KR20190035916A - 차량 구역의 미기후 시스템 - Google Patents

Abstract

자동차 탑승자 에어 커튼 시스템이 시트 쿠션과 시트백을 가지고 있는 시트를 포함하고 있다. 상기 시트백은 탑승자 어깨 위에 배치되도록 구성되어 있는 부분을 가지고 있다. 공기 구멍이 상기 시트백에 지지되어 있으며 상기 부분에 배치되어 있다. 상기 공기 구멍은 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 향하도록 구성되어 있다.

Description

차량 구역의 미기후 시스템

본 출원은 2016년 9월 9일자로 출원되었으며 인용에 의해 본 명세서에 포함된 미국 가특허출원 제62/385,781호에 대한 우선권 주장 출원이다.

본 발명은 자동차의 내부와 같은, 차량 내부 환경의 온도 제어에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 차량 미기후 시스템 및 탑승자의 개인적인 안락감을 높이기 위해서 상기 차량 미기후 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.

가열, 환기 및 냉각(HVAC) 시스템은 탑승자 안락감을 높이기 위해 차량 내의 온도를 제어하기 위해서 자동차 산업에 광범위하게 사용된다. 점점 더, 차량은 탑승자에 대해 개인 맞춤형 미기후 상태를 제공하기 위해서, 가열 냉각 시트(heated and cooled seat)와 열선 핸들(heated steering wheel)과 같은, 통합된 추가적인 보조 열조절 장치를 가지고 있다. 이러한 보조 열조절 장치는 탑승자 안락감을 더욱 높이기 위한 것이다.

차량 내부가 너무 덥거나 너무 추우면, HVAC 시스템이 열적으로 쾌적한 평형상태에 도달하게 하는데 원하지 않게 긴 시간이 걸릴 수 있다. 또한, 탑승자 안락감을 제공하기 위해서 미기후 장치가 사용될 수 있지만, 이러한 미기후 장치가 불편한 차량 내부의 영향을 극복하지 못할 수 있다.

따라서, 각각의 탑승자가 있는 곳의 미기후를 더욱 개선시키는 것이 바람직하다.

하나의 예시적인 실시례에서는, 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템이 시트 쿠션과 시트백을 가지고 있는 시트를 포함하고 있다. 상기 시트백은 탑승자 어깨 위에 배치되도록 구성되어 있는 부분을 가지고 있다. 공기 구멍이 상기 시트백에 지지되어 있고 상기 부분에 배치되어 있다. 상기 공기 구멍은 공기 유동을 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 향하게 하도록 구성되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 시트백이 머리 받침대를 포함하고 있다. 상기 머리 받침대는 시트백 지지부에 대하여 조정가능하다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 공기 구멍이 착석한 탑승자의 머리와 목으로부터 멀어지게 향하도록 구성되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 공기 구멍(air vent)이 하우징과 통기구(vent)를 포함하고 있다. 상기 통기구는 상기 통기구로부터 나오는 공기 유동을 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 위치시키거나 착석한 탑승자의 머리와 목으로부터 멀어지게 위치시키기 위해서 상기 하우징에 대하여 이동가능하다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 공기 구멍에 의해서 내보내진 공기의 데드 존(dead zone)이 착석한 탑승자의 귀와 정렬되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 공기 구멍이 3.5 cfm +/-10%, 4500 +/-10%의 레이놀즈수, 그리고 8m/s +/-10%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가진 공기 유동을 제공하도록 구성되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 공기 구멍이 제1 공기 구멍이다. 상기 시트 쿠션은 다른 공기 유동을 착석한 탑승자의 다리에 인접하게 향하게 하도록 구성되어 있는 제2 공기 구멍을 각각 포함하는 복수의 측면을 포함하고 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 제2 공기 구멍이 3.5 cfm +/-10%, 4000 +/-10%의 레이놀즈수, 그리고 7m/s +/-10%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가진 공기 유동을 제공하도록 구성되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 시트가 제1 공기 구멍과 제2 공기 구멍 중의 적어도 하나에 조절된 공기를 제공하도록 구성된 열전 모듈과 연통되어 있고, 상기 열전 모듈은 제1 공기 구멍 및 제2 공기 구멍과는 실질적으로 다른 공급원으로부터 공기를 흡입하는 상기 열전 모듈에 대한 공기 입구를 포함하고 있다.

다른 예시적인 실시례에서는, 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템이 시트 쿠션과 시트백을 가진 시트를 포함하고 있다. 상기 시트 쿠션은 공기 유동을 착석한 탑승자의 다리에 인접하게 향하게 하고 탑승자의 다리 위에서 만나게 하여 탑승자로부터 계속하여 멀어지게 하도록 구성된 공기 구멍을 각각 포함하는 복수의 측면을 포함하고 있다.

다른 예시적인 실시례에서는, 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 입구로부터 나오는 공기를 확산된 주위 환경으로부터 조절하는 단계를 포함하고 있다. 조절된 공기는 제1 공기 구멍과 제2 공기 구멍으로 제공된다. 공기의 제1 경계층이 제1 공기 구멍으로부터 만들어지며 탑승자의 머리에 인접해 있다. 공기의 제2 경계층이 제2 공기 구멍으로부터 만들어지며 탑승자의 다리에 인접해 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서, 제1 경계층 생성 단계는 탑승자 어깨 위에 있는 부분을 가지는 시트백에 배치된 제1 공기 구멍으로부터 공기의 제1 경계층을 공급하는 것을 포함한다. 제2 경계층 생성 단계는 시트 쿠션의 측면에 배치된 제2 공기 구멍으로부터 공기의 제2 경계층을 공급하는 것을 포함한다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 공기의 제1 경계층과 제2 경계층이 각각 3.5 cfm +/-10%, 4250 +/-20%의 레이놀즈수, 그리고 7.5m/s +/-20%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가진 공기 유동을 제공한다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 공기의 제1 경계층과 제2 경계층이 더 이상 방해를 받지 않고 제1 공기 구멍과 제2 공기 구멍으로부터 차량 내부로 들어온다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 제1 공기 구멍이 하우징과 통기구를 포함하고 있다. 상기 통기구로부터 나오는 공기 유동을 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 위치시키거나 착석한 탑승자의 머리와 목으로부터 멀어지게 위치시키기 위해서 상기 통기구가 상기 하우징에 대하여 이동가능하다. 제1 공기 구멍은 상부 유동 경로와 하부 유동 경로의 사이에 배치된 데드 존을 제공한다. 상기 데드 존은 상기 공기 구멍을 통하여 유동하는 것을 가로막는다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 공기를 조절하는 단계가 펠티에 효과에 기초하여 작동되는 열전 장치를 가로질러서 공기를 통과시키는 것에 의해서 수행된다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 공기를 조절하는 단계가 증발하는 액체 냉매를 가지는 열교환기를 가로질러서 공기를 통과시키는 것에 의해서 수행된다.

다른 예시적인 실시례에서는, 시트용 에어 커튼 통기구가 하우징을 포함하고 있다. 통기구가 상기 하우징에 대하여 이동가능하다. 상기 통기구는 폭보다 상당히 더 큰 높이를 가지고 있다. 상기 높이와 폭이 상부 유동 경로와 하부 유동 경로를 제공하는 출구를 제공한다. 상부 유동 경로와 하부 유동 경로의 사이에 데드 존이 배치되어 있다. 상기 데드 존은 상기 통기구를 통하여 유동하는 것을 상당히 가로막도록 구성되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 통기구가 상기 출구의 적어도 15%를 차단하는 차단벽을 포함하고 있다. 상기 높이는 상기 폭의 적어도 3배이다.

다른 예시적인 실시례에서는, 앞좌석이 탑승자 지지면을 함께 제공하는 시트 쿠션과 시트백을 포함하고 있다. 상기 탑승자 지지면은 앞좌석 탑승자에게 열조절을 제공하도록 구성되어 있다. 상기 시트백은 상기 탑승자 지지면의 반대편에 열조절 모듈을 가지고 있고 앞좌석 뒤쪽의 뒷좌석 탑승자에세 열조절을 제공하도록 구성되어 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 시트백이 상기 탑승자 지지면의 반대쪽을 향하고 있는 방사 가열 장치를 지지하고 있다.

상기한 것의 다른 실시례에서는, 상기 시트백이 상기 탑승자 지지면의 반대쪽을 향하고 있는 공기 구멍을 포함하고 있다.

첨부된 도면과 관련하여 아래의 상세한 설명을 참고하면 본 발명을 더 잘 이해할 수 있다:
도 1은 기후 제어 시스템의 개략도이다.
도 1a는 제1 열전 모듈의 개략도이다.
도 1b는 제2 열전 모듈의 개략도이다.
도 2는 탑승자 에어 커튼 시스템을 가진 예시적인 시트 실시례의 개략도이다.
도 3a는 시트 쿠션용 공기 구멍을 가진 도관을 나타내고 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 공기 구멍의 개략도를 나타내고 있다.
도 4는 탑승자 에어 커튼 시스템에 제공된 도관의 확대 개략도이다.
도 5는 탑승자 에어 커튼 공기 전달 시스템의 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 시트의 시트 바닥부에 포함된 탑승자 에어 커튼 시스템의 예시적인 실시례이다.
도 7은 탑승자의 머리와 목 부분에 탑승자 에어 커튼을 공급하기 위해 시트백에 제공된 공기 구멍을 나타내고 있다.
도 8은 도 7에 도시된 공기 구멍을 8-8 라인을 따라서 도시한 단면도이다.
도 8a는 도 8에 도시된 공기 구멍의 하우징의 사시도이다.
도 8b는 도 8에 도시된 공기 구멍의 통기구의 사시도이다.
도 9는 탑승자의 머리와 목 부분에 있는 탑승자 에어 커튼을 나타내고 있다.
도 10은 탑승자 주위에 배치된 탑승자 에어 커튼을 개략적으로 나타내고 있다.
도 11a 및 도 11b는 탑승자 에어 커튼 시스템으로부터 탑승자 주위의 열적인 미기후 환경을 나타내고 있다.
도 12는 후방에 장착된 시트 탑승자 미기후 장치를 개략적으로 나타내고 있다.
상기한 여러 실시례와 여러 가지 예 및 여러 대체 실시례, 청구범위, 또는 다양한 실시형태 또는 각각의 개별적인 특징의 모두를 포함하는 아래의 설명과 도면은 독립적으로 또는 임의의 결합 형태로 취해질 수 있다. 하나의 실시례와 관련하여 기술된 특징은, 상기 특징이 다른 실시례와 양립할 수 없는 것이 아니면, 모든 실시례에 적용될 수 있다.

하나의 예시적인 미기후 제어 시스템(10)이 도 1에 개략적으로 도시되어 있는데, 상기 시스템은 도시된 것과 다르게 될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 한 가지 예의 기후 제어 시스템이, 2015년 10월 30일자로 출원되었으며 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된, 발명의 명칭이 "전반적으로 향상된 열적 안락감을 위해 손이나 발의 선별적인 혈관확장 기능을 가진 차량 미기후 시스템 및 이 차량 미기후 시스템의 제어 방법(VEHICLE MICROCLIMATE SYSTEM WITH TARGETED VASODILATION OF EXTREMITIES FOR IMPROVED OVERALL THERMAL COMFORT AND METHOD OF CONTROLLING SAME)"인 PCT/US15/58328호에 개시되어 있다.

상기 미기후 제어 시스템(10)은 차량 내부의 탑승자를 위한 쾌적한 환경을 제공하기 위해서 HVAC 시스템(14)과 하나 이상의 탑승자 미기후 장치의 작동을 조정하는 컨트롤러(12)를 포함하고 있다. 하나 이상의 발밑 공간의 가열 통기구가 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 하나의 예시적인 미기후 장치(18)는 시트(20)이다. 시트(20)는 시트 바닥부 또는 쿠션(21)와 시트백(22) 내부에 탑승자 지지면을 가열 및/또는 냉각시키는 장치(24, 26)를 포함할 수 있다. 머리 받침대(23)는 시트백(22)과 통합될 수 있거나 별도로 조정가능하게 될 수 있다. 시트(20)를 통하여 탑승자에게 열조절을 제공하기 위해서 하나 이상의 열전 모듈이 사용된다. 예를 들면, 열전 장치(46)(예를 들면, 도 1a 참고) 또는 소형 압축기 냉각 유닛에 의해 작동될 수 있는 다중 노드 냉각 시스템(multi-node cooling system)(예를 들면, 도 1b 참고)가 사용될 수 있다. 이러한 열전 모듈은 차량의 HVAC 시스템(14)과 분리되어 있다.

도 1a를 참고하면, 열전 모듈(46)이 가열 작용과 냉각 작용의 양 작용을 제공할 수 있다. 하나의 예에 있어서, 열전 모듈(46)이 주 열교환기(main heat exchanger)(70)와 폐열 교환기(waste heat exchanger)(72)를 가진 열전 장치(48)를 포함하고 있다. 상기 열전 장치는 주 열교환기(70) 및 폐열 교환기(72)와 각각 유체 연통상태로 있는 입구(64)와 제1 출구 및 제2 출구(66, 68)를 제공하는 하우징에 배치되어 있다. 송풍기(50)가 열전 장치(48)를 가로질러서 공기를 이동시킨다. 열전 장치(48)는 펠티에 효과를 이용하여 열전 장치(48)를 통하여 흐르는 전류 흐름의 방향에 기초하여 가열 모드와 냉각 모드에서 가열과 냉각을 각각 제공하도록 구성되어 있다. 추가적인 가열을 제공하기 위해서 가열 요소(74)가 주 열교환기(50)에 장착될 수 있다.

도 1b를 참고하면, 소형 압축기 냉각 유닛(146)이 개략적으로 도시되어 있으며 냉각제 폐회로(76)를 통하여 냉각제를 순환시키기 위해서 전기 모터(80)에 의해서 구동되는 압축기(78)를 포함하고 있다. 냉각제는 압축기(78)로 복귀하기 전에 응축기(82), 팽창 밸브(84) 그리고 증발기(86)를 통과한다. 송풍기는 출구(166)를 통하여 조절된 공기를 제공하기 위해서 증발기(86)를 가로질러서 공기를 이동시킨다. 상기 소형 압축기 냉각 유닛의 구성요소들은 크기가 작고 차량의 전체에 걸쳐서 분산될 수 있고 편리하게 일괄하여 제공될 수 있다.

도 1 및 도 2를 다시 참고하면, 목 조절 장치(28)가 머리 받침대(23) 또는 시트백(22)에 제공될 수 있다. 시트(20)는, 예를 들면, 전도 및/또는 방사 장치에 의해서 공급될 수 있는 열에 대한 3개의 세팅(setting)을 포함할 수 있다. 머리 받침대 대류 워머(headrest convective warmer)가 사용될 수도 있다. 목 조절 장치(28)에 냉각 작용이 제공될 수도 있다.

차량은 가열/냉각식 조향 핸들, 가열/냉각식 내부 패널, 가열/냉각식 팔 받침대, 가열/냉각식 중앙 콘솔 커버 또는 다른 가열/냉각식 표면과 같은, 다른 미기후 장치를 이용할 수도 있다.

열에너지원 미기후 장치는 중앙 HVAC 장치, 보조 가열기(PTC 가열기), 보조 열전 장치, 소형 압축기 시스템(예를 들면, 도 1b)과 같은 보조 HVAC 장치 등을 포함할 수 있다. 각각의 미기후 장치는 관련된 에너지원(associated source)을 가질 수 있거나, 다른 것과 에너지원을 공유할 수 있다.　 후자의 경우에는, 각각의 장치로 공급되는 에너지를 다르게 하기 위해서 밸브가 사용될 수 있다. 고정된 통기구 또는 가동 날개를 가진 통기구에 의해 진동식 공기 유동(oscillating air flow)이 만들어질 수 있다.

탑승자 안락감을 최대화하기 위해 탑승자의 미기후를 자동적으로 조절하고 상기 시스템에 피드백을 제공하기 위해서, 탑승자의 열적 상태 또는 피부 온도를 측정하는 적외선 센서와 같은, 탑승자 안락감 피드백 장치(22)가 사용될 수 있다.

탑승자의 열적 안락감을 향상시키기 위해서, 차량 내부가 쾌적한 열 평형상태에 도달할 때까지 탑승자를 차량 내의 환경으로부터 열적으로 격리시키는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 탑승자의 상태 조절을 위해 중앙 HVAC 장치에 의해 소모되는 에너지와 상기 중앙 HVAC 장치에 대한 의존성을 줄이기 위해서 탑승자의 전체 또는 일부의 주위에 열적 미기후를 만들어내는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위하여, 탑승자 주위에 조절된 공기의 경계층을 만들어 내는 탑승자 에어 커튼 시스템(30)을 시트가 제공한다. 이러한 조절된 공기의 경계층은, 예를 들면, 통상적인 HVAC 대시보드 통기구 또는 다른 곳으로부터 공급되는 공기와 다른데, 그 이유는 조절된 공기가 탑승자에 도달할 때까지 상기 통상적인 HVAC 대시보드 통기구 또는 다른 곳으로부터 공급되는 공기가 상당히 또는 완전히 확산되고 크게 요동치기 때문이다. 상기와 같이, 이러한 공기는 탑승자 주위에 분리된 공기의 경계층을 만들어 낼 수 없다. 에어 커튼(C)은 탑승자를 내부 객실의 나머지 부분의 공기로부터 분리시키는 탑승자의 바로 근처에 만들어진 공기층, 즉 경계층이다. 에어 커튼(C)은 탑승자쪽으로 향하는 중앙 HVAC 장치로부터 나오는 공기의 유동을 방해한다. 에어 커튼(C)은 중앙 HVAC 장치로부터 나오는 공기와 혼합되어 중앙 HVAC 장치로부터 나오는 공기의 온도와 속도를 변화시킬 수 있다. 경계층으로서, 에어 커튼(C)은 탑승자의 상태를 조절하는 주된 수단으로서 또는 탑승자의 온열 감각의 주된 작용체(effector)로서의 역할을 할 수 있다.

하나의 실시례에서는, 탑승자 에어 커튼 시스템(30)이 시트백과 시트 바닥부에 각각 제공된 제1 공기 구멍(32)과 제2 공기 구멍(34)을 포함하고 있다. 하나의 예에 있어서, 제1 공기 구멍(32)과 제2 공기 구멍(34)에서 나오는 공기는 각각 3.5 cfm +/-10%, 4250 +/-20%의 레이놀즈수, 그리고 7.5m/s +/-20%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가지는 공기 유동을 가지고 있는 공기의 제1 경계층과 제2 경계층을 각각 만들어 내는 구조로 향하는 유동을 포함하고 있다. 상기 공기 유동 특징은 에어 커튼(C)의 구역에 의존할 수 있고, 탑승자쪽으로 향해 있는 중앙 HVAC 장치로부터의 공기 유동률(예를 들면, 보다 높은 중앙 HVAC 비율에 대항하여 완충기를 유지하기 위해서 요망되는 보다 높은 에어 커튼 유동률 등)에 기초하여 달라질 수 있다. 상기와 같이, 상기 공기 유동 특징은 2.5-7.0 cfm, 3000-8500의 레이놀즈수, 그리고 5.0-15.0m/s의 속도의 범위에 있을 수 있다. 다른 예에서는, 세 가지 공기 유동 특징 모두가 달성된다. 상기 공기 유동 특징은 평균 에어 커튼(C) 값, 또는 에어 커튼(C)의 일부분과 관련된 값에 관한 것이다. 열전 모듈에 대한 입구로부터 나오는 공기가 조절된다. 상기 입구 공기는 제1 공기 구멍(32) 및 제2 공기 구멍(34)과는 실질적으로 다른 확산된 주위 공기의 공급원으로부터 나온다. 다시 말해서, 상기 공기는 생성된 에어 커튼(C)이 탑승자의 주위를 둘러싸지 않도록 제1 공기 구멍(32)과 제2 공기 구멍(34)에 의해서 생성된 에어 커튼(C)으로부터 멀어지게 흡입된다. 그 다음에 조절된 공기가 제1 공기 구멍(32)과 제2 공기 구멍(34)으로 제공되어 더 이상의 방해를 받지 않고 차량 내부로 들어온다.

비록 도시되어 있지는 않지만, 탑승자 에어 커튼 시스템(30)은 시트백의 둘레의 하부 부분을 따라서 배치된 제3 공기 구멍을 선택적으로 가질 수 있다.　 하나의 예에 있어서, 제3 공기 구멍은 시트 탑승자쪽으로 전방으로 향할 수 있다.　 하나의 대체 예에서는, 제3 공기 구멍이 다른 시트의 탑승자쪽으로 후방으로 향할 수 있다.

제1 공기 구멍(32)은 시트백 및/또는 머리 받침대의 상부 부분에 있는 통기구에 의해 제공될 수 있고(도 7 내지 도 9), 제2 공기 구멍(34)은 시트 바닥부(21)의 측면에 제공될 수 있다(도 3a 내지 도 6c). 조정가능하게 될 수 있는 제1 공기 구멍(32)은 탑승자의 어깨 위에 그리고 머리와 목의 측면 방향 바깥쪽으로 머리와 목에 인접하여 에어 커튼(C)을 제공하기 위해서 위치되어 있다. 다시 말해서, 상기 공기 구멍으로부터 나오는 에어 커튼(C)의 작은 부분이 탑승자에 악영향을 줄 수 있지만, 상기 공기 구멍은 탑승자를 둘러싸고, 머리와 목(다른 민감한 부분)을 스치며, 탑승자와 바로 인접한 공간에 공기의 경계층을 만드는 공간을 냉각시키거나 가열시키기 위한 것이다. 제1 공기 구멍(32)은 1) 탑승자의 얼굴과 목의 인접한 측면 둘레로 공기 경계면(envelope)을 만들어 내도록, 구체적으로는 조절된 공기(conditioned air) 또는 조절되지 않은 공기(unconditioned air)를 탑승자의 목과 얼굴의 측면 쪽으로 향하게 하도록 구성되어 있고; 그리고 2) 목의 뒷부분을 겨냥하는 것을 피하도록 구성되어 있다.

유사한 방식으로, 시트 바닥부의 둘레에 제공된 제2 공기 구멍(34)의 각각은 탑승자의 다리와 하부 몸통의 주위로 공기의 경계층을 공급한다. 도 3a 내지 도 6c를 참고하면, 도관(38)이 시트 바닥부의 양 측면에 제공되거나, U자 형상으로 배치될 수 있고, 도관(38)으로부터 나오는 공기의 방향을 바꾸는 방열구멍(90)을 가진 조정가능한 통기구(88)에 의해서 제공될 수 있는 복수의 기다란 슬롯(40)을 포함한다. 도 4를 참고하면, 별개의 통기구나 도관(38) 자체의 벽에 의해 제공된 슬롯(40)이 폭(44)보다 상당히 더 큰 길이(42)를 가지고 있고, 예를 들면, 길이(42) 대 폭(44)이 적어도 4:1이다. 도관(38)은 하나 이상의 슬롯(40)으로부터 나오는 공기의 원하는 분포를 보장하기 위해서 하나 이상의 위치에서 가로막힐 수 있다. 진동식 공기 유동이, 예를 들면, 가동 날개에 의해서 발생될 수 있다. 기다란 형상의 슬롯(40)은 확산되기 전에 탑승자를 바로 가까이에서 둘러싸는 공간을 충분히 침투하는 경계층을 만들어 내는 공기의 팬(fan)을 제공한다. 예를 들면, 제2 공기 구멍(34)은 3.5 cfm +/-10%, 4000 +/-10%의 레이놀즈수, 그리고 7m/s +/-10%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가지는 공기 유동을 제공한다. 다시, 다른 공기 유동 특징이 제2 공기 구멍(34)에 의해서 제공될 수 있다. 이런 식으로, 공기의 경계층은 탑승자의 하부 부분의 주위에, 구체적으로는 1) 조절된 공기를 다리의 상부 부분(다시 말해서, 무릎 부분)을 따라서 그리고 가슴쪽으로(그리고 가슴에 도달하여) 몸통의 측면을 따라서 향하도록 하기 위해 시트의 측면에; 그리고 2) 무릎의 뒷부분으로 향하고 다리 부분을 둘러싸는 시트의 전방에 공기 경계면을 만들어 내도록 구성되어 있다. 이런 식으로, 공기 유동은, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 공기 구멍(34)으로부터 멀어지는 방향(121)으로 착석한 탑승자의 양 다리에 인접하게 향하고 탑승자의 다리 위의 지점(119)에서 만나서 탑승자로부터 계속하여 멀어진다. 상기 공기 유동은 HVAC 시스템으로부터 나오는 공기 유동과의 상호작용으로 인해 나중에 정체될 수 있다.

도 5를 참고하면, 제1 공기 전달 부재(32)와 제2 공기 전달 부재(34)는, 예를 들면, 열전 모듈(46)에 의해서 공급될 수 있다. 열전 모듈(46)은 송풍기(50)로부터 나오는 공기를 가열시키거나 냉각시킬 수 있는 열전 장치(48)를 포함하고 있다. 조절된 공기는 이중 덕트(52)에 의해 통기구(36)와 도관(38)으로 분배된다. 물론, 탑승자 에어 커튼 시스템(30)은, 예를 들면, 도 1b에 도시된 소형 압축기 냉각 유닛(146)을 이용하여, 도시된 것과 다르게 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

예시적인 제2 공기 구멍(34)의 여러 구성이 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있다. 통상적으로, 시트 바닥부 쿠션(54)은 측면에 고정된 트림 부재(56)를 포함하고 있다. 도 6a는 트림 부재(56)의 내부에 배치된 제2 공기 구멍(34)을 나타내고 있고, 도 6b는 트림 부재(56)의 외부에 제공된 제2 공기 구멍(34), 예를 들면, 도관(38)을 나타내고 있다. 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 공기 구멍(34)이 조절된 공기가 공급될 수 있는 쿠션(54)으로부터 뻗어나와 있다. 시트 바닥부는, 예를 들면, 차량 바닥(60)에 고정된 조정가능한 트랙(58)에 의해 움직일 수 있게 지지되어 있다. 제2 공기 구멍(34)은 시트(20)와 함께 차량 바닥(60)에 대하여 이동한다.

하나의 예로서, 제1 공기 구멍(32)이 시트백(22)에 장착되어 있으며 착석시 탑승자의 어깨 위의 구역에 배치되어 있는 것으로 도 7에 도시되어 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 공기 구멍(32)은 상기 예에서 축에 대해 회전가능한 하우징(94)을 지지하는 플리넘(138)을 포함하고 있다. 상기 예에서, 플리넘(138)은 에어 커튼(C)을 발생시키는 통기구(96)로 조절된 공기를 전달하는 유체 공동(fluid cavity)을 한정하는 외측 구조를 제공한다. 왼쪽 제1 공기 구멍(32)과 오른쪽 제1 공기 구멍(32)으로부터 나오는 공기 유동이, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 탑승자의 전방에 있는 한 지점(115)에서 만난다. 도 8a에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 하우징(94)은 형상이 대체로 원통형이고 제1 창문(98)과 제2 창문(100) 그리고 개방된 바닥부(102)를 포함하고 있다. 통기구(96)는 제1 창문(98)에 배치되어 있으며 통기구(96)가 하우징(94)에 대하여 회전하는데 있어서 중심이 되는 피벗축(104)을 포함하고 있다. 공기를 탑승자의 머리 또는 목에 직접 내뿜지 않도록 통기구(96)의 출구(106)의 위치를 시트(20)에 있는 탑승자의 위치에 대하여 조정하기 위해서 입력 장치(120)에 대해 반응하는 액추에이터(117, 118)가 탑승자에 의해 사용될 수 있다. 이런 식으로, 통기구(96)는 상이한 키와 크기 그리고 상이한 선호도를 가진 탑승자에 맞게 쉽게 배치될 수 있다.

통기구(96)는 통기구(96)의 출구(106)로부터 공기가 배출되지 않는 데드 존(112)에 의해서 분리된 제1 유동 경로(114)와 제2 유동 경로(116)를 제공하는 방열구멍(108, 110)을 가지고 있다. 방열구멍(110)은 폭의 적어도 3배의 높이를 가지고 있는 출구(106)의 적어도 15%를 차단하는 차단벽을 만들어낸다. 차단벽이 전혀 사용되지 않을 수 있거나, 상기 출구(106)의 보다 작은 부분 또는 보다 많은 부분, 예를 들면, 상기 출구(106)의 5% 내지 25%를 차단하는 차단벽이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 조절된 공기를 귀에 내뿜는 것이 불쾌할 수 있으므로 상기 데드 존(112)은 통상적으로 직접적인 공기 유동에 민감한 탑승자의 귀와 정렬되도록 설계되어 있다(도 9). 다양한 예에서, 데드 존(112)은, 목의 뒷부분과 같이, 다른 민감한 신체 부위와 정렬될 수 있다.

탑승자 에어 커튼 시스템과 탑승자 주위의 경계층이 도 10 내지 도 11b에 개략적으로 도시되어 있다. 개시된 에어 커튼 시스템(30)은 뜨거운 및/또는 차가운 차량 내부 환경에 사용될 수 있다. 탑승자 에어 커튼 시스템(30)에 의해 제공된 경계층은 "초록색"(불쾌한 환경은 "빨간색"으로 표시되어 있음)으로 표시되어 있으며 탑승자를 뜨거운 내부 환경으로부터 격리시키는 경계면을 만들어 낸다. 이것은 HVAC 시스템이 내부 차량 환경을 보다 쾌적한 열 평형상태로 변화시키는 동안 시트 바닥부와 시트백 가열 및 냉각 장치로 하여 쾌적한 탑승자 미기후를 보다 잘 유지시킬 수 있게 할 수 있다.

도 12를 참고하면, 미기후 장치/시스템이 뒷좌석 탑승자 구역(150)을 위해 시트(20)의 후방에 제공되어 있다. 상기 시스템은, 예를 들면, 지도 포켓(map pocket)과 통합된, 앞좌석(20)의 탑승자 지지면의 반대쪽에 있는 시트백의 하부 수직면에 방사 가열기(62)를 제공한다. 통기구(64)를 가진 대류성 가열기/냉각기가 방사 가열기(62)의 위에 배치되어 있으며 조절된 공기를 뒷좌석 탑승자의 다리로, 구체적으로는 뒷좌석 탑승자의 다리의 맨 윗부분, 다리의 앞부분, 그리고 발 중의 하나 이상으로 향하게 하도록 구성되어 있다. 통기구(64)는 탑승자와 마주 대하는 시트백의 수평면에 배치되어 있지만, 탑승자와 마주 대하는 수직면 또는 측면에 배치될 수 있다. 열전 모듈(66) 또는 HVAC 시스템이 조절된 공기를 상기 통기구에 공급할 수 있다.

비록 특정 구성요소의 배치가 도시된 실시례에 개시되어 있지만, 다른 배치형태가 유익할 수 있다는 것도 알아야 한다. 비록 단계가 특정의 순서로 도시되고, 기술되고, 청구항에 기재되어 있지만, 달리 표시되어 있지 않으면 상기 단계는 임의의 순서로, 분리되거나 결합되어 실행될 수 있고 본 발명에 따라 여전히 유익할 것이라는 것을 알아야 한다.

비록 상이한 예들이 도면에 도시된 특성 구성요소를 가지고 있지만, 본 발명의 실시례가 이러한 특정 결합형태로 제한되지 않는다. 여러 예들 중의 한 예의 구성요소나 특징의 일부가 상기 여러 예들 중의 다른 예의 구성요소나 특징과 결합되어 사용될 수 있다.

비록 예시적인 실시례를 개시하였지만, 당업자는 일정 변경사항이 본 발명의 청구범위 내에 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러한 이유로, 아래의 청구범위는 그것의 진정한 범위와 내용을 정하도록 검토되어야 한다.

Claims (22)

1. 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템으로서,
   시트 쿠션과 시트백을 가지고 있으며, 상기 시트백이 탑승자 어깨 위에 배치되도록 구성된 부분을 가지고 있는, 시트; 그리고
   상기 시트백에 지지되어 있고 상기 부분에 배치되어 있으며, 공기 유동을 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 향하게 하도록 구성되어 있는 공기 구멍;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 시트백이 머리 받침대를 포함하고 있고, 상기 머리 받침대는 시트백 지지부에 대하여 조정가능하고, 상기 공기 구멍이 상기 시트백에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기 구멍이 착석한 탑승자의 머리와 목으로부터 멀어지게 향하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 공기 구멍이 하우징과 통기구를 포함하고 있고, 상기 통기구로부터 나오는 공기 유동을 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 위치시키거나 착석한 탑승자의 머리와 목으로부터 멀어지게 위치시키기 위해서 상기 통기구가 상기 하우징에 대하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 공기 구멍에 의해서 내보내진 공기의 데드 존이 착석한 탑승자의 귀와 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 공기 구멍이 3.5 cfm +/-10%, 4500 +/-10%의 레이놀즈수, 그리고 8m/s +/-10%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가진 공기 유동을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 공기 구멍이 제1 공기 구멍이고, 상기 시트 쿠션이 다른 공기 유동을 착석한 탑승자의 다리에 인접하게 향하게 하도록 구성된 제2 공기 구멍을 각각 포함하는 복수의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
8. 제7항에 있어서, 제2 공기 구멍이 3.5 cfm +/-10%, 4000 +/-10%의 레이놀즈수, 그리고 7m/s +/-10%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가진 공기 유동을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
9. 제7항에 있어서, 상기 시트가 제1 공기 구멍과 제2 공기 구멍 중의 적어도 하나에 조절된 공기를 제공하도록 구성된 열전 모듈과 연통되어 있고, 상기 열전 모듈은 제1 공기 구멍 및 제2 공기 구멍과는 실질적으로 다른 공급원으로부터 공기를 흡입하는 상기 열전 모듈에 대한 공기 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
10. 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템으로서,
    시트 쿠션과 시트백을 가진 시트를 포함하고 있고, 상기 시트 쿠션이 공기 유동을 착석한 탑승자의 다리에 인접하게 향하게 하고 탑승자의 다리 위에서 만나게 하여 탑승자로부터 계속하여 멀어지게 하도록 구성된 공기 구멍을 각각 포함하는 복수의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 탑승자 에어 커튼 시스템.
11. 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법으로서,
    입구로부터 나오는 공기를 확산된 주위 환경으로부터 조절하는 단계;
    조절된 공기를 제1 공기 구멍과 제2 공기 구멍에 제공하는 단계;
    탑승자의 머리에 인접해 있으며 제1 공기 구멍으로부터 공기의 제1 경계층을 만들어내는 단계; 그리고
    탑승자의 다리에 인접해 있으며 제2 공기 구멍으로부터 공기의 제2 경계층을 만들어내는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
12. 제11항에 있어서, 제1 경계층을 만들어내는 단계가 탑승자 어깨 위에 있는 부분을 가지는 시트백에 배치된 제1 공기 구멍으로부터 공기의 제1 경계층을 공급하는 것을 포함하고, 제2 경계층을 만들어내는 단계가 시트 쿠션의 측면에 배치된 제2 공기 구멍으로부터 공기의 제2 경계층을 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
13. 제12항에 있어서, 공기의 제1 경계층과 제2 경계층이 각각 3.5 cfm +/-10%, 4250 +/-20%의 레이놀즈수, 그리고 7.5m/s +/-20%의 속도 중의 적어도 두 가지를 가진 공기 유동을 제공하는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
14. 제12항에 있어서, 공기의 제1 경계층과 제2 경계층이 더 이상 방해를 받지 않고 제1 공기 구멍과 제2 공기 구멍으로부터 차량 내부로 들어오는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
15. 제12항에 있어서, 제1 공기 구멍이 하우징과 통기구를 포함하고 있고, 상기 통기구로부터 나오는 공기 유동을 착석한 탑승자의 머리와 목에 인접하게 위치시키거나 착석한 탑승자의 머리와 목으로부터 멀어지게 위치시키기 위해서 상기 통기구가 상기 하우징에 대하여 이동가능하고, 제1 공기 구멍이 상부 유동 경로와 하부 유동 경로의 사이에 배치된 데드 존을 제공하고, 상기 데드 존은 상기 공기 구멍을 통하여 유동하는 것을 가로막는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
16. 제11항에 있어서, 공기를 조절하는 단계가 펠티에 효과에 기초하여 작동되는 열전 장치를 가로질러서 공기를 통과시키는 것에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
17. 제11항에 있어서, 공기를 조절하는 단계가 증발하는 액체 냉매를 가지는 열교환기를 가로질러서 공기를 통과시키는 것에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 시트로부터 자동차 탑승자의 주위에 에어 커튼을 발생시키는 방법.
18. 시트용 에어 커튼 통기구로서,
    하우징; 그리고
    상기 하우징에 대하여 이동가능한 통기구;
    를 포함하고, 상기 통기구가 폭보다 상당히 더 큰 높이를 가지고 있고, 상기 높이와 폭이 상부 유동 경로와 하부 유동 경로를 제공하는 출구를 제공하고, 상부 유동 경로와 하부 유동 경로의 사이에 데드 존이 배치되어 있고, 상기 데드 존은 상기 통기구를 통하여 유동하는 것을 상당히 가로막도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시트용 에어 커튼 통기구.
19. 제18항에 있어서, 상기 통기구가 상기 출구의 적어도 15%를 차단하는 차단벽을 포함하고 있고, 상기 높이가 상기 폭의 적어도 3배인 것을 특징으로 하는 시트용 에어 커튼 통기구.
20. 앞좌석으로서,
    탑승자 지지면을 함께 제공하는 시트 쿠션과 시트백을 포함하고, 상기 탑승자 지지면이 앞좌석 탑승자에게 열조절을 제공하도록 구성되어 있고, 상기 시트백이 상기 탑승자 지지면의 반대편에 열조절 모듈을 가지고 있고 앞좌석 뒤쪽의 뒷좌석 탑승자에세 열조절을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 앞좌석.
21. 제20항에 있어서, 상기 시트백이 상기 탑승자 지지면의 반대쪽을 향하는 방사 가열 장치를 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 앞좌석.
22. 제20항에 있어서, 상기 시트백이 상기 탑승자 지지면의 반대쪽을 향하는 공기 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 앞좌석.

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