CN114954171A - 温度控制装置、尤其是车辆的车辆座椅的温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有主体(4)的温度控制装置(1)，该主体包括顶侧(2)和底侧(3)，并且包含主体材料。装置(1)包括设置在主体(4)中或上的热电设备(5)，该热电设备包括主侧(6)和次侧(7)以及用于在主侧(6)与次侧7之间进行热传输的多个热电活性元件(8)。装置(1)包括设置在主体(4)中的至少一个导热设备(9)，该至少一个导热设备包括设计用于至少一个热电设备(5)与主体(4)的顶侧(2)和/或底侧(3)之间热传输的至少一个导热元件(10)、优选至少两个导热元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度控制装置，尤其是用于机动车辆的车辆座椅，并且涉及一种具有这种温度控制装置的车辆座椅。
背景技术
现代机动车辆中车辆座椅的座椅表面，以及一般性的任何表面都能够借助于冷却的或加热的空气进行温度控制。通常，将空气传导到表面或就座表面以及将空气从表面或就座表面传走被证明在技术上相对复杂，从而制造这种传统的温度控制装置是昂贵的。除此之外，还被证明在技术上相对难以确保整个表面或就座表面尽可能均匀的温度控制。
发明内容
因此，本发明的一个目的是展示出开发技术简单且低成本的温度控制装置的新途径。尤其是，要创建一种用于这种温度控制装置的改进实施例，其确保要进行温度控制的表面、尤其是所述就座表面的均匀温度控制，使得在表面上实现尽可能均匀的温度。
该目的通过独立权利要求的主题解决。优选的实施例是从属专利权利要求的主题。
因此，本发明的基本构思在于借助于热电设备对表面、尤其是车辆座椅的表面进行温度控制，该热电设备经由机械柔性的导热设备与所述表面热连接，该导热设备具有由导热材料制成的至少一个导热元件。特别优选地，该材料是金属，使得机械柔性的导热元件能够通过金属线或金属导线形成。由于热耦合能够经由导热元件进行，因此尤其能够由热电设备形成的热源或散热器能够与要进行温度控制的表面间隔开地设置。如果要进行温度控制的表面是车辆座椅的就座表面，则能够通过与机械柔性导热元件相互作用将典型机械刚性的热电设备与就座表面间隔开的布置来抵消就座舒适度的不期望降低(如将热电设备直接设置在就座表面处可能发生的情况)。
这里介绍的对本发明至关重要的导热元件还能够实现从更点状的热源或散热器(热电装置)向表面冷却的灵活过渡。此处能够省去开头提到的用于引导作为温度控制介质的空气的流体路径在技术上相对复杂的实现，这极大地简化了温度控制装置的技术结构。
对本发明额外至关重要的是补偿由于长度不同而在各个导热元件中的不同的热损失的构思，以便由此还通过通常具有变化的元件长度的导热元件确保要进行温度控制的表面的不同的局部区域的均匀供应。通常，在单个导热元件中发生的热损失随着导热元件的元件长度的增加而增加、尤其是线性地增加。因此，本发明提出，相比于相应地通过更小长度的第二导热元件与热源或散热器热连接的第二局部区域，将待进行温度控制的表面的通过更大长度的第一导热元件与热源或散热器热连接的第一局部区域通过相应更大数量的导热元件耦合到热源或散热器，以及作为该措施的替代或补充，使用第一导热元件，该第一导热元件的元件横截面至少平均大于第二导热元件的元件横截面。单独或组合采取的两种措施导致了，与具有较小的有效元件横截面、传输到第二局部区域的较短的第二导热元件相比，较长的第一导热元件一起具有较大的有效元件横截面从而能够将更多的热量传输到第一局部区域。这样，由于较长的元件长度再次补偿了在第一导热元件中增加的热损失，使得平均而言，与第二局部区域基本相同的热量能够到达第一局部区域。类似地适用于从第一局部区域和第二局部区域离开的热传输。
由此能够获得，在第一局部区域中实现了与在第二局部区域中基本相同的温度。这也适用于仅将单个第一局部区域与单个第二局部区域进行比较的最简单情况。因此，无论用于此目的的导热元件的长度如何，都实现了对局部区域的均匀温度控制。
根据本发明的尤其是用于机动车辆的车辆座椅的温度控制装置包括主体，该主体包括顶侧(要进行温度控制的表面)和底侧。主体包括优先柔性的主体材料或由优先柔性的主体材料组成。根据本发明的温度控制装置包括设置在主体中或之上的至少一个热源和/或散热器，该至少一个热源和 /或散热器转而具有主侧和次侧。
此外，装置包括设置在主体中并且从热源或散热器延伸到顶侧的至少一个导热设备，并且包括机械柔性的多个导热元件，这些导热元件分别优选地包括导热材料或由导热材料组成。优选地，导热材料能够是金属。导热设备设计用于在至少一个热源或散热器与主体的顶侧和/或底侧之间进行热传输。为了对主体的顶侧进行温度控制或冷却，热量因此能够借助于导热设备从该顶侧首先传输到分配的热源或散热器的主侧。此处，每个导热元件从第一元件端部部分延伸到第二元件端部部分并且具有元件长度和元件横截面。实际上，每个导热元件的元件横截面能够沿其从第一元件端部部分到第二元件端部部分的范围具有恒定值。如果不是这种情况，则必须使用相关导热元件在其第一元件端部部分处的元件横截面值，或者对此替代地，平均元件横截面(即横截面沿其从第一元件端部部分到第二元件端部部分的范围的算术平均值)。
根据本发明，导热元件设置成使得在设置在主体中的顶侧的区域中的截面中存在相同面积大小的第一局部区域和至少一个第二局部区域，导热元件的第一元件端部部分设置在该截面中，以下适用：导热元件的覆盖度与平均元件长度的比率在至少两个局部区域中分别具有在预定的公差范围内相同的恒定值。此处，覆盖度定义为相应的局部区域上由这些导热元件覆盖的面积占比，这些导热元件的第一元件端部部分设置在该局部区域中。除此之外，平均元件长度定义为导热元件的各个元件长度的算术平均值。
为了确定覆盖度，使用导热元件的实际元件横截面，因为该实际元件横截面基本上确定了通过导热元件传输的热量。在以相当平的角度切割截面的导热元件的情况下，切割的截面能够显著大于实际的元件横截面。
在热源或散热器完全设置在主体内的情况下，则从主侧传输到次侧的热量能够借助于另外的导热设备传输到主体的底侧并从那里散发到主体的周围环境。如果至少热源或散热器的次侧直接设置在主体的底侧甚至在主体的外侧，则从热源或散热器的主侧传输到次侧的热量能够从次侧直接释放到次侧的周围环境，从而从主体中释放。
还应当注意的是，此处描述的温度控制装置不仅能够包括单个热源/ 散热器或热电设备，还能够包括两个或更多个热源/散热器或热电设备。在这种情况下，根据本发明，为热源/散热器或热电设备提供至少一个导热设备。
导热设备的导热元件优选地设计和设置成使得顶侧连接到主侧，使得当在主侧上提供限定电热输出时，该限定电热输出经由导热元件传输到顶侧并在那里进行分配，使得在顶侧中、至少在优选具有预定最小面积大小的第一局部区域和第二局部区域中实现了基本一致的温度水平和/或在不同的至少两个局部区域中的平均温度水平具有基本相同的值。
替代地或附加地，在该变型中，导热设备的导热元件能够设计和设置成使得顶侧连接到主侧，使得当将限定热量输出从主侧释放到次侧时，该限定热量输出借助于导热元件从顶侧传输到主侧，使得在顶侧中，至少在具有预定最小面积大小的不同的两个局部区域中实现了基本一致的温度水平和/或在不同的至少两个局部区域中的平均温度水平具有基本相同的值。
尤其是在实际中，第一局部区域的覆盖度能够比至少一个第二局部区域的覆盖度大至少10％、优选大至少50％。这意味着与第一局部区域的导热元件相比，第二局部区域的导热元件具有更短的平均元件长度。
实际上，第一局部区域中的所述覆盖度能够等于至少5％、优选至少 10％。这确保了第一局部区域的子区域——从而间接地也是第二局部区域的子区域，以及如果适用的话，进一步的局部区域——以热有利的方式耦合到热源或散热器。
在一个优选实施例中，设置在第一局部区域中的导热元件的平均元件长度是设置在至少一个第二局部区域中的导热元件的平均元件长度的至少 1.2倍、优选至少1.5倍。
根据一个优选实施例，第一数量个导热元件设置在第一局部区域中，并且第二数量个导热元件设置在第二局部区域中。在该实施例中，第一数量是第二数量的优选至少1.2倍、特别优选至少1.5倍。
根据另一个优选实施例，设置在第一局部区域中的导热元件具有第一平均元件横截面并且设置在至少一个第二局部区域中的导热元件具有第二平均元件横截面。在该实施例中，第一平均元件横截面优选地是第二平均元件横截面的至少1.05倍、优选地至少1.1倍。这里，平均元件横截面定义为设置在相应的局部区域中的导热元件的所有元件横截面的算术平均值。
根据本发明的一个有利的进一步改进方案，能够存在将表面、尤其是主体的顶侧划分成N个局部区域的至少一个细分，其中适用于每个局部区域的是，覆盖度与平均元件长度的比率具有在预定的公差范围内的恒定值。该措施确保了对以这种方式细分的表面的特别均匀的温度控制。
此处，N是>＝2的自然数，其中特别优选地采用N>＝8。
另一个实施例被证明是特别有利的，其中各个局部区域的面积大小分别等于顶侧整个表面的面积大小的1/N。通过这种方式，确保了主体的整个顶侧被均匀地温度控制并且提供有基本一致的温度。
根据一个有利的进一步改进方案，导热元件设置成使得存在两个或更多个上述细分。
实际上，局部区域中的面积占比能够确定为在局部区域中设置有第一元件端部部分的导热元件的元件横截面之和与该局部区域的面积大小的比率。
实际上，导热设备能够在每个局部区域中包括至少1个、优选至少6 个、特别优选至少10个导热元件。这样确保了相应局部区域的甚至各个子区域也借助于导热元件有利地耦合到热源或散热器。
实际上，第一局部区域和至少一个第二局部区域能够分别具有至少 10cm2的面积大小。由于在实践中通常不需要以更高的空间分辨率对各个局部区域进行温度控制，因此根据本发明的导热元件与各个局部区域的机械和热连接的技术实现能够以这种方式保持相对简单。这导致了成本优势。
特别优选地，至少一个局部区域、优选多个局部区域、特别优选所有局部区域的多个、优选所有导热元件能够具有相同的元件长度和相同的元件横截面。该变型从技术上讲能够特别容易实现，从而伴随生产成本优势。
根据另一个优选实施例，终止于相同局部区域的至少两个导热元件、优选多个导热元件能够具有不同的元件长度和不同的元件横截面。
优选地，具有至少两个局部区域的截面表面到顶侧的距离为最大 15mm。
实际上，公差范围能够是恒定值的+/-20％、优选+/-10％。以这种方式确保不会对局部区域中的导热元件的配置提出过多的技术要求，这种过多的技术要求反过来会伴随着不必要的高制造成本。。
根据另一个优选实施例，导热设备在顶侧的区域中平行于顶侧测量的横向范围大于在热源或散热器的主侧的区域、尤其是热电设备的区域、优选热电设备的主侧的区域中的横向范围。因此，能够借助于横向尺寸相对紧凑的热电设备对主体顶侧的更大的横向区域进行温度控制。
根据一个有利的进一步改进方案，温度控制装置包括两个或更多个热源和/或散热器以及/或者热电设备，其中对于每个热源或散热器或者热电设备，存在至少一个如上所述的导热设备。这样还能够对大面积的温度控制装置进行有效地温度控制、尤其是冷却。
在一个被证明是特别有利的进一步优选实施例中，至少一个导热设备 (如果存在的话两个或更多个导热设备一起)优选地将热源或散热器的、尤其是热电设备的整个主侧与主体的整个顶侧连接。这样能够以最大效率对主体的整个顶侧进行均匀地温度控制。
根据一个有利的进一步改进方案，导热设备在顶侧的区域中横向延伸超过主体的至少80％、优选至少90％、特别优选整个横向范围。该变型还确保了，能够至少大部分地到完全地以几乎一致的温度对顶侧进行温度控制。
尤其是在实际上，导热设备因此能够横向延伸超过热源或散热器的、尤其是热电设备的主侧的横向范围的至少80％、优选至少90％。该变型确保了，主侧至少大部分地到完全地用于通过导热设备的热传输。
根据一个有利的进一步改进方案，导热设备的横向范围能够因此在主体中从顶侧到热源或散热器、尤其是到热电设备减小、优选单调地减小。因此，导热设备也能够从主体的顶侧朝向至少一个热源或散热器、尤其是朝向热电设备横向地逐渐变细。由此，主体顶侧的较大横向范围能够热有效地耦合到具有较小横向范围的主侧。
根据一个进一步优选实施例，至少一个导热设备由主体材料直接包围。特别优选地，导热设备能够嵌入到主体材料中。当使用具有低热导率和低热容量的材料(例如泡沫材料)作为主体材料时，这样确保了由顶侧吸收的大部分热量被有效地传输到所分配的热源或散热器、尤其是热电设备并在底侧上经由该热源或散热器、尤其是该热电设备从主体中排出。
实际上，至少一个热源或散热器或者热电设备能够设置在主体内。这种设计需要特别少的安装空间。然而，对此替代地，热源或散热器、尤其是热电设备也能够设置在主体的外侧。尤其是在例如需要对热源或散热器进行维修时，该设计对于工人来说特别容易接近。还能够想到的是，在一个进一步改进方案中，至少一个热电设备设置在主体内，并且至少一个另外的热源或散热器设置在主体的外侧。
同样优选地，至少一个热源或散热器、尤其是热电设备与主体的顶侧和/或底侧间隔开地设置在主体内。对此替代地，热源或散热器、尤其是热电设备能够设置在主体的顶侧或底侧上。因此，具体应用而言，热源或散热器、尤其是热电设备能够设置在主体内或之上的几乎任何位置。这增加了在主体中集成其他部件的灵活性，这些部件不是根据本发明的温度控制装置的一部分。
实际上，主体的材料能够是泡沫材料或包括泡沫材料。由于泡沫材料是柔性材料，这样便于不同部件(诸如热电设备和导热设备)在主体中的集成。
根据一个优选实施例，导热元件能够分别由金属单线和/或金属单导线的股线形成。该实施例中的元件长度由股线的长度确定。因此，元件横截面由股线的横截面确定。这样的股线能够节省安装空间地穿过主体，该主体的表面或顶侧通过与热源或散热器的热连接来进行温度控制。除此之外，很容易将所述股线热连接和机械连接到热源或散热器、尤其是连接到热电设备。其结果是，所述股线的使用使得热源或散热器与要进行温度控制的表面能够进行有效热耦合。
替代地或附加地，主体能够包括或者是优选由机械刚性的支撑元件、特别优选由机械刚性线构成的支撑结构。在该变型中，至少一个导热设备的导热元件设置在支撑结构的支撑元件或支撑结构之间。这样，对于主体来说，即使在导热元件形成为机械柔性时，也能够确保较高的机械稳定性。实际上，支撑元件的材料是塑料。
尤其是在实际中，至少一个导热设备设置/嵌入在主体的材料中，并直接由主体的主体材料包围。这样保护了导热设备的导热元件免受损坏甚至毁坏。此外，当选择具有低导热率和/或热容量的主体材料作为主体材料时，确保了有效的热传输。这使得热量能够借助于导热设备从主体的顶侧以低损耗传输到热源或散热器，并借助于该热源或散热器从那里进一步传输到主体的底侧。因此抵消了对主体的不期望的加热。
实际上，罩13能够设置在主体的顶侧上。这样，能够保护主体的顶侧免受污垢和损坏等的影响。当温度控制装置用于对车辆座椅进行温度控制时，罩能够是座椅罩、尤其是皮革罩或织物罩。在这种情况下，罩用于增加就座舒适度。罩还能够承担设计元素的功能。
实际上，至少两个热源和/或散热器以及/或者热电设备能够彼此电连接、优选并联电连接或串联电连接。这尤其简化了根据本发明的温度控制装置的电布线以及热源和/或散热器以及/或者热电设备的电能供应。
根据另一个有利的进一步改进方案，装置能够包括设置在至少一个热源或散热器或者热电设备的次侧上的热交换器，流体、尤其是空气能够流过该热交换器以用于在热电设备与流体或空气之间传递热量。尤其是在实际中，热交换器形成为被流体或空气流过以用于从热源或散热器或者热电设备的次侧吸收或释放热量，并且为此目的能够包括能够被流体或空气流过的至少一个热交换器流体路径。
实际上，至少一个主体流体路径与热交换器流体路径流体连通。这使得从导热设备经由至少一个热源或散热器或者热电设备传输到该至少一个热源或散热器或者热电设备的次侧的热量能够释放到同样用于直接冷却座椅主体顶侧的相同介质中，即被引导穿过主体流体路径并随后穿过热交换器流体路径的空气。相对于传统布置，这显着提高了热传输的效率。
根据一个有利的进一步改进方案，包括至少一个附加导热元件的附加导热设备可以设置在次侧与热交换器之间以用于在至少一个热源和/或散热器或者热电设备与热交换器之间进行热传输。这样，能够改进热交换器与热源和/或散热器以及/或者热电设备之间的热耦合。附加导热设备能够以与先前说明的(非附加)导热设备相同的方式设计，使得关于导热设备的上述说明也比照适用于附加导热设备。
对于顶侧的附加温度控制或冷却，此处引入的温度控制装置优选地包括至少一个主体流体路径，该主体流体路径穿过主体并通向主体的顶侧以用于将空气从主体的顶侧引动到底侧，或者相反从主体的底侧引导到顶侧。这样，能够特别有效地对表面进行温度控制并且尤其是冷却。
根据本发明的一个优选实施例，根据本发明的温度控制装置的至少一个主体流体路径与至少一个导热设备分开形成。特别优选地，主体流体路径与导热设备间隔开地设置在主体中。这样，能够确保经由导热设备的热传输能够独立地并且在没有引导穿过流体路径的空气的热传输的干扰的情况下进行。其结果是，这使得改进了能够利用该装置实现的将热量从主体的顶侧传输出去的效率。
根据一个有利的进一步改进方案，至少一个主体流体路径利用背离热交换器流体路径的上端部通入到设置在主体的顶侧上的上路径开口中。通过该路径开口，能够将来自顶侧的周围环境的空气引入到主体流体路径中。这使得主体顶侧能够被有效冷却。显然，还可以想到，当要加热主体的顶侧时，经由主体流体路径在顶侧上提供暖空气。
根据一个进一步有利的进一步改进方案，至少一个主体流体路径利用背离顶侧的端部通入到设置在主体的底侧上的下路径开口中。通过该下路径开口，能够以技术上简单的方式将来自至少一个主体流体路径的空气引入到热交换器中。这使得无需大量技术费用就能够使用空气(如前所述) 作为还能够吸收热交换器提供的热量的介质。
优选地，至少一个主体流体路径通过形成在主体的主体材料中的空气通道来实现。因此能够省去提供用于界定空气通道的单独通道材料，因为该实施例中的该功能由主体材料(即，例如气密泡沫材料)承担。该变型在装置的制造中伴随着显著的成本优势。
根据一个进一步有利的进一步改进方案，用于至少一个热电设备与引导穿过热交换器流体路径的空气之间热传输的附加导热设备设置在次侧与热交换器流体路径之间。该措施还改进了从主体的顶部侧离开的热传输。
根据另一个有利的进一步改进方案，肋结构设置在热源或散热器或热电设备的次侧或者(附加)导热设备的区域中的热交换器流体路径中。配备该肋结构以用于改进在引导穿过热交换器流体路径的空气与至少一个热源或散热器或者热电设备之间的热传输。
根据一个进一步优选实施例，装置能够包括鼓风机，该鼓风机与热交换器流体路径流体连通以用于从热交换器流体路径或从主体流体路径吸入空气。这样能够改进从主体顶侧的空气吸入，从而增加可实现的冷却效果。
特别优选地，装置包括至少一个热源和至少一个散热器，它们共同由具有热电活性元件的热电设备形成，该热电设备能够在两种操作状态之间切换。在该变型中，用于导热设备的热电设备在第一操作状态中用作热源并且在第二操作状态中用作散热器。
至少一个热电设备能够优选是或包括珀耳帖元件(Peltier element)。这样的珀尔帖元件能够包括多个热电活性元件，这些热电活性元件各自由 p掺杂和n掺杂半导体材料(诸如碲化铋(Bi2Te3)或硅锗(SiGe))制成。这些热电活性元件能够通过电导体的、尤其是由金属构成的导电导体桥以常规方式彼此电连接、优选串联电连接。所述金属桥然后能够交替地形成珀尔帖元件的热侧面和冷侧面，因此在当前情况下为热电设备的主侧或次侧。实际上，珀耳帖元件能够以已知的方式包括分别由陶瓷、尤其是氧化铝陶瓷构成的两个板，所述热电活性元件能够设置在这两个板之间，实际上钎焊在其中。
实际上，珀耳帖元件能够具有10mm x 10mm至20mm x 20mm的横向面积范围。显然，其他尺寸的变型也是可以想到的。珀耳帖元件的确切设计或技术结构不是本发明的核心，并且为本领域相关技术人员所熟悉，使得关于珀耳帖元件的技术构造的进一步解释被省略。然而，应当理解的是，此处描述的装置不仅能够包括单个热电设备或单个珀尔帖元件，还能够包括两个或更多个热电设备或珀尔帖元件。当温度控制装置包括两个或更多个热电设备时，每个热电设备存在至少一个导热设备。
根据另一个有利的进一步改进方案，热源或散热器能够由设置在主体上的热交换器形成，温度控制流体能够流过该热交换器。在热交换器中，能够实现温度控制流体与导热元件、优选地与金属单线或单导线的股线的热耦合。热交换器能够集成在流体回路中，使得能够将流体吸收的热量从装置中传输出去(在这种情况下，热交换器用作散热器)，或者能够将来自流体的热量提供给装置(在这种情况下，热交换器用作热源)。
在进一步优选的变型中，电加热设备能够用作热源。在这种情况下，省去了设置散热器。显然，还能够想到热电设备与这种电加热设备的组合。
此外，本发明涉及一种用于机动车辆的车辆座椅，该车辆座椅包括座椅底部和座椅靠背。此外，车辆座椅包括上述根据本发明的温度控制装置，其中主体是座椅底部和/或座椅靠背的至少一部分。上述根据本发明的温度控制装置的优点因此也适用于根据本发明的车辆座椅。
如上所述，根据本发明的温度控制装置不仅能够安装在车辆座椅的座椅底部或座椅靠背中，而且还能够安装在车辆座椅的头枕(如果存在的话) 中。
在机动车辆的其他部件中设置根据本发明的温度控制装置同样是可以想到的。为此目的，同样要考虑中央扶手、车门内衬、手动方向盘和车顶、尤其是机动车辆的车顶衬里。存在于车辆内部的用于控制机动车辆的变速杆和仪表板，尤其是中控台也能够配备有根据本发明的温度控制装置。
此外，根据本发明的温度控制装置不仅可以设置在车辆座椅中，而且通常能够设置在尤其是用于任何交通工具的任何座椅中。在所有这些变型中，温度控制装置类似于车辆座椅在座椅底部、座椅靠背和可能存在的头枕上的布置是可以想到的。
同样，根据本发明的温度控制装置在车辆应用之外的使用也是可以想到的。根据本发明的温度控制装置在家庭和建筑物中、优选在椅子上或把手上、尤其是在门把手或窗把手上的特别应用是可以想到的。
最后，根据本发明的温度控制装置在建筑物内部空间中(例如在横向界定相应内部空间的墙壁上和在顶部处界定内部空间的天花板上)的应用也是可以想到的。尤其是，温度控制装置能够设置在覆盖墙壁的墙纸上或之中。
本发明的其他重要特征和优点可从从属权利要求、附图以及通过附图从相关的附图说明中获得。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且仍将在下文中解释的特征不仅可以以所述的相应组合使用，还可以以其他组合或单独使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选的实施例，并且在下面的说明中对其进行了详细说明，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
分别示意性地示出：
图1a以截面图示示出了根据本发明的温度控制装置的一个示例，
图1b示出了图1a中截面线所示的截面的俯视图，
图1c示出了图1a中整个截面SF的俯视图，
图2a示出了图1a示例的一个变型，
图2b示出了图2a中截面线所示的截面的俯视图，
图3示出了图1a示例的进一步改进方案，其中流体路径集成在主体中，
图4至图6示出了图1示例的不同变型，这些变型关于热电设备相对于主体的位置彼此不同。
具体实施方式
图1a以示意性图示示出了根据本发明的温度控制装置1的一个示例。该温度控制装置包括具有顶侧2和底侧3的主体4，该主体由柔性主体材料(例如泡沫材料)构成。顶侧2沿热传输主方向HR与底侧3相对。横向方向LR平行于顶侧2延伸。热传输主方向HR垂直于横向方向LR从顶侧2延伸到底侧3。图1a是沿热传输主方向HR的截面图示。
此外，装置1包括设置在主体4上的热电设备5，该热电设备包括主侧6和次侧7以及用于在主侧6与次侧7之间进行热传输的多个热电活性元件(未示出)。主侧6沿热传输主方向HR与次侧7相对。主侧6面向底侧3。具有热电活性元件的热电设备5设计成能够被通电。根据电能供应方向，热电设备5处于第一操作状态或第二操作状态，并形成提供热量的热源5a或吸收热量的散热器5b。
热电设备5能够是珀耳帖元件或包括珀耳帖元件(Peltier element)。这样的珀尔帖元件能够包括所述热电活性元件，例如由诸如碲化铋 (Bi2Te3)或硅锗(SiGe)之类的p掺杂和n掺杂半导体材料制成(图1a 中未详细示出)。这些热电活性元件能够通过由电导体、尤其是金属构成导电导体桥以常规方式彼此电连接。所述导体桥然后能够交替地形成珀尔帖元件的热侧面和冷侧面(即在当前情况下为热电设备5的主侧6或次侧7)。实际上，所述珀尔帖元件能够以已知的方式包括由陶瓷、尤其是氧化铝陶瓷板构成的两个板，在所述板之间能够设置有并且实际上焊接有所述热电活性元件和导体桥。尤其是在实际中，珀尔帖元件能够具有10mm x 10mm 到20mm x 20mm的横向范围。然而，显然还能够想到其他尺寸。应当理解的是，此处描述的装置1不仅能够包括单个热电设备5或单个珀尔帖元件，还能够包括两个或更多个热电设备5或者两个或更多个珀尔帖元件。能够用于本发明的珀耳帖元件的详细技术配置不是本发明的核心，并且为本领域相关技术人员所熟悉，使得关于这种珀耳帖元件的技术构造的进一步解释被省略。
在未示出的一个变型中，电加热设备也能够代替热电设备用作热源5a。在这种情况下，省去了设置散热器。显然，还能够想到热电设备5与这种电加热设备的组合。
在主体4中，还设置有装置1的用于在顶侧2与热电设备5之间传输热量的导热设备9。在装置1包括两个或更多个热电设备5(图1a中未示出)的情况下，为每个热电设备5提供至少一个单独的导热设备9。
热电设备5能够作为导热设备9的热源5a来提供用于传输到主体4的顶侧2热量。此外，作为散热器5b的热电设备5还能够借助于导热设备9 吸收从顶侧2传输出去的热量。导热设备9设置或嵌入在主体4的主体材料中，从而直接由该主体材料包围。
在该示例中，导热设备9包括机械柔性的导热元件10，该导热元件设计成用于在热电设备5与主体4的顶侧2和/或底侧3之间进行热传输。因此，热传输基本上沿热传输主方向HR进行。导热元件10也能够与热传输主方向HR成一角度延伸。每个导热元件10从设置在顶侧2区域中的相应的第一元件端部部分10a延伸到设置在主侧6区域中的相应的第二元件端部部分10b，并且具有相应的元件长度l和元件横截面Q。因此，导热元件将顶侧2与主侧6热连接。
导热元件10的材料实际上为导热材料。优选地，为此目的能够考虑例如金属，例如铜。主体4的材料能够优选地为泡沫材料。每个导热元件10 能够通过由金属单线12构成的股线8形成-或者替代地或附加地-通过由单导线构成的股线形成。为此，替代地或附加地，除了单线12或单导线之外，主体4可以通过由机械刚性的支承元件、尤其是由由塑料构成的机械刚性线(未示出)构成的的支撑结构18形成。与导热设备9的线12相比，这些机械刚性的线不用于热传递，而是用于机械地加强主体4。为此目的，支撑结构18的线能够形成所谓的间隔织物。
导热元件10在主体4中设置成使得在主体4中设置在顶侧2区域中的截面SF中存在相同面积大小FG1、FG2的第一局部区域和第二局部区域 TF1、TF2，其中导热元件10的第一元件端部部分10a设置在该截面中。如图所示，截面SF(在图1a的截面图示中以截面线SL绘制)优选地平行于主体4中的顶侧2并且与主体4的顶侧2相距最大15mm的距离a1延伸。导热设备9的导热元件10设计和设置成分别将顶侧3与主侧6热连接，使得在主侧6上提供限定电热输出Pel时，该限定电热输出经由导热元件10 传输到顶侧3并在那里进行分配，使得在顶侧3中、至少在局部区域TF1、 TF2中实现了基本一致的温度水平。
图1b示出了截面SF的两个局部区域TF1和TF2的俯视图，该截面沿图1a的截面线SL延伸。
以下适用于两个局部区域TF1和TF2：覆盖度UG1和UG2与平均元件长度l_m1和l_m2(参见图1a)的相应的比率V1、V2在两个局部区域 TF1、TF2中在预定的公差范围b内具有相同的恒定值c。换言之：V1＝UG1 /l_m1＝c+/-b以及V2＝UG2/l_m2＝c+/-b。
公差范围b能够等于例如恒定值c的+/-20％。换言之，对于比率V1 和V2，在两个局部区域TF1、TF2中产生0.8c到1.2c的值区间。由于允许的公差范围b>0，因此第一局部区域TF1中的比率V1不必等同于第二比率V2。
覆盖度UG1和UG2分别定义为相应的局部区域TF1、TF2上由这些导热元件10覆盖的面积占比FA1、FA2，这些导热元件的第一元件端部部分10a设置在相应的TF1和TF2中。这里，平均元件长度l_m1和l_m2定义为设置在相应的局部区域TF1、TF2中的导热元件10的元件长度l的算术平均值。
如图1a所示，利用第一元件端部部分10a设置在第一局部区域TF1 中的导热元件10a的平均元件长度l_m1大于利用第一元件端部10a设置在第二局部区域TF2中的导热元件10的平均元件长度l_m1。由于恒定的比率V1和V2，这导致如图1a和图1b示意性示出的，设置在第一局部区域 TF1中的导热元件10的数量n1比在第二局部区域TF2中的数量n2大，即 n1>n2。因此，尤其是在图1b中显而易见的是，导热元件10在第一局部区域TF1中的覆盖度UG1大于导热元件10在第二局部区域TF2中的覆盖度UG2。
图1c此时示出了了整个截面SF的俯视图。顶侧2和主侧6的外边缘的走向由图1c中的虚线指示。为了清楚起见，图1c中没有描绘导热元件 10。如从图1c中清楚地看出，存在将表面分成相同面积大小FG1到FG8 的N＝8个局部区域TF1到TF8的细分U，其中在细分U中还包含根据图 1a和图1b的两个局部区域TF1、TF2。各个局部区域TF1到TF8(即第一和第二局部区域TF1、TF2)的面积大小FG1到FG8分别等于顶侧2的面积大小的1/N，在该示例中由于N＝8，即等于顶侧2的整个面积大小FGes的1/8。导热元件10也能够设置成存在未在图中示出的两个或更多个这样的细分U。局部区域TF1、...、TF8的数量N进一步确定为使得各个局部区域TF1、...、TF8分别具有至少10cm2的面积大小FG1、...、FG8。
在局部区域TF1、TF2、...、TF8中的每一个中，覆盖度UG1、...、UG8 与导热元件10的平均元件长度l_m1、...、l_m8的比率V1、...、V2具有在预定的公差范围b内相同的恒定值c，即V1＝UG1/l_m1＝c+/-b；V2＝ UG2/l_m2、...、V8＝UG8/l_m8等等。此处，覆盖度UG1、...、UG8定义为相应的局部区域TF1、...、TF8中由这些导热元件10覆盖的面积占比FA1、...、FA8，这些导热元件的第一元件端部部分10a设置在相应的局部区域TF1、...、TF8中。正如对于两个局部区域TF1和TF2一样，同样适用于细分U的其余局部区域TF3、...、TF8的是，覆盖度UG3、...、UG8 与平均元件长度l_m3、...、l_m8的比率V3、...、V8在预定公差范围b内具有恒定值c。因此比率V1、V2、...、V8不必相同。
在下文中，请参照图2a和2b。为了实现在局部区域TA1、TA2、...、 TA8中由于不同的平均元件长度l_m1、l_m2、...、l_m8所需的不同覆盖度 UG1、UG2、...、UG8，代替在局部区域TA1、TA2、...、TA8中提供不同数量的导热元件10(这已经在上面通过图1a、1b的示例对两个局部区域 TF1、TF2进行了说明)还可以想到，将导热元件10设置在局部区域TF1 中，与设置在第二局部区域TF2中的那些导热元件10相比，这些导热元件具有平均更大的元件横截面Q_m。对应于图1a和1b的图2a和2b的示例示出了这种场景。在图2a的示例中，与图1a的示例类似，设置在第一局部区域TF1中的导热元件10的平均元件长度l_m1大于设置在第二局部区域TF2中的导热元件10的平均元件长度l_m2。由于V＝c+/-b，因此设置在第一局部区域TF1中的导热元件10具有大于设置在第二局部区域 TF1中的导热元件10的平均元件横截面Q_m1，设置在第二局部区域TF1 中的这些导热元件的平均单元横截面为Q_m2。这在图2b中尤其显而易见。因此，Q_m1>Q_m2。此处，平均元件横截面Q_m定义为设置在相应的局部区域TF1、TF2中的导热元件10的元件横截面Q的算术平均值。
在图中所示的另一个变型中，如图2a和2b的示例中的不同平均横截面Q_m1、Q_m2和图1a和1b的示例中的不同数量的导热元件10还能够彼此组合，以便实现第一局部区域TF1相对于第二局部区域TF2所需更大的覆盖度UG1。
在下文中，再次参照图1a。如从图1a中清楚地看出，具有导热元件 10或股线8的导热设备9在导热设备9的面向顶侧2的第一端部部分9a 的区域中平行于顶侧2(即沿横向方向LR)测量的横向范围A1大于在第二端部部分9b面向热电设备5的区域中同样沿横向方向LR测量的横向范围A2。这意味着具有导热元件10或股线8的导热设备9的横向范围在主体4内从顶侧2朝向热电设备5减小、优选如图所示单调地减小。导热设备9的横向范围通过相对于横向方向LR横向最外侧的股线8a、8b的位置来确定。在图的示例中，导热设备9的第一端部部分9a在顶侧2的区域中横向延伸超过主体4的至少80％、优选至少90％、特别优选整个横向范围 A_main。除此之外，导热设备9在其第二端部部分9b的区域中横向延伸超过热电设备5的主侧6的横向范围A_primary的至少80％、优选至少90％。
图3示出了图1a和2a的示例的进一步改进方案。在图3的示例中，装置1包括多个主体流体路径20，这些主体流体路径2分别被引导穿过主体4并通向主体4的顶侧2以用于将空气L从主体4的顶侧2引导到底侧 3或在相反方向上传导，即从底侧3引导到顶侧2。此外，主体流体路径 20与导热设备9分开形成，并与导热设备9或相应的导热元件10间隔开地设置在主体4中。此外，装置1包括热交换器21，该热交换器局部地设置在热电设备5的次侧7上以用于在热电设备5与空气L之间传递热量。热交换器21包括能够被空气L流过的热交换器流体路径22。在未示出的示例的一个变型中，热源5a和/或散热器5b能够由这样的热交换器形成，该热交换器能够由控温流体(例如空气L)流过。
根据图3，所有主体流体路径20与热交换器流体路径22流体连通。主体流体路径20能够分别通过形成在主体4的材料中的空气通道28来实现。在这种情况下，空气通道28或主体流体路径20直接由主体4材料(例如所述泡沫材料)界定。主体流体路径20分别通过背离热交换器流体路径 20的上端部23通入到设置在主体4的顶侧2上的相应的上路径开口24中，来自顶侧2的周围环境25的空气L能够经由该上路径开口被引入或吸入到相应的主体流体路径20中。主体流体路径20利用背离顶侧2的公共下端部26通入到设置在主体4的底侧3上的下路径开口27中，空气L能够经由该下路径开口从主体流体路径20传输到相应的热交换器流体路径22中。如已经提到的，空气L也能够在相反方向上即从下路径开口27传输到上路径开口24中。
如从图3中还能够清楚地看出，能够在热电设备5的次侧7与热交换器21的热交换器流体路径22之间设置有用于在热电设备5与引导过热交换器流体路径22的空气L之间进行热传输的附加导热设备29。与导热设备9一样，附加导热设备29能够包括多个导热元件(未示出)，这些导热元件与导热设备9的导热元件20一样能够由单导线或单线的股线形成。在热交换器流体路径22中，肋结构(未示出)能够附加地设置在热电设备5 的次侧7或附加导热设备29的区域中以用于改进引导过热交换器流体路径 22的空气L与热电设备5之间的热传输。
在图3的示例性场景中，装置1还包括鼓风机31，该鼓风机与热交换器流体路径22流体连通以用于将空气L抽离热交换器流体路径22或抽离主体流体路径20。实际上，鼓风机31能够设置在热交换器21的下游。实际上，罩13能够设置在主体4的顶侧2上。这样，能够保护主体4的顶侧 2免受污垢和损坏等的影响。罩13能够包括一个或多个罩层。例如，具有顶侧皮革层和底侧泡沫材料层的两层结构是可以想到的。这种罩也可以在图1a和2a的示例中提供，但为了清楚起见没有在那里示出。
下面说明的图4到图6的配置示出了图1和图3示例的变型。
在图4的示例中，热电设备5设置在主体4的外侧并且设置成以该热电设备的主侧6抵靠在该主体的底侧3上。此处，热电设备5以其主侧6 无间隔地设置在主体4的底侧3上。换言之，主侧6和底侧3在图4中重合。
已经通过图3说明的具有附加导热元件30的附加导热设备29设置在热电设备5的次侧7与热交换器21的热交换器流体路径22之间。附加导热设备29与热电设备5一样设置在主体4的外侧并与主体4间隔开。
图5的变型与图4的示例的不同之处在于热电设备5设置在主体4内。在图5的示例中，主体4的底侧3和热电设备5的次侧7重合。在图5的示例中，导热设备9还将主体5的顶侧2与主体4的底侧3连接，从而也与热电设备5的主侧6连接。在图5的示例中并且同样在图4的示例中，附加导热设备29还设置在主体4的外侧。除此之外，具有附加导热元件的附加导热设备29抵靠在主体4的底侧3上从而也抵靠在热电设备的次侧7 上。
图6所示的变型与图4的示例的不同之处也在于热电设备5设置在主体4内，然而与图5的示例相比，该热电设备既与顶侧2间隔开也与底侧 3间隔开。在图6的示例中，不需要图4和图5所示的附加导热设备29。然而，图6的示例中的导热设备9设计成使得除了将顶侧2与主侧6连接的导热元件10之外，导热设备9的另外的附加导热元件10、10*设置在热电设备5的次侧7与主体4的底侧3之间，使得该另外的附加导热元件将次侧7与底侧3热连接。
在图6的示例中，具有热交换器流体路径22的热交换器21靠在主体 4的底侧3上，使得热电设备5的次侧7经由具有附加导热元件10、10*的导热设备9与热交换器21热连接。除此之外，导热设备9将主体4的顶侧2与热电设备5的主侧6连接。
Claims (20)
1.一种温度控制装置(1)，尤其是用于机动车辆的车辆座椅，
-所述温度控制装置具有包括顶侧(2)和底侧(3)的主体(4)，所述主体包括优先柔性的主体材料或由优先柔性的主体材料组成；
其中，所述顶侧(2)沿横向(LR)延伸；
-所述温度控制装置具有设置在所述主体(4)中或上的至少一个热源(5a)和/或散热器(5b)，尤其是具有热电设备(5)，所述热电设备包括主侧(6)和次侧(7)以及用于所述主侧(6)与所述次侧(7)之间的热传输的至少一个热电活性元件、优选至少两个热电活性元件、特别优选更多个热电活性元件；
-所述温度控制装置具有设置在所述主体(4)中并且从所述热源(5a)或散热器(5b)延伸到所述顶侧(2)的至少一个导热设备(9)，所述至少一个导热设备包括多个机械柔性导热元件(10)，优选地所述多个导热元件分别包括导热材料或分别由导热材料组成，所述导热材料特别优选地为金属，其中，所述导热设备(9)设计用于所述至少一个热源(5a)和/或散热器(5b)与所述主体(4)的顶侧(2)之间的热传输；
-其中，每个导热元件(10)从设置在所述顶侧(2)的区域中的相应的第一元件端部部分(10a)延伸到设置在所述主侧(6)上的相应的第二元件端部部分(10b)，并且每个导热元件具有相应的元件长度(l)和元件横截面(Q)；
-其中，所述导热元件(10)设置成使得在所述主体(4)中在设置在顶侧(2)的区域中的截面(SF)中存在相同面积大小(FG1、FG2、...、FG8)的第一局部区域和至少一个第二局部区域(TF1、TF2、...、TF8)，其中所述第一元件端部部分(10a)设置在所述截面中，以下情况适用：
对于所述第一局部区域(TF1)和所述至少一个第二局部区域(TF2、...、TF8)，所述导热元件(10)的覆盖度(UG1、UG2、...、UG8)与所述导热元件(10)的平均元件长度(l_m1、l_m2、...、l_m8)的比率(V1、V2、...、V8)具有在预定的公差范围(b)内相同的恒定值(c)；
-其中每个局部区域(TF1、TF2、...、TF8)的覆盖度(UG1、UG2、...、UG8)定义为局部区域(TA1、TA2、...、TA8)上的由这些导热元件(10)覆盖的面积占比(FA1、...、FA8)，其中这些导热元件的第一元件端部部分(10a)设置在相关的局部区域(TA1、TA2、...、TA8)中，并且其中，平均元件长度(l_m)定义为这些导热元件(10)的元件长度(l)的算术平均值。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，
其特征在于，
-所述导热设备(9)的导热元件(10)设计和设置成将所述顶侧(2)与所述主侧(6)连接，使得当在所述主侧(6)上提供优选电生成的限定热输出(PTH)时，所述热输出经由导热元件(10)传输到所述顶侧(2)并在那里进行分配，使得在所述顶侧(2)中、至少在具有预定的最小面积大小的两个不同局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中实现了基本一致的温度水平，或者/以及使得不同的至少两个局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中的平均温度水平是基本一致的；以及/或者
-所述导热设备(9)的导热元件(10)设计和设置成所述顶侧(2)与所述主侧(6)连接，使得当从所述主侧释放限定热输出(PTH)时，所述热输出借助于导热元件(10)从所述顶侧传输到所述主侧(6)，使得在所述顶侧(2)中，至少在具有预定最小面积大小的不同的两个局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中实现了基本一致的温度水平和/或在不同的至少两个局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中的平均温度水平具有基本相同的值。
3.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，
其特征在于，
所述第一局部区域(TF1)的覆盖度(UG1、UG2、...、UG8)比所述至少一个第二局部区域(TF2、...、TF8)的覆盖度大至少10％、优选大至少50％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
在所述第一局部区域(TF1)中，覆盖度(UG1)为至少1％和/或通过其第一元件端部部分(100)设置在所述第一局部区域(TF1)中的导热元件(10)的数量为至少1个、优选为至少10个。
5.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
设置在所述第一局部区域(TF1)中的导热元件(10)的平均元件长度(l_m1)是设置在所述至少一个第二局部区域(TF2)中的导热元件(10)的平均元件长度(l_m2)的至少1.2倍、优选至少1.5倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
第一数量(n1)个导热元件(10)设置在所述第一局部区域(TF1)中，并且第二数量(n2)个导热元件(10)设置在第二局部区域(TF2)中，其中所述第一数量(n1)是所述第二数量(n2)的优选至少1.2倍、特别优选至少1.5倍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
设置在所述第一局部区域(TF1)中的导热元件(10)具有第一平均元件横截面(Q_m1)并且设置在所述至少一个第二局部区域(TF2、...、TF8)中的导热元件(10)具有第二平均元件横截面(Q_m2)，其中，所述第一平均元件横截面(Q_m1)是所述第二平均元件横截面(Q_m2)的优选至少1.05倍、更优选地至少1.1倍、特别优选地至少1.5倍。
8.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
存在将所述截面(SF)划分成N个局部区域(TF1、...、TF8)的至少一个细分(U)，其中对于每个局部区域(TF1、...、TF8)适用的是，覆盖度(UG1、...、UG8)与平均元件长度(l_m1、...、l_m8)的相应的比率(V1、V2、...、V8)具有在预定的公差范围(b)内相同的恒定值(c)。
9.根据权利要求8所述的温度控制装置，
其特征在于，
N>＝2、优选N>＝8。
10.根据权利要求8或9所述的温度控制装置，
其特征在于，
所述第一局部区域和所述至少一个第二局部区域(TF1、TF2、...、TF8)的面积大小(FG1、...、FG8)分别等于总顶侧(2)的面积大小(FGes)的1/N。
11.根据权利要求10或11所述的温度控制装置，
其特征在于，
所述导热元件(10)设置成使得存在两个或更多个这样的细分(U)。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
在所述局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中的面积占比(FA1、...、FA8)确定为利用其第一元件端部部分(10)设置在该局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中的导热元件(10)的元件横截面(Q)之和与该局部区域(TF1、TF2、...、FG8)的面积大小(FG1、...、FG8)的比率。
13.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
对于每个局部区域(TF1、TF2、...、TF8)，所述导热设备(9)在每个局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中包括至少1个、优选至少6个、特别优选至少10个导热元件(10)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
所述第一局部区域和所述至少一个第二局部区域(TF1、TF2、...、TF8)分别具有至少10cm2的面积大小(FG1、...、FG8)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
至少一个局部区域(TF1、...、TF8)、优选更多个局部区域(TF1、...、TF8)、特别优选所有局部区域(TF1、...、TF8)的多个、优选所有导热元件(10)具有相同的元件长度(l)和相同的元件横截面(Q)。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
至少两个导热元件(10)、优选更多个导热元件(10)具有不同的元件长度(l)和不同的元件横截面(Q)，其中所述至少两个导热元件、优选所述更多个导热元件的第一元件端部部分(10a)设置在同一局部区域(TF1、TF2、...、TF8)中。
17.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
所述截面到所述顶侧(2)的距离(a1)为最大15mm。
18.根据权利要求2至17中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
公差范围(b)为所述恒定值(c)的+/-20％、优选+/-10％、特别优选+/-5％。
19.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置，
其特征在于，
所述至少一个导热设备(9)的在所述顶侧(2)的区域中平行于所述顶侧(2)测量的横向范围是在热源(5a)或散热器(5b)、尤其是热电设备(5)的主侧(6)的区域中的横向范围优选至少两倍、特别优选至少更多倍。
20.一种用于机动车辆的车辆座椅，
-所述车辆座椅具有根据前述权利要求中任一项所述的温度控制装置(1)；
-所述车辆座椅具有座椅底部和座椅靠背；
-其中，所述主体(4)是所述座椅底部和/或所述座椅靠背的至少一部分。
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