KR20210065910A - 차량시트의 냉난방 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

난방모드시 외부의 온도와 열전소자의 반작용면의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 열전소자의 반작용면에 자동으로 열을 인가하는 온도편차 제어를 실행할 수 있는 차량시트의 냉난방 공급 시스템은, 차량 시트(110)의 내부에 미리 설정된 에어 공급경로를 제공하는 에어 공급부(120)와; 상기 에어 공급부(120)의 주입구(122)에 결합되며, 사용자의 조작에 따라 외부에서 공기를 강제적으로 흡입하여 가열 또는 냉각시켜 상기 에어 공급부(120)으로 공급하는 열전 모듈부(130)와; 작용측 및 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 반작용측에 자동으로 열을 인가하는 전기식 가열체(140)와; 적어도 하나 이상의 온도감지센서(151,153,155)를 구비하는 온도감지부(150)와; 상기 차량의 내부에 설치되어, 상기 사용자에 의해 난방모드 또는 냉방모드와 각각의 모드의 세기를 조절하기 위한 조작부(160)와; 상기 조작부(160)의 조작에 따라 상기 열전 모듈부(130)에 인가되는 직류 전류의 방향을 제어하여 상기 열전 모듈부(130)를 통과하는 공기를 가열 또는 냉각하며, 난방모드시 외부의 온도와 상기 열전 모듈부(130)의 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 상기 열전 모듈부(130)의 반작용측에 설치된 상기 전기식 가열체(140)를 가열하여 온도편차 제어를 실행하는 제어부(170)로 구성된다.

Description

차량시트의 냉난방 공급 시스템{Heating and Cooling Supply System for Vehicle Sheets}

본 발명은 차량시트의 냉난방 공급 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열악한 영하의 기온에서도 빠른 시간 안에 고효율의 난방성능을 구현할 수 있는 차량시트의 냉난방 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 요즘 차량에는 실내 온도를 조절하도록 에어컨 및 히터로 이루어진 공기조화장치가 구비되지만, 에어컨 및 히터로 된 공기조화장치로는 차량 시트의 온도를 조절할 수 없다.

이에 따라 하절기나 동절기에 탑승자가 시트에 착석한 상태에서 에어컨이나 히터를 동작시키더라도 시트는 실내 보다 상대적으로 냉각이 늦거나 오랜 시간동안 차가운 상태를 유지할 수밖에 없다. 이 때문에 시트에 착석한 탑승자는 엉덩이와 등에 땀이 차거나 한기 또는 추위를 느끼게 된다.

이에 따라 최근 들어서는 운전의 쾌적성을 향상시키기 위하여 차량의 시트에 냉온 장치를 설치하는 경향이 증대되고 있는데, 초기의 난방방식은 열선이나 면상발열체를 차량의 시트에 장착한 상태에서 전기를 인가하여 난방을 실시하였으나, 전자파의 발생과 고장시 고장의 원인을 찾기가 쉽지 않은 문제점으로 인해 최근에는 고사양의 차량 시트를 중심으로 열전소자를 장착시켜 차량의 시트의 온도를 조절하고 있다.

이와 같은 열전소자는 냉방 및 난방 공급을 위해 사용되는 소자로서 일반적으로 복수 쌍의 p형 열전반도체와 n형 열전반도체가 직렬 연결되어 구성되며, 열전소자에 DC 전압을 인가하면 열전소자의 한쪽 면은 흡열이 발생하여 저온이 되고 반대쪽 면은 발열이 발생하여 고온이 된다. 그리고 열전소자의 저온면과 고온면의 각각에 열전달핀 매체인 방열핀 및 블로워, 팬, 펌프 등을 이용하여 기류를 생성시켜서 열전소자의 저온면 열전달핀 매체를 통과하는 기류로부터 냉방효과를 얻고, 고온면 열전달핀 매체를 통과하는 기류로부터 난방효과를 얻는 구조이다.

예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0018459호 (2008년02월28일)에는 자동차 시트로 온도 조절된 공기를 공급하여 상기 자동차 시트의 온도를 조절하는 온도 조절 시스템이 기재되어 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0000550호 (2010년01월06일)에는 송풍팬만을 구동 즉, 열전소자는 구동하지 않는 모드와, 송풍팬은 항시 구동되지만 열전소자는 간헐적으로 구동되는 모드를 포함함으로써 종래 송풍팬과 열전소자가 항시 구동되던 시트 냉난방장치의 온도 조절 방법과 비교하여 전력 소비량을 감소시킬 수 있는 차량의 시트 냉난방장치의 온도 조절 장치 및 그 방법이 기재되어 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1524089호 (2015년05월22일)에는 차량의 시트에 냉난방풍을 제공하고, 열전소자를 이용함으로써 효과적으로 냉난방 공기를 생성하되, 냉방시 열전소자 및 냉각핀에 발생되는 응축수를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 차량 시트의 냉난방유닛이 기재되어 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0010441호 (2015년01월28일)에는 시트에 장착되는 열전소자모듈에 에어 흐름을 개선하기 위한 파이프를 열전소자모듈의 몸체 외주면에 추가로 구성하여, 시트 난방시에 열전소자를 중심으로 양 측면에 형성된 방열핀 중 냉각부로 작용하는 방열핀에 생성되는 물방울이 파이프로부터 전달되는 에어에 의해 배출구 방향으로 떨어져 나가 배출되기 때문에 방열핀의 결로 현상을 제거할 수 있는 시트용 냉난방 시스템의 열전소자모듈이 기재되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 열전소자를 이용한 에어컨시스템은 냉방시에는 상대적으로 큰 문제가 없으나, 난방시에는 냉각핀 결로 현상이 발생하는 치명적 문제가 있어서, 실내 공기로 결로를 날려보내서 해결하거나, 방열판에 흡읍재를 사용하거나, 또는 별도의 파이프를 열전소자모듈의 몸체 외주면에 추가로 구성하는 경우도 있으나 전체 장치의 구성이 커지고 추위가 심한 지역일수록 차량의 난방시간과 난방 효율이 현저히 떨어지는 문제점을 갖고 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0018459호 (2008년02월28일) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0000550호 (2010년01월06일) 대한민국 등록특허공보 제10-1524089호 (2015년05월22일) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0010441호 (2015년01월28일)

본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 단점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 난방모드시 외부의 온도와 열전소자의 반작용면의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 열전소자의 반작용면에 자동으로 열을 인가하는 온도편차 제어를 실행할 수 있는 차량시트의 냉난방 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템은, 사용자가 착석하기 위해 차량의 내부에 설치된 차량 시트, 상기 차량 시트의 내부에 일체형으로 형성되거나 별도로 설치되며, 차량 시트의 내부에 미리 설정된 에어 공급경로를 제공하는 에어 공급부, 상기 에어 공급부의 주입구에 결합되며, 사용자의 조작에 따라 외부에서 공기를 강제적으로 흡입하여 가열 또는 냉각시켜 에어 공급부로 공급하는 열전 모듈부, 상기 열전 모듈부의 반작용측에 설치되며, 작용측 및 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 반작용측에 자동으로 열을 인가하는 전기식 가열체, 상기 에어 공급부로 공급되는 공기의 온도와 상기 차량의 실내온도가 측정되도록 상기 열전 모듈부에 설치되는 제1 온도감지센서 및 제2 온도감지센서와 상기 차량 시트에 설치되는 제3 온도감지센서를 구비하는 온도감지부, 상기 차량의 내부에 설치되며, 상기 사용자에 의해 난방모드 또는 냉방모드와 각각의 모드의 세기를 조절하기 위한 조작부 및 상기 조작부의 조작에 따라 상기 열전 모듈부에 인가되는 직류 전류의 방향을 제어하여 열전 모듈부를 통과하는 공기를 가열 또는 냉각하며, 난방모드시 외부의 온도와 열전 모듈부의 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 열전 모듈부의 반작용측에 설치된 상기 전기식 가열체를 가열하여 온도편차 제어를 실행하는 제어부를 포함하며, 상기 열전 모듈부는, 상부 케이스와 하부 케이스가 수직방향으로 서로 결합되면서 내부에 설치공간을 형성하며, 일측단에는 외부 공기를 흡입하기 위한 에어 흡입구가 형성되며, 타측단의 상측에는 열전 모듈부의 작용측을 통과하는 공기를 상기 에어 공급부로 공급하기 위해 에어 공급부의 주입구에 결합되는 제1 에어 배출구가 형성되며, 타측단에는 상기 열전 모듈부의 반작용측을 통과하는 공기를 배출하기 위해 제2 에어 배출구가 형성되는 케이스, 상기 케이스의 내부에 형성된 설치공간에 장착되며, 작용면은 상측에 반작용면은 하측에 위치되도록 배치되며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 작용면이 발열 또는 흡열동작을 실행하는 열전소자, 상기 열전소자의 작용면을 감싸는 상측 방열판과 열전소자의 반작용면을 감싸는 하측 방열판으로 구성되어, 열전소자에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열소자 및 상기 케이스의 내부에 형성된 설치공간에 장착된 상기 상측 방열판과 하측 방열판의 전단에 장착되며, 상기 제어부의 제어에 따라 강제적으로 바람을 일으켜 상기 상측 방열판으로 공급하는 제1 송풍기와 상기 하측 방열판으로 공급하는 제2 송풍기를 구비하는 송풍부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3 온도감지센서에서 아날로그신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기, 상기 열전소자에 인가되는 직류전류의 방향을 변환하는 정역전환회로 및 상기 조작부에서 설정된 온도값에 따라 상기 제1 내지 제3 온도감지센서에서 검출된 온도 값에 따라 상기 정역전환회로의 출력전류의 방향을 제어하거나, 상기 전기식 가열체를 가열하기 위해 정역전환회로의 출력전류의 방향을 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부의 마이크로프로세서는, 상기 차량 시트의 외기 온도가 영상일 때는 상기 열전소자의 반작용면의 온도가 흡열작용이 원활하도록 차량 시트의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 낮도록 제어하고, 상기 외기 온도가 영하일 때는 외기 온도를 무시하고 열전소자의 작용면에 결로나 수증기의 응결이 발생하지 않도록 온도편차를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템에 따르면, 난방모드시 외부의 온도와 열전소자의 반작용면의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 열전소자의 반작용면에 자동으로 열을 인가하는 온도편차 제어를 실행할 수 있어, 열악한 영하의 기온에서도 빠른 시간 안에 고효율의 난방성능을 구현할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 냉난방모드 동작시 전자파가 노출되지 않으며, 진동 및 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전자식 냉각 또는 가열방식을 이용하기 때문에 온도 응답성(즉시 냉각 또는 가열)이 좋아 열선이나 면상발열체를 사용하는 종래의 제품 보다 상대적으로 더욱 우수한 효과를 갖는다.

뿐만 아니라 피로 손상 기계부품인 모터와 히터코일과 같은 구성부품을 사용하지 않기 때문에 냉각 수단으로는 가장 긴 수명 신뢰성을 갖을 수 있어, 제품 경쟁력을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 사시도이며;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 열전모듈부의 분해 사시도이며;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 회로 연결관계를 설명하기 위한 블록 구성도이며;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 제어부의 블록 구성도이며;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 열전소자의 사시도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 구성과 동작을 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 사시도이며; 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 열전모듈부의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템은, 사용자가 착석하기 위해 차량의 내부에 설치된 차량 시트(110)와, 에어 공급부(120), 열전 모듈부(130), 전기식 가열체(140), 온도감지부(150), 조작부(160), 제어부(170)으로 구성된다.

여기서, 에어 공급부(120)는 차량 시트(110)의 내부에 일체형으로 형성되거나 별도로 설치되어, 차량 시트(110)의 내부에 미리 설정된 에어 공급경로를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 열전 모듈부(130)는, 사용자 또는 작업자에 의해 에어 공급부(120)의 주입구(122)에 결합되며, 사용자의 조작에 따라 외부에서 공기를 강제적으로 흡입하여 가열 또는 냉각시켜 에어 공급부(120)으로 공급한다.

여기서, 열전 모듈부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(131a)와 하부 케이스(131b)가 수직방향으로 서로 결합되면서 내부에 설치공간을 형성하며, 일측단에 외부 공기를 흡입하기 위한 에어 흡입구(131-1)가 형성되며, 타측 상측에 상기 열전 모듈부(130)의 작용측을 통과하는 공기를 상기 에어 공급부(120)로 공급하기 위해 상기 에어 공급부(120)의 주입구(122)에 결합되는 제1 에어 배출구(131-2)가 형성되며, 타측단에 상기 열전 모듈부(130)의 반작용측을 통과하는 공기를 배출하기 위해 제2 에어 배출구(131-3)가 형성되는 케이스(131)와, 상기 케이스(131)의 내부에 형성된 설치공간에 장착되며, 작용면(S3)은 상측에 반작용면(S1)은 하측에 위치되도록 배치되며, 상기 제어부(170)의 제어에 따라 상기 작용면(S3)이 발열 또는 흡열동작을 실행하는 열전소자(133)와, 상기 열전소자(133)의 작용면(S3)을 감싸는 상측 방열판(135a)과 상기 열전소자(133)의 반작용면(S1)을 감싸는 하측 방열판(135b)으로 구성되어, 상기 열전소자(133)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열소자(135)와, 상기 케이스(131)의 내부에 형성된 설치공간에 장착된 상기 상측 방열판(135a)과 하측 방열판(135b)의 전단에 장착되어, 제어부(170)의 제어에 따라 강제적으로 바람을 일으켜 상기 상측 방열판(135a)으로 공급하는 제1 송풍기(137a)와 상기 하측 방열판(135b)으로 공급하는 제2 송풍기(137b)를 구비하는 송풍부(137)로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 열전소자(133)는 펠티어 소자, 열전 변환 소자, 반등체 소자, 펠티에 소자, 온도 모듈, TEC, 라고도 표현하며, 직류 전류에 의해 냉각 · 가열· 온도 제어를 자유롭게 하는 반도체 소자이며, 열전소자에 직류 전류를 흐르게 함으로써 (1)소자의 양면에 온도차가 발생시키고, (2)저온 측에서 흡열, 고온 측에서 발열이 일어나 열전소자의 저온 측에서 고온 측으로 열을 밀어. 즉, 열 펌프의 역할을 하며, (3)전류의 극성을 바꾸는 것만으로 펌핑하는 열 방향을 바꾸고 또한 전류의 크기를 바꾸는 것으로, 펌핑되는 열량의 크기를 바꿀 수 있다.

또한, 송풍부(137)에는 각각의 제1 또는 제2 송풍기(137a, 137b)를 구동시키는 모터가 별도로 구비될 수도 있고, 각각의 송풍팬에 모듈형식으로 구현되는 것도 가능할 것이다.

또한, 전기식 가열체(140)는 열전 모듈부(130)의 반작용측의 하측 방열판(135b) 사이에 삽입되거나 면접촉되도록 설치되어, 작용측 및 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 반작용측에 자동으로 열을 인가하도록 동작하는 것이 바람직하다.

여기서, 전기식 가열체(140)는 전기저항 열선, PCT 발열소자, 코일 히터, 투입히터, 카트리지 히터, 주물 히터, 씨즈 히터, 할로겐 히터, 적외선 히터, 핀 히터,세라믹 밴드 히터, 후렌지 히터 등에서 선택될 수 있으며, 전기를 이용하는 가열체는 모두 적용이 가능하다.

또한, 온도감지부(150)는 상기 차량 시트(110) 및 상기 열전 모듈부(130)에 설치되어, 차량의 실내온도 및 에어 공급부(120)로 공급되는 공기의 온도를 주기적으로 측정하여 제어부(170)로 각각 전달하는 온도감지센서(151, 153, 155)를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 조작부(160)는 차량의 내부에 설치되어, 사용자에 의해 난방모드 또는 냉방모드와 각각의 모드의 세기를 조절할 수 있는데, 실제로 차량의 내부에 설치되는 로터리 스위치, 버튼 스위치, 또는 슬라이딩 스위치 중에서 선택되어 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(170)는 조작부(160)의 조작에 따라 열전 모듈부(130)에 인가되는 직류 전류의 방향을 제어하여 상기 열전 모듈부(130)를 통과하는 공기를 가열 또는 냉각하며, 난방모드시 외부의 온도와 열전 모듈부(130)의 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 상기 열전 모듈부(130)의 반작용측에 설치된 상기 전기식 가열체(140)를 가열하여 온도편차 제어를 실행하는 것이 바람직하다.

한편, 제어부(170)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 온도감지센서(151, 153, 155)에서 아날로그신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(171)와, 상기 열전소자(133)에 인가되는 직류전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(172)와, 상기 조작부(160)에서 설정된 온도값에 따라 제1 내지 제3 온도감지센서(151,153,155)에서 검출된 온도 값에 따라 상기 정역전환회로(172)의 출력전류의 방향을 제어하거나, 상기 전기식 가열체(140)를 가열하기 위해 상기 정역전환회로(172)의 출력전류의 방향을 제어하는 마이크로프로세서(173)로 구성된다.

여기서, 제어부(170)의 마이크로프로세서(173)는, 상기 차량 시트(110)의 외기 온도가 영상일 때는 상기 열전소자(133)의 반작용면(S1)의 온도가 흡열작용이 원활하도록 상기 차량 시트(110)의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 상기 외기 온도가 영하일 때는 상기 외기 온도를 무시하고 상기 열전소자(113)의 작용면(S3)에 결로나 수증기의 응결이 발생하지 않도록 온도편차를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 전원 공급부(미도시)는 차량에 구비된 배터리를 사용하거나, 별도의 전원공급장치를 사용하여도 무방할 것이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템의 동작을 설명한다.

(1) 초기 상태 설정

사용자가 본 발명에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템을 사용하기 위해서는 차량에 장착된 배터리에서 제어부(170)의 제어에 따라 열전소자(133), 송풍부(137), 온도감지부(150)를 동작시킬 수 있는 상태인지를 판단하고, 정상상태로 판단되면 차량의 대쉬보드에 장착된 상태 표시등을 이용하여 정상상태임을 표시한다.

(2) 동작모드 설정

사용자는 현재 상태가 정상상태로 판단되면, 차량의 대쉬보드에 장착된 조작부(160)를 조작하여 난방모드 또는 냉방모드를 선택하여 조작명령을 인가할 수 있으며, 각각의 난방모드 또는 냉방모드의 세기 또한 조절할 수 있다.

이때, 제어부(170)의 마이크로프로세서(173)는 사용자가 인가한 조작명령에 따라 현재 모드가 난방모드, 냉방모드 중 어느 모드인지를 판단한다.

(3) 난방모드

이때, 판단결과로써 난방모드로 판단되면, 제어부(170)의 마이크로프로세서(173)는 먼저 송풍부(137)의 상측 제1 송풍기(137a)를 구동시켜 케이스(131)의 일측단에 형성된 에어 흡입구(131-1)를 통하여 강제적으로 공기를 흡입하여 바람을 일으켜 열전 모듈부(130)의 열전소자(133)의 작용면(S3)에 장착된 상측 방열판(135a)을 횡방향으로 통과하여 케이스(131)의 타측단 상측에 형성된 제1 에어 배출구(131-2)를 통하여 배출되도록 제공하는 한편, 정역전환회로(172)를 제어하여 열전소자(133)에 들어가는 전류의 방향을 열전소자(133)의 작용면(S3)이 상측방향으로 향하도록 미리 설정된 방향(+ 또는 -방향)의 직류 전류를 열전소자(133)로 인가한다. 이때, 제어부(170)는 열전소자(133)로 인가되는 전압과 전류의 세기를 조절하여 미리 설정된 난방 모드의 세기를 조절할 수 있다.

이에 따라 열전 모듈부(130)의 열전소자(133)의 반작용면(S1)은 열을 방출하는 동시에 열전소자(133)의 작용면(S3)은 열을 흡수하기 때문에 열전소자(133)의 작용면(S3)에 설치된 방열소자(135)의 상부 방열판(135a)을 횡방향으로 통과하는 바람은 가열될 수 있어, 결국 케이스(131)의 타측단 상측에 형성된 제1 에어 배출구(131-2)를 통하여 가열된 온풍이 배출될 수 있다.

이때, 에어 공급부(120)의 주입구(122)와 케이스(131)의 타측단 상측에 형성된 제1 에어 배출구(131-2)가 사용자 또는 작업자에 의해 서로 연결되도록 결합된 경우, 온풍은 차량 시트(110)의 내부에 설치된 에어 공급관(120)을 따라 차량 시트(110)의 내부로 공급될 수 있는데, 차량 시트(110)의 내부로 배출되거나, 다시 송풍부(137)의 입력단으로 피드백되도록 연결시키는 것도 가능하다.

한편, 제어부(170)의 마이크로프로세서(173)는 현재 모드가 난방모드인 경우, 방열소자(135)의 상부 방열판(135a)에 설치된 제2 온도감지센서(153)의 온도 감지값과 차량 시트(110) 주변에 설치된 제3 온도감지센서(155)의 온도 감지값을 각각 주기적으로 수신하여 두 온도값의 차이가 미리 설정된 온도범위를 초과하지 않는 경우에는 방열소자(135)의 하부 방열판(135b)의 흡열기능이 정상적인 상태로 판단하고 전기식 가열체(140)를 동작시키지 않으나, 두 온도값의 차이가 미리 설정된 온도범위를 초과하는 경우에는 결로가 발생하거나 수증기가 응결되는 상황 등과 같이 방열소자(135)의 하부 방열판(135b)의 흡열기능이 정상적이지 않은 상태로 판단하고 전기식 가열체(140)를 동작되도록 제어한다.

즉, 제어부(170)는 외기 온도가 영상일 때는 열전소자(133)의 작용면(S3)의 방열소자(135)의 하부 방열판(135b)의 온도가 흡열작용이 원활하도록 차량 시트(110)의 주변의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 외기 온도가 영하일 때는 외기 온도를 무시하고 열전소자(133)의 작용면(S3)의 방열소자(135)의 하부 방열판(135b)에 결로나 수증기의 응축이 발생하지 않도록 온도를 제어하도록 동작하는 것이 바람직하다.

(4) 냉방모드

한편, 현재 모드가 냉방모드로 판단되면, 제어부(170)의 마이크로프로세서(173)는 먼저 송풍부(137)의 상측 제1 송풍기(137a)를 구동시켜 케이스(131)의 일측단에 형성된 에어 흡입구(131-1)를 통하여 강제적으로 공기를 흡입하여 바람을 일으켜 열전 모듈부(130)의 열전소자(133)의 작용면(S3)에 장착된 상측 방열판(135a)을 횡방향으로 통과하여 케이스(131)의 타측단 상측에 형성된 제1 에어 배출구(131-2)를 통하여 배출되도록 제공하는 한편, 정역전환회로(172)를 제어하여 열전소자(133)에 들어가는 전류의 방향을 열전소자(133)의 반작용면(S1)이 상측방향으로 향하도록 미리 설정된 방향(+ 또는 -방향)의 직류 전류를 열전소자(133)로 인가한다. 이때, 제어부(170)는 열전소자(133)로 인가되는 전압과 전류의 세기를 조절하여 미리 설정된 난방 모드의 세기를 조절할 수 있다.

이에 따라 열전 모듈부(130)의 열전소자(133)의 작용면(S3)은 열을 흡수하는 동시에 열전소자(133)의 반작용면(S1)은 열을 방출하기 때문에 열전소자(133)의 작용면(S3)에 설치된 방열소자(135)의 상부 방열판(135a)을 횡방향으로 통과하는 바람은 냉각될 수 있어, 결국 케이스(131)의 타측단 상측에 형성된 제1 에어 배출구(131-2)를 통하여 냉각된 냉풍이 배출될 수 있다.

이때, 에어 공급부(120)의 주입구(122)와 케이스(131)의 타측단 상측에 형성된 제1 에어 배출구(131-2)가 사용자 또는 작업자에 의해 서로 연결되도록 결합된 경우, 냉풍은 차량 시트(110)의 내부에 설치된 에어 공급관(120)을 따라 차량 시트(110)의 내부로 공급될 수 있다.

아래의 표 1은 본 발명에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템을 이용하여 난방모드시의 송풍부(Fan), 열전 모듈부(Module), 전기식 가열체(Heater), 열전소자의 작용면(Hot side) 및 반작용면(Cold side)의 각각의 전압과 전류를 나타낸 것으로서, 열전소자의 작용면(Hot side) 및 반작용면(Cold side)의 온도차가 심할 경우에 전기식 가열체를 동작시켜 난방온도를 상승시킬 수 있는 것을 보여주고 있다.

또한, 아래의 표 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량시트의 냉난방 공급 시스템을 이용하여 난방모드를 제어한 결과, 열전소자의 작용면(Hot side) 및 전기식 가열체(Heater Hot side)의 온도차가 실온보다 상대적으로 4℃ 정도 높은상태를 유지할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바을 둔다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

110 : 차량 시트 120 : 에어 공급관
130 : 열전 모듈부 131 : 케이스
131a : 상부 케이스 131b : 하부 케이스
133 : 열전소자 135 : 방열소자
135a : 상측 방열판 135b : 하측 방열판
137 : 송풍부 137a : 제1 송풍기
137b : 제2 송풍기 140 : 전기식 가열체
150 : 온도감지부 151~155 : 온도감지센서
160 : 조작부 170 : 제어부
171 : A/D변환기 172 : 정역전환회로
173 : 마이크로프로세서

Claims (3)

1. 사용자가 착석하기 위해 차량의 내부에 설치된 차량 시트(110);
   상기 차량 시트(110)의 내부에 일체형으로 형성되거나 별도로 설치되며, 차량 시트(110)의 내부에 미리 설정된 에어 공급경로를 제공하는 에어 공급부(120);
   상기 에어 공급부(120)의 주입구(122)에 결합되며, 사용자의 조작에 따라 외부에서 공기를 강제적으로 흡입하여 가열 또는 냉각시켜 에어 공급부(120)로 공급하는 열전 모듈부(130);
   상기 열전 모듈부(130)의 반작용측에 설치되며, 작용측 및 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 반작용측에 자동으로 열을 인가하는 전기식 가열체(140);
   상기 에어 공급부(120)로 공급되는 공기의 온도와 상기 차량의 실내온도가 측정되도록 상기 열전 모듈부(130)에 설치되는 제1 온도감지센서(151) 및 제2 온도감지센서(153)와 상기 차량 시트(110)에 설치되는 제3 온도감지센서(155)를 구비하는 온도감지부(150);
   상기 차량의 내부에 설치되며, 상기 사용자에 의해 난방모드 또는 냉방모드와 각각의 모드의 세기를 조절하기 위한 조작부(160); 및
   상기 조작부(160)의 조작에 따라 상기 열전 모듈부(130)에 인가되는 직류 전류의 방향을 제어하여 열전 모듈부(130)를 통과하는 공기를 가열 또는 냉각하며, 난방모드시 외부의 온도와 열전 모듈부(130)의 반작용측의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 열전 모듈부(130)의 반작용측에 설치된 상기 전기식 가열체(140)를 가열하여 온도편차 제어를 실행하는 제어부(170); 를 포함하며,
   상기 열전 모듈부(130)는,
   상부 케이스(131a)와 하부 케이스(131b)가 수직방향으로 서로 결합되면서 내부에 설치공간을 형성하며, 일측단에는 외부 공기를 흡입하기 위한 에어 흡입구(131-1)가 형성되며, 타측단의 상측에는 열전 모듈부(130)의 작용측을 통과하는 공기를 상기 에어 공급부(120)로 공급하기 위해 에어 공급부(120)의 주입구(122)에 결합되는 제1 에어 배출구(131-2)가 형성되며, 타측단에는 상기 열전 모듈부(130)의 반작용측을 통과하는 공기를 배출하기 위해 제2 에어 배출구(131-3)가 형성되는 케이스(131);
   상기 케이스(131)의 내부에 형성된 설치공간에 장착되며, 작용면(S3)은 상측에 반작용면(S1)은 하측에 위치되도록 배치되며, 상기 제어부(170)의 제어에 따라 상기 작용면(S3)이 발열 또는 흡열동작을 실행하는 열전소자(133);
   상기 열전소자(133)의 작용면(S3)을 감싸는 상측 방열판(135a)과 열전소자(133)의 반작용면(S1)을 감싸는 하측 방열판(135b)으로 구성되어, 열전소자(133)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열소자(135); 및
   상기 케이스(131)의 내부에 형성된 설치공간에 장착된 상기 상측 방열판(135a)과 하측 방열판(135b)의 전단에 장착되며, 상기 제어부(170)의 제어에 따라 강제적으로 바람을 일으켜 상기 상측 방열판(135a)으로 공급하는 제1 송풍기(137a)와 상기 하측 방열판(135b)으로 공급하는 제2 송풍기(137b)를 구비하는 송풍부(137); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량시트의 냉난방 공급 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(170)는,
   상기 제1 내지 제3 온도감지센서(151, 153, 155)에서 아날로그신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(171);
   상기 열전소자(133)에 인가되는 직류전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(172); 및
   상기 조작부(160)에서 설정된 온도값에 따라 상기 제1 내지 제3 온도감지센서(151, 153, 155)에서 검출된 온도 값에 따라 상기 정역전환회로(172)의 출력전류의 방향을 제어하거나, 상기 전기식 가열체(140)를 가열하기 위해 정역전환회로(172)의 출력전류의 방향을 제어하는 마이크로프로세서(173);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량시트의 냉난방 공급 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부(170)의 마이크로프로세서(173)는,
   상기 차량 시트(110)의 외기 온도가 영상일 때는 상기 열전소자(133)의 반작용면(S1)의 온도가 흡열작용이 원활하도록 차량 시트(110)의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 낮도록 제어하고,
   상기 외기 온도가 영하일 때는 외기 온도를 무시하고 열전소자(113)의 작용면(S3)에 결로나 수증기의 응결이 발생하지 않도록 온도편차를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량시트의 냉난방 공급 시스템.

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