KR101684140B1 - 쿠션형 냉난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쿠션형 냉난방장치에 관한 것으로, 헤드레스트의 내부 또는 하방에 마련되어 실내공기를 흡입하는 블로워; 헤드레스트 내부 또는 블로워 전방에서 승객측으로 마련되며, 내부에는 탑승자의 목을 향하도록 전방으로 형성된 송풍공간과 전방 이외의 어느 일방으로 방열공간이 형성되고, 블로워로부터 토출된 실내공기가 송풍공간과 방열공간으로 유동되는 지지쿠션; 및 지지쿠션과 블로워의 사이에 마련되며 지지쿠션의 송풍공간으로 유동하는 공기를 가열 또는 냉각하는 열전모듈;을 포함하는 쿠션형 냉난방장치가 소개된다.

Description

쿠션형 냉난방장치{CUSHION TYPE AIR-CONDITIONING SYSTEM}

본 발명은 실내온도를 조절함에 있어서 탑승자의 체감온도를 빠르게 변화시켜 탑승자의 불쾌감을 효과적으로 해소하는 쿠션형 냉난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 실내의 온도를 조절하기 위한 냉난방장치가 구비된다. 차량의 냉난방장치는 외부 또는 실내의 공기를 흡입하고 이를 가열 또는 냉각하여 원하는 온도로 조절한 뒤, 이를 차량의 실내로 송출하는 과정을 통하여 차량의 실내온도를 조절한다.

그러나, 위와 같은 일반적인 냉난방장치에 의한 실내온도 조절은 탑승자에게 요구되는 실내온도가 대기온도와 편차가 클수록 장시간이 소요되며, 탑승자가 느끼는 체감온도의 변화 또한 완만하게 이루어져 탑승자의 불쾌감을 유발할 수 있다.

따라서, 한겨울철이나 한여름철과 같이 대기온도와 상온과의 차이가 큰 경우, 차량의 실내온도가 적정수준으로 조절될 때까지 그 출발이 지연되는 경우가 빈번하며, 수인의 탑승자가 요구하는 실내온도가 상이한 경우에도 실내온도 조절에 어려움이 있다.

상기 실내온도 조절문제를 해결하기 위하여 현재 사용되는 장치로는, 탑승자의 체감온도를 빠르게 변화시킬 수 있도록 차량용 시트 내부에 열선처리를 하여 탑승자에게 열을 직접 가해주는 장치가 있으며, 차량용 시트백에 냉각장치를 구비하여 탑승자의 주변 온도를 빠르게 냉각시키는 장치를 이용하기도 한다. 그 외 다수 기업에서도 지속적으로 차량용 온도조절장치 개발에 힘쓰고 있다.

이와 관련하여 한국등록특허공보 제 10-1469938호인 '복수의 통풍모듈이 구비된 차량용 시트'가 참조될 수 있다.

그러나, 상기 온도조절을 위한 장치들은 시트 또는 시트백의 내부에 냉난방장치를 설치해야 하는 등 설비가 복잡하고 소요비용이 크며, 탑승자가 체감하는 온도의 변화가 빠르게 일어나지 않는다는 문제점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1469938 B1

본 발명은 실내온도를 조절함에 있어서 탑승자의 체감온도를 빠르게 변화시켜 탑승자의 불쾌감을 효과적으로 해소할 수 있도록 하는 쿠션형 냉난방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쿠션형 냉난방장치는 헤드레스트의 내부 또는 하방에 마련되어 실내공기를 흡입하는 블로워; 헤드레스트 내부 또는 블로워 전방에서 승객측으로 마련되며, 내부에는 탑승자의 목을 향하도록 전방으로 형성된 송풍공간과 전방 이외의 어느 일방으로 방열공간이 형성되고, 블로워로부터 토출된 실내공기가 송풍공간과 방열공간으로 유동되는 지지쿠션; 및 지지쿠션과 블로워의 사이에 마련되며 지지쿠션의 송풍공간으로 유동하는 공기를 가열 또는 냉각하는 열전모듈;을 포함한다.

헤드레스트 내부 또는 하방에 마련되며, 하면이 블로워와 연통되고 승객측 방향을 제외한 타 방향으로 실내공기를 흡입하는 흡입구가 형성된 공기흡입부;를 더 포함하고, 블로워는 공기흡입부를 통하여 실내공기를 흡입한 후 지지쿠션으로 공급할 수 있다.

헤드레스트는 하면 및 그 이외의 어느 일면을 관통하는 관통덕트가 형성되고, 블로워는 헤드레스트의 관통덕트를 통하여 실내공기를 흡입한 후 지지쿠션으로 공급할 수 있다.

블로워의 토출구측은 연결덕트를 통하여 지지쿠션과 연결되며, 연결덕트는 지지쿠션측으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.

열전모듈은 하우징과 열전소자로 구성되며, 하우징의 상단은 연결덕트를 통하여 블로워와 연결될 수 있다.

열전소자는 하우징의 내부공간을 전면부공간과 후면부공간으로 구획하도록 배치될 수 있다.

열전소자는 전면부공간과 접하는 전면에 공조면이 형성되고, 후면부공간과 접하는 후면에 방열면이 형성되며, 방열면에는 방열패널이 결합되며 방열패널은 양 측방으로 연장되어 그 면적이 공조면보다 넓게 형성될 수 있다.

전면부공간과 후면부공간은 각각 공조면과 방열패널에 대응되는 단면 형상을 갖도록 형성됨으로써 후면부공간의 폭이 전면부공간의 폭보다 클 수 있다.

지지쿠션의 송풍공간은 차량 전후방으로 형성되고 방열공간은 송풍공간에서 차량 양 측방으로 연장된 형상일 수 있다.

열전모듈은 송풍공간과 방열공간이 분기되는 지점에 마련되고, 열전모듈의 열전소자는 공조면과 방열면으로 구성되며, 공조면이 송풍공간을 향하도록 배치되고, 공조면에 공조핀이 송풍공간을 향하도록 마련될 수 있다.

열전소자의 방열면에는 방열패널이 결합되고, 방열패널은 방열공간을 따라 지지쿠션의 양 측방으로 연장되며, 방열패널에는 방열패널의 길이방향을 따라 방열핀이 마련될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 쿠션형 냉난방장치에 따르면, 실내온도를 조절함에 있어서 탑승자의 체감온도를 빠르게 변화시켜 탑승자의 불쾌감을 효과적으로 해소할 수 있도록 한다.

특히, 탑승자의 목 주변을 감싸는 지지쿠션에서 온도가 조절된 공기를 직접 송풍함으로써 탑승자의 체감온도를 빠르게 변화시키는 데에 유리하며, 헤드레스트와 블로워 사이에 공기흡입구를 구비하거나 헤드레스트 내부에 관통덕트를 형성함으로써 헤드레스트의 위치와 무관하게 블로워의 공기 흡입이 용이하도록 구성하여 사용상의 불편함을 해소한다.

동시에, 열전모듈 운전에 따라 방열된 공기는 지지쿠션의 측방으로 배출함으로써 탑승자가 원하지 않는 온도의 공기에 노출되는 것을 방지하여 탑승자의 불쾌감을 해소할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션형 냉난방장치가 차량에 결합된 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 헤드레스트에 관통덕트가 형성된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션형 냉난방장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 쿠션형 냉난방장치에서 열전모듈의 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션형 냉난방장치가 차량에 결합된 상태를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 헤드레스트(100)에 관통덕트(110)가 형성된 상태를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿠션형 냉난방장치의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 쿠션형 냉난방장치에서 열전모듈(400)의 단면도이다.

본 발명은 차량의 실내온도를 조절함에 있어서 탑승자의 체감온도를 빠르게 변화시켜 탑승자의 불쾌감을 간단하고 효과적으로 해소시킬 수 있는 것이다.

도 1 또는 도 3 과 같이, 본 발명에 따른 쿠션형 냉난방장치는, 헤드레스트(100)의 내부 또는 하방에 마련되어 실내공기를 흡입하는 블로워(200); 헤드레스트(100) 내부 또는 블로워(200) 전방에서 승객측으로 마련되며, 내부에는 탑승자의 목을 향하도록 전방으로 형성된 송풍공간(520)과 전방 이외의 어느 일방으로 방열공간(540)이 형성되고, 블로워(200)로부터 토출된 실내공기가 송풍공간(520)과 방열공간(540)으로 유동되는 지지쿠션(500); 및 지지쿠션(500)의 내부 중 송풍공간(520)과 방열공간(540)이 분기되는 지점에 마련되어, 송풍공간(520)으로 유동하는 공기를 가열 또는 냉각하는 열전모듈(400);을 포함한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 블로워(200)는 바람직하게는 외관을 형성하는 하우징의 내부에 팬이 구비되며, 헤드레스트(100) 내부 또는 하방에 마련된다. 헤드레스트(100)의 하방에 마련되는 경우, 바람직하게는 시트백측에 고정되어 헤드레스트(100)의 높이 조정과 무관하게 일정공간으로 공기를 송풍할 수 있도록 한다. 차량의 전력을 이용하거나 자체 배터리를 구비할 수 있는 등 그 운전방식은 다양할 수 있다.

본 발명은 온도변화에 민감하게 반응할 수 있는 인체의 목 주변에 온도가 조절된 공기를 송풍함으로써, 차량 실내의 평균온도에 우선하여 탑승자가 느끼는 체감온도를 만족시켜 탑승자의 불쾌감을 효과적으로 해소하려는 것이다.

또한, 대기의 평균기온이 따뜻한 날씨에는 주행자가 본인의 의사와 상관없이 수면욕을 조절하지 못해 졸음운전을 할 수 있는데, 차량 실내의 평균온도를 변화시키지 않으면서도 온도변화에 민감한 탑승자의 목 주변공간에 냉각된 공기를 송풍함으로써 졸음운전을 방지하는 효과 또한 가질 수 있다.

이 때, 실내공기를 흡입하여 탑승자에게 송풍하기 위한 공기 유동의 출력을 담당하는 블로워(200)와 송풍구(510)가 위치하는 탑승자의 목 주변과의 거리가 멀수록, 블로워(200)가 실내공기를 송출하는데에 필요한 출력의 부담이 증가한다.

따라서, 블로워(200)는 종국적으로 온도가 조절된 공기가 송풍되는 지점인 탑승자의 목 주변과 거리가 가까울수록 효율성이 증가되는 바, 블로워(200)는 탑승자의 목 부위와 가장 가까운 위치로서, 시트백의 상단이며 헤드레스트(100)의 하방에 구비되는 것이다.

한편, 지지쿠션(500)은 헤드레스트 내부 또는 블로워 전방에서 승객측으로 마련되며, 탑승자의 목 주변을 감싸는 형상으로 구비될 수 있다. 인체에서 가장 온도변화에 민감한 목 주변으로 온도가 조절된 공기를 송풍하려는 바, 송풍구(510)가 구비된 지지쿠션(500)을 탑승자의 목 후방부에 위치시키는 것이다.

특히, 차량의 시트에 설비되는 냉난방장치는 탑승자가 이용함에 있어 불편함을 느끼지 않도록 구성하는 것이 중요한 고려사항이라 할 것인데, 단순히 열전모듈(400)만을 탑승자의 후방부에 구비하는 것이 아니라, 열전모듈(400)의 전방에 지지쿠션(500)을 구비함으로써 탑승자에게 편안함을 주어 만족감을 더욱 상승시킬 수 있는 것이다.

또한, 지지쿠션(500)의 내부에는 온도가 조절된 공기가 열전모듈(400)로부터 탑승자의 목을 향하여 전방으로 유동할 수 있는 송풍공간(520)이 구비되고, 열전모듈(400)을 통과하여 방열된 공기가 유동하도록 전방 이외의 어느 일방으로 형성된 방열공간(540)이 구비된다.

열전모듈(400)에 의하여 온도가 조절된 공기가 유효한 온도를 유지하면서 빠르게 탑승자의 목 주위로 송풍되도록 하기 위하여, 송풍공간(520)은 지지쿠션(500)의 내부에서 전후방으로 형성되어 유동경로를 단축시키는 것이다.

또한, 열전모듈(400)을 통과하면서 방열된 공기는 탑승자가 원하는 온도와 상이하므로 이를 전방으로 토출하게 되면 탑승자를 향하여 전달되므로 본 발명의 기능을 반감시키게 된다. 따라서, 열전모듈(400)에 의하여 방열된 공기는 송풍공간(520)의 통하여 송풍되는 공기와 접촉하지 않도록 전면 이외의 방향으로 토출시키는 것이다.

한편, 열전모듈(400)은 지지쿠션(500)과 블로워(200) 사이에 마련되며 지지쿠션(500)의 송풍공간(520)으로 유동하는 공기를 가열 또는 냉각한다.

열전모듈(400)이란, 전기적 에너지를 열에너지로 전환하는 열전소자를 이용하여 유체를 냉각 또는 가열하는 장치를 말하는데, 열전소자는 얇은 판 형상으로 구비되며 그 일면은 공조면(410)이라 하고 타면은 방열면(440)이라 한다.

열전소자는 공급받는 전기의 방향에 따라서 공조면(410)의 가열 또는 냉각이 이루어진다. 다만, 열전소자는 공조면(410)이 가열되면 방열면(440)은 냉각되고, 공조면(410)이 냉각되면 방열면(440)은 가열되는 운전특성을 가진다.

또한, 방열면(440)의 가열 시 방열면(440)으로부터 열을 제거해주거나, 방열면(440)의 냉각 시 방열면(440)으로 열을 공급해주는 양이 클수록 공조면(410)의 공조성능은 우수해진다.

본 발명의 열전모듈(400)은 블로워(200)와 지지쿠션(500)의 사이에 구비될 수 있으며, 블로워(200)로부터 공급받은 공기를 공조면(410)으로 유동시켜 냉각 또는 가열하여 지지쿠션(500)의 송풍공간(520)으로 유동시킨다.

특히, 본 발명은 열전소자의 특성을 이용하여 공기의 냉각뿐만 아니라 난방기능을 겸하도록 구성되어 사용자의 필요에 따라 송풍되는 공기의 온도를 조절하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

한편, 도 3 과 같이, 본 발명은 헤드레스트(100)의 내부 또는 하방에 마련되며, 하면이 블로워(200)와 연통되고, 승객측 방향을 제외한 타 방향으로 실내공기를 흡입하는 흡입구가 형성된 공기흡입부(210);를 더 포함하고, 블로워(200)는 공기흡입부(210)를 통하여 실내공기를 흡입한 후 지지쿠션(500)으로 공급할 수 있다.

공기흡입부(210)는 승객측을 제외한 타 방향에서 매쉬타입의 흡입부를 구비하거나, 흡입부와 측면이 연통되도록 형성된 덕트를 구비할 수 있으며, 그 단면의 형상이나 재질은 다양할 수 있다. 공기흡입부(210)는 블로워(200)의 흡입구 상단에 구비될 수 있으며, 블로워(200)와 일체로 구비될 수도 있다.

본 발명의 블로워(200)는 헤드레스트(100) 하방에 구비되는 경우, 시트백의 상단으로서 헤드레스트(100)의 하방에 위치하는데, 헤드레스트(100)는 사용자에 따라 시트백과의 간격조절이 가능하도록 구비됨이 일반적이다. 따라서 헤드레스트(100)를 최하점에 위치시켜 시트백과의 간격을 최소로 하는 경우, 바람직하게는 시트백과 헤드레스트(100) 사이에서 흡입구를 상면에서 구비할 수 있는 블로워(200)의 흡입구가 헤드레스트(100)에 의하여 차단되는 경우가 있을 수 있는 것이다.

따라서, 헤드레스트(100)의 위치가 최하점에 설정되더라도, 측면에서 공기가 유동할 수 있는 개방구가 형성된 공기흡입부(210)를 블로워(200)의 상단에 구비함으로써, 헤드레스트(100)의 위치와 무관하게 블로워(200)가 공기를 흡입할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 도 2 와 같이, 본 발명의 헤드레스트(100)는 하면 및 그 이외의 어느 일면을 관통하는 관통덕트(110)가 형성되고, 블로워(200)는 헤드레스트(100)의 관통덕트(110)를 통하여 실내공기를 흡입한 후 지지쿠션(500)으로 공급할 수 있다.

바람직하게는 관통덕트(110)의 개구는 각각 하면과 그 이외의 어느 일면에 형성될 수 있다. 각각의 개구는 상호 연통되고 개구의 수는 복수일 수 있다.

본 발명의 블로워(200)는 헤드레스트(100)의 하방에 구비될 수 있는데, 헤드레스트(100)는 사용자에 따라 시트백과의 간격조절이 가능하도록 구비됨이 일반적이다. 따라서 헤드레스트(100)를 최하점에 위치시켜 시트백과의 간격을 최소로 하는 경우, 바람직하게는 시트백과 헤드레스트(100) 사이에서 흡입구를 상면에서 구비할 수 있는 블로워(200)의 흡입구가 헤드레스트(100)에 의하여 차단되는 경우가 있을 수 있는 것이다.

따라서, 헤드레스트(100)의 위치가 최하점에 설정되더라도, 헤드레스트(100)의 하면 이외의 어느 일면에 형성된 개구와 연통된 헤드레스트(100) 하면의 개구를 통하여 블로워(200)가 공기를 흡입할 수 있도록 하여, 본 발명의 작동영역을 넓힐 수 있다.

한편, 도 1 내지 3과 같이, 본 발명의 쿠션형 냉난방장치에 있어서 블로워(200)의 토출구측은 연결덕트(300)를 통하여 열전모듈(400)과 연결되며, 연결덕트(300)는 열전모듈(400)측으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.

연결덕트(300)는 블로워(200)의 토출구측에서 열전모듈(400)의 공기유입구측으로 연장된 형상으로서 그 단면의 형상은 다양할 수 있다. 또한, 블로워(200) 또는 열전모듈(400)의 하우징과 일체로 형성될 수 있다.

특히, 연결덕트(300)는 블로워(200)측에서 열전모듈(400)측으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있는데, 동일한 유체가 유동하는 과정에서 경로상의 단면적이 작아지는 경우 유속이 증가하는 현상이 발생하는데, 이에 따라 열전모듈(400)측에 전달되는 공기는 블로워(200)로부터 토출된 공기보다 유속이 증가하게 된다.

따라서, 열전모듈(400)의 하우징 내부공간으로 유입되는 공기의 유속이 증가하는 만큼 열전모듈(400)의 내부공간을 유동하는 공기의 순환속도가 증가하게 되는 것이고, 공기의 순환속도가 증가함으로써 열전모듈(400)의 열전소자에 형성된 방열면(440)과 공기와의 열교환량이 증가하여 열전소자의 공조성능이 향상되는 것이다.

또한, 도 3 내지 4와 같이, 본 발명의 열전모듈(400)은 하우징과 열전소자로 구성되며, 하우징의 상단은 연결덕트(300)를 통하여 블로워(200)와 연결될 수 있다.

열전모듈(400) 하우징의 형상은 열전소자의 형상 및 그 내부 구성요소에 따라 다양해질 수 있으며, 바람직하게는 하우징의 상단에 공기유입구가 형성될 수 있고 공기유입구는 연결덕트(300)를 통하여 블로워(200)의 공기토출구와 연결될 수 있다. 하우징은 연결덕트(300)가 일체로 형성된 형태로 구비될 수 있다.

이에 따라, 블로워(200)로부터 토출되는 공기는 연결덕트(300)를 통하여 열전모듈(400)의 공기유입구로 유동되며, 열전모듈(400)로 유입된 공기는 열전소자를 지나면서 그 온도가 조절되어 지지쿠션(500)의 송풍공간(520) 또는 방출공간을 통하여 지지쿠션(500)의 외면으로 토출되는 것이다.

특히, 도 3 내지 4 와 같이, 본 발명의 열전소자는 하우징의 내부공간을 전면부공간(420)과 후면부공간(450)으로 구획하도록 배치될 수 있다.

즉, 열전모듈(400) 하우징의 내부공간은 공기유입구 이외의 지점에서 상호간의 공기 교환이 일어날 수 없도록 열전소자에 의하여 구획된 전면부공간(420)과 후면부공간(450)으로 구성된다.

또한, 바람직하게는 열전모듈(400) 하우징의 내부공간은 그 상단에 구비된 공기유입구의 하방에 형성되고, 전면부공간(420)은 하우징의 내부공간 중 탑승자측으로 형성되며 후면부공간(450)은 시트백측으로 형성되는 것이다.

열전모듈(400)의 하우징 내부공간에는 열전소자의 공조면(410)에 의하여 온도가 조절되는 송풍공기와 열전소자의 방출면과 열교환을 하는 방열공기가 구분되어 유동한다. 각각의 공기 유동은 상호간의 교환이 없도록 유동하여야 공조성능이 향상되는 것이다.

따라서, 열전모듈(400)의 하우징 내부공간을 열전소자 등을 통하여 전면부공간(420)과 후면부공간(450)으로 구획함으로써, 2종류의 공기흐름을 상호간섭 없이 열전모듈(400)의 내부공간에서 유동시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 도 3 내지 4와 같이, 본 발명의 열전소자는 전면부공간(420)과 접하는 전면에 공조면(410)이 형성되고, 후면부공간(450)과 접하는 후면에 방열면(440)이 형성되며, 방열면(440)에는 방열패널(442)이 결합되며 방열패널(442)은 양 측방으로 연장되어 그 면적이 공조면(410)보다 넓게 형성될 수 있다.

공조면(410)에는 탑승자에게 필요한 온도로 조절되는 송풍공기가 접촉하고, 방열면(440)에는 공조면(410)을 지나는 공기와 상반된 열교환이 이루어지는 방열공기가 접촉한다. 이에 따라, 공조면(410)을 열전모듈(400)의 전면부공간(420)에 구비하고 방열면(440)을 열전모듈(400)의 후면부공간(450)에 구비하여 탑승자측으로 전달되는 방열면(440)에 의한 열 간섭을 최소화하는 것이다.

구체적으로, 열전소자의 공조면(410)을 열전모듈(400) 하우징의 내부공간 중 탑승자측으로 형성된 전면부공간(420)측에 구비하여, 탑승자에게 송풍되는 공기의 유동경로를 최소화하고, 이로써 공조면(410)을 지난 공기가 송풍과정에서 불필요한 열교환을 일으키는 것을 최소화하는 것이다.

또한, 열전소자의 방열면(440)을 열전모듈(400) 하우징의 내부공간 중 시트백측으로 형성된 후면부공간(450)측에 구비하여, 방열면(440)에 의하여 공조면(410)측과 상반되도록 가열 또는 냉각된 공기가 전도 등의 방식을 통하여 탑승자측으로 열 간섭을 일으키는 것을 최소화하는 것이다.

즉, 열전소자의 공조면(410)은 전면부공간(420)에, 방열면(440)은 후면부공간(450)에 구비하여 공조면(410)에 의한 공기의 냉난방 효율을 향상시키고 방열면(440)에 의한 불필요한 열 간섭을 최소화 할 수 있는 것이다.

또한, 방열면(440)에는 방열패널(442)이 결합될 수 있는데, 바람직하게는 방열패널(442)은 열전도도가 높은 소재로 형성되고 그 면적은 열전소자의 공조면(410)보다 넓게 형성될 수 있다.

열전소자는 일반적으로 공조면(410)과 방열면(440)의 면적이 동일하게 형성되는 구조인데, 방열면(440)이 주변과의 열 전도를 통하여 흡열 또는 방열하는 열량이 공조면(410)보다 클수록 공조면(410)의 냉각 또는 가열성능이 우수해지는 특성을 가진다.

따라서, 방열면(440)에 열전도도가 우수한 방열패널(442)의 결합시키고, 방열패널(442)의 면적을 공조면(410)보다 넓게 형성함으로써, 주변과 열교환이 가능한 방열면(440)적을 증가시키는 것이다.

이에 따라, 방열패널(442)에 의하여 증가된 방열면(440)적은 공조면(410)과 비교하여 흡열 또는 발열량이 상승함으로써, 공조면(410)의 공조성능을 향상시키는 효과를 가질 수 있는 것이다.

한편, 도 4와 같이, 본 발명의 열전모듈(400) 내부공간 중 전면부공간(420)과 후면부공간(450)은 각각 공조면(410)과 방열패널(442)에 대응되는 단면 형상을 갖도록 형성됨으로써 후면부공간(450)의 폭이 전면부공간(420)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

구체적으로, 전면부공간(420)은 공조면(410)이 구비되며, 공조면(410)과 대응하는 단면형상이 탑승자측으로 연장되어 형성되므로, 전면부공간(420)의 일부가 방열패널(442)에 노출되는 것을 차단하여 전면부공간(420)을 유동하는 공기 또한 방열패널(442)과의 접촉이 차단된다.

또한, 후면부공간(450)은 방열패드의 표면이 노출되는데, 공조성능 향상을 위하여 공조면(410)보다 그 면적이 크게 형성된 방열패널(442)의 표면 전체에서 공기가 유동할 수 있도록 후면부공간(450) 또한 방열패드와 같은 단면 형상을 갖도록 형성되는 것이다.

이로써, 전면부공간(420)을 유동하는 공기는 방열패널(442)의 영향을 받지 않으면서 온도가 조절되고, 후면부공간(450)을 유동하는 공기는 방열패널(442)의 표면 전체에서 열교환을 일으켜 방열패널(442)의 흡열 또는 방열량을 상승시킬 수 있는 것이다.

한편, 도 1과 같이, 본 발명의 쿠션형 냉난방장치에서 지지쿠션(500)의 송풍공간(520)은 차량 전후방으로 형성되고 방열공간(540)은 송풍공간(520)에서 차량 양 측방으로 연장된 형상일 수 있다.

바람직하게는 지지쿠션(500)의 송풍공간(520)은 열전모듈(400)의 하우징 내부공간 중 전면부공간(420)과 연통되며, 송풍공간(520)을 유동하는 공기는 송풍공간(520)의 단부로서 지지쿠션(500) 전면에 형성된 송풍구(510)를 통하여 탑승자에게 송풍된다.

송풍구(510)는 온도가 조절된 공기의 배출구로서, 지지쿠션(500) 표면에 형성된 단일 또는 복수의 개구이거나 공기 투과성의 패드로 구비되는 등 그 형상은 다양할 수 있다.

전면부공간(420)을 통과하면서 온도가 조절된 공기는 송풍공간(520)을 유동하는 과정에서 주변과의 열 교환이 발생하여 온도를 유지하지 못하는 경우가 생길 수 있어, 유동경로가 길수록 냉난방효율이 떨어지는 원인이 될 수 있다.

따라서, 전면부공간(420)을 통과한 공기가 탑승자에게 송풍되기까지의 경로를 최단으로 설정하기 위하여 전면부공간(420)을 통과한 공기의 유로가 되는 송풍공간(520)은 차량 전후방으로 형성되고, 송풍공간(520)을 유동하는 공기는 열전모듈(400)로부터 탑승자에게로 직진운동하여 유동할 수 있는 것이다.

한편, 바람직하게는 지지쿠션(500)의 방열공간(540)은 열전모듈(400)의 하우징 내부공간 중 후면부공간(450)과 연통되며, 방열공간(540)을 유동하는 공기는 방열공간(540)의 단부로서 지지쿠션(500) 측면에 형성되는 토출구(530)를 통하여 배출된다.

토출구(530)는 후면부공간(450)을 통과한 공기의 배출구로서, 지지쿠션(500) 표면에 형성된 단일 또는 복수의 개방구 또는 공기 투과성의 패드로 구비되는 등 그 형상은 다양할 수 있다.

후면부공간(450)을 통과하면서 방열패널(442)과 열을 교환한 공기는 전면부공간(420)을 통과한 공기와 상이한 온도를 가지는 바, 탑승자측으로 배출되지 않도록 지지쿠션(500)의 전면 이외의 타면에서 배출되도록 하는 것이다.

다만, 지지쿠션(500)의 상면측으로 방열된 공기를 배출하는 것은 블로워(200) 출력의 부담을 증가시키고, 지지쿠션(500)의 하면측으로 방열된 공기를 배출하는 것은 탑승자에게 전달될 수 있어 불쾌감을 유발할 수 있다.

또한, 지지쿠션(500)의 후면측으로 방열된 공기를 배출하는 것은 시트백에 의하여 공기 배출이 방해받을 수 있는데, 가사 시트백의 후면으로 배출되도록 구성하더라도 후방 좌석의 탑승자에게 전달되어 불쾌감을 유발할 수 있는 것이다.

따라서, 지지쿠션(500)의 측면측으로 토출구(530)를 형성함이 효율적이며, 방열공간(540) 또한 지지쿠션(500) 내부에서 차량 양 측방으로 연장된 형상으로 형성되는 것이 효율적인 것이다.

지지쿠션(500)의 토출구(530)는 지지쿠션(500)의 양측면에 형성될 수 있고, 바람직하게는 지지쿠션(500)의 양측면 중 타 시트가 구비되지 않은 일방의 측면으로만 토출구(530)가 형성될 수 있다.

한편, 도 1과 같이, 본 발명의 열전모듈(400)은 송풍공간(520)과 방열공간(540)이 분기되는 지점에 마련되고, 열전모듈(400)의 열전소자는 공조면(410)과 방열면(440)으로 구성되며, 공조면(410)이 송풍공간(520)을 향하도록 배치되고, 공조면(410)에 공조핀(430)이 송풍공간(520)을 향하도록 마련될 수 있다.

지지쿠션(500) 내부에서 차량의 전후방으로 연장된 송풍공간(520)과 차량의 양측방으로 연장된 방열공간(540)은 송풍공간(520)의 단부 중 송풍구(510)가 형성되지 않은 타측 단부가 방열공간(540)의 일지점과 교접하면서 상호 분기점을 형성한다.

이에 따라, 열전모듈(400)을 송풍공간(520)과 방열공간(540)의 분기점에 위치하도록 구비하여 열전모듈(400)을 통과한 각 공기가 직진하여 송풍구(510) 및 토출구(530)를 향하도록 함으로써, 각 공기의 최단 유동경로를 형성하는 것이다.

또한, 열전소자의 공조면(410)이 송풍공간(520)을 향하도록 배치하여 공조면(410)이 속하는 전면부공간(420)의 전단이 송풍공간(520)을 향하도록 배치된다. 바람직하게는 열전모듈(400)의 하우징은 전면부공간(420)의 전단부에서 개구를 형성하여 송풍공간(520)과 전면부공간(420)이 서로 연통되도록 한다.

따라서, 전면부공간(420)을 유동하여 온도가 조절된 공기는 탑승자측을 향하여 유동함에 있어서 굴절되는 경로없이 직진하여 송풍구(510)송풍구(510) 수 있으므로, 유동경로 및 유동시간이 단축되어 송풍공간(520)에서 발생할 수 있는 주변과의 열 교환이 감소되므로 공조성능이 향상되는 것이다.

한편, 열전소자의 공조면(410)에는 기둥 형상의 공조핀(430)이 수개 마련될 수 있는데, 공조핀(430)은 공조면(410)으로부터 전면부공간(420)을 따라 연장된 기둥 형상으로서, 그 단면의 형상은 다양할 수 있다. 또한 공조면(410)과 일체로 성형되거나, 개별 성형되어 공조면(410)에 결합되는 등 결합방식 또한 다양할 수 있다.

공조핀(430)은 공조면(410)이 공기와 열교환을 이루는 접촉면적을 확대시켜, 공기와의 흡열 또는 발열량을 증가시킴으로써 공조성능을 향상시키는데 사용된다.

이러한 공조핀(430)은 전면부공간(420) 내에 구비되는데, 전면부공간(420)의 전단이 송풍공간(520)을 향하도록 구비됨에 따라 공조핀(430) 또한 송풍공간(520)을 향하도록 마련되어 공기의 유동방향과 일치하도록 구비된다. 이에 따라서, 공기의 유동을 방해하지 않으면서 열 교환을 가능하게 하는 이점이 있다.

한편, 도 1 또는 4와 같이, 본 발명의 열전소자 방열면(440)에는 방열패널(442)이 결합되고, 방열패널(442)은 방열공간(540)을 따라 지지쿠션(500)의 양 측방으로 연장되며, 방열패널(442)에는 방열패널(442)의 길이방향을 따라 방열핀(460)이 마련될 수 있다.

방열패널(442)은 공조면(410)보다 큰 면적으로 형성되는데, 방열패널(442)을 지지쿠션(500)의 양 측방으로 연장시켜 그 면적을 증가시킴으로써, 방열면(440)적과 단면의 형상이 같은 후면부공간(450) 또한 지지쿠션(500)의 양 측방으로 연장된 형상을 가지며, 이에 따라 열전모듈(400)의 하우징 또한 양 측방으로 연장되어 구비된다.

이에 따라, 열전모듈(400)은 송풍공간(520)과 방열공간(540)의 분기점에 구비되고, 열전모듈(400) 하우징의 후면부공간(450)은 방열공간(540)을 따라 지지쿠션(500)의 양 측방으로 연장된 형상을 가지는 바, 후면부공간(450)은 방열공간(540)의 일부를 구성하도록 위치하는 것이다.

바람직하게는 열전모듈(400)의 하우징은 후면부공간(450)이 연장된 측방의 단부에서 개방부를 형성하여 후면부공간(450)과 방열공간(540)이 연통되도록 한다. 따라서, 후면부공간(450)을 유동하는 공기는 굴절없이 직진하여 방열공간(540)의 단부에 형성되는 토출구(530)로 향하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서 방열패널(442) 및 후면부공간(450)은 지지쿠션(500)의 양측면까지 연장되어 개구가 형성된 열전모듈(400) 하우징의 측면이 지지쿠션(500)의 측면으로 노출되어 토출구(530) 역할을 수행할 수도 있다.

한편, 방열패널(442)의 흡열 또는 방열량은 방열패널(442)의 온도와 주변공기의 차가 클수록 커지는데, 방열패널(442)과 접촉하는 공기를 빠르게 배출하고 새로운 공기를 접촉시킴으로써 방열패널(442)의 흡열 또는 방열량을 증가시킬 수 있는 것이다.

즉, 후면부공간(450)의 공기가 직진하여 토출구(530)를 향하도록 하여 유동경로 및 유동시간을 단축할 수 있고, 이에 따라 후면부공간(450)을 유동하는 공기의 순환이 빠르게 이루어져 방열패널(442)의 흡열 또는 방열량을 증가시키는 것이다.

한편, 열전소자의 방열패널(442)에는 기둥 형상의 방열핀(460)이 수개 마련될 수 있는데, 방열핀(460)은 방열패널(442)로부터 후면부공간(450)을 따라 연장된 기둥 형상으로서, 그 단면의 형상은 다양할 수 있다. 또한, 방열면(440)과 일체로 성형되거나 개별 성형 후 방열면(440)에 결합되는 등 결합방식 또한 다양할 수 있다.

방열핀(460)은 방열패널(442)이 공기와 열교환을 이루는 접촉면적을 확대시켜, 공기와의 흡열 또는 발열량을 증가시키는데 사용된다.

이러한 방열핀(460)은 지지쿠션(500)의 양 측방으로 연장된 방열패널(442)의 길이방향을 따라 마련될 수 있으므로, 공기의 유동을 방해하지 않으면서 열 교환을 가능하게 하는 이점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

200 : 블로워 300 : 연결덕트
400 : 열전모듈 500 : 지지쿠션

Claims (11)

1. 헤드레스트의 내부 또는 하방에 마련되고, 실내공기를 흡입하여 토출하도록 마련된 블로워;
   헤드레스트 또는 블로워 전방으로부터 탑승자측을 향해 돌출되도록 마련되며, 내부에는 탑승자의 목 또는 후두부를 향하도록 전방측으로 연장된 송풍공간 및 전방 이외의 어느 일방으로 연장된 방열공간이 형성되고, 블로워로부터 토출된 실내공기가 송풍공간과 방열공간으로 유동되도록 마련된 지지쿠션; 및
   지지쿠션의 내부에 삽입되고, 지지쿠션의 송풍공간으로 유동하는 공기를 가열 또는 냉각하도록 마련된 열전모듈;을 포함하며,
   열전모듈은 하우징 및 열전소자를 포함하도록 구성되고, 열전소자는 하우징의 내부공간을 전면부공간 및 후면부공간으로 구획하도록 배치되며,
   전면부공간은 탑승자를 향하도록 열전소자의 전방측에 마련되고, 후면부공간은 탑승자로부터 이격되도록 열전소자의 후방측에 마련되며,
   열전소자는 탑승자의 목 또는 후두부를 바라보는 공조면이 상기 전면부공간의 일면을 이루되, 방열면이 후면부공간의 일면을 이루도록 마련되고,
   하우징은 탑승자를 마주보는 전면의 적어도 일부가 개방되어 전면부공간과 송풍공간이 상호 연통되도록 마련된 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   헤드레스트 내부 또는 하방에 마련되며, 하면이 블로워와 연통되고 승객측 방향을 제외한 타 방향으로 실내공기를 흡입하는 흡입구가 형성된 공기흡입부;를 더 포함하고, 블로워는 공기흡입부를 통하여 실내공기를 흡입한 후 지지쿠션으로 공급하는 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   헤드레스트는 하면 및 그 이외의 어느 일면을 관통하는 관통덕트가 형성되고, 블로워는 헤드레스트의 관통덕트를 통하여 실내공기를 흡입한 후 지지쿠션으로 공급하는 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   블로워의 토출구측은 연결덕트를 통하여 지지쿠션과 연결되며, 연결덕트는 지지쿠션측으로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   열전모듈은 하우징과 열전소자로 구성되며, 하우징의 상단은 연결덕트를 통하여 블로워와 연결된 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   열전소자의 방열면에는 방열패널이 결합되고, 방열패널은 양 측방으로 연장되어 그 면적이 공조면보다 더 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   전면부공간과 후면부공간은 각각 공조면과 방열패널에 대응되는 단면 형상을 갖도록 형성됨으로써 후면부공간의 폭이 전면부공간의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   지지쿠션의 송풍공간은 차량 전후방으로 형성되고 방열공간은 송풍공간에서 차량 양 측방으로 연장된 형상인 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    열전모듈은 송풍공간과 방열공간이 분기되는 지점에 마련되고, 열전모듈의 열전소자는 공조면과 방열면으로 구성되며, 공조면이 송풍공간을 향하도록 배치되고, 공조면에 공조핀이 송풍공간을 향하도록 마련된 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    열전소자의 방열면에는 방열패널이 결합되고, 방열패널은 방열공간을 따라 지지쿠션의 양 측방으로 연장되며, 방열패널에는 방열패널의 길이방향을 따라 방열핀이 마련된 것을 특징으로 하는 쿠션형 냉난방장치.

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