一種溫度調節裝置及系統的製作方法
2023-06-20 19:23:01
本發明涉及汽車座椅技術領域，特別涉及一種溫度調節裝置及系統。
背景技術：
隨著車輛交通領域的科技發展，人們對於車輛乘坐舒適性的要求越來越高。座椅的冬季制熱和夏季除汗功能設計應運而生，有效地解決了環境氣候變化引起的溫度舒適性問題。
具有氣候調節功能的通風舒適座椅具有椅面加熱和製冷除汗功能的通風座椅裝置，作為調節在不同氣候環境下的座椅溫度狀態的座椅溫度調節裝置作為新興技術也日益普及，成為廣受車輛駕乘人員歡迎的配置，逐步應用於中高端乘用車輛領域。
通常，此類通風座椅，採用設置在座椅透氣椅面的面套內部的加熱墊子作為椅面加熱的制熱裝置，實現對座椅乘用者的冬季取暖加溫。同時，使用一個或一組經由在座椅內部向椅面吹動氣流的製冷風扇裝置，在電子控制單元ECU調溫控制下工作，可以實現在夏季時對座椅乘用者的身體表面製冷吹風散熱，使得乘用者身體表面的排汗及清爽。
然而，當座椅同時具有上述的加熱墊子和通風散熱兩種裝置時，二者之間裝配時的相互幹涉往往成為困擾設計者的應用難題。同時，兩套相對獨立的椅面溫度系統的同時具備，也使得較高的成本問題被很多汽車生產廠家所抱怨。
因此，如何保證加熱與通風散熱的集成化，以避免兩套裝置的幹涉，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種溫度調節裝置及系統，以保證加熱與通風散熱的集成化，以避免兩套裝置的幹涉。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種溫度調節裝置，包括：
可轉化製冷模塊，所述可轉化製冷模塊包括半導體製冷器，所述半導體製冷器的第一側與第二側的溫控狀態相反，所述可轉化製冷模塊的第一端為進風口，所述半導體製冷器的第二側的遠離所述進風口的一端為廢氣口；
制熱模塊，所述制熱模塊包括發熱體，所述發熱體與所述半導體製冷器的第一側氣路連通，且連通於所述可轉化製冷模塊的第二端，所述制熱模塊的遠離所述可轉化製冷模塊的一端為出風口。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述可轉化製冷模塊還包括設置於所述半導體製冷器的第一側和第二側的製冷模塊散熱片。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述製冷模塊散熱片為金屬散熱片。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述制熱模塊還包括設置於所述發熱體兩側的制熱模塊散熱片。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述制熱模塊散熱片為金屬散熱片。
優選地，在上述溫度調節裝置中，還包括：
包覆於所述可轉化製冷模塊外部的製冷模塊殼體，所述半導體製冷器將所述製冷模塊殼體分隔為第一通道和第二通道；
包覆於所述制熱模塊外部的制熱模塊殼體，所述制熱模塊殼體與所述第一通道連通。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述制熱模塊殼體的一部分與所述製冷模塊殼體為一體式結構，另一部分與所述半導體製冷器連接。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述發熱體為陶瓷發熱體、電阻絲髮熱體或石墨發熱體。
優選地，在上述溫度調節裝置中，還包括:
設置於所述半導體製冷器上，且位於所述第一側或者靠近所述第一側的製冷模塊散熱片上的第一溫度傳感器；
設置於所述發熱體或者所述發熱體上的制熱模塊散熱片上的第二溫度傳感器。
優選地，在上述溫度調節裝置中，所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器為熱電偶或雙金屬溫度控制器。
一種溫度調節系統，包括：
如上任一項所述的溫度調節裝置；
風扇，所述風扇的出風口與所述可轉化製冷模塊的進風口連通。
優選地，在上述溫度調節系統中，所述風扇的出風口與所述可轉化製冷模塊的進風口卡接配合，或者，所述風扇與所述可轉化製冷模塊嵌入式連接。
優選地，在上述溫度調節系統中，還包括控制器，在所述溫度調節裝置處於製冷模式時，所述控制器控制所述半導體製冷器的第一側處於製冷狀態，所述風扇打開，所述發熱體關閉；
在所述溫度調節裝置處於一級制熱模式時，所述控制器控制所述半導體製冷器關閉，所述發熱體和所述風扇打開；或者所述控制器控制所述半導體製冷器的第一側處於制熱狀態，所述發熱體關閉，所述風扇打開；
在所述溫度調節裝置處於二級制熱模式時，所述控制器控制所述半導體製冷器的第一側處於制熱狀態，所述發熱體和所述風扇打開；
在所述溫度調節裝置處於常溫通風模式時，所述控制器控制所述半導體製冷器關閉，所述發熱體關閉，所述風扇打開。
從上述的技術方案可以看出，本發明提供的溫度調節裝置，包括相串聯一個可轉化製冷模塊和一個制熱模塊，該溫度調節裝置可以用於實現汽車通風座椅的加熱和製冷功能，即可以實現座椅在夏季產生椅面降溫製冷，又可以在冬季實現制熱升溫。本發明將現有技術中的加熱墊子與通風裝置由一個由可轉化製冷模塊和一個制熱模塊串聯的裝置替代，保證了加熱與通風散熱的集成化，進而也避免了兩套裝置的幹涉。
在夏季時，啟動座椅通風製冷功能，可通過風扇由進風口吹動空氣，氣流進入可轉化製冷模塊，可轉化製冷模塊第一側的氣流被降溫製冷，第二側的氣流被制熱，並由廢氣口排出。可轉化製冷模塊第一側的氣流進入未供電的制熱模塊並通過出風口排出吹向座椅椅面等需要製冷的區域。
在冬季時，啟動座椅通風制熱功能，可通過風扇由進風口吹動空氣，氣流進入可轉化製冷模塊，此時，制熱模塊和/或可轉化製冷模塊(第一側處於制熱模式)工作。將空氣氣流進行加溫，熱氣流通過出風口排出吹向座椅椅面等需要制熱的區域。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的溫度調節裝置的結構示意圖；
圖2為本發明另一實施例提供的溫度調節裝置的結構示意圖；
圖3為本發明實施例提供的溫度調節系統的結構示意圖；
圖4為本發明實施例提供的溫度調節裝置處於製冷模式時的結構框圖；
圖5為本發明實施例提供的溫度調節裝置處於一級制熱模式時的結構框圖；
圖6為本發明另一實施例提供的溫度調節裝置處於一級制熱模式時的結構框圖；
圖7為本發明實施例提供的溫度調節裝置處於二級制熱模式時的結構框圖；
圖8為本發明實施例提供的溫度調節裝置處於常溫通風模式時的結構框圖。
其中，100為可轉化製冷模塊，101為半導體製冷器，1011為第一側，1012為第二側，102為製冷模塊散熱片，103為製冷模塊殼體，104為第一溫度傳感器，200為制熱模塊，201為發熱體，202為制熱模塊散熱片，203為制熱模塊殼體，204為第二溫度傳感器，300為風扇。
具體實施方式
本發明的核心在於提供一種溫度調節裝置及系統，以保證加熱與通風散熱的集成化，以避免兩套裝置的幹涉。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，圖1為本發明實施例提供的溫度調節裝置的結構示意圖。
本發明實施例提供的溫度調節裝置包括可轉化製冷模塊100和制熱模塊200。其中，可轉化製冷模塊100包括半導體製冷器101，半導體製冷器101具有帕爾帖效應的冷熱作用，可以轉換電極以實現冷熱功能交替，即可以通過正負電極轉化，也可以實現工作面由製冷變為制熱的功能，即半導體製冷器101的第一側1011與第二側1012的溫控狀態相反，例如半導體製冷器101的第一側1011為製冷狀態時，第二側1012位制熱狀態；相反地，半導體製冷器101的第一側1011為制熱狀態時，第二側1012為製冷狀態。氣流被半導體製冷器101的工作面(第一側1011)和非工作面(第二側1012)一分為二，分別將工作面的分支氣流作為工作氣流，流向制熱模塊200的方向。非工作面的分支氣流作為排廢氣流，直接排向車廂內的空間中。
可轉化製冷模塊100的第一端為進風口，該進風口用於與風扇相連接，風扇吹出的風由該進風口進入溫度調節裝置，半導體製冷器101的第二側1012的遠離進風口的一端為廢氣口，該廢氣口不與帶調溫位置相連接。以通風座椅為例，廢氣口不與座椅相連，可直接與車廂相連通。
制熱模塊200包括發熱體201，發熱體201與半導體製冷器101的第一側1011氣路連通，且連通於可轉化製冷模塊100的第二端。由於半導體製冷器101的兩側的溫控狀態不同，所以僅能對其中一側進行利用，在本實施例中，發熱體201與半導體製冷器101的第一側1011氣路連通。制熱模塊200的遠離可轉化製冷模塊100的一端為出風口，出風口用於與待溫控位置相連通。本發明可以用於汽車座椅、靠背、座椅頭枕、扶手、方向盤、車載冷熱冰箱的溫控調節。
可轉化製冷模塊100可以是一個或一個以上的半導體製冷器101構成，制熱模塊200也可以是一個或一個以上的發熱體201構成。本發明對半導體製冷器101和發熱體201的數量不做限定。
需要說明的是，制熱模塊200也可採用半導體製冷器的制熱原理，但經濟上是比較浪費的，且由於半導體製冷器的制溫工作面和非工作面的分風作用，而使得模塊的系統輸風效率大幅度降低。
本發明提供的溫度調節裝置，包括相串聯一個可轉化製冷模塊100和一個制熱模塊200，該溫度調節裝置可以用於實現汽車通風座椅的加熱和製冷功能，即可以實現座椅在夏季產生椅面降溫製冷，又可以在冬季實現制熱升溫。
在夏季時，啟動座椅通風製冷功能，可通過風扇由進風口吹動空氣，氣流進入可轉化製冷模塊100，可轉化製冷模塊100的第一側1011的氣流被降溫製冷，第二側1012的氣流被制熱，並由廢氣口排出。可轉化製冷模塊100 的第一側1011的氣流進入未供電的制熱模塊200並通過出風口排出吹向座椅椅面等需要製冷的區域。
在冬季時，啟動座椅通風制熱功能，可通過風扇由進風口吹動空氣，氣流進入可轉化製冷模塊100，此時，制熱模塊200和/或可轉化製冷模塊100(第一側1011處於制熱模式)工作。將空氣氣流進行加溫，熱氣流通過出風口排出吹向座椅椅面等需要制熱的區域。
在本發明一具體實施例中，可轉化製冷模塊100還包括設置於半導體製冷器101的第一側1011和第二側1012的製冷模塊散熱片102，製冷模塊散熱片102優選為金屬散熱片，需要說明的是，還可為其他利於散熱的材料。本發明由於在半導體製冷器101的兩側設置了製冷模塊散熱片102，可以快速將半導體製冷器101的兩側與周圍空氣進行熱交換，實現高效調溫的目的。需要說明的是，製冷模塊散熱片102的布置方式應當利於空氣流動。
在本發明一具體實施例中，制熱模塊200還包括設置於發熱體201兩側的制熱模塊散熱片202。制熱模塊散熱片202優選為金屬散熱片，需要說明的是，還可為其他利於散熱的材料。本發明由於在發熱體201的兩側設置了制熱模塊散熱片202，可以快速將發熱體201的兩側與周圍空氣進行熱交換，實現高效調溫的目的。需要說明的是，制熱模塊散熱片202的布置方式應當利於空氣流動。
在本發明一具體實施例中，本發明公開的溫度調節裝置還可包括製冷模塊殼體103和制熱模塊殼體203。其中，製冷模塊殼體103包覆於可轉化製冷模塊100的外部，半導體製冷器101將製冷模塊殼體103分隔為第一通道和第二通道。制熱模塊殼體203包覆於制熱模塊200的外部，制熱模塊殼體203與第一通道連通，第二通道內的氣體通過廢氣口排出。本發明通過製冷模塊殼體103和制熱模塊殼體203形成氣體流動的通道，可以極大地縮小溫度調節裝置的體積，以方便溫度調節裝置的安裝。需要說明的是，氣體流動的通道也可通過管路實現。
進一步地，制熱模塊殼體203的一部分與製冷模塊殼體103為一體式結構，即制熱模塊殼體203可以與製冷模塊殼體103共用部分殼體。由於制熱模塊殼體203僅與第一通道連通，所以不能完全共用殼體，因此制熱模塊殼體203的另一部分(無法共用的部分)與半導體製冷器101連接。
在本發明一具體實施例中，發熱體201為陶瓷發熱體、電阻絲髮熱體或石墨發熱體。
請參閱圖1和圖2，在本發明一具體實施例中，還包括:
設置於半導體製冷器101上，且位於第一側1011或者靠近第一側1011的製冷模塊散熱片102上的第一溫度傳感器104，第一溫度傳感器104用於檢測半導體製冷器101的第一側的溫度；
設置於發熱體201或者發熱體201上的制熱模塊散熱片202上的第二溫度傳感器204，第二溫度傳感器204用於發熱體201的溫度。
進一步地，第一溫度傳感器104和第二溫度傳感器204可優選為熱電偶或雙金屬溫度控制器。
請參閱圖3，圖3為本發明實施例提供的溫度調節系統的結構示意圖。
本發明實施例還公開了一種溫度調節系統，包括溫度調節裝置和風扇300。其中，溫度調節裝置為上述實施例公開的溫度調節裝置。風扇300的出風口與可轉化製冷模塊100的進風口連通，風扇300用於為溫度調節裝置提供氣流，從而使得風扇300吹出的常溫氣流經過溫度調節裝置的換熱後，吹向待控溫位置。由於採用了上述實施例公開的溫度調節裝置，因此兼具上述溫度調節裝置的所有技術效果，本文在此不再贅述。
在本發明一具體實施例中，風扇300的出風口與可轉化製冷模塊100的進風口卡接配合，或者，風扇300與可轉化製冷模塊100嵌入式連接，使得風扇300與可轉化製冷模塊100共同集成在一起，可以極大地縮小溫度調節系統的體積，節省座椅內部的布置空間。需要說明的是，風扇300的出風口也可與可轉化製冷模塊100的進風口通過管路連通。
在本發明一具體實施例中，溫度調節系統還可包括控制器。
如圖4所示，在溫度調節系統處於製冷模式時，控制器控制半導體製冷器101的第一側1011處於製冷狀態，風扇300打開，發熱體201關閉。風扇300的出風口吹出常溫氣流進入可轉化製冷模塊100，並被可轉化製冷模塊100的制溫工作面(第一側1011)和非工作面(第二側1012)將氣流一分為二，分別將制溫工作面的分支氣流作為工作氣流，此時，可轉化製冷模塊100的制溫工作面產生被降溫製冷的冷工作氣流，流經未工作的制熱模塊200，繼續經過風路連接管道，進入透氣墊，該透氣墊內部對冷工作氣流進行相對均勻的流向分布，並經過透氣的座椅面套，冷工作氣流最終流出座椅的表面。同時，可轉化製冷模塊100的非工作面一側的廢氣流已被在帕爾帖效應的作用下加熱了，該熱的廢氣流直接在制熱模塊200之前，被排向氣路之外，直接進入車廂內空間中。
如圖5所示，在溫度調節系統處於一級制熱模式時，控制器控制半導體製冷器101關閉，發熱體201和風扇300打開。風扇300的出風口吹出常溫氣流進入可轉化製冷模塊100，可轉化製冷模塊100不工作。此時，流經可轉化製冷模塊100的制溫工作面(第一側1011)氣流未產生溫變，該常溫工作氣流，進入此時已工作的制熱模塊200，氣流被加熱升溫。被加溫的溫熱工作氣流，繼續經過風路連接管道，進入透氣墊，該透氣墊內部對溫熱工作氣流進行相對均勻的流向分布，並經過透氣的座椅面套，溫熱工作氣流最終流出座椅的表面。此時，可轉化製冷模塊100的非工作面一側的廢氣流為常溫的，在制熱模塊200之前，被排向氣路之外，直接進入車廂內空間中。
如圖6所示，在溫度調節系統處於一級制熱模式時，控制器還可控制半導體製冷器101的第一側1011處於制熱狀態，發熱體201關閉，風扇300打開。風扇300的出風口吹出氣常溫流，進入可轉化製冷模塊100。此時，此時可轉化製冷模塊100為制熱工作模式。首先流經致熱的制溫工作面(第一側1011)，氣流被加熱升溫，該被預熱的溫熱工作氣流，進入制熱模塊200並進入透氣墊，該透氣墊內部對溫熱工作氣流進行相對均勻的流向分布，並經過透氣的座椅面套，溫熱工作氣流最終流出座椅的表面。此時，可轉化製冷模塊100的非工作面一側的廢氣流為製冷狀態的，在制熱模塊200之前，被排向氣路之外，直接進入車廂內空間中。
如圖7所示，在溫度調節系統處於二級制熱模式時，控制器控制半導體製冷器101的第一側1011處於制熱狀態，發熱體201和風扇300打開。風扇300的出風口吹出氣常溫流，進入可轉化製冷模塊100。此時，此時可轉化製冷模塊100為制熱工作模式。首先流經致熱的制溫工作面(第一側1011)，氣流被加熱升溫，該被預熱的溫熱工作氣流，進入此時同樣已工作的制熱模塊200，溫熱氣流被再次進一步加熱升溫。該被二次加溫的熱工作氣流，繼續經過風路連接管道，進入透氣墊，該透氣墊內部對熱工作氣流進行相對均勻的流向分布，並經過透氣的座椅面套，熱工作氣流最終流出座椅的表面。此時，可轉化製冷模塊100的非工作面一側的廢氣流已被在帕爾帖效應的作用下加熱了，該熱的廢氣流直接在制熱模塊200之前，被排向氣路之外，直接進入車廂內空間中。
可以理解，此種二級制熱模式可以較高地擴展通風加熱座椅的椅面制熱性能和效果，實現在更低溫的冬季地理環境下，諸如臨近地球極地低溫環境下的汽車座椅及乘員人體的加熱效能。
如圖8所示，在溫度調節系統處於常溫通風模式時，控制器控制半導體製冷器101關閉，發熱體201關閉，風扇300打開。風扇300運行時，可轉化製冷模塊100與制熱模塊200均停止工作，椅面吹出未經加熱或製冷的自然常溫空氣，也是允許的。此功能可以滿足於夏季喜好自然椅面吹風的座椅乘用者。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。