KR20070005010A - Rapid heating, cooling and massaging for car seats using integrated shape memory alloy actuators and thermoelectric devices - Google Patents

Rapid heating, cooling and massaging for car seats using integrated shape memory alloy actuators and thermoelectric devices Download PDF

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KR20070005010A
KR20070005010A KR1020067025034A KR20067025034A KR20070005010A KR 20070005010 A KR20070005010 A KR 20070005010A KR 1020067025034 A KR1020067025034 A KR 1020067025034A KR 20067025034 A KR20067025034 A KR 20067025034A KR 20070005010 A KR20070005010 A KR 20070005010A
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에이치. 해리 아사다
규-진 조
비나야크 로이
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메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
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Abstract

An apparatus and method for providing controlled heating, cooling and motion, in a device such as an active robotic automobile seat, are disclosed. A shape memory alloy (SMA) element, which changes shape upon application of a temperature change to the SMA element, is coupled to a thermoelectric device. Heat flows through the TED upon application of an electrical current through the TED. The apparatus is operable in one of a plurality of modes. In a first mode, a current is applied through the TED to cause a temperature change in the SMA element to change the shape of the SMA element. In a second mode, a current is applied to the TED to cause heat flow in a space adjacent to the apparatus. By controlling application of current to the TED, controlled motion, heating and cooling are achieved in the seat. ® KIPO & WIPO 2007

Description

일체식 형상 기억 합금 액추에이터와 열전 디바이스를 이용하는 카 시트용 고속 가열, 냉각 및 마사지{RAPID HEATING, COOLING AND MASSAGING FOR CAR SEATS USING INTEGRATED SHAPE MEMORY ALLOY ACTUATORS AND THERMOELECTRIC DEVICES}RAPID HEATING, COOLING AND MASSAGING FOR CAR SEATS USING INTEGRATED SHAPE MEMORY ALLOY ACTUATORS AND THERMOELECTRIC DEVICES}

본 발명은, 허벅다리 및 둔부와 같은 운전자의 조직에 대한 접촉 압력이 능동적으로 재분산되어, 지친 운전자를 완화시키는 예를 들면 능동 로봇형 카 시트에 적용되는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method applied to, for example, active robotic car seats in which contact pressures on the driver's tissues, such as the thighs and buttocks, are actively redistributed to relieve the tired driver.

본 출원은 2004년 4월 28일에 출원된 미국 임시출원 번호 60/565,894에 기초한 것으로서, 상기 출원의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.This application is based on US Provisional Application No. 60 / 565,894, filed April 28, 2004, the contents of which are incorporated herein by reference.

장시간 동안의 운전은 운전자의 허벅다리 및 둔부의 조직을 압박하여, 상당히 불편하게 하고 운전자를 피로하게 한다. 운전자가 장시간 운전석에 앉아 있을 때, 모세 혈관은 30mmHg보다 높은 압력 하에서 붕괴되어, 혈액관류 및 순환을 방해할 수 있다. 더욱이, 시트 표면과의 지속적인 접촉은 접촉 표면에 열 및 습기가 축적되게 한다. 카 시트와 접촉되는 조직을 주기적으로 자극하고, 적절하게 환기시키고 압력을 완화시키면 이들 문제를 해결할 수 있다. 자동차 제조자들은 카 시트에 더 많은 기능을 추가시킴으로써 고급차의 가치를 증대시키고 있다.Driving for long periods of time compresses the driver's thighs and buttocks tissue, making them extremely uncomfortable and fatigued. When the driver sits in the driver's seat for a long time, the capillaries may collapse under pressure higher than 30 mm Hg, disrupting blood perfusion and circulation. Moreover, continuous contact with the sheet surface causes heat and moisture to accumulate on the contact surface. Periodically stimulating, properly ventilating and relieving pressure in the tissues that come in contact with the car seat can solve these problems. Automakers are increasing the value of luxury cars by adding more features to their car seats.

이러한 카 시트는, 특히 장기간의 여행 동안에 여유롭고 편안한 운전 경험을 제공하는 데에 있어서 도움이 된다. 히팅 시트는 많은 차에서 이용 가능하고, 시트 표면을 냉각 및 가열하는 시스템 역시 개발되었다. 카 시트에 마사지 기능을 삽입하는 것은 인기를 얻고 있는 다른 새로운 양상이다.Such car seats help to provide a relaxed and comfortable driving experience, especially during long trips. Heating seats are available in many cars, and systems have also been developed to cool and heat the seat surface. Inserting a massage function into the car seat is another new aspect that is gaining popularity.

장시간 동안 운전하는 운전자는 지속적인 압력 하에서 조직에서의 부적절한 혈액관류로 인해 피로하게 될 수 있다. 조직의 자극, 압력의 완화 및 환기가 바람직하다. 이것은 운전자의 피로를 감소시켜, 운전자의 피로에 의해 야기되는 사고의 위험을 감소시킬 수 있다. 이것은 일반적으로 마사지에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 마사지 효과는 운전에 간섭하여서는 안 되어, 종래의 마사지는 자동차를 운전하는 데에 일반적으로 적용되지 않는다.Drivers who drive for extended periods of time may become tired due to inadequate blood perfusion in the tissue under constant pressure. Stimulation of the tissues, relief of pressure and ventilation are preferred. This reduces driver fatigue and can reduce the risk of accidents caused by driver fatigue. This can generally be accomplished by massage. However, the massage effect should not interfere with driving, and conventional massage is not generally applied to driving a car.

마사지 효과를 제공하는 능동 카 시트에는 세 가지 형태가 있다. 하나는 카 시트용 진동 및 주무르기 마사지 쿠션이다. 이것들은 진동을 발생시키기 위해 편심 중량을 가진 단순한 DC 모터로 구성된다. DC 모터의 성질상, 진동의 주파수가 높아, 빠른 진동 운동을 발생시킨다. 그러나, 이들 빠른 진동은 장시간 적용될 때 가려움 및 다른 불편을 야기할 수 있다.There are three types of active car seats that provide a massage effect. One is a vibration and hand massage massage cushion for a car seat. These consist of a simple DC motor with an eccentric weight to generate vibrations. Due to the nature of the DC motor, the frequency of vibration is high, resulting in rapid vibration movement. However, these rapid vibrations can cause itching and other discomfort when applied for a long time.

가정용 마사지와 유사한 건강 유지용 마사지는 뒷좌석 및 조수석 측 시트에 적용되어 왔다. 이들은 운전에 간섭할 수 있어, 운전석 측 시트에는 적용되지 않는다. 부피가 큰 모터 및 기구는 또한 카 시트에 적용하기에 바람직하지 않다.Health maintenance massages similar to home massages have been applied to the rear and passenger side seats. These can interfere with driving and therefore do not apply to the driver's side seat. Bulky motors and mechanisms are also undesirable for application to car seats.

시트의 표면에 범프(bump)를 형성하기 위해 공기 팽창을 이용하는 다른 형태의 마사지 카 시트가 있다. 공기 팽창에 의해 형성되는 범프는 단순한 둥근 모양으로 제한된다. 그것들은 압력을 재분산하는 데에는 효율적이지만, 복잡한 운동을 발생시킬 수는 없다.There is another type of massage car seat that uses air inflation to form a bump on the surface of the seat. The bumps formed by air expansion are limited to simple round shapes. They are efficient at redistributing pressure, but cannot produce complex movements.

본 발명은, 허벅다리 및 둔부와 같은 운전자의 조직에 대한 접촉 압력이 능동적으로 재분산되어, 지친 운전자를 완화시키는 예를 들면 능동 로봇형 차량 시트에 적용되는 장치 및 방법에 관한 것이다. 표면 구동의 분산 특성과 카 시트에서에 공간의 제한을 수용하기 위해, 많은 수의 작고 가벼운 액추에이터가 이용되고, 작은 부피로 제한된다. 형상 기억 합금(SMA)과 열전 디바이스(TED)를 포함하는 일체식 디바이스가, 필요한 구동, 고속 가열 및 냉각 기능을 제공하기 위해 이용된다. 이들 디바이스는 파워 대 중량의 높은 비율을 가지기 때문에 능동 카 시트에 적용하기에 적합하다. 매트릭스 구조는, 2N개의 스위치만 이용하여 N2개의 액추에이터를 구동할 수 있는 액추에이터 구동 증폭기를 위해 이용되어, 확장성의 면에서 방대한 자유도 시스템에 적합하다. 특정한 일실시예에서, 시트(11)는, 8개의 스위치를 이용하는 매트릭스 구조에서 구동되는 16개의 SMA 액추에이터 유닛을 이용한다. 액추에이터는 카 시트 아래에 컴팩트하게 수용되고, 힘과 변위는 신규한 경로 배정 방안을 통하여 신축성 있는 시트 표면에 전달된다. 조직을 자극하기 위해 시트 표면에 분산된 리프팅 운동이 발생된다. 시트 표면의 상보적으로 분산된 싱킹(sinking) 운동은 압력 완화와 환기를 제공하도록 발생된다. 등받이의 측부 플랩의 추가적 보조 운동이 또한 발생된다.The present invention relates to an apparatus and method applied to, for example, active robotic vehicle seats in which contact pressures on the driver's tissues, such as the thighs and buttocks, are actively redistributed to relieve the tired driver. In order to accommodate the dispersion characteristics of the surface drive and the space limitations in the car seat, a large number of small and light actuators are used and limited to small volumes. Integrated devices, including shape memory alloys SMA and thermoelectric devices TED, are used to provide the necessary drive, high speed heating and cooling functions. These devices are suitable for applications in active car seats because they have a high ratio of power to weight. The matrix structure is used for an actuator drive amplifier capable of driving N 2 actuators using only 2N switches, which is suitable for a large degree of freedom system in terms of scalability. In one particular embodiment, the seat 11 uses sixteen SMA actuator units driven in a matrix structure using eight switches. The actuator is housed compactly under the car seat, and forces and displacements are transferred to the flexible seat surface through a novel routing scheme. Lifting movements distributed over the seat surface occur to stimulate the tissue. Complementary distributed sinking movements of the seat surface occur to provide pressure relief and ventilation. Further auxiliary movement of the side flaps of the backrest is also generated.

본 발명은 파형 운동을 일으키는 능동 시트 표면을 제공한다. 파형 운동은 시트 표면상에 놓인 직물의 스트랩을 이용하여 발생된다. 시트 표면 상의 파형 운동은 운전자에 대한 압력 분산를 변경시키고, 접촉면에서의 열과 습기를 제거한다.The present invention provides an active sheet surface causing a wave motion. Wave motion is generated using a strap of fabric placed on the sheet surface. The corrugated movement on the seat surface changes the pressure distribution for the driver and removes heat and moisture at the contact surface.

본 발명은 또한 일체식 형상 기억 합금(SMA)과 열전 디바이스(TED)를 제공한다. 열전 디바이스는 형상 기억 합금 액추에이터를 구동 및 구동 정지시키기 위한 가열 및 냉각, 및 본 발명의 시트를 위한 국부적 가열 및 냉각을 제공한다. The present invention also provides an integrated shape memory alloy (SMA) and a thermoelectric device (TED). The thermoelectric device provides heating and cooling to drive and shut down the shape memory alloy actuator, and local heating and cooling for the seat of the present invention.

본 발명은 상부와 하부 열전 디바이스 사이에 삽입되는 형상 기억 합금 액추에이터를 포함한다. 한 가지 구성에서, 열전 디바이스는, 환기를 제공하기 위해 기류를 위한 입구와 출구를 가진 박스 내에 패키징된다.The present invention includes a shape memory alloy actuator inserted between an upper and a lower thermoelectric device. In one configuration, the thermoelectric device is packaged in a box having an inlet and an outlet for airflow to provide ventilation.

상기 디바이스는 구동 모드, 냉각 모드 및 가열 모드로 동작한다. 구동 모드에서, 형상 기억 합금 액추에이터는, 형상 기억 합금 액추에이터의 상면 및 하면 상의 열전 디바이스를 이용하여 액추에이터를 향해 열을 발생시킴으로써 시트에 제어된 운동을 발생시키도록 구동된다. 액추에이터는 열을 반대 방향으로 발생시킴으로써 구동이 정지된다.The device operates in a drive mode, a cooling mode and a heating mode. In the drive mode, the shape memory alloy actuator is driven to generate controlled motion in the sheet by generating heat toward the actuator using thermoelectric devices on the top and bottom surfaces of the shape memory alloy actuator. The actuator is stopped by generating heat in the opposite direction.

냉각 모드에서, 냉각 공기는 시트에 전달된다. 먼저, 열 흐름은, 열이 열전 디바이스의 상면으로부터 하면으로 추출되도록, 열전 디바이스를 이용하여 발생된다. 기류는 상면에 발생되고, 밸브는, 상면을 통해 흐르는 공기 채널의 출구가 시트로 가도록 개방된다.In the cooling mode, cooling air is delivered to the sheet. First, heat flow is generated using a thermoelectric device such that heat is extracted from the upper surface of the thermoelectric device to the lower surface. Airflow is generated on the upper surface, and the valve is opened so that the outlet of the air channel flowing through the upper surface goes to the seat.

가열 모드에서, 고온의 공기는 시트에 전달된다. 먼저, 열 흐름은, 열이 열전 디바이스의 하면으로부터 상면으로 추출되도록, 열전 디바이스를 이용하여 발생된다. 기류는 상면에 발생되고, 밸브는, 상면을 통해 흐르는 공기 채널의 출구가 시트로 가도록 개방된다.In the heating mode, hot air is delivered to the sheet. First, heat flow is generated using a thermoelectric device such that heat is extracted from the bottom surface of the thermoelectric device to the top surface. Airflow is generated on the upper surface, and the valve is opened so that the outlet of the air channel flowing through the upper surface goes to the seat.

본 발명은 또한 시트를 위한 리프팅 및 싱킹 장치와 방법을 제공한다. 조직 상의 압력 분산를 변경시키도록 여러 가지 리프팅 운동이 순차적으로 발생되고, 접촉 표면에서 열과 습기를 제거한다. 리프팅 및 싱킹 운동은 또한 시트의 직물 아래에 놓인 스트랩에 의해 발생된다. 직물을 당기면, 스트랩의 길이가 감소되어, 스트랩이 들어올려져 신체에 압력을 발생시킨다. 이러한 운동을 발생시키기 위해, 스트랩의 에지를 잡기 위한 측부 패널이 이용된다. 이것들은 힘과 변위의 방향으로 측방향으로부터 수직으로 변경시킨다. 싱킹 운동은 시트의 일정한 지점들을 아래로 당김으로써 발생된다. 싱킹 운동은, 혈액 순환을 강화시키고 싱킹 지점에서 환기를 강화시키는 분화구 모양의 감압 영역을 발생시킨다.The present invention also provides a lifting and sinking device and method for a sheet. Various lifting movements occur sequentially to alter the pressure distribution on the tissue and remove heat and moisture from the contact surface. Lifting and sinking movements are also generated by a strap lying under the fabric of the seat. Pulling the fabric reduces the length of the strap, which lifts the strap and creates pressure on the body. To produce this movement, side panels are used to hold the edge of the strap. These change from lateral to vertical in the direction of force and displacement. Sinking motion is generated by pulling down certain points on the seat. The sinking movement creates a crater-shaped decompression zone that enhances blood circulation and enhances ventilation at the sinking point.

본 발명에 따르면, 시트에서의 보조 운동이 또한 발생된다. SMA 와이어의 변위는 카 등받이를 위한 측부 플랩의 보조 운동을 위해 더 이용된다. 측부 플랩은 특히 회전 시에 신체를 더욱 잘 지지하기 위해 이용될 수 있다. 측부 플랩은 카 시트 아래에 위치되는 액추에이터 박스로부터 SMA 액추에이터 유닛의 운동을 전달함으로써 구동된다. 측부 플랩의 위치는 작은 개별적 스텝으로 제어되어, 개별 SMA 액추에이터 유닛의 위치를 제어할 필요가 없게 한다. 케블라(Kevlar) 와이어 및 케이블 하우징을 이용하여, 액추에이터 박스로부터 구동의 지점으로의 경로 배정 방안이 또한 이용된다.According to the invention, auxiliary movement in the seat is also generated. The displacement of the SMA wire is further used for the secondary movement of the side flaps for the car back. The side flaps can be used to better support the body, especially when rotating. The side flap is driven by transmitting the motion of the SMA actuator unit from an actuator box located below the car seat. The position of the side flaps is controlled in small individual steps, eliminating the need to control the position of the individual SMA actuator units. Using Kevlar wire and cable housings, routing schemes from the actuator box to the point of drive are also used.

일 양상에서, 본 발명은 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소를 포함하는 장치에 관한 것이다. 열전 디바이스(TED)는 상기 SMA 요소에 결합된다. TED를 통해 전류가 인가될 때 TED를 통해 열이 흐른다. 상기 장치는 복수개의 모드 중 한 가지 모드로 동작될 수 있다. 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시켜 상기 SMA 요소의 형상을 변화시킨다. 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 장치에 인접한 공간에서 흐르게 된다.In one aspect, the present invention is directed to an apparatus comprising a shape memory alloy (SMA) element that changes shape when temperature changes. A thermoelectric device TED is coupled to the SMA element. When current is applied through the TED, heat flows through the TED. The device may be operated in one of a plurality of modes. In a first mode, current is applied through the TED to generate a temperature change in the SMA element to change the shape of the SMA element. In a second mode, current is applied to the TED, causing heat to flow in the space adjacent the device.

일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 가열된다. 또는, 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 냉각된다. 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대이다.In one embodiment, in the second mode, the space is heated. Alternatively, in the second mode, the space is cooled. The direction of the current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of the current flowing in the TED in the second mode.

일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치된다.In one embodiment, the SMA element is disposed between the first TED and the second TED.

일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 수축된다. 일 실시예에서, 상기 SMA 요소인 와이어가 적어도 하나의 구동 부재에 연결되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시킨다.In one embodiment, the SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, so that when a current is applied to the TED, the wire, which is the SMA element, contracts. In one embodiment, the wire that is the SMA element is connected to at least one drive member to drive the drive member when a current is applied to the TED.

일 실시예에서, 상기 장치가 시트 내에 위치된다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 가열시킨다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 냉각시킨다. 일 실시예에서, 상기 시트는 구동 부재를 포함하며, 상기 SMA 요소는 상기 구동 부재에 결합되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹(sinking) 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 TED에 전류가 인가될 때 상기 구동 부재를 구동시키기 위해, 복수개의 구동 부재가 적어도 하나의 상기 SMA 요소에 결합된다. 일 실시예에서, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시킨다.In one embodiment, the device is located in a sheet. In one embodiment, in the second mode, a current applied to the TED heats the sheet. In one embodiment, in the second mode, a current applied to the TED cools the sheet. In one embodiment, the sheet includes a drive member and the SMA element is coupled to the drive member to drive the drive member when current is applied to the TED. In one embodiment, the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. In one embodiment, the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. In one embodiment, a plurality of drive members is coupled to at least one of the SMA elements to drive the drive member when a current is applied to the TED. In one embodiment, the drive moves the sheet in a predetermined pattern.

일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 파형 운동이다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴이다. 상기 시트는 자동차 시트일 수 있다.In one embodiment, the predetermined pattern is waveform motion. In one embodiment, the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement. The seat may be an automobile seat.

다른 양상에서, 본 발명은 운동이 일어날 수 있는 복수개의 구동 영역들을 가진 시트에 관한 것이다. 구동 디바이스는 상기 구동 영역들에 결합되며, 상기 구동 디바이스는, (i) 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소, 및 (ii) 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이스(TED)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 시트는 복수개의 모드 중 한 가지 모드로 동작될 수 있다. 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시킴으로써, 상기 SMA 요소의 형상을 변화시켜, 적어도 하나의 상기 구동 영역을 구동시킴으로써 상기 시트를 운동시킨다. 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 시트에 흐르게 된다.In another aspect, the invention relates to a seat having a plurality of drive regions in which movement can occur. A drive device is coupled to the drive regions, the drive device being coupled to (i) a shape memory alloy (SMA) element whose shape changes when the temperature changes, and (ii) the SMA element so that current can be applied. And a thermoelectric device (TED) that allows heat to flow through. In one embodiment, the sheet can be operated in one of a plurality of modes. In a first mode, a current is applied through the TED to generate a change in temperature in the SMA element, thereby changing the shape of the SMA element and moving the sheet by driving at least one drive region. In the second mode, current is applied to the TED, causing heat to flow through the sheet.

일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 가열된다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 냉각된다. 일 실시예에서, 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대이다. 일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 짧게 된다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹(sinking) 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시킨다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 파형 운동이다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴이다. In one embodiment, in the second mode, the sheet is heated. In one embodiment, in the second mode, the sheet is cooled. In one embodiment, the direction of current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of current flowing in the TED in the second mode. In one embodiment, the SMA element is disposed between the first TED and the second TED. In one embodiment, the SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, so that when the current is applied to the TED, the wire, which is the SMA element, is shortened. In one embodiment, the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. In one embodiment, the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. In one embodiment, the drive moves the sheet in a predetermined pattern. In one embodiment, the predetermined pattern is waveform motion. In one embodiment, the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement.

일 실시예에서, 상기 시트는 자동차 시트이다.In one embodiment, the seat is an automobile seat.

또 다른 양상에서, 본 발명은, (i) 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소를 제공하는 단계, (ii) 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이스(TED)를 제공하는 단계, 및 두 가지 모드 중 한 가지 모드로 두 가지 동작 중 한 가지 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시켜 상기 SMA 요소의 형상을 변화시킨다. 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 장치에 인접한 공간에서 흐르게 된다.In another aspect, the present invention provides a method for forming a shape memory alloy (SMA) element that changes shape when temperature changes, and (ii) is coupled to the SMA element to allow heat to flow when a current is applied. Providing a thermoelectric device (TED), and performing one of two operations in one of two modes. In a first mode, current is applied through the TED to generate a temperature change in the SMA element to change the shape of the SMA element. In a second mode, current is applied to the TED, causing heat to flow in the space adjacent the device.

일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 가열된다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 냉각된다. 일 실시예에서, 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대이다.In one embodiment, in the second mode, the space is heated. In one embodiment, in the second mode, the space is cooled. In one embodiment, the direction of current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of current flowing in the TED in the second mode.

일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치된다.In one embodiment, the SMA element is disposed between the first TED and the second TED.

일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 짧게 된다. 일 실시예에서, 상기 SMA 요소인 와이어가 적어도 하나의 구동 부재에 연결되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시킨다.In one embodiment, the SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, so that when the current is applied to the TED, the wire, which is the SMA element, is shortened. In one embodiment, the wire that is the SMA element is connected to at least one drive member to drive the drive member when a current is applied to the TED.

일 실시예에서, 상기 장치가 시트 내에 위치된다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 가열시킨다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 냉각시킨다. 일 실시예에서, 상기 시트는 구동 부재를 포함하며, 상기 SMA 요소는 상기 구동 부재에 결합되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹(sinking) 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 TED에 전류가 인가될 때 상기 구동 부재를 구동시키기 위해, 복수개의 구동 부재가 적어도 하나의 상기 SMA 요소에 결합된다. 일 실시예에서, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시킨다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 파형 운동이다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴이다. 상기 시트는 자동차 시트이다.In one embodiment, the device is located in a sheet. In one embodiment, in the second mode, a current applied to the TED heats the sheet. In one embodiment, in the second mode, a current applied to the TED cools the sheet. In one embodiment, the sheet includes a drive member and the SMA element is coupled to the drive member to drive the drive member when current is applied to the TED. In one embodiment, the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. In one embodiment, the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. In one embodiment, a plurality of drive members is coupled to at least one of the SMA elements to drive the drive member when a current is applied to the TED. In one embodiment, the drive moves the sheet in a predetermined pattern. In one embodiment, the predetermined pattern is waveform motion. In one embodiment, the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement. The seat is an automobile seat.

또 다른 양상에서, 본 발명은, (i) 시트 내에 운동이 일어날 수 있는 복수개의 구동 영역들을 제공하는 단계, 및 (ii)상기 구동 영역들에 결합되어 있는 구동 디바이스를 제공하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 상기 구동 디바이스는, (i) 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소, 및 (ii) 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이스(TED)를 포함한다. 상기 시트는 복수개의 모드 중 한 가지 모드로 동작될 수 있다. 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시킴으로써, 상기 SMA 요소의 형상을 변화시켜, 적어도 하나의 상기 구동 영역을 구동시킴으로써 상기 시트를 운동시킨다. 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 시트에 흐르게 된다.In another aspect, the present invention includes a method comprising the steps of: (i) providing a plurality of drive regions in which movement can occur in a seat, and (ii) providing a drive device coupled to the drive regions. It is about. The drive device comprises (i) a shape memory alloy (SMA) element that changes shape as the temperature changes, and (ii) a thermoelectric device (TED) coupled to the SMA element to allow heat to flow when a current is applied. Include. The sheet can be operated in one of a plurality of modes. In a first mode, a current is applied through the TED to generate a change in temperature in the SMA element, thereby changing the shape of the SMA element and moving the sheet by driving at least one drive region. In the second mode, current is applied to the TED, causing heat to flow through the sheet.

일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 가열된다. 일 실시예에서, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 냉각된다. 일 실시예에서, 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대이다. 일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치된다. In one embodiment, in the second mode, the sheet is heated. In one embodiment, in the second mode, the sheet is cooled. In one embodiment, the direction of current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of current flowing in the TED in the second mode. In one embodiment, the SMA element is disposed between the first TED and the second TED.

일 실시예에서, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 짧게 된다. In one embodiment, the SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, so that when the current is applied to the TED, the wire, which is the SMA element, is shortened.

일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시킨다. 일 실시예에서, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹(sinking) 운동을 발생시킨다. In one embodiment, the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. In one embodiment, the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat.

일 실시예에서, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시킨다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 파형 운동이다. 일 실시예에서, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴이다. In one embodiment, the drive moves the sheet in a predetermined pattern. In one embodiment, the predetermined pattern is waveform motion. In one embodiment, the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement.

일 실시예에서, 상기 시트는 자동차 시트이다.In one embodiment, the seat is an automobile seat.

따라서, 본 발명은 장시간 운전에 따른 피로를 완화시키기 위한 카 시트 설계에 대한 신규한 방법에 관한 것이다. 혈액 순환을 강화하고, 피부 온도와 습기를 바람직한 레벨로 유지하기 위해, 시트 표면의 능동적 제어는 형상 기억 합금(SMA) 와이어 액추에이터를 이용하여 달성된다. SMA 액추에이터는 파워 대 중량의 비가 높기 때문에, 복수개의 SMA 액추에이터가 제한된 공간에 매립될 수 있다.Accordingly, the present invention relates to a novel method for car seat design for alleviating fatigue caused by long time operation. In order to enhance blood circulation and maintain skin temperature and moisture at the desired level, active control of the sheet surface is achieved using shape memory alloy (SMA) wire actuators. Since SMA actuators have a high power-to-weight ratio, a plurality of SMA actuators can be embedded in a limited space.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 양상의 더욱 구체적인 설명으로부터 명백하게 될 것이며, 도면에서 유사한 도면 부호는 여러 도면에서 동일한 부품을 지칭한다. 도면은 반드시 축적도에 따른 것이 아니며, 본 발명의 원리를 설명하는 데에 중점을 둔 것이다.These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the more detailed description of the preferred aspects of the invention shown in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like parts in the various figures. The drawings are not necessarily to scale, focusing on explaining the principles of the invention.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른, 사람에 대한 압력 분포를 변경하기 위한 능동 시트면의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an active seat surface for varying the pressure distribution for a person, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2는, 고온의 습한 공기를 제거하기 위해 전파되는 표면파를 도시하는, 도 1에 도시된 본 발명의 능동 시트면의 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of the active sheet surface of the present invention shown in FIG. 1 showing surface waves propagating to remove hot humid air. FIG.

도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 능동 카 시트에 이용되는 일체식 SMA 및 TED 디바이스의 개략도이다.3 is a schematic diagram of an integrated SMA and TED device used in an active car seat in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4는, 본 발명의 일실시예에 따라, 구동 모드에 있는 본 발명의 능동 카 시트의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an active car seat of the present invention in drive mode, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5는, 본 발명의 실시예에 따라, 냉각 모드에 있는 본 발명의 능동 카 시 트의 개략도이다.5 is a schematic diagram of an active sheet of the present invention in a cooling mode, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6은, 본 발명의 실시예에 따라, 가열 모드에 있는 본 발명의 능동 카 시트의 개략도이다.6 is a schematic diagram of an active car seat of the present invention in a heating mode, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리프팅 운동을 도시하는 개략도이다.7 is a schematic diagram illustrating a lifting motion according to an embodiment of the present invention.

도 8은 리프팅 운동 기구의 형상을 나타내는 개략도이다.8 is a schematic view showing the shape of the lifting exercise mechanism.

도 9는 W가 10인치로부터 14인치까지 변할 때의 리프팅 높이(H)의 변화를 도시하는 곡선이다.9 is a curve showing the change in lifting height H when W varies from 10 inches to 14 inches.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 싱킹 운동을 나타내는 개략도이다.10 is a schematic diagram illustrating a sinking motion according to an embodiment of the present invention.

도 11은, 특정한 일실시예에 따라, 본 발명의 싱킹 운동을 위한 감압 영역을 형성하기 위한 하향 당김 지점의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.11 is a diagram schematically illustrating the location of a downward pull point to form a decompression region for a sinking motion of the present invention, in accordance with one particular embodiment.

도 12는, 본 발명의 리프팅 운동 기구의 일실시예를 도시하는, 본 발명의 일실시예에 따른 덮이지 않은 능동 카 시트의 개략도이다.12 is a schematic diagram of an uncovered active car seat according to one embodiment of the present invention, showing one embodiment of the lifting exercise mechanism of the present invention.

도 13은, 본 발명의 싱킹 지점이 도시된, 도 12의 덮개가 제거된 카 시트를 도시하는 도면이다.FIG. 13 shows the car seat with the lid of FIG. 12 removed, showing the sinking point of the present invention. FIG.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터 박스의 일실시예의 모델을 도시하는 도면이다.14 is a diagram illustrating a model of one embodiment of an actuator box according to one embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 액추에이터 박스 위에 장착되는 본 발명의 능동 카 시트의 일부를 도시하는 도면이다.Fig. 15 is a view showing a part of the active car seat of the present invention mounted on the actuator box of the present invention.

도 16은 자동차 실내장식으로 덮인 본 발명의 로봇형 카 시트의 개략도이다.Fig. 16 is a schematic view of the robotic car seat of the present invention covered with automobile upholstery.

도 17은 액추에이터 박스에 이용되는 하드웨어의 상세도이다.17 is a detailed view of the hardware used for the actuator box.

도 18은 바이시클 브레이크 케이블 하우징 및 누들(bicycle brake cable housings and noodles)의 조립에 의해 수행되는 경로 배정의 상세사항을 도시하는 도면이다.FIG. 18 is a diagram showing details of the routing performed by the assembly of the motorcycle brake cable housings and noodles.

도 19는 매트릭스 구동 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.19 is a diagram illustrating a structure of a matrix drive system.

도 20은 이러한 이완을 제거하기 위해 이용되는 록킹 기구를 도시하는 도면이다.20 is a view showing a locking mechanism used to remove such relaxation.

도 21은 액추에이터에 의해 발생된 변위를 증가시키기 위한 풀리의 이용 방법을 도시하는 도면이다.FIG. 21 is a diagram showing a method of using a pulley to increase the displacement generated by the actuator.

도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 풀리의 사시도이다.22 is a perspective view of a continuous pulley according to an embodiment of the present invention.

도 23은 컨트롤러 소프트웨어의 메뉴를 도시하는 도면이다.Fig. 23 is a diagram illustrating a menu of controller software.

도 24는 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터 디바이스에 이용되는 열전 디바이스(TED)의 일부를 도시하는 개략도이다.24 is a schematic diagram showing a portion of a thermoelectric device (TED) used in the integrated SMA / TED actuator device of the present invention.

도 25는 부분 절단된 조립된 열전 디바이스의 개략도이다.25 is a schematic representation of a partially cut assembled thermoelectric device.

도 26은 본 발명에 따른 1개의 열전 디바이스의 개략도이다.26 is a schematic diagram of one thermoelectric device according to the present invention.

도 27은 본 발명에 따른 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다.27 is a schematic representation of an integrated SMA / TED actuator in accordance with the present invention.

도 28은, 본 발명에 따른 고온 측 온도에 대한 TED의 고온 측에 더해진 열의 비율의 그래프이다.Figure 28 is a graph of the ratio of heat added to the hot side of the TED to the hot side temperature according to the present invention.

도 29는 구동 모드로의 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다.29 is a schematic diagram of the integrated SMA / TED actuator of the present invention in drive mode.

도 30은 고속 냉각 모드로의 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다.30 is a schematic diagram of the integrated SMA / TED actuator of the present invention in a fast cooling mode.

도 31은 가열 모드로의 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다.31 is a schematic diagram of the integrated SMA / TED actuator of the present invention in a heating mode.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른, 사람에 대한 압력 분포를 변경하기 위한 능동 시트면(11)의 개략도이다. 상기 도면에 도시되었듯이, 인간의 조직(10)에 의해 도시된 사용자의 신체는 여러 가지 다른 접촉 영역에서 지지되어, 가압된 조직 영역은 변경될 수 있다. 상기 도면은 주기적으로 변경될 수 있는 골 및 마루의 파형 패턴을 도시한다. 전후의 관찰을 참조하면, 골 및 마루의 파형 패턴의 이동이 관찰된다.1 is a schematic diagram of an active seat surface 11 for changing the pressure distribution for a person, according to an embodiment of the invention. As shown in the figure, the body of the user shown by the human tissue 10 is supported at various different contact areas so that the pressed tissue area can be altered. The figure shows waveform patterns of valleys and ridges that can be changed periodically. Referring to the before and after observation, the movement of the wavy patterns of the valleys and the ridges is observed.

도 2는, 고온의 습한 공기를 제거하기 위해 전파되는 표면파를 도시하는, 도 1에 도시된 본 발명의 능동 시트면(11)의 개략도이다. 접촉 영역에서의 열 및 습기를 제거하기 위해, 골과 마루 사이의 공기 갭은 비교적 크다. 또한, 파형이 도 2에 도시된 바와 같이 전파되면, 인간의 피부와 골 사이에서 포착되는 높은 습기와 온도의 공기는 측방향으로 전달되어 접촉면으로부터 제거될 수 있다. 이것은 환기 효과를 강화한다.FIG. 2 is a schematic diagram of the active sheet surface 11 of the present invention shown in FIG. 1 showing surface waves propagating to remove hot humid air. To remove heat and moisture in the contact area, the air gap between the valleys and the floor is relatively large. Also, when the waveform propagates as shown in FIG. 2, high moisture and temperature air captured between human skin and bone can be transferred laterally and removed from the contact surface. This enhances the ventilation effect.

압력 완화와 환기는 장시간 운전의 안락성을 강화하고 피로를 제거하기 위한 두 가지 중요한 기능적 요구사항이다. 상기 표면 구동 방법은 접촉면을 직접 제어하여, 기능 요구사항을 충족시킨다. 표면 구동 방법을 실시하기 위해, 본 발명에 따른 새로운 형태의 액추에이터 시스템이 이용된다. 표면 구동의 분산된 성질은 큰 자유도를 필요로 한다. 액추에이터를 위한 제한된 공간을 고려하여, 액추에이터는 높은 에너지 밀도를 가지는데, 즉, 컴팩트하고 강력하다. 이러한 목적을 위 해, 시트면 상의 여러 지점을 구동시키기 위해, 형상 기억 합금(SMA) 액추에이터가 이용된다.Pressure relief and ventilation are two important functional requirements to enhance long-term comfort and eliminate fatigue. The surface driving method directly controls the contact surface to meet the functional requirements. To implement the surface driving method, a new type of actuator system according to the present invention is used. The distributed nature of surface driving requires large degrees of freedom. In view of the limited space for the actuator, the actuator has a high energy density, ie compact and powerful. For this purpose, shape memory alloy (SMA) actuators are used to drive various points on the sheet surface.

시트면 상의 파형 운동을 발생시키고, 카 시트 또는 의자에 관련된 다른 목적으로 구동시키기 위해, 형상 기억 합금 액추에이터를 열전 디바이스와 일체화시키는 장치가 제공된다. 상기 장치는 2개의 열전 디바이스 사이에 배치되는 형상 기억 합금 액추에이터를 포함한다. 열전 디바이스는, 형상 기억 합금 액추에이터를 구동 및 구동을 정지하기 위한 가열과 냉각, 및 의자를 위한 가열과 냉각을 제공한다.An apparatus is provided for integrating a shape memory alloy actuator with a thermoelectric device to generate a wave motion on the seat surface and to drive it for other purposes related to a car seat or chair. The apparatus includes a shape memory alloy actuator disposed between two thermoelectric devices. The thermoelectric device provides heating and cooling to drive and stop the shape memory alloy actuator, and heating and cooling for the chair.

도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 능동 카 시트(11)에 이용되는 일체식 SMA 및 TED 디바이스의 개략도이다. 상기 디바이스는 기류 입구(16, 17)와 출구(18, 19)에 대해 직각으로 배치되는 SMA 액추에이터의 다중축을 포함한다. 공기는 SMA/TDA 디바이스의 상면과 하면을 통해 흐른다. 밸브(20)는 시트(11)의 상면을 통과하는 기류의 방향을 제어하기 위해 이동된다. 도 3에 도시되었듯이, 구동 모드에서, 밸브(20)는, 입구(16, 17)로 흐르는 공기가 출구(18)로만 흐르도록 위치된다. 열전 디바이스(21, 22)는 도시된 바와 같이 시트(11) 내에서 서로 대향하도록 장착된다. 와이어 모양의 SMA 액추에이터(26)는 열전 디바이스(21, 22) 사이에서 열전 디바이스(21, 22)의 표면과 열접촉되는 상태로 삽입된다. TED는, 그 상면과 하면을 가로질러 전기 전위가 인가되었을 때, 그 상면과 하면 사이에 온도차를 발생시켜, 그 면들 사이에 열이 흐른다. 제1 극성 방향의 전위가 인가될 때, 열은 일면으로부터 타면으로 제1 방향으로 흐른다. 반대 극성 방향으로 상기 디바이스 를 가로질러 인가되는 전위는, 열이 반대 방향으로 흐르게 한다. SMA 액추에이터(26)는, SMA 액추에이터(26)의 상부와 하부에 있는 TED(21, 22)가 모두 액추에이터를 향해 열을 발생시킬 때, 구동된다. TED 사이에 삽입되는 액추에이터(26)에 인가되는 열은 SMA 액추에이터의 길이를 증가 또는 감소시키는 등 하여 SMA 액추에이터(26)의 형상이 변화하게 한다. 이러한 구동 작용은 능동 시트 전체에 걸쳐 커플링되고, 시트(11)에 필요에 따라 싱킹, 리프팅, 파동 및 다른 운동을 발생시키기 위해 제어된다.3 is a schematic diagram of an integrated SMA and TED device used in an active car seat 11 according to an embodiment of the invention. The device includes multiple axes of SMA actuators disposed at right angles to the airflow inlets 16, 17 and outlets 18, 19. Air flows through the top and bottom of the SMA / TDA device. The valve 20 is moved to control the direction of airflow passing through the top surface of the seat 11. As shown in FIG. 3, in the drive mode, the valve 20 is positioned such that air flowing to the inlet 16, 17 flows only to the outlet 18. The thermoelectric devices 21, 22 are mounted to face each other in the sheet 11 as shown. The wire shaped SMA actuator 26 is inserted between the thermoelectric devices 21, 22 in thermal contact with the surfaces of the thermoelectric devices 21, 22. TED generates a temperature difference between the upper surface and the lower surface when an electric potential is applied across the upper surface and the lower surface, and heat flows between the surfaces. When a potential in the first polarity direction is applied, heat flows in one direction from one side to the other side. The potential applied across the device in the opposite polarity direction causes the heat to flow in the opposite direction. The SMA actuator 26 is driven when both the TEDs 21 and 22 at the top and bottom of the SMA actuator 26 generate heat towards the actuator. The heat applied to the actuator 26 inserted between the TEDs causes the shape of the SMA actuator 26 to change by increasing or decreasing the length of the SMA actuator. This drive action is coupled throughout the active seat and controlled to generate sinking, lifting, waves and other motion as needed in the seat 11.

도 4는, 본 발명의 일실시예에 따라, 구동 모드에 있는 본 발명의 능동 카 시트(11)의 개략도이다. SMA 재료는, 도시된 샌드위치 형상, 즉 TED 사이에 삽입된 SMA 액추에이터(26)를 이용하여 오스테나이트 마감 온도보다 훨씬 높은 온도에 도달한다. 열이 상부 및 하부 TED(21, 22)로부터 SMA 액추에이터(26)로 향해 흐르게 하는 극성 방향으로 TED(21, 22)에 전위를 인가함으로써, SMA 액추에이터의 온도는 필요한 시트 구동 작용을 제공하기에 충분하게 상승된다. SMA 액추에이터(26)는 디바이스의 중앙에 모인 열을 디바이스의 외면을 향해 이동시키도록 TED에 인가되는 전위의 극성을 역전시킴으로써 동작이 정지된다.4 is a schematic diagram of the active car seat 11 of the present invention in drive mode, in accordance with an embodiment of the present invention. The SMA material reaches a temperature much higher than the austenite finish temperature using the illustrated sandwich shape, ie, the SMA actuator 26 inserted between the TEDs. By applying an electric potential to the TEDs 21 and 22 in the polarity direction where heat flows from the upper and lower TEDs 21 and 22 to the SMA actuators 26, the temperature of the SMA actuators is sufficient to provide the required sheet drive action. Is raised. The SMA actuator 26 is stopped by inverting the polarity of the potential applied to the TED to move the heat collected in the center of the device toward the outer surface of the device.

본 발명의 장치는 액추에이터를 구동시키지 않고, 시트(11)의 국부적 냉각 및 가열을 위한 저온 또는 고온의 공기를 발생시키기 위해 이용될 수 있다. 도 5는, 본 발명의 실시예에 따라, 냉각 모드에 있는 본 발명의 능동 카 시트(11)의 개략도이다. 열전 디바이스(21)를 이용하여 열 흐름을 발생시킴으로써, 열은 화살표 27로 표시되었듯이 일체식 SMA/TED 디바이스의 상면으로부터 하면으로 흐른다. 입 구(16)의 상면에서 유입되는 공기는 냉각되고, 국부적 냉각을 위해 카 시트(11)의 상면으로 보내진다. 상면이 충분히 냉각되더라도 형상 메모리 합금의 온도가 오스테나이트 시작 온도 아래로 유지되기 때문에, 액추에이터를 구동시키지 않고도 충분한 냉각이 이루어진다. 냉각 모드에서, 공기는 입구(16)를 통해 시트의 상면으로 유입되고, 카 시트(11)를 냉각시키기 위해 카 시트(11)의 상면을 따라 흐른다. 다음에는, 냉각 공기는 출구(19)를 통해 나온다. 밸브(20)는, 공기가 출구(19)를 통해 나가게 할 수 있도록 세팅된다. 공기는 또한 입구(17)를 통해 카 시트(11)의 하부 영역으로 유입되고, 열을 시트(11)의 내부로부터 제거하기 위해 일체식 SMA/TED 디바이스의 가열된 하면을 따라 흐른다. 열을 운반하는 공기는 출구(18)를 통해 시트(11)에서 나온다.The apparatus of the present invention can be used to generate cold or hot air for local cooling and heating of the seat 11 without driving the actuator. 5 is a schematic diagram of the active car seat 11 of the present invention in a cooling mode, in accordance with an embodiment of the present invention. By generating heat flow using the thermoelectric device 21, heat flows from the top surface of the integrated SMA / TED device to the bottom surface as indicated by arrow 27. Air entering from the upper surface of the inlet 16 is cooled and sent to the upper surface of the car seat 11 for local cooling. Even if the top surface is sufficiently cooled, since the temperature of the shape memory alloy is kept below the austenite starting temperature, sufficient cooling is achieved without driving the actuator. In the cooling mode, air enters the upper surface of the seat through the inlet 16 and flows along the upper surface of the car seat 11 to cool the car seat 11. Next, cooling air exits through the outlet 19. The valve 20 is set to allow air to exit through the outlet 19. Air also enters the lower region of the car seat 11 through the inlet 17 and flows along the heated lower surface of the integrated SMA / TED device to remove heat from the interior of the seat 11. Air carrying heat exits the seat 11 through the outlet 18.

도 6은, 본 발명의 실시예에 따라, 가열 모드에 있는 본 발명의 능동 카 시트(11)의 개략도이다. 가열 모드는 기본적으로 기능면에서 냉각 모드의 반대이다. 즉, 가열 모드에서, TED(21, 22)는, 화살표 27로 표시되듯이, 열이 일체식 SMA/TED 디바이스의 하면으로부터 상면으로 흐르게 하도록 적용된 전위에 의해 구동된다. 열은 TED(21, 22)를 통해 하면으로부터 상면으로 전달되어, 상면에 고온 영역을 발생시킨다. 입구(16)에서 시트(11)로 들어가는 공기는 시트의 국부적 가열을 위해 가열된다. 밸브(20)는 따뜻한 공기가 출구(19)에서 시트(11)로부터 나가게 할 수 있도록 다시 세팅된다.6 is a schematic diagram of the active car seat 11 of the present invention in a heating mode, in accordance with an embodiment of the present invention. The heating mode is basically the opposite of the cooling mode in function. That is, in the heating mode, the TEDs 21 and 22 are driven by a potential applied to cause heat to flow from the bottom to the top of the integrated SMA / TED device, as indicated by arrow 27. Heat is transferred from the lower surface to the upper surface through the TEDs 21 and 22 to generate a high temperature region on the upper surface. Air entering the seat 11 at the inlet 16 is heated for local heating of the seat. The valve 20 is set again to allow warm air to exit the seat 11 at the outlet 19.

본 발명의 능동 카 시트의 마사지 기능은 운전에 대해 간섭하지 않는다는 점에서 유일하다. 마사지 기능은 시트 표면의 능동적 제어를 통해 압력 재분산 및 강화된 환기를 제공한다. 압력의 재분산은 운전자의 운전 능력에 대한 간섭을 일으키지 않는다. 신체의 하부 전체를 커버하기에 충분히 넓은 시트(11)의 많은 지점들이 구동된다. 상기 기구는, 마사지가 수행되지 않을 때에는 느낄 수 없다. 액추에이터 기구는, 시스템의 중량이 연료 효율에 직접 관련되는 차에 설치되기에 충분히 가볍다. 액추에이터 기구는, 가볍더라도, 충분한 자극을 제공하도록 신체를 가압하기에 충분한 파워를 가진다.The massage function of the active car seat of the present invention is unique in that it does not interfere with driving. The massage function provides pressure redistribution and enhanced ventilation through active control of the seat surface. Redistribution of pressure does not interfere with the driver's driving ability. Many points of the seat 11 are driven wide enough to cover the entire lower part of the body. The instrument cannot be felt when the massage is not performed. The actuator mechanism is light enough to be installed in a car where the weight of the system is directly related to fuel efficiency. The actuator mechanism, even light, has enough power to pressurize the body to provide sufficient stimulation.

본 발명에 따라, 두 가지 상보적 운동은 압력 재분산와 환기의 기본적 요구사항을 충족시킨다. 이것들은 일반적으로 리프팅 운동과 싱킹 운동이라고 지칭한다. 리프팅 운동의 목적은 운전자의 허벅다리와 둔부에 미치는 압력을 재분산하는 것이고, 싱킹 운동의 목적은 환기를 제공하는 것이다. 시트와 신체 표면 사이에 큰 갭을 형성하기 위해 이들 운동을 결합함으로써, 환기 효과가 증가된다. 두 가지 운동은 카 시트(11)의 하부 포말(foam) 상에 위치되는 케이블 또는 직물의 스트랩의 단부를 당김으로써 일어난다. 케이블은, 일체식 SMA/TED 디바이스의 선택적이고 제어된 구동이 바람직한 리프팅 및 싱킹 운동을 제공하도록, 일체식 SMA/TED 디바이스에 연결된다. 또한, 시스템은 인간의 신체의 형상과 일치한다. 따라서, 기구는 사용되지 않을 때에는 운전자가 느낄 수 없다.According to the invention, two complementary movements fulfill the basic requirements of pressure redistribution and ventilation. These are generally referred to as lifting and sinking movements. The purpose of the lifting exercise is to redistribute the pressure on the driver's thighs and buttocks, and the purpose of the sinking exercise is to provide ventilation. By combining these movements to form a large gap between the seat and the body surface, the ventilation effect is increased. Both movements occur by pulling the ends of the straps of the cable or fabric located on the lower foam of the car seat 11. The cable is connected to the integrated SMA / TED device such that selective and controlled drive of the integrated SMA / TED device provides the desired lifting and sinking motion. The system also matches the shape of the human body. Thus, the instrument cannot be felt by the driver when not in use.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리프팅 운동을 도시하는 개략도이다. 도 7은 리프팅을 제공하기 위해 기구 상의 운전자의 허벅다리(10)를 개략적 단면도로 나타낸다. 본 발명의 기구는, 운전자의 다리와 허벅다리에 리프팅 운동을 일으키기 위해, 일체식 SMA/TED 디바이스의 구동을 통해, 케이블 또는 스트랩(30)을 바람 직하게는 스트랩(30)의 양쪽 단부에서 당긴다. 직물을 당기면, 스트랩이 들어올려져 신체에 압력을 발생시킨다. 이러한 운동을 발생시키기 위해, 스트랩의 에지를 유지도록 측부 패널이 이용된다. 이것들은 힘 또는 변위의 방향을 측방향으로부터 수직으로 변경시킨다.7 is a schematic diagram illustrating a lifting motion according to an embodiment of the present invention. 7 shows in schematic sectional view the thigh 10 of the driver on the instrument to provide lifting. The mechanism of the invention pulls the cable or strap 30, preferably at both ends of the strap 30, through the driving of the integrated SMA / TED device, in order to cause lifting movements on the driver's legs and thighs. . When the fabric is pulled up, the strap lifts up, creating pressure on the body. To generate this movement, side panels are used to hold the edge of the strap. These change the direction of force or displacement from lateral to vertical.

도 8은 리프팅 운동 기구의 형상을 나타내는 개략도이다. 측부(31)의 높이(h), 허벅다리의 폭, 및 의자의 폭들은 모두, 직물이 일정한 길이로 당겨질 때, 리프팅 높이에 기여한다. 도 8을 참조하면, 스트랩(30)은 직선으로 가정되며, 사이 동작 동안에 W의 폭을 가진 직선으로 유지된다. 스트랩의 실제 형상은 그 위에 앉은 사람의 둔부 또는 허벅다리의 형상일 것이지만, 스트랩의 직선은, 스트랩과 인간의 신체 사이의 접촉의 2개의 단부 지점을 연결하는 가상선으로 간주된다. 한 실시예에서, 리프팅 운동이 운전자의 운전 능력에 간섭하는 것을 방지하기 위해, 리프팅 높이(H)는 1인치보다 낮게 제한된다. 필요한 리프팅 높이(H)가 주어졌을 때, SMA 액추에이터의 필요한 변위(d)는 다음의 식으로 주어진다.8 is a schematic view showing the shape of the lifting exercise mechanism. The height h of the side 31, the width of the thigh, and the width of the chair all contribute to the lifting height when the fabric is pulled to a constant length. Referring to FIG. 8, the strap 30 is assumed to be a straight line and remains a straight line with a width of W during inter-operation. The actual shape of the strap will be the shape of the buttocks or thighs of the person sitting on it, but the straight line of the strap is considered an imaginary line connecting the two end points of contact between the strap and the human body. In one embodiment, the lifting height H is limited to less than one inch to prevent the lifting movement from interfering with the driver's driving ability. Given the required lifting height H, the required displacement d of the SMA actuator is given by the following equation.

Figure 112006087981384-PCT00001
(1)
Figure 112006087981384-PCT00001
(One)

여기에서, L은 의자의 폭이고, h는 측부 막대의 높이이며, W는 의자에 앉은 사람의 허벅다리 또는 둔부의 폭이다. 평균적인 사람의 측정치에 기초하고, 리프팅 운동이 운전에 영향을 주지 않아야 한다는 요구사항으로부터, 디자인의 이용된 허벅다리의 폭은 12인치이고, 필요한 리프팅 높이는 0.75인치로 선택되었다. 주어진 규격으로부터, 필요한 액추에이터의 변위는 0.89인치이다. 이것은 길이가 12.82인치인 SMA 와이어를 이용하여 얻어진다.Where L is the width of the chair, h is the height of the side bars, and W is the width of the thighs or hips of the person sitting on the chair. Based on the average human measurements and from the requirement that the lifting motion should not affect driving, the design used thigh width was 12 inches and the required lifting height was selected to be 0.75 inches. From the given specifications, the required actuator displacement is 0.89 inches. This is achieved using an SMA wire 12.82 inches long.

허벅다리 또는 둔부의 폭이 사람에 따라 다르기 때문에, 리프팅 높이는 W의 함수로서 변한다. 도 9는 W가 10인치로부터 14인치까지 변할 때의 리프팅 높이(H)의 변화를 도시하는 곡선이다. 리프팅 높이는 허벅다리의 폭이 크게 될 때 작게 된다. 구체적으로는, 폭이 10인치로부터 14인치까지 변할 때, 리프팅 높이는 0.82인치로부터 0.49인치까지 변한다.Since the width of the thighs or buttocks varies from person to person, the lifting height varies as a function of W. 9 is a curve showing the change in lifting height H when W varies from 10 inches to 14 inches. The lifting height becomes smaller when the thigh width becomes larger. Specifically, when the width varies from 10 inches to 14 inches, the lifting height varies from 0.82 inches to 0.49 inches.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 싱킹 운동을 나타내는 개략도이다. 도 10은 시트(11)의 표면의 싱킹을 제공하기 위해 기구 상의 운전자의 허벅다리(10)를 개략적으로 도시한다. 도 10은 시트(11)의 일정한 지점을 아래로 당김으로써 발생되는 싱킹 운동을 도시한다. 싱킹 운동은, 그 지점에서의 혈액 순환과 환기를 강화시키는 분화구 모양의 감압 영역(33)을 형성한다. 특정한 일실시예에서, 2개의 감압 영역(33)이 허벅다리에 이용되고, 3개의 감압 영역(33)이 환기가 가장 유효한 둔부의 중앙에 이용된다. 본 발명의 기구는, 일체식 SMA/TED 디바이스의 구동을 통해, 감압 영역(33)에서 시트 표면 아래에 부착되는 케이블 또는 스트랩을 당긴다.10 is a schematic diagram illustrating a sinking motion according to an embodiment of the present invention. 10 schematically shows the driver's thigh 10 on the instrument to provide sinking of the surface of the seat 11. 10 shows a sinking motion produced by pulling down a certain point of the seat 11. The sinking motion forms a crater-shaped decompression region 33 that enhances blood circulation and ventilation at that point. In one particular embodiment, two reduced pressure areas 33 are used on the thighs, and three reduced pressure areas 33 are used in the middle of the buttocks where ventilation is most effective. The mechanism of the present invention pulls the cable or strap attached under the surface of the sheet in the decompression region 33 through the driving of the integrated SMA / TED device.

도 11은, 특정한 일실시예에 따라, 본 발명의 싱킹 운동을 위한 감압 영역(33)을 형성하기 위한 하향 당김 지점의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이 특정한 실시예에서, 5개의 싱킹 지점이 도시되었다. 본 발명에 따라 임의의 수의 싱킹 지점이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하향 당김 지점은 와이어 또는 케이블(41)을 통해 액추에이터 박스(40) 내의 SMA 액추에이터에 연결된다. SMA 액추에이터의 구동에 의해 제공되는 변위는 와이어 또는 케이블(41)을 통해 하향 당김 지점에 전달된다. 일실시예에서, 이들 와이어 또는 케이블(41)은 턴버클을 통해 액추에이터 박스(40)로 연결되는 케블라 와이어이다. 케블라 와이어의 인장력은 턴버클에 의해 조절될 수 있어, 느슨하게 되는 것을 방지한다.FIG. 11 is a diagram schematically showing the position of the downward pull point for forming the decompression region 33 for the sinking motion of the present invention, according to one particular embodiment. In this particular embodiment, five sinking points are shown. It will be appreciated that any number of sinking points may be used in accordance with the present invention. The downward pull point is connected to the SMA actuator in the actuator box 40 via a wire or cable 41. The displacement provided by the drive of the SMA actuator is transmitted to the downward pull point via a wire or cable 41. In one embodiment, these wires or cables 41 are kevlar wires that are connected to the actuator box 40 through a turnbuckle. The tensile force of the kevlar wire can be controlled by the turnbuckle, preventing it from loosening.

도 12는, 본 발명의 리프팅 운동 기구의 일실시예를 도시하는, 본 발명의 일실시예에 따른 덮이지 않은 능동 카 시트(11)의 개략도이다. 도 12는 리프팅 운동을 위해 시트(11) 위에 배치되는 스트랩(30)의 배치를 도시한다. 특정한 일실시예에서, 스트랩은 리프팅 운동을 발생시키기 위해 폴리에틸렌 섬유로 제조되는 6개의 폭이 3/8인치인 스트랩을 포함한다. 스트랩은 액추에이터 박스(40)로부터 오는 케블라 와이어(41)에 턴버클에 의해 부착된다. 케블라 와이어의 인장력은 턴버클에 의해 조절될 수 있어, 느슨하게 되는 것을 방지한다. 스트랩의 타단부는, 시트 상에 앉은 사람의 여러 가지 중량에 따라 조절할 수 있는 다른 길이 조절 기구에 부착된다.12 is a schematic diagram of an uncovered active car seat 11 according to one embodiment of the invention, showing one embodiment of the lifting exercise mechanism of the invention. 12 shows the placement of the strap 30 arranged on the seat 11 for lifting movement. In one particular embodiment, the strap includes six 3/8 inch wide straps made of polyethylene fiber to generate lifting motion. The strap is attached by turnbuckles to the Kevlar wire 41 coming from the actuator box 40. The tensile force of the kevlar wire can be controlled by the turnbuckle, preventing it from loosening. The other end of the strap is attached to another length adjustment mechanism that can be adjusted according to the various weights of the person sitting on the seat.

도 13은, 본 발명의 싱킹 지점이 도시된, 도 12의 덮이지 않은 카 시트(11)를 도시하는 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 싱킹 지점은 카 시트(11)의 베이스 상에 분산된다. 싱킹 지점은, 케블라 와이어를 시트(11)의 베이스 포말 내로 통과시키고, 케블라 와이어들은 액추에이터 박스(40) 내의 SMA 액추에이터(26)에 연결시킴으로써, 형성된다. 액추에이터가 구동될 때, 와이어는 싱킹 지점을 아래로 당겨, 베이스 포말 상에 분화구 모양의 오목부를 형성한다. 이것은 압력을 완화시키고 환기를 강화시킨다.FIG. 13 is a view showing the uncovered car seat 11 of FIG. 12 in which the sinking point of the present invention is shown. As shown in FIG. 13, the sinking points are dispersed on the base of the car seat 11. The sinking point is formed by passing the Kevlar wire into the base foam of the sheet 11 and connecting the Kevlar wire to the SMA actuator 26 in the actuator box 40. When the actuator is driven, the wire pulls down the sinking point, forming a crater-shaped recess on the base foam. This relieves pressure and enhances ventilation.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터 박스의 일실시예의 모델을 도시하는 도면이고, 도 15는 본 발명의 액추에이터 박스(40) 위에 장착되는 본 발명의 능동 카 시트(11)의 일부를 도시하는 도면이다.14 is a view showing a model of one embodiment of the actuator box according to an embodiment of the present invention, Figure 15 is a part of the active car seat 11 of the present invention mounted on the actuator box 40 of the present invention. It is a figure which shows.

본 발명 따라, 본 발명의 능동 카 시트(11)에 보조 운동이 또한 제공된다. 보조 운동에 따라, 시트의 상부 등받이부 내의 측부 플랩이 약 30도의 각도 범위에서 이동된다. 플랩의 개별적 운동은 작은 스텝으로 얻어진다. SMA 액추에이터는 플랩을 이동시키기 위해 이용된다. 이것은 개별적 SMA 액추에이터 유닛을 위한 실질적 변위를 필요로 한다. 상기 기구는, 일실시예에서, 쌍별(pair-wise) 대향식으로 4개의 SMA 액추에이터 유닛을 이용한다. 록킹 기능을 가진 빗장 기구는 SMA 액추에이터에 의해 제공되는 제한된 양의 변위에 대응하도록 이용된다.According to the invention, auxiliary movements are also provided in the active car seat 11 of the invention. In accordance with the auxiliary movement, the side flap in the upper back of the seat is moved in an angle range of about 30 degrees. Individual movement of the flap is obtained in small steps. SMA actuators are used to move the flaps. This requires substantial displacement for the individual SMA actuator units. The instrument utilizes, in one embodiment, four SMA actuator units pairwise. A latch mechanism with a locking function is used to counter the limited amount of displacement provided by the SMA actuator.

따라서, 본 발명에 따라, 카 시트 표면의 능동적 제어가 달성된다. 본 발명에 따라, 액추에이터 유닛은 카 시트(11) 아래의 컴팩 액추에이터 박스(40) 내에 수용되고, 케이블 또는 와이어는 힘과 변위를 시트 표면상의 구동 지점으로 전달하기 위해 이용된다. 카 시트의 표면상의 분산된 리프팅 및 싱킹 운동은, 압력 재분산에 의해 혈액 순환을 강화하고 피부 온도와 습기를 바람직한 수준으로 유지하도록 달성된다.Thus, according to the present invention, active control of the car seat surface is achieved. According to the invention, the actuator unit is received in a compact actuator box 40 under the car seat 11, and a cable or wire is used to transfer the force and displacement to the drive point on the seat surface. Distributed lifting and sinking movements on the surface of the car seat are achieved by pressure redistribution to enhance blood circulation and maintain skin temperature and moisture at desirable levels.

도 16은 자동차 실내장식으로 덮인 본 발명의 로봇형 카 시트(11)의 개략도이다. 로봇형 시트(11)는, 일실시예에서, 16개의 SMA 액추에이터를 구비하며 카 시트(11) 아래에 장착되는 액추에이터 박스(40)를 포함한다. 경로 배정(routing) 기구(43)는 힘과 변위를 액추에이터 박스(40)로부터 시트 내의 바람직한 구동 지점 으로 전달한다.Fig. 16 is a schematic view of the robotic car seat 11 of the present invention covered with automobile upholstery. The robotic seat 11, in one embodiment, comprises an actuator box 40 having sixteen SMA actuators and mounted under the car seat 11. Routing mechanism 43 transmits the force and displacement from actuator box 40 to a desired drive point in the seat.

도 17은 액추에이터 박스(40)에 이용되는 하드웨어의 상세도이다. 상술한 바와 같이, 액추에이터 박스(40)는 16개의 SMA 액추에이터를 포함한다. 각각의 액추에이터는 인쇄 회로판(PCB)에 부착되는 복수개의 SMA 와이어를 포함한다. SMA 와이어는 기계적으로는 병렬이지만, 전기적으로는 직렬 및 병렬 접속의 혼합으로 구성된다. 모든 와이어가 전기적으로 병렬로 접속되면, 액추에이터이 전체 저항은 너무 낮게 된다. 이것은 구동 회로를 설계하기 어렵게 한다. 따라서, SMA 와이어는 액추에이터의 저항을 1 내지 10옴으로 유지되도록 전기적으로 구성된다. 와이어를 전기적으로 재구성함으로써, 모든 필요한 전기적 배선은 한 단부에서 이루질 수 있어, 액추에이터의 이동 단부에서 기계 부품을 설계하는 것을 간단하게 한다.17 is a detailed view of the hardware used for the actuator box 40. As mentioned above, the actuator box 40 includes sixteen SMA actuators. Each actuator includes a plurality of SMA wires attached to a printed circuit board (PCB). SMA wires are mechanically parallel, but electrically composed of a mixture of series and parallel connections. If all wires are electrically connected in parallel, the overall resistance of the actuator will be too low. This makes it difficult to design the drive circuit. Thus, the SMA wire is electrically configured to maintain the resistance of the actuator at 1-10 ohms. By electrically reconfiguring the wires, all the necessary electrical wiring can be made at one end, simplifying the design of mechanical parts at the moving end of the actuator.

일실시예에서, 각각의 텐던 케이블 또는 와이어의 길이는 12.5인치이고, 각각의 와이어는 0.015인치 또는 0.01인치의 직경을 가진다. 각각의 텐던 케이블은 110 내지 220N의 힘과 12mm 행정을 제공한다. 6개의 액추에이터는 리프팅 운동에 이용되도록 36kgf의 힘의 요구사항에 대해 설계된다. 모든 다른 액추에이터는 10jgf의 힘의 요구사항에 대해 설계된다. 액추에이터는 그 아래에 배치되는 팬의 어레이에 의해 냉각된다. 편향 스프링은, 전류가 턴오프될 때 액추에이터들이 고유의 길이로 복귀하는 것을 보장하도록, 각각의 액추에이터의 단부들에 연결된다. 풀리 시스템은, SMA에 의해 제공되는 제한된 변위를 증폭하기 위해 이동 PCB의 단부에 부착된다. 케블라 와이어는 액추에이터에 의해 발생되는 힘과 변위를 각각의 기구에 전달하기 위해 이용된다. 케블라는 강철 와이어보다 5배 큰 파괴 강도를 가지지만 훨씬 가볍다.In one embodiment, each tendon cable or wire is 12.5 inches in length, and each wire has a diameter of 0.015 inches or 0.01 inches. Each tendon cable provides a force of 110-220 N and a 12 mm stroke. Six actuators are designed for the force requirement of 36 kgf for use in lifting motions. All other actuators are designed for the force requirement of 10 jgf. The actuator is cooled by an array of fans disposed below it. The biasing spring is connected to the ends of each actuator to ensure that the actuators return to their own length when the current is turned off. The pulley system is attached to the end of the moving PCB to amplify the limited displacement provided by the SMA. Kevlar wires are used to transmit the forces and displacements generated by the actuators to the respective instruments. Kevlar has five times the breaking strength of steel wire but is much lighter.

일실시예에서, 16개의 액추에이터 중 각각의 액추에이터는, 힘의 요구사항에 따라, 12 내지 36개의 액추에이터 와이어 또는 텐던 케이블을 포함한다. 리프팅 운동 액추에이터를 위해, 36개의 0.38mm 직경의 SMA 와이어 또는 텐던 케이블이 있어, 72kgf의 힘을 제공하는데, 36kgf는 풀리에 의한 것이다. 응력으로 인한 변위는 20mm이다. 액추에이터는 1옴 및 16암페어에서 동작한다. 싱킹 운동 및 보조 플랩 운동을 위한 액추에이터들은 24개의 0.25 mm 직경의 SMA 와이어 또는 텐던 케이블을 포함한다. 22.5kgf의 힘이 발생되는데, 11.25kgf는 풀리에 의한 것이다. 변위는 20mm이다. 액추에이터는 10옴 및 2암페어에서 동작한다.In one embodiment, each of the 16 actuators comprises 12 to 36 actuator wires or tendon cables, depending on the requirements of the force. For lifting motion actuators, there are 36 0.38 mm diameter SMA wires or tendon cables, providing 72 kgf of force, 36 kgf by pulleys. The displacement due to stress is 20 mm. The actuator operates at 1 ohm and 16 amps. Actuators for sinking motion and auxiliary flap motion include 24 0.25 mm diameter SMA wires or tendon cables. A force of 22.5 kgf is generated, 11.25 kgf due to the pulley. The displacement is 20 mm. The actuator operates at 10 ohms and 2 amps.

도 18은 바이시클 브레이크 케이블 하우징 및 누들(bicycle brake cable housings and noodles)의 조립에 의해 수행되는 경로 배정의 상세사항을 도시하는 도면이다. 케블라 와이어는, SMA 와이어에 의해 발생되는 변위의 완전한 전달을 보장하기 위해, 확장 불가한 케이블 하우징 내에 포함된다.FIG. 18 is a diagram showing details of the routing performed by the assembly of the motorcycle brake cable housings and noodles. Kevlar wires are included in non-extensible cable housings to ensure complete transmission of the displacement generated by the SMA wires.

파워 관련 자원의 면에서 시스템을 더 컴팩트하고 효율적으로 하기 위해, 일실시예에서, 매트릭스 구동 시스템이 이용된다. 각각의 액추에이터에 대해 전용 와이어 및 파워 증폭기를 가지는 대신, 와이어 및 구동 증폭기는 액추에이터들 중에 공유된다. 도 19는 매트릭스 구동 시스템의 구조를 도시하는 도면이다. 로봇형 카 시트는 모든 액추에이터가 동시에 턴온되는 것을 필요로 하지 않기 , 매트릭스 구동 구조를 이용하는 것이 합리적이다. N2개의 액추에이터를 구동시키기 위해 2N개의 스위치와 와이어가 이용된다. 매트릭스의 각각의 열과 각각의 행 내의 적절한 쌍의 스위치를 구동함으로써, 어떤 때에도 네트워크 내의 어떤 액추에이터도 턴온시킬 수 있다. m번째 행 및 n번째 열을 위한 스위치를 턴온함으로써, Amn으로 표시되는 대응 행 및 열 상의 액추에이터가 턴온될 것이다. 예를 들면, 매트릭스의 세번째 행과 두번째 열의 스위치가 둘 다 파워 소스에 연결될 때, 액추에이터 A만 턴온될 것이다.In order to make the system more compact and efficient in terms of power related resources, in one embodiment, a matrix drive system is used. Instead of having a dedicated wire and power amplifier for each actuator, the wire and drive amplifier are shared among the actuators. 19 is a diagram illustrating a structure of a matrix drive system. Robotic car seats do not require all actuators to be turned on at the same time, so it is reasonable to use a matrix drive structure. 2N switches and wires are used to drive the N 2 actuators. By driving the appropriate pair of switches in each column and each row of the matrix, any actuator in the network can be turned on at any time. By turning on the switches for the mth row and the nth column, the actuators on the corresponding row and column, denoted by A mn , will be turned on. For example, when both the third row and second column switches of the matrix are connected to a power source, only actuator A will be turned on.

카 시트용 액추에이터 박스(40)를 위한 16개의 SMA 액추에이터를 위한 배선은 매트릭스 구동 시스템 구동 시스템을 이용한다. 매트릭스 구동 시스템을 이용함으로써, 구동 증폭기의 수는 16로부터 8로 감소되었다. 배선 역시, 16개의 와이어를 각각의 액추에이터로부터 구동 회로에 하나씩 연결하는 대신에, 8개의 와이어를 각각의 액추에이터 및 가장 가까운 액추에이터에 연결함으로써 단순화되었다. 액추에이터가 매트릭스 구조로 배치되지 않았지만, 액추에이터들은 매트릭스 구조로 전기적으로 접속된다. 액추에이터는 나란히 배치되고, 8개의 와이어는 16개의 액추에이터 모두를 각각의 액추에이터로부터 다른 액추에이터로 접속시켜, 우수한 체인형 구조를 형성한다. 4개의 와이어는 행의 와이어에 대응하고, 다른 4개의 와이어는 열의 와이어에 대응한다. 와이어들은 모든 액추에이터에 물리적으로 접속되지만, 각각의 액추에이터는 1개의 행의 와이어와 1개의 열의 와이어에 전기적으로 접속된다. 예를 들면, 액추에이터 A12는 첫번째 행의 와이어와 두번째 열의 와이어에 전기적으로 접속된다. 따라서, 행 1과 열 2를 위한 스위치를 턴온함으로 써, 액추에이터 A12가 구동될 것이다.The wiring for the 16 SMA actuators for the actuator box 40 for the car seat uses a matrix drive system drive system. By using a matrix drive system, the number of drive amplifiers has been reduced from 16 to 8. Wiring was also simplified by connecting eight wires to each actuator and the closest actuator, instead of connecting sixteen wires from each actuator to the drive circuit one by one. Although the actuators are not arranged in a matrix structure, the actuators are electrically connected in a matrix structure. The actuators are arranged side by side, and eight wires connect all 16 actuators from each actuator to the other actuator, forming an excellent chained structure. Four wires correspond to wires in a row, and the other four wires correspond to wires in a column. The wires are physically connected to all actuators, but each actuator is electrically connected to one row of wires and one column of wires. For example, actuator A 12 is electrically connected to the wires in the first row and the wires in the second column. Thus, by turning on the switches for row 1 and column 2, actuator A 12 will be driven.

따라서, SMA 액추에이터 유닛을 이용하는 카 시트 표면의 능동적 제어가 실현된다. 액추에이터 유닛은 카 시트(11) 아래의 컴팩트한 액추에이터 박스(40) 내에 수용되고, 케이블은 힘과 변위를 시트 표면 상의 구동 지점으로 전달하기 위해 이용된다. SMA 액추에이터 유닛은, N2개의 액추에이터 유닛을 구동하기 위해 2N개의 스위치를 이용하는 신축 가능한 매트릭스 구조를 이용하여 구동된다.Thus, active control of the car seat surface using the SMA actuator unit is realized. The actuator unit is housed in a compact actuator box 40 under the car seat 11 and the cable is used to transfer forces and displacements to a drive point on the seat surface. The SMA actuator unit is driven using a stretchable matrix structure that uses 2N switches to drive N 2 actuator units.

본 발명에 따라, 구동은 연한 직물에 의해 이루어지고, 직물은 가요성 쿠션 상에 배치된다. 다른 사람의 하중 하에서의 쿠션 변화의 깊이는 액추에이터의 초기 위치를 변화시켜, 액추에이터를 이완(slack)시킨다. 이러한 이완으로 인하여, SMA 와이어가 구동될 때, 변위는 직물 액추에이터를 구동시키기 위해 이용되는 대신에 이완을 감소시키기 위해 이용된다. 이러한 이완의 문제를 제거하기 위해, 록킹 기구가 이용된다. 도 20은 이러한 이완을 제거하기 위해 이용되는 록킹 기구를 도시하는 도면이다. 각각의 직물 액추에이터 스트랩은 단부에 부착되는 파괴 패드(51)를 가지며, 파괴 패드는 스프링(53)에 부착된다. 스프링(53)은 고정 프레임에 부착된다. 사람이 시트 상에 앉을 때, 모든 직물 액추에이터 스트랩의 다른 변위가 발생한다. 사람이 의자에 앉은 후에 록킹 막대는 록킹 놉(55)에 의해 잠겨, 액추에이터 단부에서의 느슨함이 없이 일단부를 고정시킴으로써 직물 액추에이터 스트랩(30)의 초기 위치를 제공한다.According to the invention, the drive is made by a soft fabric and the fabric is disposed on the flexible cushion. The depth of cushion change under the load of another person changes the initial position of the actuator, causing the actuator to slack. Due to this relaxation, when the SMA wire is driven, the displacement is used to reduce the relaxation instead of being used to drive the fabric actuator. In order to eliminate this problem of relaxation, a locking mechanism is used. 20 is a view showing a locking mechanism used to remove such relaxation. Each fabric actuator strap has a breaking pad 51 attached to an end thereof, which breaking pad is attached to a spring 53. The spring 53 is attached to the fixed frame. When a person sits on the seat, different displacements of all the fabric actuator straps occur. The lock rod is locked by the locking knob 55 after a person sits in the chair to provide the initial position of the fabric actuator strap 30 by securing one end without loosening at the actuator end.

특정한 일실시예에서, 각각의 액추에이터의 변위는 20mm이다. 이러한 변위 는 상향 리프팅 운동 및 하향 당김 운동으로 변환된다. 더 큰 가압 효과를 위해서 변위를 증가시키기 위해, 변위는 배가될 수 있어, 변위는 40mm로 증가된다. 도 21은 액추에이터에 의해 발생된 변위를 증가시키기 위한 풀리의 이용 방법을 도시하는 도면이다.In one particular embodiment, the displacement of each actuator is 20 mm. This displacement is converted into an upward lifting motion and a downward pull motion. In order to increase the displacement for a larger pressing effect, the displacement can be doubled, so that the displacement is increased to 40 mm. FIG. 21 is a diagram showing a method of using a pulley to increase the displacement generated by the actuator.

다른 대안은 연속 풀리를 이용하는 것이다. 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 풀리의 사시도이다. 연속 풀리를 이용함으로써, 각각의 액추에이터가 통과하는 허브의 직경의 비를 변화시켜 변위의 증가율이 제어될 수 있다. 예를 들면, R1에 대한 R2의 비를 3으로 설정함으로써, 변위는 액추에이터에 의해 발생되는 변위의 3배로 증배될 수 있다. 이러한 성분은 작은 공간을 이용하면서 더 큰 변위를 발생시킨다.Another alternative is to use a continuous pulley. 22 is a perspective view of a continuous pulley according to an embodiment of the present invention. By using a continuous pulley, the rate of increase of displacement can be controlled by varying the ratio of the diameters of the hubs through which each actuator passes. For example, by setting the ratio of R2 to R1 to 3, the displacement can be multiplied by three times the displacement generated by the actuator. These components generate larger displacements while using smaller spaces.

일실시예에서, 측부 막대는 시트 포말로부터 분리되고, 포말의 밖에 위치된다. 또는, 액추에이터를 지지하는 구조는 포말의 내부에 포함될 수 있다. 포말의 성형은 주조 몰드 내에 포함된 구조에 의해 수행될 수 있다.In one embodiment, the side bars are separated from the sheet foam and located outside of the foam. Alternatively, the structure for supporting the actuator may be included inside the foam. Molding of the foam can be performed by a structure contained in the casting mold.

카 시트 액추에이터를 제어하기 위한 소프트웨어는 마이크로소프트 비주얼 베이식 6.0과 비주얼 스튜디오 6.0을 위한 측정 스튜디오를 이용하여 개발되었다. 도 23은 컨트롤러 소프트웨어의 메뉴를 도시하는 도면이다. 카 시트 액추에이터의 실험을 가능하게 하기 위해, 컨트롤러에 의해 발생될 수 있는 두 가지 형태의 운동이 있다. 일실시예에 따라, 먼저, 각각의 액추에이터는 구동될 액추에이터를 지정함으로써 별개로 구동된다. 액추에이터(A1 내지 A4)는 플랩 기구를 구동시키기 위해 지정되고, 액추에이터(C2, C3 및 D1 내지 D4)는 리프팅 운동을 위해 지정되며, D4는 의자의 전방 단부에 가장 가까운 액추에이터이고, C2는 리프팅 운동을 위한 최내부 액추에이터이다. 액추에이터(B2, B3, C1)는 시트의 중앙에 배치된 싱킹 운동을 위한 액추에이터이고, 액추에이터(B C)는 좌우 각각의 다리부에서의 싱킹 운동을 위한 액추에이터이다. 액추에이터의 주기는 값 지정 주기를 변경시킴으로써 결정될 수 있고, 듀티는 듀티비 슬라이드 바를 슬라이딩함으로써 변경될 수 있다. 다음에는, 선택된 액추에이터의 On-time 및 Off-time이 텍스트박스에 보여진다. 액추에이터를 선택하고, On-time 및 Off-time을 세팅한 후에, "Start"를 누름으로써 조작이 초기화될 수 있다. 선택된 액추에이터는 "Stop" 버튼이 눌려질 때까지 구동될 것이다.Software for controlling the car seat actuator was developed using the measurement studio for Microsoft Visual Basic 6.0 and Visual Studio 6.0. Fig. 23 is a diagram illustrating a menu of controller software. To enable the experiment of the car seat actuator, there are two types of movements that can be generated by the controller. According to one embodiment, firstly, each actuator is driven separately by specifying the actuator to be driven. Actuators A1 to A4 are designated for driving the flap mechanism, actuators C2, C3 and D1 to D4 are designated for lifting movement, D4 is the actuator closest to the front end of the chair, and C2 is the lifting movement. The innermost actuator for The actuators B2, B3, C1 are actuators for sinking movements arranged in the center of the seat, and the actuators B C are actuators for sinking movements in the left and right legs. The period of the actuator can be determined by changing the value assignment period, and the duty can be changed by sliding the duty ratio slide bar. Next, the On-time and Off-time of the selected actuator are shown in the text box. After selecting the actuator, setting the On-time and Off-time, the operation can be initiated by pressing "Start". The selected actuator will run until the "Stop" button is pressed.

세 가지 세트의 연속 파형 운동 역시 소프트웨어를 이용하여 발생될 수 있다. 플랩 운동은 Move-in 또는 Move out 버튼, 다음에는 Flap motion 버튼은 체크함으로써 발생될 수 있다. On-time 및 Off-time 역시 제어될 수 있다. 리프팅 운동의 연속 파형은 Lift Wave Motion 버튼을 누르고, On-time factor 및 Off-time factor를 세팅함으로써 발생된다. 유사하게, 싱킹 파형 운동은 Sink Wave Motion을 누르고, On-time 및 Off-time을 세팅함으로써 발생된다.Three sets of continuous waveform motion can also be generated using software. The flap motion can be generated by checking the Move-in or Move out button and then the Flap motion button. On-time and off-time can also be controlled. The continuous waveform of the lifting motion is generated by pressing the Lift Wave Motion button and setting the on-time factor and off-time factor. Similarly, sinking waveform motion is generated by pressing Sink Wave Motion and setting On-time and Off-time.

도 24는 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터 디바이스에 이용되는 열전 디바이스(TED)의 일부를 도시하는 개략도이다. TED는 도전체(63)에 의해 직렬로 전기 접속되는 복수개의 펠티어(Peltier) 요소(61, 62)를 포함한다. 각각의 펠티어 요소는, 특정한 방향의 전류가 인가될 때 특정한 방향의 열 흐름을 받는 열전 재료를 포함한다. 본 발명에서, N-타입 펠티어 요소(62)는 P-타입 펠티어 요소(61)와 교대로 직렬로 접속된다. 도 24에 도시되었듯이, 전압은 도시된 예시적 디바이스의 양극 단자(65)와 음극 단자(64)를 가로질러 인가된다. 그 결과, 전자 전류(electron current)는 음극 단자(64)로부터 펠티어 요소(61, 62)를 통해 양극 단자(65)로 흐른다. 또한, 양공 전류(hole current)는 양극 단자(65)로부터 펠티어 요소(61, 62)를 통해 음극 단자(64)로 흐른다. 상기 도면에 도시되었듯이, N-타입 펠티어 재료에서, 열은 양공 전류의 방향으로 흐르고, P-타입 펠티어 재료에서, 열은 전자 전류의 방향으로 흐른다. 그 결과, 단자(64, 65)에 대해 표시된 극성을 가진 전압이 인가됨에 따라, 열은 디바이스의 상면에서 릴리스되고 디바이스의 하면에서 흡수된다. 따라서, 상면은 하면보다 높은 온도를 가진다. 단자(64, 65)에 인가되는 전압의 극성이 역전되면, 열은 반대 방향으로 흐르는데, 즉, 디바이스의 상면은 냉각되고 하면은 가열된다.24 is a schematic diagram showing a portion of a thermoelectric device (TED) used in the integrated SMA / TED actuator device of the present invention. The TED includes a plurality of Peltier elements 61, 62 electrically connected in series by the conductor 63. Each Peltier element includes a thermoelectric material that receives heat flow in a particular direction when current in a particular direction is applied. In the present invention, the N-type Peltier element 62 is alternately connected in series with the P-type Peltier element 61. As shown in FIG. 24, a voltage is applied across the positive terminal 65 and the negative terminal 64 of the example device shown. As a result, electron current flows from the cathode terminal 64 through the Peltier elements 61 and 62 to the anode terminal 65. In addition, a hole current flows from the positive terminal 65 through the Peltier elements 61 and 62 to the negative terminal 64. As shown in the figure, in the N-type Peltier material, heat flows in the direction of the positive current, and in the P-type Peltier material, the heat flows in the direction of the electron current. As a result, as a voltage with the polarity indicated for the terminals 64, 65 is applied, heat is released on the top of the device and absorbed at the bottom of the device. Therefore, the upper surface has a higher temperature than the lower surface. When the polarity of the voltage applied to the terminals 64, 65 is reversed, heat flows in the opposite direction, i.e. the upper surface of the device is cooled and the lower surface is heated.

도 25는 부분 절단된 조립된 열전 디바이스의 개략도이다. 상기 도면에 도시되었듯이, 디바이스는 도전체(63)에 의해 함께 접속되는 P-타입(61) 및 N-타입(62) 펠티어 "펠렛" 또는 요소의 어레이를 포함한다. 상부 세라믹 기판(66)은 디바이스의 위에 형성되고, 하부 세라믹 기판(67)은 디바이스의 하면에 형성된다.25 is a schematic representation of a partially cut assembled thermoelectric device. As shown in the figure, the device comprises an array of P-type 61 and N-type 62 Peltier “pellets” or elements that are connected together by a conductor 63. The upper ceramic substrate 66 is formed on the device, and the lower ceramic substrate 67 is formed on the lower surface of the device.

상술한 바와 같이, 디바이스의 일체식 SMA/TED 액추에이터는 TED 또는 펠티어 디바이스를 이용하여, SMA 액추에이터의 형상 기억 합금 재료에 열을 인가하여, 재료의 형상이 변화하고, 그 결과, 본 발명의 능동 카 시트에 의해 이용되는 구동 작용을 제공한다. SMA 액추에이터에 인가되는 필요한 온도를 제공하기 위해, 일정한 양의 열이 TED에 의해 전달될 필요가 있다. 일실시예에서, 단일-축 SMA 액추에 이터는 700N의 힘과 12mm의 변위를 제공하여야 한다. 이들 요구사항으로부터, SMA 액추에이터의 질량은 다음의 식에 따라 계산될 수 있다.As described above, the integrated SMA / TED actuator of the device uses a TED or Peltier device to apply heat to the shape memory alloy material of the SMA actuator so that the shape of the material changes, and as a result, the active car of the present invention. It provides the driving action used by the seat. In order to provide the required temperature to be applied to the SMA actuator, a certain amount of heat needs to be transferred by the TED. In one embodiment, the single-axis SMA actuator must provide a force of 700 N and a displacement of 12 mm. From these requirements, the mass of the SMA actuator can be calculated according to the following equation.

면적=힘/SMA의 최대 응력=700N/200MPa=3.5mm2 Area = force / maximum stress of SMA = 700 N / 200 MPa = 3.5 mm 2

길이=변위/0.04=300mmLength = displacement / 0.04 = 300mm

부피=면적*길이=1.05*10-6m3 Volume = Area * Length = 1.05 * 10 -6 m 3

질량(MSMA)=부피*밀도=10.5*10-6*6450kg=6.77gMass (S SMA ) = volume * density = 10.5 * 10 -6 * 6450kg = 6.77 g

SMA의 온도를 100oC까지 상승시키는 데에 필요한 열은 다음의 식에 따라 계산된다.The heat required to raise the temperature of the SMA to 100 o C is calculated according to the following equation.

_열=Cp * △T * MSMA + △h * MSMA _Column = Cp * △ T * M SMA + △ h * M SMA

Cp: 비열=450J/kgoCCp: Specific Heat = 450J / kg o C

△T: 온도 증가=75oCΔT: temperature increase = 75 o C

△h: 변형의 잠열=32,000J/kgΔh: latent heat of deformation = 32,000 J / kg

이들 계산으로부터, SMA 액추에이터의 온도를 100oC까지 상승시키기 위해, 필요한 열은 ESMA=356.4J/축에 의해 주어진다는 것이 판정된다.From these calculations, it is determined that the necessary heat is given by E SMA = 356.4 J / axis in order to raise the temperature of the SMA actuator to 100 ° C.

도 26은 본 발명에 따른 1개의 열전 디바이스(21, 22)의 개략도이다. TED의 열 전달 계산은 다음의 식에 따른다.26 is a schematic diagram of one thermoelectric device 21, 22 according to the invention. TED's heat transfer calculation is based on the following equation.

저온 측으로부터 추출되는 열(QC)의 비율은 다음의 식에 의해 주어진다.The ratio of heat Q C extracted from the low temperature side is given by the following equation.

QC=S*I*TC-I2R/2-(TH-TC)/θTED Q C = S * I * T C -I 2 R / 2- (T H -T C ) / θ TED

고온 측에 더해지는 열의 비율(QH)은 다음의 식에 의해 주어진다.The ratio of heat Q H added to the high temperature side is given by the following equation.

QH=S*I*TC+I2R/2-(TH-TC)/θTED Q H = S * I * T C + I 2 R / 2- (T H -T C ) / θ TED

상기 식들에서,In the above formulas,

R: TED의 전기 저항R: electrical resistance of TED

I:전류I: Current

S:제베크 계수[볼트/켈빈]S: Seebeck coefficient [volts / kelvin]

S=Sm*2Nc S = S m * 2N c

Nc: TED에서의 p-n 요소 쌍의 수N c : Number of pn element pairs in TED

Sm: 재료의 제베크 계수S m : Seebeck coefficient of material

Sm=S0+S1*T+S2*TS m = S 0 + S 1 * T + S 2 * T

S0=2.2224*10-5 S 0 = 2.2224 * 10 -5

S1=9.306*10-7 S 1 = 9.306 * 10 -7

S2=-9.905*10-10 S 2 = -9.905 * 10 -10

θTED: TED 열 저항[켈빈/왓트] TED : TED thermal resistance [Kelvin / Watt]

θTED=λ/2KmNc θ TED = λ / 2K m N c

λ=L/A: 형상 계수λ = L / A: shape factor

Km: 재료의 열전도율[왓트/켈빈*cm]K m : Thermal conductivity of the material [Watts / Kelvin * cm]

도 27은 본 발명에 따른 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다. 상기 도면에 도시되었듯이, 디바이스는 상부 열전 디바이스(21)와 하부 열전 디바이스(22)를 포함한다. TED(21, 22)는 사이에 형상 기억 합금 (SMA) 액추에이터 와이어(26)를 개재하여 서로 대향되어 위치된다. 열은 TED에 의해 SMA 액추에이터(26)에 인가되어, 구동시키기 위해 SMA 액추에이터(26)의 길이를 변경시킨다. 화살표 79로 표시되었듯이, TED(21, 22)는 내면(72, 74)으로 향한 열 흐름과 외면(71, 73)으로부터 멀리 향한 열을 각각 제공하기 위해 편향된다. 그 결과, 열은 SMA 액추에이터(26)에 인가되어 SMA 액추에이터(26)의 길이를 변경시켜, 필요한 당김 운동을 발생시킨다. 일실시예에서, TED(21, 22)의 적어도 내면(72, 74)은 각각 세라믹 재료로 제조된다.27 is a schematic representation of an integrated SMA / TED actuator in accordance with the present invention. As shown in the figure, the device includes an upper thermoelectric device 21 and a lower thermoelectric device 22. The TEDs 21 and 22 are positioned to face each other via the shape memory alloy (SMA) actuator wire 26. Heat is applied to the SMA actuator 26 by TED to change the length of the SMA actuator 26 to drive. As indicated by arrow 79, TEDs 21 and 22 are deflected to provide heat flow toward the inner surfaces 72 and 74 and heat away from the outer surfaces 71 and 73, respectively. As a result, heat is applied to the SMA actuator 26 to change the length of the SMA actuator 26 to generate the required pulling motion. In one embodiment, at least inner surfaces 72 and 74 of TEDs 21 and 22 are each made of ceramic material.

일실시예에서, SMA 액추에이터 와이어는 약 7mm X 300mm이다. 일실시예에서, 이것은 TED의 사이즈가 10mm X 300mm일 것을 요구한다.In one embodiment, the SMA actuator wire is about 7 mm X 300 mm. In one embodiment, this requires that the size of the TED be 10 mm x 300 mm.

필요한 전체 열은 다음식에 의해 주어진다.The total required heat is given by

Eneeded= ESMA+Eceramic+Emiscellaneous=(1156.4)JE needed = E SMA + E ceramic + E miscellaneous = (1156.4) J

이 식에서,In this expression,

ESMA: SMA를 구동시키는 데에 필요한 열=356.4JE SMA : Heat required to drive the SMA = 356.4J

Eceramic: TED의 세라믹 판의 온도를 상승시키는 데에 필요한 열=800JE ceramic : The heat required to raise the temperature of the TED's ceramic plate = 800 J

Emiscellaneous: 다른 열손실(측부 개구 등을 통함)E miscellaneous : other heat losses (via side openings, etc.)

도 28은, I= 10A, R=3.26옴, T=25oC, T=25oC 내지 100oC일 때, 고온 측 온도에 대한 고온 측에 더해진 열의 비율(QH)의 그래프이다. 열의 비율은 온도에 의존하고, T는 25oC로부터 100oC로 상승하며, TC는 25oC에서 일정한 것으로 가정된다. SMA 액추에이터는 2개의 요소 사이에 삽입되기 때문에, 전체 열전달율은 계산된 값의 2배이다. 일실시예에서, 평균 QH는 약600왓트이다.FIG. 28 is a graph of the ratio Q H of heat added to the hot side to the hot side temperature when I = 10 A, R = 3.26 ohms, T = 25 o C, T = 25 o C to 100 o C. FIG. The ratio of heat depends on temperature, T rises from 25 o C to 100 o C, and T C is assumed to be constant at 25 o C. Since the SMA actuator is inserted between the two elements, the total heat transfer rate is twice the calculated value. In one embodiment, the average Q H is about 600 watts.

도 29는 구동 모드로의 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다. 화살표로 표시되듯이, 구동 모드에서, TED(21, 22)는 내면으로 열을 전달하도록 편향되며, SMA 액추에이터 와이어(26)가 위치된다. 그 결과, SMA 액추에이터(26)는 가열되어 형상이 변경된다. 도시되었듯이, TED(21, 22)의 외면에서의 저온의 온도는 약 25oC이고, TED의 내면에서의 고온의 온도는 약 100oC이다. 열은 TED(21, 22)로부터 SMA 액추에이터(26)로 향해 흐르기 때문에, 액추에이터(26)의 온도는, SMA 액추에이터(26)가 형상이 변하여 바람직한 구동을 하기에 충분히 높으며, 예를 들면 100oC이다.29 is a schematic diagram of the integrated SMA / TED actuator of the present invention in drive mode. As indicated by the arrows, in the drive mode, the TEDs 21 and 22 are deflected to transfer heat to the inner surface and the SMA actuator wire 26 is located. As a result, the SMA actuator 26 is heated to change its shape. As shown, the temperature of the low temperature on the outer surface of the TEDs 21 and 22 is about 25 ° C., and the temperature of the high temperature on the inner surface of the TED is about 100 ° C. Since heat flows from the TED (21, 22) to the SMA actuator 26, the temperature of the actuator 26 is high enough for the SMA actuator 26 to change shape and perform a desired drive, for example 100 ° C. to be.

도 30은 고속 냉각 모드로의 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도 이다. 상기 도면에 도시되었듯이, 고속 냉각 모드에서, TED(21, 22)는 열이 상면(71, 74)으로부터 하면(72, 73)으로 흐르게 하도록 편향된다. 그 결과, 열의 전체 정미(net) 흐름은 디바이스의 상면으로부터 멀어지는 방향으로 되어, 시트(11)를 냉각시킨다. 그 결과, 디바이스의 상면(71)에서의 온도는 약 5oC이고, 디바이스의 중앙에서의 온도는 약 35oC이며, 디바이스의 하면(73)에서의 온도는 약 81oC이다. 따라서, 열이 디바이스의 바닥을 향해 흐르도록 2개의 TED 모두가 편향되면, 고속 냉각이 실현된다.30 is a schematic diagram of the integrated SMA / TED actuator of the present invention in a fast cooling mode. As shown in the figure, in the fast cooling mode, the TEDs 21 and 22 are deflected to cause heat to flow from the upper surfaces 71 and 74 to the lower surfaces 72 and 73. As a result, the entire net flow of heat is in a direction away from the top surface of the device, cooling the sheet 11. As a result, the temperature at the top surface 71 of the device is about 5 ° C., the temperature at the center of the device is about 35 ° C., and the temperature at the bottom 73 of the device is about 81 ° C. Thus, if both TEDs are deflected such that heat flows toward the bottom of the device, fast cooling is realized.

상술한 바와 같이, 저온 측으로부터 추출된 열의 비율은 다음식에 의해 주어진다.As described above, the ratio of heat extracted from the low temperature side is given by the following equation.

QC=S*I*TC-I2R/2-(TH-TC)/θTED Q C = S * I * T C -I 2 R / 2- (T H -T C ) / θ TED

도 30을 참조하면, TED(21)의 저온 측면(71)으로부터 추출된 열(QC1)은 다음식에 의해 주어진다.Referring to FIG. 30, the heat Q C1 extracted from the cold side 71 of the TED 21 is given by the following equation.

QC1=S*I*TC-I2R/2-(TM-TC)/θTED Q C1 = S * I * T C -I 2 R / 2- (T M -T C ) / θ TED

TED(22)의 저온 측면(74)으로부터 추출된 열은 다음식에 의해 주어진다.The heat extracted from the cold side 74 of the TED 22 is given by the following equation.

QC2=S*I*TM-I2R/2-(TH-TM)/θTED Q C2 = S * I * T M -I 2 R / 2- (T H -T M ) / θ TED

QC !=QC2 Q C ! = Q C2

QC는 TH와 TC에 의존하기 때문에, TC와 TM의 온도차는 TM과 TH의 온도차와 같지 않다. I=5A에 대하여, 약 54 왓트=170Btu/시간의 냉각 파워가 단일 축에 의해 얻어질 수 있다.Since Q C depends on T H and T C , the temperature difference between T C and T M is not equal to the temperature difference between T M and T H. For I = 5A, a cooling power of about 54 Watts = 170 Btu / hour can be obtained by a single axis.

도 30에 도시되었듯이, TED(21)에서는 열은 SMA 액추에이터(26)로 향해 흐르지만, TED(22)에서는 열은 SMA 액추에이터(26)로부터 멀리 향해 흐른다. 이 결과, 액추에이터(26)에서의 온도는 약간 중간 레벨, 예를 들면 35oC로 된다. 액추에이터(26)에서의 이러한 중간 온도는 비교적 낮기 때문에, 액추에이터(26)는 형상이 변하지 않고, 구동 모드가 형성되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라, 냉각 모드에서, 구동 모드는 발생하지 않는다.As shown in FIG. 30, heat flows toward the SMA actuator 26 in the TED 21, while heat flows away from the SMA actuator 26 in the TED 22. As a result, the temperature at the actuator 26 is slightly intermediate, for example 35 ° C. Since this intermediate temperature in the actuator 26 is relatively low, the actuator 26 does not change shape and no drive mode is formed. Thus, according to the present invention, in the cooling mode, the drive mode does not occur.

도 31은 가열 모드로의 본 발명의 일체식 SMA/TED 액추에이터의 개략도이다. 상기 도면에 도시되었듯이, 가열 모드에서, TED(21, 22)는 열이 하면(72, 73)으로부터 상면(71, 74)으로 향해 흐르게 하도록 편향된다. 그 결과, 디바이스의 상면(71)에서의 온도는 약 81oC이고, 디바이스의 중앙에서의 온도는 약 35oC이며, 디바이스의 하면(73)에서의 온도는 약 5oC이다. 따라서, 2개의 TED는 모두 열이 디바이스의 상면을 향해 흐르게 하도록 편향되어, 가열이 실현된다.31 is a schematic diagram of the integrated SMA / TED actuator of the present invention in a heating mode. As shown in the figure, in the heating mode, the TEDs 21 and 22 are deflected so that heat flows from the lower surfaces 72 and 73 to the upper surfaces 71 and 74. As a result, the temperature at the top surface 71 of the device is about 81 ° C., the temperature at the center of the device is about 35 ° C., and the temperature at the bottom surface 73 of the device is about 5 ° C. Thus, both TEDs are deflected so that heat flows toward the upper surface of the device, so that heating is realized.

상술한 바와 같이, 고온 측에 더해진 열의 비율은 다음식에 의해 주어진다.As described above, the ratio of heat added to the high temperature side is given by the following equation.

QH=S*I*TC+I2R/2-(TH-TC)/θTED Q H = S * I * T C + I 2 R / 2- (T H -T C ) / θ TED

도 31을 참조하면, TED(22)의 고온 측면(74)에 더해진 열(QH1)은 다음식에 의해 주어진다.Referring to FIG. 31, the heat Q H1 added to the hot side 74 of the TED 22 is given by the following equation.

QH1=S*I*TC+I2R/2-(TM-TC)/θTED Q H1 = S * I * T C + I 2 R / 2- (T M -T C ) / θ TED

TED(21)의 고온 측면(71)에 더해진 열은 다음식에 의해 주어진다.The heat added to the hot side 71 of the TED 21 is given by the following equation.

QH2=S*I*TM-I2R/2-(TH-TM)/θTED Q H2 = S * I * T M -I 2 R / 2- (T H -T M ) / θ TED

QH1=QH2 Q H1 = Q H2

I=5A에 대해, 약 135왓트의 가열 파워가 단일 축에 의해 얻어질 수 있다.For I = 5A, a heating power of about 135 Watts can be obtained by a single axis.

도 31에 도시되었듯이, TED(22)에서는 열은 SMA 액추에이터(26)로 향해 흐르지만, TED(21)에서는 열은 SMA 액추에이터(26)로부터 멀리 향해 흐른다. 이 결과, 액추에이터(26)에서의 온도는 약간 중간 레벨, 예를 들면 35oC로 된다. 액추에이터(26)에서의 이러한 중간 온도는 비교적 낮기 때문에, 액추에이터(26)는 형상이 변하지 않고, 구동 모드가 형성되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라, 가열 모드에서, 구동 모드는 발생하지 않는다.As shown in FIG. 31, heat flows toward the SMA actuator 26 in the TED 22, while heat flows away from the SMA actuator 26 in the TED 21. As a result, the temperature at the actuator 26 is slightly intermediate, for example 35 ° C. Since this intermediate temperature in the actuator 26 is relatively low, the actuator 26 does not change shape and no drive mode is formed. Thus, according to the invention, in the heating mode, no drive mode occurs.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 특히 도시되고 설명되었지만, 당업자는, 첨부된 청구범위에서 한정되는 본 발명의 정신 범위를 이탈하지 않고, 형상 및 상세사항의 여러 가지 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.While the invention has been particularly shown and described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will understand that various changes in shape and details may be made without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims. .

Claims (60)

온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소, 및Shape memory alloy (SMA) elements whose shape changes when the temperature changes, and 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이스(TED)A thermoelectric device (TED) coupled to the SMA element to allow heat to flow when a current is applied 를 포함하며,Including; 복수개의 모드 중 한 가지 모드로 동작될 수 있고,Can be operated in one of a plurality of modes, 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시켜 상기 SMA 요소의 형상을 변화시키고,In a first mode, a current is applied through the TED to generate a temperature change in the SMA element to change the shape of the SMA element, 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 장치에 인접한 공간에서 흐르게 되는In a second mode, a current is applied to the TED such that heat flows in the space adjacent to the device. 것을 특징으로 하는 장치.Device characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 가열되는 것을 특징으로 하는 장치.In the second mode, the space is heated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 냉각되는 것을 특징으로 하는 장치.In the second mode, the space is cooled. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대인 것을 특징으로 하는 장치.And the direction of the current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of the current flowing in the TED in the second mode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the SMA element is disposed between a first TED and a second TED. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 수축되는 것을 특징으로 하는 장치.And the SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, such that when the current is applied to the TED, the wire, the SMA element, contracts. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 SMA 요소인 와이어가 적어도 하나의 구동 부재에 연결되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시키는 것을 특징으로 하는 장치.And wherein said wire, said SMA element, is connected to at least one drive member to drive said drive member when a current is applied to said TED. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 장치가 시트 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the device is located in a seat. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 가열시키는 것을 특징으로 하는 장치.In the second mode, a current applied to the TED heats the sheet. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 냉각시키는 을 특징으로 하는 장치.In the second mode, a current applied to the TED cools the sheet. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 시트는 구동 부재를 포함하며, 상기 SMA 요소는 상기 구동 부재에 결합되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시키는 것을 특징으로 하는 장치.The seat comprises a drive member, wherein the SMA element is coupled to the drive member to drive the drive member when current is applied to the TED. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 장치.And the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹(sinking) 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 장치.And the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 TED에 전류가 인가될 때 상기 구동 부재를 구동시키기 위해, 적어도 하나의 상기 SMA 요소에 결합되어 있는 복수개의 구동 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a plurality of drive members coupled to at least one of the SMA elements for driving the drive member when a current is applied to the TED. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시키는 것을 특징으로 하는 장치.And the drive moves the sheet in a predetermined pattern. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 소정 패턴은 파형 운동인 것을 특징으로 하는 장치.The predetermined pattern is a waveform motion. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴인 것을 특징으로 하는 장치.And the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 시트는 자동차 시트인 것을 특징으로 하는 장치.And said seat is an automobile seat. 운동이 일어날 수 있는 복수개의 구동 영역들, 및A plurality of drive regions in which movement can occur, and 상기 구동 영역들에 결합되어 있는 구동 디바이스A drive device coupled to the drive regions 를 포함하는 시트에 있어서,In the sheet comprising: 상기 구동 디바이스는,The drive device, 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소, 및Shape memory alloy (SMA) elements whose shape changes when the temperature changes, and 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이스(TED)A thermoelectric device (TED) coupled to the SMA element to allow heat to flow when a current is applied 를 포함하며,Including; 상기 시트는 복수개의 모드 중 한 가지 모드로 동작될 수 있고,The sheet can be operated in one of a plurality of modes, 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시킴으로써, 상기 SMA 요소의 형상을 변화시켜, 적어도 하나의 상기 구동 영역을 구동시킴으로써 상기 시트를 운동시키며,In a first mode, a current is applied through the TED to generate a temperature change in the SMA element, thereby changing the shape of the SMA element to drive the sheet by driving at least one drive region, 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 시트에 흐르게 되는In a second mode, a current is applied to the TED, causing heat to flow through the sheet. 것을 특징으로 하는 시트.Characterized in that the sheet. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 가열되는 것을 특징으로 하는 시트.In the second mode, the sheet is heated. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 냉각되는 것을 특징으로 하는 시트.In the second mode, the sheet is cooled. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대인 것을 특징으로 하는 시트.And the direction of the current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of the current flowing in the TED in the second mode. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 시트.And the SMA element is disposed between the first TED and the second TED. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 수축되는 것을 특징으로 하는 시트.The SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, characterized in that when the current is applied to the TED, the wire that is the SMA element is contracted. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 시트.And the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 시트.And the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시키는 것을 특징으로 하는 시트.And said drive moves said sheet in a predetermined pattern. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 소정 패턴은 파형 운동인 것을 특징으로 하는 시트.And said predetermined pattern is a wave motion. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴인 것을 특징으로 하는 시트.The predetermined pattern is a sheet, characterized in that at least one pattern of the upward movement and the sinking movement. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 시트는 자동차 시트인 것을 특징으로 하는 시트.And said seat is a car seat. 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소를 제공하는 단계,Providing a shape memory alloy (SMA) element that changes shape as the temperature changes, 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이스(TED)를 제공하는 단계, 및Providing a thermoelectric device (TED) coupled to the SMA element to allow heat to flow when a current is applied, and 두 가지 모드 중 한 가지 모드로 두 가지 동작 중 한 가지 동작을 수행하는 단계를 포함하며,Includes performing one of two actions in one of two modes, 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시켜 상기 SMA 요소의 형상을 변화시키고,In a first mode, a current is applied through the TED to generate a temperature change in the SMA element to change the shape of the SMA element, 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 장치에 인접한 공간에서 흐르게 되는In a second mode, a current is applied to the TED such that heat flows in the space adjacent to the device. 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the method. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.In the second mode, the space is heated. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 제2 모드에서, 상기 공간이 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.In the second mode, the space is cooled. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대인 것을 특징으로 하는 방법.And the direction of the current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of the current flowing in the TED in the second mode. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.And the SMA element is disposed between a first TED and a second TED. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 수축되는 것을 특징으로 하는 방법.The SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, characterized in that when the current is applied to the TED, the wire that is the SMA element is contracted. 제36항에 있어서,The method of claim 36, 상기 SMA 요소인 와이어가 적어도 하나의 구동 부재에 연결되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시키는 것을 특징으로 하는 방법.And wherein said wire, said SMA element, is connected to at least one drive member to drive said drive member when a current is applied to said TED. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 방법이 시트 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the method is carried out in a sheet. 제38항에 있어서,The method of claim 38, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 가열시키는 것을 특징으로 하는 방법.In the second mode, a current applied to the TED heats the sheet. 제38항에 있어서,The method of claim 38, 상기 제2 모드에서, 상기 TED에 인가되는 전류가 상기 시트를 냉각시키는 을 특징으로 하는 방법.In the second mode, a current applied to the TED cools the sheet. 제38항에 있어서,The method of claim 38, 상기 시트는 구동 부재를 포함하며, 상기 SMA 요소는 상기 구동 부재에 결합되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 구동 부재를 구동시키는 것을 특징으로 하는 방법.The sheet includes a drive member, wherein the SMA element is coupled to the drive member to drive the drive member when current is applied to the TED. 제41항에 있어서,The method of claim 41, wherein 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.And the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. 제41항에 있어서,The method of claim 41, wherein 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹(sinking) 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.And wherein the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. 제41항에 있어서,The method of claim 41, wherein 상기 TED에 전류가 인가될 때 상기 구동 부재를 구동시키기 위해, 적어도 하나의 상기 SMA 요소에 결합되어 있는 복수개의 구동 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And a plurality of drive members coupled to at least one of the SMA elements for driving the drive member when a current is applied to the TED. 제44항에 있어서,The method of claim 44, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시키는 것을 특징으로 하는 방법.And said drive moves said sheet in a predetermined pattern. 제45항에 있어서,The method of claim 45, 상기 소정 패턴은 파형 운동인 것을 특징으로 하는 방법.The predetermined pattern is a waveform motion. 제45항에 있어서,The method of claim 45, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴인 것을 특징으로 하는 방법.And wherein the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement. 제47항에 있어서,The method of claim 47, 상기 시트는 자동차 시트인 것을 특징으로 하는 방법.And said seat is a car seat. 시트 내에, 운동이 일어날 수 있는 복수개의 구동 영역들을 제공하는 단계, 및In the seat, providing a plurality of drive regions in which movement can occur, and 상기 구동 영역들에 결합되어 있는 구동 디바이스를 제공하는 단계Providing a drive device coupled to the drive regions 를 포함하며,Including; 상기 구동 디바이스는,The drive device, 온도가 변화될 때 형상이 변하는 형상 기억 합금(SMA) 요소, 및Shape memory alloy (SMA) elements whose shape changes when the temperature changes, and 상기 SMA 요소에 결합되어, 전류가 인가될 때 열을 흐르게 하는 열전 디바이 스(TED)A thermoelectric device (TED) coupled to the SMA element to allow heat to flow when a current is applied 를 포함하며,Including; 상기 시트는 복수개의 모드 중 한 가지 모드로 동작될 수 있고,The sheet can be operated in one of a plurality of modes, 제1 모드에서, 전류가 상기 TED를 통해 인가되어, 상기 SMA 요소에서의 온도 변화를 발생시킴으로써, 상기 SMA 요소의 형상을 변화시켜, 적어도 하나의 상기 구동 영역을 구동시킴으로써 상기 시트를 운동시키며,In a first mode, a current is applied through the TED to generate a temperature change in the SMA element, thereby changing the shape of the SMA element to drive the sheet by driving at least one drive region, 제2 모드에서, 전류가 상기 TED에 인가되어, 열이 상기 시트에 흐르게 되는In a second mode, a current is applied to the TED, causing heat to flow through the sheet. 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the method. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.In the second mode, the sheet is heated. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 제2 모드에서, 상기 시트가 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.In the second mode, the sheet is cooled. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 제1 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향이, 상기 제2 모드로 상기 TED에 흐르는 전류의 방향에 대해 반대인 것을 특징으로 하는 방법.And the direction of the current flowing in the TED in the first mode is opposite to the direction of the current flowing in the TED in the second mode. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 SMA 요소는 제1 TED와 제2 TED 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.And the SMA element is disposed between a first TED and a second TED. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 SMA 요소는 상기 TED와 열 연통하는 와이어의 형태로 되어 있어, 상기 TED에 전류가 인가될 때, 상기 SMA 요소인 와이어가 수축되는 것을 특징으로 하는 방법.The SMA element is in the form of a wire in thermal communication with the TED, characterized in that when the current is applied to the TED, the wire that is the SMA element is contracted. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 상승 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.And the drive member generates an upward movement in at least a portion of the seat. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 구동 부재가 상기 시트의 적어도 일부분에 싱킹 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.And the drive member generates a sinking motion in at least a portion of the seat. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 구동은 상기 시트를 소정 패턴으로 운동시키는 것을 특징으로 하는 방법.And said drive moves said sheet in a predetermined pattern. 제57항에 있어서,The method of claim 57, 상기 소정 패턴은 파형 운동인 것을 특징으로 하는 방법.The predetermined pattern is a waveform motion. 제57항에 있어서,The method of claim 57, 상기 소정 패턴은 상승 운동과 싱킹 운동 중 적어도 하나의 패턴인 것을 특징으로 하는 방법.And wherein the predetermined pattern is at least one of an upward movement and a sinking movement. 제49항에 있어서,The method of claim 49, 상기 시트는 자동차 시트인 것을 특징으로 하는 방법.And said seat is a car seat.
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