專利名稱：空調(diào)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種床，特別是一種空調(diào)床。
背景技術(shù)：
為了在睡眠期間保證舒適的條件，通常在臥室中安裝空調(diào)裝置。傳統(tǒng)的空調(diào)裝置一般加熱或冷卻安裝有空調(diào)裝置的整個(gè)空間。但是在睡眠時(shí)間期間，由于絕大部分空間不會(huì)被使用，因此不必使整個(gè)房間變涼或變熱。因此，傳統(tǒng)的空調(diào)裝置將會(huì)導(dǎo)致很大的能量浪費(fèi)。盡管現(xiàn)在一些空調(diào)裝置可在為通宵使用而特別設(shè)計(jì)的睡眠模式下運(yùn)行，但是機(jī)器所消耗的能量總量仍然很大。此外，來自空調(diào)裝置的空氣流具有相對(duì)高的速度和低的溫度，并且絕大多數(shù)空調(diào)裝置不能基于睡眠者身體的條件變化來調(diào)整空氣流的流速和溫度。特別是，傳統(tǒng)空調(diào)裝置主要基于安裝在裝置內(nèi)的恒溫器來控制室內(nèi)溫度，因此其不能預(yù)測(cè)和控制睡眠者附近的空氣溫度，特別是當(dāng)睡眠者蓋有毯子時(shí)。這將明顯地有害于在具有通宵工作的空調(diào)裝置的房間中的睡眠者的健康。因此，希望具有一種新的裝置，其可在睡眠者的頭部和身體周圍提供溫暖舒適的環(huán)境，同時(shí)在睡眠期間可很大地降低能量消耗。還希望提供一種新的裝置，通過它能夠使得空氣流的流速和溫度可基于睡眠者身體的條件而變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種空調(diào)床，其包括沿水平方向延伸的床架、放置并支撐在床架上的床墊，以及設(shè)置在床架的一個(gè)端部處的頭部面板。床墊與第一空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以向床的使用者身體附近的區(qū)域提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣，從而形成空調(diào)區(qū)，并且頭部面板與第二空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以向使用者頭部附近的區(qū)域提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣。第一和第二空調(diào)系統(tǒng)均包括具有熱電裝置的熱電模塊。通過使用該床，甚至在盛夏期間都不必對(duì)整個(gè)房間進(jìn)行空調(diào)處理。與傳統(tǒng)的空調(diào)裝置相比，該空調(diào)床為使用者提供了一個(gè)封閉的、接觸性的空調(diào)環(huán)境。換句話說，僅對(duì)與使用者的頭部和身體相鄰的空間進(jìn)行空調(diào)處理。結(jié)果，超過95%的臥室空間不再被加熱或冷卻，因此顯著地降低了能量消耗。同時(shí)，由空調(diào)床所提供的微環(huán)境可完美地與睡眠者的特定熱量要求相匹配，因此創(chuàng)造出更加舒適的環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊安裝在床墊內(nèi)部，而第二空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊安裝在頭部面板中。作為替代，可將第一空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊安裝在與床接近的墻壁中，或放置在床下面的地板上，以便于在睡眠者周圍提供安靜的環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施方案中，床墊包括床墊主體和床墊表層，在床墊主體內(nèi)部設(shè)置有空氣通道，以使第一空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊與床墊表層中的孔相連。優(yōu)選地，空氣通道為撓性管的形式，并且孔優(yōu)選地具有能夠選擇性地關(guān)閉孔的閥門。在一個(gè)實(shí)施方案中，在床墊主體和床墊表層之間提供有空氣層，空氣層的一側(cè)與空氣通道相連通，另一側(cè)與床墊表層中的孔相連通。在一個(gè)實(shí)施方案中，空氣通道分為送風(fēng)通道和回風(fēng)通道，并且第一組孔與送風(fēng)通道相連通而第二組孔與回風(fēng)通道相連通，因此，通過送風(fēng)通道可將送風(fēng)從第一空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)第一組孔提供到空調(diào)區(qū)，以及通過回風(fēng)通道可將回風(fēng)從空調(diào)區(qū)經(jīng)第二組孔返回到第一空調(diào)系統(tǒng)。優(yōu)選地，回風(fēng)通過第一空調(diào)系統(tǒng)略微再冷卻(或再加熱)后再次被送到空調(diào)區(qū)中。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)回風(fēng)溫度大約等于室溫時(shí)，第二空調(diào)系統(tǒng)在提供100%新風(fēng)的模式下運(yùn)行?？照{(diào)床還包括控制系統(tǒng)，其包括用于調(diào)節(jié)空調(diào)區(qū)的溫度和來自床墊的送風(fēng)的流速的第一控制單元，以及用于第二空調(diào)系統(tǒng)以將到與睡眠者頭部相鄰的區(qū)域的送風(fēng)的接觸速度維持在特定范圍中的第二控制單元。優(yōu)選地，接觸速度保持在0. lm/s到0. 2m/s之間，而來自床墊的送風(fēng)的流速設(shè)置在大約201/s?？刂葡到y(tǒng)可設(shè)定為使得空調(diào)區(qū)在睡眠時(shí)間開始時(shí)和結(jié)束時(shí)的溫度高于在睡眠時(shí)間中部的溫度。這樣，在使用者身體周圍的空調(diào)區(qū)可處于對(duì)使用者的健康來說最佳條件中。


通過下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述和附圖，有助于對(duì)本發(fā)明的理解， 其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的空調(diào)床的結(jié)構(gòu)。圖2顯示了熱電模塊的側(cè)視圖。圖3顯示了熱電模塊的前視圖。圖4顯示了睡眠時(shí)間空調(diào)區(qū)中的溫度變化圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)床100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，空調(diào)床100包括沿水平方向延伸的床架1。床墊30放置并支撐在水平床架1上。床墊30與第一空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以便于將經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣傳遞到床墊30上方的區(qū)域中，從而在床墊30的上方形成了空調(diào)區(qū)9。換句話說，床墊30形成所謂的“空調(diào)床墊”。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，床墊30與蓋住睡在床100上的睡眠者身體的毯子5 —起形成一個(gè)基本封閉的空調(diào)區(qū)9。在大多數(shù)情況下，睡眠者的頭部不會(huì)被毯子5蓋住。結(jié)果，不能將在空調(diào)區(qū)9中的涼的或暖的空氣輸送到睡眠者頭部附近的區(qū)域。為此，根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)床100還包括設(shè)置在床架1的一個(gè)端部處的頭部面板20。頭部面板20與第二空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以便于根據(jù)特定的季節(jié)向睡眠者頭部附近的空間傳遞暖或涼的空氣。因此，床100的頭部面板20和床墊30 —起為睡眠者提供了一個(gè)溫暖舒適的區(qū)域。優(yōu)選地，第一和第二空調(diào)系統(tǒng)提供所的空氣的溫度和量決定于預(yù)計(jì)熱舒適指標(biāo)(PMV)和睡眠者的健康狀況。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，與床墊30相關(guān)聯(lián)的第一空調(diào)系統(tǒng)和與頭部面板20相關(guān)聯(lián)的第二空調(diào)系統(tǒng)均包括熱電模塊40，以提供加熱或冷卻功能。熱電模塊40通過對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的、作為溫度差異與電壓的直接轉(zhuǎn)換的熱電效應(yīng)來產(chǎn)生涼或暖的空氣。為簡(jiǎn)明起見這里省略了其原理和結(jié)構(gòu)。可以理解的是，第一和第二空調(diào)系統(tǒng)也可包括其他形式的空調(diào)單元。
圖2和圖3各自顯示了熱電模塊40的側(cè)視圖和前視圖。如所示的，熱電模塊40包括具有兩個(gè)側(cè)部的熱電裝置41，與熱電裝置41相連的風(fēng)機(jī)42和控制單元(未示出)。當(dāng)給熱電裝置41施加特定的電壓時(shí)，由于熱電效應(yīng)在兩個(gè)側(cè)部之間產(chǎn)生出溫度差異。風(fēng)機(jī)42 用于吹動(dòng)產(chǎn)生在兩個(gè)側(cè)部附近的熱/涼空氣流，以根據(jù)需要將特定的空氣流傳遞到睡眠者附近的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一空調(diào)系統(tǒng)的包括熱電裝置41、電源和控制電路的電力和機(jī)械部件安裝在床墊30中。在圖1中顯示了此結(jié)構(gòu)，其有助于最小化所占據(jù)的空間，并有助于為床提供很好的可移動(dòng)性。然而應(yīng)注意的是，這些電力和機(jī)械部件在運(yùn)行中保持運(yùn)轉(zhuǎn)和震動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的對(duì)于睡眠者來說完全不舒適的噪音。因此，在一個(gè)有益的實(shí)施方案中，第一空調(diào)系統(tǒng)的電力和機(jī)械部件安裝在與床接近的墻壁中，或放置在床下面的地板上。換句話說，電力和機(jī)械部件以不與床墊30直接接觸的方式放置，以便于在夜間保證安靜的環(huán)境?？梢岳斫獾氖?，第二空調(diào)系統(tǒng)的電力和機(jī)械部件也可類似地放置?；氐綀D1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，床墊30包括床墊主體2和床墊表層3。床墊表層3 具有穿孔以允許空氣流入和流出空調(diào)區(qū)9。在床墊主體2內(nèi)提供有空氣通道60，以便于使熱電模塊40與床墊表層3中的孔相通。在一個(gè)實(shí)施例中，空氣通道為撓性管的形式。優(yōu)選地，床墊表層3中的孔具有閥門，其可根據(jù)需要而選擇性地關(guān)閉孔。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在床墊主體2和床墊表層3之間設(shè)有空氣層22?？諝鈱?2可用作在空氣通道60和床墊表層3之間的中間存儲(chǔ)站，以在那里存儲(chǔ)涼空氣或熱空氣，并且同時(shí)可使空氣流的分布均勻化。在設(shè)有空氣層22的情況下，可以減少空氣通道的數(shù)量，以便于簡(jiǎn)化床墊30的結(jié)構(gòu)并且降低生產(chǎn)費(fèi)用。空氣層22也能夠響應(yīng)于外部壓力，使得當(dāng)睡眠者躺在床墊上時(shí)其重量將自動(dòng)地對(duì)空氣層22施壓，從而將涼/暖空氣從床墊30 中推出，并經(jīng)床墊表層3中的孔到達(dá)空調(diào)區(qū)9。一般地，在夏季，新鮮的室內(nèi)空氣被吸入熱電模塊40中并且降溫。該空氣在空調(diào)區(qū)9中吸收了來自睡眠者身體的熱量并變熱之后被排入到周圍環(huán)境中。當(dāng)睡眠者蓋有毯子時(shí)，熱空氣不容易穿過毯子而選出。此外，當(dāng)甚至在盛夏期間，房間的窗戶打開，室內(nèi)空氣相對(duì)高，例如超過30°C時(shí)，熱電模塊40需要重復(fù)性冷卻室內(nèi)空氣到所需要的溫度，這會(huì)導(dǎo)致很大的能量消耗。因此，在本發(fā)明中，空氣通道60進(jìn)一步分為兩組，即送風(fēng)通道和回風(fēng)通道。同時(shí)， 床墊表層3中的孔也分為兩組，一組與送風(fēng)通道相連通而另一組與回風(fēng)通道相連通。例如， 在夏季，通過送風(fēng)通道將來自熱電模塊40的涼空氣經(jīng)床墊表層3中的第一組孔而分配到空調(diào)區(qū)9中。此外，通過回風(fēng)通道將來自空調(diào)區(qū)9的具有更高溫度的空氣經(jīng)床墊表層3中的第二組孔抽出，然后返回到熱電模塊40。根據(jù)本發(fā)明，來自空調(diào)區(qū)9的回風(fēng)被略微再冷卻、例如被冷卻幾攝氏度，接著重新送入到空調(diào)區(qū)9中。當(dāng)室溫高于回風(fēng)溫度時(shí)，回風(fēng)的再冷卻有助于最小化能量消耗。另一方面，當(dāng)回風(fēng)溫度大約與室溫相等時(shí)，頭部面板20的第二空調(diào)系統(tǒng)在提供100%新鮮室內(nèi)空氣的模式中運(yùn)行，即，始終將室內(nèi)空氣降低到所要求的例如^rc的溫度。因此，在睡眠者周圍能獲得一個(gè)溫暖舒適的區(qū)域，同時(shí)能量消耗保持為低。在此情況下，沒有必要冷卻來自空調(diào)區(qū)9的回風(fēng)。
根據(jù)本發(fā)明，采用兩個(gè)控制單元來控制空調(diào)床100的運(yùn)行。第二控制單元用于頭部面板20，可調(diào)整送風(fēng)到睡眠者頭部的接觸速度和溫度，這一調(diào)整優(yōu)選地基于使用者通過交互界面而輸入的指令來進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，精確地控制空氣速度以便于將空氣到頭部的接觸速度保持在0. lm/s到0. 2m/s之間。第一控制單元用于床墊30。其根據(jù)使用者的要求調(diào)整空調(diào)區(qū)9的溫度和來自床墊30的送風(fēng)流率。第一控制單元可包括安裝在床墊表層3中的用于探測(cè)空調(diào)區(qū)9的溫度的紅外傳感器70。在一個(gè)實(shí)施例中，在夏季和冬季將空調(diào)區(qū)9的溫度保持在^TC周圍，同時(shí)在夏季將送風(fēng)溫度設(shè)置在并且在冬季設(shè)置在^°C。穿過孔的送風(fēng)速率設(shè)置在201/
So通過201/s的空氣流送風(fēng)速率以及送風(fēng)和回風(fēng)之間為2°C的溫度差，可以估算出假如睡眠者消散50W的熱量，那么對(duì)于單個(gè)床需要至少60根撓性空氣通道，每根具有3cm 的直徑。當(dāng)然，可自由調(diào)節(jié)空氣通道的數(shù)量和布置以滿足不同的需求。此外，通過使用可選擇性地關(guān)閉孔的閥門，可進(jìn)一步調(diào)整來自床墊表層3的空氣分布。圖4顯示了在整個(gè)睡眠時(shí)間(從晚上11點(diǎn)到早上7點(diǎn))空調(diào)區(qū)9中的溫度的變化。從圖中可看出，在睡眠開始和結(jié)束時(shí)，空調(diào)區(qū)9中的溫度較低，但是在半夜時(shí)分較高。作為響應(yīng)，在整個(gè)夜間，送風(fēng)的溫度和流速不應(yīng)該是恒定的。換句話說，在睡眠期間，優(yōu)選為溫度和空氣流速兩者具有變化，這可通過第一和第二控制單元來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意的是，應(yīng)單獨(dú)地調(diào)整該曲線，以與不同睡眠者的健康、年齡和性別等相匹配。傳統(tǒng)空調(diào)裝置的溫度控制主要基于機(jī)器內(nèi)部的恒溫器。在大多數(shù)情況下，床都不會(huì)非?？拷咏诳照{(diào)而放置。結(jié)果，空調(diào)裝置難以并且?guī)缀醪豢赡茴A(yù)測(cè)并甚至控制睡眠者附近的空氣溫度，特別是當(dāng)睡眠者蓋有毯子時(shí)。通過使用根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)床，能夠精確地測(cè)量和控制睡眠者身體和頭部周圍的空氣溫度。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可在本發(fā)明的系統(tǒng)中進(jìn)行改進(jìn)或改變而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。本發(fā)明意在覆蓋處于權(quán)利要求范圍中的所有改進(jìn)和改變以及它們的等同體。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)床，包括沿水平方向延伸的床架、放置并支撐在床架上的床墊，以及設(shè)置在床架的一個(gè)端部處的頭部面板，其中，所述床墊與第一空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以向床的使用者身體附近的區(qū)域提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣，從而形成空調(diào)區(qū)，并且所述頭部面板與第二空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以向使用者頭部附近的區(qū)域提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣，所述第一和第二空調(diào)系統(tǒng)均包括具有熱電裝置的熱電模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的床，其特征在于，所述第一空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊安裝在床墊中，所述第二空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊安裝在頭部面板中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的床，其特征在于，所述第一空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊安裝在與床接近的墻壁中，或放置在床下面的地板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的床，其特征在于，所述床墊包括床墊主體和床墊表層，在床墊主體中設(shè)有空氣通道以使第一空調(diào)系統(tǒng)的熱電模塊與床墊表層中的孔相連ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的床，其特征在于，在床墊主體和床墊表層之間設(shè)有空氣層，所述空氣層的一側(cè)與空氣通道相連通，另一側(cè)與床墊表層中的孔相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的床，其特征在于，所述空氣通道為撓性管形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的床，其特征在于，所述床墊表層中的孔具有能夠選擇性地關(guān)閉所述孔的閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的床，其特征在于，空氣通道分為送風(fēng)通道和回風(fēng)通道，并且第一組孔與送風(fēng)通道相連通而第二組孔與回風(fēng)通道相連通，使得能通過送風(fēng)通道將送風(fēng)從第一空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)第一組孔送到空調(diào)區(qū)，并通過回風(fēng)通道使回風(fēng)從空調(diào)區(qū)經(jīng)第二組孔返回到第一空調(diào)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的床，其特征在于，通過第一空調(diào)系統(tǒng)將回風(fēng)略微再冷卻或再加熱后將其重新送到空調(diào)區(qū)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的床，其特征在于，當(dāng)回風(fēng)溫度大約等于室溫時(shí)，第二空調(diào)系統(tǒng)在提供100%新風(fēng)的模式下運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的床，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)，其包括第一控制系統(tǒng)，其用于調(diào)整空調(diào)區(qū)的溫度和來自床墊的送風(fēng)的流速；以及第二控制系統(tǒng)，其用于第二空調(diào)系統(tǒng)以便于將送風(fēng)到與睡眠者的頭部相鄰的區(qū)域的接觸速度維持在特定的范圍中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的床，其特征在于，所述接觸速度保持在0.lm/s到0. 2m/s之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的床，其特征在于，來自所述床墊的送風(fēng)的流速設(shè)置在大約 201/s。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的床，其特征在于，所述控制系統(tǒng)設(shè)置為使得所述空調(diào)區(qū)在睡眠時(shí)間的開始和結(jié)束時(shí)的溫度高于在睡眠時(shí)間中期的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種空調(diào)床，其包括沿水平方向延伸的床架、放置并支撐在床架上的床墊，以及設(shè)置在床架的一個(gè)端部處的頭部面板。床墊與第一空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以向床的使用者身體附近的區(qū)域提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣，從而形成空調(diào)區(qū)。頭部面板與第二空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以向使用者頭部附近的區(qū)域提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣。第一和第二空調(diào)系統(tǒng)均包括具有熱電裝置的熱電模塊。
文檔編號(hào)A47C21/04GK102342686SQ20111021931
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者黃天祥 申請(qǐng)人:有利創(chuàng)新科技有限公司