JP2004105589A

JP2004105589A - Cold mat

Info

Publication number: JP2004105589A
Application number: JP2002274550A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Arima; 有馬　聡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a configuration for solving a problem in thermal inefficiency, saving energy, obtaining compactness, and also preventing dew condensation which is the problem of a cooling system, concerning a mat for cooling through the use of a thermoelectric element (Peltiert element). <P>SOLUTION: This cold mat has the configuration including the Peltiert element 1 with the radiation side of the Peltiert element 1 as a lower surface, and with the endotherm side of the element 1 as an upper surface.A heat sink material 5 is allowed to tightly adhere onto the side of the radiation surface, and an endotherm board 3 is allowed to tightly adhere onto the endotherm side. A heat insulating material 2 which is easily destroyed by pressure compression, and restores heat insulating performance when pressure is eliminated is arranged on the upper surface of the endotherm board 3. Consequently, useless energizing is prevented when the mat is not used. Besides, when the mat is used, a user is cooled concentrically. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電素子（ペルチェ素子）により冷却作用のあるマットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の冷却作用を有するマットである。図に示すように、従来の冷却作用を有するマットは、ペルチェ素子１１で得られた冷熱を、熱媒体１２へ熱交換器１３により熱交換し、熱交換により冷却された熱媒体１２を、循環ポンプ１４によりマット１５内へ面状に設けられた循環パイプ１６内に送り、間接的にマット１５を冷却するといった手段をとっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では装置が比較的大きくなるため、コスト面で割高になるといった課題があり、広く市場に普及することが困難な状態にあった。また、冷却能力を高めると、冷やされたマット表面に結露をもたらし、使い勝手が悪くなるといった課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、より簡便な構成でマット使用者への冷却手段を提供するとともに、マット表面の結露を防止できるとともに、省エネ性に優れた冷熱マットを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷熱マットは、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の放熱側を下面とし、吸熱側を上面となるように構成するとともに、前記放熱面側にはヒートシンク材を密着構成し、前記吸熱側には吸熱板を密着構成し、前記吸熱板の上面には加圧圧縮することで容易に断熱破壊され、圧力を取り除くと断熱性能を復元する断熱材を構成するように構成したもので、使用者が冷熱マットの上面に載って使用することで、マット上部より荷重がかかると吸熱板と使用者の間に構成された圧縮自在の断熱材が圧縮され、それまで断熱されていた吸熱板とマット表面間が近接断熱破壊され、使用者の体温を前記吸熱板が熱吸収するに至るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の放熱側を下面とし、吸熱側を上面となるように構成するとともに、前記放熱面側にはヒートシンク材を密着構成し、前記吸熱側には吸熱板を密着構成し、前記吸熱板の上面には加圧圧縮することで容易に断熱破壊され、圧力を取り除くと断熱性能を復元する断熱材を構成することで、本発明の冷熱マット非使用時は、吸熱板上面に構成された断熱材により吸熱板は断熱されていることにより、無駄な吸熱作用を防止し電気の無駄遣いを防止する効果がある。逆に使用者が本発明の冷熱マット上面に載って使用することにより、吸熱板と使用者の間の断熱材は圧縮されることにより、その断熱性能は破壊され、冷熱板は使用者の発する体温を集中して吸収する効果が得られる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、特に請求項１に記載のヒートシンク材下面を空冷させるファンを構成することにより、必要に応じてペルチェ素子の放熱性能を高めることができるものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、特に請求項１または２記載の吸熱板表面と断熱材との接合面は密着密閉し、外気との接触を無くして構成することにより、外気よりも冷やされた吸熱板の表面に外気に含まれる水分が結露となって生ずることを防止する効果が得られるものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、特に請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱材の外周を密閉して構成することにより、吸熱板によって外気よりも冷やされた断熱材の内部に、外気が侵入することを防止することで、断熱材自身の結露を防止する効果が得られるものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、特に請求項１〜４のいずれか１項に記載のペルチェ素子を複数個使用するとともに疎密な配置とすることで、吸熱板の中に温度分布を生じさせることとなり、より必要な部位を集中して冷却する効果が得られるものである。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における冷熱マットの一部分解正面図である。
【００１３】
図１、において、表面材１で覆われた断熱材２の下部に密着するように、吸熱板３が配置されている。吸熱板３の下部には熱電素子であるペルチェ素子４の吸熱面側４ａが密着構成されている。また、該ペルチェ素子４の下面は放熱面側４ｂであり、ヒートシンク材５が密着固定されている。前記ペルチェ素子４には、ペルチェ素子４への通電を制御するコントローラ６が電気的に接続されている。また、前記吸熱板３表面には、温度検出センサー７が設けられており、同じく前記コントローラ６に電気的に接続されている。
【００１４】
以上のように構成された冷熱マットにおいて、通電を開始すると、まずペルチェ素子４に対し通電される。通電されたペルチェ素子４は吸熱面側４ａが冷却され、放熱面側４ｂは加熱される。吸熱面側４ａに密着固定された吸熱板３は、ペルチェ素子４により冷却され温度が低下を始める。
【００１５】
まず、冷熱マットの上面に使用者がいない場合の動作を図１と図２（ａ）の熱の流れを示す図に沿って説明する。冷却された吸熱板３はその上面に密着固定された断熱材２により外部との熱移動を防がれる。吸熱板３は断熱材２の働きにより急速に冷却が進行する。吸熱板３が一定量冷却されると、吸熱板３の表面に設けられた温度検出センサー７が吸熱板３の表面温度を検出し、コントローラ６へ信号を伝える。信号を受けたコントローラ６はペルチェ素子４への通電を制御し、吸熱板３が一定の表面温度になるように働く。
【００１６】
次に、冷熱マットの上面に使用者が載った場合の動作について同じく図１と図２（ｂ）を用いて説明する。使用者が冷熱マット上面に載ると、使用者の体重により使用者の下部にあたる断熱材２は圧縮変形する。断熱材２は圧縮により厚みが自在に変化するクッション性の高い、綿やウレタン等でできており、圧縮により厚みが薄くなった部位は、厚み方向の断熱性能は破壊され、結果として吸熱板３は使用者の体温を吸熱するようになる。吸熱板３は使用者の体温を吸熱することで温度上昇し、そのことを温度検出センサー７が検出することで、コントローラ６はペルチェ素子４への通電を高める働きをする。ペルチェ素子４の下面である放熱面側４ｂにはヒートシンク材５が設けられており、効率よくペルチェ素子４から発せられる熱を放散する働きをし、ペルチェ素子４の冷却効率を高めるものである。
【００１７】
（実施例２）
図３は、本発明の第２の実施例の冷熱マットの部分断面図である。
【００１８】
本実施例は、実施例１の構成を基本とし、さらにヒートシンク材５の下部に空冷用のファン８を構成したものである。
【００１９】
以上のように構成された冷熱マットにおいて、ヒートシンク材５は、ペルチェ素子４の効率を高めるために必要な部材であるが、ヒートシンク材５だけで放熱させるには、ヒートシンク材５の大型化が必要であり機器がコンパクトに構成することができない。そこで、ヒートシンク材５の下面から空冷用のファン８で放熱を補助することでペルチェ素子４の効率を高める効果が得られる。
【００２０】
（実施例３）
図４は、本発明の第３の冷熱マットの断面図である。
【００２１】
本実施例は、実施例１、２の構成を基本とし、さらに吸熱板３と断熱材２の接合部は密着密閉して構成するようにしたものである。
【００２２】
以上のように構成された冷熱マットにおいて、ペルチェ素子４の働きにより、吸熱板３が冷却されても吸熱板３と外気は直接接することはなく、結果吸熱板３表面に結露をもたらす恐れを除外することができるものである。
【００２３】
（実施例４）
図５は、本発明の第４の実施例の冷熱マットの断面図である。
【００２４】
本実施例は、実施例１〜３の構成を基本とし、断熱材２は外周を通気性の無い表面材９で覆うように構成したものである。
【００２５】
以上のように構成された冷熱マットにおいて、断熱材２は下部にある吸熱板３に冷却され断熱材２の内部が徐々に冷却される。冷却された断熱材２は表面を通気性の無い表面材９で覆われていることにより、断熱材２内部に結露を招く恐れを除外することができるものである。また、この表面材９を熱伝導性に優れた素材を用いることで、より冷熱マットの冷却効果を高めることもできる。
【００２６】
（実施例５）
図６は、本発明の第５の実施例の冷熱マットの一部分解正面図である。
【００２７】
本実施例は、実施例１〜４の構成を基本とし、複数個のペルチェ素子４を使用するとともに疎密な配置としたものである。
【００２８】
以上のように構成された冷熱マットにおいて、複数個のペルチェ素子４を面状に疎密に配置することにより、より重点的に冷却が求められる部位を効果的に冷却することができるものである。特に使用者の上半身や、足元近辺を重点的に冷却するように構成している。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜５記載の発明によれば、冷熱マット非使用時は、吸熱板上面に構成された断熱材により吸熱板は断熱されていることにより、無駄な吸熱作用を防止し電気の無駄遣いを防止する効果がある。逆に使用者が本発明の冷熱マット上面に載って使用することにより、吸熱板と使用者の間の断熱材は圧縮されることにより、その断熱性能は破壊され、冷熱板は使用者の発する体温を集中して吸収する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における冷熱マットの構成図
【図２】本発明の第１の実施例における冷熱マットの熱の流れを示す図
【図３】本発明の第２の実施例における冷熱マット断面図
【図４】本発明の第３の実施例の冷熱マットの断面図
【図５】本発明の第４の実施例の冷熱マットの断面図
【図６】本発明の第５の実施例の冷熱マットの一部分解正面図
【図７】従来例の冷熱マットの一部分解正面図
【符号の説明】
２　断熱材
３　吸熱板
４　ペルチェ素子
５　ヒートシンク材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mat having a cooling action by a thermoelectric element (Peltier element).
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a conventional mat having a cooling action. As shown in the figure, a conventional mat having a cooling function exchanges heat obtained by a Peltier element 11 with a heat exchanger 13 by a heat exchanger 13 and circulates the heat medium 12 cooled by heat exchange. The pump 14 feeds into a circulation pipe 16 provided in a plane into the mat 15 to cool the mat 15 indirectly.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the apparatus is relatively large, so there is a problem that the cost is relatively high, and it has been difficult to widely spread the apparatus to the market. In addition, when the cooling capacity is increased, there is a problem in that dew condensation occurs on the cooled mat surface, and the usability is deteriorated.
[0004]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a cooling means for a mat user with a simpler configuration, and provides a cooling mat that can prevent dew condensation on the mat surface and has excellent energy saving properties. Things.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, a cooling / heating mat of the present invention includes a Peltier element, a heat dissipation side of the Peltier element serving as a lower surface, and a heat absorbing side serving as an upper face. A heat-absorbing plate is provided on the heat-absorbing side, and a heat-insulating material is provided on the upper surface of the heat-absorbing plate. When the user puts on the upper surface of the cooling mat and uses it, when a load is applied from the upper part of the mat, the compressible heat insulating material formed between the heat absorbing plate and the user is compressed, The heat insulation plate and the mat surface, which had been insulated so far, are closely adiabatically broken, and the heat absorption plate absorbs the user's body temperature.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 is configured such that a Peltier element, a heat radiation side of the Peltier element is a lower surface, and a heat absorption side is an upper surface, and a heat sink material is closely attached to the heat radiation side, A heat absorbing plate is closely attached to the heat absorbing plate, and the upper surface of the heat absorbing plate is easily heat-insulated by pressurizing and compressing. When the mat is not used, since the heat absorbing plate is insulated by the heat insulating material formed on the upper surface of the heat absorbing plate, there is an effect of preventing useless heat absorption and preventing waste of electricity. Conversely, when the user puts on the upper surface of the cooling mat of the present invention and uses it, the heat insulating material between the heat absorbing plate and the user is compressed, so that the heat insulating performance is destroyed, and the cooling plate is generated by the user. The effect of concentrating and absorbing body temperature is obtained.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, the heat dissipation performance of the Peltier element can be enhanced as necessary by configuring a fan for cooling the lower surface of the heat sink material according to the first aspect.
[0008]
According to the third aspect of the present invention, the joint surface between the heat absorbing plate surface and the heat insulating material according to the first or second aspect is tightly closed and sealed, and is configured to be free from contact with the outside air, thereby being cooled more than the outside air. The effect of preventing moisture contained in the outside air from forming on the surface of the heat absorbing plate due to dew condensation can be obtained.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in particular, the outer periphery of the heat insulating material according to any one of the first to third aspects is hermetically sealed so that the heat insulating plate cools the inside of the heat insulating material from outside air. By preventing the outside air from entering, the effect of preventing the condensation of the heat insulating material itself can be obtained.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, a temperature distribution is generated in the heat absorbing plate by using a plurality of the Peltier elements according to any one of the first to fourth aspects and sparsely arranging them. Thus, the effect of concentrating and cooling the more necessary parts can be obtained.
[0011]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
(Example 1)
FIG. 1 is a partially exploded front view of a cooling mat according to a first embodiment of the present invention.
[0013]
In FIG. 1, a heat absorbing plate 3 is arranged so as to be in close contact with a lower portion of a heat insulating material 2 covered with a surface material 1. A heat absorbing surface side 4 a of a Peltier element 4, which is a thermoelectric element, is closely attached to a lower portion of the heat absorbing plate 3. The lower surface of the Peltier element 4 is a heat-dissipating surface side 4b, and a heat sink material 5 is tightly fixed thereto. The Peltier device 4 is electrically connected to a controller 6 for controlling the power supply to the Peltier device 4. Further, a temperature detection sensor 7 is provided on the surface of the heat absorbing plate 3, and is also electrically connected to the controller 6.
[0014]
In the cooling / heating mat configured as described above, when energization is started, the Peltier element 4 is first energized. The energized Peltier element 4 is cooled on the heat absorbing side 4a and heated on the heat releasing side 4b. The heat absorbing plate 3 tightly fixed to the heat absorbing surface 4a is cooled by the Peltier element 4 and its temperature starts to decrease.
[0015]
First, the operation when there is no user on the upper surface of the cooling mat will be described with reference to FIGS. 1 and 2A, which show the flow of heat. The cooled heat absorbing plate 3 is prevented from transferring heat to the outside by the heat insulating material 2 tightly fixed on the upper surface thereof. The heat absorbing plate 3 is rapidly cooled by the heat insulating material 2. When the heat absorbing plate 3 is cooled by a certain amount, a temperature detection sensor 7 provided on the surface of the heat absorbing plate 3 detects the surface temperature of the heat absorbing plate 3 and transmits a signal to the controller 6. The controller 6 that has received the signal controls the energization of the Peltier element 4 and works so that the heat absorbing plate 3 has a constant surface temperature.
[0016]
Next, the operation when a user is placed on the upper surface of the cooling / heating mat will be described with reference to FIGS. 1 and 2B. When the user rests on the upper surface of the cooling / heating mat, the heat insulating material 2 corresponding to the lower part of the user is compressed and deformed by the weight of the user. The heat insulating material 2 is made of cotton, urethane, or the like having a high cushioning property, the thickness of which is freely changed by compression, and the heat insulating performance in the thickness direction is destroyed in the portion whose thickness is reduced by compression, and as a result, the heat absorbing plate 3 Absorbs the body temperature of the user. The temperature of the heat absorbing plate 3 rises by absorbing the user's body temperature, and the temperature detection sensor 7 detects the temperature rise, so that the controller 6 functions to increase the power supply to the Peltier element 4. A heat sink material 5 is provided on the heat-dissipating surface 4b, which is the lower surface of the Peltier element 4, and functions to efficiently dissipate the heat generated from the Peltier element 4, thereby improving the cooling efficiency of the Peltier element 4.
[0017]
(Example 2)
FIG. 3 is a partial sectional view of a cooling / heating mat according to a second embodiment of the present invention.
[0018]
This embodiment is based on the configuration of the first embodiment, and further comprises a fan 8 for air cooling below the heat sink material 5.
[0019]
In the cooling mat constructed as described above, the heat sink material 5 is a member necessary for increasing the efficiency of the Peltier element 4, but in order to dissipate heat only with the heat sink material 5, the heat sink material 5 needs to be enlarged. Therefore, the device cannot be made compact. Therefore, an effect of increasing the efficiency of the Peltier element 4 can be obtained by assisting heat dissipation from the lower surface of the heat sink material 5 by the fan 8 for air cooling.
[0020]
(Example 3)
FIG. 4 is a sectional view of a third cooling / heating mat of the present invention.
[0021]
This embodiment is based on the configuration of the first and second embodiments, and furthermore, the joint between the heat absorbing plate 3 and the heat insulating material 2 is tightly closed.
[0022]
In the cooling mat constructed as described above, the heat absorbing plate 3 does not come into direct contact with the outside air even when the heat absorbing plate 3 is cooled by the action of the Peltier element 4, thereby eliminating the possibility of dew condensation on the surface of the heat absorbing plate 3. Is what you can do.
[0023]
(Example 4)
FIG. 5 is a sectional view of a cooling / heating mat according to a fourth embodiment of the present invention.
[0024]
In this embodiment, the heat insulating material 2 is configured so as to cover the outer periphery with a non-breathable surface material 9 based on the configuration of the first to third embodiments.
[0025]
In the cooling mat configured as described above, the heat insulating material 2 is cooled by the heat absorbing plate 3 at the lower portion, and the inside of the heat insulating material 2 is gradually cooled. Since the surface of the cooled heat insulating material 2 is covered with the surface material 9 having no air permeability, the risk of dew condensation inside the heat insulating material 2 can be excluded. Further, by using a material having excellent thermal conductivity as the surface material 9, the cooling effect of the cooling mat can be further enhanced.
[0026]
(Example 5)
FIG. 6 is a partially exploded front view of a cooling / heating mat according to a fifth embodiment of the present invention.
[0027]
This embodiment is based on the configurations of the first to fourth embodiments, and uses a plurality of Peltier elements 4 and is arranged densely.
[0028]
In the cooling / heating mat configured as described above, by arranging a plurality of Peltier elements 4 in a sparse and dense manner in a planar manner, it is possible to effectively cool a portion where cooling is more intensively required. In particular, the upper body of the user and the vicinity of the foot are mainly cooled.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to fifth aspects of the present invention, when the cooling mat is not used, the heat absorbing plate is insulated by the heat insulating material formed on the heat absorbing plate, thereby preventing unnecessary heat absorbing action. This has the effect of preventing waste of electricity. Conversely, when the user puts on the upper surface of the cooling mat of the present invention and uses it, the heat insulating material between the heat absorbing plate and the user is compressed, so that the heat insulating performance is destroyed, and the cooling plate is generated by the user. The effect of concentrating and absorbing body temperature is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling / heating mat according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram illustrating a heat flow of the cooling / heating mat according to the first embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a sectional view of a cooling and heating mat according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of a cooling and heating mat according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a partially exploded front view of a cooling mat of the fifth embodiment. FIG. 7 is a partially exploded front view of a cooling mat of a conventional example.
2 Insulation material 3 Endothermic plate 4 Peltier element 5 Heat sink material

Claims

ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の放熱側を下面とし、吸熱側を上面となるように構成するとともに、前記放熱面側にはヒートシンク材を密着構成し、前記吸熱側には吸熱板を密着構成し、前記吸熱板の上面には加圧圧縮することで容易に断熱破壊され、圧力を取り除くと断熱性能を復元する断熱材を構成してなる冷熱マット。A Peltier element, the heat dissipation side of the Peltier element is a lower surface, the heat absorption side is an upper surface, a heat sink material is closely attached to the heat dissipation side, and a heat absorption plate is closely attached to the heat absorption side. A heat / cooling mat comprising a heat insulating material on the upper surface of the heat absorbing plate, which is easily thermally broken by pressurizing and compressing, and restores heat insulating performance when pressure is removed.

ヒートシンク材下面を空冷させるファンを構成してなる請求項１に記載の冷熱マット。The cooling / heating mat according to claim 1, wherein the cooling mat comprises a fan for cooling a lower surface of the heat sink material.

吸熱板表面と断熱材との接合面は密着密閉し、外気との接触を無くして構成された請求項１または２に記載の冷熱マット。The cooling / heating mat according to claim 1 or 2, wherein the joining surface between the heat absorbing plate surface and the heat insulating material is tightly closed and sealed so as not to contact with outside air.

断熱材は外周を密閉されてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷熱マット。The cooling and heating mat according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat insulating material has an outer periphery hermetically closed.

複数個のペルチェ素子を使用するとともに疎密な配置とした、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷熱マット。The cooling / heating mat according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of Peltier elements are used and are arranged densely.