JPH07265173A

JPH07265173A - ベッド冷風装置

Info

Publication number: JPH07265173A
Application number: JP6082767A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Ishiguro; 正和石黒; Kenichi Kaneko; 健一金子
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】ファンによる騒音を低減し睡眠を妨げることの
ないベッド冷風装置の提供。【構成】ペルチェ効果を有する熱電素子と、該熱電素子
の吸熱面側に接して配設されると共に冷媒作用を為す蓄
冷手段と、該蓄冷手段より生じた冷気をベッドに寝てい
る人体に向けて送風する冷風ファンと、前記熱電素子の
発熱面側に発生した熱を、前記冷風ファンが吸い込まな
い方向へ排出する放熱ファンと、ベッドの不使用時に
は、前記熱電素子及び前記放熱ファンを通電すると共に
前記冷風ファンを非通電にし、ベッドの使用時には、前
記冷風ファン及び前記熱電素子を通電すると共に前記放
熱ファンへの給電量を徐々に減少させていく制御手段と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベッドに寝ている人に
冷風を送出するベッド冷風装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ペルチェ効果を有する電子冷却素子の一
般的な構成を図７に示す。Ｐ形半導体S1とＮ形半導体S2
を金属Ａを介して結合し、金属Ａと接続されていないＰ
形半導体S1及びＮ形半導体S2の一端にそれぞれ金属Ｂを
結合し、各金属Ｂに直流電源端子を接続して閉回路を構
成する。

【０００３】この閉回路に電流が流れると金属Ａでは吸
熱、各金属Ｂでは発熱が起こる。そして、各金属Ｂの部
分を冷水等で冷却すると金属Ａの部分で低温が得られ
る。この金属Ａで得られた低温からファン等を用いて冷
風を発生することができ、小型化に適しているため狭い
室内や局所的な冷房装置に利用される。また、吸熱と発
熱の効果は可逆的で、素子に流す電流の向きを変えると
熱の発生と吸収が逆になり、冷暖房装置として各種の用
途に応用される。

【０００４】ペルチェ素子の放熱部の冷却方法には、水
冷方式と空冷方式が知られており、空冷方式の従来例と
して、例えば、特開平1−200122号公報が開示されてい
る。

【０００５】この従来例の縦断面図を図８に示す。同図
において、支台２上に支持された作業台天板１の端部に
ペルチェ効果を有する熱素子３が配されている。この熱
素子３の吸熱側上面及び放熱側下面にはそれぞれ吸熱フ
ィン５及び放熱フィン６が取付けられ、吸熱フィン５及
び放熱フィン６に対向してそれぞれ送風機７、８が備え
られ、さらに、各送風機７、８をそれぞれ囲むフード
９、10が上下に設けられている。

【０００６】前記従来例の動作は次のようになる。熱素
子３に電流を流すと熱素子３の天板１上部側である吸熱
側は低温になり、熱素子３の天板１下部側である放熱側
は高温になる。各送風機７、８の作動により空気が吸引
され、上部フード９からは上側に向けて冷風が吹出し、
下部フード10からは下側に向けて温風が吹出す。これに
より、室内の空気の循環を起こすことができ、室内全体
の温度が均一に保たれる。また、局所的に個人の好みに
合わせた温度環境を得ることもできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例は、ファンを連続的に回しているため、例えば、ベ
ッドに取付けた冷風装置として使用した場合には、ファ
ンによる騒音によって寝つきを悪くする恐れがある。

【０００８】そこで、本発明は、上記問題点を解決し、
睡眠を妨げることのないベッド冷風装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明におけるベッド冷風装置は、ペルチェ効果を
有する熱電素子と、該熱電素子の吸熱面側に接して配設
されると共に冷媒作用を為す蓄冷手段と、該蓄冷手段よ
り生じた冷気をベッドに寝ている人体に向けて送風する
冷風ファンと、前記熱電素子の発熱面側に発生した熱
を、前記冷風ファンが吸い込まない方向へ排出する放熱
ファンと、ベッドの不使用時には、前記熱電素子及び前
記放熱ファンを通電すると共に前記冷風ファンを非通電
にし、ベッドの使用時には、前記冷風ファン及び前記熱
電素子を通電すると共に前記放熱ファンへの給電量を徐
々に減少させていく制御手段とを備える。

【００１０】そして、蓄冷手段の吸熱効果と、ペルチェ
効果によって発生した熱の放熱効果を高めるために、前
記蓄冷手段に接して配設されると共に前記冷風ファンに
よる風の流路に配される吸熱部材と、前記熱電素子の発
熱面側に接して配設されると共に前記放熱ファンによる
風の流路に配される放熱部材と、を備えることが好まし
い。

【００１１】さらに、ベッドに備えられた人体検出手段
の出力信号を該ベッド冷風装置に備えられた制御手段に
入力し、該人体検出手段によって自動的に該ベッド冷風
装置が制御されることが好ましい。

【００１２】また、放熱ファンの回転による騒音を低減
させるために、放熱ファンに給電する電圧又は電流は、
リニアに減少させてもよく、階段状に減少させてもよ
い。

【００１３】

【作用】本発明におけるベッド冷風装置によれば、ベッ
ド不使用時に冷風ファンの作動を停止させ蓄冷手段を十
分低温に保ち、ベッド使用時に冷風ファンを作動させて
蓄冷手段により生じた冷気を冷風として人体、特に頭部
のあたりに向けて送出すると共に、放熱ファンの回転を
徐々に減少させて入眠の妨害となるファンの騒音を低減
させている。

【００１４】本発明においては、冷風を送出している時
に放熱ファンの回転が徐々に低下されるため、ペルチェ
素子に対する空冷による冷却効率は低下するが、ベッド
不使用時に蓄冷手段に蓄冷が十分為されているため、蓄
冷手段の温度が急激に上昇することは避けられ、冷風を
長時間持続させることができる。

【００１５】また、本発明は、請求項１に記載した構成
を基本構成とするものであるが、さらに、蓄冷手段の吸
熱効果と、ペルチェ効果によって発生した熱の放熱効果
を高めるために、前記蓄冷手段に接して吸熱部材、例え
ば吸熱フィンを配設し、前記冷風ファンによる風の流路
にこの吸熱フィンを配し、また、前記熱電素子の発熱面
側に接して放熱部材、例えば放熱フィンを配設し、前記
放熱ファンによる風の流路にこの放熱フィンを配するこ
とが、吸熱及び放熱効果のために好ましい。

【００１６】そして、本発明においては、ベッド使用時
の冷風ファンの作動を手動スイッチにより行ってもよい
が、請求項３に記載した人体検出手段により自動的に行
うことができる。人体検出手段に用いられる検知センサ
ーには、接片の接触する機械式スイッチ、圧電スイッ
チ、又は光電スイッチ等を利用することができる。

【００１７】また、放熱ファンの作動を徐々に停止させ
るために、放熱ファンに印加される駆動電圧又は駆動電
流をリニアに減少させてもよいし、階段状に減少させて
もよく、特に、リニアに減少させることにより、違和感
なく自然と騒音を低減させることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下
に説明する。図１は、本発明におけるベッド冷風装置を
有するベッドの側面図である。本実施例におけるベッド
冷風装置１は、ペルチェ効果を有する素子を含むペルチ
ェユニット収納ケース２と、収納ケース２に備えられて
いる各種の手段への通電を制御する制御手段３とを基本
構成とし、ベッド冷風装置１の枠体には、フィルタ４を
備えた外気吸込口５と、冷風の吹出口６と、放熱風の通
風孔７が設けられている。

【００１９】図２は、本発明におけるベッド冷風装置の
第１の実施例を示す概略縦断面図である。ベッド冷風装
置１の中のペルチェユニット収納ケース２内には、熱電
素子８、蓄冷手段９、放熱フィン10、吸熱フィン11、冷
風ファン12、及び放熱ファン13が備えられている。

【００２０】図２において、熱電素子８の図示上側は熱
電素子８の放熱（発熱）部であり、図示下側が吸熱部で
ある。放熱部側には放熱フィン10を接して配設し、吸熱
部側に蓄冷手段９を接して配設する。

【００２１】熱電素子８は、熱電冷却効率の高いＰ形及
びＮ形半導体を１組、あるいは直列又は並列に複数組接
続することが好ましい。蓄冷手段９は、エチレングリコ
ールから成る一般的な蓄冷剤が好ましく、また、融解熱
の高い氷で構成される蓄冷手段が蓄冷効率を高める点で
好ましい。放熱フィン10は、アルミニューム又はダイキ
ャスト等で形成されている。

【００２２】蓄冷手段９には熱を効率よく蓄冷手段９に
吸収するための吸熱フィン11が接して配設されている。
吸熱フィン11はアルミニューム又はダイキャスト等で形
成され、吸熱フィン11の図示下側には冷風ファン12が対
向して備えられ、外気を吸込口５から吸い込み仕切室2
9、冷風ファン12、及び吸熱フィン11を介して、蓄冷手
段９によって冷やされた冷気を冷風として吹出口６より
送出する。

【００２３】放熱フィン10の図示上側には放熱ファン13
が対向して備えられ、外気を吸込口５から吸い込み放熱
フィン10及び放熱ファン13を介して熱電素子８によって
発生した熱を装置の外へ排出する。

【００２４】図１に示すように、ベッド冷風装置１は、
ベッド14の頭部側の天板15上に備えられる。ベッド冷風
装置１によって発生した冷風は、冷風吸出口６からベッ
ドに寝ている人の頭部の方へ向けて送風される。ベッド
のマットレス16の下部には人が寝ていることを検知する
人体検出手段17が備えられている。人体検出手段17は、
機械式スイッチ、光電スイッチ、圧電スイッチ等の各種
のスイッチを用いることができる。

【００２５】図３は、本発明における制御手段のブロッ
ク図である。制御手段３は、ベッド冷風装置の電源スイ
ッチ18、冷風ファン12を手動操作するための冷風スイッ
チ19及び人体検出手段17に含まれる人体検知センサー20
からの各出力信号を入力とし、冷風ファン12、放熱ファ
ン13、及び熱電素子８へ制御信号を出力する。

【００２６】制御手段３は、マイコンシステムによる処
理部3aとトランジスタ等による駆動部3bにより構成され
る。処理部3aにより入力信号の制御が行なわれ、駆動部
3bにより放熱ファン13等の作動制御を行う。制御手段３
に入力された信号は、処理部3a内の入力変換部でデジタ
ル信号に変換され、処理部3a内のＣＰＵにより信号処理
が為され、そして、出力変換部でアナログ信号に変換さ
れて、ＣＰＵの信号処理に基づいて駆動部3bに信号が出
力される。なお、処理部3aはマイコンシステムの構成に
限定されず、スイッチング回路から成るアナログ回路又
はデジタル回路で構成してもよい。

【００２７】次に、実施例の動作について説明する。本
発明は、蓄冷効率の高い蓄冷手段を備えると共に、入眠
時におけるファンによる騒音を低減するための制御手段
３を備え、制御手段３によって、冷風ファン12及び放熱
ファン13の駆動が制御され、また、熱電素子８の通電が
制御される。

【００２８】電源スイッチ18が入力されるとベッド冷風
装置１は作動状態になる。人体検知センサー20によって
人が寝ていないことが検知された場合には、制御手段３
により放熱ファン13を駆動すると共に熱電素子８を連続
通電する。この時、冷風ファン12は駆動させず、冷気を
逃がすことなく蓄冷手段９を十分に冷やし蓄冷する。

【００２９】人体検知手段17が作動し人が寝ていること
が検知された場合には、制御手段３により冷風ファン12
が駆動され、熱電素子８をひき続き連続通電し、蓄冷手
段９により生じた冷気を人体の頭部の方へ冷風として送
出する。それと共に、制御手段３により放熱ファン13の
駆動電圧又は電流を徐々に減少させ、最終的に放熱ファ
ン13を停止させる。

【００３０】この結果、入眠時における放熱ファン13に
よる騒音を低減することができる。放熱ファン13が停止
されるとペルチェ素子に対する空冷による冷却効率は低
下するが、蓄冷手段９が十分蓄冷されているため、蓄冷
手段９の温度が急激に上昇することは避けられ、冷風を
長時間持続することは可能である。

【００３１】なお、人が起き上がりベッドから離れる
と、人体検出手段17の信号に基づいて制御手段３が自動
的に冷風ファン12を停止させると共に放熱ファン13を作
動させ、蓄冷手段９による蓄冷が開始される。

【００３２】放熱ファン13の回転を徐々に減少させるた
めの回路図を図４(A)及び図５(A)に示す。図４(A)は放
熱ファンに印加される駆動電圧をリニアに制御する方式
であり、図５(A)は放熱ファンの駆動電圧をステップ状
に制御する方式を示している。図４(B)及び図５(B)に
は、放熱ファンに印加されるそれぞれの電圧特性が示さ
れている。

【００３３】図４(A)において、制御手段３の駆動部3b
はトランジスタ24のコレクタ端子と可変抵抗素子23を直
列に接続して構成され、駆動部3bと放熱ファン13を電源
25を介して接続する。そして、制御手段３の処理部3aの
出力信号をトランジスタ24のベース端子と可変抵抗素子
23の制御端子にそれぞれ接続する。なお、可変抵抗素子
23の制御端子には、処理部3a内に備えられた例えば積分
回路により電圧振幅が徐々に変化する信号が印加され
る。トランジスタ24は放熱ファン13の駆動スイッチとな
り、可変抵抗素子23はＦＥＴ等の半導体素子で構成さ
れ、可変抵抗素子23の抵抗値を徐々に高めていくことに
より、放熱ファン13に印加される分圧された電圧が低下
し、図４(B)のグラフに示すように放熱ファン13の端子
電圧はリニアに低減され最終的に放熱ファン13は停止さ
れる。

【００３４】図５(A)では、駆動部3bは、トランジスタ2
4のエミッタ端子に抵抗26の一端を接続し、これを複数
個用意し、各トランジスタ24のコレクタ端子同士及び各
抵抗26の他端同士を接続した並列構成にされる。そし
て、この駆動部3bと放熱ファン13と電源25を直列に接続
し、各トランジスタ24のベース端子に処理部3aより制御
信号が入力される構成となっている。

【００３５】各抵抗26の抵抗値が同一の場合には、初期
時に全部のトランジスタ24をオンにしておき、順次トラ
ンジスタ24を１つずつオフにし並列抵抗の抵抗値を高め
ていく。これにより、放熱ファン13に印加される分圧電
圧はステップ状に低下し、図５(B)に示すように放熱フ
ァン13の端子電圧はステップ状に低減され最終的に放熱
ファン13は停止される。

【００３６】また、各抵抗26の抵抗値が互いに異なる場
合には、小さい抵抗値を有したトランジスタ24から順に
１つのみを順次オンにし、抵抗値を徐々に高めていくこ
とにより放熱ファン13に印加される端子電圧をステップ
状に変化させることができる。そして、前記と同じよう
に放熱ファン13は停止される。

【００３７】図６は、本発明におけるベッド冷風装置の
第２の実施例を示す概略縦断面図である。この実施例で
は、ペルチェユニット収納ケース２の下部からベッド14
（図１参照）の頭部側に設けられた天板15の下方へ放熱
風を排出している。

【００３８】ペルチェユニット収納ケース２内は次のよ
うに構成される。熱電素子８の図示上側及び下側にはそ
れぞれ蓄冷手段９及び放熱フィン10が接して配設され、
蓄冷手段９の上側には吸熱フィン11が接して配設され、
さらに冷風ファン12が設けられ、放熱フィン10の下側に
は放熱ファン13が設けられている。

【００３９】蓄冷手段９によって冷された冷風は第１実
施例と同様にベッドに寝ている人の頭部のあたりに送出
される。放熱風は天板15に設けられた通風孔７から下方
へ排出される。第２の実施例においては、冷風と放熱風
が仕切板28によって遮断されているため、冷風と放熱風
が混じり合うことがなく、ベッドに寝ている人は常に冷
風のみを受けることができる。

【００４０】なお、第１及び第２実施例において、放熱
ファンの回転を最終的に停止しているが、停止させずに
低回転数で連続運転させても騒音の低減効果を有するこ
とができる。

【００４１】また、放熱ファンと共に冷風ファンの回転
数も低下させることにより騒音の低減を一層効果的に行
うことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のベッド冷
風装置においては、ベッドの不使用時に蓄冷手段に十分
に蓄冷が為され、ベッドの使用時に冷風ファンを作動さ
せて冷気を冷風として送出すると共に放熱ファンの回転
を徐々に低下させている。これにより、入眠時における
放熱ファンの騒音が低減でき、冷風と騒音低減による相
乗効果によって睡眠促進の効果が発揮される。

【００４３】そして、吸熱部材を備えることにより蓄冷
手段の吸熱効果がさらに高められ、また、放熱部材を備
えることにより放熱効果も高められ、これによって、熱
変換効率が向上しファンを小さくでき、小型のベッド冷
風装置を提供することができる。

【００４４】また、ベッドに備えられた人体検出手段に
よって、本発明におけるベッド冷風装置は自動的に蓄冷
と冷風送出に切替わるので、スイッチの切り忘れ及びス
イッチ操作の誤りが防止され、入眠時に常に冷やされた
冷風を受けることができる。

【００４５】さらに、放熱ファンへ印加する電圧又は電
流をリニアあるいは階段状に減少することにより、自然
と放熱ファンの騒音が低減されると共に冷風による相乗
効果で入眠が促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるベッド冷風装置を有するベッド
の側面図である。

【図２】本発明におけるベッド冷風装置の第１の実施例
を示す概略縦断面図である。

【図３】本発明における制御手段のブロック図である。

【図４】(A)は、放熱ファンに印加される駆動電圧をリ
ニアに制御する回路図である。(B)は、図４(A)における
放熱ファンの端子電圧の時間変化を示すグラフである。

【図５】(A)は、放熱ファンに印加される駆動電圧を階
段状に制御する回路図である。(B)は、図５(A)における
放熱ファンの端子電圧の時間変化を示すグラフである。

【図６】本発明におけるベッド冷風装置の第２の実施例
を示す概略縦断面図である。

【図７】ペルチェ素子の動作説明図である。

【図８】従来例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ベッド冷風装置２ペルチェユニット収納ケース３制御手段８熱電素子９蓄冷手段 10 放熱フィン（放熱部材） 11 吸熱フィン（吸熱部材） 12 冷風ファン 13 放熱ファン 14 ベッド 15 天板 17 人体検出手段 28 仕切板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】(a)ペルチェ効果を有する熱電素子と、 (b)該熱電素子の吸熱面側に接して配設されると共に冷
媒作用を為す蓄冷手段と、 (c)該蓄冷手段より生じた冷気をベッドに寝ている人体
に向けて送風する冷風ファンと、 (d)前記熱電素子の発熱面側に発生した熱を、前記冷風
ファンが吸い込まない方向へ排出する放熱ファンと、 (e)ベッドの不使用時には、前記熱電素子及び前記放熱
ファンを通電すると共に前記冷風ファンを非通電にし、
ベッドの使用時には、前記冷風ファン及び前記熱電素子
を通電すると共に前記放熱ファンへの給電量を徐々に減
少させていく制御手段と、を備えるベッド冷風装置。
【請求項２】前記蓄冷手段に接して配設されると共に前
記冷風ファンによる風の流路に配される吸熱部材と、前
記熱電素子の発熱面側に接して配設されると共に前記放
熱ファンによる風の流路に配される放熱部材と、を備え
ることを特徴とする請求項１記載のベッド冷風装置。
【請求項３】ベッドに備えられ人がベッドを使用してい
るか否かを検出する人体検出手段を有し、該人体検出手
段の出力信号が前記制御手段に入力され、該人体検出手
段から出力された検出信号に応じて前記ベッド冷風装置
が制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２記
載のベッド冷風装置。
【請求項４】ベッドの使用時における放熱ファンの給電
量が、リニアに減少されることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか一に記載のベッド冷風装置。
【請求項５】ベッドの使用時における放熱ファンの給電
量が、階段状に減少されることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか一に記載のベッド冷風装置。