KR20000006819A - 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 의자나 사무용 의자 및 방석 등의 시트 내부에 페르미 전위차로서외부로 부터 에너지를 흡수하여 외부로 에너지를 방출하는 열전 반도체에 의해 여름에는 시트를 냉각시키고, 겨울에는 따뜻하게 가열하여 승차감을 향상시킴과 동시에 쾌적한 운전에 도움을 줄 수 있도록 한 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 시트 내부에 교번적으로 다수 배열된 P형 반도체 및 N형 반도체로 이루어진 열전 반도체와 열전달 매체 및 냉각팬이 설치된 방열판, 가열시 과열를 방지하는 서미스터, 그리고 시스템 전체를 제어하는 제어기로 이루어진 냉온장치로 이루어진 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치가 제공된다.

Description

열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치{Cool and warm device of sheet using thermal semiconductor}

본 발명은 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 의자나 사무용 의자 및 방석 등의 시트 내부에 페르미 전위차로서외부로 부터 에너지를 흡수하여 외부로 에너지를 방출하는 열전 반도체에 의해 여름에는 시트를 냉각시키고, 겨울에는 따뜻하게 가열하여 승차감을 향상시킴과 동시에 쾌적한 운전에 도움을 줄 수 있도록 한 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치에 관한 것이다.

일반적으로 사람은 대부분의 시간을 차량이나 사무실 등에서 의자에 앉아 생활을 하게 되는 데 대개 차량의 내부나 건물의 실내에는 냉난방 시설이 갖추어져 실내의 내부를 전체적으로 냉난방하게 되므로 사람이 쾌적함을 느끼는 체감온도를 맞추기 위해서는 난방과 냉방을 필요이상으로 많이 해야 됨에 따라 에너지의 손실이 많고 특히 온풍 또는 냉풍배출구와 멀리 떨어져 있는 사람은 체감온도가 높아 냉온방 효과를 크게 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

그리고 여름철에는 시트의 좌판 및 등판과 맞닿는 엉덩이와 등부위에는 실내나 차내의 에어컨이 작동되고 있어도 접촉으로 인한 온도의 상승으로 땀이 쉽게 베이게되므로 불쾌감을 주고 안전운전을 방해하며, 특히 겨울철에는 히터의 가동으로 차량의 내부 온도가 상승될 때 까지 차거움을 그대로 느끼고 있어야 되는 불편함이 있었다.

근래에는 시트에 히터장치를 설치한 고급차가 일부 나오고 있으나 이는 장착비용이 고가이므로 고급차 등 극히 일부에 한정되므로서 실용적이지 못할 뿐 아니라 히터로서 가열함에 따른 밧데리의 과다 소모를 발생시키는 등의 폐단이 있었다.

본 발명의 목적은 종래의 이와같은 문제점을 해소하고자 한 데 있는 것으로 시트 내부에 교번적으로 다수 배열된 p형 반도체 및 n형 반도체로 이루어진 열전 반도체와 열전달 매체 및 냉각팬이 설치된 방열판, 가열시 과열를 방지하는 서미스터, 그리고 시스템 전체를 제어하는 제어기로 이루어진 냉온장치를 설치하여 전압의 인가방향에 따라 조절되는 열전 반도체에 의해 시트 표면을 냉각 또는 가열시키므로서 쾌적한 운전을 할 수 있도록 도움을 주는 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치를 제공코자 한 데 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 열전소자 냉각모듈의 일부 절개 사시도

도 2 는 방열판의 배치를 도시한 평면도

도 3 은 본 발명을 차량용 의자에 적용한 요부 단면도

도 4 는 본 발명의 요부 단면도

도 5 는 열전 반도체의 내부 작동 설명도

도 6 은 본 발명을 사무용 의자에 적용한 요부 단면도

도 7 은 본 발명을 방석에 적용한 요부 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 시트 2 : 좌판 3 : 등받이

4 : 플레이트 5 : 열전 반도체 6 : 열전달 매체

7 : 방열판 7':방열핀 7a :중간분리대

8 : 냉각팬 9 : 서미스터 10 : 제어기

11 : 냉온장치 12 : 사무용 의자 13 : 방석

14 : 통기공 16 : 케이싱 17 : 단열재

가 : 냉각모듈

본 발명에 따른 열전 반도체를 이용한 시트의 냉각장치는 시트(1)를 구성하고 있는 좌판(2)과 등받이(3)의 양측 또는 어느 일측 내부에 세라믹 플레이트(4)의 사이로 다수의 p형 반도체 및 n형 반도체가 교번적으로 배열된 열전 반도체(5)와, 전기 열전 반도체(5)에 의해 시트(1)의 표면을 냉각 또는 가열시키는 열전달 매체 (6)와, 열전 반도체(5)에서 발생된 열을 열전달 매체로 방열하는 방열판(7)과, 그열을 발산하는 냉각팬(8) 그리고 열전달 매체에 부착되어 과열을 방지하는 서미스터(9) 및 상기 시스템 전체를 제어하는 제어기(10)로 이루어진 냉온장치(11)가 설치된다.

이러한 냉온장치는 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이 제어기(10)를 제외한 나머지 요소를 한개의 열전소자 냉각모듈(가)로서 구성하게 되면 의자의 좌판(2) 또는 등받이(3)에 간단히 설치할 수 있게 되는 데, 이러한 열전소자 냉각모듈(가)을 형성함에 있어서는 일정한 크기로 형성한 케이싱(16)의 내부 상측에 열전 반도체(5)와 서미스터(9)를 부착한 열전달 매체(6)를 설치하여 이의 저부에 냉온차이의 상호 간섭을 차단하는 단열재(17)로서 분리시킨 냉각팬(8)과 방열판(7)을 동일면에 설치한 넓고 납작한 형상으로 구성하며 열전달 매체(6)에는 고른 열전달을 위한 통기공(14)이 다수개 뚫리고 또 방열판(7)은 방열핀(7')을 중간분리대(7a)를 중심으로형상으로 배치하여 냉각팬(8)에 의한 공기의 접촉면적을 크게 구성한다.

도면중 미설명 부호 18은 차량의 에어컨 송풍 닥트이다.

이와같이 된 본 발명의 냉온장치(11)는 자동차의 시트(1)의 내부에 설치하여 자동차의 메인 배터리의 전원을 이용하여 좌판(2)과 등받이(3)를 냉온시키는 자동차용으로 사용이 가능하고 또 사무용 의자(12)의 좌판(2)이나 등받이(3) 그리고 방석(13)의 내부에 설치하여 제어기(10)의 조절로서 계절에 따라 냉온을 선택적으로 사용할 수 있다.

상기 열전 반도체(5)는 세라믹 플레이트(4)의 사이로 다수의 p형 반도체 및 n형 반도체가 교호로 배열되어 있으며 일정 전류를 인가했을 때 펠티어(Peltier)효과를 이용하여 외부의 에너지를 흡수함으로서 유입된 에너지를 방출하는 소자로 이루어져 있는 것으로 도 3 과 같이 아래쪽 세라믹 접합부가 위쪽 세라믹 접합부보다 에너지 준위가 낮게 되면 p형.n형 반도체 내로 전자가 이동하게 된다.

따라서, 위쪽 전극에서 p형,n형 반도체로 전자가 이동할 때 위쪽 세라믹 접합부에서 냉각 작용이 일어나게 되고 이때 아래의 세라믹 접합부에서는 에너지가 방출하게 되어 방열 현상이 일어나게 되며 이러한 냉각과 발열은 열전달 매체(6)를 통해 의자의 표면으로 전달되어 이를 냉각 또는 가열시키게 되고 가열 작동시 열전달 매체(6)는 서미스터(9)에 의해 과열이 방지되도록 제어되며 냉각팬(8)은 방열판 (7)으로 전도된 열전 반도체(5)의 열을 송풍시켜 효율적으로 발산시키므로서 열전 반도체(5)의 냉각 효율을 향상시키게 되는 데 여기서 방열판(7)을 구성하고 있는 방열핀(7')은 중간분리대(7a)를 중심으로형상으로 배치되어 있으므로 송풍이 횡방향에서 종방향으로 그리고 다시 횡방향으로 둘러 배출됨에 따라 지연배출로 인한 접촉면적이 커서 냉각효율이 매우 상승되고 또 열전달 매체(6)에는 통기공 (14)이 다수개 뚫려 있으므로 냉온기가 고르고 효율적으로 전달되어지게 되는 것이다.

상기와 같은 열전 반도체(5)를 이용한 냉온장치(11)를 자동차의 의자에 설치할 때에는 도 1 에 도시한 바와같이 좌판(2)과 등받이(3)의 양측 또는 어느 일측 내부에 열전달 매체(6)가 상부 표면쪽으로 위치하게 설치하여 메인 배터리의 전원을 열전 반도체(5)에 접속하고 시스템을 제어하는 제어기(10)를 통해 전원을 공급하게 되면 전술한 바와 같이 열전 반도체(5)에 교번적으로 다수 배열된 p형 반도체에서 n형 반도체로 또는 n형 반도체에서 p형 반도체로 전자가 이동하여 열전반도체에 냉각 또는 발열작용이 일어나 열 전달 매체가 냉각 또는 발열되므로서 의자의 표면을 냉각시키거나 가열시키게 되는 것이다.

즉 냉각과 가열은 제어기(10)를 통한 전류의 공급상태를 변화시키면 열전 반도체(5)의 p형 반도체와 n형 반도체의 전위차에 의한 전자 이동으로 냉각과 가열을 선택적으로 조절할 수 있게 되므로 계절에 따라 사용자가 소망하는 모드를 선택하여 사용할 수 있게 된다.

그리고 냉각모드로 사용시 가열되는 방열판(7)의 냉각팬(8)을 에어컨 송풍닥트(18)와 연결시키게 되면 찬바람이 냉각팬(8)으로 유입되어 방열판(7)을 신속하고 효과적으로 냉각시키게 되므로 냉각효과가 보다 상승되는 잇점이 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열전 반도체(5)를 이용한 냉온장치(11)는 자동차용 의자나 일반 사무용 의자(12) 및 방석(13) 등에 설치하여 계절에 따라 의자를 냉각 또는 국부적으로 가열시킬 수 있어 쾌적한 운전에 도움을 주고 승차감을 향상시키며 인체의 혈액순환을 촉진시킬 수 있는 효과을 얻을 수 있다.

그리고 이상의 설명은 본 발명을 실시하기 위한 몇가지의 실시예에 불과한 것으로서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 특허청구의 범위에서 청구하는 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 실시가 가능하다.

Claims (3)

1. 시트(1)를 구성하고 있는 좌판(2)과 등받이(3)의 양측 또는 어느 일측 내부에 세라믹 플레이트(4)의 사이로 다수의 p형 반도체 및 n형 반도체가 교번적으로 배열된 열전 반도체(5)와, 전기 열전 반도체(5)에 의해 시트(1)의 표면을 냉각 또는 가열시키는 열전달 매체(6)와, 열전 반도체(5)에서 발생된 열을 열전달 매체(6)로 방열하는 방열판(7)과, 그열을 발산하는 냉각팬(8) 그리고 열전달 매체(6)에 부착되어 과열을 방지하는 서미스터(9) 및 상기 시스템 전체를 제어하는 제어기(10)로 이루어진 냉온장치(11)를 설치하여서 되는 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트(1)가 자동차 또는 사무용 의자(12) 또는 방석(13)인 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치.
3. 제 1 항에 있어서, 세라믹 플레이트(4)의 사이에 교번적으로 다수 배열된 p형 반도체 및 n형 반도체로 이루어진 열전 반도체(5)와 열전달 매체(6) 및 냉각팬(8)이 설치된 방열판(7), 가열시 과열를 방지하는 서미스터(9)를 케이싱(16)에 수납하여 열전소자 냉각모듈(가)로 구성하여서 되는 열전 반도체를 이용한 시트의 냉온장치.