CN1127929C - 寝具温度调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及寝具温度调节装置，尤其涉及根据预先设定的温度及时间向铺设于房间地上的地毯以及床垫等寝具的内部供给冷气或暖气、以保持睡眠中的人体所需的最佳温度、可始终提供舒适睡眠环境的寝具温度调节装置。本发明的温度调节装置具有根据设定温度有选择地产生冷气或暖气的热电元件(10)、室内温度传感器(291)、把来自供给温度传感器(231)及回收温度传感器(232)的各感知温度与已设定的适当温度进行比较并根据在动作时间设定部(22)设定的时间发生输出信号以使热电元件(10)动作的控制器(20)、把从热电元件(10)产生的冷气或暖气与热媒体进行热交换并供给的热交换器(30)、供来自热交换器(30)的热媒体在内部进行循环的寝具(40)。

Description

寝具温度调节装置
技术领域
本发明涉及寝具温度调节装置，尤其涉及根据适当的设定温度及规定的时间向铺设于房间地面的地毯以及床垫等寝具的内部供给冷气或暖气、以保持对利用寝具的该人体最适宜的温度、可始终提供舒适睡眠环境的寝具温度调节装置。
背景技术
众所周知，睡眠是占人类生活3分之1左右的极重要部分，睡眠条件越好，越能实现生理和精神上舒适的睡眠，而条件差，则不能熟睡，致使疲劳累积而破坏人体的节奏，以致给整个社会生活带来影响。
而在人类的睡眠过程中，包括温度、湿度等周围大气状态在内的睡眠条件起着重要的作用。
即，使人在不感到气候酷热或寒冷的状态下睡眠是最理想的睡眠条件，因此室内温度在18-24℃，眠床温度在32-34℃，眠床湿度在50±50％左右最适宜。
然而，即使具有这样的条件，入睡所需的时间也因人而异，所需时间越长，睡眠效果越差，如果能很快入睡，起床时精神爽快则说明睡眠效果良好。
从而，为了达到催眠效果，一直是把床、榻榻咪、磁疗寝具、指压寝具、丝棉寝具、远红外线寝具及电热毯等各种寝具作为睡眠用品使用。
然而现在的实情是，在一般家庭中，虽然能够把室温保持在18-24℃，却难以把眠床温度保持在前述的最佳温度。
从而，寒冷时是在床或房间地上铺电热毯，以提高眠床的温度，而在酷热时则使用电风扇或空调机等降低温度，但在使用电热毯时，人体暴露在来自电热丝的电子波中，会导致癌等致命性疾病，而且电热会使皮肤干燥、粗糙，过热时还会直接导致火灾等，在安全方面有不少问题。
而在睡眠时长时间使用电风扇或空调机又会导致人体水分减少，且强制性降低体温易导致感冒等空调病，在密封状态下的长时间使用还会因氧气不足而导致死亡等。
本发明的目的即在于改善前述传统的不良睡眠条件，同时克服电热毯等存在的问题。
本发明的上述目的通过寝具温度调节装置实现，只要预先设定睡眠时间及眠床温度，该寝具温度调节装置即能根据室内温度而向地毯或床垫等寝具内部供给最佳状态的冷气或暖气。
发明的公开
本发明寝具温度调节装置，由以下部分构成：具有吸热或发热功能且暴露在热媒体中的热电元件、室温传感器、根据对向寝具供给的热媒体的温度进行感知的供给温度传感器和对回收的热媒体的温度进行感知的回收温度传感器的感知温度与温度设定部的设定温度之间的比较结果及动作时间设定部的设定时间而发出输出信号以对所述热电元件进行控制的控制器、使热媒体与所述热电元件进行热交换并向寝具供给的热交换器、使来自所述热交换器的热媒体在内部循环后回收到所述热交换器内的寝具。
即，一旦在控制器上设定适当的温度及时间后使本发明的温度调节装置动作，由于控制器的控制，通过热电元件和热交换器的动作便产生最佳状态的冷气或暖气，把经过热交换的热媒体向寝具内供给后对寝具温度进行调节，使寝具保持适合睡眠的温度，结果是可以使人实现舒适的睡眠。
附图的简单说明
图1是本发明第1实施例的温度调节装置的概略结构图。
图2是用于图1温度调节装置的控制器的方框图。
图3(a)是本发明第1实施例用于床垫时的立体图。
图3(b)是本发明第1实施例用于房间地上所铺的地毯时的立体图。
图4是本发明第2实施例的立体图。
图5是本发明第1实施例用于床垫时又一例的立体图。
图6(a)是图3(a)的局部放大剖视图。
图6(b)是图5的局部放大剖视图。
图6(c)是本发明第1实施例的供给管的局部放大剖视图。
图7是本发明第2实施例的温度调节装置的概略结构图。
图8是本发明第3实施例的温度调节装置的概略结构图。
实施发明的最佳形态
以下结合附图详细说明本发明的实施例。
(第1实施例)
图1概略表示本发明第1实施例的温度调节装置结构，该装置由受设定温度的控制并有选择地产生冷气或暖气的热电元件10、把来自室内温度传感器及供给温度传感器的各个感知温度与温度设定部的设定温度进行比较并根据在动作时间设定部设定的时间发生输出信号以使热电元件动作的控制器20、使从热电元件产生的冷气或暖气与热媒体进行热交换的热交换器30、以及供从热交换器供给的热媒体在内部进行循环的寝具40构成。
热电元件10贯通热交换器30的下侧面，设在具有隔音功能的控制盒50内部，在其上下侧面分别装有热交换散热片11、12及安全切断开关14，在下侧热交换散热片12一侧装有冷却风扇13。
控制器20如图2所示，由预先设定寝具40的冷却及升温温度用的温度设定部21、设定其动作时间用的动作时间设定部22、具有对供给的热媒体的温度进行感知的供给温度传感器231和对回收的热媒体的温度进行感知的回收温度传感器232的热媒体温度感知部23、被输入二个温度传感器231、232的电压与温度设定部21的设定温度的电压以进行相互比较的第1比较器24、与该比较器的输出端连接的第1延迟定时器25、输入端与动作时间设定部和第1延迟定时器25连接而输出端与第1晶体管TR1连接的“与”门26、与前述第1晶体管TR1的集电极端连接的第1继电器Ry1、对室内温度进行感知的室内温度感知部29、输入端与温度设定部21和室内温度感知部29连接的第2比较器24’、输入端与该比较器的输出端连接的第2延迟定时器25’、与该延迟定时器的输出端连接的第2晶体管TR2、与第2晶体管TR2的集电极端连接的第2继电器Ry2构成。
另一方面，在各温度传感器231、232、291上附设有电平设定器231’、232’、291’。
温度设定部21由通过上行开关和下行开关预先设定寝具40适当温度用的温度设定器211、用阶段显示器214显示设定温度的设定温度显示器212及基准调节器213构成。
室内温度感知部29由感知室内温度的室内温度传感器291、用阶段显示器294显示感知的温度的室内温度显示器292及基准调节器293构成。
热交换器30被隔音构件包围，由内部容纳着附设在热电元件10外侧面的热媒体散热片11且具有用于热媒体的吸入口311和排出口312的热交换室31、及附设在热交换室31内的吸入口311一侧的泵32构成。
当与热电元件10产生的冷气或暖气进行热交换的热媒体是空气时，泵32是气泵，使该空气通过与排出口312连接的供给管33向寝具40供给，再通过与吸入口311连接的回收管34而被吸入，如此循环往复，当然也可用送风机代替该气泵。
另外，在热交换室31的内部设有供给温度传感器231，而在其外部设有室内温度传感器291。
而且供给管33及回收管34等如图6(c)所示，它们的外周面分别被隔热构件431及罩子432覆盖。
寝具40具有与供给管33连接的流入口41和与回收管34连接的排出口42，其内部沿分隔板43形成从流入口41与排出口42连接的循环路径441。
另外，寝具40形成适于铺设在房间地上的垫子、地毯或是床垫状。
在上述结构的本发明第1实施例的温度调节装置上，使用时，一旦使控制器20的第2继电器Ry2动作以将通向热电元件10的电流极性进行切换，并使第1继电器Ry1动作以将热电元件10接通，即从向热交换器30的内部露出的热电元件10的上侧面产生冷气或暖气，这时泵32动作，使作为热媒体的空气从吸入口311向排出口312移动。这样，因在通过热电元件10及热媒体散热片11等的过程中产生的热交换而被冷却或升温的空气便从热交换器30的内部通过供给管33而向寝具40供给，以下详细说明其动作过程。
当来自室内温度传感器291的感知温度高于温度阶段设定器211的设定温度时，通过第2继电器Ry2的动作而使开关sw2与接点a、a’连接，故电源Vcc的V-电流经过热电元件10而流到V+一侧，使该热电元件准备发挥吸热作用，反之，当前述感知温度低于设定温度时，第2继电器Ry2作相反动作，使开关sw2与接点b、b’连接，故电源Vcc的V+电流经过热电元件10而流到V-一侧，使该热电元件准备发挥发热作用。
这时，当供给及回收温度传感器231、232的感知温度高于或低于温度设定器211的设定温度时，第1继电器Ry1动作，开关sw1接通，热电元件10动作，而一旦前述感知温度与设定温度相同，开关sw1便立即切断，热电元件10停止动作。
另一方面，根据各感知温度与设定温度的比较而动作的继电器Ry1、Ry2通过连接在第1比较器24与“与”门26之间或第2比较器24’与第2晶体管TR2之间的延迟定时器25、25’的动作，使来自比较器24、24’的各输出信号以一定值以上的间隔传递，故可防止热电元件10因细微的温度差别而在短时间内连续切换。
由于上述动作而在热交换室31内通过与热电元件10的各热交换散热器11之间的热交换而被冷却或升温的热媒体空气由于气泵32的动作而经过排出口312一侧的供给管33和流入口41向寝具40内供给，并一边通过寝具40内的循环路径441，一边使寝具冷却或升温，然后经过排出口42和回收管34，并通过吸入口311而再次被吸入热交换室31内，如此过程反复进行。
从而，经过上述动作，寝具40便被冷却或升温至设定的温度。
图3(a)是本发明第1实施例用于床垫时的例子，把与热交换器30连接、供给及回收冷气或暖气的供给管33及回收管34分别与曲折地贯通于寝具40垫子中海绵44内部的循环路径441的两端部连接。
图6(a)是图3(a)的局部放大剖视图，形成循环路径441的循环管设置在床垫的海绵45内，在该海绵45的上侧面依次设有铝内设构件451、防水性远红外线构件452及棉罩453。
图3(b)是本发明第1实施例用于铺设在房间地上的垫子时的例子，把与热交换器30连接、供给及回收冷气或暖气的供给管33和回收管34分别与贯通寝具40垫子内部的循环路径441的两端连接。
图4是本发明第1实施例用于床垫的另一例，循环路径441沿着缝制线45而在寝具40垫子内部曲折地贯通，在形成于该循环路径一端的流入口41连接着供给管33，在排出口42连接着回收管34。
即，在该实施形态中无循环管，在制作缝制线45的过程中，考虑到冷气或暖气的热效率及热分布而使沿缝制线45形成的通路相互连接，使供给空气得以回收。
图5是本发明第1实施例用于床垫时的又一例，图6(b)是图5相同部分的放大剖视图，通过分隔板43而在寝具40垫子的海绵45与底板46之间形成的循环路径441的一侧与供给管33连接，另一侧与回收管34连接，在弹簧49的上侧依次设有铝内设构件451、防水性远红外线构件452及棉罩453。
(第2实施例)
图7是本明第2实施例，该实施例是由送风机或气泵32把热媒体的空气从外部吸入热交换器30的热交换室31内，通过与热电元件10的热交换散热器11、12之间的热交换而变换成冷气或暖气，并经过供给管33而向寝具40内部供给。
从而，在本实施例中的热交换器30上设有与外部连通的吸入口311’，寝具40做成一般的垫子或褥子状，可以使通过供给管33而供给的冷气或暖气向外部流出，与前述第1实施例不同的是只与供给管33连接。
(第3实施例)
图8是本发明第3实施例，该实施例用水作为热媒体，故在热交换器30的排出口312一侧设有给水泵32，在吸入口311一侧设有贯通控制盒50以从外部供给补充水的注水口51。
从而，一旦给水泵32动作，水便从热交换室31经供给管33而沿寝具40内的循环路径441循环，然后通过回收管34及吸入口311而吸入热交换室31，如此反复循环。即，通过与热电元件10及热交换散热器11、12之间的热交换而变成冷水或温水的水将寝具40冷却或升温。
另一方面，上述实施例是以包括室内传感器291在内的场合为例进行说明的，其实在一般的室内温度下该传感器291并不是必需的，只要室内温度无特别的异常，根据设定的适当温度，即使只用供给温度传感器231及回收温度传感器232，控制器等相关构件也能充分发挥其功能。
即，只要不脱离本发明的把从热电元件产生的冷气或暖气向寝具40内部供给以保持适当眠床温度的基本宗旨，即使在结构上有所变化仍属于本发明的权利范围内。
另外，如各实施例所示，包含小型半导体元件的热电元件10和控制器20以及热交换器30在内的控制盒50是小型零件，故可设于眠床台阶或小桌子或室内的一侧。
如上所述，本发明的寝具温度调节装置通过与热媒体之间的热交换而产生冷气或暖气，故一年四季均可使用，不仅可避免传统电气寝具的电子波产生的不良影响，而且不是电气供热，不会发生火灾等，提高了安全性。
另外，由于无需设置电热丝的工序，其制作容易，且维修方便，价格低廉，用户只要设定所需的温度及时间，便能获得最佳的冷气或暖气供应，使用非常方便。
工业上利用的可能性
如上所述，本发明的寝具温度调节装置具有产生冷气或暖气的热电元件、对热电元件的动作进行控制的控制器、把从热电元件产生的冷气或暖气与周围的空气或水进行热交换的热交换器以及接受来自热交换器的冷气或暖气并加以散发的寝具，结构简单且安全可靠，可始终保障舒适的睡眠，可广泛用于日常生活。

Claims (8)

1.一种寝具温度调节装置，其特征在于，由以下部分构成：具有吸热或发热功能且暴露在热媒体中的热电元件(10)、室温传感器(291)、根据对向寝具(40)供给的热媒体的温度进行感知的供给温度传感器(231)和对回收的热媒体的温度进行感知的回收温度传感器(232)的感知温度与温度设定部(21)的设定温度之间的比较结果及动作时间设定部(22)的设定时间而发出输出信号以对所述热电元件(10)进行控制的控制器(20)、使热媒体与所述热电元件(10)进行热交换并向寝具(40)供给的热交换器(30)、使来自所述热交换器(30)的热媒体在内部循环后回收到所述热交换器(30)内的寝具(40)。
2.根据权利要求1所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述控制器(20)由以下部分构成：具备温度设定器(211)和设定温度显示器(212)且预先设定所述寝具(40)的冷却或升温温度的温度设定部(21)、具备对供给所述寝具(40)的热媒体的温度进行感知的供给温度传感器(231)和对回收的热媒体的温度进行感知的回收温度传感器(232)的热媒体温度感知部(23)、将所述二个温度传感器(231、232)的电压差与所述温度设定部(21)的设定温度的电压进行相互比较的第1比较器(24)、与所述第1比较器(24)的输出端连接的第1延迟定时器(25)、输入端与所述第1延迟定时器(25)和所述动作时间设定部(22)连接而输出端与第1晶体管(TR1)连接的“与”门(26)、与所述第1晶体管(TR1)的集电极端连接的第1继电器(Ry1)、具备室内温度传感器(291)的室内温度感知部(29)、输入端与所述室内温度感知部(29)和所述温度设定器(211)连接的第2比较器(24’)、与所述第2比较器(24’)的输出端连接的第2延迟定时器(25’)、与所述第2延迟定时器(25’)的输出端连接的第2晶体管(TR2)、与所述第2晶体管(TR2)的集电极端连接的第2继电器(Ry2)。
3.根据权利要求1所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述热交换器(30)由以下部分构成：具备热媒体的吸入(311)和热媒体的排出口(312)的热交换室(31)、附设于所述热交换室(31)且使热媒体进行循环的泵(32)、与所述热电元件(10)连接的热交换散热片(11、12)。
4.根据权利要求3所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述热媒体是空气，所述泵(32)是气泵。
5.根据权利要求3所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述热媒体是水，所述泵(32)是给水泵。
6.根据权利要求1所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述寝具(40)是在海绵(45)的外周面依次设有铝内设构件、防水性远红外线构件及棉罩的床垫，在所述海绵内部贯通设置两端分别与热媒体的供给管(33)和回收管(34)连接的循环管(44)，形成热媒体的循环路径(441)。
7.根据权利要求1所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述寝具(40)是沿缝制线(45)而在内部设置热媒体循环路径(441)的床垫。
8.根据权利要求1所述的寝具温度调节装置，其特征在于，所述寝具(40)是沿贯通中央部的分隔板(43)而在内部设置热媒体循环路径(441)的床垫(402)。
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