KR102007613B1

KR102007613B1 - 비대칭 열적 관리시스템을 가진 개선된 냉난방 시트 및 작동 방법

Info

Publication number: KR102007613B1
Application number: KR1020180159097A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 브라이언 마쿠테; 다니엘 챨스 구에리트하울트
Original assignee: 젠썸 인코포레이티드
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2019-08-05
Also published as: JP2017197195A; JP2016210414A; CN106143242B; KR20160133378A; KR20180134819A; CN106143242A; JP6453954B2; US20160332549A1; US20170305313A1; DE102016108732A1; KR101929947B1; US10179526B2; JP6293199B2

Abstract

시트의 조절(conditioning)을 위한 방법은, 탑승자 몸통을 지지하도록 구성된 시트 등받이에서 제1 열적 조절 조립체를 작동시키는 단계를 포함한다. 제1 열적 조절 조립체는 제1 열전달율을 제공한다. 제2 열적 조절 조립체가 탑승자 하부 영역을 지지하도록 구성된 시트 쿠션에서 작동한다. 제2 열적 조절 조립체는 제1 열전달율과 다른 제2 열전달율을 제공하며 동시에 제2 열전달율에 대해 제1 열전달율을 제공한다.

Description

비대칭 열적 관리시스템을 가진 개선된 냉난방 시트 및 작동 방법{ENHANCED CLIMATE SEAT WITH ASYMMETRIC THERMAL MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD}

본 출원은, 본 출원에서 전체 내용을 참고로 하고 2015년 5월 12일에 출원한 미국 가출원 제62/160,327호를 우선권으로 주장한다.

본 공개내용은 개선된 열적 조절식 냉난방 시트(thermally conditioned climate seat) 및 열적 조절식 냉난방 시트의 작동 방법에 관한 것이다.

열적 조절식 시트는 차량 승객들을 위해 더욱 쾌적한 미기후(microclimate)를 제공하기 위해 차량에서 이용된다. 흔히, 스위치를 이용한 사용자의 입력에 응답하여 시트에서 시트 바닥 및 시트 등받이를 동시에 그리고 균일하게 가열하거나 냉각한다. 열적 조절식 시트의 한 형태에 의하면, 시트 등받이에서 히터는 시트 바닥 속의 히터를 끄고 개별적으로 에너지를 공급받을 수 있다.

다양한 방법들이 시트를 냉각하기 위해 이용되어 왔다. 실시예에서, 일반적으로 시트에서 통로들을 통해 냉각 공기가 유동하여 시트 커버의 외부에 천공구멍들을 통해 냉각 공기를 공급한다. 냉각된 유체는 차량의 난방, 통풍 및 냉방(HVAC) 시스템 또는 펠티어(Peltier) 장치와 같은 열전(thermoelectric) 장치를 이용하여 제공될 수 있다.

냉방 장치의 한 형태에 의하면, 폴리우레탄 발포 시트 부분에서 백(bag)이 지지된다. 측부 받침(bolster)들이 시트부분의 양쪽 측부에 제공된다. 전형적으로, 백은 받침까지 시트 부분의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 백은 공동을 제공하는 플라스틱 외부를 포함하고, 공동에서 직조된 섬유와 같이 통기성을 가진(breathable) 이격 재료가 배열되어 공동을 개방시키고 공기는 공동을 통과한다. 백의 플라스틱 외부에 구멍들이 제공된다. 백 및 시트 부분 위에 커버가 배열된다. 커버는 백과 근접한 위치에서 공기 투과(permeable) 층 및 천공구멍을 포함한 심미 층을 포함한다. 송풍기에 의해 냉각 유체가 백으로 공급되고 통기성 이격 재료를 통해 유동하고 플라스틱 외부의 구멍들로 빠져나간다. 냉각 공기는 다음에 공기 투과 층에 의해 분배되고 심미 층 내부의 천공구멍을 빠져나간다.

또 다른 냉각장치의 형태에서, 발포 시트 부분에 채널들이 제공된다. 커버가 채널 위에서 시트 부분에 배열되고 송풍기는 냉각 유체를 채널로 공급한다. 냉각 유체는 채널로부터 공기 투과 층 속으로 유동하고 심미 층의 천공구멍을 빠져나간다.

예시적인 실시예에 의하면, 시트의 조절(conditioning)을 위한 방법은, 탑승자 몸통을 지지하도록 구성된 시트 등받이에서 제1 열적 조절 조립체를 작동시키는 단계를 포함한다. 제1 열적 조절 조립체는 제1 열전달율을 제공한다. 제2 열적 조절 조립체가 탑승자 하부 영역을 지지하도록 구성된 시트 쿠션에서 작동한다. 제2 열적 조절 조립체는 제1 열전달율과 다른 제2 열전달율을 제공하며, 제1 열전달율과 제2 열전달율은 동시에 제공된다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 및 제2 열적 조절 조립체 작동 단계들은 시트 등받이 및 시트 쿠션에 냉기를 제공하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 열전달율은 제2 열전달율보다 크다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 열적 조절 조립체 작동 단계는 열전 장치를 통해 유체를 송풍시키는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에 의하면, 제2 열적 조절 조립체 작동 단계는 유체 냉각을 보충하지 않고도 송풍기 유입구로부터 시트 쿠션의 지지 표면까지 유체를 송풍하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 열적 조절 조립체 작동 단계는 제2 열적 조절 조립체 작동 단계 이전에 시작된다(initiated).

또 다른 실시예에 의하면, 제1 및 제2 열전달율은 제1 시간 동안에는 상이하며, 제1 및 제2 열전달율은 상기 제1 시간 후의 제2 시간 동안에는 실제로 동일하다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 열적 조절 조립체 작동 단계는 제1 전류를 받아들이고, 제2 열적 조절 조립체 작동 단계는 제2 전류를 받아들인다. 제1 전류는 제2 전류보다 적어도 2배 더 크다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 전류는 제2 전류보다 적어도 4배 더 크다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 전류는 제2 전류보다 적어도 8배 더 크다.

또 다른 실시예에 의하면, 열적으로 조절되는 시트는 제1 재료로 제조되는 시트 부분을 포함하되, 상기 시트 부분은 중앙 지지 영역 및 서로 횡방향으로 한 폭(width)만큼 이격된 인접한 측부 볼스터들을 가진 시트 지지 구조체를 포함한다. 중앙 지지 영역에 제공된 리세스가 구멍을 포함한다. 상기 리세스에서 제1 재료에 대해 배열된 다공성 재료를 포함한다. 상기 제1 재료 및 다공성 재료에 대해 배열된 제2 재료를 포함한다. 외부 시팅 표면을 제공하는 심미 층 및 공기 투과 층을 포함하는 커버를 포함한다. 상기 공기 투과 층은 제2 재료에 대해 배열되며, 심미 층은 천공구멍을 가진다. 시트 부분과 연결된 송풍기가 구멍과 유체 교환한다. 송풍기는 유체를 구멍을 통해 리세스를 통과하여 다공성 재료로 공급하도록 구성된다. 유체는 다공성 재료로부터 공기 투과 층으로 통과하고 천공구멍을 빠져나간다.

또 다른 실시예에 의하면, 제1 재료는 폴리우레탄 발포체이다.

또 다른 실시예에 의하면, 시트 부분은 시트 바닥 또는 시트 등받이이다.

또 다른 실시예에 의하면, 상기 폭은 제1 횡방향 폭이다. 다공성 재료는 제1 횡방향 폭의 75%보다 작은 제2 횡방향 폭을 가진다.

또 다른 실시예에 의하면, 제2 횡방향 폭은 제1 횡방향 폭의 35-65%이다.

또 다른 실시예에 의하면, 다공성 재료는 통기성 이격 재료이다.

또 다른 실시예에 의하면, 제2 재료는 플리스(fleece)이다.

또 다른 실시예에 의하면, 다공성 재료와 마주보는 측부에서 플리스 위에서 가열 요소들가 지지된다.

또 다른 실시예에 의하면, 공기 투과 층 및 심미 층은 꿰매어진 솔기에서 서로 연결된다.

또 다른 실시예에 의하면, 송풍기와 리세스 사이에 배열된 열전 장치를 포함한다. 상기 열전 장치는 유체를 냉각하도록 구성된다.

또 다른 실시예에 의하면, 제2 재료는 불투과성을 가지며 개구부를 가진다. 유체는 다공성 재료로부터 개구부를 통해 공기 투과 층으로 이동하고 천공구멍들을 빠져나간다.

또 다른 실시예에 의하면, 착석한 탑승자에게 조절된 유체를 공급하는 방법은, 조절된 유체를 배리어 층에서 개구부를 통과시키는 단계, 및 초기의 집중된 열 유동(thermal flow)을 천공구멍 층을 통해 공급하는 단계를 포함한다. 상기 조절된 유체는 배리어 층 및 천공구멍 층 사이에서 공기 투과 층을 통해 분배된다. 확대된 열 유동이 초기의 집중된 열 유동 다음에 초기의 집중된 열 유동에 대해 천공구멍 층을 통해 제공된다.

또 다른 실시예에 의하면, 조절된 냉각 유체를 제공하기 위해 이동 단계는 열전 장치 위로 공기를 송풍하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에 의하면, 조절된 유체는 다공성 재료를 통해 이동된다. 상기 통과 단계는 조절된 유체를 다공성 재료상에 배열된 배리어 층에서 개구부를 통해 통과시킨다.

또 다른 실시예에 의하면, 배리어 층은 폴리우레탄 발포체 쿠션이고, 개구부는 발포체 쿠션 내의 구멍 및 채널이다.

본 공개내용은 첨부된 도면들과 함께 고려될 때 하기 상세한 설명을 참고하여 이해된다:
도 1은 제1 및 제2 열적 조절 모듈을 도시하는 시트 실시예를 도시한 사시도.
도 2는 다공성 재료를 도시한 사시도.
도 3은 이해를 위해 생략한 가열 요소들을 가진 제2 재료를 도시한 측면도.
도 3A는 대칭적인 열적 관리 방법에 응답하여 탑승자의 등 및 하부 영역의 쾌적함을 도시하고 탑승자가 감지하는 전형적인 쾌적함을 도시한 그래프.
도 3B는, 비대칭적인 열적 관리 방법에 응답하여 탑승자의 등 및 하부 영역의 쾌적함을 도시하고 탑승자가 감지하는 전형적인 쾌적함을 도시한 그래프.
도 4는 시트 지지 표면에 대한 집중 조절 영역을 개략적으로 도시한 도면.
도 4A는, 시트 쿠션의 "A" 표면에 제공된 초기 분포를 도시하는 시트 부분 및 제1 열적 조절 모듈의 횡단면도.
도 4B는, 시트 쿠션의 "B" 표면에 제공된 초기 분포를 도시하는 시트 부분 및 제1 열적 조절 모듈의 횡단면도.
도 5는 예시적인 열적 조절 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
상기 실시예들, 예들 및 대체예들, 청구항 또는 하기 설명과 도면들은 다양한 특징 또는 개별 특징을 포함하여 독립적으로 고려되거나 조합하여 고려될 수 있다. 한 개의 실시예와 관련하여 설명된 특징들은 상기 특징들이 부적합하지 않는 한 모든 실시예들에 대해 적용될 수 있다.

차량용 시트(10)의 실시예가 도 1에서 개략적으로 도시된다. 시트(10)는 시트 바닥 또는 쿠션(12) 및 시트 등받이(14)를 포함한다. 시트 등받이(14)는 볼스터(bolster)(18)들을 가진 중앙 지지 영역(16)을 포함한 시트 부분으로 구성되고, 상기 볼스터들은 제1 횡방향 폭(26)만큼 서로 횡방향으로 이격된다. 중앙 지지 영역(16)에 헤드 레스트(head rest)(20)가 제공된다. 바닥(12)은, 일정한 폭만큼 횡방향으로 이격된 볼스터(24)들을 가진 중앙 지지 영역(21)을 포함한 시트 부분을 포함하고 중앙 지지 영역(21)에 대해 조절될 수 있는 허벅지 볼스터(22)로 구성된다. 시트 부분들은 폴리우레탄 발포체와 같은 제1 재료로 제조된다.

제1 열적 조절 조립체(28)가 시트 등받이(14)에 제공되고 제2 열적 조절 조립체(30)가 시트 바닥(12)에 제공된다. 열적 조절 조립체들이 도 1에 도시된 시트 외부 표면 아래에서 점선으로 도시된다. 상기 실시예에서, 각각의 제1 및 제2 열적 조절 조립체들은 각각 제1 및 제2 냉각 및 가열 장치(28a, 30a 및 28b, 30b)들을 포함한다. 상기 실시예의 시트 등받이(14)에 있어서, 예를 들어, 펠티어 장치와 같은 능동 냉각 요소를 가진 열 냉각 모듈 및 송풍기에 의해 냉각기능이 제공될 수 있다. 실시예의 시트 바닥에 있어서, 통풍 기능만을 가진 송풍기를 이용하여 대류냉각기능에 의해 냉각 기능이 제공될 수 있다. 그러나 추가적이거나 다른 냉각 및/또는 가열 부품들이 도시된 부품들 대신에 이용될 수 있다. 예를 들어, 시트 바닥(12) 및/또는 시트 등받이(14)는 가열 장치를 포함하지 않을 수 있다.

공개된 실시예가 또한 시트 바닥에서 이용될 수 있고, 하기 도시된 실시예에서 시트 등받이가 설명된다. 폴리우레탄 발포 시트 부분의 리세스(recess)(32) 내에 다공성 재료(34)가 제공된다. 다공성 재료(34)는 제2 횡방향 폭(35)만큼 연장되는데, 상기 제2 횡방향 폭(35)은 제1 횡방향 폭(26)보다 실제로 작으며, 가령, 예를 들어, 제1 횡방향 폭(26)의 75%보다 작다. 또 다른 실시예에서, 제2 횡방향 폭(35)은 제1 횡방향 폭(26)의 35% 내지 65%이다. 그 결과, 조절된 상태의 유체를 시트 지지 표면을 통해 탑승자에게 분배하는 다공성 재료(34)는, 탑승자 신체의 주요 열 응답 영역을 훨씬 더 집중적으로 냉각시키고 가장 쾌적한 상태가 요구되는 영역에서 더욱 신속한 열적 응답을 제공한다.

상기 다공성 재료(34)는 예를 들어, 직조된 직물로부터 형성된 통기성 이격 재료이다. 통기성 이격 재료는 도 2에 도시되고 서로 이격된 직조 층을 포함한다. 파일 얀(pile yarns)들이 직조층들을 서로 연결한다. 파일 얀이 가지는 갯수, 크기, 방향 및 재료 특성은 다공성 재료에 의해 제공되는 쿠션 특성을 결정한다. 파일 얀들 사이에 공동이 제공되어 유체 유동을 허용한다. 실시예의 통기성 이격 재료는 망상조직의 발포체 또는 뮐러 직물(Mueller Textiles) 사에서 구입할 수 있는 3- D MESH^®이다.

도 3을 보면, 플리스(fleece) 또는 펠트(felt)와 같은 제2 재료(36)가, 도 1에 도시된 것처럼 제1 및 제2 가열 장치(28b, 30b)를 제공하는 가열 요소(42)를 지지한다. 면포(scrim) 또는 히터 요소 캐리어 재료와 같은 제2 재료(36)를 위해 다른 재료들이 이용될 수 있다. 제2 재료(36)는 도 3에서 점선으로 도시된 것처럼, 다공성 재료(34)위에서 중앙 지지 부분(16)에 고정된 중앙 부분(38)을 포함한다. 윙(wing)(40)들이 중앙 부분(38)으로부터 연장되고 볼스터(18)상에서 지지된다. 가열 요소(42)들은 이해를 위해 도 3에서 누락되지만 도 1에 도시된다.

상기 제2 재료(36)는 전체적으로 "개구부(44)"라고 설명되는 개구부(44a 내지 44e)를 포함하고 배리어(barrier) 층으로서 작동하고 개구부에 의해 유체는 리세스(32)로부터 다공성 재료를 통해 제2 재료(36)를 통과할 수 있다. 제2 재료(36)는 예시적인 실시예에서 실제로 불투과성을 가져서 다공성 재료(34)의 면적 치수에 의해 제공되는 냉각기능보다 더욱 집중된 냉각기능을 초기에 허용한다(도 3 또는 도 4B를 참고). 또 다른 실시예에서, 제2 재료(36)는 실제로 투과성을 가져서 다공성 재료(34)의 면적 치수에 해당하는 초기 냉각기능을 제공할 수 있다(예를 들어, 도 4A).

열적 조절 시스템 (thermal conditioning system)이 자동으로 제어되어 사용자의 원하는 열적 지각(thermal sensation) 및 쾌적함(comfort)(종합적으로" 탑승자 열적 상태")을 구해질 수 있도록, 사용자의 열적 상태, 예를 들어, 열적 지각 및 쾌적함을 객관적으로 정량화하기는 어렵다. 예를 들어, 탑승자 열적 상태 또는 조건은 덥거나 추운 온도 또는 온도변화를 감지하는 상태일 수 있다. 또 다른 실시예로서, 탑승자 열적 상태 또는 조건은 쾌적함 또는 불편함을 느끼는 상태, 쾌적함의 정도 또는 쾌적함의 정도 변화일 수 있다. 폭넓게 인정되고 사용자의 열적 상태를 객관적으로 정량화하려는 방법은, 예를 들어, 부분적이고 전체적인 신체의 열적 지각 및 쾌적함, 제1부: 균일한 환경상태. 저널 오브 서멀 바이올로지(Journal of Thermal Biology), 31, 53- 59, 아렌스 이. 에이.(Arens E. A.), 장 에이치. 앤드 후이젱가 씨.(Zhang H. & Huizenga C.)(2006)에서 설명되는 버클리 지각 및 쾌적 스케일("버클리 스케일")이라고 서명된다. 탑승자의 열적 상태를 정량화하기 위해 다른 방법들이 이용될 수 있다.

버클리 스케일을 이용하면, 열적 지각이 사람에 따라 +4 내지 -4로 정량화된다. 더 큰 양의 숫자는 감지된 열의 증가량에 해당되고, 더 큰 음의 숫자는 감지된 냉기(cold)의 증가량에 해당된다. 높은 양 또는 음의 숫자들은 각각 고통스럽게 덥거나 고통스럽게 추운 상태를 표시한다. 영은, 사용자가 열적 지각에 대해 중립인 것을 나타낸다. 버클리 스케일에서 열적 쾌적함은 사람에 따라 +4 내지 -4로 정량화되며, +4는 사람이 "매우 쾌적한" 것을 나타내고, -4는 사람이 "매우 불편한" 것을 나타낸다.

도 3A는, 전형적인 열적 관리 방법에 응답하여 탑승자 등 및 하부 영역 쾌적함 사이의 차이를 그래프로 도시한다. 등의 피부 온도는 신체 중심의 온도를 더욱 근접하게 추적하기 때문에 등의 대사 열 비율(metabolic heat rate)을 극복하기 위해 더 많은 냉각 출력(cooling power)이 요구된다.

신체의 서로 다른 영역들 예를 들어, 등은 다르게 쾌적함을 감지하거나 다른 속도로 열적 입력에 응답할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 무차별적으로 전체 등을 냉각하기 보다는, "A" 표면 또는 "B" 표면에 의해 제공되는지에 따라) 개구부들의 크기가 정해지고 냉기에 더욱 반응하는 탑승자 등의 열적 수용 영역에 해당하고 전체적인 열적 쾌적감을 상대적으로 신속하게 유도하는 위치들에 개구부들이 전략적으로 배열된다. 예를 들어, 개구부(44a)들은 돌출 측부 블레이드(shoulder blades)들과 정렬되도록 배열되고, 개구부(44b)들은 척추와 정렬되며, 개구부(44c,44e)들은 층의 측부들을 따라 이격되고, 개구부(44d)들은 등의 잘록한 허리 부분(small)과 정렬된다.

도 4를 보면, 커버(48)는 전형적으로 꿰매어진 솔기(seam)에서 서로 고정되는 공기 투과 층(52) 및 심미 층(aesthetic layer)(50)을 포함한다. 천공구멍(54)들이 심미 층(50) 전형적으로 천공된 가죽에 제공되어 냉각 유체가 공기 투과 층(52)으로부터 천공구멍(54)을 통해 외부 시팅 표면(51)으로 이동하여 착석한 탑승자를 냉각시킨다. 실시예에서, 공기 투과 층(52)은 시트의 중앙 지지 영역(16)상에서 천공구멍(54) 아래에 제공되지만 볼스터에는 제공되지 않는다.

도 4A를 보면, 시트 바닥(12)의 커버(48)의 주변부(perimeter)(49)가 개략적으로 도시된다. 커버(48)는, 중앙 지지 영역(21)을 덮는 영역(A1)을 가로 질러 천공구멍(54)(이해를 위해 단지 일부만 도시됨)들을 포함한다. 다공성 재료(34)는 영역(A2) 주위에서 주변부(33)를 가져서 탑승자에 대해 집중된 열적 조절(focused thermal conditioning) 기능을 제공한다. 영역(A2)은 예를 들어, 영역(A1)의 50% 미만이며, 실시예에서 영역(A2)은 영역(A1)의 20% 내지 50%이다. 제1 및 제2 영역(A1,A2)들 사이의 관계는 또한 시트 등받이(14)를 위해 이용될 수 있다.

실시예에서, 다공성 재료(34)는 시트 부분 및 제2 재료(36)에 대해 배열되거나 연결된다. 공기 투과 층(52)은 제2 재료(36) 및 심미 층(50)에 대해 배열된다. 다공성 재료(34)는 플레넘(plenum)으로서 작용하고, 큰 화살표(F1)로 도시된 것처럼 제2 재료(36)은 개구부(44)를 통해 탑승자 신체의 열적 수용 부분들로 유체 유동을 차단한다. 다음에 시간경과에 따라, 냉각 유체는 공기 투과 층(52)을 통해 외측을 향해 전체 제1 횡방향 폭(26)으로 분배되어, 작은 화살표(F2)로 도시된 것처럼 탑승자 신체의 지속적인 냉각기능을 제공한다.

한 개 이상의 구멍(56)들이 시트 부분에 제공된다. 송풍기(58)는 구멍(56)에 수용된 유출구(62)를 포함한다. 본 공개내용에서 "송풍기" 및 "팬"이 서로 통용된다. 발포 가스켓(64)이 양호한 밀봉을 위해 시트 부분 및 유출구(62) 사이에 제공될 수 있다. 송풍기(58)는, 시트(10) 아래에 위치한 유입구(66)로부터 유체를 수용하고 유체를 냉각하기 위해 펠티어 장치와 같은 열전 장치(TED)(60)를 통해 유입구 공기를 제공한다.

상기 실시예는, 시트 발포체의 "A" 표면을 따라 탑승자에게 조절된 공기의 집중 전달(focused delivery)을 형성한다. 비대칭적인 조절을 위한 선택적 실시예는, 도 4B에 도시된 것처럼, 분포 기능의 포켓 또는 채널(67)들이 발포체의 바닥 측부를 따라 발생하고 관통 구멍(69)들의 배열에 의해 "A" 표면으로 분배되는 "B" 표면 분포를 이용할 수 있다. 도 4A에 공통적으로 이용되는 도 4B의 구성요소들은 동일한 도면부호를 이용한다. 제2 재료(136)는 도 4B에 도시된 실시예에서 투과성을 가진다. 관통 구멍(69)들은, 신체의 주요 감각 기구들에 대한 조절(conditioning)을 허용하고 인체의 열 생리학(thermal physiology)을 목표로 하고 기초하여 신속한 응답을 허용하도록 배열될 수 있다.

쿠션을 위한 "푸시(push)" 시스템이 상기 실시예에서 설명된다. 캐빈 공기(cabin air)가 탑승자를 지나 시트로 유입 및 유출하도록 끌어당기기 위해 쿠션에서 "풀(pull)" 시스템과 같은 다른 실시예들도 이용될 수 있다. 풀 또는 푸시 수동 통풍 시스템(pull or push passive ventilation system)이 시트 등받이에서 능동 냉각 시스템과 조합하여 이용되어 비대칭적 열적 조절기능을 제공할 수 있다. 푸시 시스템은 능동 냉각기능이 추가되는 실시예들에서 시트 바닥에서 이용될 수 있다.

고성능 실시예는 풀(pull) 통풍 전략을 지원하는 비대칭 냉각(asymmetric cooling)기능을 포함할 수 있다. 이 경우, 캐빈으로부터 탑승자를 가로질러 시트 속으로 공기 유동을 끌어당기기 위해 추가적인 송풍기(또는 액시얼 팬 세트(set of axial fan))과 함께 등에 능동 조절기능을 추진(push)하기 위해 다중 TED들이 이용된다. 시트 바닥에서, 캐빈으로부터 탑승자를 가로질러 시트 속으로 공기 유동을 끌어당기기 위해 추가적인 송풍기(또는 액시얼 팬 세트(set of axial fan))과 함께 시트 바닥에 능동 조절기능을 추진(push)하기 위해 단일 TED가 이용된다.

예시적인 열적 조절 시스템(68)이 도 5에 도시된다. 가열 요소(42), 송풍기(58) 및 TED(60)들이 제어기(70)와 통신하며, 상기 제어기는 입력부(72)로부터 명령신호를 수신한다. 실시예에서, 시트 등받이(14)는 한 쌍의 TED(60)들을 가지고 시트 바닥(12)은 TED를 가질 수 없다. 또 다른 실시예에서, 시트 등받이(14)는 한 쌍의 TED(60)들을 가지고 시트 바닥(12)은 한 개의 TED를 가질 수 있다. 가장 저렴한 실시예에서 시트 등받이(14)는 한 개의 TED로 조절되고 시트 등받이는 송풍기에 의해서만 수동적으로 조절된다. 따라서, 다양한 조합의 TED들, 송풍기들 및 가열 요소들이 원하는 정도의 가열/냉각기능을 달성하기 위해 이용될 수 있다. 일반적으로, 시트 등받이(14)는 시트 바닥(12)보다 더 큰 열전달 능력을 가질 것이다.

본 명세서에서 전체 내용을 참고로 하고 본 출원인에게 양도되며 2015년 8월 12일에 출원된 미국 출원 제14/824,154호의 "차량용 헤드 레스트를 위한 열적 조절기"에 공개된 것처럼, 넥 조절 장치가 헤드 레스트 속에 포함되고 동일한 제어기(70)에 의해 제어될 수 있다. 탑승자의 쾌적함 및 초기 지각을 추가로 최대화하기 위해 비대칭 열적 관리기능을 가진 냉난방 시트와 조합하여 넥 조절장치가 이용될 수 있다.

상기 입력부(72)는, 난방/냉방 정도를 위한 3위치 스위치 및 냉방 또는 난방 모드들 사이에서 선택하기 위한 2 위치 스위치일 수 있다. 송풍기(58)는 원하는 경우에, 독립적으로 제어될 수 있다. 센서를 포함하여 서로 다르거나 추가적인 입력부들이 이용될 수 있다. 본 명세서에서 전체 내용을 참고로 하고 2016년 4월 1일에 출원된 미국 가출원 제62/316,938호의 "탑승자의 열적 상태감지 및 쾌적한 상태 조정 시스템과 방법"에 공개된 것처럼, 한 가지 예시적인 입력부는 탑승자의 얼굴에 관한 적외선(IR) 이미지를 구하기 위해 수동 적외선(PIR) 센서에 의해 제공된다. 상기 공개내용에 따라, 예를 들어, 탑승자의 주변 볼 및 이마와 코에 해당하는 열 영상의 세그멘트들을 결정하기 위해 제어기(70)가 이용될 수 있다. 상기 시스템은 코의 온도 차이 및 주변 볼 및/또는 이마를 결정하고 상기 차이에 기초하여 탑승자의 열적 상태를 결정한다. 상기 시스템은 열적 상태 추이를 감시하고 탑승자의 열적 상태 및 상태 추이에 기초하여 공개된 비대칭 열적 시스템에 의해 탑승자의 냉각 또는 가열 속도를 조정한다. 원하는 경우에, 공개된 비대칭 열적 시스템의 자동 제어를 위해 다른 감지 시스템이 이용될 수 있다.

열적 조절 시스템(68)을 이용하여 시트(10)를 조절하는 예시적인 방법은, 시트 등받이(14)에서 제1 냉각 장치(28a)를 작동시키는 단계를 포함하여 제1 열전달율(76)(q1)을 제공한다. 탑승자의 국소적인 쾌적함을 형성하여 탑승자에 대해 실제로 비례적(proportional)으로 열적 조절(thermal conditioning)을 제공하기 위해 시트 등받이는 시트 바닥보다 더 큰 냉각작용이 필요하다. 균등한 냉각 출력에서 과냉각(overcooling)은 시트 등받이보다는 시트 바닥에서 더 신속하게 발생된다. 따라서, 탑승자의 열적 균형에 도달하기 위해 시트 등받이의 냉각이 시트 바닥보다 우선한다. 상기 목적을 위해, 시트 쿠션(12)의 제2 냉각 장치(30a)는 제1 열전달율(76)과 다른 제2 열전달율(78)을 제공하도록 작동되며, 제1 열전달율(76)과 제2 열전달율(78)은 동시에 제공된다. 실시예에서, 제1 열전달율(76)은 제2 열전달율(78)보다 커서, 도 3B에 도시된 것처럼, 둔부와 다리를 포함한 탑승자의 하부 영역과 비교하여 탑승자의 등에 더 큰 냉각작용을 제공하여 신체의 자연적인 열 생리적 반응을 보상한다.

쉬고 있는 시간 동안 예를 들어, 연장된 차량 운동시 핵심 장기들에 의해 발생된 열은 주변 조직들에 의해 발생된 열보다 더 크고 예를 들어, 2:1, 3:1이상이다. 쉬고 있는 시간 동안, 핵심 장기로 유동하는 혈액 유동은 주변 조직으로 유동하는 혈액유동보다 더 큰 값을 가질 수 있다. 상대적으로 강렬한 물리적 활동이 이루어지는 시간 동안, 주변 조직으로 심장의 출력은 증가하고 그 이후 시간동안 계속된다. 강렬한 물리적 활동이 이루어지는 시간 동안 및 그 이후 시간에, 주변 조직에 의해 발생되는 열은, 혈액에서 운반되는 열 및 근육에 의해 발생되는 열의 조합에 의해 핵심 장기들에 의해 발생되는 열보다 클 수 있다. 열적으로 조절된 시트 시스템은 탑승자의 열적 상태를 (예를 들어, PIR 센서를 이용하여) 감지하고 이에 따라 제1 및 제2 열전달율을 조정할 수 있다. 시트 등받이(14)에 의해 제공되는 제1 열전달율(76)은, 시트 등받이(14) 및 시트 쿠션(12)에 의해 조절되는 해당 영역들에서 탑승자에 의해 발생되거나 흡수되는 열량 차이에 비례하여 시트 쿠션(12)에 의해 제공되는 제2 열전달율(78)과 상이할 수 있다. 제1 열전달율(76)은, 탑승자의 신체 주요부(상기 시트 등받이(14)에 의해 조절되는 영역) 및 탑승자의 둔부 및 허벅지(시트 쿠션(12)에 의해 조절되는 영역)에 의해 발생되거나 흡수되는 열량에 비례하여 제2 열전달율(78)과 상이할 수 있다. 비대칭적 열적 관리 방법은, 도 3A에 도시된 대칭적인 열적 관리 방법과 비교하여 탑승자에 대한 쾌적함을 개선시킨다.

예시적인 작동 모드에서, 제1 열적 조절 조립체(28), 예를 들어, 제1 냉각 장치(28a)는, 제2 열적 조절 조립체(30), 예를 들어, 제2 냉각 장치(30a)보다 먼저 시작된다. 제1 및 제2 열전달율(76, 78)들은 제1 시간 동안에는 상이하며, 제1 및 제2 열전달율(76, 78)은 제1 시간 후의 제2 시간 동안에는 실제로 동일해진다. 따라서, 비대칭적 열전달율들이 초기에 제공된다. 시간이 경과함에 따라, 시트 등받이(14) 및 시트 쿠션(12)에 의해 제공되는 열전달율들은 대칭적인 열전달율을 제공하도록 제어될 수 있다. 이것은 예를 들어, 시트 등받이에 대한 출력을 감소시켜서 시트 바닥에 의해 제공되는 출력과 일치시키거나 그 반대로 수행하여 달성될 수 있다. 실시예에서 비대칭적인 냉각기능이 이용된 후에, 제어 루프가 개시되어 제어 루프에 따라 비대칭적인 냉각이 계속되거나 대칭적인 냉각으로 전환되거나 공지된 모든 입력부들 또는 센서들을 기초한 조합으로 전환될 수 있다.

차량 제조업체는, 시트 제조업체에게 냉난방 제어식 시트를 위한 제한된 양의 전력 소비를 위한 여유를 가질 뿐이다. 공개된 열적 조절 시스템(68)은 냉난방 제어식 시트를 위한 전력을 더욱 양호하게 이용한다. 제1 열적 조절 조립체(28), 예를 들어, 제1 냉각 장치(28a)는 초기에 냉각할 때 제1 전류를 받아들이고, 제2 열적 조절 조립체(30), 예를 들어, 제2 냉각 장치(30a)는 초기에 제2 전류를 받아들인다. 제1 전류는 제2 전류보다 예를 들어, 적어도 2배 더 크다. 실시예에서 제1 전류는 제2 전류보다 적어도 4배 더 크고, 다른 실시예에서 제1 전류는 제2 전류보다 적어도 8배 더 크다. 탑승자의 등을 신속하게 냉각하는 것은, 시트 등받이 및 시트 바닥 사이에서 이용가능한 전류를 균일하게 분배하여 탑승자를 냉각하는 것보다 전체 탑승자 열적 쾌적함에 대해 더 큰 효과를 가진다. 공개된 냉난방 시트를 제어하기 위해 차량 배터리 및/또는 열적 관리 부품들에 대한 전압 및/또는 전류 감시가 이용될 수 있다. 비대칭 열적 관리 시스템은 전압 입력에 따라 작동하거나 제어되거나 최적화될 수 있다. 장치들에 대한 출력 전압은 열적 쾌적함을 최대화하도록 제어될 수 있다.

제3 및 제4 열전달율(80,82)(q3,q4)을 각각 제공하는 시트 등받이(14) 및 시트 쿠션(12)내부의 가열 요소(42)들은, 원하는 경우에 냉각 기능과 유사하게 제어될 수 있다.

도시된 실시예에서 특정 부품 배열이 공개되지만 상기 배열로부터 다른 배열들이 구해질 수 있다. 특정 단계 시퀀스가 도시되고 설명되고 청구되지만 단계들은 다르게 표시되지 않는 한 모든 순서로 수행되고 결합되고 분리될 수 있고 본 발명을 이용할 것이다.

서로 다른 실시예들은 도면에 도시된 특정 부품들을 가지더라도, 본 발명의 실시예들은 상기 특정 조합으로 한정되지 않는다. 상기 예들 중 한 개가 가지는 부품들 또는 특징부들을 상기 예들 중 다른 한 개가 가지는 부품들 또는 특징부들과 조합하여 이용할 수 있다.

실시예가 공개되더라도, 당업자들은 어떤 수정예들이 청구범위에 속한다는 것을 알 것이다. 따라서, 청구항의 청구범위 및 내용을 결정하기 위해 하기 청구항이 연구되어야 한다.

10 차량용 시트 12 쿠션
14 시트 등받이 16 중앙 지지 영역
20 헤드 레스트 22 허벅지 볼스터
26 제1 횡방향 폭

Claims

열적으로 조절되는 시트에 있어서, 상기 시트는:
제1 재료로 제조되는 시트 부분을 포함하되, 상기 시트 부분은 중앙 지지 영역과 서로 횡방향으로 일정 폭(width) 만큼 이격된 인접한 측부 볼스터들을 가진 시트 지지 구조체를 포함하고 리세스가 중앙 지지 영역에 제공되며 구멍을 포함하고;
리세스에서 제1 재료에 대해 배열되며 주변부를 가진 다공성 재료를 포함하고;
다공성 재료 상에서 상기 주변부를 지나 연장되도록 배열되고 제1 재료에 대해 위에 배열된 제2 재료를 포함하되, 상기 제2 재료는 공기 불투과성을 가지고 다공성 재료 상에 개구부를 가지며;
외부 시팅 표면을 제공하는 심미 층과 공기 투과 층을 포함하는 커버를 포함하되, 공기 투과 층은 제2 재료에 대해 배열되며, 심미 층은 천공구멍을 가지고;
구멍과 유체 교환하고 시트 부분과 연결된 송풍기를 포함하되, 상기 송풍기는 유체를 구멍을 통해 리세스를 통과하여 다공성 재료로 공급하도록 구성되며, 유체는 다공성 재료로부터 공기 투과 층으로 통과하고 천공구멍을 빠져나가는 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제1항에 있어서, 제1 재료는 폴리우레탄 발포체인 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제2항에 있어서, 시트 부분은 시트 바닥 또는 시트 등받이 중 하나인 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제1항에 있어서, 상기 폭은 제1 횡방향 폭이고, 다공성 재료는 제1 횡방향 폭의 75%보다 작은 제2 횡방향 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제4항에 있어서, 제2 횡방향 폭은 제1 횡방향 폭의 35-65%인 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제2항에 있어서, 다공성 재료는 통기성 이격 재료인 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제6항에 있어서, 제2 재료는 플리스(fleece)인 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제7항에 있어서, 다공성 재료와 마주보는 측부에서 플리스 위에 지지되는 가열 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제6항에 있어서, 공기 투과 층과 심미 층은 꿰매어진 솔기에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
제1항에 있어서, 송풍기와 리세스 사이에 배열된 열전 장치를 포함하되, 상기 열전 장치는 유체를 냉각하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
열적으로 조절되는 시트에 있어서, 상기 시트는:
제1 재료로 제조되는 시트 부분을 포함하되, 상기 시트 부분은 중앙 지지 영역과 서로 횡방향으로 일정 폭(width) 만큼 이격된 인접한 측부 볼스터들을 가진 시트 지지 구조체를 포함하고 리세스가 중앙 지지 영역에 제공되며 구멍을 포함하고;
리세스에서 제1 재료에 대해 배열된 다공성 재료를 포함하고;
다공성 재료와 제1 재료에 대해 배열된 제2 재료를 포함하며;
외부 시팅 표면을 제공하는 심미 층과 공기 투과 층을 포함하는 커버를 포함하되, 공기 투과 층은 제2 재료에 대해 배열되며, 심미 층은 천공구멍을 가지고;
구멍과 유체 교환하고 시트 부분과 연결된 송풍기를 포함하되, 상기 송풍기는 유체를 구멍을 통해 리세스를 통과하여 다공성 재료로 공급하도록 구성되며, 유체는 다공성 재료로부터 공기 투과 층으로 통과하고 천공구멍을 빠져나가며, 제2 재료는 공기 불투과성을 가지고 개구부를 가지며, 유체는 다공성 재료로부터 개구부를 통해 공기 투과 층으로 통과하고 천공구멍들을 빠져나가는 것을 특징으로 하는 열적으로 조절되는 시트.
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