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Die Erfindung betrifft ein Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz und insbesondere eines, welches die Energieeffizienz durch wirksames Kühlen und Heizen des Fahrzeugsitzes verbessert.
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Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug mit einem Klimatisierungssystem ausgestattet, das eine Kühlung und eine Heizung aufweist. Das Klimatisierungssystem dient dazu, die Temperatur im Fahrzeug zu regeln. Jedoch hat das Klimatisierungssystem keine Funktion zum Regeln der Temperatur eines Fahrzeugsitzes. Selbst wenn im Sommer ein auf einem Fahrzeugsitz sitzender Insasse die Temperatur innerhalb des Fahrzeugs durch Betätigen der Kühlung verringert, wird der Sitz relativ langsam herunter gekühlt. Zudem wird der Sitz von der Körperwärme des Insassen kontinuierlich erwärmt. Außerdem kann der Insasse am Gesäß und am Rücken schwitzen, was andererseits zu Schweißbläschen führen kann.
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Selbst wenn im Winter der auf dem Fahrzeugsitz sitzende Insasse die Temperatur innerhalb des Fahrzeugs durch Betätigen der Heizung erhöht, kann der Insasse sich am Gesäß oder am Rücken kühl oder kalt fühlen, da der Sitz lange Zeit kalt gewesen war, bevor die Heizung betätigt wurde.
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Folglich wird heutzutage zusätzlich ein für Sitze bestimmtes Heiz- und Kühlsystem bereitgestellt, welches dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Sitzes zu regeln. Insbesondere ist unter solchen Systemen, welche sowohl das Heizen als auch das Kühlen steuern, die Technologie am meisten verbreitet, welche ein thermoelektrisches Element basierend auf dem Peltier-Effekt als Wärmequelle einsetzt.
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In einem herkömmlichen Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz unter Verwendung eines thermoelektrischen Elements als Wärmequelle weist der Fahrzeugsitz eine poröse Struktur oder Luftdurchgänge auf, durch welche Luft ungehindert strömen kann. Das Heiz- und Kühlsystem regelt die Temperatur des Sitzes, indem Luft, die von dem thermoelektrischen Element erwärmt oder gekühlt wird, zu dem Sitz strömt.
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Das Heiz- und Kühlsystem ist dazu eingerichtet, Luft unter Verwendung nur des thermoelektrischen Elements zu erwärmen oder zu kühlen. Jedoch besteht ein Problem des thermoelektrischen Elementes darin, dass der Wirkungsgrad des Heizteiles ungefähr 50% von dem eines Kühlteiles unter gleichen Energielieferbedingungen beträgt.
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Das Problem ist im Fall des Abkühlens des Sitzes unter Verwendung des thermoelektrischen Elements nicht wichtig. Jedoch erhöht im Fall des Erwärmens des Sitzes die niedrige Effektivität des Heizteils des thermoelektrischen Elementes den Energieverbrauch, wodurch der Wirkungsgrad des Heiz- und Kühlsystems verringert wird.
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Die nachveröffentlichte Druckschrift
WO 2009/118 003 A1 be- schreibt eine Vorrichtung zur Beeinflussung klimatischer Parameter in der Umgebung eines Benutzers mit einer Luftförderein- Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und soll nicht als Anerkennung oder irgendeine Form von Anregung aufgefasst werden, dass diese Information den dem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik bildet.
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Verschiedene Aspekte der Erfindung sind darauf gerichtet, ein Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz bereitzustellen, in dem eine Verbesserung des Wirkungsgrades und der Heizleistung im Fall des Erwärmens des Fahrzeugsitzes sichergestellt werden kann.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz einen Wärmetauscher zum Kühlen und Erwärmen von Luft, bevor die Luft dem Fahrzeugsitz zugeführt wird, und ein Gebläse zum Blasen der Luft in Richtung des Wärmetauschers aufweisen, wobei der Wärmetauscher eine Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, die in einem Gehäuse des Wärmetauschers angeordnet ist, um die von dem Gebläse zugeführte Luft zu erwärmen, und wobei die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten in einem Fall des Heizens des Sitzes in Betrieb ist, aber in einem Fall des Kühlens des Sitzes nicht in Betrieb ist.
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Der Wärmetauscher und das Gebläse können miteinander über eine Rohrleitung verbunden sein und der Wärmetauscher ist lösbar mit der Rohrleitung verbunden.
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Das Gehäuse kann ein einstückiges Gehäuse sein, das das Gebläse und den Wärmetauscher darin umschließt, wobei der Wärmetauscher in einem Ausgangskanal des einstückigen Gehäuses angeordnet ist und die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten und die Peltier-Elementanordnung des Wärmetauschers hintereinander entlang der Längsrichtung der Ausgangsmündung angeordnet sind und wobei zumindest ein Sitzteil oder eine Sitzlehne mit einem oder mehreren einstückigen Gehäusen ausgestattet sind.
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Das Heiz- und Kühlsystem kann zwei Wärmetauscher aufweisen, die mit beiden Enden des Gebläses gekoppelt sind, wobei zumindest das Sitzteil oder die Sitzlehne mit einem oder mehreren Wärmetauschern ausgestattet sind.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann das Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz einen Wärmetauscher zum Kühlen oder Erwärmen von Luft, bevor die Luft dem Sitz zugeführt wird, und ein Gebläse zum Blasen der Luft in Richtung des Wärmetauschers aufweisen, wobei der Wärmetauscher aufweist: eine Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, die in einem Gehäuse des Wärmetauschers angeordnet ist, um die von dem Gebläse zugeführte Luft zu erwärmen, und eine Peltier-Elementanordnung, die neben der Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angeordnet ist, um von dem Gebläse zugeführte Luft zu kühlen oder zu erwärmen, wobei die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten in einem Fall des Erwärmens des Sitzes in Betrieb ist und die Peltier-Elementanordnung in einem Fall des Kühlens oder Erwärmens des Sitzes in Betrieb ist.
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Das Gehäuse des Wärmetauschers kann einen Sitzeinlasskanal, durch den in dem Gehäuse gekühlte oder erwärmte Luft zu dem Sitz hin herangeführt wird, und einen Auslasskanal aufweisen, durch den Luft in dem Gehäuse aus dem Sitz herausströmt, wobei das Gehäuse ferner eine Trennwand aufweist, die eine Grenze zwischen dem Sitzeinlasskanal und dem Auslasskanal bildet, und die Peltier-Elementanordnung dazu eingerichtet ist, dass sie sich von der Trennwand zu einem Eingang des Gehäuses hin erstreckt, um Luft in den Sitzeinlasskanal beziehungsweise in den Auslasskanal zu führen.
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Das Gehäuse kann ferner eine Trennwand auf der Eingangsseite aufweisen, die in einem Eingangsbereich des Gehäuses angeordnet ist und sich von der Peltier-Elementanordnung zu dem Eingang hin erstreckt, um zu verhindern, dass Luft, die von der Peltier-Elementanordnung wärmegesteuert ist, und Luft, die von der Peltier-Elementanordnung wärmegesteuert ist, miteinander vermischt wird, und die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist längs einer Seite der eingangsseitigen Trennwand seitlich angeordnet und ist in einem Durchgang positioniert, der zu dem Sitzeinlasskanal führt.
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Die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten kann näher bei dem Gebläse als die Peltier-Elementanordnung angeordnet sein und die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist wahlweise in Betrieb, um Kondenswasser zu verdampfen, welches im Fall des Kühlens des Sitzes von der Peltier-Elementanordnung erzeugt wird.
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Die Anordnung mit einem Element mit einem positivem Temperaturkoeffizienten kann seriell zu der Peltier-Elementanordnung zu dem Eingang des Gehäuses hin angeordnet sein und das Heiz- und Kühlsystem kann ferner Wärmesenkenrippen aufweisen, die auf einer Seite der Peltier-Elementanordnung, welche dem Sitzeinlasskanal zugewandt ist, seitlich angebracht sind.
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Das Heiz- und Kühlsystem kann ferner Wärmesenkenrippen aufweisen, die an beiden Seiten der Peltier-Elementanordnung und der Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angebracht sind.
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Der Wärmetauscher und das Gebläse können miteinander über eine Rohrleitung verbunden sein und der Wärmetauscher ist an der Rohrleitung lösbar angebracht.
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Das Gehäuse kann ein einstückiges Gehäuse sein, das das Gebläse und den Wärmetauscher darin einschließt, wobei der Wärmetauscher in einer Ausgangsmündung des einstückigen Gehäuses angeordnet ist und die Anordnung mit einem Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten und die Peltier-Elementanordnung des Wärmetauschers seriell in Längsrichtung der Ausgangsmündung ausgerichtet sind, und wobei mindestens ein Sitzteil oder eine Sitzlehne mit mindestens einem einstückigen Gehäuse ausgestattet ist.
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Das Heiz- und Kühlsystem kann zwei Wärmetauscher aufweisen, die mit beiden Enden des Gebläses gekoppelt sind, wobei mindestens ein Sitzteil oder eine Sitzlehne mit mindestens einem einstückigen Gehäuse ausgestattet ist.
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Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung, wie sie vorstehend dargestellt wurden, hat das Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz die folgenden Wirkungen:
Erstens, da der Sitz unter Verwendung des PTC-Elementes, das eine hervorragende Heizleistung aufweist, erwärmt wird, kann der Wirkungsgrad der Heizung gesteigert werden, wenn er mit dem herkömmlichen Heizen unter Verwendung des Peltier-Elements verglichen wird. Folglich kann das Erwärmen des Fahrzeugsitzes und die Energieeffizienz verbessert werden.
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Zweitens, da das Heizen unter Verwendung des PTC-Elements durchgeführt wird, ist es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht notwendig, die Richtung eines Stroms, der dem Peltier-Element zugeführt wird, umzukehren. Folglich wird der Schaltungsaufbau vereinfacht.
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In den Zeichnungen:
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1 zeigt einen schematischen Aufbau eines beispielhaften Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz der Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils des in der 1 gezeigten beispielhaften Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz.
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3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einem beispielhaften Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt.
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4 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einem beispielhaften Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt.
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5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einem beispielhaften Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt.
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6 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einem beispielhaften Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt.
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7 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einem beispielhaften Heiz- und Kühlsystem für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt.
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8 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine sechste beispielhafte Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt;
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die wichtige Teile des in 8 gezeigten Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz zeigt.
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Es ist zu verstehen, dass die beigefügte Zeichnung nicht unbedingt maßstabsgerecht ist und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale zeigt, die die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich zum Beispiel bestimmter Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen werden im Detail durch die spezielle beabsichtigte Anwendung und die Umstände der Anwendung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich in den verschiedenen Figuren der Zeichnung gleiche Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechende Elemente der Erfindung.
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Es wird jetzt ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht und im Folgenden beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Änderungen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzumfangs der Erfindung liegen, wie er von den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Außerdem sollte Bezug auf die Zeichnung genommen werden, in der gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen verwendet werden, um gleiche oder ähnliche Bauelemente zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung der Erfindung wird eine ausführliche Beschreibung bekannter darin eingebundener Funktionen und Bauelemente weggelassen, wenn sie den Gegenstand der Erfindung eher verunklaren würde.
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1 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz der Erfindung, 2 ist eine perspektivische Ansicht, die wichtige Teile des Heiz- und Kühlsystems für einen in 1 gezeigten Fahrzeugsitz zeigt, und 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt.
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Mit Bezug auf 1 ist das Heiz- und Kühlsystem 1 für einen Fahrzeugsitz der beispielhaften Ausführungsform in der Rückseite eines Fahrzeugsitzes S angeordnet und es führt Luft in den Sitz S zu und heizt und kühlt ihn damit. Der Sitz S weist einen Sitzteil S1 und eine Lehne S2 auf. Der Sitzteil S1 und die Lehne S2 weisen eine Anzahl von Poren auf, sodass Luft, die von dem Heiz- und Kühlsystem 1 zugeführt wird, gleichmäßig über den Sitz S verteilt werden kann.
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Das Heiz- und Kühlsystem 1 für einen Fahrzeugsitz weist zwei Wärmetauscher 10 und 20, ein Gebläse 30 und Rohrleitungen 41 und 42 auf. Der Wärmetauscher 10 ist in der Rückseite der Lehne S2 des Sitzes S angeordnet und der Wärmetauscher 20 ist in der Rückseite des Sitzteiles S1 des Sitzes S angeordnet. Die Wärmetauscher 10 und 20 erwärmen oder kühlen Luft, welche zu den Poren des Sitzes S hingeleitet wird. Das Gebläse 30 bläst Luft zu den Wärmetauschern 10 und 20 hin. Die Rohrleitungen 41 und 42 verbinden das Gebläse 30 mit den Wärmetauschern 10 bzw. 20.
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Die Wärmetauscher 10 und 20 bewirken Wärmeaustausch, um Luft, die von dem Gebläse 30 zugeführt wird, in kalte oder warme Luft zu verwandeln.
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Ausführlicher dargestellt, umfassen die Wärmetauscher 10 und 20 den ersten Wärmetauscher 10, welcher in der Rückseite der Lehne S2 angeordnet ist, um der Lehne S2 kalte oder warme Luft zuzuführen, und den zweiten Wärmetauscher 20, welcher in der Rückseite des Sitzteils S1 angeordnet ist, um dem Sitzteil S1 kalte oder warme Luft zuzuführen.
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Die Wärmetauscher 10 und 20 sind mit dem Gebläse 30 über die erste Rohrleitung 41 bzw. die zweite Rohrleitung 42 verbunden. Die Rohrleitungen 41 und 42 dienen als Durchlass, der die von dem Gebläse 30 strömende Luft zu den Wärmetauschern 10 bzw. 20 liefert. Die Rohrleitungen 41 und 42 und die Wärmetauscher 10 und 20 können aneinander anbringbar und voneinander trennbar vorgesehen sein.
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Das Gebläse 30 führt den Wärmetauschern 10 und 20 Wind über die Rohrleitungen 41 und 42 zu, indem Luft von außerhalb angesaugt wird. Ein Ventilator, welcher in Betrieb ist, wenn er mit elektrischer Energie versorgt wird, ist innerhalb des Gebläses 30 vorgesehen, um einen Luftstrom zu erzeugen. Dafür kann eine Lufteinlassmündung, von der Luft von außerhalb hineingeführt wird, an einer Seite des Gebläses 30 ausgebildet sein und eine Luftgebläsemündung, die mit den jeweiligen Rohrleitungen 41 und 42 in Verbindung steht, auf der anderen Seite des Gebläses 30 ausgebildet sein.
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Der erste Wärmetauscher 10 ist mit der ersten Rohrleitung 41 verbunden, um von dem Gebläse 30 strömenden Wind zu der Lehne S2 zum Erwärmen oder Kühlen zuzuführen. Dafür sind eine Heizung und eine Kühlung innerhalb des ersten Wärmetauschers 10 vorgesehen, um die Luft, welche von dem Gebläse 30 zugeführt wird, zu erwärmen und abzukühlen.
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Wie in 3 gezeigt, weist der erste Wärmetauscher 10 ein Gehäuse 11, das die Kontur des ersten Wärmetauschers 10 definiert, einen Sitzeinlasskanal A, durch welchen Luft, welche innerhalb des Gehäuses 11 wärmegetauscht wird, in die Lehne S2 des Sitzes S eingeleitet wird, und einen Auslasskanal B auf, durch welchen Luft aus dem Sitz S ausströmt.
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Der Sitzeinlasskanal A bildet einen Kanal innerhalb des Gehäuses 11 und das entfernte Ende des Kanals definiert eine Sitzeinlassmündung 11a, durch welche Luft in die Poren des Sitzes S zugeführt wird.
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Der Auslasskanal B ist neben dem Sitzeinlasskanal A angeordnet und bildet einen Kanal, durch welchen Luft ausströmt. Das entfernte Ende des Auslasskanals B definiert eine Auslassmündung 11b. Ein anderes Verbindungsstück, wie zum Beispiel eine Rohrleitung kann mit der Auslassmündung 11b verbunden sein, sodass durch die Auslassmündung 11b ausströmende Luft nicht zurück in den Sitz S fließt.
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Der zweite Wärmetauscher 20 dient dem Zuführen von Luft, welche erwärmt oder heruntergekühlt wird, in den Sitzteil S1 des Sitzes S. Mit Ausnahme dieses Merkmals weist der zweite Wärmetauscher 20 im Wesentlichen die gleiche Funktion und Struktur wie der erste Wärmetauscher 10 auf.
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Das wichtigste Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Heizung und die Kühlung in dem ersten Wärmetauscher 10 bzw. in dem zweiten Wärmetauscher 20 bereitgestellt sind, um in den Sitz S zuzuführende Luft zu erwärmen und zu kühlen. Ein Peltier-Element 13 wird als Hauptkühler verwendet und ein Element 16 mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) wird als Heizung verwendet.
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Wie im Stand der Technik gut bekannt ist, wird, wenn ein Strom um ein Peltier-Element herumgeführt wird, eine Seite erwärmt und die andere Seite wird gekühlt. Die zu erwärmende Seite wird entsprechend der Richtung des angelegten Stroms geändert.
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Dementsprechend dient, wenn der Strom an das Peltier-Element 13 der beispielhaften Ausführungsform angelegt wird, eine Seite des Peltier-Elements 13, welche erwärmt wird, und eine dazu benachbarte Gruppe von Wärmesenkenrippen 14 als Heizung. Zur gleichen Zeit dient die andere Seite des Peltier-Elements 13, welche gekühlt wird und die andere dazu benachbarte Gruppe von Wärmesenkenrippen 14 als Kühlung.
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Das PTC-Element ist ein Halbleiterelement, das einen starken Anstieg seines elektrischen Widerstandes bei einer Temperatur gleich oder größer der Curie-Temperatur erfährt. Das PTC-Element hat eine Eigentemperaturkontrollfunktion, die eine konstante Heiztemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur aufrechterhält, wenn eine Spannung angelegt ist.
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Die Wärmesenkenrippen 14 sind an beiden Seiten des Peitier-Elements 13 in einer Wärmeleitstruktur angebracht, wodurch eine Peltier-Elementanordnung 12 aufgebaut ist. Die Wärmesenkenrippen 14 sind dazu konstruiert, die Kontaktfläche zwischen der warmen und der kalten Luft, die von dem Peltier-Element 13 erzeugt wird, und der Luft, die in dem Wärmetauscher 10 fließt, zu maximieren.
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Zusätzlich sind Wärmesenkenrippen 17 auch an beiden Seiten des PTC-Elements 16 angebracht, wodurch eine PTC-Elementanordnung 15 erzeugt wird. Die Wärmesenkenrippen 17 erhöhen den Wärmetausch-Wirkungsgrad zwischen der Wärme, die von dem PTC-Element 16 erzeugt wird, und der Luft, die in dem Wärmetauscher 10 fließt.
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Obwohl die Wärmesenkenrippen 14 und 17 als Wellbleche geformt sind, können sie zu Rippenformen modifiziert sein. Die Wärmesenkenrippen 14 und 17 können irgendeine Form aufweisen, die der Luft ermöglicht, in Kontakt mit den Wärmesenkenrippen 14 und 17 zu kommen, während die Luft in dem Wärmetauscher 10 fließt.
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Das Gehäuse 11 weist auch eine Trennwand 11d auf, die die Grenze zwischen dem Sitzeinlasskanal A und dem Auslasskanal B definiert, und das Peltier-Element 13 erstreckt sich in Längsrichtung der Trennwand 11d. Insbesondere ist das Peltier-Element 13 derart orientiert, dass eine Seite dem Sitzeinlasskanal A und die andere Seite dem Auslasskanals B zugewandt ist. Dementsprechend bilden die gegenüberliegenden Seiten des Peltier-Elements 13 die Grenze des Sitzeinlasskanals A und die Grenze des Auslasskanals B.
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Eine eingangsseitige Trennwand 11d, welche sich von dem Peltier-Element 13 erstreckt, ist auch benachbart zu einem Einlass 11c des Gehäuses 11 bereitgestellt. Die eingangsseitige Trennwand 11d trennt ferner den Sitzeinlasskanal A von dem Auslasskanal B, sodass Luft, die von dem Peltier-Element 13 erwärmt wird, und Luft, die von dem Peltier-Element 13 gekühlt wird, nicht miteinander in dem Gehäuse 11 vermischt werden.
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Die PTC-Elementanordnung 15 ist längs einer Seite der eingangsseitigen Trennwand 11d angeordnet und ist innerhalb des Sitzeinlasskanals A positioniert. Unter den zwei Kanälen A und B in dem Wärmetauscher 10 erstreckt sich der Sitzeinlasskanal A von dem Gebiet des Eingangs 11c des Gehäuses 11 zu der Sitzeinlassmündung 11a oder 21a.
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Dies kommt daher, weil die PTC-Elementanordnung 15 im Unterschied zu der Peltier-Elementanordnung 12 nur Wärme erzeugt. Somit ist es nicht notwendig, Luft, die von der PTC-Elementanordnung 15 erwärmt wird, durch die Auslassmündung 11b oder 21b herauszuführen, während der Sitz S gerade erwärmt wird.
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Wenn die PTC-Elementanordnung 15 in dem Kanal A positioniert ist, der sich von dem Eingang 11c des Gehäuses 11 zu der Sitzeinlassmündung 11a wie oben beschrieben erstreckt, ist es möglich, ausschließlich Luft, die von der PTC-Elementanordnung 15 erwärmt wird, dem Sitz S durch die Sitzeinlassmündung 11a zuzuführen. Dies kann im Ergebnis den Heizwirkungsgrad und die Energieeffizienz durch die Reduktion von Wärmeverlusten erhöhen.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung des Betriebs des Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die oben beschriebenen Komponenten gegeben.
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Erstens steuert im Fall des Versuchs, im Sommer kalte Luft zu dem Sitz S zuzuführen, eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs das Heiz- und Kühlsystem 1, sodass das Peltier-Element 13 in Betrieb ist, aber das PTC-Element 16 nicht in Betrieb ist.
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Wenn Strom dem Peltier-Element 13 zugeführt wird, wird eine Seite des Peltier-Elements 13, die der Sitzeinlassmündung 11a benachbart ist, herunter gekühlt und die andere Seite des Peltier-Elements 13, die der Auslassmündung 11b benachbart ist, wird erwärmt. Zur gleichen Zeit werden die Wärmesenkenrippen 14 im Kontakt mit dem Peltier-Element 13 entsprechend ihrer Position gekühlt oder erwärmt und sie leisten einen Wärmeaustausch mit der Luft, welche in dem Wärmetauscher 10 fließt.
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Die Luft führt einen Wärmeaustausch mit der Kühlung der Peltier-Elementanordnung 12 durch, während sie entlang dem Kanal A fließt, welcher sich von dem Eingang 11c des Wärmetauschers 10 zu der Sitzeinlassmündung 11a erstreckt. Im Ergebnis wird gekühlte Luft dem Sitz S zugeführt. Im Gegensatz dazu führt die Luft einen Wärmeaustausch mit der Heizung der Peltier-Elementanordnung 12 durch, während sie entlang dem Kanal B fließt, welcher sich von dem Eingang 11c des Wärmetauschers 10 zu der Auslassmündung 11b erstreckt. Im Ergebnis strömt erwärmte Luft aus dem Sitz S durch die Auslassmündung 11b hinaus.
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Als nächstes steuert in dem Fall des Versuchs, im Winter warme Luft dem Sitz S zuzuführen, die Steuereinrichtung des Fahrzeugs das Heiz-Kühlsystem 1, sodass das PTC-Element 16 in Betrieb ist, aber das Peltier-Element 13 nicht in Betrieb ist.
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Wenn dem PTC-Element 16 Strom zugeführt wird, wird das PTC-Element 16 erwärmt und die Wärmesenkenrippen 17 in Kontakt mit dem PTC-Element 16 werden längs dem PTC-Element 16 erwärmt, sodass ein Wärmeaustausch mit der Luft, die in den Wärmetauscher 10 zugeführt wird, durchgeführt wird. Da die PTC-Elementanordnung 15 in dem Kanal A positioniert ist, welcher sich von dem Eingang des Wärmetauschers 10 zu der Sitzeinlassmündung 11a erstreckt, erwärmt die PTC-Elementanordnung 15 nur einen Teil der Luft, welcher zu der Sitzeinlassmündung 11a strömt, wenn die Luft in den Wärmetauscher 10 zugeführt wird. Im Gegensatz dazu passiert der verbleibende Teil der Luft einfach den Wärmetauscher 10 ohne Wärmeaustausch und strömt dann zu der Auslassmündung 11b heraus.
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Zum Beispiel kühlt das Peltier-Element 13 Luft in dem Fall des Versuchs, kalte Luft zu dem Sitz S zuzuführen, und das PTC-Element 16, das eine hervorragende Energieeffizienz hat, erwärmt Luft in dem Fall des Versuchs, warme Luft dem Sitz S zuzuführen. Dies ermöglicht es im Ergebnis, die Heiz- und Kühlwirkung zu verbessern, ebenso wie die Energieeffizienz zu steigern.
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4 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt. Die beispielhafte Ausführungsform wird hauptsächlich mit Bezug auf die Teile beschrieben, die sich von denen der vorhergehenden Ausführungsform unterscheiden.
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Anders als bei der vorhergehenden Ausführungsform weist der Wärmetauscher 10a der beispielhaften Ausführungsform nicht die eingangsseitige Trennwand 11d (siehe 3) auf, sondern ein PTC-Element 16a erstreckt sich weiter in Längsrichtung eines Peltier-Elements 13. Somit befindet sich das PTC-Element 16a näher zum Eingang 11c, d. h. zu dem Gebläse 30 hin.
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Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform sind die Wärmesenkenrippen 14 und 17a an beiden Seiten des Peltier-Elements 13 und des PTC-Elements 16a angebracht, wodurch eine Peltier-Elementanordnung 12 und eine PTC-Elementanordnung 15a konstruiert ist. Jedoch bildet bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform das PTC-Element 16a auch die Grenze zwischen dem Sitzeinlasskanal A und dem Auslasskanal B. Dementsprechend wirkt das PTC-Element 16a auch als eingangsseitige Trennwand 11c der vorangegangenen Ausführungsform.
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Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird im Falle des Versuchs, im Sommer kalte Luft dem Sitz S zuzuführen, das Heiz- und Kühlsystem 1 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform von einer Steuereinrichtung des Fahrzeugs derart gesteuert, dass das Peltier-Element 13a ohne Betrieb des PTC-Elements 16a arbeitet.
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Zusätzlich steuert im Fall des Versuchs, warme Luft dem Sitz S zuzuführen, die Steuereinrichtung des Fahrzeugs das Heiz- und Kühlsystem 1 derart, dass das PTC-Element 16a in Betrieb ist, aber das Peltier-Element 13a nicht in Betrieb ist.
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5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystems für ein Fahrzeug der Erfindung zeigt. Die vorliegende beispielhafte Ausführungsform wird hauptsächlich mit Bezug auf die Teile beschrieben, die sich von denen der vorhergehenden zweiten Ausführungsform unterscheiden.
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Anders als bei der vorhergehenden Ausführungsform sind in einem Wärmetauscher 10b der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform Wärmesenkenrippen 14a an einer Seite eines Peltier-Elements 13a angebracht, die dem Sitzeinlasskanal A zugewandt ist. Jedoch sind Wärmesenkenrippen nicht an der anderen Seite des Peltier-Elements 13a angebracht, welche einem Auslasskanal B zugewandt ist.
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Gemäß diesem Aufbau steuert in dem Fall des Versuchs, warme Luft dem Sitz S zuzuführen, eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs das Heiz- und Kühlsystem derart, dass das PTC-Element 16a in Betrieb ist, aber das Peltier-Element 13a nicht in Betrieb ist. Dies kann im Ergebnis Wärmeverluste verhindern, d. h., Wärme, die von dem PTC-Element 16a erzeugt wird, wird zu dem Peltier-Element 13a transportiert, von dem die Wärme durch den Auslasskanal abgegeben wird.
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Indessen können die Wärmetauscher 10, 10a, und 10b der ersten bis dritten beispielhaften Ausführungsformen derart gesteuert werden, dass nur das Peltier-Element 13, 13a im Fall des Kühlens des Sitzes S in Betrieb ist, aber sowohl das Peltier-Element 13 als auch das PTC-Element 16a im Fall des Erwärmens des Sitzes S in Betrieb sind.
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Zusätzlich kann, wenn Kondenswasser aufgrund des Peltier-Elements 13 in dem Fall des Kühlens des Sitzes S erzeugt wird, der Wärmetauscher derart gesteuert werden, dass auch das PTC-Element 16 in Betrieb ist, um das Kondenswasser zu verdampfen.
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6 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystems für ein Fahrzeug der Erfindung zeigt. Die vorliegende beispielhafte Ausführungsform wird hauptsächlich mit Bezug auf die Teile beschrieben, die sich von denen der vorhergehenden Ausführungsformen unterscheiden.
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Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist in einem Wärmetauscher 10c der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform nur eine Sitzeinlassmündung 11a in einem Gehäuse 11 ausgebildet, aber eine Auslassmündung ist nicht ausgebildet. Zusätzlich ist kein Peltier-Element vorgesehen, obwohl eine PTC-Elementanordnung 15a, die ein PTC-Element 16a und Wärmesenkenrippen 17a aufweist, in dem Gehäuse 11 angeordnet ist.
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Folglich wird das Heiz- und Kühlsystem der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unterschiedlich von denen der vorhergehenden Ausführungsformen betrieben, d. h. das PTC-Element 16 wird im Fall des Erwärmens des Sitzes S betrieben, aber das Kühlen wird nur durch Betreiben des Gebläses 30 ohne Betreiben des PTC-Elements 16 in dem Fall des Kühlens des Sitzes S durchgeführt.
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7 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Wärmetauscher gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystem für ein Fahrzeug der Erfindung zeigt.
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Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist gemäß dem Merkmal der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ein einstückiges Gehäuse H geschaffen, welches einen Wärmetauscher und ein Gebläse darin umfasst. Das einstückige Gehäuse H kann einen Eingang 22 an einer seiner Seiten aufweisen und das Element 15 mit einem positiven Temperaturkoeffizienten und das Peltier-Element 12 können hintereinander in einer Ausgangsmündung 24 entlang einer Längsrichtung der Ausgangsmündung 24 angeordnet sein.
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Im Ergebnis ist der Aufbau des Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz vereinfacht.
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Mit anderen Worten sind die vorhergehenden Ausführungsformen in einem einzigen Gehäuse durch Anordnen eines Gebläses 30 in der Mitte des Gehäuses und Wärmeaustauschkomponenten, einschließlich einer Peltier-Elementanordnung 12 und einer PTC-Elementanordnung 15 auf beiden Seiten des Gebläses realisiert.
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Somit kann gemäß dem Heiz- und Kühlsystem der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine einfache Vorrichtung komplizierte Komponenten ersetzen. Demzufolge kann das Heiz- und Kühlsystem leicht in dem Sitz installiert und von ihm entfernt werden und die Wartung des Heiz- und Kühlsystems ist erleichtert. Es ist zu verstehen, dass der in 7 gezeigte Aufbau nur eine schematische Darstellung ist und der Aufbau der vorhergehenden Ausführungsformen an die Wärmetauschereinheit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform angepasst werden kann.
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8 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine sechste beispielhafte Ausführungsform des Heiz- und Kühlsystems für einen Fahrzeugsitz der Erfindung zeigt, und 9 ist eine perspektivische Ansicht, die wichtige Teile des in 8 gezeigten Heiz- und Kühlsystems für den Fahrzeugsitz zeigt.
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In dieser Ausführungsform weist ein Wärmetauscher 10 eine Rohrleitung 27a, und ein Wärmetauscher 20 weist eine Rohrleitung 27b auf. Die Rohrleitungen 27a und 27b führen Luft, welche erwärmt oder gekühlt wird, dem Sitz zu. Zusätzlich ist eine PTC-Elementanordnung 15a, welche Luft erwärmt, an jedem der Wärmetauscher 10 und 20 montiert.
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Wie in 9 gezeigt, weist beispielhaft Bezug nehmend auf den ersten Wärmetauscher 10 ein Gehäuse 10 eine Lufteinlassmündung 11a auf, aber eine Luftauslassmündung ist nicht vorgesehen. Zusätzlich ist eine PTC-Elementanordnung 15a, welche ein PTC-Element 16a und Wärmesenkenrippen 17a aufweist, in dem Gehäuse 11 angeordnet. Jedoch ist kein Peltier-Element in dem Gehäuse 11 vorgesehen.
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Zusätzlich weist ein Gebläse 30 ein einstückiges Gehäuse H, das mit den Rohrleitungen 27a und 27b in Verbindung steht, einen in dem zentralen Abschnitt des einstückigen Gehäuses H montierten Gebläseventilator 31 und Peltier-Element-Anordnungen 12 auf, die in dem einstückigen Gehäuse H montiert sind. Die Peltier-Elementanordnungen 12 sind in den Abschnitten des einstückigen Gehäuses H angeordnet, die mit den Rohrleitungen 27a und 27b verbunden sind.
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Hier kann wie in den vorhergehenden beispielhaften Ausführungsformen jede der Peltier-Elementanordnungen 12 ein Peltier-Element (nicht gezeigt) und Wärmesenkenrippen (nicht gezeigt) aufweisen, die an einer oder beiden Seiten des Peltier-Elements angebracht sind.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das PTC-Element 16a in Betrieb, wenn der Sitz S geheizt (oder erwärmt) wird, während das Peltier-Element in Betrieb ist, wenn der Sitz S gekühlt wird. Dementsprechend ist es in dieser beispielhaften Ausführungsform möglich, warme Luft dem Sitz S unter Verwendung der PTC-Elemente 16a, die sich an den entfernten Enden der Rohrleitungen 27a und 27b befinden, während des Heizens sofort zur Verfügung zu stellen. Diese Eigenschaften dieser beispielhaften Ausführungsform können vorteilhaft verhindern, dass heiße Luft, welche von dem PTC-Element in dem einstückigen Gehäuse H zugeführt wird, dazu führt, dass die Rohrleitung flexibel wird. Andererseits macht die heiße Luft in der Struktur der vorhergehenden in 7 gezeigten Ausführungsform die Rohrleitung flexibel, wenn Luft durch die Rohrleitung fließt.
