KR20160049057A

KR20160049057A - 열전 소자용 응결 센서 및 습도 센서

Info

Publication number: KR20160049057A
Application number: KR1020167010791A
Authority: KR
Inventors: 존 로피
Original assignee: 젠썸 인코포레이티드
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2016-05-04
Also published as: EP3121061A1; EP2234839A1; US9335073B2; CN101932475A; CN110027454A; CN105291920B; KR20170064568A; US20120319439A1; EP3121060A1; KR20100111726A; US9651279B2; EP3121061B1; US8505320B2; US8256236B2; WO2009097572A1; US20160320104A1; US20150013346A1; JP2011514180A; US20140130516A1; CN114715003A

Abstract

본 발명의 실시예에 의하면, 온도 제어 좌석 어셈블리는 열모듈을 포함한다. 열모듈은 하나 이상의 입구 채널, 하나 이상의 출구 채널 및 출구 채널의 상류에 위치한 열전 소자(예를 들어, 펠티에 회로)를 포함한다. 실시예에서, 좌석 어셈블리는 열모듈의 내부에 위치하고, 자기 자신 또는 그 주변의 물, 응결수 등과 같은 액체의 존재를 검출하도록 구성된 센서를 포함한다. 다른 구성으로서, 센서는 센서의 일부분의 전기 저항이나 커패시턴스를 측정함으로써 액체의 존재를 검출하도록 구성된다. 온도 제어 시스템은 유체 모듈의 하우징 내부와 뜨거운 통로와 차가운 통로 사이에 적어도 부분적으로 위치한 분리판 개스킷을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 분리판 개스킷은 차가운 통로로부터 뜨거운 통로로 액체를 전달하도록 구성될 수 있다.

Description

열전 소자용 응결 센서 및 습도 센서{CONDENSATION AND HUMIDITY SENSORS FOR THERMOELECTRIC DEVICES}

본 발명은 온도 제어(climate control)에 관한 것으로서, 구체적으로는 열전 회로를 사용하는 좌석 어셈블리의 온도 제어에 관한 것이다.

거주 공간이나 작업 공간의 환경적 제어를 위해, 상대적으로 더 큰 공간, 예를 들어 건물, 사무실, 건물 또는 내의 여러 개의 방에 온도를 조절한 공기를 제공하는 것이 일반적이다. 자동차와 같은 차량의 경우, 차량 전체를 하나의 단위로 해서 냉각 또는 가열한다. 그러나 보다 선택적이거나 제한적인 공기 온도 조절이 요구되는 경우가 많다. 예를 들어, 점유자의 좌석에 대한 온도 제어를 개별적으로 행함으로써 실질적으로 순간적인 냉각 또는 가열이 달성될 수 있도록 하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, 여름의 날씨에 노출된 자동차, 특히 그늘이 없는 곳에서 장시간 동안 주차된 차량은 차량 좌석이 매우 뜨거워서, 사용자가 차량에 탑승해서 어느 정도의 시간이 지날 때까지는, 공기 조화기를 정상적으로 작동시킨다고 하더라도, 불쾌감을 느낄 것이다. 또한, 공기 조화기를 정상적으로 사용한다고 하더라도, 더운 날씨에서는, 탑승자의 등이나 그외 시트에 닿는 부분이 땀에 젖을 수 있다. 겨울에는, 탑승자의 쾌적함을 향상시키기 위해, 탑승자의 좌석을 신속하게 데울 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 요구는 특히 통상적인 차량 히터가 차량의 내부를 신속하게 가열시키지 못하는 경우에 생긴다. 이러한 이유들 및 다른 이유에 의해, 차량 좌석을 위한 개별화된 온도 제어 시스템의 종류가 다양하게 있다. 최근에는, 개별화된 온도 제어 시스템이, 침대, 의자, 휠체어 등으로까지 확대되고 있다.

이러한 온도 제어 시스템은 통상적으로 시트의 하나 이상의 쿠션에 형성된 경로와 통로의 조합체를 구비하는 분배 시스템을 포함한다. 이들 경로와 통로에, 온도 조절 장치를 사용해서, 온도 조화 공기(climate conditioned air)를 공급한다. 온도 조화 공기는 경로와 통로를 통해 흘러서 차량 좌석의 표면에 인접한 공간을 냉각 또는 가열시킨다.

그러나 기존의 온도 제어 시스템에는 문제가 있다. 예를 들어, 일부 제어 시스템은 열전 소자(termoelectric device: TED)를 사용하는데, 이러한 열전 소자는 뜨거운 주요 부분의 구성이 다양하다. 공기가 통과하는 주요 부분에 열 교환기(heat exchanger)가 있는 구성의 경우, 공기 중의 수분에 대하여 응결(condensation)이 생길 수 있다. 응결이 생길 지의 여부와 얼마나 많은 응결이 생길 것인지에 대한 것은, 주변 공기 조건(즉, 온도 및 상대 습도)과 열 교환기의 입구에서 출구로의 온도 감소 정도에 따라 달라질 것이다. 이러한 응결은 바람직하지 않은 결과를 일으키기도 하는데, 금속 부분에 부식이나 곰팡이가 생길 수 있다. 응결은 TED(열전 소자)의 주요 부분에서의 핀(fin) 통로에 대한 기류(airflow)를 부분적으로 또는 전체적으로 차단할 수 있어서, 기능이 감소되거나 손실될 수 있다.

본 출원에 개시된 실시예에 의하면, 온도 제어 좌석 어셈블리는 열모듈(thermal module)을 포함한다. 열모듈은 하나 이상의 입구 체널, 하나 이상의 출구 채널 및 출구 채널의 상류에 위치한 열전 소자[예를 들어, 펠티에(Peltier) 회로]를 포함한다. 일부 구성에 의하면, 열전 소자는 열모듈의 내부를 통과하는 유체를 선택적으로 가열 또는 냉각시키도록 구성된다. 기후 제어 좌석 어셈블리는 입구 채널로부터 열전 소자를 거쳐 열모듈의 출구 채널로 전달하도록 구성된, 팬이나 송풍기 등의 유체 전달 장치를 포함한다. 일례로, 좌석 어셈블리는 열모듈의 내부에 위치하는 센서를 더 포함하고, 센서는 자신 또는 그 주변에서의 물, 응결수 또는 다른 유체 등의 액체의 존재를 검출하도록 구성되어 있다. 소정의 구성으로서, 센서는 자신의 일부분에서의 전기 저항 또는 커패시턴스를 측정함으로써 액체의 존재를 검출하도록 되어 있다. 또한, 센서는 임의의 다른 방법을 사용해서 액체의 존재를 검출할 수도 있다.

일부 실시예에 의하면, 센서는 적어도 제1 및 제2 도전성 부재(예를 들어, 전기적 트레이스)를 포함한다. 실시예에서, 센서는 트레이스 또는 다른 도전성 부재에서의 전기 저항 또는 커패시턴스를 측정하도록 구성되어 있다. 다른 구성으로서, 센서서는 열전 소자의 위 또는 열전 소자의 냉각 부분 쪽을 따라 위치한다. 다른 예에서, 센서는 열전 소자에 의해 냉각된 유체(예를 들어, 공기)를 수용하도록 구성된 출구 채널을 따라 위치한다.

다른 구성으로서, 제1 도전성 부재 및/또는 제2 도전성 부재는 열전 소자의 기판 위에서 에칭된다. 다른 구성으로서, 기판은 폴리이미드, 에폭시, 세라믹, 또는 임의 다른 적절한 물질을 포함해서 이루어진다. 다른 예에서, 상기 열전 소자에 공급되는 전압은, 센서에 의해 액체의 존재가 검출되는 경우에, 감소되도록 구성된다. 다른 구성에 의하면, 좌석 어셈블리는 자동차 또는 다른 유형의 차량 시트(vehicle seat), 침대(bed), 휠체어, 소파, 사무용 의자, 병원 침대 등을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 온도 제어 좌석 어셈블리에 사용하도록 구성된 열전 소자를 제어하는 방법을 제공한다. 본 방법은 가열된 또는 냉각된 공기를 상기 온도 제어 좌석 어셈블리에 제공하도록 구성된 유체 모듈(fluid module)을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 구성에서, 유체 모듈이 유체 모듈의 내부를 통과하는 공기를 선택적으로 가열 또는 냉각시키도록 구성된 열전 소자와, 열전 소자를 통해 유체 모듈의 내부를 통과하는 공기를 전달하도록 구성된 유체 전달 소자(예를 들어, 팬, 송풍기 등)를 포함한다. 본 방법은, 유체 모듈 내에 센서를 위치시키는 단계를 포함하고, 센서는 접촉하게 되는 응결수 및/또는 다른 유체를 검출하도록 구성되어 있다. 또한 본 방법은 유체 모듈을 통해 전달되는 공기를 선택적으로 가열 또는 냉각시키기 위해 열전 소자에 제1 전압을 공급하는 단계를 포함한다. 일례로, 센서가 응결수를 검출하게 되면, 제2 전압이 열전 소자에 공급되고, 제2 전압은 제1 전압보다 낮은 값을 갖는다.

소정의 구성으로서, 센서는 자신의 일부분에서의 전기 저항 또는 커패시턴스를 측정함으로써 응결수 및/또는 다른 유체를 검출하도록 구성되어 있다. 다른 예로서, 센서는 전기 저항 또는 커패시턴스의 적어도 2%, 5%, 10%, 20% 또는 20% 이상이, 1분, 2분, 5분, 10분, 또는 15분 동안(1분 미만, 15분 초과, 또는 임의의 다른 기간도 가능) 변화하게 되면, 응결수 및/또는 다른 유체를 검출하게 되어 있다. 일부 실시예에서, 제2 전압은 제로가 되어, 열전 소자에 어떠한 전류도 공급되지 않는다. 따라서, 열전 소자는 센서가 응결수 및/또는 다른 액체를 검출하게 되면, 작동을 하지 않을 수 있다. 다른 구성으로서, 센서는 열전 소자 또는 열전 소자의 냉각 부분 쪽을 따라 위치한다. 다른 실시예에서, 센서는 유체 모듈의 출구를 따라 위치하며, 출구는 열전 소자의 하류에 위치하고, 출구는 열전 소자에 의해 냉각된 공기를 수용하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에 의하면, 온도 제어 좌석 어셈블리와 함께 사용하기 위한 유체 조화 장치(fluid conditioning device)는, 하우징을 포함하는 유체 모듈; 하우징의 내부를 통해 유체를 전달하도록 구성된 유체 전달 장치; 및 하우징의 내부를 통과하는 유체를 선택적으로 가열 또는 냉각시키도록 구성된 열전 소자를 포함한다. 소자는 뜨거운 부분 쪽과 차가운 부분 쪽을 포함하고, 뜨거운 부분 쪽은 뜨거운 통로와 유체 연통되어 있고, 차가운 부분 쪽은 차가운 통로와 유체 연통되어 있다. 뜨거운 통로는 열전 소자에 의해 가열된 공기를 수용하도록 되어 있으며, 차가운 통로는 열전 소자에 의해 냉각된 공기를 수용하도록 되어 있다. 유체 조화 장치는 심지 재료(wicking materiala)를 포함하는 분리판 개스킷(separator gasket)을 포함하며, 분리판 개스킷은 하우징 내에 그리고 뜨거운 통로와 차가운 통로 사이에 적어도 부분적으로 위치하며, 분리판 개스킷은 차가운 통로로부터 뜨거운 통로로 액체를 전달시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 분리판 개스킷은 다공성(porous) 구조를 포함한다. 다른 구성으로서, 심지 재료는 폴리프로필렌, 나일론 및/또는 다른 물질이나 구성을 포함하여 이루어진다. 다른 구성으로서, 뜨거운 통로로 전달된 액체는 증발시키도록 구성된다. 다른 실시예에서, 유체 조화 장치는, 하우징을 통해 열전 소자로 적어도 부분적으로 연장하며, 열전 소자로부터 분리판 개스킷으로 액체를 전달하도록 구성된 하나 이상의 심지 재료(wicking material)의 손가락 모양 부분을 더 포함한다.

본 발명의 소정의 실시예에 의하면, 자동 제어 기능을 사용해서 온도 제어 좌석 어셈블리를 자동으로 규제(regulate)하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 좌석 어셈블리의 하나 이상의 유체 분배 채널과 유체 연통되어 있는 유체 모듈(fluid module)을 제공하는 단계를 포함한다. 유체 모듈은 자신을 통과하는 유체를 선택적으로 가열 또는 냉각시키도록 구성된 열전 소자와, 유체 모듈을 통해 유체를 전달하고, 입구 및 출구를 갖는 유체 전달 장치를 포함한다. 본 방법은 유체 전달 장치의 출구를 빠져나가는 유체의 온도를 검출하는 단계와, 유체 전달 장치의 출구를 빠져나가는 유체의 상대 습도를 검출하는 단계와, 온도와 상대 습도를 입력으로서 제어 기능 프로토콜에 제공하는 단계를 포함한다. 본 방법은 열전 소자와 유체 전달 장치 중의 적어도 하나의 동작 파라미터를 제어 기능 프로토콜에 의해 제공되는 명령에 기초해서 변경하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 좌석 어셈블리는 자동차 시트, 다른 차량 시트, 침대, 휠체어, 사무실 의자, 소파, 병원 침대 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 본 방법은 주변 공기의 온도를 검출하는 단계를 포함한다. 제어 기능 프로토콜은 입력으로서 주변 공기의 온도를 수신하도록 구성된다. 다른 구성으로서, 본 방법은 좌석 어셈블리에 위치한 점유자의 존재를 점유자 검출 센서를 사용해서 검출하는 단계를 포함한다. 실시에에서, 동작 파라미터를 변경하는 단계는, 열전 소자에 공급되는 전압을 조절하는 단계 또는 상기 유체 전달 장치의 속도를 조절하는 단계를 포함한다.

일부 구성에서, 열전 소자는 펠티에 회로와 센서를 포함할 수 있으며, 센서는 저항 또는 커패시턴스에서의 변화를 측정함으로써 센서에서의 유체의 존재를 판정한다. 열전 소자에 대한 전압은 센서가 저항이나 커패시턴스에서의 변화를 측정할 때에 감소되거나 완전히 제거될 수 있다. 유체는 온도 제어 시스템 내에서 형성되는 물 또는 응결수가 될 수 있다.

일부 실시예에서, 열전 소자는 레지(ledge)를 포함하며, 레지는 센서 전체 또는 그 일부가 레지에 위치해 있는 펠티에 회로를 거쳐 돌출되어 있다. 레지는 기판을 포함할 수 있다. 기판은 구리로 이루어질 수 있다.

일부 실시예에서, 센서는 열전 소자의 주요 부분에 있다.

열전 소자는 펠티에 회로, 하나 이상의 핀, 및 저항 또는 커패시턴스에서의 변화를 측정함으로써 센서에서의 물의 존재를 판정하는 센서를 포함할 수 있다. 센서는 하나 이상의 핀의 하류에 있을 수 있다.

유체의 존재를 검출하기 위한 센서는 하나 이상의 도전성 트레이스를 포함할 수 있다. 센서가 2개 이상의 도전성 트레이스를 포함하는 경우, 트레이스는 서로 실질적으로 균일한 간격을 유지할 수 있다. 센서는 2개의 트레이스 양단의 저항에서의 변화를 측정할 수 있다. 저항에서의 변화는 매우 짧은 기간 동안 급격한 변화 또는 절대적 변화가 될 수 있다. 센서가 하나의 트레이스를 포함하는 경우, 센서는 도전성 표면을 포함할 수 있다. 도전성 표면은 하나 이상의 핀 등의 열 전도 부재를 포함할 수 있다. 센서는 트레이스와 열 전도 부재 사이의 저항에서의 변화를 측정할 수 있다.

일부 실시예에서, 트레이스는 기판상에서 에칭된다. 기판은 폴리이미드를 포함하여 이루어질 수 있다.

유체의 존재를 검출하기 위한 센서는 저항이 아닌 커패시컨스를 측정할 수 있다. 센서는 제1 및 제2 도전성 플레이트와 이들 플레이트 사이에서 물을 흡수하는 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 재료는 폴리이미드로 이루어질 수 있으며, 제1 및 제2 도전성 플레이트를 구리로 이루어질 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 도전성 플레이트는 TED의 부분을 이루는 전기적 연결 탭(electrical joining tab)을 포함할 수 있다. 제2 도전성 플레이트는 TED의 일부가 되는 열 전도성 요소를 포함할 수 있다. 이들 사이의 재료는 TED의 일부가 되는 기판을 포함할 수 있다.

유체의 존재를 검출하기 위해 커패시턴스를 사용하는 센서의 실시예에서, 제2 도전성 플레이트는 유체의 흡수에 노출된 재료의 표면 영역을 증가시키기 위해 플레이트의 표면에 에칭된 하나 이상의 홀(hole)을 포함한다. 이 홀은 기판에 위치할 수 있다. 응결수가 형성될 가능성이 큰 지점에 위치할 수 있다.

온도 제어 차량 좌석은 유체 분배 시스템, 유체 모듈 및 센서를 포함할 수 있다. 유체 모듈은 유체 전달 장치와 열전 소자를 포함한다. 센서는 저항이나 커패시턴스에서의 변화를 측정함으로써 물의 존재를 판정한다. 온도 제어 차량 좌석은 센서가 저항이나 커패시턴스에서의 변화를 측정하는 경우에, 열전 소자의 전압 감소를 더 포함할 수 있다.

온도 제어 침대는 유체 분배 시스템과 유체 모듈을 포함할 수 있다. 유체 모듈은 유체 전달 장치, 열전 소자 및 센서를 포함할 수 있다. 센서는 저항이나 커패시턴스에서의 변화를 측정함으로써 센서에서의 물의 존재를 판정한다. 온도 제어 침대는 센서가 저항이나 커패시턴스에서의 변화를 측정하게 되면, 열전 소자에 대한 전압을 감소시킬 수 있다.

TED 어셈블리의 한가지 구성은 TED의 양쪽에 핀을 구비하는데, 공기가 이 양쪽을 지나가 분다. 핀의 하류에서, 서로 분리된 뜨거운 공기 흐름과 차가운 공기 흐름을 구비하여야, 조절된 공기가 기능적 목적을 위해 사용될 수 있어서 바람직하다. 이를 위한 한가지 방법은 공기 흐름을 물리적으로 분리시키는 뜨거운 핀과 차가운 핀 사이에 기포를 위치시키고, 이들 사이에서의 열적 장벽처럼 작용하도록(예를 들어, 뜨거운 공기가 차가워진 공기를 가열시키지 않도록) 하는 것이다.

본 발명의 일실시예는 이것(통상적으로, 기포)을 심지 분리판 개스킷을 구비하는 분리판 개스킷으로 대체할 수 있다. 응결수가 차가운 부분 쪽 공기 흐름에서 생긴다면, 형성된 물이 분리판 개스킷에서의 심지 작용에 의해 다른 쪽(뜨거운 공기 흐름)으로 이동하고, 뜨거운 공기에 의해 증발된다. 이러한 방식에서, 형성된 응결수는 TED의 차가운 부분 쪽으로부터 제거된다.

물이 TED 어셈블리의 차가운 부분 쪽에서 응결되는 조건에서, 심지 분리판 개스킷이 응결된 액체로부터 제거될 것이다.

이에 의하면, TED 어셈블리는 다른 방법으로 달성될 수 있는 더 높은 열적 성능을 갖도록 설계될 수 있다. 다시 말해서, TED는 더 높은 온도 변화를 차가운 부분 쪽 공기 흐름에 제공하도록 설계될 수 있다. 이와 달리, TED는 높은 습도 주변 호나경에서 동작할 수 있다.

다른 예에서, 손가락 모양 심지는 TED의 차가운 부분 쪽의 핀들 사이에서 연장해서 공기 흐름의 뜨거운 부분 쪽으로 연장될 수 있다. 손가락 모양 심지는 핀으로부터 수분을 끌어당겨서 공기 흐름이 뜨거운 쪽으로 이동시킬 수 있다. 이러한 수분은 증발되어 뜨거운 공기가 될 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징, 관점 및 장점에 대하여 첨부 도면을 참조해서 소정의 바람직한 실시예와 관련해서 설명한다. 예시한 실시예들은 일례에 불과하며 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 도면은 다음과 같은 도면을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 차량 시트의 측면을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 침대를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체 모듈의 부분 횡단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시에에 따른 심지 분리판 개스킷을 포함하는 유체 모듈의 부분 횡단면도이다.
도 4b는 응결이 존재하는 경우에, 도 4a의 유체 모듈의 부분 횡단면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 심지 분리판 개스킷과 손가락 모양 심지를 포함하는 유체 모듈의 부분 횡단면도이다.
도 6a는 저항에 기초한 응결 센서의 일실시예를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 6b는 도 6a의 응결 센서의 감지 존을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 6c는 저항에 기초한 응결 센서의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 6d는 저항에 기초한 응결 센서의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 6e는 저항에 기초한 응결 센서의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 7은 저항에 기초한 응결 센서의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 시간의 경과에 따라 저항에 기초한 응결 센서에서 측정한 저항에서의 변화를 나타내는 차트이다.
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 열전 소자를 확대한 사시도이다.
도 9b는 도 9a의 열전 소자의 조립된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 응결 센서를 포함하는 유체 모듈의 부분 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 저항에 기초한 응결 센서를 포함하는 열전 소자의 조립된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저항에 기초한 응결 센서를 포함하는 열전 소자의 조립된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 커패시턴스에 기초한 응결 센서의 일반적인 원리를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 유체의 존재를 검출하기 위해 커패시턴스를 사용하는 응결 센서를 확대한 사시도이다.
도 12는 응결 센서를 포함하는 전기 회로의 실시예를 나타낸다.
도 13은 온도와 상대 습도와 관련된 쾌적 구역의 일실시예를 나타낸다.
도 14a는 본 발명의 일실시예에 따라 다수의 센서를 포함하는 온도 제어 좌석 어셈블리의 일실시예를 나타낸다.
도 14b는 본 발명의 일실시예에 따라 다수의 센서를 포함하는 온도 제어 침대의 일실시예를 나타낸다.

이하 설명하는 다양한 예는 바람직한 구현을 이루기 위해 채택될 수 있는 다양한 구성을 나타낸다. 특정의 실시예는 일례에 불과하며 어떤 식으로든 본 발명 및 본 발명의 특징을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 냉각 부분, 난방 부분, 주요 부분, 낭비 부분, 차가운 부분, 및 더운 부분 등의 용어는 임의의 특정한 온도를 의미하는 것이 아니라, 모두 상대적인 개념을 나타낸다. 예를 들어, 열전 소자 또는 어레이의 "뜨거운", "가열" 또는 "난방" 부분은 주위 온도(ambient temperature)가 될 수 있으며, "차가운", "냉각" 또는 "냉방" 부분은 주변보다 낮은 온도가 될 수 있다. 이와 달리, "차가운", "냉각" 또는 "냉방" 부분이 주변 온도가 되고, "뜨거운", "가열" 또는 "난방" 부분이 주변 온도보다 높은 온도가 될 수 있다. 따라서, 이들 용어는 서로 상대적인 것이며, 열전 소자의 한쪽이 다른 쪽보다 더 높은 온도 또는 더 낮은 온도라는 것을 나타낸다. 공지된 바와 같이, 열전 소자 내의 전기 전류가 반전되면, 열은 열전 소자의 "차가운" 쪽으로 전도되고, 열은 소자의 "뜨거운" 쪽으로부터 끌어 당겨진다. 또한, 유체 흐름은 방향으로 가지는 것으로 이하의 설명에서 언급하고 있다. 이러한 설명은 2차원 도형으로 도시된 것과 같은 방향을 의미한다. 본 명세서에서, "로부터 멀리", "를 따라", 또는 임의의 다른 유체 흐름 방향은 2차원 도형의 사시도로부터 고려되는 같은 흐름 방향을 일반화하여 나타낸 것을 의미한다.

도 1은 온도 제어 차량 좌석(10)을 개략적으로 나타낸다. 도 1에 나타낸 온도 제어 차량 좌석(10)은 등받이(2), 시트(seat bottom)(4), 유체 분배 시스템(12), 및 유체 모듈(14)을 포함한다. "유체 모듈"(fluid module)과 "열모듈"(thermal module)이라는 2개의 용어는 본 명세서에서 서로 유사한 의미를 가지므로 바꿔 사용할 수 있다. 유체 모듈(14)은 유체 전달(fluid transfer) 장치(12)와 열전(thermoelectric) 소자(TED)(18)를 포함한다. 유체 전달 장치(16)는 송풍기(blower) 또는 팬(fan) 등을 포함한다. 도 1은 유체 모듈(14)에 의해 열적으로 조절되는 공기 등의 유체가 유체 모듈(14)로부터 유체 분배 시스템(12)을 거쳐 차량 좌석(10)에 위치한 사용자에게로 선택적으로 전도될 수 있도록 된 온도 제어 차량 좌석(10)의 실시예를 나타낸다. 유체 모듈(14)의 구성요소[예를 들어, TED(18), 유체 전달 장치(16), 분배 시스템(12)]는 좌석(10)의 외부에 있는 것으로 도시되어 있지만, 필요에 따라, 이들 구성 요소 중의 하나 이상을 좌석(10)의 내부에 전체적으로 또는 부분적으로 위치하도록 할 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 좌석 어셈블리(10)는 일반적인 자동차 좌석과 유사할 수 있다. 그러나 본 발명의 좌석 어셈블리(10)의 소정의 특징과 형태는 다양한 다른 응용 장치와 환경에서도 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 좌석 어셈블리(10)의 소정의 특징과 형태는 비행기, 기차, 보트 등과 같은 다른 운송 수단에서 사용할 수 있도록 될 수 있다. 다른 구성으로서, 좌석 어셈블리는 침대(도 2 참조), 병원용 침대, 의자, 카우치(couch), 휠체어 및/또는 한 명 이상을 지지하도록 구성된 다른 장치를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 2는 온도 제어 침대(10B)를 개략적으로 나타낸다. 온도 제어 침대(10B)의 도시한 구성은, 쿠션(3), 유체 분배 시스템(12), 및 유체 모듈(14)을 포함한다. 유체 모듈(14)은 유체 전달 장치(16)(예를 들어, 팬, 송풍기), TED(18) 및 임의의 다른 장치나 요소(예를 들어, 센서)를, 필요에 따라 포함할 수 있다. 도 2는 온도 제어 침대(10B)의 하나의 구성만을 나타내고 있는데, 유체 모듈(14)로부터 조절된 유체가 유체 분배 시스템(12)을 거쳐 침대(10B)에 누워있는 점유자에게 전도된다.

도 2를 계속 참고해 보면, 침대 어셈블리(10B)는 일반적인 표준의 침대와 유사할 수 있다. 그러나 본 발명의 침대 어셈블리(10B)의 소정의 특징과 형태는 다양한 다른 응용 장치와 환경에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 침대 어셈블리(10B)의 소정의 특징과 형태는 업무 장소 및/또는 거주 장소에서 사용되는 의자, 소파, 극장용 의자, 및 사무실 의자와 같은 고정적인 환경에서도 사용할 수 있도록 될 수 있다.

도 3을 참조하면, 유체 모듈(114)의 유체 전달 장치(116)는 유체, 일반적으로는 공기를 TED(118)의 입구(130)에 제공하도록 구성될 수 있다. 나중에 더 구체적으로 설명하는 바와 같이, TED(열전 소자)는 뜨거운 부분(124)과 차가운 부분(122)을 포함할 수 있다. 유체 모듈(114)을 통해 흐르는 유체는 뜨거운 부분(124)과 차가운 부분(122)으로 갈라지게 된다. 유체는, TED(118)의 차가운 부분(122)으로부터, 좌석 어셈블리의 유체 분배 시스템(112)으로 향하도록 하는 차가운 부분 쪽 출구(132)를 통해 빠져나간다. 한편, 유체는 TED(18)의 뜨거운 부분(124)으로부터, 배유로(waste duct)와 유체 연통되어 있을 수 있는 뜨거운 부분 쪽 출구(134)를 통해 빠져나간다. 이러한 배유로는 공기조화 시스템의 사용자나 공기조화 시스템 자체의 동작에 영향을 미치지 않는 곳으로 유체를 수송할 수 있다.

소정의 구성에 의하면, 유체는 TED(18)를 통하거나 그 부근을 통과할 때에, 선택가능하게 열적으로 조절된다. 따라서, 차가운 부분 쪽 출구(132)를 통해 TED(118)를 빠져나오는 유체는 상대적으로 차갑고, 뜨거운 부분 쪽 출구(134)를 통해 TED(118)를 빠져나오는 유체는 상대적으로 따뜻하다. 또한, 차가운 부분 쪽 출구(132)와 뜨거운 부분 쪽 출구(134) 사이에는 일반적으로 분리판 개스킷(separator gasket)이 위치할 수 있다. 분리판 개스킷(151)은 기포(예를 들어, 개포형, 폐포형 등) 및/또는 임의의 다른 물질을 포함할 수 있다. 소정의 구성에서, 분리판 개스킷(151)은 뜨거운 유체와 차가운 유체를 분리시키고 이들을 열적으로 절연시키는 데에 사용된다.

응결수 심지(condensate wicking)

도 3을 참조하면, TED의 차가운 부분 쪽(122)에서 온도 변화가 이슬점(dew point)을 넘어설 때에 문제가 생길 수 있다. 예를 들어, 이에 의해 응결이 생길 수 있다. 응결은, 예를 들어 TED(18) 내에서 형성될 수 있는데, 차가운 부분 쪽 출구(132) 및/또는 TED(118) 또는 유체 모듈(14) 내 또는 인접한 임의의 다른 위치에서 생길 수 있다.

유체 모듈 내에 형성된 응결은 많은 문제를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 열의 전도를 돕기 위해 또는 공기 등의 유체가 유체 모듈(114)을 통과할 수 있도록, TED(118)의 차가운 부분 쪽(122) 및/또는 뜨거운 부분 쪽(124)을 따라 다수의 핀(fin)이 설치될 수 있다. TED 내의 온도 편차에 기초해서, 응결은 핀 상에 형성될 수 있으며, 핀의 효과적인 표면 영역을 감소시키게 된다. 결과적으로, 공기 등과 같은 유체의, TED(118)의 차가운 부분 쪽(122)을 통과하는 흐름이 부분적으로 또는 전적으로 방해를 받을 수 있다. 이러한 조건 하에서, 차가운 부분 쪽(122)의 온도는 TED(118) 내에 및/또는 차가운 부분 쪽 출구(132)를 따라 얼음이 형성되는 온도까지 감소한다. 얼음의 형성은 유체 모듈(114)을 통한 유체의 흐름을 더 제한할 수 있기 때문에, 열 조화 시스템이 적절하게 기능하는 것을 방해할 수 있다.

또한, 응결이 형성됨에 따라, 응결이 TED(118)의 표면 또는 내부 및/또는 열모듈(114)의 다른 부분에 쌓일 수 있다. 일부 실시예에서, 응결수 등의 유체는 좌석 어셈블리의 다른 하류(downstream) 위치로 이동해서 문제를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 응결수(condensate)는 유체 분배 시스템 및/또는 좌석 어셈블리의 쿠션으로 전이될 수 있다. 그 결과, 곰팡이, 녹, 산화, 습기로 인한 파손, 얼룩 및/또는 다른 문제들이 생길 수 있다. 응결수는 점유자가 쾌적하게 있지 못하게 할 수 있다. 예를 들어, 어떤 조건하에서는, 습기가 많은 공기가 점유자의 다리, 등 및/또는 다른 신체 부위로 불어 올 수 있다. 또한, 응결수는 자동차, 실내, 또는 좌석 어셈블리가 위치하는 다른 장소 내에서 냄새를 일으킬 수 있다.

도 4a는 상기 언급한 응결수가 형성되고 축적되는 문제를 해결하기 위한 실시예를 나타낸다. 예시한 실시예에서, 유체 모듈(114A)은 특히 유체 전달 장치(116A)와 TED(118A)를 포함한다. 도시된 바와 같이, TED(118A)는 팬이나 다른 유체 전달 장치(116A)의 하류에 위치할 수 있다. 그러나 일부 실시예에서, TED는 필요에 따라 유체 전달 장치의 상류(upstream)에 위치할 수도 있다. 유체 전달 장치(116A)는 공기 또는 다른 유체를 TED(118A)의 입구(130A)로 전이시키도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, TED(118A)는 뜨거운 부분(124A)과 차가운 부분(122A)을 포함한다. 따라서, 유체 흐름이 입구(130A)를 통해 TED(118A)로 선택적으로 진행될 수 있으며, 유체는 뜨거운 부분(124A)과 차가운 부분(122A)으로 나눠질 수 있다. 유체는, TED(118A)의 차가운 부분(122A)으로부터 차가운 부분 쪽 출구(132A)를 통해 유체 분배 시스템(122A)을 향해 빠져나간다. 마찬가지로, 유체는 TED(118A)의 뜨거운 부분(124A)으로부터 뜨거운 부분 쪽 출구(134A)를 통해 배수로를 향해 빠져나간다.

일부 실시예에 의하면, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 뜨거운 부분(134A)과 차가운 부분(132A)의 사이에 심지 분리판 개스킷(155A)이 설치된다. 심지 분리판 개스킷(155A)은 유체 모듈(114A) 내에서 차가운 부분(122A)으로부터 뜨거운 부분(124A) 쪽으로 응결하거나 형성되는 물이나 다른 유체를 함유하도록 구성될 수 있다. 도 4b는 응결수(170A) 및/또는 다른 유체가 심지 분리판 개스킷(155A)을 통해 차가운 부분에서 뜨거운 부분으로 통과하는 실시예를 나타낸다. 일부 실시예에서, 뜨거운 부분으로 들어가는 물 등의 유체는 증발 등에 의해 유체 모듈(114A)로부터 제거될 수 있다.

도 5에 나타낸 것과 같은 다른 실시예에서, 심지 분리판 개스킷(159)은 하나 이상의 손가락 부분(finger) 또는 연장(extension) 심지부(wick)(157)를 포함하거나, 이에 연결되거나, 그 일부를 형성하거나, 연통하도록 되어 있다. 예를 들어, 이러한 손가락 부분 심지부(157)는 TED(118)의 차가운 부분(122) 상의 하나 이상의 핀들 사이 또는 이에 인접해서 연장하도록 형성될 수 있다. 손가락 부분 심지부(157)는 더 빠르고 더 효과적이며 더 유효한 응결 흡수를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 구성으로서, 손가락 부분 심지부(157)는 분리판 개스킷과 함께 사용할 수 있으며, 심지 분리판 개스킷을 사용하지 않을 수 있다. 손가락 부분 심지부는 물 등의 응결을 차가운 부분으로부터 뜨거운 부분으로 빨아들이거나 다른 방법으로 전이시켜서, 유체 모듈(114)로부터 증발시키는 등에 의해 제거하도록 구성될 수 있다. 따라서, 손가락 부분 심지부를 사용함으로써, 심지 처리 과정의 효율성을 증가시킬 수 있으며, 유체 조화 시스템의 전체적인 효율과 효과를 높일 수 있다.

소정의 실시예에 의하면, 심지 재료는 물 등의 응결수를 열모듈의 뜨거운 부분에서 차가운 부분으로 전이시키는 데에 도움을 주는 다음과 같은 특징으로 하나 이상 갖는다. 심지 재료는 응결이 발생하지 않았을 때에 차가운 부분과 뜨거운 부분 사이에 적어도 부분적인 열적 장벽을 제공하기 위해 낮은 열 전도성을 가질 수 있다. 또한, 심지 재료는 높은 모세관 작용을 행할 수 있다. 이러한 모세관 작용은 물 등의 응결수가 모듈의 뜨거운 부분으로 적절하게 전도되는 것을 보장하기 위해 하나의 방향으로만 작용할 수 있다. 또한 심지 재료는 잠재적으로 유해하거나 바람직하지 않은 미생물이 생기는 것을 방지하는 곰팡이 방지, 박테리아 방지 및/또는 그외 다른 특징을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 심지 재료는 온도(예를 들어, 단기 변화 및 장기 변화), 상대 습도 등에서의 비교적 큰 편차에 저항하도록 구성된다. 예를 들어, 심지 재료는 대략 섭씨 40도 내지 85도의 온도 범위를 견딜 수 있도록 될 수 있다. 심지 재료는 습기를 머금도록 하면서도 공기 흐름에 대한 저항이 높도록 될 수 있다. 그 결과, 냉각된 유체가 열모듈의 차가운 부분으로부터 뜨거운 부분으로 흐르는 것을 감소시키거나 최소로 할 수 있다. 또한, 심지 재료는 사용중에 치수 변형이 거의 없도록 구성될 수 있다. 또한, 소정의 구성에 의하면, 심지 재료는 계속된 사용 동안 생길 수 있는 힘, 모멘트, pH 변화, 및/또는 그외 다른 요소에도 견디도록 구성된다. 일부 실시예에서, 심지 분리판 개스킷 및/또는 손가락 부분 심지부는 폴리프로필렌, 나이론, 그외 다른 다공성 또는 비다공성 물질 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

응결 센서(condensation sensor)

심지 재료와 관련해서 언급한 바와 같이(도 2~도 5), 앞서 언급한 응결수 형성 문제에 대한 한가지 해결방안은 응결수를 직접 처리하는 것이다. 다시 말해서, 응결수가 생기는 것을 허용하고 이를 제거하는 것이다(예를 들어, 심재 재료를 이용해서 차가운 부분에서 뜨거운 부분으로 이동시키는 것). 이에 의하면, 온도 조화 시스템이 냉각 또는 가열의 수준을 바람직하게 수행할 수 있다.

다른 실시예에서, TED 내부 또는 그 부근이나 열모듈의 다른 부분에서 이러한 응결수의 존재를 검출하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다. 따라서, 더 구체적으로 설명하는 바와 같이, 응결의 존재를 검출하기 위한 유효한 센서를 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 센서에 의해 수분 등의 유체의 존재를 검출하였으면, 이러한 응결을 제거하거나 다른 방법으로 문제를 해결하기 위한 하나 이상의 단계를 수행하도록 시스템이 구성될 수 있다. 예를 들어, 일례에 의하면, TED 내부 또는 그 부근에서 응결수의 임계 레벨을 검출하게 되면, 시스템은 응결수가 완전히 또는 부분적으로 제거 또는 감소될 때까지 TED에 공급되는 전압을 감소시키도록 구성된다. 이렇게 전압을 감소시키면, 열모듈을 통과하는 유체가 냉각 또는 가열되는 정도를 감소시킬 수 있어서, 응결수의 형성을 감소 또는 중단시킬 수 있다. 이러한 센서는 다양한 온도 조화 시스템에서 사용될 수 있으며, 응결수가 축적되거나 형성되는 어떠한 위치에도 배치될 수 있다.

일례로서, 센서는 수분 등의 유체의 존재를 전기 저항을 변화시킴으로써 검출한다. 다른 예에서, 센서는 전지 용량을 변화시킴으로써 유체의 존재를 검출한다. 온도 조절 좌석 어셈블리에 사용되도록 구성된 응결 센서에 관한 구체적인 사항을 설명한다.

도 6a~6e는 전기 저항의 변화를 측정함으로써 물 등의 유체의 존재를 검출하도록 구성된 센서의 여러 가지 예를 나타낸다. 도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이, 센서(40)는 한 쌍의 전기 트레이스(41, 43) 또는 다른 전도성 부재를 포함할 수 있다. 일례에 의하면, 센서(40)는 인접한 트레이스(41, 43) 사이의 저항을 계속 모니터링하도록 구성된다. 본 발명의 응결 센서는, 필요에 따라 인접한 트레이스 사이의 저항, 커패시턴스 또는 임의의 다른 특성을 연속적으로 또는 단속적으로 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이론적으로, 트레이스는 개방 회로를 형성하지만, 실제로는 트레이스(41, 43) 사이에 대략 10 메가오옴(mega-Ohms)의 측정가능한 저항값을 가질 수 있다. 센서(40)에서의 유체의 존재는 트레이스(41, 43)의 저항값을 변화시킬 수 있다. 물과 같은 많은 유체는 적어도 부분적으로 전기적 전도성을 갖기 때문에, 트레이스(41, 43)를 전기적으로 연결하는 유체의 존재는 저항값을 측정가능한 정도까지 변화시킬 수 있다. 따라서, 인접한 트레이스(41, 43)에 의해 형성된 회로는 "폐쇄"된 회로가 될 수 있다.

일례에 의하면, 온도 제어 시스템은 센서(40)에서 측정한 저항값의 변화가 TED(18)에 대한 전압을 강하시키도록 촉발시켜서 TED에 의한 냉각 효과를 감소시킬 수 있도록 되어 있다. 전압 강하 전과 같이 냉각되지 않은 조절된 유체에 의하면, 응결 형성이 감소 또는 중단될 수 있다. 어느 방식이든, 전압은 전기 저항이 미리 정한 레벨 또는 임계값 이상으로 증가할 때까지 또는 다른 동작 기준을 만족시킬 때까지(예를 들어, 특정의 기간이 경과하거나, 특정의 상한 또는 하한 주변 온도에 도달하는 경우 등), 하한 레벨로 유지되도록 될 수 있다.

트레이스에 관한 배치, 사이즈, 간격, 일반적인 배향 및/또는 다른 구체적인 사항은, 필요에 따라 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 이러한 설계 사항은 적어도 부분적으로, TED, 열모듈, 또는 온도 조절 시스템의 다른 부분의 센서의 위치, 표적 위치에 사용할 수 있는 공간 및 기하학적 형태, 센서를 제조하기 위해 또는 표적 위치에 트레이스를 형성하는 데에 사용되는 방법, 트레이스의 목표 저항값(예를 들어, 유체가 없는 경우, 유체가 있는 경우 등) 등에 따라 변할 수 있다.

도 6a는 트레이스 설계의 일례를 나타낸다. 도 6b는 도 6a의 설계에 대한 감지 가능한 구역 Z 또는 트레이스(41, 43)를 가교하기 위해 유체가 존재할 가능성이 가장 큰 영역을 나타낸다. 또한, 물 등의 유체는 데드 존(dead zone)(45)(예를 들어, 일반적으로 감지 구역 Z를 벗어난 영역)에 위치하고 있을 때에는 트레이스(41, 43)를 가교하지 않을 것이다. 도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이, 트레이스(41, 43)는 서로를 향해 연장하는 긴 부분 및 짧은 부분이 교대로 반복해서 형성된 구성을 가질 수 있다. 그러나, 트레이스(41, 43)는 필요에 따라 더 단순하거나 더 복잡한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6e와 관련해서 설명하는 바와 같이, 센서는 일반적으로 직선 형태이면서 서로 평행한 트레이스(41, 43)를 포함할 수 있다.

도 6c는 응결 센서에서 사용하도록 구성된 한 쌍의 전기 트레이스의 변형예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 감지 가능한 구역이 증가할 수 있는데, 트레이스(41', 43') 사이의 거리가 센서의 실질적인 전체 길이와 동일한 간격으로 유지되기 때문이다. 본 발명의 트레이스에 관한 실시예에서, 인접한 트레이스는 응결수의 검출을 신속하게 하기 위해 서로 근접해서 위치할 수 있다. 트레이스 간의 간격은 작은 불순물 등의 물질에 의해 응결수를 잘못 검출하지 않도록 충분히 이격될 수 있다.

도 6d는 응결 센서 내에서 사용되도록 구성된 트레이스(41", 43")의 다른 예를 나타낸다. 트레이스(41", 43")는 센서 내의 데드 존을 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인접한 트레이스(41", 43") 사이의 간격은 일정하게 또는 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 트레이스가 원형으로 배향되는 것에 의해, 데드 존이 감소 또는 제거될 수 있다. 데드 존을 감소시키는 것 외에, 비용, 제조의 용이, 내구성, 부식 방지 능력, 인접한 트레이스의 목표 저항 등과 같이 센서를 설계할 때에 고려되어야 하는 다른 특징이 있을 수 있다. 따라서, 도 6a-6e에 나타낸 예를 포함해서 본 발명의 트레이스와 관련된 실시예는, 일련의 바람직한 설계 기준을 달성하도록 필요에 따라 변형이 가능하다.

도 6e는 응결 센서에서 사용하도록 구성된 전기 트레이스(41'", 43'")의 다른 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 트레이스(41'", 43'")는 서로 평행한 직선 부분을 포함할 수 있다. 응결 센서로서 임의의 다른 트레이스 구성을 사용할 수 있다.

TED 또는 열모듈의 다른 부분에서의 수분 등의 유체를 검출하도록 구성된, 저항을 이용한 센서(90)를 도 7에 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 센서(90)는 고저항 노출 칩 센서 또는 다른 표면 실장 소자(SMD: surface mounted device)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 SMD는 베어 저항기(bare resistor), 커패시터, 또는 회로 기판에 고정되도록 구성되는 다른 칩 소자와 유사할 수 있다. 센서(90)는 비교적 높은 전기 저항을 갖는 본체 부분(92)을 포함할 수 있다. 소정의 구성에 의하면, 본체 부분(92)은 단단하거나 다공성의 알루미늄 세라믹 등을 포함한다. 센서(90)는 인접한 도전성 스트립 또는 트레이스에 용접되도록 구성된 주석 또는 다른 물질을 포함한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 센서(90)는 TED 또는 그 주변이나 열모듈의 다른 표적 부분에 위치한 인접한 도전성 트레이스(41, 43)를 가로질러 연장하도록 구성된 크기와 형태를 가질 수 있다.

도 7을 참조하면, 센서(90)는 저항을 측정할 수 있는 전기 트레이스(41, 43) 또는 다른 도전성 부재와 전기적으로 연결되도록 용접 또는 배치될 수 있다. 따라서, 이러한 센서(90)는 트레이스(41, 43) 또는 센서가 부착된 다른 도전성 부재가 선택적으로 코팅되거나 다른 방식으로 하나 이상의 보호 코팅, 층 또는 다른 부재를 보호하도록 될 수 있다. 이에 의하면, 트레이스(41, 43)의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 하나 이상의 센서(90)가 TED 또는 열모듈의 다른 부분에 설치되는 방식을 더 단순하게 할 수 있다.

일부 구성에 의하면, 수분 등의 응결수가 센서(90) 또는 그 주변에 형성되면, 이러한 유체가 본체 부분(92)으로 하나 이상의 개구 등을 통해 스며들거나 흡수된다. 따라서, 센서(90)의 본체 부분(92)에 수분 등의 유체가 존재하면, 2개의 단부(94) 사이의 전기 저항을 낮출 수 있다. 따라서, 다른 센서 실시예를 참고해서 설명하는 바와 같이, 이러한 저항 변화는 열모듈 내의 응결수의 존재를 확인할 수 있다. 그 결과, 온도 제어 시스템의 동작을 조절하기 위해(예를 들어, TED에 대한 전기 전류를 감소 또는 차단), 하나 이상의 대응하는 조작이 행해질 수 있다.

도 6a-6e 및 도 7을 참조하여 설명한 센서를 포함해서 이에 한정되지 않는 센서나 다른 전기 장치에 대한 실시예에서, 전기 트레이스 또는 다른 도전성 부재는 하나 이상의 물질로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 주석, 은, 금 및/또는 임의의 다른 도전성 또는 반도체 물질이 트레이스 상에 도금, 용접 또는 다른 방법으로 부분적으로 또는 전체적으로 증착될 수 있다. 이러한 코팅 및 다른 물질은 일부 실시예에서 부식, 산화 및 다른 환경적으로 침해받기 쉬운 구리 및/또는 다른 물질을 포함하는 하부의 트레이스를 보호한다. 따라서, 이러한 보호 물질은 센서 및/또는 열모듈의 다른 구성요소의 수명을 연장할 수 있다.

소정의 실시예에서, 정상적인 환경하에서, 센서에 의해 측정되는 인접한 트레이스 사이에서의 저항 변화는 시간의 경과에 따라 점진적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 산화제, 다른 증착제 및/또는 다른 물질이 트레이스 또는 그 주변에 축적됨으로써, 응결수가 존재하지 않는 경우에도, 트레이스 간의 저항이 감소하는 것으로 변화한다. 이에 대하여, 응결수가 존재하는 경우, 트레이스 사이의 저항값은 응결수 형성 및 축적의 속도에 적어도 부분적으로 의존해서, 비교적 빠른 속도로(예를 들어, 몇 초 또는 몇 분 내) 감소한다.

따라서, 온도 제어 어셈블리의 열모듈 및/또는 다른 부분은 전기적 저항의 절대 감소 또는 더 짧은 기간에서 생기는 저항값의 감소에 응답하도록 구성될 수 있다. 첫 번째 상황에서, 특정된 임계 레벨 이하의 전기 저항값의 감소는 유체 모듈 내에서 추가로 생기는 응결수가 형성되는 것을 감소 또는 제거하기 위해 TED에 공급되는 전압을 대응시켜 강하하도록 촉발할 수 있다. 그러나, 이것은 실제로 응결수가 존재하는 것보다 정상적인 저하(예를 들어, 산화, 다른 침전물이나 물질의 축적)에 의해 생길 수 있는 저항값이 감소하기 때문에 바람직하지 않다.

한편, "급격한 변화" 동작 방식에서, TED용의 제어 시스템 및 열모듈의 다른 구성요소는, 트레이스 사이에서 측정되는 전기 저항값이 감소하는 경우에만 공급되는 전압을 변경하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 실시예는, TED 또는 그 주변에 수분 등의 유체가 있는 것을 더욱 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 센서가 TED에 공급되는 전압의 감소를 부정확하게 촉발하는 가양성(false positive)을 피할 수 있다. 센서가 짧은 기간 내에 전기 저항성의 급격한 변화를 측정하도록 함으로써, 센서의 부식, 센서의 트레이스나 그 주변의 침전물의 축적을 피할 수 있다.

시간의 경과에 따라 응결 센서 양단의 전기 저항값의 감소를 나타내는 그래프(G)의 일례를 도 8에 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 센서 트레이스 양단의 전기 저항값은 부식, 먼지, 퇴적물 또는 다른 물질이 센서의 트레이스 또는 그 주변에 축적되거나 및/또는 다른 이유에 의해, 시간의 경과에 따라 점진적으로 감소할 수 있다. 논의한 바와 같이, 이것은 TED, 열모듈, 및 유사 환경에서 사용되는 응결 센서의 많은 실시예에서는 통상적이다. 일례로, 제1 기간(t₁) 동안, 저항값은 제1 저항값(R₁)만큼 감소(예를 들어, 전체 저항값이 강하, 저항값의 비율이 강하되는 등)할 수 있다. 제1 기간(t₁)은 센서에 생기는 특정의 환경 및 동작 상태에 따라 며칠, 몇 달, 몇 년이 될 수 있다.

도 8을 참조하면, 전기 저항값은 주로 센서 양단의 물 등의 응결수의 축적에 의해 제2 저항값(R₂)만큼 감소할 수 있다. 이러한 저항값 감소(R₂)가 생기는 기간은 특히 저항값(R₁)에 비해, 실질적으로 짧을 수 있다(예를 들어, 몇 초, 몇 분 등). 따라서, R₁ 및 R₂로 나타낸 전체 저항값(저항값의 비율)의 감소가 실질적으로 동일하다고 가정하면, 시간을 고려하지 않은 센서는 기간(t₁)에서의 저항값의 점진적인 감소와 기간(t₂)에서의 급격한 감소를 구분할 수 없게 된다. 따라서, 센서는 응결수의 존재를 적절하게 검출할 수 없게 될 수 있다.

이러한 불일치의 문제를 해결하기 위해, 일부 실시예에서는, 온도 제어 시스템이 이러한 감소가 발생하는 기간과 관련해서 센서 양단에서 측정된 저항값의 특정의 감소를 비교하도록 구성된다. 따라서, 시스템은 응결 센서가 특정의 저항값 감소 또는 최소 기간 동안의 비율을 검출할 때에만 TED에 공급되는 전압을 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 소정의 구성에 의하면, 시스템은, 저항값이 1분, 2분, 5분, 10분, 15분, 30분 또는 다른 기간 동안 적어도 5%, 1-%, 15%, 20%, 20% 이상, 또는 다른 값만큼 감소하는 경우에, TED의 온도를 조절할 것이다. 다른 구성으로서, 저항값 감소의 최소 비율 및/또는 이러한 저항값 감소가 생기게 되는 기간이 필요에 따라 변경될 수 있다.

일부 실시예에서, 전기적 트레이스는 표면상에 에칭될 수 있다. 더 상세히 설명하는 바와 같이, 이러한 표면은 TED(18), 유체 분배 시스템(12) 또는 좌석 어셈블리(도 1 및 도 2)용의 온도 제어 시스템이나 임의의 다른 장치의 다른 부품이나 구성 요소 또는 그 일부를 형성할 수 있다.

센서에 대하여, 도 9a 및 도 9b에 도시한 TED(218)와 관련해서 설명한다. 도시된 바와 같이, TED(218)는 다수 개의 유사하지 않은 도전성 요소 또는 펠릿(pellet)(222, 224)을 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 쌍을 이루는 유사하지 않은 도전성 요소(222, 224)는 한 쌍의 대향하는 기판(232) 사이에 배치되는 일련의 전기 결합 요소 또는 탭(tab)(228)에 의해 서로 연결되어 있다. 기판(232)은 폴리이미드, 세라믹, 에폭시 또는 바람직한 전기 절연성 및 열 전도 특성을 갖는 다른 물질을 포함할 수 있다. 본 예에서, 기판(232)은 하나 이상의 구리 패드(234) 또는 그외 다른 지지 부재를 통해 열 전도 부재(238)(예를 들어, 핀)에 열적으로 연결되어 있다. 일부 실시예에서, 기판 사이에 위치하는 도전성 요소(222, 224)를 보호하기 위해 대향하는 기판(232) 사이에 시일(seal)(260)이 제공될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의해, 하나 이상의 응결 센서는 수분 또는 다른 유체의 존재를 검출하기 위해 TED(218)와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서는 기판을 따라 또는 그 주변에, TED의 하류 측에서 펠릿의 반대쪽에 위치한다. 일부 실시예에서, TED의 냉각측은 열모듈의 가장 차가운 위치 또는 가장 차가운 위치들 중 하나이기 때문에, 응결은 이 위치 또는 그 주변에 형성될 가능성이 크다. 그러나 다른 실시예에서, 하나 이상의 응결 센서는, TED(218), 열모듈 및/또는 온도 제어 좌석 어셈블리의 다른 여러 부분(예컨대, 핀, 구리 패드 등)을 따라 또는 이에 인접해서 위치한다. 따라서, 장점, 특징 및 다른 구체적인 사항을 포함하는 본 발명의 실시예는, 그 위치, 타입 및/또는 다른 특징에 관계없이 온도 제어 좌석 어셈블리 내에 포함된 임의의 응결 센서에 적용될 수 있다.

도 10a는 유체 모듈(214')의 다른 실시예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, TED(218')는 인접한 열 전도 요소(234')보다 실질적으로 더 길고, 레지(ledge) 또는 선반을 형성할 수 있는 기판(320)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(240)는 기판(320)의 선반(270) 상에 형성된다. 유체 모듈(214')의 입구(250')로 들어가는 공기 또는 다른 유체의 일부는 열 전도 부재(238')(예를 들어, 핀)를 거쳐 주요 부분(252')으로 향한다. 일부 구성에서, 주요 부분의 열 전도 부재(238')를 통과하는 유체는 선택적으로 냉각된다. 따라서, 열 전도 부재(238') 및/또는 TED(218') 또는 유체 모듈(214')의 임의의 부분에 응결수가 형성될 수 있다. 어떤 응결수는 센서(240)와 접하게 되는데, 본 발명의 실시예 또는 그 변형예 중의 하나에 따라 구성될 수 있다. 따라서, 센서(240)는 응결수를 검출할 수 있으며, TED(18')에 공급되는 전압의 감소를 직접 또는 간접적으로 촉발할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 센서(240)는 센서로부터 제공되는 데이터를 수신하고 이에 따라 TED에 공급되는 전압을 조절하는 컨트롤러에 동작가능하게 연결된다. 도 10b는 레지(270") 또는 기판(320')의 다른 연장부를 따라 설치된 센서(400)를 포함하는 TED(218")의 다른 실시예를 나타낸다. TED 및/또는 열모듈 또는 온도 제어 시스템의 다른 부분에 사용되는 응결 센서에 관한 품질, 타입, 사이즈, 형태, 위치 및/또는 다른 구체적인 사항은, 필요에 따라 변경될 수 있다.

도 10c에 나타낸 소정의 실시예에서, TED(218"")는 주요 부분(252"")에 있는 것이 아니라 배유 부분(255"")을 따라 설치된 핀(238"")(또는 다른 열 전도 부재)을 포함한다. 이러한 구성은, TED(218"")의 주요 부분(252"")과 열적으로 연통되도록 배치된 특정의 요소를 가열 또는 냉각시키는 데에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 구성은 음료 용기 등을 선택적으로 가열 및/또는 냉각시키는 데에 사용된다. 일례에 의하면, 차갑게 할 물품(101)(예를 들어, 음료 용기, 식품 등)이 TED의 주요 부분(252"") 위에 직접 배치될 수 있다. TED(18"")가 작동(예를 들어, 전원이 공급되어)되면, 주요 부분(252"")은 냉각을 행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 물품(101)은 전도 및/또는 대류적으로 냉각될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판의 레지(270""), 기판(320"")의 다른 부분 및/또는 TED(218"")의 임의의 다른 부분에 하나 이상의 응결 센서(240"")가 배치된다. 예를 들어, 응결 센서는 냉각시킬 물품(101)과 동일한 표면 상에 또는 이를 따라 설치된다.

일부 실시예에서, 센서는 전기적 커패시턴스를 측정함으로써 물 및/또는 다른 응결수의 존재를 검출하도록 구성된다. 이러한 센서는 커패시턴스의 변화가 센서에서의 응결수의 존재와 상관될 수 있는 저항에 기초한 센서와 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 따라서, 온도 제어 시스템은 이러한 응결수를 시스템으로부터 부분적으로 또는 완전히 제거하기 위해 TED에 공급되는 전압을 감소시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 논의한 바와 같이, 온도 제어 시스템은 센서가 더 이상 응결수의 존재를 검출하지 못하게 되면, 하나 이상의 TED에 공급되는 전기 전류를, 자신의 원래의 값 또는 다른 값으로 복원하도록 구성될 수 있다.

일부 구성에서, 커패시턴스에 기초한 센서는 저항에 기초한 센서 이상의 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 구체적으로 설명하는 바와 같이, 저항에 기초한 센서는 손상되기 쉽다(예를 들어, 부식, 오염 등에 의해). 마찬가지로, 저항에 기초한 센서는 커패시턴스에 기초한 센서보다 장점을 갖는 소정의 상황이 있을 수 있다. 응결 센서 등과 같이 다양한 대안에 관련해서 임의의 단점을 논의함에 있어서, 각각의 상황이 다른 상황과 상이할 수 있는 특징 및 기준의 균형을 필요로 할 수 있는 바와 같이, 장치, 시스템, 방법, 설계 특징 및/또는 실시예 또는 그 등가 범위의 특징이나 관점 중의 임의의 것의 사용을 부정하지 않는다.

도 11a는 커패시턴스에 기초한 센서(280)의 실시예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 센서(280)는 제1 플레이트(281), 제2 플레이트(283), 및 제1 플레이트(281)와 제2 플레이트(283) 사이에 위치하는 재료(285) 또는 중앙 부분을 포함할 수 있다. 제1 플레이트(281) 및 제2 플레이트(283)는 하나 이상의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 센서(280)의 재료(285) 또는 중앙 부분은 유체(예를 들어, 물, 다른 액체, 응결수 등)를 흡수할 수 있는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 의하면, 재료(285) 내의 수분의 레벨이 변화함에 따라, 제1 플레이트(281)와 제2 플레이트(283) 사이에서 측정한 커패시턴스도 변화한다. 센서(280)에 의해 측정될 때에, 소정의 설정 점 또는 임계값 이상으로 커패시턴스를 변화시킴으로써, TED에 공급되는 전압이 감소되도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 TED는 제1 플레이트(281)와 제2 플레이트(283) 사이에서 측정한 커패시턴스가 미리 정한 또는 만족할만한 수준까지 회복될 때까지, 감소된 전압에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전압을 감소시키는 동일 임계값 이상으로 커패시턴스가 증가하는 경우에, TED에 공급되는 전압이 증가될 수 있다. 따라서, 커패시턴스가 소정의 설정 점 이상으로 증가하면, 컨트롤러는 센서에 동작가능하게 접속되며, TED는 TED에 공급되는 전압이 원래의 레벨로 회복되도록 한다. 다른 실시예에서, 온도 제어 시스템은 TED에 공급되는 전압 이상 또는 이하의 임계값 또는 둘 이상의 상이한 커패시턴스 레벨이 변경되도록(예를 들어, 증가, 감소) 구성된다.

소정의 구성에 의하면, 센서(280)에서 측정한 커패시턴스가 변화함으로써, 열적으로 조절되는 유체의 냉각 효과를 감소시키기 위해, TED에 공급되는 전압이 감소한다. 따라서, 조절된 유체는 전압이 감소하기 이전보다 차갑지 않기 때문에, 응결수 형성이 중단 또는 감소할 수 있는 장점이 있다. 논의한 바와 같이, 이러한 환경에서, 전압은 커패시턴스가 소정의 임계값 이상으로 증가할 때까지 낮은 레벨을 유지할 수 있다. 원하는 임계값 커패시턴스를 달성하면, TED에 대한 전기 전류의 공급이, 원하는 제어 방식에 따라, 이전 레벨 또는 다른 레벨로 회복될 수 있다.

일부 구성에서, 커패시턴스에 기초한 센서는 신축성이 있는 기판을 포함하는 TED에 사용될 수 있다는 장점을 갖는다 그러나 저항에 기초한 또는 다른 타입의 응결 센서도 이러한 TED에 사용될 수 있다. TED가 세라믹 기판을 포함하는 실시예에서는, 저항에 기초한 응결 센서가 사용될 수 있다.

일부 실시예에 의하면, 재료(285) 또는 중앙 부분은, 커패시턴스에 기초한 센서(280)의 도전성 플레이트(281, 283) 사이에 위치되어, TED를 위한 기판 층으로서 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드 등의 신축성 기판이 유체를 흡수하도록 구성될 수 있다. 따라서, 기판이 TED 위 또는 내부에 생긴 물이나 유체를 흡수하기 때문에, 센서(280)는 도전성 플레이트(281, 283) 사이에서 측정한 커패시턴스에서의 대응하는 변화를 검출할 수 있다. 폴리이드는 일반적으로 흡습성(hydroscopic)이 높기 때문에, 이러한 용도에 잘 부합한다. 다른 실시예에서, 커패시턴스에 기초한 응결 센서에 대한 재료 층과 TED 기판의 이중 역할을 기능하도록 사용될 수 있다. 세라믹과 같이 평균 또는 그 이하의 흡습성 특징을 갖는 재료는, 이러한 용도로 사용하기 위해 변형(예를 들어, 다른 재료와 조합하거나, 다공성 구조를 제공하는 등)이 가능하다.

도 11b를 참조하면, 커패시턴스에 기초한 센서는, 열 전도 요소(134), 전기적 결합 요소 또는 탭(128) 및 기판(132)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 전도 요소(134) 및 전기적 결합 요소(128)는 센서의 도전성을 갖는 제1 플레이트(281') 및 제2 플레이트(283')로서 각각 기능하도록 구성될 수 있다. 기판(132)은 상부 도전성 플레이트와 상부 도전성 플레이트 사이에 배치되는 커패시터에 기초한 센서의 중앙 부분 또는 재료가 되는 것이 효과적일 수 있다. 논의한 바와 같이, 기판(132)은 물 등의 유체를 흡수하는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 즉, 기판이 응결수를 흡수함에 따라, 제1 플레이트(281')와 제2 플레이트(283') 사이에서 측정한 커패시턴스가 변화할 수 있다. 이러한 커패시턴스의 변화는 TED 또는 그 주변에 바람직하지 않은 분량의 응결수가 존재한다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 온도 제어 시스템은 TED에 공급되는 전압량을 감소시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 플레이트(281')와 제2 플레이트(283')는 구리 및/또는 다른 도전성이 큰 재료를 포함한다.

소정의 실시예에서, TED에 사용되는 기판층은 비교적 얇게 할 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드 기판의 두께는 0.001인치(= 0.025mm)보다 작게 할 수 있다. 따라서, 습기 흡수용으로 노출된 표면 영역은 상대적으로 작게 할 수 있다. 예를 들어, 노출된 표면 영역은 노출된 가장자리의 길이만을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 노출된 표면 영역은 다양한 방법으로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 도전성의 제1 플레이트(281')는 더 강화된 습기 흡수를 위한 오리피스(orifice)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성의 제1 플레이트(281')는 다수의 오리피스를 포함한다. 오리피스는 특정의 국한된 영역에 또는 이 영역을 따라 위치할 수 있다. 이와 달리, 이러한 오리피스는 도전성의 제1 플레이트(281')를 따라 연장될 수 있다. 다른 구성으로서, 오리피스는 응결수가 형성될 가능성이 비교적 높은 위치, 예를 들어 TED의 흐름의 하류인 주요 부분에 집중된다. 다른 구성으로서, 오리피스는 TED의 주요 부분 열 전도 부재(138)를 넘어 연장하는 레지 또는 돌출 부재 상에 위치한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라, 전기 회로에 사용되는 응결 센서(40)를 개략적으로 나타낸다. 일부 실시예에서, 매장에서 구입가능하거나 다른 방법으로 구입할 수 있는 센서가, 온도 제어 시스템의 열모듈 내부 또는 그 주변 및/또는 다른 위치에, 본 발명의 특정의 센서를 대신해서 또는 이에 추가해서 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서(40) 양단에서 측정한 전압은, 예를 들어 5V가 될 수 있으며, 센서(40)의 상류에 인가된 저항은, 예를 들어 1 메가오옴이 될 수 있다.

본 발명의 응결 센서는 좌석 어셈블리의 온도 제어 시스템 및 TED와 관련해서 설명하고 있지만, 이러한 실시예 및 그 변형예는 다른 응용예에도 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 센서는 응결수가 형성될 가능성이 있거나 물이나 유체가 축적될 수 있는 임의의 가열 및/또는 냉각 시스템과 관련해서 사용될 수 있다. 또한, 이러한 센서는 유체를 제거하는 것이 중요한 전기 장치, 다른 전자 부품 및/또는 임의의 전기 또는 기계 장치에 대한 인쇄회로기판상의 응결수의 존재를 검출하는 데에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 센서는 응결수가 형성될 때에 신호(예를 들어, 5V)를 생성하는 전자 센서를 독립해서 구성할 수 있다.

상대 습도 및/또는 온도 검출을 이용하는 제어 방식

예를 들어, 차량 시트, 침대, 휠체어 등과 같은 온도 제어 좌석 어셈블리는 원하는 쾌적 구역 내에서 자동으로 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 쾌적 구역(comfort zone)[일반적으로 사선 빗금으로 표시된 부분(510)]의 실시예를 도 13의 그래프(500)에 개략적으로 나타낸다. 도시된 바와 같이, 원하는 쾌적 구역(510)은 특정 환경의 온도 및 상대 습도에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다(예를 들어, 주변 공기, 열적으로 조화된 공기 또는 다른 유체가 온도 제어 좌석 어셈블리 등을 통해 전달된다). 따라서, 상대 습도가 특정 온도에서 너무 낮거나 너무 높으면, 아니면 그 반대의 경우에, 이러한 환경에 있는 사용자에 대한 쾌적 레벨은 감소하거나 목표 범위를 벗어나게 된다.

예를 들어, 도 13의 그래프(500)에서 포인트(520C)로서 표시된 상태를 참조해서, 상대 습도는 특정의 온도에 대해 너무 높다. 이와 달리, 포인트(520C)의 온도가 특정의 상대 습도에서 너무 높다고 말할 수 있다. 그럼에도, 일부 실시예에서, 이러한 환경에 있는 사용자의 쾌적 레벨을 향상시키기 위하여, 온도 제어 시스템은 목표 쾌적 구역(510)을 달성하도록 하는 노력으로 주변 조건을 변화시키도록[예를 들어, 화살표(520C)로 나타내는 방향] 구성될 수 있다. 마찬가지로, 포인트(520D)로 나타낸 환경 조건에 착석한 좌석 어셈블리용의 온도 제어 시스템은 목표 쾌적 구역(510)을 달성하도록 주변 조건을 변경시키도록[예를 들어, 화살표(520D)로 나타낸 방향] 동작하도록 구성될 수 있다. 도 13에서, 포인트(520A, 520B)로 나타낸 환경 조건은 목표 쾌적 구역 내에 이미 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 온도 제어 시스템은 점유자가 대응하는 좌석 어셈블리(예를 들어, 차량 시트, 침대, 휠체어 등)에 위치해 있는 동안, 이러한 주변 환경 조건을 유지하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 좌석 어셈블리용의 온도 제어 시스템은 추가의 쾌적 구역 또는 목표 동작 조건을 포함하도록 구성된다. 예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제2 쾌적 구역(514)은 주요 쾌적 구역(510) 내의 더 작은 영역으로서 포함될 수 있다. 제2 쾌적 구역(514)은 주요 쾌적 구역(510)의 다른 부분보다 더 바람직한 환경 조건(예를 들어, 온도, 상대 습도 등)의 조합을 나타낼 수 있다. 따라서, 도 13에서, 주요 쾌적 구역(510) 내인 경우라도, 포인트(520B)로 나타낸 환경적 조건은 더 바람직한 제2 쾌적 구역(514)의 범위를 벗어난다. 따라서, 포인트(520B)로 나타낸 환경적 조건 내에 위치한 좌석 어셈블리용의 온도 제어 시스템은 주변 조건을 제2 쾌적 구역(514)으로 변화시키도록[예를 들어, 화살표(520B)로 나타낸 방향으로] 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 온도 제어 시스템은 하나, 둘 또는 그 이상의 목표 쾌적 구역을, 필요에 따라 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 시스템은, 여름 및 겨울 동작을 위한 별도의 목표 존을 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 온도 제어 시스템은 온도 제어 좌석 어셈블리가 동작하여야 하는 원하는 쾌적 구역 및/또는 시기를 검출하도록 구성될 수 있다.

온도 제어 시스템 내의 이러한 자동 제어 구성을 사용함으로써, 온도 제어 좌석 어셈블리(예를 들어, 침대)를 동작시키는 더 복잡한 방법을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 방식은 온도 제어 좌석 어셈블리의 동작을 단순하게 하며, 비용(예를 들어, 제조 비용, 조작 비용 등)을 낮출 수 있다. 이러한 것은, 휠체어, 병원 침대 등에 위치한 환자에 대한 임계 컴포트 레벨을 유지하는 것을 필요로 하고 이러한 것이 크게 바람직한 경우에 특히 중요하다. 또한, 이러한 제어 방식은 사용자가 오랜 기간 앉아 있어야 하는 경우(예를 들어, 침대, 비행기 좌석, 다른 차량 시트, 극장 좌석, 병원 침대, 요양원 침대, 휠체어 등)의 좌석 어셈블리 및/또는 이동이 제한된 사용자를 수용하도록 구성된 좌석 어셈블리에 특히 유용할 수 있다.

일부 실시예에 의하면, 하나 이상의 센서로부터 취득한 데이터 등의 정보는 온도 제어 시스템을 선택적으로 제어해서, 원하는 쾌적 구역(510, 514: 도 13) 내에 위치하는 환경적 조건을 달성하도록 한다. 예를 들어, 온도 제어 시스템은 하나 이상의 온도 센서 및/또는 상대 습도 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 좌석 어셈블리의 다양한 부분(예를 들어, TED, 열모듈, 유체 분배 시스템, 유체 전달 장치의 입구 또는 출구, 유체 입구, 착석한 점유자가 위치해 있는 어셈블리의 표면 등) 및/또는 좌석 어셈블리와 동일한 주변 환경 내의 임의의 다른 위치(예를 들어, 자동차, 침대방, 병실의 내부 위치 등)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 점유자 검출 센서[예를 들어, 점유자가 차량 시트, 침대 및/또는 임의의 다른 좌석 어셈블리에 착석하게 되는 것을 자동으로 검출하도록 구성된 것]와 같은 하나 이상의 추가적인 타입의 센서가 설치될 수 있다.

특정의 어셈블리 내에 포함된 여러 센서의 품질, 타입, 위치 및/또는 다른 구체적인 사항에 상관없이, 온도 제어 시스템의 다양한 부품은 원하는 제어 알고리즘에 따라 동작하도록(예를 들어, 자동으로) 구성될 수 있다. 일부 실시예에 의하면, 제어 알고리즘은 기존의 환경적 조건(예를 들어, 온도, 상대 습도 등)과 목표 쾌적 구역에 적어도 부분적으로 기초해서 좌석 어셈블리에 제공되는 가열량 및/또는 냉각량을 자동으로 변환시키도록 복잡도(complexity) 레벨을 포함한다.

이에 따라, 일부 실시예에서, 온도 제어 좌석 어셈블리용의 제어 시스템은 제어 알고리즘 데이터와 하나 이상의 위치로부터 온도 및 상대 습도에 관련된 다른 정보를 입력으로서 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 도 14a에 나타낸 바와 같이, 온도 제어 차량 좌석(600)은 좌석 등받이(602) 및/또는 시트 부분(604)을 따라 유체 분배 시스템(612, 622)을 포함할 수 있다. 각각의 유체 분배 시스템(612, 622)은 유체 전달 장치(616, 626)(예를 들어, 팬, 송풍기 등) 및 열전 소자(618, 618)(예를 들어, 펠티에 회로, 온도 조절된 공기 등의 유체가 선택적으로 통과되도록 구성된 다른 장치 등)와 유체 연통되도록 될 수 있다. 예시한 구성에서, 온도 센서(630, 632)는 열전 소자(618, 628)의 내부 또는 그 주변에 위치한다. 이러한 센서(630, 632)는 TED의 온도, 필이나 다른 열 전도 부재의 온도, TED의 임의의 다른 부분이나 부품의 온도, TED의 핀 등의 부분 내, 이에 진입하거나 이로부터 빠져나오는 유체의 온도, 유체 전달 장치의 상류 또는 하류 온도, 유체 분배 시스템(612, 622) 내의 온도 및/또는 열모듈이나 좌석 어셈블리의 임의의 다른 부분에 따른 온도를 검출하도록 구성될 수 있다.

도 14a에 있어서, 컨트롤러(650) 및/또는 좌석 어셈블리(600) 주변의 임의의 다른 위치에, TED 또는 그 주변에 포함된 온도 센서(630, 632)를 대신해서 또는 이에 추가로 하나 이상의 센서(654, 656)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(650)는 주변 온도를 검출하도록 구성된 센서(654)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(650)는 주변 환경(예를 들어, 자동차 내부 또는 외부)의 상대 습도를 검출하도록 구성된 센서(656)를 포함할 수 있다. 도시한 구성에는 포함되지 않았지만, TED 또는 그 주변, 좌석 어셈블리(600)의 유체 분배 시스템, 온도 센서가 위치한 임의의 위치(예를 들어, 유체 전달 장치의 상류 또는 하류) 등에, 하나 이상의 추가의 상대 습도 센서가 제공될 수 있다. 이러한 상대 습도 센서는 원하는 쾌적 구역(510, 514)(도 13) 내에서 자동으로 동작하도록 온도 제어 시스템의 능력을 더욱 향상시킬 수 있는 추가의 동작 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다.

도 14a에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러(650)는 온도 제어 좌석 어셈블리(600)의 내부 또는 그 주변에 위치한 다양한 센서(630, 632, 654, 656)에 동작가능하게 접속될 수 있다. 이들 센서로부터 수신된 정보는 TED(618, 628)(예를 들어, 공급되는 전압의 양), 유체 전달 장치[예를 들어, 유체 분배 시스템(612, 622)을 통해 전달되는 공기 레이트] 등과 같은 온도 제어 시스템의 하나 이상의 장치나 특징을 자동으로 규정하는 데에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(650)는 하나 이상의 외부 온도 제어 시스템(예를 들어, 자동차 또는 건물의 HVAC 시스템)에 동작가능하게 연결될 수 있다. 이에 의하면, 원하는 동작 조건을 이루기 위한 온도 제어 시스템의 능력을 더 향상시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 도 14b의 침대 어셈블리(700)에 나타낸 바와 같이, 온도 센서(730, 732)와 상대 습도 센서(740, 742)는 TED(718, 728)의 내부 또는 그 주변이나 TED가 위치한[예를 들어 유체 전달 장치(716, 726)의 입구] 유체 모듈에 제공된다. 다른 구성에서, 추가의 온도 및/또는 상대 습도 센서(754, 756)가 침대 어셈블리(700)의 다른 부분[예를 들어, 하부 부분(714) 및/또는 상부 부분(712), 유체 분배 부재(712, 713) 내부 등] 내에, 컨트롤러(750)에, 침대 어셈블리(700)가 위치한 실내의 벽 등에 포함된다.

온도 제어 시스템과 관련해서 사용되는 다양한 센서에 관한 품질, 위치, 타입 및/또는 구체적인 사항에 관계없이, 이러한 센서는 주변 공기의 온도 및 상대 습도와 특정의 온도 제어 좌석 어셈블리(예를 들어, 차량 시트, 침대, 휠체어 등)의 동작 온도 등에 관련된 데이터 등의 정보를 제공하여, 좌석 어셈블리가 목표 쾌적 구역 내에서 동작(예를 들어, 필요에 따라 자동으로)할 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 14a와 관련해서 언급한 바와 같이, 다양한 센서로부터 컨트롤러로 전달된 정보는 온도 제어 침대(700) 또는 다른 좌석 어셈블리의 다양한 부품을 자동으로 턴온 또는 턴오프하거나 조절하는 데에 사용될 수 있다. 일부 구성에서, 유체 전달 장치 및/또는 TED는 원하는 제어 방식에 따라 턴온 또는 턴오프된다. 논의한 바와 같이, 이러한 침대 및 다른 좌석 어셈블리는 점유자가 착석하거나 그 위에 위치한 경우를 제어 시스템에 통지할 수 있는 점유자 검출 센서를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 침대 어셈블리(700)는 점유자가 위치한 경우에 가열된 및/또는 냉각된 공기의 다양한 레벨을 제공하거나 및/또는 자동으로 턴온 또는 턴오프하도록 구성될 수 있다. 이에 의하면, 온도 제어 침대(700) 또는 다른 좌석 어셈블리에 공급될 수 있는 하나 이상의 피동 제어(예를 들어, 스위치, 컨트롤러 등)가 필요하지 않게 된다. 따라서, 이러한 자동 동작 구성에 의하면, 온도 제어 침대나 다른 어셈블리를 제공하고 동작시키는 비용 및 복합함을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시예 또는 그 등가 범위에서, 상대 습도 센서는 커패시턴스에 기초해서, 저항에 기초해서, 열 전도에 기초할 수 있다.

더 단순한 실시예에서, 제어 알고리즘은 하나 이상의 센서로부터 온도 데이터만을 수신하도록 구성된다. 이와 달리, 목표 좌석 어셈블리 내부 또는 그 주변의 기존의 환경적 조건에 관한 정보를 온도 제어 시스템에 제공하는 데에 상대 습도 센서만이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 주변 온도가 감소하거나 증가하는 것에 관계없이, 주변 환경에 관한 추가의 정보가 예를 들어 매일 제어 시스템에 제공될 수 있다. 따라서, 목표 쾌적 구역(510)(예를 들어, 도 13)은 필요에 따라 하나, 둘 또는 셋 이상의 변수에 기초할 수 있다.

또한, 이들 제어 구성 중의 임의의 구성이 응결 센서 및/또는 심지 흐름 분리판과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 응결 센서가 TED 내부 및/또는 열모듈의 다른 위치에서의 유체의 바람직하지 않은 레벨의 존재를 검출할 경우에는, 목표 쾌적 구역 내에서 동작하는 제어 구성이 가장 중요할 수 있다. 이와 달리, 응결수 형성을 적절하게 피하기 위해 심지 재료를 열모듈의 내부에 제공하는 경우, 제어 구성은 목표 쾌적 구역에 대해 계속해서 동작하도록 구성될 수 있다.

시스템, 장비, 장치 및/또는 다른 물품은 임의의 적절한 수단으로 형성될 수 있다. 상기 언급한 다양한 방법 및 기술은 본 발명을 수행하기 위한 다양한 방법을 제공한다. 물론, 언급한 모든 목적과 장점이 본 명세서에서 설명한 임의의 특정 실시예에 따라 모두 달성되지는 않을 것이라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 당업자라면, 다른 목적이나 장점을 개시한 것과 다른 목적이나 장점을 반드시 달성하지 않고도 개시된 것과 같은 하나의 장점이나 여러 장점을 달성하는 방식으로 방법을 행할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

당업자라면, 상이한 여러 실시예로부터 다양한 특징의 상호교환을 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 상기 언급한 다양한 특징과 단계들뿐만 아니라 이러한 각각의 특징이나 단계에 대한 공지된 등가 범위도 당업자에 의해 혼합 및 매칭되어 본 명세서에서 언급한 원리에 따라 방법을 수행할 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에서 개시되고 예시한 방법은 개시된 그 동작 순서에 한정되지 않으며, 모든 동작의 실시에 한정될 필요도 없다. 다른 동작 순서가 달라도 되며, 이벤트의 동시 동작도 본 발명의 실시예를 실행하는 데에 사용될 수 있다.

본 발명을 소정의 실시예와 관련해서 언급했지만, 당업자라면 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 청구범위에 개시된 범위에 의해서만 한정된다.

Claims

공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하기 위한 유체 모듈로서,
저온부(cold side) 및 고온부(hot side)를 가지는 열전 소자;
상기 열전 소자의 저온부에 연결되는 저온부 열교환기 및 상기 저온부 열교환기와 유체 연통하는 저온부 배출구를 포함하는 상기 유체 모듈의 저온부;
상기 열전 소자의 고온부에 연결되는 고온부 열교환기 및 상기 고온부 열교환기와 유체 연통하는 고온부 배출구를 포함하는 상기 유체 모듈의 고온부; 및
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 상기 유체 모듈의 고온부로 끌어오도록 구성된 심지 부재(wicking member)
를 포함하는 유체 모듈.
제1항에 있어서,
상기 심지 부재는 상기 저온부 배출구를 상기 고운부 배출구로부터 적어도 부분적으로 분리하는 개스킷을 부분적으로 형성하는, 유체 모듈.
제2항에 있어서,
상기 심지 부재는 상기 저온부 열교환기 내로 연장되는 적어도 하나의 핑거(finger)를 포함하는, 유체 모듈.
제3항에 있어서,
상기 적어도 하나의 핑거는 상기 저온부 열교환기를 적어도 부분적으로 형성하는 하나 이상의 핀(fin)에 인접하여 연장되는, 유체 모듈.
제1항에 있어서,
상기 심지 부재는 상기 저온부 열교환기 내로 연장되는 적어도 하나의 핑거를 포함하는, 유체 모듈.
제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 핑거는 상기 저온부 열교환기의 적어도 일부분을 형성하는 적어도 하나 이상의 핀에 인접하여 연장되는, 유체 모듈.
제1항에 있어서,
상기 유체 모듈은 상기 열전 소자의 상류에 위치되는 유체 전달 소자를 포함하고, 상기 유체 전달 소자는 상기 저온부 열교환기 및 상기 고온부 열교환기와 유체 연통하는, 유체 모듈.
제1항에 있어서,
상기 유체 모듈은 상기 열전 소자의 하류에 위치되는 유체 전달 소자를 포함하고, 상기 유체 전달 소자는 상기 저온부 배출구 및 상기 고온부 배출구와 유체 연통하는, 유체 모듈.
제1항에 있어서,
상기 심지 부재는 다공성 구조물을 포함하는, 유체 모듈.
공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법으로서,
공기를 유체 모듈의 저온부로 전달하는 단계;
공기를 상기 유체 모듈의 고온부로 전달하는 단계; 및
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 멀어지도록 위킹(wicking)하는 단계
를 포함하고,
상기 유체 모듈의 저온부는 열전 소자의 저온부에 연결되는 저온부 열교환기 및 상기 저온부 열교환기와 유체 연통하는 저온부 배출구를 포함하고,
상기 유체 모듈의 고온부는 상기 열전 소자의 고온부에 연결된 고온부 열교환기 및 상기 고온부 열교환기와 유체 연통하는 고온부 배출구를 포함하는,
공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 응축액을 상기 유체 모듈의 고온부 쪽으로 위킹하는 단계를 더 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제10항에 있어서,
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 멀어지도록 위킹하는 상기 단계는, 상기 저온부 배출구를 상기 고온부 배출구로부터 분리하는 심지 부재를 통해 응축액을 위킹하는 것을 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제12항에 있어서,
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 멀어지도록 위킹하는 상기 단계는, 상기 저온부 열교환기 내로 연장되는 적어도 하나의 핑거 심지부(finger wick)를 통해 응축액을 위킹하는 것을 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제13항에 있어서,
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 멀어지도록 위킹하는 상기 단계는, 상기 저온부 열교환기의 적어도 일부분을 형성하는 하나 이상의 핀에 인접하여 연장되는 적어도 하나의 핑거 심지부를 통해 응축액을 위킹하는 것을 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제10항에 있어서,
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 멀어지도록 위킹하는 상기 단계는, 상기 저온부 열교환기 내로 연장되는 적어도 하나의 핑거 심지부를 통해 위킹하는 것을 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제10항에 있어서,
응축액을 상기 유체 모듈의 저온부의 적어도 일부분으로부터 멀어지도록 위킹하는 상기 단계는, 상기 저온부 열교환기의 적어도 일부분을 형성하는 하나 이상의 핀에 인접하여 연장되는 적어도 하나의 핑거 심지부를 통해 응축액을 위킹하는 것을 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 열전 소자의 상류에 위치되는 유체 전달 소자를 통해서, 공기를 상기 저온부 열교환기 및 상기 고온부 열교환기로 전달하는 단계를 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 열전 소자의 하류에 위치되는 유체 전달 소자를 통해서, 공기를 상기 저온부 열교환기 및 상기 고온부 열교환기로 전달하는 단계를 포함하는, 공기를 선택적으로 가열 및/또는 냉각하는 방법.