JP2000106981A - 冷暖マット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、睡眠に用いられる冷暖マットに関
するものであり、冷暖マットが冷えすぎたときただちに
マットの温度を上昇させ、人体の冷えすぎを防止する。 【解決手段】 素子パネル２が吸熱面３で循環水を冷却
するときに素子パネル２の放熱面４で発生した熱を熱源
としてただちに通水マット１の温度を上昇させる側に切
替えるマット温度上昇手段を有する構成とし、通水マッ
ト１が冷えすぎた場合に温度を上昇させて人体の冷えす
ぎを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、睡眠時に用いられ
る冷暖マットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の冷暖マットは、特開平９−
１８７３４９号公報に記載されているようなものが一般
的であった。この装置は図9に示されているように、柔
軟な袋状容器内に通水路を備えた通水マット３０と、通
電によりペルチェ効果を発揮する素子パネル３１と、素
子パネル３１の一方の面に密着し、通水路を備えた冷温
水パネル３２と、通水マット３０と冷温水パネル３２と
の間に冷温水を循環させる冷温水循環手段３３とを備え
た冷暖マットにおいて、素子パネル３１への通電方向を
交互に切り換える機能を有する電源ユニット３４を備え
た構成になっている。

【０００３】ここで、ペルチェ効果は、相互に接合され
た２つの異なる導体、若しくは半導体を通して直流電流
を流すことで、接合部の一方が高温になって発生した熱
を外部に放出（加温作用）し、他方が低温になって外部
から熱を吸収（冷却作用）する現象としてよく知られて
おり、直流電流を流す方向、つまり、直流電流の極性を
単に切り換えるだけでの操作によって、これらの加温、
冷却の両作用を任意に選択して得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の冷暖マットでは、マットの温度を上昇させるた
めに通電方向を切り換えても、低い温度に維持されてい
た素子パネルの吸熱面が温まるまでかなりの時間を要す
る。マットの温度が低かった場合に、設定温度を変更し
てもマットの温度が上昇するまでに時間がかかり、人体
を冷やしすぎて体調を損なってしまう。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するもの
であり、マットが冷えすぎた場合に直ちにマットの温度
を上昇させて、人体の冷えすぎを防止する冷暖マットを
提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、通電によりペルチェ効果を有する素子パネル
と、前記素子パネルで冷却された循環水がポンプ装置に
より循環する通水路を備えた通水マットにおいて、前記
素子パネルが吸熱面で循環水を冷却するときに前記素子
パネルの放熱面で発生した熱を熱源として通水マットの
温度を瞬時に上昇側に切替えるマット温度上昇手段を有
する構成としたものである。

【０００７】上記手段によれば、素子パネルが吸熱面で
循環水を冷却するときに素子パネルの放熱面で同時に発
生した熱を熱源とするので、マットが冷えすぎた場合に
この熱で瞬時にマットの温度を上昇側に切替え人体の冷
えすぎを防止できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる冷暖マ
ットは、通電によりペルチェ効果を発揮する素子パネル
と、前記素子パネルで冷却された循環水が通る通水路を
備えた通水マットと、前記通水路の水を循環させるポン
プ装置と、前記素子パネルの吸熱面で循環水を冷却する
ときに前記素子パネルの放熱面で発生した熱を熱源とし
て前記通水マットの温度を即時に上昇させる側に切替え
るマット温度上昇手段を有するものである。

【０００９】そして、素子パネルが吸熱面で循環水を冷
却するときに素子パネルの放熱面で同時に発生した熱を
熱源とするので、マットが冷えすぎた場合にこの熱で即
時にマットの温度を上昇させて人体の冷えすぎを防止で
きる。

【００１０】本発明の請求項２にかかる冷暖マットは、
マット温度上昇手段は、素子パネルの吸熱面と通水マッ
トを循環する冷水循環路から開閉弁を介して分岐し前記
素子パネルの放熱面に通じる温水循環路を備え、前記開
閉弁を温水循環路側に切換えることによってマットの温
度を速やかに上昇させるものである。

【００１１】そして、切換弁を温水循環路側に切り換え
れば循環水は素子パネルの吸熱面を通らず放熱面のみを
通るので、よりはやく循環水を昇温することができる。

【００１２】本発明の請求項３にかかる冷暖マットは、
マット温度上昇手段は、素子パネルの放熱面と、通水マ
ットを温水が循環する温水循環路と、前記素子パネルの
吸熱面で冷却された水が循環する通水循環路を前記温水
循環路と並列に設け、夫々の循環路にポンプ装置を駆動
させてこの循環路に温水又は冷水を循環させることによ
ってマットの温度調節するものである。

【００１３】そして、素子パネルの放熱面は、素子パネ
ルの吸熱面が冷却されている時はすでに高温になってい
るため、ポンプ装置を駆動させると温水循環路の循環水
は直ちに加熱され通水マットの温水循環路部分の温度は
すぐに上昇し、体感的に通水マットの温度上昇をよりは
やく感じさせて冷えすぎたときの不快感をすぐに解消で
きる。

【００１４】本発明の請求項４にかかる冷暖マットは、
タイマー手段を設け、一定時間経過後にマットの温度を
上昇させるものである。

【００１５】そして、就寝時に使用するとき、タイマー
手段で入眠後は寝冷えを防止することができる。

【００１６】本発明の請求項５にかかる冷却マットは、
就寝者が入眠したことを検知する入眠検知手段を設け、
この入眠検知手段が入眠を検知するとマットの温度を上
昇させるものである。

【００１７】そして、就寝者の入眠時間に合わせて通水
マットを昇温させるので、入眠後の寝冷えをより確実に
防止することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例１の冷
暖マットの構成図である。

【００２０】図において、１は通水路を備えた通水マッ
トであり、２は通電によりペルチェ効果を発揮する素子
パネルであり、３は素子パネルの吸熱面、４は素子パネ
ルの放熱面である。５は素子パネル２と通水マット１の
通水路の間で冷水を循環させる冷水循環路であり、その
一部を素子パネル２の吸熱面３にアルミニウムなど熱伝
導の良い材料を介して密着させて配設している。６は冷
水循環路５内の冷水を循環させるポンプ装置であり、７
は冷水循環路５内を循環する水を供給するための給水タ
ンクである。８は素子パネル２やポンプ装置６へ電力を
供給する電源ユニットであり、給水タンク７内に設けた
水温検知手段であるサーミスタ９からの信号で素子パネ
ル２への電力供給量を調節して循環する冷水の温度を一
定に保つ機能を持たせている。開閉弁１１及び、開閉弁
１１を介し素子パネル２の放熱面４を通って給水タンク
７に通じる温水循環路１０は本発明のマット温度上昇手
段を構成するものである。

【００２１】次に動作、作用について説明する。電源ユ
ニット８からの電力供給により素子パネル２の吸熱面３
は温度が低下し、ここで冷却された冷水循環路５内の冷
水がポンプ装置６によって、通水マット１内を循環する
ことで通水マット１は冷却される。サーミスタ９からの
信号によって電源ユニット８が素子パネル２への電力供
給量を調節し、通水マット１の表面温度をある設定温度
に保つ。通水マット１の温度が冷たく感じたときは開閉
弁１１を開いて循環水を温水循環路１０に通して素子パ
ネル２の放熱面４で加熱し、通水マット１の温度を速や
かに上昇させることができる。

【００２２】（実施例２）図２は本発明の実施例２の冷
暖マットの構成図である。

【００２３】実施例１と異なる点は、マット温度上昇手
段を切換弁１２と切換弁１２から冷水循環路５に通じる
温水循環路１３で、構成したところである。なお実施例
１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略す
る。

【００２４】次に動作、作用について説明する。電源ユ
ニット８からの電力供給により素子パネル２の吸熱面３
は温度が低下し、ここで冷却された冷水循環路５内の冷
水がポンプ装置６によって、通水マット１内を循環する
ことで通水マット１は冷却される。サーミスタ９からの
信号によって電源ユニット８が素子パネル２への電力供
給量を調節し、通水マット１の表面温度をある設定温度
に保つ。通水マット１の温度が冷たく感じたときは切換
弁１２を開いて循環水を温水循環路１３に通して素子パ
ネル２の放熱面４で加熱し、速やかに通水マット１の温
度を上昇させることができる。

【００２５】（実施例３）図３は本発明の実施例３の冷
暖マットの構成図である。

【００２６】実施例１と異なる点はマット温度上昇手段
を構成する温水循環路５を素子パネル２の放熱面４と通
水マット１内を温水が循環するように配置し、温水循環
路１４内の温水を循環させる温水ポンプ装置１５と温水
循環路１４内の水を供給する温水タンク１６を専用に設
けたところである。

【００２７】次に動作、作用について説明する。電源ユ
ニット８からの電力供給により素子パネル２の吸熱面３
は温度が低下し、ここで冷却された冷水循環路５内の冷
水がポンプ装置６によって、通水マット１内を循環する
ことで通水マット１は冷却される。サーミスタ９からの
信号によって電源ユニット８が素子パネル２への電力供
給量を調節し、通水マット１の表面温度をある設定温度
に保つ。通水マット１の温度が冷たく感じたときは温水
ポンプ装置１５を駆動し、温水タンク１６からの循環水
を素子パネル２の放熱面４で加熱し、温水循環路１４内
を通じて通水マット１に温水を循環させて通水マット１
の温度を速やかに上昇させる。

【００２８】（実施例４）図４は本発明の実施例４の冷
暖マットの構成図である。

【００２９】図４において、１７は開閉弁１１を一定時
間後に開くタイマー手段であり、一定時間後に開閉弁１
１を開くことで通水マット１の温度を上昇させることが
できる。冷却マットを就寝時に使用するとき、タイマー
手段１７によって入眠後に通水マット１の温度を上昇さ
せて寝冷えを防止することができる。

【００３０】（実施例５）図５は本発明の実施例５の冷
暖マットの構成図である。図５において１８は就寝者が
入眠したことを検知する入眠検知手段であり、この入眠
検知手段１８が入眠を検知すると開閉弁１１を開いて通
水マット１の温度を上昇させるものである。

【００３１】次に図６を用いて入眠検知手段１８を説明
する。図６において２０は圧電素子による体動検知手段
で、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子圧
電材料を薄膜状にし、両面に可とう性の電極膜を付着さ
せたものをテープ状に成形したものであり、通水マット
１の上に設けている。２１は在床判定手段でローパスフ
ィルタ２２、増幅器２３、整流器２４、積分器２５、第
一の比較器２６から構成されている。２７は入眠判定手
段で、在床判定手段２１と接続され、タイマ２８と第二
の比較器２９から構成されている。

【００３２】上記構成において、通水マット１の上に人
体が存在する場合、体動検知手段２１は通水マット１の
上の人体の心拍、呼吸および寝返りなどの体動により変
形を受け、圧電効果による電圧が発生する。そして発生
した電圧出力のうち所定の周波数成分のみがローパスフ
ィルタ２２を通過し、増幅、整流された後、積分器２５
により積分される。

【００３３】実際の場面での積分器２５の出力信号を図
７に示す。図に示したように入床、離床や寝返りなどの
粗体動が起こった場合は大きな出力があり、在床して安
静状態の場合は人体の心拍、呼吸に伴う微少な体動によ
りレベルの低い出力が得られ、離床していると出力がゼ
ロとなる。すなわち、就寝時に通水マット１の上に人体
が存在するかぎり少なくとも上記のような人体の心拍、
呼吸に伴う微少な体動によりレベルの低い出力が得られ
る。このことを利用して、第一の比較器２６では積分器
２５の出力信号が図７に示すＶａとＶｂの範囲内にあれ
ば在床状態であると判定する。上記のような人体の心
拍、呼吸に伴う微少な体動には個人差があるが、被験者
実験などによりＶａとＶｂを求めることができる。

【００３４】次に発明者は上記のような粗体動と睡眠状
態との関係について検討した。すなわち、入眠すると粗
体動がなくなるという知見に基づき、睡眠実験により粗
体動が生じない状態（以下、粗体動静止状態という）の
継続時間とその状態において就寝者が入眠状態である確
率との関係を求めた。その結果を図８に示す。同図の横
軸には粗体動静止状態の継続時間、左側縦軸には粗体動
静止状態がＴ時間継続している場合に被験者が入眠状態
である確率をとった。図８から明らかなように例えば粗
体動静止状態が１５分継続すれば約８５％の確率で入眠
状態であり、粗体動静止状態の継続時間を測ることによ
って実用化に充分なレベルで入眠判定が可能となった。
すなわち、入眠判定手段２１では、第一の比較器２６か
ら出力がある場合はタイマ２８が計時動作を行い、出力
がないとタイマ２８による計時動作は停止されかつリセ
ットされる。そして、第二の比較器２９ではタイマ２８
で計時された時間があらかじめ定められた時間以上にな
れば入眠状態であると判定する。ここで、あらかじめ定
められた時間の値としては上記の実験結果より約１５分
が妥当である。

【００３５】入眠検知手段１８が就寝者の入眠を検知し
て開閉弁１１を開き、マットの温度を上昇させるように
して、就寝者の入眠時間に合わせて通水マットを昇温さ
せて、入眠後の寝冷えをより確実に防止することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の冷暖マットは、素子パネ
ルが吸熱面で循環水を冷却するときに前記素子パネルの
放熱面で発生した熱を発熱源として瞬時にマットの温度
を上昇させる瞬時マット温度上昇手段を有するので、冷
却マットが冷たく感じられるときすぐに温度を上昇させ
ることができ、人体の冷えすぎを防止して快適な冷暖マ
ットが得られる。

【００３７】請求項２記載の冷暖マットは、冷水循環路
から切換弁を介して分岐し素子パネルの放熱面を通って
冷水循環路に通じる温水循環路を設けたので、切換弁を
温水循環路側に切り換えれば循環水は素子パネルの吸熱
面を通らず放熱面のみを通るので、よりはやく循環水を
昇温することができる。

【００３８】請求項３記載の冷暖マットは、素子パネル
の放熱面と吸熱面に通水マットを温水又は冷水が循環す
る温水循環路を設けたので、夫々のポンプ装置を駆動さ
せると温水循環路の循環水は直ちに加熱又は冷却され通
水マットの水循環路部分の温度はすぐに上昇又は下降
し、体感的に通水マットの温度変化をはやく感じさせて
不快感をすぐに解消できる。

【００３９】本発明の請求項４にかかる冷暖マットは、
タイマー手段を設け、一定時間経過後にマットの温度を
上昇させるので、就寝時に使用するとき、タイマー手段
で入眠後は寝冷えを防止することができる。

【００４０】請求項５記載の冷暖マットは、就寝者が入
眠したことを検知する入眠検知手段を設け、就寝者の入
眠時間に合わせて通水マットを昇温させるので、入眠後
の寝冷えをより確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の冷暖マットの構成図

【図２】本発明の実施例２の冷暖マットの構成図

【図３】本発明の実施例３の冷暖マットの構成図

【図４】本発明の実施例４の冷暖マットの構成図

【図５】本発明の実施例５の冷暖マットの構成図

【図６】本発明の実施例５の体動検知手段と入眠判定手
段の制御ブロック図

【図７】本発明の実施例５の在床判定手段の積分器から
の出力波形図

【図８】本発明の実施例５の粗体動静止状態の継続時間
と入眠状態である確率との関係を示した特性図

【図９】従来の冷暖マットの構成図

【符号の説明】

１ 通水マット ２ 素子パネル ３ 吸熱面 ４ 放熱面 ５ 冷水循環路 ６ ポンプ装置 ７ 給水タンク ８ 電源ユニット ９ サーミスタ １０ 温水循環路 １１ 開閉弁 １２ 切換弁 １３、１４ 温水循環路 １５ 温水ポンプ装置 １６ 温水タンク １７ タイマー手段 １８ 入眠検知手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通電によりペルチェ効果を発揮する素子パ
   ネルと、循環水が通る通水路を備えた通水マットと、前
   記通水路の水を循環させるポンプ装置と、前記素子パネ
   ルの吸熱面で循環水を冷却するときに前記素子パネルの
   放熱面で発生した熱を熱源として前記通水マットの温度
   を即時に上昇側に切替えるマット温度上昇手段を備えた
   冷暖マット。
2. 【請求項２】マット温度上昇手段は、素子パネルの吸熱
   面と通水マットを循環する冷水循環路から開閉弁を介し
   て分岐し前記素子パネルの放熱面に通じる温水循環路を
   備え、前記開閉弁を前記温水循環路側に切換えることに
   よって前記通水マットの温度を上昇させる請求項１記載
   の冷暖マット。
3. 【請求項３】マット温度上昇手段は、素子パネルの放熱
   面と、通水マットを温水が循環する温水循環路と、前記
   素子パネルの吸熱面で冷却された水が循環する通水循環
   路を前記温水循環路と並列に設け、夫々の循環路にポン
   プ装置を駆動させてこの循環路に温水又は冷水を循環さ
   せることによってマットの温度調節をする請求項１記載
   の冷暖マット。
4. 【請求項４】タイマー手段を設け、一定時間経過後に通
   水マットの温度を上昇させる請求項１または請求項２に
   記載の冷暖マット。
5. 【請求項５】就寝者が入眠したことを検知する入眠検知
   手段を設け、この入眠検知手段が就寝者の入眠を検知す
   るとマットの温度を上昇させる請求項１または請求項２
   に記載の冷暖マット。