料，座椅乘员可以在寒冷的环境中变得更加舒适，因为它提供了遍布座椅表面的热量，避免了座椅中的热点，这也增加了其舒适性。

代替传统的加热垫系统(其中，电阻式加热元件是导线、印刷电路、或编织或非编织导热纤维材料)，本发明允许整个表面成为电阻式元件，其中，因为所提议的石墨烯或其他高柔性传导性材料固有的高导热性，相对较小的区域需要加热，因为高导热性石墨烯或其他高柔性传导性材料可以在座椅的整个表面上传递热量。

为了解决现有技术存在的问题，本发明的一个方面将小型、低成本的加热棒或加热筒嵌入到热电发动机的传热块或散热器中。在汽车座椅的特定应用中，利用本发明并且通过采用这种概念，热电组件达到理想温度的加热时间大大改善。这可能是允许本系统被采用、而不使用遍布座椅的附加电阻加热垫的一个重要的因素，这提供了竞争优势，因为实现了改进的性能和较低的成本。

尽管本发明的辅助电阻式加热概念将在下文中通过示例的方式描述，用于具有某些特征的具体方面，但是还必须认识到，不需要从业者过度的实验的微小修改也被覆盖在本发明的范围和广度内。本发明的额外优势和其他新颖特征将在以下的描述中阐述，特别地，这些额外优势和其他新颖特征对于本领域中的技术人员来说，在体验之后将是明显的，或者可以在本发明的实践中了解到。因此，本发明能够具有许多其他不同的方面，并且其细节能够有各种方面的修改，这些对于本领域中的普通技术人员来说是明显的，所有这些都不脱离本发明的精神。因此，描述的其余部分将被视为说明性的而非限制性的。

附图说明

为了进一步理解本发明的预期范围和各个方面的性质和优势，将参考以下详细描述，并且结合附图进行理解，在附图中，相似的部分被给予相同的附图标记，并且其中：

图1是根据本发明制造的具有植入的辅助电阻加热棒的热电模块的俯视透视图；

图2是具有植入的辅助电阻加热棒的散热器的侧面透视图；

图3A是蚀刻或沉积的石墨烯电阻支腿的俯视图；

图3B是图3A的石墨烯电阻支腿的侧立面图；

图3C是用作电阻加热器的环接式石墨烯带(articulated grapheme strip)的图形描绘；

图4是热电系统中使用的石墨烯电阻加热器的又一方面的侧面透视图；

图5是图4的热电系统的侧面透视图，进一步包括辅助电阻加热元件；

图6A是根据本发明的利用交叉式石墨烯系统(crossover grapheme system)的热电系统的侧立面图；

图6B是示出散热器的相对位置的底部透视图；

图7是结合有根据本发明制造的环接式石墨烯片的热分配器的汽车座椅靠背的前立面图；

图8是当比较根据本发明制造的电阻热协助的加热和冷却技术与无协助的垫子时的热性能曲线图；

图9是座椅组件的俯视平面图，其中导体带被示出为在适当位置；以及

图10示出了本发明的又一方面，显示了图9中显示的传导带上的石墨烯加热协助的蛇形配置。

具体实施方式

现在详细参考附图，图1示出了热电组件的一部分，尤其是电阻式片状热电组件，其总体上由数字10表示，并且包括插入到传热块12中并且与传热块12热连通的辅助加热棒14的视图。热电模块16夹设在传热块12和散热器18之间，并且是用于该热电组件10的热源。热电模块导线20与热电模块16电连通。通过将加热器筒14插入到传热块12中，可以实现快速加热，因为热电装置的加热元件可以更快地专用于产生热量以使人舒适，比热电装置产生热量以增加其操作能力更迅速。

用于加热棒或加热筒的有用材料包括钢、不锈钢、铝、铜铬镍铁合金、Incoloy或任何其他合适的材料。尽管其中一种最优选的加热棒单元具有4.8ohms的电阻，但根据所需的加热功率，这可以有很大的不同。相同的加热器筒在12V DC下提供30W的热能。某些应用可能需要较高的功率单元用于较快的系统升温，或者需要较低的功率单元，用于那些不要求升温速度或被提供用于加热的总瓦特数的系统。

在本发明的该第一方面中，优选的加热棒的长度可以从20mm到200mm。优选的单元的直径大致从2.0mm至10mm，并且长约50mm。依据特定应用的需要，这可以从甚至更小的直径变化到更大的直径，这取决于应用。加热棒的优选相对位置可以是在散热器上或在热电热侧上的传热块上。当然，散热器或传热块上的几乎任何地方都可以提供益处。考虑到散热器的金属的厚度，筒式加热器几乎可以放置在横截面的任何地方。可用于本发明的加热棒或加热筒可以能够达到760℃的温度，尽管对于这种应用，本发明仅在高达大约125℃的温度下使用它们。

接下来看图2，其示出了本发明的另一方面，其中，加热筒24插入到散热器22的主体中。在该应用中，来自热电装置的所有热量然后将用于使与传热块及其上覆层接触的人舒适。

图3A、图3B和图3C共同呈现了本发明的又一方面，其中，蚀刻或沉积的石墨烯电阻支腿被用作环接式电阻加热器。石墨烯片30上已经被蚀刻有或者沉积有石墨烯电阻支腿32，其中，石墨烯成为电阻加热器本身。为了简洁起见，我们将描述石墨烯，尽管如此，必须认识到的是，任何合适的片状柔性高传导性材料(比如铜和/或其合金、铝等)都可以被采用并且是在本发明的范围内。根据应用，将选择优选的材料。非移动应用可以使用不弯曲或拉伸的材料，而车或办公室座椅将可能需要更坚固的材料。由于所形成的图案，石墨烯增加了电阻，因为像细导线一样，低电压会产生电阻。在本方面中，图3C显示了被环接并且层压在塑料薄膜层之间的单层石墨烯。可以形成石墨烯带或任何其他合适的形状，使得石墨烯呈蛇形或其他图案以成为电阻式加热器。

在本发明的热电加热和冷却系统中，相同的石墨烯带传导由热电装置泵入或泵出该带的热量。它是冷却导管、加热导管和电阻式加热器。柔性塑料填充物中的封装允许环接式石墨烯带电绝缘，但具有导热性。

与现有技术专利或其他申请中公开的其他类型的电阻式加热器不同，通过利用环接式石墨烯带作为电阻加热器，整个表面变热。同时，由于加热器的直径较小，必须将其加热到高温。然而，由于这种多用途石墨烯带的整个表面都被加热，可以使用较低的温度以将热量传递给人或物体，用于个体舒适性。DC电流和AC电流都可以用于运行系统的加热器部分，因为热电系统在DC电流下运转。在该特定方面中，环接式石墨烯带是电串联的，尽管形式上是并联的。

图4示出了本发明的另一方面，其利用环接式石墨烯带作为加热式热电系统中使用的电阻加热器以及冷却和加热导体。热电加热和冷却系统总体上由数字50表示，并且包括环接式石墨烯带52。石墨烯或其他高传导性材料是传热和电阻式加热元件，其成为加热和冷却系统的一部分。环接式石墨烯带的蛇形图案需要长支腿，以便获得电阻。石墨烯片54位于散热器56的顶部上，并且充当电阻加热器，以便实现系统的更快速的加热。

图5示出了图4的类似方面，然而在该热电组件(总体上用数字60表示)中，石墨烯片62与封装环接式石墨烯带64的导热塑料薄膜直接热连通。在该方面中还可以结合额外的加热元件66，该额外的加热元件可以是传统的电阻加热器。如前所述，其它合适的电阻加热器材料可能是优选的。

图6A示出了本发明的又一方面，其包括交叉式石墨烯片80，并且总体上由数字70表示，其包括与散热器74和下部传热块76热连通的热电元件模块72。石墨烯深度延伸翼78位于下部传热块76和上部传热块94之间，从而在交叉式石墨烯80或替代地任何其他柔性高导热材料80下方形成间隙区域。电阻加热器82直接处于交叉式石墨烯片80的顶部上，并且在泡沫层84和罩86的下方。在该方面中，汽车座椅因此被加热，并且可以使用传导性或非传导性泡沫层84和布罩86或穿孔皮革或乙烯基罩86。

接下来看图6B，图6A的热电组件在底部透视图中被示出，其示出了散热器74、下部传热块76、石墨烯深度延伸翼78、交叉石墨烯80和热电模块导线92的相对位置。

现在来看图7，其示出了安装在汽车座椅靠背100中的本石墨烯电阻加热概念。汽车座椅靠背100包括座椅靠背泡沫部分102，其具有石墨烯延伸片104，以在座椅靠背组件100的整个背部提供热量。呈现为环接式电阻片106的石墨烯或其他高传导性材料被示出为与交叉式石墨烯层108热连通。回头参考图6A，可以看到间隙区域，然后继续参考图7，可以看到相应的未加热的间隙区域110，因为在该部分中不需要热量。

图8是绘制出相对于以分钟为单位的时间，温度上升的曲线图，以示出根据本发明的电阻热协助和无协助情形之间的热性能。如从该曲线图中可以看出，升温的速度大大提高，并且最终实现的温度几乎是两倍高。无协助的第一模式达到25℃的高温，而利用本发明的电阻热协助技术最终实现的温度略大于45℃。此外，实现25℃的加热座椅温度(这是无协助的垫子的最终温度)发生得更快，即在2分钟内，而对于无协助的垫子则为14分钟。显然，这提供了优于现有技术的优势，因为对于更快的加热响应它更理想。更快的感知时间很重要，因为行业想要快速地为乘员提供几乎即时的加热和/或冷却的舒适性。当然，这种电阻热协助冷却和加热技术是符合本发明的，并且适用于所有个体热舒适性应用。回头看该曲线图，方框116指示汽车行业内可接受的加热响应的范围。虽然其他行业可能可以接受较长的加热响应时间，但是对于汽车行业而言，可以以这种加热响应时间为标准。

图9示出了本发明的又一方面。虽然先前的方面示出了电阻加热装置与导热材料之间的直接热连接，从而将热量直接提供至座椅乘员，以及通过加热和冷却技术系统的石墨烯或其他导热材料进一步进行分配，但是电阻热协助的装置的该方面大得多，并且不需要通过导热材料直接热传递(thermal vacation)。先前的方面可以被认为是“双重用途”，因为它提供了加热和冷却。该方面可以被放在加热和冷却技术系统上。在该方面中，电阻式加热协助材料可以结合或沉积到可压缩泡沫层上。可压缩泡沫会将电阻加热装置放置在座椅罩或座椅罩组件之下，该座椅罩或座椅罩组件还可以结合一薄层泡沫作为其构造的一部分。

继续参考图9，该新的方面总体上由数字120表示，其包括作为座椅124的一部分的座椅材料122。导热背带128为导热材料带126(优选石墨烯或类似的导热材料)提供支撑，所述导热材料带又与热机(thermal engine)130热连通。部分剥离的泡沫层132已经被剥离，以暴露围绕热机130为中心的本发明的加热和冷却技术系统。接下来的图10更好地示出了该方面，其中结合有电阻式热协助系统的泡沫被折叠，其中，可以看出，电阻式热协助泡沫和电阻式热协助电阻器可以优选地直接处于座椅罩的下方，以便为了乘员的舒适性而加速加热。

图10示出了本发明的另一方面，其具有由石墨烯制成的电阻加热器144的变型，但是具有比先前方面大得多的表面积，从而为座椅乘员提供非常快速的加热。这种座椅组件总体上由数字140表示，其包括至少部分地被泡沫层146(优选为粘弹性泡沫)覆盖的座椅142，该座椅组件具有与泡沫146热连通的石墨烯电阻式加热器144。该变型是由石墨烯制成的电阻加热器，提供了大得多的表面积覆盖，不需要与图9的石墨烯导热材料带126直接热连通。本发明的该方面提供了用于与本文中先前描述的加热和冷却技术系统方面直接热连通的选项，或者其可以通过一层可压缩泡沫被放置在加热和冷却技术系统上，这将电阻加热元件放置在座椅罩或座椅罩组件之下，该座椅罩或座椅罩组件也可以具有一薄层泡沫或粗布作为其构造的一部分。

当电阻加热器144通电时，由于其高表面积覆盖，它可以快速并且均匀地使座椅乘员变热。并且当泡沫层146被座椅乘员的重量挤压时，石墨烯或其他导热和导电材料座椅电阻加热器144与加热和冷却技术系统石墨烯热连通，热量进一步遍布到更大的表面积。

在该方面中，效果最好的泡沫类型是在乘员坐在座椅上时可以被压缩到小厚度的泡沫。虽然可以使用任何合适的泡沫，但是优选的泡沫是相对致密的粘弹性泡沫，比如由美国宾夕法尼亚州基塔宁市的Bergad制造的泡沫。应该指出的是，电阻加热器和电话组合也可以直接布置在加热和冷却技术系统的石墨烯上。在该特定情况下，尽管厚度可以从10μm到1000μm，但所用石墨烯的厚度为40μm。从主观测试来看，它似乎在性能上优于其他方面。在某些情况下，座椅乘员在不到30秒的时间里就注意到了加热的第一次感知。

由于其大尺寸、高传导性的性质而源自该技术的另一个特征是，电阻加热器144本身所需的最高温度接近由座椅公司设定的正常温度上限，以避免过热甚至烧伤座椅乘员。座椅表面上的不得超过的正常温度上限为40℃至45℃，通常为43℃。还应该注意的是，因为座椅上有更多的石墨烯区域覆盖，所以冷却也由电阻加热器144分配，即使电阻加热器144在冷却模式下显然没有通电。通过利用石墨烯作为用于电阻加热器144的材料，而不是仅使用适合用于加热的材料，冷却效果也可以快速地分配给座椅乘员。

因此，根据本发明，用于给人提供热和冷的舒适性的热阻加热和冷却协助装置(heat resistant heat and cool assist device)可以包括至少一个热阻石墨烯热导体(heat resistant grapheme thermal conductor)，该热阻石墨烯热导体覆盖加热和冷却装置的表面区域，用于热连通以使人舒适，其中，该热阻石墨烯热导体具有5秒至10分钟的感知时间的时间周期。并且能够达到从5℃到60℃的温度，用于给人提供热和冷的舒适性。

依据最有效的配置，热阻石墨烯热导体选自包括片、带、编织带、蛇形配置的导体、基底上的气相沉积图案、基底上的蚀刻图案及其组合的组。

尤其有效的是这样一种配置，其中，热阻石墨烯热导体被附接到泡沫基底，无论是粘附附着、编织到泡沫基底中、喷涂到泡沫基底上、气相沉积到泡沫基底上还是固着到其上。该泡沫/石墨烯热导体组合尤其适用于衬垫式座椅，比如汽车座椅和办公家具。为了舒适性和耐久性，热阻石墨烯热导体优选是柔性的。当热阻石墨烯热导体电连接到电源时，它给热电装置提供了助力，从而加快了坐在根据本发明制造的座椅组件中的任何人的感知时间。热阻石墨烯热导体与热机热连通，热机可能较慢地使整个组件升温，所以本发明可以提供理想的助力。

此外，热阻石墨烯热导体可以与热机加热和冷却组件直接或间接热连通。与上述方面之一的传热块的直接连通可以被证明是足够的。另一方面，直接热连通可能更有效，因为它与感受舒适性的人更直接地接触，并且它可以覆盖座椅的更大区域，覆盖接触人的座椅区域的更多表面区域。这样，热阻石墨烯热导体可以铺设在包括热电装置热机的加热和冷却装置的顶部上，该热电装置热机具有与其热连接的柔性导热材料。热阻石墨烯热导体被设想为整个座椅组件的一部分，并且位于座椅组件的座椅罩之下。

用于给人提供热和冷的舒适性的热阻加热和冷却协助装置的另一方面包括多个部件，所述多个部件包括热电模块热机、与热电热机热连通的某种导热材料、热连接到热电热机的散热器、与热电热机热连通的传热块和覆盖加热和冷却装置的表面区域用于热连通以使人舒适的至少一个热阻石墨烯热导体。在该方面中，热阻石墨烯热导体可以具有从5秒到10分钟的感知时间的时间周期。其能够达到从5℃到60℃的加热和冷却温度，以给人提供热和冷的舒适性。

在许多情况下，优选的配置包括夹设在散热器和传热块之间的热电模块热机。此外，在该方面中，与热电热机热连通的合适的导热材料包括石墨烯、石墨、铝、铜和其他高传导性柔性材料。

对于间接热连通，热阻加热和冷却协助装置将优选电连接到电源以产生热和冷，使得其能够与热机间接热连通。

本发明的用于给人提供热和冷的舒适性的热阻加热和冷却协助装置的又一方面包括直接结合到热电发动机的传热块或散热器中的辅助加热棒或加热筒，以增加使人舒适的感知时间的时间周期。该辅助加热棒优选与热电模块热机、与热电热机热连通的导热材料以及如上文所述的热连接到热电热机的散热器以及与热电热机热连通的传热块组合。

加热棒或加热筒由合适的材料制成，包括钢、不锈钢、铝、铜铬镍铁合金、Incoloy或任何其他合适的材料。在选择这些材料时，优选的是，加热棒或加热棒具有2ohms至20ohms的电阻，优选4.8ohms的电阻，能够在12V DC下提供5W至50W的热能。

为了说明和描述的目的，已经呈现了本发明的多种优选方面的前述描述。它并不意在是穷尽的或将本发明限制于所公开的精确形式。根据关于具体方面的上述教导，明显的修改或变型是可能的。选择和描述该方面是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，从而使本领域中的普通技术人员能够在各个方面最好地利用本发明，并且进行适合于设想的特定用途的各种修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

尽管主要是在汽车或办公座椅的背景中描述了本发明，但是本发明并不局限于此。本发明对于接触人或乘员的所有汽车表面也是适用的，比如扶手、控制台、方向盘或任何其他内部表面。此外，想象该技术可以用于服装、手套、靴子、鞋、头饰、外套等以使穿着者快速地变热。USSN 15/526,954中列出的所有应用也将适用于本发明。

总之，已经描述了由于采用本发明的多种具体方面的任何或所有概念和特征或采用在本发明范围内的那些概念和特征而产生的众多益处。

行业应用性

除了医院中的设备、服装和其他非座椅应用行业之外，本发明在多种座椅应用中也具有实用性，比如汽车、摩托车、船和生活应用(boat and being applications)、办公家具、军用车辆、农业设备和其他相关行业中的座椅应用。

Claims (18)

1.一种热阻加热和冷却协助装置，用于给人提供热和冷的舒适性，其包括：

至少一个热阻石墨烯热导体，其覆盖加热和冷却装置的表面区域，用于热连通以使人舒适；

所述热阻石墨烯热导体具有从5秒至10分钟的感知时间的时间周期；以及

所述热阻石墨烯热导体能够达到5℃至60℃的温度，用于给人提供热和冷的舒适性。

2.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体选自包括片、带、编织带、蛇形配置的导体、基底上的气相沉积图案、基底上的蚀刻图案及其组合的组。

3.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体被附接到泡沫基底，无论是粘附附着、编织到泡沫基底中、喷涂到泡沫基底上、气相沉积到泡沫基底上还是附着到其上。

4.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体电连接到电源。

5.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体是柔性的。

6.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体与热机热连通。

7.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体与热机加热和冷却组件直接热连通。

8.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体铺设在包括热电装置热机的加热和冷却装置的顶部上，所述热电装置热机具有与其热连接的柔性导热材料。

9.根据权利要求1所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热阻石墨烯热导体是座椅组件的一部分，并且其中，所述热阻石墨烯热导体位于座椅组件的座椅罩下面。

10.一种热阻加热和冷却协助装置，用于给人提供热和冷的舒适性，其包括：

热电模块热机；

与热电热机热连通的导热材料；

热连接到热电热机的散热器；

与热电热机热连通的传热块；以及

至少一个热阻石墨烯热导体，其覆盖加热和冷却装置的表面区域，用于热连通以使人舒适；

所述热阻石墨烯热导体具有5秒至10分钟的感知时间的时间周期；以及

所述热阻石墨烯热导体能够达到5℃至60℃的加热和冷却温度，用于给人提供热和冷的舒适性。

11.根据权利要求10所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述热电模块热机夹设在所述散热器和所述传热块之间。

12.根据权利要求10所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，与所述热电热机热连通的导热材料选自包括石墨烯、石墨、铝、铜和高传导性柔性材料的组。

13.根据权利要求10所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述加热和冷却装置覆盖汽车座椅的与占据汽车座椅的人接触的区域中的表面区域。

14.根据权利要求10所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述至少一个热阻石墨烯热导体电连接到电源以产生热和冷，并且与热机间接热连通。

15.一种热阻加热和冷却协助装置，用于给人提供热和冷的舒适性，其包括：

热电模块热机；

与热电热机热连通的导热材料；

热连接到热电热机的散热器；

与热电热机热连通的传热块；

辅助加热棒或加热筒，其直接结合到热电发动机的散热器或传热块中，以增加用于感知时间的时间周期，从而使人舒适。

16.根据权利要求15所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述加热棒或加热筒由包括钢、不锈钢、铝、铜铬镍铁合金、Incoloy或任何其他合适材料的材料制成。

17.根据权利要求15所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述加热棒或加热筒具有2ohms至20ohms的电阻，优选为4.8ohms。

18.根据权利要求15所述的热阻加热和冷却协助装置，其中，所述加热棒或加热筒在12V DC下提供5W至50W的热能。

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