(57)【要約】【課題】クッションの温度を可変にする。【解決手段】  温度可変クッション内で使用するためのヒートポンプは、入口を有するハウジングと、外側の空気を２ステージのペルチエ効果モジュールへ外側の空気を吸引するためのブロワーモータとを備え、ペルチエ効果モジュールは、ハウジングの準低温側と高温側との間にシールされた壁を形成し、ハウジングの底部には、１対の出口と凝縮物トラップとが設けられ、凝縮物トラップは、高温側出口から蒸発できるよう、低温側から高温側までの凝縮物の移動を促進するように延びている。ヒートポンプは、熱を伝え、低温出口を通って出る（より低い相対湿度で）空気を再加熱するよう、高温側から低温側までのヒートパイプを有する。クッションは、空気を透過しない１対の層を有し、これらの層は、管状スペーサ材料と共にプレナム部を内部に形成し、周辺のまわりに複数の出口通気口を有する。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を吸引しうる入口開口部を備えた頂端部を有し、かつ上方部分および下方部分、並びに底端部を有し、さらに前記底端部の近くに、低温出口および高温出口を有するハウジングと、
前記ハウジングの上方部分に取り付けられ、前記入口開口部を通して外気を吸引し、ハウジングの下方部分内に空気を流入させるブロワーモータと、
下方部分内に取り付けられ、前記ハウジングの底端部まで延び、前記ハウジングの高温側と低温側との間にシールされた壁を形成する熱電気デバイスと、
前記ハウジングの底端部にわたって取り付けられ、前記ハウジングの高温側および低温側に広がり、前記低温側から高温側まで凝縮物を移動させるための凝縮物トラップとを備え、
前記外気は、前記ヒートポンプ内に吸引され、低温側で冷却され、熱は、高温側まで移動し、冷却された空気は、低温出口から流出し、加熱された空気は、高温出口から流出し、凝縮物は、低温側から高温側まで移動し、加熱出口から蒸発されるようになっている熱電気ヒートポンプ。
【請求項２】
前記熱電気デバイスは、ペルチエ効果モジュールである、請求項１記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項３】
前記熱電気デバイスと熱連通する複数の熱交換フィンを更に備える、請求項１記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項４】
前記ペルチエ効果モジュールは、第１ステージおよび第２ステージを有するマルチステージデバイスである、請求項１記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項５】
受動的な加熱要素を更に備え、この要素は、前記ハウジングの下方部分の高温側および低温側と熱連通し、高温側から低温側に熱を伝え、もって、前記低温出口を通って出る空気を、ウォームアップするようになっている、請求項１記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項６】
受動的な加熱要素と熱連通する複数の熱交換フィンを更に備える、請求項５記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項７】
前記ハウジングの下方部分の低温側と熱連通し、前記低温出口を通過する空気をウォームアップするようになっている抵抗ヒータを更に備える、請求項４記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項８】
前記第１ステージと第２ステージとは、ほぼ同じ大きさの熱伝達プレートおよび共用熱伝達プレートを有し、前記第１ステージは、前記第２ステージの約５０％の容積のペレットを備え、このペレットは、前記第１ステージおよび第２ステージにわたって、ほぼ均一に分布している、請求項４記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項９】
前記ブロワーは、単一の軸方向翼ブロワーである、請求項１記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項１０】
空調され、加圧された空気を取り込むためのプレナム部を構成する内部容積を有するクッションと、
外気を吸引できる入口開口部を備えた頂端部を有し、かつ上方部分および下部部分、並びにハウジング内の底端部を有し、さらに前記ハウジングの底端部の近くに、低温出口および高温出口を有するハウジングと、
前記ハウジングの上方部分に取り付けられ、前記入口開口部を通して外気を吸引し、ハウジングの下方部分内に空気を流入させるブロワーモータと、
下方部分内に取り付けられ、前記ハウジングの底端部まで延び、前記ハウジングの高温側と低温側との間にシールされた壁を形成している熱電気デバイス、
前記ハウジングの底端部にわたって取り付けられ、前記ハウジングの高温側および低温側に広がり、前記低温側から前記高温側まで凝縮物を移動させるための凝縮物トラップを備え、かつ前記クッションの近くに位置する熱電気ヒートポンプとを備え、
前記外気は、前記ヒートポンプ内に吸引され、低温側で冷却され、熱は高温側まで移動し、冷却された空気は低温出口から流出し、加熱された空気は高温出口から流出し、凝縮物は低温側から高温側まで移動し、加熱出口から蒸発されるようになっており、
前記熱電気ヒートポンプの低温出口から、前記クッションのプレナム部まで延びる空気ダクトを更に備える温度可変クッション。
【請求項１１】
前記空気ダクトは、前記クッションの中間部分に接続されている、請求項１０記載の温度可変クッション。
【請求項１２】
前記クッションは、シートとバックレストの組み合わせである、請求項１０記載の温度可変クッション。
【請求項１３】
前記クッションは、管状スペーサ材料からなる内側層を備える、請求項１０記載の温度可変クッション。
【請求項１４】
前記クッションの頂部表面は、空気透過性材料で形成されている、請求項１２記載の温度可変クッション。
【請求項１５】
前記空気ダクトから離間して、前記クッション内に設けられた複数の通気口を更に備える、請求項１０記載の温度可変クッション。
【請求項１６】
前記空気ダクトは、前記シートの前方端部の近くに接続されている、請求項１２記載の温度可変クッション。
【請求項１７】
前記空気ダクトは、前記バックレストの頂端部の近くに接続されている、請求項１２記載の温度可変クッション。
【請求項１８】
前記プレナム部内の空気流を制御するよう、前記クッション内の中間部分に取り付けられたダンパーバルブを更に備える、請求項１０記載の温度可変クッション。
【請求項１９】
前記熱電気デバイスは、第１ステージおよび第２ステージを有するペルチエ効果マルチステージモジュールである、請求項１０記載の温度可変クッション。
【請求項２０】
前記熱電気ヒートポンプは、ヒートパイプを更に備え、このヒートパイプは、前記ハウジングの下方部分の高温側および低温側に熱連通し、高温側から低温側に熱を伝え、もって、前記低温出口を通って出る空気をウォームアップするようになっている、請求項１９記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項２１】
外気を吸引できる入口開口部を備える頂端部を有し、上方部分および下部部分、並びにハウジング内の底端部を有し、前記ハウジングの底端部の近くに、低温出口および高温出口を有するハウジングと、
前記ハウジングの上方部分に取り付けられ、前記入口開口部を通して外気を吸引し、ハウジングの下方部分内に空気を流入させるブロワーモータと、
下方部分内に取り付けられ、前記ハウジングの底端部まで延び、かつ前記ハウジングの高温側と低温側との間にシールされた壁を形成する熱電気デバイスと、
前記ハウジングの底端部にわたって取り付けられ、前記ハウジングの高温側および低温側に広がり、前記低温側から前記高温側まで、凝縮物を移動させるための凝縮物トラップとを備え、
前記外気は、前記ヒートポンプ内に吸引され、低温側で冷却され、熱は、高温側まで移動し、冷却された空気は、低温出口から流出し、加熱された空気は、高温出口から流出し、凝縮物は、低温側から高温側まで移動し、加熱出口から蒸発されるようになっており、
前記熱電気ヒートポンプの低温出口から、前記クッション内まで延びる空気ダクトと、
前記空気ダクトから離間した前記クッション内に位置し、前記冷却された空気の循環を促進するための複数の通気口とを備えた熱電気ヒートポンプを含む、一般的な通常クッションを温度可変クッションに変えるためのキット。
【請求項２２】
前記熱電気デバイスは、第１ステージおよび第２ステージを有するペルチエ効果マルチステージモジュールである、請求項２１記載の温度可変クッション。
【請求項２３】
前記熱電気ヒートポンプは、前記ハウジングの下方部分の低温側と熱連通する加熱要素を更に備え、熱を受けると共に、前記低温出口を通って出る空気をウォームアップするようになっている、請求項２１記載の熱電気ヒートポンプ。
【請求項２４】
管状スペーサ材料の層を含むプレナム部を形成するよう、共に接続された１対の布の層と、
前記管状スペーサ層の下方に、通常の枕を収納するようなサイズの開口部を一端部に有する枕ケースと、
前記ヒートパイプから、前記プレナム部の内部まで延びるように取り付けられたダクト手段とを備えた、ヒートポンプと枕と共に使用するための温度可変枕ケース。
【請求項２５】
前記プレナム部の周辺のまわりに、複数の出口通気口が設けられている、請求項２４記載の温度可変枕ケース。
【請求項２６】
前記ダクト手段は、多数のチャンネルを有する、請求項２４記載の温度可変枕ケース。
【請求項２７】
ノイズ波形を検出し、このノイズ波形から、１８０°位相のずれた波形を放送するためのスピーカーと通信するプロセッサと通信するマイクを備える枕ケースに接続されたノイズキャンセルシステムを更に備える、請求項２４記載の温度可変枕ケース。
【請求項２８】
前記チューブ状スペーサ層の上部に設けられたバット層を更に備え、もって、ユーザーの快適さを高めるようになっている、請求項２４記載の温度可変枕ケース。
【請求項２９】
管状スペーサ材料の層を含むプレナム部を形成するよう、共に接続された１対の布の層と、
前記管状スペーサ層の下方に、従来の枕を収納するようなサイズの開口部を１端部に有する枕ケースと、
前記ヒートパイプから、前記プレナム部の内部まで延びるように取り付けられたダクト手段と、
前記管状スペーサ材料の上部に設けられ、ユーザーの快適さを高めるためのバット層と、
加圧された空気流を選択的に冷却または加熱するための、前記空気ダクト手段に解放自在に接続された手段とを備える、温度可変枕システム。
【請求項３０】
ノイズ波形を検出し、このノイズ波形から１８０°位相のずれた波形を放送するためのスピーカーと通信するプロセッサと通信するためのマイクを有する、枕ケースに接続されたノイズキャンセルシステムを更に備える、請求項２９記載の温度可変枕システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザーによって選択的に冷却または加熱することができるクッションまたは他の装置、並びにかかる用途で使用するための改良された熱電気ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国で販売されている多くの高級車では、空調付シートが現実のものとなっている。スティーヴ・フェーハー（Steve  Feher）の最近の米国特許のうちの２つ、すなわち米国特許第6,263,530号および同第6,085,369号には、かかるシートの構造および利点が記載されている。これらのシートは、レクサス、リンカーン、その他の自動車メーカーのための人気のあるオプションとなるように、満足に作動するが、良好に冷却し、省エネおよび省スペースで作動するように、使用されるヒートポンプの作動効率、およびコンパクトさについて、改善する努力が進められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シート内の空気の温度、およびシートカバーを通過する流出量を単に下げるだけではなく、ユーザーの快適性を高めるために、空気の相対的湿度を下げることも望ましい。これを行うには、空気を露点以下に冷却し、その結果生じる凝縮物を廃棄し、シート内部に分散させるために、より快適な温度（かつ相対的に低い湿度）となるよう、空気を再加熱しなければならない。凝縮物を、シート外の大量の空気内に蒸発させることにより、凝縮物を廃棄することが望ましい。同時に、ヒートポンプのための必要な電力を低減し、かつポンプに必要なスペースの容積を少なくすることが望ましい。
【０００４】
これらの目的は、今日の空調されたシートの冷却要素を大幅に改善する本発明によって達成される。
【０００５】
上記のように、本発明は、自動車のクッション以外の他の用途、例えばベッド、すなわち、マットレスパッド、および上記スティーヴ フェーハーの米国特許第6,263,530号および第6,085,369号に記載されており、更にスティーヴ フェーハー氏の前の米国特許第4,777,802号に開示されているようなマットレスにも用途がある。
【０００６】
更に、フェーハーは、特に枕および枕ケースで使用するために、この技術を開発した。生理学的に頭部は、熱を除去したり（または熱を加えたりするための）人体内の最良の場所のうちの１つである。その理由は、頭部および頭皮内は、血液の循環量が大きいからである。従って、頭部を冷却（または加熱）することにより、人体を効果的に冷却（または加熱）し、あらゆるタイプの天候、特に高温高湿度の天候における改善された快適性が提供される。
【０００７】
しかし、枕または枕ケース内で空調をするということは、ある種の挑戦的なことである。枕は、ユーザーの耳が直接枕に接触することがあるので、できるだけ静かにしなければならない。更に、できるだけ快適に維持し、かつ審美的に魅力的でなければならない睡眠のための表面に対して、注意を払わなければならない。これらの課題は、次に詳細に説明するところにより解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による改良された熱電気ヒートポンプは、頂端部に入口開口部を有するハウジングと、ハウジングの上方部分に取り付けられ、空気を内部に吸引し、ハウジングの下方部分内への空気流を生じさせるブロワーモータとを備えている。ハウジング内には、熱電気デバイスが取り付けられており、このデバイスは、ハウジングの下方部分の低温側と高温側との間にシールされた壁を形成し、ハウジングを通過するように流れる空気流のチャンネルとして働く。
【０００９】
ハウジングの底端部には、凝縮物トラップが取り付けられており、このトラップは、ハウジングの高温側と低温側とを横断するように延び、低温側から高温側への凝縮物の移動を促進している。熱電気ヒートポンプは、外部の空気を吸引し、低温側で、この外部の空気は冷却され、高温側に熱が移動され、低温の空気は、低温出口から、また、高温の空気は、高温出口から出て、低温側から高温側へ移動された凝縮物は、高温出口から蒸発される。
【００１０】
熱電気デバイスは、第１ステージおよび第２ステージを有するマルチステージのペルチエ効果モジュールであることが好ましい。第１ステージと第２ステージは、ほぼ同じサイズの熱伝達プレートと、共用熱伝達プレートとを有することが好ましく、第１ステージは、第２ステージの約５０％の容積のペレットを有し、このペレットは、第１ステージおよび第２ステージにわたって、ほぼ均一に分散されている。
【００１１】
熱電気ヒートポンプは、ハウジングの下方部分の高温側から低温側へ向くヒートパイプを有し、熱を移動させ、低温出口を通って出る空気を、ウォームアップするようになっていることが好ましい。
【００１２】
これとは異なり、低温側の底部端部で抵抗タイプのヒータを使用してもよい。熱電気デバイスおよびヒートパイプから突出する多数の熱交換フィンが存在することが好ましい。
【００１３】
熱電気ヒートポンプの１つの用途は、温度可変クッション、例えば接続されたシートおよびバックレストであり、このクッションは、ヒートポンプの低温出口からの空気ダクトから出る、空調され、かつ加圧された空気を受け入れるプレナム部を構成する内部空間を有する。
【００１４】
この空気ダクトおよびヒートポンプは、クッションの中間部分の近くに位置することが好ましく、オプションとして、クッション内の空気流量を制御するためのダンパーバルブが、この中間部分に、オプションとして設けられている。
【００１５】
クッションカバーのシート表面は、空気透過性材料であることが好ましいが、他方の側面は、空気を透過せず、カバーの下方にパッドの薄い層があることが好ましい。プレナム部の内部には、空気がクッションを通って常に流れることができるようにする管状スペーサ材料の層がある。クッションの中間部分から離れたプレナム部内には、複数の通気口があることが好ましい。
【００１６】
本発明の装置は、温度可変クッションまたは従来のクッションを温度可変クッションにリフォームするための部品のキット、または従来の自動車のシートの上部に載せるためのアフターマーケットクッションとして販売することができる。
【００１７】
本発明によるヒートポンプ技術の他の適用例としては、空調付ベッド、または温度可変マットレス、マットレスパッド、枕および枕ケースなどがある。
【００１８】
温度可変枕ケースは、頂部の空気不透性層と下方の空気不透性層を備え、これらの層は、一体に接続されて、プレナム部を形成しており、枕ケースは、チューブ状スペーサ層を有し、プレナム部の周辺のまわりに、複数の出口通気口を有する。枕ケースは、管状スペーサ層の下方の一端に、従来の枕を収客するようなサイズの開口部を有することが好ましい。
【００１９】
マルチチャンネル空気ダクトにより、プレナム部をヒートポンプに接続し、ホースを通過する空気流によって生じるノイズを最小にしている。更に、マイク、プロセッサおよびノイズ波形を検出し、このノイズ波形から、１８０°位相がずれた波形を決定し、この波形を発生するスピーカーを含むオプションのノイズキャンセルシステムも設けられている。
【００２０】
添付図面を参照して、次の詳細な説明を読めば、上記以外の目的および利点が明らかとなると思う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
まず図１〜図１６を参照して、温度可変シートクッション３０およびヒートポンプ５０について説明する。好ましい実施例は、従来の自動車のシートの上部に載せて使用するアフターマーケット（後付け）クッション３０として示してあるが、これとは異なり、本明細書で説明する温度可変ハードウェアを、新車のシートに組み込んでもよく、また従来の自動車のシートを、ユーザーによって選択的に制御される温度可変シートにリフォームするための部品キットとして販売してもよい。
【００２２】
次に、主に図１を参照する。クッション３０は、シートレスト３２と、バックレスト（背もたれ）３４とを有し、その内部には、チューブ状スペーサ層３６とオプションのパッド層３８が設けられている。重要なことは、チューブ状スペーサ層３６は、ユーザーがシートレスト３２に着席し、背中をバックレスト３４にもたれかけ、これによって、クッション３０が圧縮されて空気流をカットオフする状態になっても、クッション３０を通って（後述する）空調された空気が容易に流れることができるような構造としてあることである。
【００２３】
クッションカバー４０は、前方および頂部シート表面が空気透過性であるか、またはユーザーが接触するシートレスト３２およびバックレスト３４の上が空気透過性であるが、一方、クッション３０の背部および他のすべての外側表面は、空気を透過できない。薄い（厚さが約約３．１８〜６．３５ｍｍ（０.１２５〜０.２５インチ）のパッド層３８が、クッション３０を繰り返し使用することにより、下方の管状スペーサ層３６が、カバー４０内に凹状となるのを防止し、かつクッション３０内で流れる空気により、ユーザーの体が熱交換できるような状態にしている。オプションのパッド層３８は、例えば連続気泡発泡体または不織綿またはダクロン材料から製造されている。
【００２４】
チューブ状スペーサ材料３６およびパッド層３８を完全に理解するには、例えば前に引用したフェーハーの米国特許第6,263,530号および同第6,085,369号を参照されたい。
【００２５】
次に図２図３をも参照して、改良されたヒートポンプ５０、およびその部品について説明する。ヒートポンプ５０は、頂部端部５４および入口開口部５６を有するハウジング５２を備えている。このハウジング５２の前方側面５８は、出口開口部６０と、後述する目的のための出口開口部６０に組み込まれた口６２とを有する。ハウジング５２の後部側面６４も、出口開口部６６を有する。
【００２６】
ここで、ブロワー７０を収容するための上方部分６８内の水平断面は、四角形となっており、次にハウジング５２の下方部分６８内の長方形横断面に、テーパのついたハウジング５２の形状が変化していることに留意されたい。
【００２７】
ハウジング５２の種々の部分を、別の形状にすることも可能である。例えば、上方部分６８を円形にすることも明らかに可能である。
【００２８】
ハウジング５２の上方部分６８の内部には、一体的な単一ブロワー７０が設けられている。このブロワー７０は（１対の支持ストラット７３によって保持された）ブロワーモータ７２と、多数のインペラーブレード７４を有している。単一の軸方向翼タイプのブロワー７０が示されているが、別のタイプの、または別の数のブロワーまたは加圧空気源も使用できる。
【００２９】
ハウジング５２の下方には、熱電気デバイス８０、好ましくはペルチエ効果モジュールが設けられている。このモジュールは、１対の薄い金属製ベースプレート８５の間に挟持されており、これらベースプレート８５は、上方シール８２および下方シール８４と共に、かつこれらシールに沿って、ハウジング５２の下方部分６９の低温側８６（メイン熱交換器）と、高温側８７（補助熱交換器）との間に壁を形成している。
【００３０】
この単一ステージのペルチエモジュール８０は、低温側８６上の温度を、約５０％の性能係数、すなわち効率で、約−７．８°Ｃ（約１８°Ｆ）まで下げることができる。ベースプレート８５には、約３６〜４２個の極めて微細なピッチの金属製熱交換フィン８８が取り付けられており、これらフィンは離間し、密に重ねられており（２．５４ｃｍ（１インチ）当たり約１８〜２１個のフィン）、低温側８２から高温側８４までの熱の伝達を促進している。
【００３１】
これらのフィン８８は、（約０．１０ｍｍ（約０.００４インチ）の厚さの）銅、または（約０．１５ｍｍ（約０.００６インチ）の厚さの）アルミから製造することが好ましい。ハウジング５２の底部端部９０を横断するよう、凝縮物トラップ、すなわちウィック蒸発器９２が、高温側８６から低温側８７へ延びている。
【００３２】
図４〜図６を参照して、温度可変クッションの更なる細部および特徴について説明する。図４に示すように、ヒートポンプの口６２からクッション３０まで、直線状の空気ダクト９４が延びた状態で、バイトライン、すなわちシートレスト３２とバックレスト３４の間の分離部の近くに、ヒートポンプ５０を設置することが好ましい。このような配置とすると、クッションの中間部分に進入する空調された空気が、シートレスト３２およびバックレスト３４部分全体にわたって、より容易に均一に分布できるので好ましい。
【００３３】
上記とは異なり、特別な空気ダクト９５（図５）を有するシートレスト３２の前方、または特別なダクト９６（図６）を有するバックレスト３４の上方かつ後部に、ヒートポンプを設置してもよい。空気ダクト９４、９５は、本明細書に説明するように、凝縮物の管理を容易にするよう、ヒートポンプ５０を全体として垂直方向に維持するように構成されている。この空気ダクトは、ハウジング５２と同じように、熱伝達率が低いプラスチック材料から製造することが望ましい。
【００３４】
クッション３０を通過する空気流は、空気がヒートポンプ５０から離間したクッション９０から出るように、ヒートポンプ５０が設置されている場所に応じて変化することに留意されたい。ユニット上に、ヒートポンプの制御装置を直接設けると、ユーザーがクッション３０に着席しているときに、ユーザーの脚の間から制御装置に容易にアクセスできるという点で、シートレスト３２の前方にヒートポンプ５０があるように配置することが好ましい。
【００３５】
ヒートポンプ５０がユーザーの前に位置していると、配線された制御装置が、ユーザーまで延びるか、またはユーザーがアクセスできる位置まで延びるか、もしくはリモコン装置を使用することができる。
【００３６】
図７は、クッション３０の中間部分に設置されたジッパー（Zipper、登録商標）バルブ、またはダンパーバルブ９８を示す。このダンパーバルブ９８は、クッション３０のシートレスト３２とバックレスト３４との間で、空気流を制御するように働く。例えば、バイトラインにヒートポンプ５０が設置されており、バルブ９８が完全に閉じられているとき、空気は、バックレスト３４を通過するように流れるが、シートレスト３２を通るようには流れない（図８）。
【００３７】
バックレスト３４の頂部に、ヒートポンプ５０が設置されており、閉じたバルブ９８が再びバックレスト３４を通過するように空気を流す（図９）か、またはシートレスト３２の前方にヒートポンプ５０が設置され、バルブ９８が閉じていて、空気がシートレスト３２だけを通過するようになっているとき（図１０）、いずれの場合においても、空気はバイトラインに設けられたダクト９４を通ってクッション３０から出る。
【００３８】
図１１、図１３は、上記した好ましい実施例のヒートポンプ５０に類似しているが、２ステージのペルチエ効果モジュール１１０と熱交換器との第２の組を有する第１の別の実施例の熱電気ヒートポンプ１００を示す。
【００３９】
２ステージのペルチエモジュール１１０は、冷却モードでは、周辺温度よりも約−１．１°Ｃ（約３０°Ｆ）まで、装置の性能を高めることが示唆されている。２ステージデバイス１１０は、米国テキサス州ダラスのマーロ（Marlowe）インダストリーズによって製造されているような公知の構造のものでよい。
【００４０】
装置の低温側の空気温度を更に下げる目的は、この低温側を露点より低くし、空気から、より多くの量の湿分を除去し、凝縮トラップ９２を通して廃棄することである。更に、低温側は、高温側の出口１０４から低温側の出口１０６まで熱を伝える自動的なヒートパイプ１０２により、より快適な温度（しかしながらより低い相対的湿度）となるように、約９．４°Ｃ（約１５°Ｆ）だけ再加熱される。
【００４１】
２ダースの、より低い熱交換フィン１０８が、出口１０４、１０６において、ヒートパイプ１０２に取り付けられている。これらのフィンは、上方熱交換フィン８８と同じように、（２．５４ｃｍ（１インチ）当たり、約１８〜２１個であって、約０．１０〜０．１５ｍｍ（０.００４〜０.００６インチ）の厚さに）互いに密に重ねられている。ハウジング１１２のサイズおよび形状は、追加のハードウェアを収容できるように、若干大きくされている。
【００４２】
図１２、図１４は、空気を再加熱するために（ヒートパイプ１０２の代わりに）能動的な電気抵抗ヒータ１２２が使用されている第２の別の実施例１２０を示す。ここでは、第１の別の実施例のように、高温側の出口に設けられた熱交換フィン１０８は、もはや不要となっている。
【００４３】
推奨される抵抗要素は、正の温度係数タイプのセラミック要素であり、この要素は、温度が高まると共に電気抵抗が大きくなるという性質を有する。このような特徴は、電流が増加すると、電流を制限し、よって加熱要素の最大温度を制限するので、セラミック要素は過熱されないという点で、安全性を高めている。
【００４４】
マルチステージペルチエモジュールに関連して、サブ冷却、凝縮物の除去、および再加熱による相対的湿度の調節について説明したが、単一ステージのペルチエモジュールを含む熱電気デバイスの性能を改善することにより、マルチステージデバイスを必要とすることなく、相対的湿度調節が可能となると思われる。
【００４５】
図１５〜図１８は、本発明の別の実施例における従来の熱電気デバイス、およびマルチステージ熱電気デバイス１１０を示す。図１５、図１６は、従来の２ステージペルチエ効果モジュールを示すが、このモジュールの上方ステージおよび下部ステージは、共通する中間壁を共用し、そのため、熱伝達率が優れているが、上方ステージのほうが、下部ステージよりもかなり小さくなっている。その理由は、下部ステージは、上方ステージからの熱のすべてを、ポンプアウトしなければならないか、または共通中間壁にかかる熱応力により、これら２つのステージの間の境界部に割れが生じることがあるからである。
【００４６】
図１７、図１８は、下方ステージ１２６の領域にわたって、あまり密でない上方ステージ１２４が分散している２ステージペルチエ効果モジュールを示す。これとは異なり、ペレット１２７の数を、約５０％少なくするのではなく、ペレットを、半分の寸法にカットしてもよい。いずれの方法にせよ、交換中の熱がモジュールを横断して、直線ライン内を移動し、熱抵抗を下げることができるので、このような構造は、装置の効率を改善できる。
【００４７】
テルル化ビスマスペレット１２７およびアルミナのセラミックプレート絶縁体１２８が、現在のところ、ペルチエ効果モジュールで最も一般的に使用されている材料である。
【００４８】
温度可変クッション３０およびヒートポンプ５０、１００および１２０の構造およびハードウェアについて説明したので、それらの作動、機能および使用について説明する。クッション３０は、従来の自動車のシートの上部に載っており、ヒートポンプ５０、１００または１２０は、シートレスト３２とバックレスト３４の間のバイトラインに固定するか、またはこれとは異なり、適当な空気ダクト９４、９５または９６を使って、シートレスト３２の前方またはバックレスト３４の上部に固定することが望ましい。
【００４９】
ヒートポンプ５０、１００または１２０は、ユニット自身の上にある制御装置によって、直接、または配線された制御装置、もしくはリモコン（図示せず）により、ターンオンされる。ブロワーモータ７０は、インペラー７４を回転させ、入口開口部５６を通して、ハウジングの上方部分６８内に周辺空気を吸入する。
【００５０】
空気は、低温側８６（メイン熱交換器）または高温側８７（補助熱交換器）のいずれかのハウジングの下方部分６９内に連続して下方へ移動し、熱交換器のフィン８８を通過する。低温側にある空気は、ユニット内のペルチエモジュール８０または１１０のタイプに応じて、約−１８〜１．１°Ｃ（約１８〜３５°Ｆ）だけ冷却され、高温側８７の空気は、約４．４〜１０°Ｃ（約４０〜５０°Ｆ）だけ加熱される。
【００５１】
特に、２ステージのペルチエモジュール１１０が使用され、空気が１．１°Ｃ（３５°Ｆ）だけ冷却された場合、露点よりかなり低くなり、空気内に良好な量の凝縮物が生じるはずである。この凝縮物は、フィン８８の上に累積し、次に、凝縮物トラップまたはウィック蒸発器９２上に滴状に落下し、これらの内部に保持される。
【００５２】
より低温の、より乾燥した空気が、低温出口６０からダクト９４、９５または９６を通ってクッション３０内に流入する。凝縮物トラップ９２内の湿分は、ユニットの底部端部９０に沿って、より乾燥した高温側８７内に移動し、ここで、通過中の高温の空気は、湿分を高温の出口６６から外側周辺空気内に蒸発させる。
【００５３】
特に、２ステージのペルチエモジュール１１０を使用している場合、周辺温度よりも約−１８〜−１２°Ｃ（約１８〜２０°Ｆ）低い、より快適な温度まで、低温の空気を再加熱することが望ましい。このような再加熱は、熱交換フィン１０８の第２熱交換下方セットを低温の空気が通過することによって達成され、このとき、熱は（高温側８７から延びる）受動的な加熱要素１０２から移動するか、または能動的な抵抗ヒータ１２２から移動する。
【００５４】
次に、低温の空気がクッション３０内に流入し、ヒートポンプ５０、１００または１２０から離間するよう、管状スペースの層３６を通過する。冷却された空気の一部は、空気透過性クッションカバー４０を通って流出するか、および／または冷却された空気の進入ポイントから離れたクッション３０内の小さい通気口またはダクトを通って解放される。
【００５５】
空気流を制御して、クッションのバックレスト３４の部分に対するシートレスト３２の温度を制御するために、ユーザーが所望するように、ダンパーバルブ９８を広く開いた状態、部分的に閉じた状態、または完全に閉じた状態のいずれかで使用できる。
【００５６】
上に説明した実施例は、自動車のシートに載せるための温度可変クッション３０に関するものであったが、本明細書に示した技術は、冷却された（または加熱された）マットレスパッド、布団または人が身につける他の物品、例えばヘルメット、ベストなどにも使用できる。
【００５７】
次に、図１９〜図２１を参照する。これらの図には、空調された枕のシステムが示されている。この枕システムは、枕ケース１５０を有し、このケースは、布状の、好ましくは空気透過性の上方層１５２と下部層１５４とを有し、これらの層は、プレナム部１５６または密閉された加圧スペースを形成している。プレナム部１５６内には、管状のスペーサの空気流層１５８と、オプションの頂部バット層１６０が設けられている。
【００５８】
入口ノズル１６２は、ヒートポンプ（図示せず）からの３つ以上の加圧空気ホースのためのマルチチャンネルを有し、空気流に関連して生じるノイズを最小にすることが望ましい。プレナム部１５６の周辺のまわりには、約７つの離間した出口通気口１６４が設けられており、管状スペーサ層１５８の下方には、従来の枕１６６と、枕ケース１５０内の枕１６６のための開口部１６８が設けられている。これとは異なり、プレナム部１５６の内部に、枕１６６が位置していてもよい。
【００５９】
オプションとして、空調された枕は、小型のマイク１７０と、処理ユニット１７２と、前記マイクおよびユニットと電気的に接続された再生スピーカー１７４とを含む、能動的なノイズキャンセルシステムを備えることもできる。
【００６０】
空調枕システムは、次のように作動し、機能する。マルチチャンネル入口ノズル１６２は、ヒートポンプに接続されており、湿分を下げるように冷却されるか、または加熱された空調空気の流れが、プレナム部１５６または枕ケース１５０の頂部部分内の密閉空間に静かに供給される。空調された空気は、管状スペーサ層１５８を通って、出口通気口１６４に向かって移動し、枕ケースの頂部外側表面を冷却（または加熱）する。
【００６１】
オプションとして、ノイズキャンセルシステムは、小型マイク１７０を通してノイズソースをサンプリングし、これを処理ユニット１７２へ送り、処理ユニット１７２はノイズを分析し、スピーカー１７０を通して発せられる、ノイズと１８０°位相のずれた波形を形成する。ユーザーは、自分の好みに従い、枕ケース１５０の温度を制御することができる。
【００６２】
以上、好ましい実施例および別の実施例を参照して、本発明について説明したが、当業者であれば、本明細書に開示された発明の要旨の範囲内で、種々の変形例および変更例を想到できると思う。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の自動車のシートに設置された本発明の温度可変クッションおよび改良されたヒートポンプの後方斜視図である。
【図２】ヒートポンプの斜視図である。
【図３】好ましい実施例に係わるヒートポンプの断面図である。
【図４】好ましい実施例に係わる前記シートとバックレストとの間のバイトラインに設置された、ヒートポンプを有する温度可変クッションの側面図である。
【図５】別の実施例であって、シートの前側に設置されたヒートポンプの側面図である。
【図６】別の実施例であって、バックレストの頂部に設置されたヒートポンプの側面図である。
【図７】空気流を制御するためのダンパーバルブを有するクッションの正面図である。
【図８】ダンパーバルブが閉じられているときの、図４の変更された空気流を示す。
【図９】ダンパーバルブが閉じられているときの、図５の変更された空気流を示す。
【図１０】ダンパーバルブが閉じられているときの、図６の変更された空気流を示す。
【図１１】第１の別の実施例に係わる２ステージのヒートポンプの内側の断面図である。
【図１２】ヒートポンプではなく、従来のヒータを使った第２の別の実施例の断面図である。
【図１３】高温側熱交換フィンを示すよう、ハウジングの一部を破断状態にした第１の別の実施例の背部側面図である。
【図１４】低温側熱交換フィンおよび抵抗ヒータを示す、第２の別の実施例の正側面図である。
【図１５】従来のマルチステージ熱電気デバイスの斜視図である。
【図１６】従来のマルチステージ熱電気デバイスの断面図である。
【図１７】別の実施例のマルチステージ熱電気デバイスの斜視図である。
【図１８】別の実施例のマルチステージ熱電気デバイスの断面図である。
【図１９】オプションのノイズキャンセルシステムを含む、本発明の好ましい実施例の枕および枕ケースの側面図である。
【図２０】マルチチャンネル空気ダクトを含む、枕および枕ケースを示す端部側面図である。
【図２１】周辺の空気通気口を示す枕および枕ケースの頂部平面図である。
【符号の説明】
【００６４】
３０    アフターマーケット可変シートクッション
３２    シートレスト
３４    バックレスト
３６    管状スペーサ層
３８    パッド層
４０    クッションカバー
５２    ハウジング
５４    頂端部
５６    入口開口部
５８    正面の側面
６０    出口開口部
６２    口
６４    後部側面
６６    出口開口部
６８    上方部分
６９    下方部分
７０    軸方向翼ブロワー
７２    ブロワーモータ
７３    支持ストラット
７４    インペラーブレード
８０    熱電気デバイス
８２    上方シール
８４    下方シール
８５    ベースプレート
８６    低温側
８７    高温側
８８    上方熱交換フィン
９２    凝縮物トラップ
９４    直線状ダクト
９５、９６    特別なダクト
９８    ダンパーバルブ
１００    別の熱電気ヒートポンプ
１０２    ヒートパイプ
１０４    高温側の出口
１０６    低温側の出口
１０８    下方熱交換フィン
１１０    ２ステージのペルチエ効果モジュール
１１２    別のハウジング
１１４    上方シール
１１６    下方シール
１２０    第２の別のヒートポンプ
１２２    抵抗ヒータ
１２４    上方ステージ
１２６    下方ステージ
１２７    ペレット
１２８    プレート絶縁体
１５０    空調された枕ケース
１５２    上方布層
１５４    下方布層
１５６    プレナム部
１５８    管状スペーサ層
１６０    バット層
１６２    入口ノズル
１６４    出口通気口
１６６    従来の枕
１６８    枕開口部
１７０    小型マイク
１７２    処理ユニット
１７４    再生スピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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