CN102342686A - 空调床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调床，其包括沿水平方向延伸的床架、放置并支撑在床架上的床垫，以及设置在床架的一个端部处的头部面板。床垫与第一空调系统相关联，以向床的使用者身体附近的区域提供经调节的空气，从而形成空调区。头部面板与第二空调系统相关联，以向使用者头部附近的区域提供经调节的空气。第一和第二空调系统均包括具有热电装置的热电模块。

Description

空调床

技术领域

本发明涉及一种床，特别是一种空调床。

背景技术

为了在睡眠期间保证舒适的条件，通常在卧室中安装空调装置。传统的空调装置一般加热或冷却安装有空调装置的整个空间。但是在睡眠时间期间，由于绝大部分空间不会被使用，因此不必使整个房间变凉或变热。因此，传统的空调装置将会导致很大的能量浪费。尽管现在一些空调装置可在为通宵使用而特别设计的睡眠模式下运行，但是机器所消耗的能量总量仍然很大。

此外，来自空调装置的空气流具有相对高的速度和低的温度，并且绝大多数空调装置不能基于睡眠者身体的条件变化来调整空气流的流速和温度。特别是，传统空调装置主要基于安装在装置内的恒温器来控制室内温度，因此其不能预测和控制睡眠者附近的空气温度，特别是当睡眠者盖有毯子时。这将明显地有害于在具有通宵工作的空调装置的房间中的睡眠者的健康。

因此，希望具有一种新的装置，其可在睡眠者的头部和身体周围提供温暖舒适的环境，同时在睡眠期间可很大地降低能量消耗。还希望提供一种新的装置，通过它能够使得空气流的流速和温度可基于睡眠者身体的条件而变化。

发明内容

本发明提供了一种空调床，其包括沿水平方向延伸的床架、放置并支撑在床架上的床垫，以及设置在床架的一个端部处的头部面板。床垫与第一空调系统相关联，以向床的使用者身体附近的区域提供经调节的空气，从而形成空调区，并且头部面板与第二空调系统相关联，以向使用者头部附近的区域提供经调节的空气。第一和第二空调系统均包括具有热电装置的热电模块。

通过使用该床，甚至在盛夏期间都不必对整个房间进行空调处理。与传统的空调装置相比，该空调床为使用者提供了一个封闭的、接触性的空调环境。换句话说，仅对与使用者的头部和身体相邻的空间进行空调处理。结果，超过95％的卧室空间不再被加热或冷却，因此显著地降低了能量消耗。同时，由空调床所提供的微环境可完美地与睡眠者的特定热量要求相匹配，因此创造出更加舒适的环境。

在一个实施方案中，第一空调系统的热电模块安装在床垫内部，而第二空调系统的热电模块安装在头部面板中。作为替代，可将第一空调系统的热电模块安装在与床接近的墙壁中，或放置在床下面的地板上，以便于在睡眠者周围提供安静的环境。

在一个实施方案中，床垫包括床垫主体和床垫表层，在床垫主体内部设置有空气通道，以使第一空调系统的热电模块与床垫表层中的孔相连。优选地，空气通道为挠性管的形式，并且孔优选地具有能够选择性地关闭孔的阀门。

在一个实施方案中，在床垫主体和床垫表层之间提供有空气层，空气层的一侧与空气通道相连通，另一侧与床垫表层中的孔相连通。

在一个实施方案中，空气通道分为送风通道和回风通道，并且第一组孔与送风通道相连通而第二组孔与回风通道相连通，因此，通过送风通道可将送风从第一空调系统经第一组孔提供到空调区，以及通过回风通道可将回风从空调区经第二组孔返回到第一空调系统。优选地，回风通过第一空调系统略微再冷却(或再加热)后再次被送到空调区中。在另一个实施例中，当回风温度大约等于室温时，第二空调系统在提供100％新风的模式下运行。

空调床还包括控制系统，其包括用于调节空调区的温度和来自床垫的送风的流速的第一控制单元，以及用于第二空调系统以将到与睡眠者头部相邻的区域的送风的接触速度维持在特定范围中的第二控制单元。优选地，接触速度保持在0.1m/s到0.2m/s之间，而来自床垫的送风的流速设置在大约20l/s。

控制系统可设定为使得空调区在睡眠时间开始时和结束时的温度高于在睡眠时间中部的温度。这样，在使用者身体周围的空调区可处于对使用者的健康来说最佳条件中。

附图说明

通过下面对本发明的优选实施方案的详细描述和附图，有助于对本发明的理解，其中：

图1显示了根据本发明实施方案的空调床的结构。

图2显示了热电模块的侧视图。

图3显示了热电模块的前视图。

图4显示了睡眠时间空调区中的温度变化图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的空调床100的结构。如图1所示，空调床100包括沿水平方向延伸的床架1。床垫30放置并支撑在水平床架1上。床垫30与第一空调系统相关联，以便于将经调节的空气传递到床垫30上方的区域中，从而在床垫30的上方形成了空调区9。换句话说，床垫30形成所谓的“空调床垫”。在一个优选的实施方案中，床垫30与盖住睡在床100上的睡眠者身体的毯子5一起形成一个基本封闭的空调区9。

在大多数情况下，睡眠者的头部不会被毯子5盖住。结果，不能将在空调区9中的凉的或暖的空气输送到睡眠者头部附近的区域。为此，根据本发明的空调床100还包括设置在床架1的一个端部处的头部面板20。头部面板20与第二空调系统相关联，以便于根据特定的季节向睡眠者头部附近的空间传递暖或凉的空气。因此，床100的头部面板20和床垫30一起为睡眠者提供了一个温暖舒适的区域。优选地，第一和第二空调系统提供所的空气的温度和量决定于预计热舒适指标(PMV)和睡眠者的健康状况。

根据一个实施方案，与床垫30相关联的第一空调系统和与头部面板20相关联的第二空调系统均包括热电模块40，以提供加热或冷却功能。热电模块40通过对于本领域中的技术人员已知的、作为温度差异与电压的直接转换的热电效应来产生凉或暖的空气。为简明起见这里省略了其原理和结构。可以理解的是，第一和第二空调系统也可包括其他形式的空调单元。

图2和图3各自显示了热电模块40的侧视图和前视图。如所示的，热电模块40包括具有两个侧部的热电装置41，与热电装置41相连的风机42和控制单元(未示出)。当给热电装置41施加特定的电压时，由于热电效应在两个侧部之间产生出温度差异。风机42用于吹动产生在两个侧部附近的热/凉空气流，以根据需要将特定的空气流传递到睡眠者附近的区域。

在一个实施方案中，第一空调系统的包括热电装置41、电源和控制电路的电力和机械部件安装在床垫30中。在图1中显示了此结构，其有助于最小化所占据的空间，并有助于为床提供很好的可移动性。

然而应注意的是，这些电力和机械部件在运行中保持运转和震动，因此会产生相当大的对于睡眠者来说完全不舒适的噪音。因此，在一个有益的实施方案中，第一空调系统的电力和机械部件安装在与床接近的墙壁中，或放置在床下面的地板上。换句话说，电力和机械部件以不与床垫30直接接触的方式放置，以便于在夜间保证安静的环境。可以理解的是，第二空调系统的电力和机械部件也可类似地放置。

回到图1，根据一个实施方案，床垫30包括床垫主体2和床垫表层3。床垫表层3具有穿孔以允许空气流入和流出空调区9。在床垫主体2内提供有空气通道60，以便于使热电模块40与床垫表层3中的孔相通。在一个实施例中，空气通道为挠性管的形式。优选地，床垫表层3中的孔具有阀门，其可根据需要而选择性地关闭孔。

在一个优选的实施方案中，在床垫主体2和床垫表层3之间设有空气层22。空气层22可用作在空气通道60和床垫表层3之间的中间存储站，以在那里存储凉空气或热空气，并且同时可使空气流的分布均匀化。在设有空气层22的情况下，可以减少空气通道的数量，以便于简化床垫30的结构并且降低生产费用。空气层22也能够响应于外部压力，使得当睡眠者躺在床垫上时其重量将自动地对空气层22施压，从而将凉/暖空气从床垫30中推出，并经床垫表层3中的孔到达空调区9。

一般地，在夏季，新鲜的室内空气被吸入热电模块40中并且降温。该空气在空调区9中吸收了来自睡眠者身体的热量并变热之后被排入到周围环境中。当睡眠者盖有毯子时，热空气不容易穿过毯子而选出。此外，当甚至在盛夏期间，房间的窗户打开，室内空气相对高，例如超过30℃时，热电模块40需要重复性冷却室内空气到所需要的温度，这会导致很大的能量消耗。

因此，在本发明中，空气通道60进一步分为两组，即送风通道和回风通道。同时，床垫表层3中的孔也分为两组，一组与送风通道相连通而另一组与回风通道相连通。例如，在夏季，通过送风通道将来自热电模块40的凉空气经床垫表层3中的第一组孔而分配到空调区9中。此外，通过回风通道将来自空调区9的具有更高温度的空气经床垫表层3中的第二组孔抽出，然后返回到热电模块40。

根据本发明，来自空调区9的回风被略微再冷却、例如被冷却几摄氏度，接着重新送入到空调区9中。当室温高于回风温度时，回风的再冷却有助于最小化能量消耗。另一方面，当回风温度大约与室温相等时，头部面板20的第二空调系统在提供100％新鲜室内空气的模式中运行，即，始终将室内空气降低到所要求的例如26℃的温度。因此，在睡眠者周围能获得一个温暖舒适的区域，同时能量消耗保持为低。在此情况下，没有必要冷却来自空调区9的回风。

根据本发明，采用两个控制单元来控制空调床100的运行。第二控制单元用于头部面板20，可调整送风到睡眠者头部的接触速度和温度，这一调整优选地基于使用者通过交互界面而输入的指令来进行。在一个实施例中，精确地控制空气速度以便于将空气到头部的接触速度保持在0.1m/s到0.2m/s之间。

第一控制单元用于床垫30。其根据使用者的要求调整空调区9的温度和来自床垫30的送风流率。第一控制单元可包括安装在床垫表层3中的用于探测空调区9的温度的红外传感器70。在一个实施例中，在夏季和冬季将空调区9的温度保持在26℃周围，同时在夏季将送风温度设置在24℃并且在冬季设置在28℃。穿过孔的送风速率设置在20l/s。

通过20l/s的空气流送风速率以及送风和回风之间为2℃的温度差，可以估算出假如睡眠者消散50W的热量，那么对于单个床需要至少60根挠性空气通道，每根具有3cm的直径。当然，可自由调节空气通道的数量和布置以满足不同的需求。此外，通过使用可选择性地关闭孔的阀门，可进一步调整来自床垫表层3的空气分布。

图4显示了在整个睡眠时间(从晚上11点到早上7点)空调区9中的温度的变化。从图中可看出，在睡眠开始和结束时，空调区9中的温度较低，但是在半夜时分较高。作为响应，在整个夜间，送风的温度和流速不应该是恒定的。换句话说，在睡眠期间，优选为温度和空气流速两者具有变化，这可通过第一和第二控制单元来实现。应注意的是，应单独地调整该曲线，以与不同睡眠者的健康、年龄和性别等相匹配。

传统空调装置的温度控制主要基于机器内部的恒温器。在大多数情况下，床都不会非常靠接近于空调而放置。结果，空调装置难以并且几乎不可能预测并甚至控制睡眠者附近的空气温度，特别是当睡眠者盖有毯子时。通过使用根据本发明的空调床，能够精确地测量和控制睡眠者身体和头部周围的空气温度。

对于本领域的技术人员显而易见的是，可在本发明的系统中进行改进或改变而不偏离本发明的精神或范围。本发明意在覆盖处于权利要求范围中的所有改进和改变以及它们的等同体。

Claims (14)

1.一种空调床，包括沿水平方向延伸的床架、放置并支撑在床架上的床垫，以及设置在床架的一个端部处的头部面板，

其中，所述床垫与第一空调系统相关联，以向床的使用者身体附近的区域提供经调节的空气，从而形成空调区，并且所述头部面板与第二空调系统相关联，以向使用者头部附近的区域提供经调节的空气，

所述第一和第二空调系统均包括具有热电装置的热电模块。

2.根据权利要求1所述的床，其特征在于，所述第一空调系统的热电模块安装在床垫中，所述第二空调系统的热电模块安装在头部面板中。

3.根据权利要求1所述的床，其特征在于，所述第一空调系统的热电模块安装在与床接近的墙壁中，或放置在床下面的地板上。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的床，其特征在于，所述床垫包括床垫主体和床垫表层，在床垫主体中设有空气通道以使第一空调系统的热电模块与床垫表层中的孔相连通。

5.根据权利要求4所述的床，其特征在于，在床垫主体和床垫表层之间设有空气层，所述空气层的一侧与空气通道相连通，另一侧与床垫表层中的孔相连通。

6.根据权利要求4所述的床，其特征在于，所述空气通道为挠性管形式。

7.根据权利要求4所述的床，其特征在于，所述床垫表层中的孔具有能够选择性地关闭所述孔的阀门。

8.根据权利要求4所述的床，其特征在于，空气通道分为送风通道和回风通道，并且第一组孔与送风通道相连通而第二组孔与回风通道相连通，使得能通过送风通道将送风从第一空调系统经第一组孔送到空调区，并通过回风通道使回风从空调区经第二组孔返回到第一空调系统。

9.根据权利要求8所述的床，其特征在于，通过第一空调系统将回风略微再冷却或再加热后将其重新送到空调区中。

10.根据权利要求8所述的床，其特征在于，当回风温度大约等于室温时，第二空调系统在提供100％新风的模式下运行。

11.根据权利要求1所述的床，其特征在于，还包括控制系统，其包括：

第一控制系统，其用于调整空调区的温度和来自床垫的送风的流速；以及

第二控制系统，其用于第二空调系统以便于将送风到与睡眠者的头部相邻的区域的接触速度维持在特定的范围中。

12.根据权利要求11所述的床，其特征在于，所述接触速度保持在0.1m/s到0.2m/s之间。

13.根据权利要求11所述的床，其特征在于，来自所述床垫的送风的流速设置在大约20l/s。

14.根据权利要求11所述的床，其特征在于，所述控制系统设置为使得所述空调区在睡眠时间的开始和结束时的温度高于在睡眠时间中期的温度。

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