DE102018203701A1

DE102018203701A1 - Temperatursteuersystem zum Vorsehen einer konduktiven Heizung und Kühlung für einen Sitz

Info

Publication number: DE102018203701A1
Application number: DE102018203701.9A
Authority: DE
Inventors: Mladen Humer
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Ein Temperatursteuersystem für einen Fahrzeugsitz umfasst eine Bezugsschicht, ein wärmeleitendes Paneel in einem thermischen Kontakt mit der Bezugsschicht, eine thermische Einrichtung, die einen Temperaturgradienten erzeugt, und einen Wärmeübertragungsaufbau, der das Paneel und die thermische Einrichtung verbindet. Das Paneel und der Wärmeübertragungsaufbau sind ausgebildet, um gemeinsam die Wärmemenge zwischen der Bezugsschicht und der thermischen Einrichtung wärmezuleiten.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/475,691 vom 23. März 2017, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist,
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein Temperatursteuersysteme, die eine Heizung und Kühlung für Sitze vorsehen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Aufbau für eine Heiz- und Kühlanordnung in einem Temperatursteuersystem, das eine konduktive Heizung und Kühlung für einen Fahrzeugsitz vorsieht.
Ein Sitz, wie er allgemein in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, umfasst gewöhnlich einen Polsterschaum, der durch eine Bezugsschicht umwickelt oder auf andere Weise bedeckt ist. Ein Insasse des Fahrzeugsitzes kontaktiert die Bezugsschicht, wenn er auf dem Fahrzeugsitz sitzt. Der Fahrzeugsitz kann weiterhin ein Temperatursteuersystem umfassen, das eine Heizung oder Kühlung der Bezugsschicht für den Komfort des Sitzinsassen vorsieht. Das Temperatursteuersystem kann ein Fluid (wie zum Beispiel Luft) entfernt von der Bezugsschicht heizen oder kühlen. Das Temperatursteuersystem lässt dann das geheizte oder gekühlte Fluid durch Durchgänge zirkulieren, die sich durch das Schaumpolster erstrecken, um die Bezugsschicht konvektiv zu heizen oder zu kühlen.
Gewöhnlich ist die physikalische Dicke oder andere Größe des Fahrzeugsitzes fixiert oder auf andere Weise beschränkt. Deshalb können die Durchgänge, die sich durch das Schaumpolster erstrecken, die durch das Schaumpolster in der fixierten Größe des Fahrzeugsitzes vorgesehene Polsterung reduzieren. Eine Reduktion der Polsterung kann den durch den Fahrzeugsitz für den Sitzinsassen gebotenen Komfort unvorteilhaft reduzieren. Es wäre deshalb wünschenswert, einen verbesserten Aufbau für ein Temperatursteuersystem vorzusehen, das ein konduktives Heizen und Kühlen für Fahrzeugsitze vorsieht und dabei das zuvor geschilderte Problem vermeidet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Temperatursteuersystem, das ein konduktives Heizen und Kühlen für einen Fahrzeugsitz vorsieht. Der Fahrzeugsitz umfasst ein Temperatursteuersystem, das wenigstens eine Heiz- und Kühlanordnung aufweist. Die Heiz- und Kühlanordnung umfasst eine thermische Einrichtung, wenigstens einen Wärmeübertragungsaufbau und wenigstens ein wärmeleitendes Paneel in einem thermischen Kontakt mit einer Bezugsschicht des Fahrzeugsitzes. Die thermische Einrichtung erzeugt einen Temperaturgradienten und kann wahlweise als eine Wärmequelle oder eine Wärmesenke betrieben werden. Vorzugsweise ist die thermische Einrichtung eine Peltier-Einrichtung, die wahlweise als eine Wärmequelle oder eine Wärmesenke betrieben werden kann. Der Wärmeübertragungsaufbau wärmeleitet eine Wärmemenge zwischen der thermischen Einrichtung und den Paneelen, und die Paneele wärmeleiten die Wärmemenge zwischen dem Wärmeübertragungsaufbau und der Bezugsschicht. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann der Wärmeübertragungsaufbau ein Heizrohr sein und können die Paneele aus einer Kupferfolie oder einer Aluminiumfolie bestehen. Es können ein einzelnes Paneel oder mehrere Paneele vorgesehen sein. Eine Wärmeleitung der Wärmemenge zwischen der thermischen Einrichtung und der Bezugsschicht sieht eine Heizung oder Kühlung der Bezugsschicht vor.
Das Temperatursteuersystem kann die Heiz- und Kühlanordnung in einem Heizmodus betreiben, um den Fahrzeugsitz zu heizen. Dabei wird die thermische Einrichtung betrieben, um einen ersten Temperaturgradienten zu erzeugen, sodass die thermische Einrichtung als eine Heizquelle zum Zuführen der ersten Wärmemenge betrieben wird. Die erste Wärmemenge wird dann durch den Wärmeübertragungsaufbau und das Paneel zu der Bezugsschicht wärmegeleitet. Ein Sitzinsasse wird durch die erste Wärmemenge in der Bezugsschicht gewärmt.
Das Temperatursteuersystem kann die Heiz- und Kühlanordnung auch in einem Kühlmodus betreiben, um den Fahrzeugsitz zu kühlen. Der Sitzinsasse nimmt den Fahrzeugsitz ein und erwärmt die Bezugsschicht, wenn eine zweite Wärmemenge von dem Sitzinsassen zu der Bezugsschicht wärmegeleitet wird. Die zweite Wärmemenge wird dann durch das Paneel und den Wärmeübertragungsaufbau zu der thermischen Einrichtung wärmegeleitet. Die thermische Einrichtung wird betrieben, um einen zweiten Temperaturgradienten derart zu erzeugen, dass die thermische Einrichtung als eine Wärmesenke zum Empfangen der zweiten Wärmemenge betrieben wird.
Verschiedene Aspekte der Erfindung werden für den Fachmann durch die folgende ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes, der ein verbessertes Temperatursteuersystem gemäß der Erfindung enthält.
2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil des in 1 gezeigten Fahrzeugsitzes und zeigt eine erste Ausführungsform einer Heiz- und Kühlanordnung des Temperatursteuersystems.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von 2 und zeigt Teile der ersten Ausführungsform der Heiz- und Kühlanordnung.
4 ist eine 3 ähnliche Schnittansicht einer alternativen Anordnung der Teile der ersten Ausführungsform der Heiz- und Kühlanordnung.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben der Heiz- und Kühlanordnung des Temperatursteuersystems in einem Heizmodus zeigt.
6 ist eine 2 ähnliche schematische Draufsicht, die die Heiz- und Kühlanordnung des im Heizmodus betriebenen Temperatursteuersystems zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben der Heiz- und Kühlanordnung des Temperatursteuersystems in einem Kühlmodus zeigt.
8 ist eine 2 ähnliche schematische Draufsicht, die die Heiz- und Kühlanordnung des im Kühlmodus betriebenen Temperatursteuersystems zeigt.
9 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil des Fahrzeugsitzes von 1 und zeigt eine zweite Ausführungsform einer Heiz- und Kühlanordnung des Temperatursteuersystems.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist ein allgemein durch das Bezugszeichen 10 angegebener Sitz gezeigt, der zum Beispiel in einem Auto oder einem anderen Fahrzeug angeordnet werden kann. Der Fahrzeugsitz 10 wird an einem Boden 12 oder einer anderen Haltefläche des Fahrzeugs montiert und umfasst eine Sitzfläche 14 und eine Sitzlehne 16. Die Sitzlehne 16 kann beweglich (z.B. schwenkbar) oder fix in Bezug auf die Sitzfläche 14 sein. Die Sitzlehne 16 kann optional eine gegenüber der Sitzfläche 14 angebrachte Kopfstütze 18 umfassen. Die Kopfstütze 18 kann eine separate Komponente sein oder in der Sitzlehne 16 integriert sein. Eine Schicht 20 wie etwa eine Bezugsschicht für den Fahrzeugsitz 10 bedeckt wenigstens Teile der Sitzfläche 14, der Sitzlehne 16 und der Kopfstütze 18, auf denen ein Sitzinsasse (nicht gezeigt) sitzt oder mit denen er in Kontakt kommt. In nicht-einschränkenden Beispielen kann die Bezugsschicht 20 aus Vinyl, Stoff oder Leder bestehen.
Der Fahrzeugsitz 10 umfasst ein allgemein durch das Bezugszeichen 22 angegebenes Temperatursteuersystem für das selektive Heizen und/oder Kühlen des Fahrzeugsitzes 10. Wie gezeigt, umfasst das Temperatursteuersystem 22 eine allgemein durch das Bezugszeichen 24 angegebene und durch Strichlinien dargestellte erste Heiz- und Kühlanordnung, die in der Sitzlehne 16 aufgenommen ist. Die Beschreibung der ersten oder zweiten Heiz- und Kühlanordnungen 24 oder 26 gilt auch für die jeweils andere der Heiz- und Kühlanordnungen 24 oder 26. Das Temperatursteuersystem 22 kann die ersten und zweiten Heiz- und Kühlanordnungen 24 und 26 entweder in gleicher Weise oder unabhängig voneinander betreiben.
Wenn gewünscht, kann das Temperatursteuersystem 22 auch eine größere oder kleinere Anzahl von Heiz- und Kühlanordnungen als die gezeigten ersten und zweiten Heiz- und Kühlanordnungen 24 und 26 aufweisen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können mehrere Heiz- und Kühlanordnungen in der Sitzfläche 14 und/oder der Sitzlehne 16 vorgesehen sein, um ein spezifisches Heizen und/oder Kühlen gemäß dem Wunsch des Sitzinsassen vorzusehen. In einem weiteren nicht-einschränkenden Beispiel kann auf eine der gezeigten Heiz- und Kühlanordnungen 24 oder 26 verzichtet werden, sodass also die Sitzfläche 14 oder die Sitzlehne 16 keine Heiz- und Kühlanordnung aufweist.
2 und 3 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform der ersten Heiz- und Kühlanordnung 24. Die erste Ausführungsform der ersten Heiz- und Kühlanordnung 24 enthält eine Vielzahl von wärmeleitenden Paneelen 28, die durch entsprechende Wärmeübertragungsaufbauten 30 mit einer thermischen Einrichtung 32 verbunden sind. Weiterhin wird die erste Heiz- und Kühlanordnung 24 durch ein in der Sitzfläche 14 vorgesehenes Schaumpolster 34 gehalten. Ein Ventilator 36 kann vorgesehen sein, um Luft von um die thermische Einrichtung 32 herum auszuführen. Diese Komponenten der ersten Heiz- und Kühlanordnung 24 werden im Folgenden im Detail erläutert.
Wie am besten in 3 zu erkennen ist, sind die Paneele 28 vorzugsweise derart in der Sitzfläche 14 positioniert, dass die Paneele 28 in einem thermischen Kontakt mit der die Sitzfläche 14 bedeckenden Bezugsschicht 20 sind. Wie weiter unten erläutert wird, werden die Paneele 28 verwendet, um eine Wärmemenge zwischen der Bezugsschicht 20 und den Wärmeübertragungsaufbauten 30 zu leiten. Mit anderen Worten verteilen die Paneele 28 eine Wärmemenge zu oder sammeln eine Wärmemenge von der Bezugsschicht 20. Vorzugsweise sind die Paneele 28 aus einer oder mehreren dünnen Schichten eines wärmeleitenden Materials wie etwa eines Metallmaterials oder einer wärmeleitenden Folie ausgebildet. In nicht-einschränkenden Beispielen können die Paneele 28 aus einer Kupferfolie oder einer Aluminiumfolie mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 10 mm ausgebildet sein. Die Dicken der Paneele 28 können lokal an den Wärmeübertragungsaufbauten 30 vergrößert sein, um die Wärmeleitung zu verstärken. Alternativ dazu können die Paneele 28 aus einem beliebigen wärmeleitenden Material einschließlich eines Verbundmaterials oder einer anderen Kombination aus mehreren Materialien hergestellt sein.
Die Paneele 28 sind vorzugsweise flexibel unter der Last des auf dem Fahrzeugsitz 10 sitzenden Sitzinsassen 10. Wenn die Dicke der Paneele 28 größer ist, kann es vorteilhaft sein, dass auch die Flexibilität der Paneele 28 größer ist. Die Paneele 28 können gekrümmt oder anders geformt sein, um den Konturen des Schaumpolsters 34 und der Sitzfläche 14 des Fahrzeugsitzes 10 angepasst zu sein. Die erste Heiz- und Kühlanordnung 24 kann auch weniger oder mehr als die vier gezeigten Paneele 28 aufweisen. Weiterhin sind die Paneele 28 nicht auf die hier gezeigten Größen und Formen beschränkt. Die Paneele 28 sind vorzugsweise derart dimensioniert, geformt und angeordnet, dass sie das Heizen und Kühlen der Sitzfläche 14 durch eine Wärmeleitung zwischen den Paneelen 28 und der Bezugsschicht 20 maximieren. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können wenigstens 50% der Sitzfläche 14 und der Sitzlehne 16 durch die Paneele 28 bedeckt sein.
Die Paneele 28 können glatt sein oder können alternativ dazu eine dreidimensionale Flächengeometrie aufweisen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können die Paneele 28 eine wellige Flächengeometrie aufweisen. Alternativ dazu können die Paneele 28 aus einem porösen Metallmaterial mit Leerräumen wie etwa einem Kupferschwamm oder einem Metallnetz ausgebildet sein. Luft kann durch die Leerräume fließen, um die Wärmemenge gleichmäßig in den Paneelen 28 zu verteilen und/oder Feuchtigkeit (z.B. Perspiration) von der Bezugsschicht 20 zu entfernen.
Unter einem „thermischen Kontakt“ ist hier ein ausreichender Kontakt zwischen zwei Körpern für das Übertragen oder sonstige Bewegen einer Wärmemenge zwischen denselben mittels einer Wärmeleitung zu verstehen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel sind zwei Körper thermisch in Kontakt, wenn sie in einem direkten physikalischen Kontakt miteinander sind. In einem weiteren nicht-einschränkenden Beispiel sind zwei Körper auch thermisch in Kontakt, wenn sie durch eine dünne Schicht aus einem nicht-isolierenden Material wie etwa einem Kleber voneinander getrennt sind.
Die Wärmeübertragungsaufbauten 30 sind vorgesehen, um die Paneele 28 thermisch mit der thermischen Einrichtung 32 zu verbinden. Die Wärmeübertragungsaufbauten 30 sind derart thermisch in Kontakt mit den Paneelen 28 und der thermischen Einrichtung 32, dass die Wärmeübertragungsaufbauten 30 die Wärmemenge zwischen den Paneelen 28 und der thermischen Einrichtung 32 wärmeleiten. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 als Wärmerohre verkörpert sein. In einem weiteren nicht-einschränkenden Beispiel können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 aus einem stark wärmeleitenden Material wie etwa Graphen, einem Verbundmaterial oder einer Kombination aus mehreren stark wärmeleitenden Materialien ausgebildet sein. Die Wärmeübertragungsaufbauten 30 weisen vorzugsweise eine größere Wärmeleitung als das Schaumpolster 34 auf. Daraus resultiert, dass die Wärmemenge primär zwischen den Paneelen 28 und der thermischen Einrichtung 32 über die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und nicht durch das Schaumpolster 34 geleitet wird.
Die Wärmeleitungsaufbauten 30 sind vorzugsweise an den Paneelen 28 fixiert oder auf andere Weise befestigt. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 an die Paneele 28 punktgeschweißt oder mittels eines geeigneten Klebers oder mechanischer Mittel an den Paneelen 28 fixiert sein. Alternativ dazu können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 auch nicht an den Paneelen 28 fixiert sein. Statt dessen können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die Paneele 28 in Kontakt miteinander gehalten werden. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die Paneele 28 durch eine Kombination aus dem Bezug 20, dem Schaumpolster 34 oder einem anderen Halteaufbau in Kontakt gehalten werden.
Die Paneele 28 und die Wärmeübertragungsaufbauten 30 wirken zusammen, um die Wärmeleitung der Wärmemenge zwischen der Bezugsschicht 20 und der thermischen Einrichtung 32 vorzusehen. Dabei können die Paneele 28 und die Wärmeübertragungsaufbauten 30 die Wärmemenge von der thermischen Einrichtung 32 zu der Bezugsschicht 20 leiten und die Wärmemenge von der Bezugsschicht 20 zu der thermischen Einrichtung 32 leiten, jeweils in Abhängigkeit vom Betriebsmodus (z.B. einem Kühlmodus oder einem Heizmodus) der ersten Heiz- und Kühlanordnung 24.
Die Paneele 28 und die Wärmeübertragungsaufbauten 30 werden hier als separate Komponenten beschrieben und gezeigt, wobei sie aber auch als einzelne, kombinierte Aufbauten vorgesehen sein können. Die einzelnen, kombinierten Aufbauten weisen jeweils einen Paneelteil als die Paneele 28 und einen Wärmeübertragungsteil als die Wärmeübertragungsaufbauten 30 auf. Die einzelnen, kombinierten Aufbauten können aus einem einzelnen wärmeleitenden Material hergestellt werden. Weiterhin kann ein einzelner Wärmeübertragungsaufbau 30 mehr als eines der Paneele 28 mit der thermischen Einrichtung 32 verbinden. Wenn der einzelne Wärmeübertragungsaufbau 30 mehr als eines der Paneele 28 mit der thermischen Einrichtung 32 verbindet, können die mehreren Paneele 28 als ein einzelner, kombinierter Aufbau mit dem Wärmeübertragungsaufbau 30 ausgebildet werden. Der einzelne, kombinierte Aufbau kann aus einem einzelnen wärmeleitenden Material oder einer Kombination aus verschiedenen wärmeleitenden Materialien bestehen.
Die thermische Einrichtung 32 kann als ein beliebiger Aufbau verkörpert sein, der einen Temperaturgradienten oder eine Differenz erzeugen kann, sodass die thermische Einrichtung 32 wahlweise als eine Wärmequelle oder eine Wärmesenke wirken kann. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann die thermische Einrichtung 32 eine Wärmepumpe sein, die wahlweise als eine Wärmequelle oder eine Wärmsenke betrieben werden kann. Alternativ dazu können eine Wärmequelle und eine Wärmesenke auch als separate Einrichtungen vorgesehen sein. Wenn die thermische Einrichtung 32 als eine Wärmequelle betrieben wird, führt die thermische Einrichtung 32 eine durch die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die Paneele 28 wärmegeleitete Wärmemenge zu der Bezugsschicht 20 zu. Wenn die thermische Einrichtung 32 als eine Wärmesenke betrieben wird, empfängt die thermische Einrichtung 32 eine von der Bezugsschicht 20 durch die Paneele 28 und die Wärmeübertragungsmenge 30 wärmegeleitete Wärmemenge.
Vorzugsweise ist die thermische Einrichtung 32 eine Peltier-Einrichtung, die den Peltier-Effekt für das Erzeugen des Temperaturgradienten verwendet. Der Peltier-Effekt erzeugt einen Temperaturgradienten über einen elektrischen Übergang zwischen zwei verschiedenen Materialien, wenn ein Strom an dem elektrischen Übergang angelegt wird. Ob der Temperaturgradient ein Heizen oder Kühlen erzeugt (d.h. ob die Peltier-Einrichtung als eine Wärmequelle oder Wärmesenke funktioniert), hängt von der Polarität des an der Peltier-Einrichtung angelegten Stroms ab. Die Peltier-Einrichtung kann also alternativ als eine Wärmequelle oder eine Wärmesenke betrieben werden, indem die Polarität des an der Peltier-Einrichtung angelegten Stroms geändert wird.
Die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die Paneele 28 wärmeleiten die Wärmemenge zwischen der thermischen Einrichtung 32 und der Bezugsschicht 20, weil Wärme von relativ heißen Temperaturen zu relativ kalten Temperaturen geleitet wird. Um also den Fahrzeugsitz 10 zu heizen, erzeugt die thermische Einrichtung 32 einen ersten Temperaturgradienten, sodass die thermische Einrichtung 32 als eine Wärmequelle betrieben wird. Daraus resultiert, dass die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die Paneele 28 funktionieren, um eine erste Wärmemenge von der relativ heißen thermischen Einrichtung 32 zu der relativ kalten Bezugsschicht 20 wärmezuleiten. Um den Fahrzeugsitz 10 zu kühlen, erzeugt die thermische Einrichtung 32 einen zweiten Temperaturgradienten, sodass die thermische Einrichtung 32 als eine Wärmesenke betrieben wird. Daraus resultiert, dass die Paneele 28 und die Wärmeübertragungsaufbauten 30 funktionieren, um eine zweite Wärmemenge von der relativ heißen Bezugsschicht 20 zu der relativ kalten thermischen Einrichtung 32 wärmezuleiten. Wenn die thermische Einrichtung 32 eine Peltier-Einrichtung ist, können die ersten und zweiten Temperaturgradienten erzeugt werden, indem die Polarität des an der thermischen Einrichtung 32 angelegten Stroms umgekehrt wird. Die ersten und zweiten Wärmemengen sind jeweils proportional zu einer gewünschten Heiz- oder Kühlgröße. Die absoluten Werte der ersten und zweiten Wärmemengen können nach Wunsch gleich oder verschieden sein.
Ähnlich wie die Fixierung zwischen den Wärmeübertragungsaufbauten 30 und den Paneelen 28 können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 mittels eines geeigneten Klebers oder mechanischer Mittel an der thermischen Einrichtung 32 fixiert oder befestigt sein. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 durch Punktschweißen, einen Kleber oder mechanische Mittel wie etwa einen Eingriff zwischen einem Zapfen oder einer Schraube und einem Aufnahmeteil an der thermischen Einrichtung 32 fixiert sein. Alternativ dazu können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die thermische Einrichtung 32 auch nicht fixiert sein. Statt dessen können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die thermische Einrichtung 32 durch eine Kombination aus dem Schaumpolster 34 und einem anderen Halteaufbau in einem thermischen Kontakt gehalten werden.
Wie erläutert, hält das Schaumpolster 34 die erste Heiz- und Kühlanordnung 24. Das Schaumpolster 34 sieht auch eine Polsterung für die Sitzfläche 14 vor und hält die Bezugsschicht 20 (die Bezugsschicht 20 wird auch durch die Paneele 28 gehalten, und zwar dort wo die Bezugsschicht 20 über den Paneelen 28 liegt). Dabei sind die Paneele 28 wie in 3 gezeigt zwischen dem Schaumpolster 34 und der Bezugsschicht 20 angeordnet. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann das Schaumpolster 34 aus einem Polyurethanschaum ausgebildet sein. Wie gezeigt, sind die Paneele 28 in einer oberen Fläche 38 des Schaumpolsters 34 versenkt, sodass eine glatte Fläche für den Sitzinsassen vorgesehen wird. Alternativ dazu können die Paneele 28 auch nicht in dem Schaumpolster 34 versenkt sein.
Weiterhin werden die Wärmeübertragungsaufbauten 30 in dem Schaumpolster 34 gehalten, sodass sich also die Wärmeübertragungsaufbauten 30 durch das Schaumpolster 34 erstrecken. Das Schaumpolster 34 erstreckt sich zwischen den Paneelen 28 und der thermischen Einrichtung 32 derart, dass das Schaumpolster 34 die Paneele 28 und die thermische Einrichtung 32 voneinander trennt. Wie gezeigt, erstrecken sich die Wärmeübertragungsaufbauten 30 linear und geneigt durch das Schaumpolster 34 zwischen den Paneelen 28 und der thermischen Einrichtung 32. Alternativ dazu können die Wärmeübertragungsaufbauten 30 auch eine andere Anordnung oder Ausrichtung zwischen den Paneelen 28 und der thermischen Einrichtung 32 aufweisen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel können wenigstens Teile der Wärmeübertragungsaufbauten 30 nicht-linear sein.
Weiterhin ist die thermische Einrichtung 32 in 3 als in dem Schaumpolster 34 angeordnet gezeigt. Die thermische Einrichtung 32 kann während des Gießens des Schaumpolsters 34 in dem Schaumpolster 34 positioniert werden oder kann durch einen Zugangskanal, der dann mit einem Schaumpfropfen (nicht gezeigt) gefüllt wird, in dieses eingeführt werden. Alternativ dazu kann die thermische Einrichtung 32 auch anders als in 3 gezeigt angeordnet sein. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann die thermische Einrichtung 32 extern zu dem Schaumpolster 34' (wie in 4 gezeigt) oder anders positioniert werden.
Der Ventilator 36 führt Luft (entweder heiße Luft oder kalte Luft) von um die thermische Einrichtung 32 herum zu außerhalb der Sitzfläche 14 aus. Die Luft wird über einen Einlasskanal (nicht gezeigt) zu um die thermische Einrichtung 32 herum zugeführt. Wie gezeigt, führt der Ventilator 36 die Luft durch einen Lüftungskanal 40 in dem Schaumpolster 34 aus. Wie gezeigt, erstreckt sich der Lüftungskanal 40 zu einer seitlichen Fläche der Sitzfläche 14, sodass die Luft um die thermische Einrichtung 32 zu hinter dem Fahrzeugsitz 10 ausgeführt wird. Alternativ dazu kann sich der Lüftungskanal 40 auch anders als hier gezeigt erstrecken. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann sich der Lüftungskanal 40 zu einer unteren Fläche der Sitzfläche 14 erstrecken und die Luft von um die thermische Einrichtung 32 herum zu unter dem Fahrzeugsitz 10 ausführen. Außerdem kann sich der Lüftungskanal 40 von der in 2 gezeigten Erstreckung weiter um die thermische Einrichtung 32 herum erstrecken, um ein zusätzliches Ausführen von Luft um die thermische Einrichtung 32 herum vorzusehen. Weiterhin kann der Ventilator 36 anders als in 2 gezeigt relativ zu der thermischen Einrichtung 32 positioniert sein.
5 und 6 zeigen ein Verfahren 42 für das Betreiben der ersten Heiz- und Kühlanordnung 24 in dem Heizmodus. In einem anfänglichen Schritt 44 des Verfahrens 42 wird die thermische Einrichtung 32 als eine Wärmequelle betrieben, um den ersten Temperaturgradienten zu erzeugen, der die erste Wärmemenge von der thermischen Einrichtung 32 zu der Bezugsschicht 20 zuführt. Der Betrieb der thermischen Einrichtung 32 als eine Wärmequelle hat eine Bewegung (d.h. Wärmeleitung) der ersten Wärmemenge von der relativ heißen thermischen Einrichtung 32 zu der relativ kalten Bezugsschicht 20 zur Folge, weil die Bezugsschicht 20 zu Beginn eine niedrigere Temperatur aufweist als die thermische Einrichtung 32. Die thermische Einrichtung 32 weist also wenigstens zu Beginn eine höhere Temperatur auf als die Bezugsschicht 20, während die erste Heiz- und Kühlanordnung 24 in dem Heizmodus betrieben wird. Die thermische Einrichtung 32 kann mit dem Betrieb als eine Wärmequelle beginnen, bevor der Sitzinsasse den Fahrzeugsitz 10 einnimmt.
In einem zweiten Schritt 46 des Verfahrens 42 wird die erste Wärmemenge durch die Wärmeübertragungsaufbauten 30 von der thermischen Einrichtung 32 zu den Paneelen 28 wärmgeleitet. Die Wärmeleitung der ersten Wärmemenge in dem zweiten Schritt 46 wird durch erste Heizpfeile 48 in 6 angegeben. In einem dritten Schritt 50 des Verfahrens 42 wird die erste Wärmemenge durch die Paneele 28 von den Wärmeübertragungsaufbauten 30 zu der Bezugsschicht 20 wärmegeleitet. Die Wärmeleitung der ersten Wärmemenge in dem Schritt 50 wird durch zweite Heizpfeile 52 in 6 angegeben. In einem vierten Schritt 54 des Verfahrens 42 empfängt die Bezugsschicht 20 die erste Wärmemenge von den Paneelen 28. In einem abschließenden Schritt 56 des Verfahrens 42 wird der Sitzinsasse durch die erste Wärmemenge in der Bezugsschicht 20 gewärmt. Gemäß dem Heizverfahren 42 fließt also die erste Wärmemenge konduktiv wie durch den Pfeil 58 in 5 angegeben von der thermischen Einrichtung 32 durch die Wärmeübertragungsaufbauten 30 und die Paneele 28 zu der Bezugsschicht 20, um den Sitzinsassen zu wärmen.
7 und 8 zeigen ein Verfahren 60 zum Betreiben der ersten Heiz- und Kühlanordnung 24 in dem Kühlmodus. In einem anfänglichen Schritt 62 des Verfahrens 60 wird die thermische Einrichtung 32 betrieben, um den zweiten Temperaturgradienten zu erzeugen, sodass die thermische Einrichtung 32 als eine Wärmesenke betrieben wird, die die zweite Wärmemenge von der Bezugsschicht 20 abführt. Der Betrieb der thermischen Einrichtung 32 als eine Wärmesenke hat eine Bewegung (d.h. Wärmeleitung) der zweiten Wärmemenge von der relativ heißen Bezugsschicht 20 zu der relativ kalten thermischen Einrichtung 32 zur Folge, weil die Bezugsschicht 20 zu Beginn eine höhere Temperatur aufweist als die thermische Einrichtung 32. Die thermische Einrichtung 32 weist also wenigstens zu Beginn eine niedrigere Temperatur auf als die Bezugsschicht 20, während die Heiz- und Kühlanordnung 24 in dem Kühlmodus betrieben wird. Die thermische Einrichtung 32 kann mit dem Betrieb als eine Wärmesenke beginnen, bevor der Sitzinsasse den Fahrzeugsitz 10 einnimmt.
In einem zweiten Schritt 64 des Verfahrens 60 wird eine zweite Wärmemenge durch die Wärmeübertragungsaufbauten 30 von den Paneelen 28 zu der thermischen Einrichtung 32 wärmegeleitet. Die Wärmeleitung der zweiten Wärmemenge in dem zweiten Schritt 64 wird durch erste Kühlpfeile 66 in 8 angegeben. In einem dritten Schritt 68 des Verfahrens 60 wird die zweite Wärmemenge durch die Paneele 28 von der Bezugsschicht 20 zu den Wärmeübertragungsaufbauten 30 wärmegeleitet. Die Wärmeleitung der zweiten Wärmemenge in dem Schritt 68 wird durch zweite Kühlpfeile 70 in 8 angegeben. In einem vierten Schritt 72 des Verfahrens 60 empfangen die Paneele 28 die zweite Wärmemenge von der Bezugsschicht 20. In einem abschließenden Schritt 74 des Verfahrens 42 wird der Sitzinsasse durch das Übertragen der zweiten Wärmemenge von der Bezugsschicht 20 zu den Paneelen 28 gekühlt. Gemäß dem Kühlverfahren 60 fließt die zweite Wärmemenge konduktiv wie durch den Pfeil 76 von 7 angegeben von der Bezugsschicht 20 durch die Paneele 28 und die Wärmeübertragungsaufbauten 30 zu der thermischen Einrichtung 32, um den Sitzinsassen zu kühlen.
9 ist eine schematische Draufsicht auf die Sitzfläche 14 des Fahrzeugsitzes von 1 und zeigt eine zweite Ausführungsform einer Heiz- und Kühlanordnung 24' des Temperatursteuersystems 22. In dieser zweiten Ausführungsform verbinden mehrere Wärmeübertragungsaufbauten 30 verschiedene Teile eines einzelnen wärmeleitenden Paneels 28 mit der thermischen Einrichtung 32. Vorzugsweise sind die mehreren Wärmeübertragungsaufbauten 30 positioniert, um die Flächengröße der Sitzfläche 14, durch die hindurch Wärme emittiert oder absorbiert wird, zu maximieren und auch die Rate, mit der die Wärme zugeführt oder empfangen wird, zu maximieren. Die zweite Ausführungsform der Heiz- und Kühlanordnung 24' kann in den Heiz- und Kühlmodi im Wesentlichen wie oben beschrieben betrieben werden.
Vorstehend wurden das Prinzip und die Betriebsweise der Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und gezeigt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Erfindung auch anders als hier beschrieben und gezeigt realisiert werden kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62475691 [0001]

Claims

Heiz- und Kühlanordnung für einen Sitz, die umfasst: eine Schicht, die ausgebildet ist, um einen Teil eines Sitzes zu bilden, ein wärmeleitendes Paneel in einem thermischen Kontakt mit der Schicht, eine thermische Einrichtung, die einen Temperaturgradienten erzeugt, und einen Wärmeübertragungsaufbau, der das Paneel und die thermische Einrichtung verbindet, wobei das Paneel und der Wärmeübertragungsaufbau ausgebildet sind, um gemeinsam eine Wärmemenge zwischen der Schicht und der thermischen Einrichtung wärmezuleiten.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei die thermische Einrichtung eine Wärmesenke ist, die die Wärmemenge von der Schicht empfängt.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei die thermische Einrichtung eine Wärmequelle ist, die die Wärmemenge zu der Schicht zuführt.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei die thermische Einrichtung eine Peltier-Einrichtung ist, die wahlweise als eine Wärmesenke oder eine Wärmequelle betrieben werden kann.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeübertragungsaufbau ein Wärmerohr ist.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei das Paneel aus einer Metallfolie besteht.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 6, wobei das Paneel eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 10 mm aufweist.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 6, wobei das Paneel porös ist.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, wobei das Paneel ausgebildet ist, um die Wärmemenge zwischen der Schicht und dem Wärmeübertragungsaufbau durch eine Wärmeleitung zu bewegen, und wobei der Wärmeübertragungsaufbau ausgebildet ist, um die Wärmemenge zwischen dem Paneel und der thermischen Einrichtung durch eine Wärmeleitung zu bewegen.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 1, die weiterhin ein die Schicht tragendes Schaumpolster umfasst, wobei das Paneel zwischen der Schicht und dem Schaumpolster angeordnet ist.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 10, wobei das Schaumpolster zwischen dem Paneel und der thermischen Einrichtung angeordnet ist.
Heiz- und Kühlanordnung nach Anspruch 10, wobei wenigstens ein Teil des Wärmeübertragungsaufbaus in dem Schaumpolster angeordnet ist.
Temperatursteuersystem für einen Fahrzeugsitz, das umfasst: eine Bezugsschicht, wenigstens ein wärmeleitendes Paneel, das in einem thermischen Kontakt mit der Bezugsschicht ist, eine Wärmepumpe, die einen Temperaturgradienten erzeugt, und wenigstens einen Wärmeübertragungsaufbau, der das wenigstens eine Paneel und die Wärmepumpe verbindet, wobei der wenigstens eine Wärmeübertragungsaufbau und das wenigstens eine Paneel ausgebildet sind, um gemeinsam eine Wärmemenge zwischen der Bezugsschicht und der Wärmepumpe wärmezuleiten.
Temperatursteuersystem nach Anspruch 13, wobei die Wärmepumpe wahlweise als eine Wärmesenke oder eine Wärmequelle betrieben werden kann.
Temperatursteuersystem nach Anspruch 13, wobei die Wärmepumpe eine Peltier-Einrichtung ist.
Temperatursteuersystem nach Anspruch 13, wobei der wenigstens eine Wärmeübertragungsaufbau ein Wärmerohr ist.
Temperatursteuersystem nach Anspruch 13, wobei das wenigstens eine Paneel aus einer Metallfolie besteht.
Temperatursteuersystem nach Anspruch 13, das weiterhin ein Schaumpolster umfasst, das die Bezugsschicht hält, wobei das wenigstens eine Paneel zwischen der Bezugsschicht und dem Schaumpolster angeordnet ist und sich der wenigsten seine Wärmeübertragungsaufbau durch das Schaumpolster erstreckt.
Temperatursteuersystem für einen Fahrzeugsitz, das umfasst: eine Bezugsschicht, ein Schaumpolster, das die Bezugsschicht hält, ein wärmeleitendes Paneel, das in einem thermischen Kontakt mit der Bezugsschicht ist und zwischen der Bezugsschicht und dem Schaumpolster angeordnet ist, wobei das Paneel aus einer Metallfolie besteht, eine thermische Einrichtung, die einen Temperaturgradienten erzeugt, wobei die thermische Einrichtung eine Peltier-Einrichtung ist, die wahlweise als eine Wärmequelle und eine Wärmesenke betrieben werden kann, und ein Wärmerohr, das das Paneel und die thermische Einrichtung verbindet, wobei das Paneel und das Wärmerohr ausgebildet sind, um gemeinsam eine Wärmemenge zwischen der Bezugsschicht und der thermischen Einrichtung wärmezuleiten.
Temperatursteuersystem nach Anspruch 19, das weiterhin einen Ventilator umfasst, wobei der Ventilator Luft von um die thermische Einrichtung herum ausführt.