基于单偶的柔性热电系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月1日提交的美国临时申请第62/579,910号的优先权。

本发明涉及机动车辆中的具有加热和冷却机构或装置的座椅组件。更具体地，本发明涉及利用蜂窝泡沫垫组装的基于单偶的柔性热电系统，该系统改善了穿过散热器的气流并减少了从空气通道的泄漏。

背景技术：

机动车辆包括一个或更多个汽车座椅组件，所述一个或更多个汽车座椅组件具有用于在车辆地板上方支承乘客或乘员的座椅垫和座椅靠背。众所周知，为了座椅乘员舒适而在座椅组件内提供加热和/或冷却。例如，可以将加热和/或冷却热电元件集成至座椅组件中。一个示例是包括由隔热材料形成的细长面板的热电装置，并且该热电装置具有由在隔热材料内部的压实导体和在隔热材料外部的膨胀导体形成的多个热电元件。另一个示例是被编织或组装成隔热面板的热电串线。该热电串可以包含被间隔开的热电元件，所述热电元件被热连接和电连接至一定长度的编织的、网状的、绞合的、发泡的或以其他方式的膨胀的和可压缩的导体。

然而，当前系统依赖于位于在泡沫垫内和/或在泡沫垫内呈层状的加热和/或冷却热电元件。热电元件可以与泡沫分离。而且，泡沫中的用于提供穿过散热器的气流的通道可能使空气从通道泄漏。此外，当使用两层泡沫来形成泡沫垫时，所述层可能在负载下或随时间分离。

因此，期望在泡沫垫内提供具有穿过散热器的改善的气流的基于单偶的热电系统。还期望减少空气泄漏出泡沫垫内的气流通道。此外，当两层泡沫被用于座椅泡沫垫时，期望改善两层泡沫之间的结构强度。

技术实现要素：

基于单偶的热电系统包括集成至可以包括上泡沫层和主泡沫层的蜂窝泡沫座椅垫中的热电电路。该热电电路包括多个单偶与散热器，所述多个单偶与散热器可以通过上泡沫中的插入孔被压入主泡沫中的气流通道中。上泡沫对空气通道进行密封以免于泄漏，这改善了穿过散热器的气流。此外，上泡沫可以与主泡沫互锁。可替选地，上泡沫可以包括插入孔和气流通道的一部分。

附图说明

当结合附图进行考虑时，通过参照以下详细描述将容易更好地理解本发明的优点，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施方式的基于单偶的柔性热电系统的顶部透视图；

图2是根据图1中所示的实施方式的具有单偶的热电电路的顶部透视图；

图3是根据图1中所示的实施方式的具有单偶的热电电路的底部透视图；

图4是根据图1中所示的实施方式的与主泡沫组装的上泡沫的顶部透视图；

图5是根据图1中所示的实施方式的与上泡沫和主泡沫组装的具有单偶的热电电路的侧视图；

图6是根据图1中所示的实施方式的与上泡沫和主泡沫组装的具有单偶的热电电路的顶部透视图；

图7是根据本发明的第二实施方式的与基底泡沫的组装的上泡沫的顶部透视图；

图8是根据图7中所示的实施方式的与上泡沫和基底泡沫组装的具有单偶的热电电路的侧视图；

图9是根据图7中所示的实施方式的与上泡沫和基底泡沫组装的具有单偶的热电电路的顶部透视图；

图10是根据本发明的第三实施方式的与基底泡沫组装的上泡沫的顶部透视图；

图11是根据图10中所示的实施方式的与上泡沫和基底泡沫组装的具有单偶的热电电路的侧视图；以及

图12是根据图10中所示的实施方式的与上泡沫和基底泡沫组装的具有单偶的热电电路的顶部透视图。

具体实施方式

图1至图12示出了根据在本文中所描述的实施方式的基于单偶的柔性热电模块、合并了热电模块的柔性热电电路组件以及具有泡沫垫的柔性热电电路组件的组件。在说明书、附图或权利要求书中采用或示出的方向性指代，例如，顶部、底部、上、下、向上、向下、纵向、横向、左、右等是为了便于描述而采用的相对术语，而不是旨在在任何方面限制本发明的范围。例如，图示出了热电模块和具有朝向图的底部延伸的散热器的柔性热电电路组件。显而易见的是，根据本公开内容的热电模块和柔性热电电路组件可以面向任意方向。此外，示出了热电模块、柔性热电电路组件以及泡沫的剖视图，以示出它们的层和部件，但是这样的视图不一定是按比例的。参照附图，贯穿若干视图，相似的附图标记指示相似或相应的部件。

本文中所描述的热电模块是分立的冷却和/或加热块或部件，其可以安装至柔性电路面板以创建柔性热电电路组件。可替选地，热电模块可以与线缆、粘合剂、箔等电连接，以创建柔性热电电路组件。每个热电模块都是刚性的，以保护包含在其中的热电材料，而若干热电模块在柔性电路面板上的分布产生了柔性热电电路组件。柔性电路面板的尺寸和形状可以被设计成针对特定的冷却和/或加热应用。柔性电路面板还可以被配置成支承合适的数目和位置或模式的串联和/或并联地电连接的热电模块，以实现期望的热电性能。

图1示出了根据本公开内容的一个实施方式的基于单偶的柔性热电系统10的顶部透视图。基于单偶的柔性热电系统10提供了用于加热或冷却在机动车辆中使用的汽车座椅(未示出)的方式。基于单偶的柔性热电系统10部分地包括与泡沫垫18组装的热电电路14。如图2和图3中所示，热电电路14包括多个单偶22，所述多个单偶22中的每一个可以热耦合至散热器26。导体30将每个单偶22电连接至相邻的单偶22’。通过导体30串联地电互连的多个单偶22、22’形成单偶22、22’的热电电路14。可替选地，多个单偶22、22’可以并联地和/或以串联连接与并联连接相组合地电互连。在2018年2月8日提交的pct申请pct/us2018/017409中描述了合适的热电电路14的示例，该pct申请的全部公开内容通过引用并入本文。

如根据本公开内容的实施方式所描述的，可以将包括多个单偶22、22’的热电电路14集成至座椅泡沫垫58中，如大体在附图中所示的。在图4中示出了本公开内容的座椅泡沫垫58的一个实施方式。座椅泡沫垫58包括具有多个插入孔68、68’的上泡沫66，该上泡沫66粘接于具有多个气流通道70、70’的主泡沫74。多个插入孔68、68’中的每一个可以包括：大致矩形的入口开口69、69’；大致矩形的出口开口72、72’；相对的侧壁78、82、78’、82’；以及相对的前壁和后壁86、90、86’、90’。然而，各个插入孔68、68’可以具有适合于预期应用的任何形状和大小，包括椭圆形、锥形、台阶状以及其他形状和尺寸。此外，上泡沫66可以具有均匀的厚度94，或者可以在上泡沫66的特定区域中具有适合于预期应用的各种厚度。插入孔68、68’可以大致均匀地分布在上泡沫66的表面上，或者可以相隔更远、更近和/或以适合于预期应用的统一或不统一的模式被定位。通常，当上泡沫66与主泡沫74组装和/或粘接时，各个插入孔68、68’可以与主泡沫74内的气流通道70、70’对准。

如图4中所示，各个气流通道70、70’可以包括大致相对的侧壁98、102、98’、102’和通道基底106、106’。上壁114在相邻的通道侧壁98、102’的上边缘之间延伸，使得相邻的通道侧壁98、102’和上壁114形成泡沫脊或泡沫指状物118，其中每个泡沫指状物118将相邻的气流通道70、70分隔开。相邻的表面102、106、98、114可以大致成直角地接合和/或可以具有锥形或弯曲的相交部110。当组装时，主泡沫74的上壁表面114可以被接合和/或粘接至上泡沫66的底表面116。

相邻的气流通道70、70’和泡沫指状物118可以具有大致圆形的轮廓，将朝向相邻的表面的每个表面相融合。同样，在图4中示出了各个气流通道70、70’和泡沫指状物118，其具有沿线性纵向方向延伸并且与相邻的气流通道70、70’和泡沫指状物118大致平行的大致“u”形轮廓。然而，各个气流通道70和泡沫指状物118可以具有适合于预期应用的任何形状、间距和/或取向。例如，气流通道70和泡沫指状物118可以具有矩形形状和/或可以沿圆形或弯曲的纵向方向延伸。可选地，如果预期的应用期望，那么各个气流通道70可以与相邻的气流通道70’互连。尽管在图中未示出，但是多个单偶22、22’与散热器26可以在单个气流通道70内沿气流通道70的横向方向对准。例如，单个气流通道70可以具有足够的宽度以在横向方向上容纳一个以上的散热器26以及具有足够的长度以在纵向方向上容纳一个以上的散热器26。

根据本公开内容的第一实施方式，上泡沫66和主泡沫74可以包括具有适合于预期应用的密度的常规聚氨酯泡沫。上泡沫66和主泡沫74可以具有不同的密度、相似的密度和/或可以由不同的泡沫材料构成。同样，可以使用任何合适的粘合剂以粘接上泡沫66与主泡沫74。

图5和图6分别示出了根据本公开内容的一个实施方式的与泡沫垫58组装的热电电路14的侧视图和顶部透视图。包含多个单偶22的热电电路14可以通过经由上泡沫66中的插入孔68将单偶22与散热器26压在一起并进入主泡沫74中的气流通道70中而被集成至座椅泡沫垫58。通常，在将单偶22插入通过插入孔68之后，可以将单偶22放置在上泡沫66中的插入孔68内、上泡沫66中的插入孔68上方、上泡沫66中的插入孔68下方和/或部分放置在在上泡沫66中的插入孔68内。每个气流通道70的尺寸通常被设计成使得气流通道70的宽度和深度大于单个散热器26的宽度和长度。因此，当散热器26被压入气流通道70中时，在散热器外壁122、126、130与相邻的气流通道壁98、102、106之间存在气流空间。可选地，可以使用粘合剂来增强热电电路14与上泡沫66的连接。

参照图4至图6，主泡沫74中的气流通道70允许气流穿过和/或通过散热器26以冷却单偶22的热侧。上泡沫66对气流通道70进行密封以免于泄漏。上泡沫66中的插入孔68允许散热器26被压入气流通道70中。可选地施加在上泡沫66与主泡沫74之间的粘合剂可以减少从单偶22的边缘周围的气流通道70的气流泄漏。

在图7至图9中大致示出了将热电电路14a集成至座椅泡沫垫58a中的第二实施方式。图7示出了根据本公开内容的第二实施方式的包括与基底泡沫74a组装的上泡沫66的座椅泡沫垫58a的顶部透视图。气流通道70a、70a’和插入孔68a、68a’可以被集成到上泡沫66a中。多个气流通道70a、70a’中的每一个的底部106a、106a’可以由基底泡沫74a的上表面114a形成。此外，当上泡沫66a与基底泡沫74a组装时，上泡沫66a的底表面116a可以与基底泡沫74a的上表面114a大致齐平。气流通道侧壁98a、102a、98a’、102a’可以形成在上泡沫66a内。侧壁98a、102a、98a’、102a’可以与具有大致直角角部110a的相邻的表面邻接，或者可替选地，角部110a可以具有适合于预期应用的半径、斜角、锥形或其他轮廓。

如图7中所示，在相邻的气流通道70a、70a’中的每一个之间是泡沫分隔壁118a。泡沫分隔壁118a在气流通道70a’的一个侧壁102a’与气流通道70a的相邻的侧壁98a之间延伸。分隔壁118a还包括上表面142a，该上表面142a可以形成上泡沫66a的上表面144a的一部分。分隔壁118a包括在相邻的通道侧壁102a’、98a的下端之间延伸的底部壁表面146a。如图7所例示的，底部壁表面146a可以通过其他已知的方式与基底泡沫74a的上表面114a粘接或接合。多个泡沫分隔壁118a可以具有如图7中所示的大致矩形的细长形状。然而，可以使用适合于预期应用的其他形状的泡沫分隔壁118a。

类似于图4至图6中所示的第一实施方式，多个插入孔68a、68a’中的每一个可以包括：大致矩形的开口入口开口69a、69a’；大致矩形的出口开口72a、72a’；相对的侧壁78a、82a、78a’、82a’；以及相对的前壁和后壁86a、90a、86a’、90a’。然而，各个插入孔68a、68a’可以具有适合于预期应用的任何形状和大小，包括圆形、椭圆形、锥形、台阶状以及其他形状和尺寸。

图8和图9分别示出了根据本公开内容的第二实施方式的与泡沫垫58a组装的热电电路14a的侧视图和顶部透视图。包含多个单偶22a的热电电路14a可以通过经由上泡沫66a中的插入孔68a将单偶22a与散热器26a压在一起和/或插入上泡沫66a中并进入上泡沫66a中的气流通道70a中而被集成至座椅泡沫垫58a。通常，在通过插入孔68a将单偶22a插入之后，可以将单偶22a放置在在上泡沫66a中的插入孔68a内、在上泡沫66a中的插入孔68a上方、在上泡沫66a中的插入孔68a下方和/或部分地放置在上泡沫66a中的插入孔68a内。

每个气流通道70a的尺寸通常被设计成使得气流通道70a的宽度和深度大于单个散热器26a的宽度和长度。因此，当将散热器26a压入气流通道70a中时，在散热器外壁122a、126a、130a与相邻的气流通道壁98a、102a、106a之间存在气流空间。上泡沫66a中的气流通道70a允许气流穿过和/或通过散热器26a以冷却单偶22a的热侧。上泡沫66a对气流通道70a进行密封以免于泄漏。可选地，可以在热电电路14a与上泡沫66a之间施加粘合剂，以增强与上泡沫66a的结合和/或改善密封以防止单偶22a周围的空气从气流通道70a泄漏。

根据本公开内容的第二实施方式，上泡沫66a和基底泡沫74a可以包具有适合于预期应用的密度的常规聚氨酯泡沫。上泡沫66a和基底泡沫74a可以具有不同的密度、相似的密度和/或可以由不同的泡沫材料构成。上泡沫66a和基底泡沫74a可以包括用于预期应用的任何合适的泡沫。同样，可以使用任何合适的粘合剂来粘接上泡沫66a与基底泡沫74a。

在图10至图12中大致示出了将热电电路14b集成至座椅泡沫垫58b中的本公开内容的第三实施方式。图10示出了包括组装至基底泡沫74b的上泡沫66b的座椅泡沫垫58b的顶部透视图。气流通道70b、70b’和插入孔68b、68b’可以部分地或全部地集成至上泡沫66b中。相对的气流通道侧壁98b、102b、98b’、102b’可以形成在上泡沫66b内。侧壁98b、102b、98b’、102b’可以与具有大致直角角部110b的相邻的表面邻接，或者可替选地，角部110b可以具有适合于预期应用的半径、斜角、锥形或其他轮廓。上泡沫66b中的分隔壁118b将多个相邻的气流通道70b、70b’中的每一个分离。示例性泡沫分隔壁118b在气流通道70b’的一个侧壁102b’与气流通道70b的相邻的侧壁98b之间延伸。分隔壁118b还可以包括上表面142b，该上表面142b可以形成上泡沫66b的上表面144b的一部分。分隔壁118b可以包括在相邻的通道侧壁102b’、98b的下端之间延伸的底部壁表面146b。

如在图10中大致所示的，多个气流通道70b、70b’中的每一个的底部部分106b、106b’可以由基底泡沫74b的上表面106b、106b’形成。基底泡沫74b还可以包括一个或更多个凹陷通道174b，所述一个或更多个凹陷通道174b被配置成容纳分隔壁118b的一个或更多个基底部分178b。凹陷通道174b包括相对的侧壁182b、186b和通道底部壁190b。分隔壁118b的基底部分178b包括相对的侧壁部分194b、198b和基底壁146b。当将分隔壁118b的基底部分178b插入至凹陷通道174b中时，分隔壁118b的底部壁表面146b可以通过其他已知方式与基底泡沫74b的上表面114b粘接或接合。另外，当将分隔壁118b的基底部分178b插入至凹陷通道174b中时，分隔壁118b的侧壁194b、198b的下部分可以粘接至凹陷通道壁182b、186b。多个泡沫分隔壁118b可以具有如图10中所示的大致矩形的细长形状。然而，可以使用适合于预期应用的其他形状的泡沫分隔壁118b。

在本公开内容的第二实施方式中，如图7所示，上泡沫66a的下表面116a、泡沫分隔壁118a的下表面146a、基底泡沫74a的形成气流通道70a底部壁106a的上表面以及基底泡沫74a的上表面114a大致沿横向方向对准。相比之下，在本公开内容的第三实施方式中，上泡沫66b可以互锁至基底泡沫74b中，使得泡沫分隔壁118b的基底部分178b插入至基底泡沫74b中的凹陷通道174b中。参照图10，当上泡沫66b与基底泡沫74b组装时，上泡沫66b的下表面116b和气流通道70b、70b’的底部部分106b、106b’彼此偏移凹陷通道178b的深度。可以通过上泡沫66b与基底泡沫74b的互锁来增加上泡沫66b与基底泡沫74b之间的结构结合。此外，可以在上泡沫66b与基底泡沫74b之间施加粘合剂以增加泡沫分隔壁118b的基底部分178b与基底泡沫74b中的凹陷通道174b之间的结合。

基底泡沫74b和/或上泡沫66b可以具有一个或更多个通道、凹口、凹陷区域、突出部、肋部或细长的特征(未示出)，使得上泡沫66b的底表面116b可以互锁至基底泡沫74b的上表面106b中或者可替选地，基底泡沫74b可以互锁至上泡沫66b中。

而且，如图10中所示的，上泡沫66b可以具有多个插入孔68b、68b’，所述多个插入孔68b、68b’在上泡沫66b的上表面144b上分布。多个插入孔68、68b’中的每一个可以包括：大致矩形的入口开口69b、69b’，大致矩形的出口开口72b、72b’，相对的侧壁78b、82b、78b’、82b’以及相对的前壁和后壁86b、90b、86b’、90b’。然而，各个插入孔68b、68b’可以具有适合于预期应用的任何形状和大小，包括椭圆形、锥形、台阶状以及其他形状和尺寸。同样，各个插入孔68b、68b’可以具有统一的形状和尺寸，或者可以包括一个或更多个形状和尺寸。插入孔68b、68b’可以大致均匀地在上泡沫66的表面上分布，或者可以相隔更远、更近和/或以适合于预期应用的统一或不统一的模式定位。通常，插入孔68b、68b’可以与上泡沫66b内的气流通道70b、70b’对准。

根据本公开内容的第三实施方式，上泡沫66b和基底泡沫74b可以包括具有适合于预期应用的密度的常规聚氨酯泡沫。上泡沫66b和基底泡沫74b可以具有不同的密度、相似的密度和/或可以包括相同或不同的泡沫材料。上泡沫66b和基底泡沫74b可以包括用于预期应用的任何合适的泡沫。同样，可以使用任何合适的粘合剂来粘接上泡沫66b与基底泡沫74b。此外，上泡沫66b可以具有均匀的厚度94b，或者可以在上泡沫66b的特定区域中具有适合于预期应用的各种厚度。

图11和图12分别示出了根据本公开内容的第三实施方式的与泡沫垫58b组装的热电电路14b的侧面透视图和顶部透视图。包含多个单偶22b的热电电路14b可以通过经由上泡沫66b中的插入孔68b将单偶22b与散热器26b压在一起和/或插入并进入上泡沫66b中的气流通道70b中而被集成至座椅泡沫垫58b中。通常，在将单偶22b插入至插入孔68b中之后，可以将单偶22b放置在上泡沫66b中的插入孔68b内、在上泡沫66b中的插入孔68b上方、在上泡沫66b中的插入孔68b下方和/或部分地放置在上泡沫66b中的插入孔68b内。

每个气流通道70b的尺寸通常被设计成使得通道70b的宽度和深度大于单个散热器26b的宽度和长度。因此，当将散热器26b压入气流通道70b时中，在散热器外壁122b、126b、130b与相邻的气流通道壁98b、102b、106b之间存在气流空间。上泡沫66b中的气流通道70b允许气流穿过和/或通过散热器26b以冷却单偶22b的热侧。上泡沫66b对气流通道70b进行密封以免于泄漏。可选地，可以使用粘合剂来增强热电电路14b与上泡沫66b的连接。粘合剂可以减少从单偶22b的边缘的周围的气流通道70b的气流泄漏。

本公开内容的基于单偶的柔性热电系统的一个益处是穿过放置在气流通道中的散热器的气流得到改善。第二个益处是从单偶周围的气流通道的气流泄漏减少。另一个益处是通过第一泡沫层与第二泡沫层互锁使泡沫的各层之间的结构结合得到改善。此外，通过将散热器和/或单偶插入至和/或插入穿过插入孔使得散热器被放置在气流通道内来获得改善的与泡沫垫的组装。

已经以说明性的方式描述了本发明，并且应当理解的是，已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质，而不是限制性词语的性质。根据上述教导，本发明的许多修改和变型是可行的。因此，应当理解的是，在所附权利要求书的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式来实践。