KR20020062289A - 펠티어 이펙트를 이용한 자동차시트용 냉온 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠티어 이펙트(Peltier's Effect)를 이용한 자동차용 냉온 디바이스에 관한 것으로, 자동차의 직류전원을 이용하여 시트의 표면을 차갑게 혹은 따뜻하게 하거나 또는 시트의 표면을 차갑게 혹은 따뜻하게 하면서 찬바람이나 더운 바람도 시트 표면으로부터 방출될 수 있다. 이는 구조가 매우 간단하면서 효과가 우수한 특징을 가진다.

이를 위하여 본 발명은, 자동차용 시트에 있어서; 냉온 디바이스가 시트쿠션과 등받이의 중앙에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 자동차의 배터리 전원을 사용하며, 펠티어 소자를 사용하고, 수냉식 또는 공냉식으로 펠티어 소자를 냉각시키며, 냉기나 온기를 인체에 직접 전달하는 방식과 냉기나 온기를 인체에 직접전달하면서 찬바람 혹은 더운 바람도 전달하는 방식을 채택한 냉온 디바이스를 시트쿠션과 등받이에 설치한 자동차용 시트를 제공한다.

Description

펠티어 이펙트를 이용한 자동차시트용 냉온 디바이스{COOLNESS AND WARMTH DEVICE FOR CAR SEAT USING PELTIER'S EFFECT}

자동차를 장시간 운전할 때 엉덩이와 허벅지 그리고 등과 성기 주변에 땀이 심하게 차게 되는데, 이 현상은 하절기에 특히 심하게 나타난다. 따라서 에어컨을 켠다고 하더라도 성기 및 항문 그리고 등 주변에 땀띠나 습진이 발생되는 경우가 많고 땀으로 인해 냄새가 심하게 나기도 한다. 그리고 이러한 현상은 신체적인 불편함과 불쾌감 이외에도 집중력을 저하시켜 안전운전에 지장을 초래하기도 한다.

이에 운전자의 성기 바로 앞부분에 소형의 팬모타를 설치함과 동시에 등받이의 안에도 송풍장치를 한 자동차용 시트가 등장하였는데, 이는 소음과 진동이 심하여 좋지 않음은 물론 그 효과가 미미하고 특히, 동승한 탑승자들에게 별로 유쾌하지 않은 기분을 느끼게 하는 문제가 있다. 그리고 에어컨 바람을 시트와 등받이 안으로 유입되도록 한 자동차용 시트도 있으나 이는 전력과 개스의 소모가 많아서 비경제적이며 구조가 복잡하여 합리적이지 못함은 물론 건강에도 별로 좋지 않는 문제를 안고 있다. 또한 이 방식은 에어컨을 켜지 않으면 사용할 수가 없다. 그리고동절기에는 시트쿠션 10의 윗면과 시트커버 100의 사이에 전열선을 설치한 후 작동스위치를 켜면 마치 전기장판과 같은 작용을 통해 시트가 따뜻해지도록 하는데, 이는 전열선이 절단되는 등 고장이 자주 발생되고 전열선으로부터 전자기파가 발생되어 좋지 못하다.

본 발명은 펠티어 이펙트(Peltier's Effect)를 이용한 자동차시트용 냉온 디바이스에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 참고도.

도 1a는 본 발명의 냉각수 순환상태를 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 참고도.

도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 참고도.

도 3a는 도 3의 1-1선 단면도.

도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 참고도.

도 5는 도 4의 냉온 디바이스 중에서 하나를 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 제 5실시예에 따른 참고도.

도 7은 본 발명의 제 6실시예에 따른 참고도.

도 8, 9, 10은 본 발명의 부품을 나타낸 참고사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10:시트 100:등받이

20, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e:냉온 디바이스

[발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명]

따라서 본 발명은, 사용하기에 불편하지 않으며 구조가 간단하여 고장이 거의 발생되지 않고 소음과 진동이 거의 없는 자동차시트용 냉온 디바이스를 제공코저 한다. 그리고 펠티어 소자를 사용하는 냉온 디바이스를 제공코저 한다.

이를 위한 본 발명은, 자동차의 배터리 전원을 사용하며, 펠티어 소자를 사용하고, 수냉식 또는 공냉식으로 펠티어 소자를 냉각시키며, 냉기나 온기를 인체에 직접 전달하는 방식과 냉기나 온기가 인체에 직접 작용되도록 하면서 찬바람 혹은 더운 바람도 동시에 사용하는 방식을 채택한 냉온 디바이스를 시트쿠션과 등받이에 설치한 자동차용 시트를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 1a는 본 발명의 제 1, 4실시예의 냉각수 순환상태를 나타낸 블록도이고, 도 5는 도 4의 냉온 디바이스 중에서 하나를 나타낸 평면도이다. 본 발명의 모든 실시예에 적용되는 냉온 디바이스의 형태는 도 5와 동일하게 하는 것이 좋으나 그 형태는 국한되지 않는다는 점을 유의하여야 한다.

본 발명은 6종류의 실시예로 구분하였으나, 여기서 부분적인 구조변경이나 소재의 변화, 부품의 개수 변화 정도는 본 발명의 권리범위 이내의 것임은 당연하다. 한편, 상기 펠티어 소자는 19세기 프랑스의 펠티어라는 사람이 발명한 판형 반도체로써, 이것에 직류전원을 공급하면 어느 한쪽 면은 열이 발생되고 그 나머지 면은 차가워지는 성질을 가지고 있다. 그리고 전원의 극을 달리하면 반대로 열이발생되었던 면이 차가워지고, 차가웠던 면은 열이 발생되는 성질을 가지고 있다.

따라서 본 발명의 냉온 디바이스도 상기한 바와 같은 성질을 가지고 있는 펠티어소자를 이용한 것이다.

먼저 본 발명의 제 1실시예는, 도 1과 같이 라디에이타 50은 자동차 바닥판 5의 외부에 고정되며 라디에이타 50과 연계되는 워터펌프 40은 자동차 바닥판의 상면에 고정된다. 그리고 펠티어 소자 30이 저면에 고정된 금속판 21과 금속판 21을 지지하는 하우징 22는 시트쿠션과 등받이의 중앙에 각각 고정된다. 이때 하우징과 금속판은 나사조립 등을 통해 고정되며 금속판과 펠티어 소자 역시 동일하다.

이 상태에서 자동차의 전원이 전선 31을 통해 펠티어소자 30에 인가되면 금속판 21에 접촉되는 쪽은 냉각이 되고 따라서 금속판에 접촉된 신체 부위는 단시간안에 시원해지게 된다. 이때 상기 펠티어 소자는 금속판과 접촉된 반대쪽에는 따뜻한 정도의 열이 발생되는데 이를 제거하여야만 펠티어 소자의 냉각작용이 원활해지기 때문에 사용시 항상 펠티어 소자를 산열(냉각)시켜야 한다. 이를 위해 냉각수통 60과 워터펌프 40 그리고 라디에이타 50이 도면과 같이 구성된다. 2개의 냉각수통 60 안에는 워터펌프 40의 작용에 의해 항상 냉각수가 순환하게 되며(병렬식) 이는 라디에이타 50의 작용에 의해 냉각된다. 그러므로 냉각수통에 의해 펠티어 소자는 냉각되어 펠티어 소자를 양호히 냉각시켜 준다.

다음, 본 발명의 제 2실시예를 설명한다. 이는 도 1의 경우에 비교하여 보면, 냉각수통이 없이 팬모타 40a를 이용하여 펠티어 소자를 냉각시키는 차이가 있다. 즉, 금속판 21a의 저면에 고정되어 있는 펠티어 소자 30a의 저면에는 다수의냉각핀 32a들이 고정되어 있고 그것에는 팬모타 40a가 고정되어 있다. 그리고 하우징 22a의 저면에는 돌출관 23a가 형성되어 있으며 시트쿠션 쪽의 하우징에는 관체 50a가 조립되어 있는데, 자동차 바닥판 5를 관통하고 있다. 그리고 등받이 쪽의 하우징에는 관체 60a가 조립되면서 관체 50a에 도통되어 있다. 그러므로 팬모타의 작동에 의해 펠티어 소자는 냉각이 되고 이때 발생된 더운 공기는 관체 50a, 60a를 통해 자동차의 외부로 배출이 된다.

다음, 본 발명의 제 3실시예를 설명한다. 이는 제 2실시예에서 팬모타가 생략되고 그 대신에 자동차 외부의 찬 공기를 하우징 안으로 유입시켜 펠티어 소자를 냉각시키는 차이가 있다. 즉, 자동차 바닥판의 외부에는 자동차가 주행할 때 공기가 자동차의 안으로 유입되도록 하는 공기안내물 60b가 설치된다. 그리고 관체 40b는 상기 공기안내물 60b와 시트쿠션 쪽의 하우징 22b를 도통시키며 2개의 하우징사이에는 관체 41b가 연결된다. 그리고 등받이 쪽의 하우징에는 관체 50b가 도통되는데 그 끝은 자동차 바닥판을 관통하고 있다. 이 상태에서 자동차가 주행하면 외부의 공기(대기)는 공기안내물을 통해 시트쿠션 쪽의 하우징 안으로 유입되어 냉각핀 32b들이 고정되어 있는 펠티어 소자 30b를 냉각시키고, 동시에 등받이 쪽의 펠티어 소자도 냉각시킨 후 관체 50b를 통해 자동차의 외부로 배출된다. 따라서 펠티어 소자는 양호하게 냉각이 되는 것이다. 미설명 부호 21b는 금속판이고 31b는 전선이다.

다음, 본 발명의 제 4실시예를 살핀다. 이것은 펠티어 소자 30c는 수냉식으로 냉각시키고 자동차 외부의 찬 공기를 자동차 안으로 유입시켜 본 발명의 냉온디바이스의 작용을 더욱 양호하게 한다. 즉, 펠티어 소자의 냉각 방식은 실시예 1과 동일하므로 설명하지 않는다. 그러나 금속판 21c의 상면에는 커버 50c가 별도로 조립되며 상기 커버에는 다수의 구멍 51c 들이 형성되어 있는 점을 유의하여야 한다. 그리고 금속판 21c의 상면에는 다수의 냉각핀 23c들이 고정되어 있다. 따라서 공기안내물 90c와 관체 80c를 통해 외부의 공기가 커버 50c 안으로 유입되면 펠티어 소자에 의해 차가워진 금속판 21c와 냉각핀 23c에 의해 차갑게 냉각이 된다. 따라서 냉각된 공기는 시트쿠션 쪽의 커버에 형성된 구멍 51c를 통해 방출되어 인체에 접촉되며, 동시에 관체 81c를 통해 등받이 쪽의 커버 안으로 유입된 공기 역시 펠티어 소자에 의해 차가워진 금속판 21c와 냉각핀 23c에 의해 차갑게 냉각이 됨과 아울러 커버의 외부로 방출이 되어 인체를 시원하게 한다. 미설명 부호 70c는 라디에이타, 60c는 워터펌프, 61c, 62c, 71c, 72c는 관체이고, 40c는 냉각수통 22c는 하우징이다.

다음, 본 발명의 제 5실시예를 설명한다. 이는 도 2와 도 4의 예를 복합시킨 예에 해당된다. 따라서 펠티어 소자 30d는 팬모타 40d에 의해 냉각되고 자동차 외부의 공기는 공기안내물 80d를 통해 시트쿠션 쪽과 등받이 쪽의 커버 50d의 구멍 51d를 통해 방출되어 인체에 접촉된다. 여기서 미설명 부호 22d는 하우징, 31d는 전선, 32d와 24d는 냉각핀, 60d와 61d 70d 71d는 관체, 21d는 금속판이다.

다음, 본 발명의 제 6실시예를 설명한다. 이는 도 3과 도 6의 복합형이라 할 수 있는데, 팬모타는 사용하지 않는다. 즉, 공기안내물 70e와 관체 50e를 통해 유입된 외부의 공기는 또 다른 관체 52e를 통하면서 시트쿠션 쪽의 하우징 22e와 커버 40e 안으로 유입된다. 이때 밸브 61e는 개방되며 관체 50e에 연결된 관체 54e의 밸브 60e는 폐쇄된다. 따라서 외부의 공기는 금속판 21e와 냉각핀 23 e 들에 의해 냉각됨과 동시에 각각의 커버의 구멍 41e를 통해 방출되어 인체에 접촉된다. 물론 하우징 안으로 유입된 외부의 공기는 펠티어 소자 30e를 냉각시킨 후 관체 55e를 통해 자동차의 외부로 배출이 된다. 한편, 제 6실시예에서는 외부의 공기를 사용하지 않고 에어컨의 찬바람을 사용하여 펠티어 소자를 냉각시킴과 동시에 커버를 통해 방출되도록 할 수도 있는데, 관체 54e를 에어컨의 닥트에 연결하고 밸브 60e를 개방시킨 후 밸브 61e를 폐쇄시킨다. 그러면 외부의 공기 대신에 에어컨의 찬 바람이 시트쿠션 쪽과 등받이 쪽의 하우징과 커버 안으로 유입되기 때문에 운전자는 더욱 시원해지게 된다.

이상과 같이 본 발명은 냉각수 또는 팬 그리고 외부의 공기 또는 에어컨의 찬바람을 이용하여 펠티어 소자를 냉각시킴과 아울러 운전자의 신체를 시원하게 하여주는 작용을 한다. 물론 상술한 구조는 운전자 시트뿐만이 아니고 조수석 및 뒷좌석에도 동일하게 적용될 수 있음은 당연한 이치이다. 그리고 굳이 자동차 이외의 다양한 시트 혹은 소파 등에도 적용될 수 있음도 당연한 이치이다. 본 발명에 있어서, 펠티어 소자와 팬모타, 라디에이타, 워터펌프에 전원이 인가되는 기술과 이들을 조작하기 위한 전기 기술은 일반적인 수준의 기술을 이용하기 때문에 특별히 설명하지 않는다. 또한 본 발명의 냉온 디바이스를 시트와 등받이에 설치하는 기술 역시 특별한 것은 아니므로 이에 대한 상세한 설명도 생략한다.

각각의 실시예에서, 금속판과 냉각수통, 커버, 냉각핀 등은 알루미늄이나 황동 등 열전도율이 양호한 것을 소재로 선택하는 것이 바람직하지만, 커버와 하우징의 경우는 반드시 금속을 사용하지 않아도 무방할 것이다. 금속판 21a, 21b 및 커버 50c, 50d, 40e의 경우는 금속은 물론 인체에 유용한 금, 은 등을 도금하여 사용하여도 되며, 인체에 유용한 원적외선 방출이 많은 세라믹류, 옥, 석재류, 종이, 목재 등을 접착하여 사용하여도 된다. 또한 어느 경우에 있어서도 하우징의 재질은 가볍고 탄성이 우수한 것을 소재로 선택하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명은 하절기에는 시트와 등받이를 시원하게 그리고 동절기에는 시트와 등받이를 따뜻하게 하여 사용할 수 있는데, 이는 펠티어 소자에 인가되는 전원의 극 방향을 반대로만 하여주면 간단히 이루어지기 때문에 매우 편리하다. 물론 동절기용으로 사용할 때는 펠티어 소자를 냉각시킬 이유는 없다. 그리고 본 발명은 착석시 냉온 디바이스가 작동이 되고 하차를 하면 작동이 되지 않는 자동식으로 구성할 수 있음은 당연하다.

이상과 같이 살펴본 본 발명은, 펠티어 소자를 이용하여 자동차용 시트를 차갑게 혹은 따뜻하게 할 수 있는 유용한 장점이 있다. 또한 본 발명은 매우 간단한 구조이면서 또한 간단한 조작으로써 시트를 차갑게 혹은 따뜻하게 할 수 있다. 따라서 운전자는 물론 동승자들의 심리를 안정시켜 안전운전을 할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 사용자들의 엉덩이 주변과 등 주변에 땀이 차는 현상을 방지하여 땀띠나 습진 등이 발생되는 문제를 해결할 수 있다.

Claims (7)

1. 자동차용 시트에 있어서;

   냉온 디바이스가 시트쿠션과 등받이의 중앙에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온 디바이스는;

   저면에 펠티어 소자 30이 부착되는 금속판 21과,

   상기 금속판의 저면에 부착되는 펠티어 소자 30과,

   펠티어 소자 30의 저면에 부착되며, 워터펌프 40과 도통되는 호스 41, 42가 연결되고 라디에이타 50과 도통되는 호스 51, 52가 연결된 냉각수통 60과,

   상기 금속판 21을 지지하는 하우징 22로 구성된 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온 디바이스는;

   저면에 펠티어 소자 30a가 부착되는 금속판 21a와,

   상기 금속판의 저면에 부착되며 다수의 냉각핀 32a 들이 고정되어 있는 펠티어 소자 30a와,

   상기 펠티어 소자의 냉각핀에 고정되는 팬모타 40a와,

   자동차바닥판 5를 관통하는 관체 50a 및 상기 관체 50a와 연결되는 관체 60a가 고정될 수 있는 돌출관 23a가 형성된 채 상기 금속판을 지지하는 하우징 22a로 구성된 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온 디바이스는;

   저면에 펠티어 소자 30b가 부착되는 금속판 21b와,

   상기 금속판의 저면에 부착되며 다수의 냉각핀 32b 들이 고정되어 있는 펠티어 소자 30b와,

   상기 금속판을 지지하는 하우징 22b와,

   자동차바닥판 5의 저면에 고정되는 공기안내물 60과 시트쿠션의 하우징을 연결시키는 관체 40b, 2개의 하우징을 연결하는 관체 41b, 등받이의 하우징과 자동차 바닥판 5의 외부를 도통시키는 관체 50b로 구성된 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온 디바이스는;

   저면에 펠티어 소자 30c가 부착되며 상면에는 다수의 냉각핀 23c 들이 고정되어 있는 금속판 21c와,

   상기 금속판의 저면에 부착되는 펠티어 소자 30c와,

   펠티어 소자 30c의 저면에 부착되며, 워터펌프 60c와 도통되는 호스 61c, 62c가 연결되고 라디에이타 70c와 도통되는 호스 71c, 72c가 연결된 냉각수통 40c와,

   상기 금속판의 상면에 고정되며 다수의 구멍 51c 들이 형성되어 있는 커버 50c와,

   자동차바닥판 5의 저면에 고정되는 공기안내물 90c와 시트쿠션의 커버를 연결시키는 관체 80c, 2개의 커버를 연결하는 관체 81c로 구성된 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온 디바이스는;

   저면에 펠티어 소자 30d가 부착되며 상면에는 다수의 냉각핀 24d 들이 고정되어 있는 금속판 21d와,

   상기 금속판의 저면에 부착되며 다수의 냉각핀 32d 들이 고정되어 있는 펠티어 소자 30d와,

   펠티어 소자 30d의 냉각핀에 고정되는 팬모타 40d와,

   상기 금속판의 상면에 고정되며 다수의 구멍 51d 들이 형성된 커버 50d와,

   자동차바닥판 5를 관통하는 관체 60d 및 상기 관체 60d와 연결되는 관체 61d가 고정될 수 있는 돌출관 23d가 형성된 채 상기 금속판을 지지하는 하우징 22d와, 자동차바닥판 5의 저면에 고정되는 공기안내물 80d와 시트쿠션의 커버를 연결시키는 관체 70d, 2개의 커버를 연결하는 관체 71d로 구성된 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온 디바이스는,

   저면에 펠티어 소자 30e 가 부착되며 상면에 다수의 냉각핀 23e 들이 고정되어 있는 금속판 21e와,

   저면에 다수의 냉각핀 32e들이 고정되어 있는 펠티어 소자 30e와,

   상기 금속판의 상면에 고정되며 다수의 구멍 41e들이 형성되어 있는 커버 40e와,

   상기 금속판을 지지하는 하우징 22e와,

   자동차바닥판 5의 저면에 고정되는 공기안내물 70e와 시트쿠션의 커버를 연결시키는 관체 50e, 2개의 커버를 연결하는 관체 51e, 상기 관체 50e와 시트쿠션의 하우징을 도통시키는 관체 52e, 2개의 하우징을 도통시키는 관체 53e, 등받이의 하우징과 자동차 바닥판의 외부를 도통시키는 관체 55e, 상기 관체 50e와 에어컨 댐퍼를 도통시키는 관체 54e, 상기 관체 50e에 설치된 밸브 61e, 상기 관체 54e에 설치된 밸브 60e로 구성된 것을 특징으로 하는 펠티어 이펙트를 이용한 자동차용 시트.