(57)【要約】  本発明は、電気的絶縁材料から形成された細長いパネルを備え、前記絶縁材料内部の圧縮導体と前記絶縁材料の外側の膨張導体とを備える複数の熱電素子を有する熱電装置であって、前記熱電素子が前記パネルの長さ寸法に対して実質的に平行又は鋭角に延びる、熱電装置に関する。前記熱電装置は、本出願を最適化するための制御と構成を持って加熱または冷却を必要とする様々な表面あるいは囲いに統合される。【選択図】図９
2014529358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的絶縁材料から形成された細長いパネルを備え、前記絶縁材料内部の圧縮導体と前記絶縁材料の外側の膨張導体とを備える複数の熱電素子を有する熱電装置であって、前記熱電素子が前記パネルの長さ寸法に対して実質的に平行又は鋭角に延びる、熱電装置。
【請求項２】
前記パネルが成形材料から成り、前記熱電素子の一部が現場で前記材料内に成形されるか、又は前記パネルが２層から成り、前記熱電素子の一部が前記２層の間に挟装される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記パネルの内部に空気流用の空洞が形成され、前記空気流用の空洞が好ましくは多孔質材料、スペーサメッシュ材料、又は網状フォーム材料から成る、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の熱電装置、及び凹まずに人又は動物の体重の少なくとも一部を支えることができる多孔質材料を含む、耐加熱及び冷却負荷装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の熱電装置を含む、加熱及び冷却毛布装置。
【請求項６】
冷却中の前記パネルの高温側から除熱するか、又は加熱中の冷却側に熱を導入するための１つ又は複数のファンを更に含む、請求項３乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
空気流を流す多孔質材料の密閉部分と非密閉部分との組み合わせを更に含み、任意で前記多孔質材料の一端に非密閉空気入口を、他端にファン設置位置を含む、請求項３乃至６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記熱電素子が歪み除去材料によって取り付けられるか又は封入された半導体材料の組み合わせであり、前記歪み除去材料が好ましくは回路基板材料から成り、前記回路基板材料が好ましくはＦＲ−４、硬質樹脂、ガラス、又はこれらの組み合わせから成る、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
加熱又は冷却の必要があるベッド、シート、シートバック、容器の壁部、車椅子、自動車のシート、事務椅子、操作テーブル、担架、又はその他の表面と組み合わせた、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記素子の開路故障に対する許容性を与える並列の電子部品を更に含み、前記並列の電子部品が好ましくは、ダイオード又はアンチヒューズから成り、更に任意で、直列素子の両端間の電圧が定常動作でダイオードのターンオン電圧未満になるように、直列に接続された複数の素子に電気的に並列に接続されたダイオードを含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記絶縁材料がプレカットスリットを含み、前記スリットは好ましくは、離間した単一の線分、又は端と端が接続された離間した複数の線分の形状であると共に、更に任意で前記スリットに挿入され、且つこれに巻回される複数の線分から成る膨張導体のループを含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
２枚のパネルを備え、各パネルが別個に制御され、前記パネルの一方が好ましくは細胞組織の健康状態を保つために冷却される一方、前記パネルの他方が好ましくは全体的な熱的快適さを保つために加熱される、請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記パネルの一方が抵抗加熱素子を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
１つ又は複数の温度、動作又は圧力センサ、及び／又は加熱及び冷却を自動的にターンオンするか又は加熱又は冷却強度を増減するためにセンサ又は時計と通信するコントローラを更に含む、請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
衣類、好ましくはベスト、ジャケット、シャツ、パンツ、靴下、スカーフ又は帽子、又は枕に組み込まれるか、或いは容器内の内容物に熱管理された環境をもたらすために絶縁容器の壁部に取り付けられ、前記容器内には好ましくは電子機器、モバイル装置、腐りやすいアイテム、食品、化粧品、又は薬剤を収容することが望ましい、請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
（ａ）各々の経路長さを最短にし、且つ性能を高めるために、空気流用の複数の入口及び出口経路を更に備えること、
（ｂ）選択された位置での加熱及び冷却を増減するために熱電素子の密度が変更されること、
（ｃ）各ゾーンが独立した強度レベルに別個に制御される複数のゾーンに区分されること
のうち、１つ又は複数の特徴を有する、請求項１乃至１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記事務椅子のシート又は背もたれ、或いはその両方に取り付けられ、椅子の他方の側からアクセスできるように、電力コードを前記椅子のいずれかの側に接続するコネクタを有し、前記電力コードが任意でブレーカウェイコネクタを含む、請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
熱伝導率が高いカバーによって覆われ、前記カバーが好ましくはライクラ、スパンデックス、相変化材料、ネオプレン、シリコン、ゲル、ワックス、パラフィン、ビニル、ＰＶＣ、ポリエチレン繊維、及び熱伝導性が高い粒子を添加し、現場で形成及び硬化されるか、又は現場に設置される前記の材料のいずれか又はその他の材料から選択される材料から成る、請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
空気経路に沿った熱又は冷気の蓄積を最小限にするために、各々が前記パネルの異なる部分に新鮮な大気を供給する多孔質材料の複数の層を備える、請求項１乃至１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
椅子又はシートを取り付ける２つのヒンジ折り畳み部分に区分され、折り畳み時に携帯し易くするために、前記装置が任意で更に、コードレスで使用するために取り外し可能又は再充電可能なバッテリを備え、且つ任意で更に、バッテリ、ファン、運搬用ハンドル、又はこれらのいずれかの組み合わせを収容するための管を折り畳み交差部に備え、且つ前記ファンから排出される空気が好ましくは、一方向で生じる可能性がある閉塞を防止するために複数の方向に流れる、請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型熱電加熱及び冷却の統合に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年５月４日に出願された本出願人による先の特許文献１、及び２０１２年３月５日に出願された特許文献２、及び２０１１年９月１２日に出願されたＰＣＴ出願である特許文献３に、本出願人は、絶縁パネルに織り込まれた、フォーム、形状記憶フォーム、バッテイング、又は天然繊維等の軟質材から成るものでよい熱電素子の接続されたストリングから成る熱電加熱及び冷却システムを記載している。導体材料がパネルの両側で膨張して一方の側で熱を分散させ、他方の側で冷却する。このようにして熱電加熱及び冷却で改良されたこのような材料又は表面は、分散型熱電パネルとよばれている。本出願人の先の出願には、この絶縁パネルを、マットレス、椅子、及び毛布と統合することも記載された。最終的な結果は、寝具類、シート、毛布、及びその他の製品に比較的低コストで均一に分散された加熱及び冷却が追加されることであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００６０８８５号明細書（米国特許出願第１３／１０１，０１５号）
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０１９８６１６号明細書（米国特許出願第１３／３９４，２８８号）
【特許文献３】国際公開第２０１２／０３７０３１号（国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０５１２２７号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、加熱及び冷却される先行技術の製品に様々な増強と改良を加え、更に熱電加熱及び冷却パネルをベッドの上面、病院のベッド、薄型毛布、シートの上面、ベスト、及び熱管理された貯蔵容器と統合するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
より具体的には、本発明により、絶縁材料の内側の圧縮導体と、絶縁材料の外側の膨張導体とから成り、熱電素子を含むアセンブリが、パネルの長さ寸法に対して実質的に平行に又は鋭角を成して取り付けられる、分散型熱電加熱及び冷却パネルを提供する。熱電素子を含むアセンブリを、パネルの長さ寸法に対して基本的に平行又は鋭角に配向することで、先行技術の場合のように熱電素子をパネルの長さ寸法に対して垂直に配向することによるユーザーのゴツゴツした感触がなくなり、ユーザーの快適さに寄与する。
【０００６】
本発明の更なる特徴及び利点は、同一の符号が同一の部分を示す添付図面に関連する以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１ａ】本発明による絶縁パネル及び熱電ストリングを示す概略図である。
【図１ｂ】本発明による絶縁パネル及び熱電ストリングを示す概略図である。
【図２】図２ａは、本発明によるスペーサメッシュ材料を示す断面図である。図２ｂは、本発明による図２ａのスペーサメッシュ材料と絶縁パネルとの統合を示す図である。
【図３】本発明による毛布を形成するスペーサメッシュと熱電パネルとの統合を示す図である。
【図４】本発明による熱電パネルがマットへと統合されたスペーサメッシュを示す斜視図である。
【図５】図５ａは、本発明による熱電ストリングへのダイオードの組み込みを示す図である。図５ｂは、本発明による予備膨張導体を使用し易くするためのスリット付き絶縁パネルの準備を示す図である。図５ｃは、本発明による熱電ストリングへのダイオードの組み込みを示す図である。図５ｄは、本発明による熱電ストリングへのダイオードの組み込みを示す図である。
【図６】本発明による複数の加熱及び冷却面を、即ち毛布とマットレスとを備えるシステムを示す図である。
【図７】シート又はマットレスに組み込まれた本発明の別の実施形態を示す図である。
【図８】図８ａは、衣類に組み込まれた本発明の別の実施形態を示す図である。図８ｂは、衣類に組み込まれた本発明の別の実施形態を示す図である。
【図９】下方へのアクセスが可能な場合に、空気流の通路長さを最小限にするための本発明の更に別の実施形態を示す図である。
【図１０】図１０ａは、マットレス又はシートの底部クッションに組み込まれた本発明の更に別の実施形態を示す図である。図１０ｂは、マットレス又はシートの底部クッションに組み込まれた本発明の更に別の実施形態を示す図である。
【図１１】事務用の椅子に組み込まれた本発明の更に別の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の更に別の実施形態を示す図である。
【図１３】図１３ａは、本発明の更に別の実施形態を示す図である。図１３ｂは、図１３ａの遷移部の拡大図である。
【図１４】本発明の更に別の実施形態を示す図である。
【図１５】図１５ａ〜ｃは、本発明の更に別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１ａは、パネルの長さ寸法に対して鋭角に延びる素子１０１を有する細長い絶縁パネル１０２に織り込まれた熱電ストリング１０３から成る熱電パネルを示している。従来型のパネルでは、熱電ストリング素子は垂直方向に延びていた。これらの素子はやや剛性で、素子が垂直に位置しているため、身体に対する触感は、特にユーザーの体重がかかると素子の位置でゴツゴツした。図１ａの角度を付けた設計によって、圧力がかかると体重に対して素子１０１を水平に平坦化することができるので、ゴツゴツ感がなくなる。
【０００９】
図１ｂは、剛性素子１０４がパネルの長さ寸法と基本的に平行に延びる代替の熱電パネルを示しており、この場合もゴツゴツ感がなくなる。ストリング１０３の入口と出口の穴は同一線上にないため、例えば絶縁材料を突き出すような標準的な挿入技術は不可能である。したがって、図１ｂは接合ライン１０５に沿って半分に分割された細長い絶縁パネルを示している。素子１０４は両半部の間に配置され、この半部は組み立て後に再接合される。別のアプローチは、素子１０４を水平にして絶縁パネル１０２を金型に射出し、素子１０４がパネルの長さ寸法と実質的に平行な向き又は角度を成す向きになるように現場で成形される方法である。
【００１０】
図２ａ及び図２ｂは、冷却中は高温側から除熱し、又は加熱中は周囲から熱を補充する空気流の空洞を設けた状態を示している。ドイツのＭｕｅｌｌｅｒ  Ｔｅｘｔｉｌ  ｏｆ  Ｗｉｅｈｌ−Ｄｒａｂｅｎｄｅｒｈｏｅｈｅ社の商標「３ｍｅｓｈ」で市販されているようなスペーサメッシュ材料２０１が使用される。このメーカーは、この材料を、空気流のための大きく空いた空洞を形成する目の粗いメッシュによって分離された２層のスペーサファブリックであると説明している。この材料は、材料の上に座る人の圧力を、空洞を凹ませることなく支えることができる。図２ｂに示すように、このスペーサメッシュは、細長い加熱、冷却パネル面１０２の下方に向いている。ファン（１つ又は複数）２０４は、空気流を送り、これが熱電パネルストリング１０３の高温側からの対流によって除熱を行う。スペーサメッシュ２０１は、空気流を所望の通路へと（この場合はスペーサメッシュ２０１の長さ全体に）強制的に送るために、機密シール２０５で密封されている。図２ｂの構成は、ベッドの上面、シート又は椅子の背面、又は担架又はシートの表面、又は車椅子の背面、又は、これに限定されないが加熱又は冷却支持面として改良することが望ましいその他の表面２０６上に配置可能である。スペーサメッシュの代わりに、これに限定されないが、網状フォーム等の任意の多孔質材料を使用することができよう。
【００１１】
図３は、スペーサメッシュ材料２０１を使用した冷却毛布の構成を示している。この構成では、スペーサメッシュ材料２０１は、人の体重を支える必要がないため、より柔らかいものでよい。スペーサメッシュ２０１は、冷却面の上部に空気流用空洞を設けており、軽量のファン（１つ又は複数）２０３で、スペーサメッシュを通る空気の対流によって除熱が可能である。この場合も、空気流が不要なところで空気が流れることを防止するために、密閉ラップ材料２０５を使用する。図３の構成では、空気流が側部入口２０２から流入し、出口２０３を通って毛布の上方に垂直に流出するようになっている。眠っている人と接触する領域では、伝導により加熱又は冷却する一方、絶縁空洞として大きな機能を果たす毛布の下部領域３０２を同時に加熱又は冷却する電流の方向に応じて、膨張した熱電ストリング１０３が暖まったり冷えたりする。
【００１２】
図４は、細長い熱電パネル１０２の下のスペーサメッシュ２０１を示している。表面が冷却されている場合は、ファン２０４は一端から他端に空気を引き込むことにより高温側から除熱する。この実施例では、表面は多層２０６から成るマットレスである。
【００１３】
次に図５ａ、５ｃ及び５ｄを参照すると、更に別の実施形態では、本発明による分散型熱電の構成は、通常はｎ型とｐ型の交互の熱電素子を直列に接続する、膨張可能な導体の長いストリングから始まる。このストリングは、図５ａに示すように絶縁パネル内に挿入される。素子の一部又は全部の直列接続の性質によって、各接合部に単一故障点が生じる。１つの接合部が開路状態になると、直列のその他の全ての接合部への電流の流れが遮断される。図５ｃ及び５ｄは、ダイオード５０４を使用して、故障のある開路状態の接合部をどのようにして電気的に導通させられるかを示している。図５ｄでは、各接合部は、熱電素子５０８の周囲の切断線５０１に沿って大きい回路基板５０３から切断された小さい回路基板５０３上の銅パッド５０２上の継手５０５にはんだ付けされたダイオード５０４を有している。熱電素子５０８が開路状態になると、並列ダイオード５０４は導通状態を回復するが、その際、ダイオードの両端の電圧が降下して残りのストリングに利用できる総電圧が低減するという劣化を伴う。しかし、この電圧損失は僅かであり、直列の熱電素子が動作不能になることに比べれば、性能に対する影響はおそらく些細なものである。
【００１４】
図５ａは故障許容性を導入するための代替方法を示している。この場合は、ダイオード５０４はプレーンワイヤ５０６によって接続された直列のストリングのサブセットの両端をブリッジするために使用される。直列のいずれかの素子又は導体が電気的に開路状態になると、ダイオード５０４が導通状態になる。この場合、故障のある１つだけではなく複数の熱電素子５０８が動作不能になる。しかし、必要なダイオード５０４の数、ひいてはコストは、図５ｃ及び図５ｄに示した実施形態よりも低減する。ダイオードの代わりに、これに限定されないが、両端間の電流が或る一定レベルに達するごとに永久短絡回路が形成されるアンチヒューズ又は分流回路を使用することができよう。これに限定されないが、同様の機能を果たすその他のどの電子部品を使用してもよい。これもまた限定されないが、より大きな直列の素子を開路故障から保護するために、複数のダイオードを直列に接続してもよい。
【００１５】
図５ｃも、ダイオード５０４又はアンチヒューズを熱電素子と同じ基板に実装して、ピックアンドプレース回路アセンブリにそれらの熱電素子を含めることがどのように自動化可能であるかを示している。
【００１６】
図５ｂは、より迅速且つ簡単な製造を可能にする絶縁パネルの改良型の設計を示している。先行技術の組み立てプロセスには、ループ状導体を絶縁パネルの穴に突き込むステップが含まれる。次いで、導体はパネルの片側又は両側で拡張される。図５ｂに示す絶縁パネル内のＩ字形又はＣ字形スリット５０７を切り込むことによって、より簡単で安価な組み立てプロセスが可能である。これらのスリット５０７によって、予備膨張した導体と共に熱電ストリングをパネル内に挿入することが可能になる。膨張した導体ループは図５ｂのＣ字形スリットの周囲に巻回される。又は、導体が幅広で平坦なヘアピン形状に予備膨張される場合は、この導体を図５ｂのＩ字形スリット５０７の幅を通して押し込むことができる。引き続いて（且つ反復して）、別のセクションが巻回され、又はスリットを通して押し込まれる。最終的には、熱電ストリングが、挿入後の膨張ステップを必要とせずに、絶縁パネル内に押し込まれる。導体が予備膨張されることによって更に、ワイヤブレードが通常は出荷前に圧縮されるので、例えばワイヤブレードのメーカーの組み立て努力も省かれる。
【００１７】
図６は、加熱及び冷却が別個に又は一緒に制御される複数の表面が、ベッド６０３上の人にどのように利点をもたらすかを示している。この図では、ユーザーの下のベッド面２０６及び上の毛布の両方に、本発明による熱電加熱及び冷却システムが装備されている。ベッドはコントローラ６０２によって制御され、毛布は別のコントローラ６０１によって別個に独立して制御される。
【００１８】
圧迫潰瘍、床ずれは長時間圧迫される皮膚の部位に形成される。病院のベッド又は介護ベッドから動けない患者は特に、圧力がかかるベッド又はシート面と接触する部位に圧迫潰瘍を起こしやすい。医療研究者は、冷却されない皮膚の温度よりも華氏１０°だけ低い温度に皮膚が冷却されると、圧迫潰瘍が形成される可能性は大幅に低くなると判断している。図６では、圧迫潰瘍を予防するためにベッド面を冷却するように、横たわる人６０３が温度制御６０２を設定することができる。冷却された面に横たわることでユーザーが寒くなり過ぎる場合は、ユーザー６０３が上に掛けた毛布のコントローラ６０１を調節して加熱し、それによって下面の冷却を抑制して温度の快適さを回復できる。これに限定されないが、加熱又は冷却の任意の強度での人６０３の上又は下の加熱と冷却の任意の組み合わせに対しては、人の好み又は医学的な利点があろう。また、これに限定されないが、これらの加熱又は冷却された面を手術台、看護ベッド、病院のベッド、車椅子、又はその他の医療サポートの表面に適用してもよい。
【００１９】
車椅子に座る人は、身動きできず、組織が委縮し、血液循環が悪くなるため圧迫潰瘍を起こしやすい。通常、これらの圧迫潰瘍は座っている間に身体の骨盤領域に形成される。そのため、医療機器メーカーでは、圧力を可能な最大面積にわたって均一に分散する空気又は液体バッグを有する特殊なシートクッションを開発している。これらの流体バッグを冷却するという付加的な利点をもたらすため、図６の絶縁パネル１０２を、例えば１平方インチの区画に区分して、各々の区画を他の区画に対して垂直に変位させることができよう。このようにして、絶縁パネル１０２の圧力分布を車椅子のユーザー向けに最適化された流体バッグに直接変換することができよう。空気流のためのスペーサメッシュ２０１は、横方向に既に極めてコンフォーマルであるが、横方向の適合性を更に高めるために、同様に区画に切断することもできよう。更に別の代替形態は、冷却パネル１０２及びスペーサメッシュ２０１を流体バッグの下に取り付け、バッグ内の熱伝導流体を利用するか又は熱伝導粒子を既存の流体に添加するものである。
【００２０】
熱電冷却及び加熱された表面は、全ての時間ではなく必要時に起動される素子を有することで更に増強される。図７は、スイッチの近傍の領域の熱電素子をターンオンするために、１つ又は複数のスイッチ、又は熱又は圧力センサ、又は動作検知器７０１をどのようにして絶縁パネル１０２内又はその近傍に埋め込むかを示している。これに限定されないが、１つのスイッチで、非使用時に電力を節約するために椅子又はベッド全体の素子を起動／停止させることができよう。これも限定されないが、スイッチの代わりに、コントローラ６０２によって検知される圧力センサ又は動作検知器を使用し、コントローラで必要に応じて素子を起動させることもできよう。コントローラ６０２は更に、検知された温度変化に応動して、熱環境をサーモスタット式に、又はその他の方法で制御してもよい。
【００２１】
図８ａ及び図８ｂは、空気流を介して除熱するためにスペーサメッシュ２０１に取り付けられた分散型熱電パネル１０２を、ベスト８０１、又は例えばジャケット、シャツ、パンツ、靴下、スカーフ、及び帽子を含むその他の衣類又は衣服の裏張りとして使用して、衣類を着ている人の冷却又は加熱をどのようにしてできるかを示している。ファン２０４が導体を介して大気を動かすことによって、熱電層への熱の挿入又は熱電層からの熱の除去が促進される。これに限定されないが、空気の流れがユーザーの邪魔にならないように、ファン２０４をベスト８０１又はその他の衣服の裏に取り付けてもよい。限定されないが、ファン２０４及びスペーサメッシュ２０１を使用せずに、自然対流を介して熱又は冷気を散逸させるために熱電ストリング１０３の膨張したループ部分を利用することもできよう。上述のように、このような構成の衣類には、靴、シャツ、パンツ、又はその他の衣装又は帽子を含み得る。
【００２２】
図９は、スペーサメッシュ２０１と組み合わせた熱電層１０２をより厚いクッション又はマットレス９０１の上面にどのように配置し、空気を下方に引き出すかを示している。この構成では、表面が自動車のシート又は高い台上のベッド等の中空の露出した容積の上方に位置している。空気は入口２０２から引き込まれ、熱電ストリング１０３の導体を通過して流れ、次いでファン２０４によって底部２０３から放出される。この構成は、空気が熱電層の長さ全体にわたって引き込まれず、熱がスペーサメッシュの一端から他端に蓄積されないので、特に効率的である。
【００２３】
図１０ａ及び図１０ｂは、加熱又は冷却、又はその強さが目的に合わせて変更されるゾーンに区分された加熱及び冷却の増強を示している。図１０ａは、身体に対する圧力が高いベッド１１２の領域だけに配置された熱電素子を示している。これらの３つのゾーンは、肩、ウェスト、及び脚部を対象としている。各ゾーンに対する別個のコントローラによってより精密な制御が可能になり、身体そのものによる熱調整の変化を平衡させることが可能になる。加えて、最も高い圧力がかかるウェスト用のゾーンは、圧力に比例してより強い冷却又は加熱を与えるために、より高い密度の熱電素子を有している。
【００２４】
図１０ｂは、シート、椅子、又は車椅子１１１用の熱電素子の配置を示している。シートの骨盤領域は、それが最も高い圧力がかかる領域であり、最も圧迫潰瘍に罹りやすい領域であり、更には骨と皮膚との間の組織が薄い骨ばった領域であるため、素子の密度がより高くなっている。骨盤領域でより強力な冷却が可能であることは、圧迫潰瘍を予防するために有利である。骨盤領域の外側の別個のコントローラを加熱して、ユーザーの全体的な熱的な快適さを回復することもさえできよう。
【００２５】
図１１は、分散型熱電加熱及び冷却で改良された椅子１２６の幾つかの増強例を示している。これに限定されないが、これらをその他の製品及び用途に応用してもよい。図１１は、ユーザーが便利に椅子に入り、椅子から出られるように、電源１２５から椅子１２６までのコードをいずれかの側１２３にどのように接続するかを示している。これに限定されないが、誘電性、又はその他のワイヤレス電力伝送を優先接続の代わりに使用してもよい。図１１は更に、ブレーカウェイコネクタ１２４をインラインで又はコードのいずれかの端部にどのように設置して、ユーザーが椅子１２３から出たり、椅子に入ったりする際にコードを跨ごうとする場合にコードが損傷する前に生じることがある張力を遮断できるかをも示している。これに限定されないが、ブレーカウェイ機構１２４は、ラップトップコンピュータで使用されるような磁気吸着式電気コネクタでもよいが、緩く結合された電気接点コネクタでもよい。図１１は更に、コントローラ機構１２２に自動遮断機能をプログラムしてもよいことを示している。椅子やベッド等の製品は長時間使用されること多く、時間が経過してもはや必要なくなったであろう後で自動遮断によって加熱又は冷却をターンオフしてもよい。加えて、眠っていたり座っていたりする人が、使用前に熱電加熱又は冷却が定常状態に達していることを確認することを補助するために、コントローラ１２１は、使用パターンをモニタリングし、次いで適宜に予加熱又は予冷却を行うことができる。
【００２６】
図１２は、以下の複数の目的を達成可能なカバー１３１を有する、分散型熱電パネル１０２を示している。即ち、膨張導体の外見又は感触又はその両方を隠すこと、熱をいずれかの方向に効率的に伝導させること、表面を防水性にすること、又は表面を洗浄可能にすること等である。カバー材料１３１は、これに限定されないが、熱伝導率が高いパラフィン又はその他のワックス、ポリエチレン又は高密度ポリエチレン繊維、ネオプレンゴム又はビニル又はシリコーン、或いは防水又は防火用並びに熱伝導性を高めるために繊維と混合した（又は混合しない）その他のゲル、シリコン、金属、又は酸化金属等の熱伝導粒子を含む上記の又はその他の材料等、皮膚で又はその近傍で相が変化する材料でよい。加えて、カバー１３１又は絶縁層１０２は外見や感触を隠し、突起を無くすように、膨張導体の厚さにほぼ等しい深さの凹みを有してもよい。加えて、このカバー層は、例えば最終表面内で硬化する液体又はペーストを塗布することによって表面上に、又は膨張導体１０３と組み合わせて形成可能である。膨張導体をこのようにしてカバー内に埋め込むことによって、カバー層１３１に接触する導体１０３の表面積が増大し、それによって接触するユーザーへの加熱、又はユーザーからの除熱の熱伝導性が高まる。
【００２７】
既存のベッドの上面に配置されるマットレスパッド等の幾つかの用途では、空気流はベッドの長さ全体や両端の下等の長い距離に沿って進行しなければならない。空気が単一経路を通って一方向に移動する場合、（冷却モードでの）熱、又は（加熱モードでの）の熱不足は空気流路の下方に蓄積することがある。この蓄積によって冷却又は加熱の性能は空気流路の終端方向で悪化し、始端方向で好転する。性能のバランスをとり、更に全体的な性能を向上させるために、図１３ａ及び図１３ｂの略図は、この不都合な作用を緩和する１つの方法を示している。これらの図では、２層のスペーサメッシュ２０１が使用されている。１つの層は、熱電層の最初の半部用の空気流路を提供し、他の層は第２の半部用の空気を提供する。この構成は空気流路を通る熱又は熱不足の累積長さを半分にし、それによって全体的な性能と均一さを向上させる。
【００２８】
図１４は、分散型の加熱又は冷却の更に別の用途を示している。絶縁容器１５１は、熱電層を備える１つ又は複数の側面を有している。このボックスは、周囲温度よりも冷たく又は暖かく保つ必要があるアイテム１５２を収容することができる。例えば、ラップトップコンピュータ、ｉＰａｄ、及び携帯電話等の携帯用電子機器には貯蔵に必要な温度範囲があり、この範囲は夏季又は冬季の自動車内部の温度範囲よりも狭い。熱電パネルを有する容器１５１は、電子機器又はその他の敏感なアイテム１５２を、周囲よりも冷たく又は暖かく保つことができよう。これに限定されないが、このボックスは、化粧品、薬剤、化学薬品、食品、餌、又はその他の腐りやすいアイテムをも収容できよう。
【００２９】
図１５ａ〜図１５ｃは、下側の空気流のためのスペーサメッシュ２０１を有する前述の熱電パネル１０２を使用して冷却又は加熱されるシートトッパーがどのようにして構成されるかを示している。スペーサメッシュ２０１への空気の入口は、背面の最も上部、及びシートの最も前部にある。これに限定されないが、この入口は側面に沿っていてもよい。これらの入口からの空気は、ファン２０４によって管１６２内に引き込まれ、環境に排気される。空気排出の方向は、多様なトッパーの配置に適応するように上方、側方、又は管の端部の外側でよいであろう。例えば、航空機のシート上に配置すると管の端部からの流出を阻止するであろうが、管の端部から上方への流出は可能になるであろう。このシートトッパーを折り畳み位置１６３内に設置し、次いでハンドル１６４を用いて移動させてもよい。管１６２には、コードレス操作を可能にするためのバッテリ１６６を含んでいても、これを取り付けてもよい。バッテリ充電器１６５は、現場で又は外部でバッテリを充電するために使用される。
【００３０】
本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができる。
【図１ａ】
2014529358.tif 000003
【図１ｂ】
2014529358.tif 000004
【図２】
2014529358.tif 000005
【図３】
2014529358.tif 000006
【図４】
2014529358.tif 000007
【図５】
2014529358.tif 000008
【図６】
2014529358.tif 000009
【図７】
2014529358.tif 000010
【図８】
2014529358.tif 000011
【図９】
2014529358.tif 000012
【図１０】
2014529358.tif 000013
【図１１】
2014529358.tif 000014
【図１２】
2014529358.tif 000015
【図１３】
2014529358.tif 000016
【図１４】
2014529358.tif 000017
【図１５】
2014529358.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月28日(2014.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的絶縁材料から形成された細長いパネルを備え、前記絶縁材料内部の圧縮導体と前記絶縁材料の外側の膨張導体とを備える複数の熱電素子を有する熱電装置であって、前記熱電素子が前記パネルの長さ寸法に対して実質的に平行又は鋭角に延びる、熱電装置。
【請求項２】
前記パネルが成形材料から成り、前記熱電素子の一部が現場で前記材料内に成形されるか、又は前記パネルが２層から成り、前記熱電素子の一部が前記２層の間に挟装される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記パネルの内部に空気流用の空洞が形成され、前記空気流用の空洞が好ましくは多孔質材料、スペーサメッシュ材料、又は網状フォーム材料から成る、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の熱電装置、及び凹まずに人又は動物の体重の少なくとも一部を支えることができる多孔質材料を含む、耐加熱及び冷却負荷装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の熱電装置を含む、加熱及び冷却毛布装置。
【請求項６】
冷却中の前記パネルの高温側から除熱するか、又は加熱中の冷却側に熱を導入するための１つ又は複数のファンを更に含み、且つ／又は
空気流を流す多孔質材料の密閉部分と非密閉部分との組み合わせを更に含み、任意で前記多孔質材料の一端に非密閉空気入口を、他端にファン設置位置を含む、請求項３乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記熱電素子が歪み除去材料によって取り付けられるか又は封入された半導体材料の組み合わせであり、前記歪み除去材料が好ましくは回路基板材料から成り、前記回路基板材料が好ましくはＦＲ−４、硬質樹脂、ガラス、又はこれらの組み合わせから成る、請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
加熱又は冷却の必要があるベッド、シート、シートバック、容器の壁部、車椅子、自動車のシート、事務椅子、操作テーブル、担架、又はその他の表面と組み合わせた、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記素子の開路故障に対する許容性を与える並列の電子部品を更に含み、前記並列の電子部品が好ましくは、ダイオード又はアンチヒューズから成り、更に任意で、直列素子の両端間の電圧が定常動作でダイオードのターンオン電圧未満になるように、直列に接続された複数の素子に電気的に並列に接続されたダイオードを含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記絶縁材料がプレカットスリットを含み、前記スリットは好ましくは、離間した単一の線分、又は端と端が接続された離間した複数の線分の形状であると共に、更に任意で前記スリットに挿入され、且つこれに巻回される複数の線分から成る膨張導体のループを含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
２枚のパネルを備え、各パネルが別個に制御され、前記パネルの一方が好ましくは細胞組織の健康状態を保つために冷却される一方、前記パネルの他方が好ましくは全体的な熱的快適さを保つために加熱され、
任意で前記パネルの一方が抵抗加熱素子を含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
１つ又は複数の温度、動作又は圧力センサ、及び／又は加熱及び冷却を自動的にターンオンするか又は加熱又は冷却強度を増減するためにセンサ又は時計と通信するコントローラを更に含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
衣類、好ましくはベスト、ジャケット、シャツ、パンツ、靴下、スカーフ又は帽子、又は枕に組み込まれるか、或いは容器内の内容物に熱管理された環境をもたらすために絶縁容器の壁部に取り付けられ、前記容器内には好ましくは電子機器、モバイル装置、腐りやすいアイテム、食品、化粧品、又は薬剤を収容することが望ましく、或いは、
前記事務椅子のシート又は背もたれ、或いはその両方に取り付けられ、椅子の他方の側からアクセスできるように、電力コードを前記椅子のいずれかの側に接続するコネクタを有し、前記電力コードが任意でブレーカウェイコネクタを含み、或いは、
椅子又はシートを取り付ける２つのヒンジ折り畳み部分に区分され、折り畳み時に携帯し易くするために、前記装置が任意で更に、コードレスで使用するために取り外し可能又は再充電可能なバッテリを備え、且つ任意で更に、バッテリ、ファン、運搬用ハンドル、又はこれらのいずれかの組み合わせを収容するための管を折り畳み交差部に備え、且つ前記ファンから排出される空気が好ましくは、一方向で生じる可能性がある閉塞を防止するために複数の方向に流れる、請求項１乃至１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
（ａ）各々の経路長さを最短にし、且つ性能を高めるために、空気流用の複数の入口及び出口経路を更に備えること、
（ｂ）選択された位置での加熱及び冷却を増減するために熱電素子の密度が変更されること、
（ｃ）各ゾーンが独立した強度レベルに別個に制御される複数のゾーンに区分されること
のうち、１つ又は複数の特徴を有する、請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
熱伝導率が高いカバーによって覆われ、前記カバーが好ましくはライクラ、スパンデックス、相変化材料、ネオプレン、シリコン、ゲル、ワックス、パラフィン、ビニル、ＰＶＣ、ポリエチレン繊維、及び熱伝導性が高い粒子を添加し、現場で形成及び硬化されるか、又は現場に設置される前記の材料のいずれか又はその他の材料から選択される材料から成り、且つ／又は
空気経路に沿った熱又は冷気の蓄積を最小限にするために、各々が前記パネルの異なる部分に新鮮な大気を供給する多孔質材料の複数の層を備える、請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
2014529358.tif 000019
2014529358.tif 000020