KR20140048704A - 자동차 시트의 온도 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 덕트와, 상기 공기 덕트를 흐르는 공기와 시트로 공급되는 공기 사이의 열교환을 수행하여 상기 시트로 공급되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 유닛을 갖는 자동차 시트의 온도 조절 장치에 관한 것으로서, 상기 온도 조절 유닛은, 상기 공기 덕트의 내부에 배치되는 덕트용 열교환기와; 상기 시트로 공급되는 공기의 이동 통로에 배치되는 시트용 열교환기와; 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기 사이에 배치되어, 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기를 각각 상반되게 냉각 및 가열하는 열전소자와; 상기 열전소자에 의해 열교환된 공기의 이동 통로에 배치되어, 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 흡수하는 흡수부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 시트의 온도 조절 장치{TEMPERATURE CONTROL APPARATUS FOR SEAT OF VEHICLE}
본 발명은, 자동차 시트의 온도 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시트에 온도 조절된 작동 매체를 흐르게 하여 시트의 온도를 조절하는 자동차 시트의 온도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 에어컨과 히터로 이루어진 공기조화장치가 구비되어 있지만, 자동차 시트의 온도를 조절하는 기능이 없다.
이에, 근래에는 시트 착석자의 감성을 증대시키며 쾌적감을 제공하기 위해, 자동차 시트의 내부로 온도 조절된 작동 매체를 흐르게 하여, 자동차 시트를 가열하거나 냉각하기 위한 온도 조절 장치가 널리 보급되고 있다.
종래의 자동차 시트의 온도 조절 장치는 열전기 모듈(열 펌프)을 사용하여 작동 매체를 냉각하거나 가열하고, 가열 또는 냉각된 작동 매체를 자동차 시트의 내부를 흐르도록 형성됨으로써, 자동차 시트의 온도를 조절한다.
한편, 자동차 시트의 온도 조절 장치는 시트에 공급되는 공기의 냉각시 응축수가 발생하며, 이러한 응축수를 제거하기 위한 자동차 시트의 온도 조절 장치가 한국특허출원 제10-2009-0088227호에 개시되어 있다.
상기 문헌에 개시된 종래의 자동차 시트의 온도 조절 장치는, 열전소자에 열전소자의 냉각부 측과 가열부 측을 연통하는 응축수통로를 관통 형성하고, 열전소자의 냉각부 측에서 생성된 응축수를 응축수통로를 통해 열전소자의 가열부로 이동시킨 후, 덕트 내부로 흘려보내는 구조를 가진다. 또한, 덕트 내부를 따라 유동하는 응축수는 덕트 내부의 절곡부에 모여지고, 절곡부에 모인 응축수는 절곡부의 바닥면에 형성된 응축수배출구를 통해 시트의 주변으로 배출되는 구조를 가진다.
그런데, 종래의 자동차 시트의 온도 조절장치에 있어서는, 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 공기가 유동하는 덕트 내부로 흘려 보내 덕트의 내부 일 영역에 모으고, 모인 응축수는 응축수 배출구를 통해 덕트의 외부로 배출되는 구조로 되어 있어, 이로 인해 응축수가 효과적으로 제거되지 않고 덕트 내부에 고이거나 시트의 주변으로 배출되어, 덕트 내부 및 시트의 주변에 곰팡이 및 미생물이 번식하여 악취를 유발하고 실내 공기를 오염시킬 뿐만 아니라 시트 착석자의 감성을 저하시키는 문제점이 있다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2009-0088227호
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 효과적으로 제거하여 악취의 발생을 방지하며, 실내 공기를 오염을 줄이고, 시트 착석자의 감성을 향상시킬 수 있는 자동차 시트의 온도 조절 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 공기 덕트와, 상기 공기 덕트를 흐르는 공기와 시트로 공급되는 공기 사이의 열교환을 수행하여 상기 시트로 공급되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 유닛을 갖는 자동차 시트의 온도 조절 장치에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은, 상기 공기 덕트의 내부에 배치되는 덕트용 열교환기와; 상기 시트로 공급되는 공기의 이동 통로에 배치되는 시트용 열교환기와; 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기 사이에 배치되어, 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기를 각각 상반되게 냉각 및 가열하는 열전소자와; 상기 열전소자에 의해 열교환된 공기의 이동 통로에 배치되어, 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 흡수하는 흡수부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 온도 조절 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 흡수부재는 상기 열전소자를 부분적으로 감싸며, 공기의 유동이 가능하도록 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기의 공기 입구 및 공기 출구 중 적어도 어느 하나에 인접하게 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡수부재는 물흡수 중합체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 효과적으로 제거하여 악취의 발생을 방지하며, 실내 공기를 오염을 줄이고, 시트 착석자의 감성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절장치가 적용된 자동차 시트의 저면 사시도,
도 2는 도 1의 온도 조절장치에서의 공기의 흐름을 도시한 요부 단면도,
도 3은 도 1의 온도 조절 유닛의 사시도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절장치가 적용된 자동차 시트가 도시되어 있다.
자동차 시트는 시트 쿠션(1)과 시트 백(5)을 포함한다. 시트 백(5)은 시트 쿠션(1)에 대략 수직 방향으로 체결되며, 헤드 레스트(미도시)가 시트 백(5)의 상단부에 장착될 수 있다.
그리고, 시트 쿠션(1)과 시트 백(5)에는 각각 공기가 분출하는 복수의 공기 분출공(미도시)이 형성되어, 본 발명의 실시예에 따른 온도 조절 장치(10)에 의해 온도가 조절된 공기가 복수의 공기 분출공을 통하여 분출됨으로써, 시트의 온도 조절이 이루어진다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차 시트의 온도 조절 장치(10)는 공기 덕트(11)와, 온도 조절 유닛(21,41)을 포함한다.
공기 덕트(11)는 내부에 공기가 유동하는 공기 통로(13)를 형성하며, 시트 쿠션(1)의 배면과 시트 백(5)의 배면을 따라 연장되어 있다.
공기 덕트(11)에는 외부의 공기가 공기 덕트(11)를 통하여 유동하도록 송풍하는 송풍팬(15)이 마련되어 있다. 즉, 송풍팬(15)은 외부의 공기가 공기 덕트(11)의 일단을 통해서 유입되어, 공기 통로(13)를 거쳐 공기 덕트(11)의 타단을 통해 배출되도록 공기를 유동시키는 역할을 한다.
온도 조절 유닛(21,41)은 공기 덕트(11)를 흐르는 공기와 시트로 공급되는 공기 사이의 열교환을 수행하여 시트로 공급되는 공기의 온도를 조절한다. 온도 조절 유닛(21,41)은, 공기 덕트(11)의 내부에 배치되는 덕트용 열교환기(23,43)와, 시트로 공급되는 공기의 이동 통로에 배치되는 시트용 열교환기(27,47)와, 덕트용 열교환기(23,43)와 시트용 열교환기(27,47) 사이에 배치되어 덕트용 열교환기(23,43)와 시트용 열교환기(27,47)를 각각 상반되게 냉각 및 가열하는 열전소자(31,51)와, 열전소자(31,51)에 의해 열교환된 공기의 이동 통로에 배치되어 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 흡수하는 흡수부재(35,55)를 포함한다.
본 실시예에서는 한 쌍의 온도 조절 유닛(21,41)이 개시되어 있으며, 한 쌍의 온도 조절 유닛(21,41)은 시트 백(5)의 배면과 시트 쿠션(1)의 배면에 각각 배치되어 있다. 이하에서는 설명의 편리상, 시트 백(5)의 배면에 배치되어 있는 온도 조절 유닛을 시트 백 온도 조절 유닛(21)이라 하고, 시트 쿠션(1)의 배면에 배치되어 있는 온도 조절 유닛을 시트 쿠션 온도 조절 유닛(41)이라 한다.
시트 백 온도 조절 유닛(21)은 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 덕트(11)의 내부에 배치되는 덕트용 열교환기(23, 이하 '덕트용 제1열교환기'라 칭함)와, 시트 백(5)으로 공급되는 공기의 이동 통로에 배치되는 시트용 열교환기(27, 이하 '시트용 제1열교환기'라 칭함)와, 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27) 사이에 배치되어 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27)를 각각 상반되게 냉각 및 가열하는 열전소자(31, 이하 '제1열전소자'라 칭함)와, 제1열전소자(31)에 의해 열교환된 공기의 이동 통로에 배치되어 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 흡수하는 흡수부재(35, 이하 '제1흡수부재'라 칭함)를 포함한다.
덕트용 제1열교환기(23)는 제1열전소자(31)의 일측면에 열전달가능하게 마련된 복수의 방열핀(25)을 가진다. 복수의 방열핀(25)은 공기 덕트(11)의 공기 통로(13)를 유동하는 공기 유동이 방해되지 않도록 덕트(11) 내의 공기의 흐름과 평행한 방향을 이루도록 배치된다.
시트용 제1열교환기(27)는 시트 백(5)으로 공급되는 공기의 이동 통로를 형성하는 시트 백용 덕트(61)의 내부에 배치된다. 또한, 시트용 제1열교환기(27)는 제1열전소자(31)를 사이에 두고 덕트용 제1열교환기(23)와 대향 배치되며, 시트용 제1열교환기(27)는 제1열전소자(31)의 타측면에 열전달가능하게 마련된 복수의 방열핀(29)을 가진다. 복수의 방열핀(29)은 시트 백(5)으로 공급되는 공기의 유동이 방해되지 않도록 시트 백용 덕트(61) 내의 공기의 흐름과 평행한 방향을 이루도록 배치된다.
제1열전소자(31)는 공급되는 전류의 방향에 따라 열을 서로 상반되는 방향으로 전달하는 임의의 열전소자(thermoelectric element)로 구현될 수 있으며, 예를 들어 펠티에 소자(peltier element)로 구현될 수 있다. 즉, 전류의 공급에 따라 제1열전소자(31)의 양측면 중 가열되는 면과 이에 접한 방열핀(25,29)은 가열부가 되며, 제1열전소자(31)의 양측면 중 냉각되는 면과 이에 접한 방열핀(25,29)은 냉각부가 된다.
제1흡수부재(35)는 사각단면의 띠 형상을 가지고, 제1열전소자(31)를 부분적으로 감싸며, 공기의 유동이 가능하도록 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27)의 공기 출구에 인접하게 마련된다. 본 실시예에서는 제1흡수부재(35)가 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27)의 공기 출구에 인접하게 마련되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 제1흡수부재(35)는 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27)의 공기 입구에 인접하게 마련되거나, 또는 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27)의 공기 입구 및 공기 출구에 각각 마련될 수도 있다. 제1흡수부재(35)는 물 흡수가 가능한 물흡수 중합체로 이루어진다. 여기서, 본 실시예에서는 제1흡수부재(35)가 제1열전소자(31)를 부분적으로 감싸면서 공기 덕트(11)와 시트 백용 덕트(61)의 경계 영역에 설치되어 있지만, 제1흡수부재(35)는 공기의 유동이 가능하도록 공기 덕트(11)의 내부와 시트 백용 덕트(61)의 내부 둘레를 따라 각각 마련될 수 있다.
시트 쿠션 온도 조절 유닛(41)은 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 덕트(11)의 내부에 배치되는 덕트용 열교환기(43, 이하 '덕트용 제2열교환기'라 칭함)와, 시트 쿠션(1)으로 공급되는 공기의 이동 통로를 형성하는 시트 쿠션용 덕트(65)의 내부에 배치되는 시트용 열교환기(47, 이하 '시트용 제2열교환기'라 칭함)와, 덕트용 제2열교환기(43)와 시트용 제2열교환기(47) 사이에 배치되어 덕트용 제2열교환기(43)와 시트용 제2열교환기(47)를 각각 상반되게 냉각 및 가열하는 열전소자(51, 이하 '제2열전소자'라 칭함)와, 제2열전소자(51)에 의해 열교환된 공기의 이동 통로에 배치되어 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 흡수하는 흡수부재(55, 이하 '제2흡수부재'라 칭함)를 포함한다.
본 실시예에서는 제2흡수부재(55)가 덕트용 제2열교환기(43)와 시트용 제2열교환기(47)의 공기 출구에 인접하게 마련되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 제2흡수부재(55)는 덕트용 제2열교환기(43)와 시트용 제2열교환기(47)의 공기 입구에 인접하게 마련되거나, 또는 덕트용 제2열교환기(43)와 시트용 제2열교환기(47)의 공기 입구 및 공기 출구에 각각 마련될 수도 있다.
덕트용 제2열교환기(43)와 시트용 제2열교환기(47)는 각각, 덕트용 제1열교환기(23)와 시트용 제1열교환기(27)와 마찬가지로 방열핀(45,49)을 가진다.
또한, 제2열전소자(51)와 제2흡수부재(55)는 전술한 제1열전소자(31)와 제1흡수부재(35)와 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 그 설명을 생략한다.
한편, 제2흡수부재(55)는 제2열전소자(51)를 부분적으로 감싸면서 공기 덕트(11)와 시트 쿠션용 덕트(65)의 경계 영역에 설치되어 있지만, 제2흡수부재(55)는 공기의 유동이 가능하도록 공기 덕트(11)의 내부와 시트 쿠션용 덕트(65)의 내부 둘레를 따라 각각 마련될 수 있다.
또한, 제1흡수부재(35)와 제2흡수부재(55)는 물흡수 중합체로서 변성 전분, 변성 셀룰로오스 및 아크릴산 또는 그 염, 아크릴아미드, 말레인산, 에틸렌 산화물, 또는 비닐알코올의 중합체 또는 공중합체를 포함하는 군으로부터 하나 이상 선택된 재질로 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 자동차 시트의 온도 조절 장치(10)는 시트 백용 팬(71)과 시트 쿠션용 팬(75)을 포함한다.
시트 백용 팬(71)은 시트용 제1열교환기(27)의 공기 입구에 마련되어, 외부의 공기를 시트용 제1열교환기(27)와 시트 백용 덕트(61)를 거쳐 시트 백(5)으로 유동하도록 송풍시킨다.
시트 쿠션용 팬(75)은 시트용 제2열교환기(47)의 공기 입구에 마련되어, 외부의 공기를 시트용 제2열교환기(47)와 시트 쿠션용 덕트(65)를 거쳐 시트 쿠션(1)으로 유동하도록 송풍시킨다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 자동차 시트의 온도 조절 장치(10)의 작동 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시트에 냉각 공기를 공급하는 과정에 대해 설명한다.
도 2의 화살표로 도시된 바와 같이, 송풍팬(15)의 작동에 의해 외부의 공기가 덕트용 제1열교환기(23)로 유입되어 공기 덕트(11)의 공기 통로(13)와 덕트용 제2열교환기(43)를 거쳐 외부로 배출된다.
동시에, 시트 백용 팬(71)의 작동에 의해 외부의 공기가 시트용 제1열교환기(27)와 시트 백용 덕트(61)를 거쳐 시트 백(5)으로 배출된다. 또한, 시트 쿠션용 팬(75)의 작동에 의해 외부의 공기가 시트용 제2열교환기(47)와 시트 쿠션용 덕트(65)를 거쳐 시트 쿠션(1)으로 배출된다.
그리고, 덕트용 제1열교환기(23)에서 발열과정이 일어나고 시트용 제1열교환기(27)에서 흡열 과정이 일어나도록, 제1열전소자(31)에 전류를 공급한다.
이로써, 시트 백(5)으로 공급되는 공기의 열이 공기 덕트(11)를 흐르는 공기로 전달되어 시트 백(5)의 냉각이 이루어진다.
또한, 덕트용 제2열교환기(43)에서 발열과정이 일어나고 시트용 제2열교환기(47)에서 흡열 과정이 일어나도록, 제2열전소자(51)에 전류를 공급한다.
이로써, 시트 쿠션(1)으로 공급되는 공기의 열이 공기 덕트(11)를 흐르는 공기로 전달되어 시트 쿠션(1)의 냉각이 이루어진다.
이 때, 시트용 제1열교환기(27)와 시트용 제2열교환기(47)에서 공기의 냉각시 발생하는 응축수는 각 열교환기(27,47)의 방열핀(29,49)의 판면을 따라 유동하여, 각각 제1흡수부재(35)와 제2흡수부재(55)에 흡수된다.
다음, 시트에 가열 공기를 공급하는 과정에 대해 설명한다.
송풍팬(15)의 작동에 의해 외부의 공기가 덕트용 제1열교환기(23)로 유입되어 공기 덕트(11)의 공기 통로(13)와 덕트용 제2열교환기(43)를 거쳐 외부로 배출된다.
동시에, 시트 백용 팬(71)의 작동에 의해 외부의 공기가 시트용 제1열교환기(27)와 시트 백용 덕트(61)를 거쳐 시트 백(5)으로 배출된다. 또한, 시트 쿠션용 팬(75)의 작동에 의해 외부의 공기가 시트용 제2열교환기(47)와 시트 쿠션용 덕트(65)를 거쳐 시트 쿠션(1)으로 배출된다.
그리고, 덕트용 제1열교환기(23)에서 흡열과정이 일어나고 시트용 제1열교환기(27)에서 발열 과정이 일어나도록, 제1열전소자(31)에 전류를 공급한다.
이로써, 시트 백(5)으로 공급되는 공기는 공기 덕트(11)를 흐르는 공기로부터 열을 전달받아 시트 백(5)의 가열이 이루어진다.
또한, 덕트용 제2열교환기(43)에서 흡열과정이 일어나고 시트용 제2열교환기(47)에서 발열 과정이 일어나도록, 제2열전소자(51)에 전류를 공급한다.
이로써, 시트 쿠션(1)으로 공급되는 공기는 공기 덕트(11)를 흐르는 공기로부터 열을 전달받아 시트 쿠션(1)의 가열이 이루어진다.
한편, 덕트용 제1열교환기(23)와 덕트용 제2열교환기(43)에서 공기의 냉각시 발생하는 응축수는 각 열교환기(23,43)의 방열핀(25,45)의 판면을 따라 유동하여, 각각 제1흡수부재(35)와 제2흡수부재(55)에 흡수된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 자동차 시트의 온도 조절 장치(10)는, 각 열교환기(23,43,27,47)에서 공기의 냉각시 발생되는 응축수가 종래와 같이 공기 덕트(11)의 내부로 배출되지 않고, 제1흡수부재(35)와 제2흡수부재(55)에 흡수되고, 각 흡수부재(35,55)에 흡수된 응축수는 각 열교환기(23,43,27,47) 중에서 발열과정에 의해 형성된 가열된 공기 또는 외부 공기에 의해 기화시킴으로써, 응축수를 효과적으로 제거하여 악취의 발생을 방지하며, 실내 공기를 오염을 줄이고, 시트 착석자의 감성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 전술한 실시예에서는, 온도 조절 유닛이 시트 백의 배면과 시트 쿠션의 배면에 각각 배치되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 온도 조절 유닛은 시트 백의 배면과 시트 쿠션의 배면 중 어느 하나에만 배치될 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 온도 조절 장치 11 : 공기 덕트
15 : 송풍팬 21 : 시트 백 온도 조절 유닛
23 : 덕트용 제1열교환기 27 : 시트용 제1열교환기
31 : 제1열전소자 35 : 제1흡수부재
41 : 시트 쿠션온도 조절 유닛 43 : 덕트용 제2열교환기
47 : 시트용 제2열교환기 51 : 제2열전소자
55 : 제2흡수부재 61 : 시트 백용 덕트
65 : 시트 쿠션용 덕트 71 : 시트 백용 팬
75 : 시트 쿠션용 팬

Claims (3)

  1. 공기 덕트와, 상기 공기 덕트를 흐르는 공기와 시트로 공급되는 공기 사이의 열교환을 수행하여 상기 시트로 공급되는 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 유닛을 갖는 자동차 시트의 온도 조절 장치에 있어서,
    상기 온도 조절 유닛은,
    상기 공기 덕트의 내부에 배치되는 덕트용 열교환기와;
    상기 시트로 공급되는 공기의 이동 통로에 배치되는 시트용 열교환기와;
    상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기 사이에 배치되어, 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기를 각각 상반되게 냉각 및 가열하는 열전소자와;
    상기 열전소자에 의해 열교환된 공기의 이동 통로에 배치되어, 공기의 냉각시 생성되는 응축수를 흡수하는 흡수부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 온도 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수부재는 상기 열전소자를 부분적으로 감싸며, 공기의 유동이 가능하도록 상기 덕트용 열교환기와 상기 시트용 열교환기의 공기 입구 및 공기 출구 중 적어도 어느 하나에 인접하게 마련되는 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 온도 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡수부재는 물흡수 중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 시트의 온도 조절 장치.
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