CN103153137A - 用于控制人体舒适性的热电寝具的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分配系统,适于与床垫和具有可操作成输出经调节的空气流的空气调节系统的人体舒适性系统一起使用。分配系统至少包括织物材料形成的顶部层和底部层、以及底部层与顶部层之间的间隔结构。间隔结构限定分配层内的内部容积,并配置成使得经调节的空气流能够流过间隔结构。该经调节的空气流对床垫上的人体施加冷却或加热效果。一种用于控制床(床垫)中的通风的系统和方法包括用于产生经调节的空气流和将经调节的空气流供应给位于床垫上或靠近床垫的分配层/系统的用户控制的空气调节控制系统。分配层/系统包括间隔结构,间隔结构由织物材料包围,间隔结构配置成接收经调节的空气流,并对靠近床垫的人体提供冷却或加热效果。
Description
技术领域
本申请总体上涉及一种用户控制的人体舒适性系统,且更具体地涉及一种用于提供环境通风或利用热电热泵将温暖/凉爽的经调节的空气提供给改善个人的人体舒适性环境的产品和设备的系统和分配方法。
背景技术
当环境温度过高或过低时,许多人有睡眠问题。例如,非常热时,人可能无法获得入睡所需要的舒适性。使问题更严重的是,人体的辗转反侧会导致体温增加。由于空调的操作成本、空调的噪音或没有空调,所以传统空气调节系统的使用可能是不实用的。因为风机的噪声或风机仅重复循环热空气,所以风机可能也是不实用的。上述的空调和风机都不能够将多余的身体热量直接从寝具表面移除或排至身体表面,或根据情况需要增加辅助加热。此外,研究表明,在睡眠过程中改变人体温度可以促进和/或改善睡眠质量。
发明内容
根据一个实施例,提供了一种分配系统,其适于与床垫和具有可操作成输出经调节的空气流的空气调节系统的人体舒适性系统一起使用。分配系统包括适于接收经调节的空气流的入口接口和分配层。分配层包括配置成阻止空气流的底部层、顶部层和设置在底部层和顶部层之间的间隔结构,间隔结构限定分配层内的内部容积,并配置成使得经调节的空气流能够流过间隔结构。顶部层的至少一部分配置成允许经调节的空气流的至少一部分从间隔结构流到靠近床垫的顶表面的周围大气中。
在另一实施例中,提供了另一种分配系统,其适于与床垫和具有可操作成输出经调节的空气流的空气调节系统的人体舒适性系统一起使用。分配系统包括间隔板和床垫覆盖层。间隔板具有由具有低透气性的材料形成的第一底部层、由具有至少一些透气性的材料形成的第一顶部层和设置在第一底部层和第一顶部层之间的间隔结构,间隔结构限定间隔板内的内部容积,并配置成使得经调节的空气流能够流过间隔结构。床垫覆盖层配置成设置在床垫之上,且包括由具有低透气性的材料形成的第二底部层和由具有至少一些透气性的材料形成的第二顶部层。第二底部层和第二顶部层限定了内部空间,该内部空间适于并且尺寸定制成容纳间隔板。第一顶部层的至少一部分和第二顶部层的一部分配置成使得经调节的空气流的至少一部分能够从间隔结构流到靠近床垫的顶表面的周围大气中。
根据又一实施例,提供了一种人体舒适性系统,其与具有床垫的寝具组件一起使用。舒适性系统包括空气调节系统,空气调节系统配置成调节空气流中的空气,并包括壳体、至少一个传热设备和出口,壳体包括用于产生空气流的风机,至少一个传热设备设置在壳体内并包括热电引擎,且可操作成调节空气流中的空气,出口用于输出经调节的空气流。舒适性系统还包括输送系统,输送系统配置成从出口接收经调节的空气流,并将经调节的空气的至少一部分提供至靠近床垫的顶表面附近。
在进入以下具体实施方式之前,应理解该专利文献中使用的特定词汇和短语。术语“包”是指任何承载信息的通信信号,与用于具体通信信号的格式无关。术语“应用”,“程序”,和“例程”是指一个或多个计算机程序,指令组,流程,函数,对象,类,实例或适于以合适的计算机语言执行的相关数据。术语“连接”及其衍生词是指两个或多个元件之间的任何直接或间接的联系,与这些部分彼此是否物理接触无关。术语“发送”,“接收”和“通信”,以及它们的衍生物,包括直接和间接通信。术语“包括”和“包含”,以及它们的衍生物,意味着没有限制的包括。术语“或”是包容性的,意指和/或。短语“与…关联”和“与其关联”,以及它们的衍生物,可以表示包括,被包括,与...互连,包含,被包含,连接到或与…连接,耦合到或与…耦合,与…可通信,与…协同操作,交错,并置,接近,结合于或与…结合,具有,具有...的特性,或类似物。术语“控制器”是指控制至少一种操作的任何设备,系统或其一部分。控制器可以在硬件,固件,软件,或它们中至少两个的组合中实现。与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式或分布式,不论本地或远程的。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点,现在结合附图参照以下描述,附图中相同的标号表示相同的零部件:
图1示出了包括根据本公开的实施例的人体舒适性系统的床;
图2A至图2H示出了根据本公开的实施例的空气分配层的例子;
图3A至图3C示出根据本公开的实施例的间隔结构的例子;
图4A至图4D示出了根据本公开的实施例的热电传热设备;
图5A至图5G示出了本公开的人体空气调节控制系统的一个实施例;
图6A至图6J示出了本公开的人体空气调节控制系统的另一实施例;
图7A至图7F示出了本公开的人体空气调节控制系统的再一实施例;
图8A和图8B示出了根据本公开的利用被动再生的人体空气调节控制系统的又一实施例;
图9A至图9C示出了根据本公开的用于定位在床垫与下部支撑基础之间的人体空气调节控制系统的另一实施例;
图10示出了根据本公开的用于定位在床垫与下部支撑基础之间的人体空气调节控制系统的另一实施例;
图11A至图11C示出了图10所示的热泵室;
图12A至图12J示出了根据本公开的用于定位在床垫端部和床垫与下部支撑基础之间的人体空气调节控制系统的另一实施例;
图13示出了根据本公开的控制单元或系统;
图14A至14F示出了根据本公开的一个实施例的分配系统;
图15A至图15B示出了用于将空气流输送至图2A-图2H的分配层或图14A-图14F所示的分配系统的入口管道结构;
图16A-16C示出了根据本公开的人体空气调节控制系统的另一实施例。
具体实施方式
图1至图16C、下述内容和各种实施例,在本专利文件中用于描述本专利公开的原理,仅是说明性的,不应以任何方式解释为对本公开范围的限制。本领域普通技术人员将理解,本公开的原理可以在任何适当配置的人体冷却(包括加热)系统中实行。应理解,虽然通篇使用术语“冷却”,但该术语也包括“加热”,除非明示并具体说明术语冷却的使用仅意指冷却。
在优选实施例中对人体空气调节控制系统和显著特征进行讨论。对于本公开,术语“分配”是指经由限定路径通过传导、自然对流或强迫对流输送热能。人体空气调节控制系统可以提供或生成未经调节的(环境空气)或经调节的空气的流(以下均称为“空气流”或“气流”)。空气流可被调节至预先确定的温度或比例输入能量控制,例如以低于或高于环境温度的温度和/或受控湿度分散的空气流。此外,将附接在提供经调节的空气流至分配层的热电引擎/热泵芯(TEC)的表面上或以其它方式与提供经调节的空气流至分配层的热电引擎/热泵芯(TEC)的表面连接的热散热器/源称为“供应散热器/源”。将附接在吸收废弃能量的TEC的表面上或以其它方式与吸收废弃能量的TEC的表面连接的热散热器/源称为“排放散热器/源”。换言之,可以本文中可互换地使用术语“散热器”和“源”。被动冷却是指仅利用环境空气(强制)冷却的系统,而不包含主动加热/冷却装置。
图1示出了包括根据本公开的实施例的人体舒适性系统110的床10。具有图1所示人体舒适性系统100的该实施例的床10仅用于说明目的,且可以在不脱离本公开的范围的情况下采用其它实施例。另外,显示的床10用于举例和说明目的,但以下实施例可同样适用于其它系统,例如椅子,睡袋或睡垫,沙发,日式床垫,以及其它家具,装饰物,中间层及类似物。总体而言,人体舒适性系统的实施例用于放置在身体附近以在身体上施加环境变化。
在图1中所示的例子中,床10包括床垫50、弹簧床垫/平台55和人体舒适性系统100。显示的人体舒适性系统100包括人体空气调节控制系统105和分配结构或层110。人体空气调节控制系统105包括一个或多个轴流式风机或离心式鼓风机,或用于提供空气流的任何其它合适的空气流动设备。在其它实施例中,人体空气调节系统105可以包括与轴流式风机或离心式鼓风机连接的电阻加热器元件或热交换器(热电引擎/热泵),以提供高于/低于环境温度的空气流。
在下文中,将参照“经调节的空气”对系统进行说明,但应理解,当没有使用主动加热/冷却设备时,经调节的空气流实际上是未经调节的(例如温度不增加/减少的环境空气)。
如图所示,人体舒适性系统100包括与人体空气调节控制系统105连接的分配层110。分配层110适于连接并固定于床垫50(例如定制顶部层),且也可布置在床垫50的表面上,并配置成使得能够将床单或其它织物放置在分配层110和床垫50上方和/或周围。因此,当人(用户)在床10上休息时,分配层110放置在人与床垫50之间。
人体空气调节控制系统105提供经调节的空气给分配层110,分配层110转而在其通道内(以下参照图2A-图3C更详细地讨论)输送所调节的空气。分配层110将基本上所有的经调节的空气从床垫50的第一端52输送至床垫50的第二端54。分配层110还可配置成或适于在基本上靠近床垫50的表面56的区域允许经调节的空气的一部分向人体排出或以其它方式渗出。
应理解,分配层110的几何形状与床垫50的整体几何形状或基本上整体的几何形状(或部分的几何形状)一致。分配层110可以包括两个(或更多)基本上相同的部分,使得床垫的两侧能够单独且独立地由用户控制。在其它实施例中,系统100可包括同样能够单独且独立地控制的两个(或更多)不同的分配层110。例如,在大号或特大号双人床上,可在每半张床上设置两个分配层110(如图2A-图3C所示及如下所述)或两个间隔织物板1450(如图14A-图14C所示及如下所述)。每个都可以由单独的控制单元或单个控制单元控制,而在另一实施例中,可以使用一个或两个手持遥控设备(如以下更充分描述的那样)进行远程控制。
图2A至图2E示出了根据本公开的实施例的示例分配层110。图2A至图2E所示的分配层110的实施例仅用于说明目的,在不脱离本公开的范围的情况下,也可以采用其它实施例。
分配层110在与人体空气调节控制系统105结合使用时设计成用于提供人体舒适/温度受控的环境。对于寝具的应用,分配层110也可以形成为床垫顶层或床垫中间层,甚至可集成于其它组件中以形成床垫。在以下进一步描述的另一实施例中,分配层110(或不同构造的分配层)可以是单独的独立组件,其插在床垫顶层或床垫被子内(类似于定制层)。在其它应用中,该系统可以是人体冷却/加温装置,如背心,内裤,护腿,帽或头盔,或者其可包含于人(或身体)可以坐、靠或躺的任何类型的家具。
分配层110适于与人体空气调节控制系统105连接,以提供环境温度、温暖的温度或冷却的温度的经调节的空气流,为人创建环境,并控制空气流施加在鼓风机/风机上的背压降低鼓风机/风机噪音,同时最大限度地提高整个暴露表面区域的温度均匀度。分配层110能够提供传导式(当分配层110的表面与身体物理接触时)和对流式(当空气靠近身体循环时)加温和冷却。在这两种方式中,分配层110内的经调节的空气发生热传递或交换。分配层110操作成用以沿床垫50的中心、沿床垫50的侧面、在床垫50的任意角部或它们的任意组合传导经调节的空气流。人体空气调节控制系统105推送、抽吸或再循环(或它们的组合)经调节的空气。
分配层110可以用在不同的加热/冷却模式。在被动模式下,分配层110在用户与床垫的顶部之间包括在一定程度上有利于热传递的空气空间。不使用任何主动设备。在被动冷却模式下,一个或多个风机和/或其它空气移动装置,使环境空气流动通过分配层110。在主动的冷却/加热模式下,将一个或多个热电设备与风机和/或空气移动装置结合使用。热电设备的一个例子是热电引擎或冷却器。在电阻加热模式的主动冷却时,一个或多个热电设备与风机和/或空气移动装置结合使用以进行冷却。在该模式下,引入电阻加热设备,使其与风机和/或空气移动装置共同工作,实现较高温度。该模式下也可以利用热电设备。电阻加热设备可以是热电设备上的印刷电路迹线、PTC(正温度系数)型设备或产生热量的一些其它合适的设备。
本领域的普通技术人员将会理解,这里所描述的各人体空气调节控制系统可以在以下任意不同的加热/冷却模式下使用:被动(系统105不工作),被动冷却,主动冷却/加热,电阻加热的主动冷却。
在一个实施例中,分配层110适于可洗涤、可消毒或两者。分配层110也可适于或构造成支撑人体、防止压碎和/或防止空气流的阻塞。
在图2A中所示的实施例中,分配层110由多层形成,包括舒适层205、半透气层210和隔离层215。由于舒适层205最接近人体设置,所以其通常包括基于柔软性、外观、气味保留或水分控制已被知悉、或已被研究和经挑选的任何合适的织物。有益的是,舒适层205构造成提供高的透气性和足够的舒适性,这将增加经调节的空气的效果。在一个实施例中,半透气层210的透气性包括范围在1-20cfm的整体透气性(ASTM D737 以ft3/ft2/min测量,真空设置数学上相当于30英里每小时的风)。在另一实施例中,半透气层210包括范围在1-12cfm的优选透气性。隔离层215可以是高透气性的,并有助于在分配层110上增加温度的均匀性。
应理解,舒适层205、半透气层210和隔离层215(并且在其它实施例中隔离层220和/或非透气层225)可以组合形成由标号217表示的集成透气层。该集成半透气层217(由层205、210、215形成)具有与环境的热负荷隔离的功能,并可具有限定的或可测量的整体透气性和湿蒸气透气性。在一个实施例中,集成的半透气层217具有范围在1-20cfm的整体透气性(ASTM D737以ft3/ft2/min测量,真空设置数学上相当于30英里每小时的风)。在另一实施例中,该集成半透气层217具有范围在1-12cfm的优选透气性。
分配层110可以任选地包括邻近半透气层217和非透气层225的额外的隔离层220(功能类似于层215)。图2A所示的这些层(隔离层220和非透气层225)较小,因为该区域在床、床单及被子的头端暴露于环境条件,所以使用这些层。这些层也可以根据需要用在床脚。
间隔结构(或层)230的位置邻近隔离层215(在设置非透气层225的情况下邻近隔离层215和非透气层225)。间隔结构230的功能是实现间隔功能,并创建用于流体流过的容积。在一个实施例中,间隔结构230包括折皱织物或三维(3D)的网状材料。可利用能够实现间隔/容积/流体流动功能的其它合适的材料。应理解,传热可利用各种“流体”,术语“流体”可以包括空气,液体,或气体。虽然以空气作为流体进行教导和描述本公开的系统,但可利用其它流体。因此,本文中“空气”是非限制性的,可用其它流体替代“空气”。
位置邻近间隔结构230的是第二隔离层235和另一非透气层240。隔离层235可以高度透气,其有助于在分配层110上提高温度均匀性。非透气层240可以包括具有相对低透气性(例如小于2cfm)或透气性为0cfm的材料。非透气层240可以包括具有例如包括柔软手感、湿蒸气非透气性和/或耐水的特性或功能的材料。
间隔结构230设置在一组(一个或多个)顶部层(由层205-225形成)与一组(一个或多个)底部层(由层235-240形成)之间。转至图2B,顶部层205-225和底部层235-240结合在一起,以便捕获顶部层、底部层和间隔结构230而成整体结构-分配层110。多个层由锁合边缘244、渐细边缘246或其组合结合。也可以利用其它合适的结合手段。顶部层205-225和底部层235-240的结合,使得经调节的空气能够从间隔结构230的一端到另一端,而不从侧边(结合侧)逸出。
在一些实施例中,顶部层205-225包括表面具有特定切割图案(未示出)的各种透气结构,以最大限度地将经调节的空气输向人体。例如,切割图案(未示出)的轮廓对应人躺着时的形状。此外,切割图案可以呈三角梯形,三角形的较大的一端在人体的肩膀,并从人体的肩膀延伸至腿肚。
转至图2C,分配层110包括入口250、第一入口区252和第二入口区255。入口250适于经绝缘软管260与人体空气调节控制系统105连接。入口250可以包括管附接件(未示出)、螺纹结构或其它连接装置,以便可以将分配层110与软管260连接。在其它实施例中,分配层110可包括多个入口250,而软管260可以包括入口250。
入口区255适于将通过入口250接收的经调节的空气导入整个分配层110和/或分散在整个分配层110内。这可通过使用沿线254定位的缝合或其它结合装置实现。分配层110的入口区255部分定位成沿顶表面56在床垫50的头部或脚部延伸。此延伸的范围可为约6至约20英寸。或者,入口区255部分可在床垫50的边缘处从表面56向下延伸。
随着经调节的空气经入口250被接收,经调节的空气经入口区252和255扩散,穿过分配层110。通过对经调节的空气流进行消音和分散,入口区252和255有助于缓解人体空气调节控制系统105的鼓风机或空气移动装置(例如风机)中所产生的噪声。在所示实施例中,入口区252沿床垫50的垂直侧向下延伸超出床垫50的顶表面56的边缘(参见图1)。此延伸可以呈三角形,如图2C所示,或者可以呈矩形。
在图2D所示的例子中,分配层110包括单个半透气层219、隔离层220、非透气层225、间隔结构230和底部的非透气层235。单个半透气层219由具有范围在约1-20cfm的透气性的材料形成,在一个实施例中透气层219由具有范围在约1-12cfm之间的透气性的材料形成。附加的非透气层225阻止空气向上流过层220和219,直至空气已经通过由入口区255限定的区域(延伸区域)。在床50头部的区域(枕头所处位置)可以包括间隔结构230的部分,也可以不包括间隔结构230的部分,该区域总体上由入口区255的区域限定。底部非透气层240可以具有相对低的透气性或0cfm的透气性。
现在转至图2E所示的实施例,省去了非透气层225。这导致隔离层220在人的枕头和头部可能放置的区域更多地暴露于环境空气,该区域由入口区255限定。
在一些实施例中,分配层110可以只包括顶部层(非透气至半透气)、间隔结构230和底部非透气层240。
图2F至图2H示出了人体舒适性系统的更多示例性实施例。例如,如图2F所示,系统260在大多方面与图2C所示的系统100类似。因此,系统100包括入口区261和缝合线262。其中,优选的是,缝合线262防止空气进入该装置的后角。后角分别是图2F所示入口区的左上和右上区域。而且,如图所示,系统100包括粗缝节点263。在该具体实施例中,有四排沿装置纵向延伸的节点。在两相邻的行(例如装置的纵向中心线左侧的两行)中,一行的节点263与相邻行的节点偏移。节点263优选为等距隔开。优选的是,相邻节点之间(水平方向和/或对角方向)的空间不大于大约十英寸,且范围可在大约四英寸到十英寸。然而,应理解,可根据需要更改粗缝节点的间距和布局,所示配置仅是示例,可以使用任何合适的间距和/或布局。
中心线区域没有节点263,且该区域的宽度范围可在从约四英寸至约二十英寸。
优选的是,节点263将装置的所有层结合在一起。即,粗缝节点在各粗缝节点处将所有的层彼此连接。然而,还应理解,可修改此配置。因此,任意具体的粗缝节点263可连接少于所有层的数量的层。另外,节点可以连接两个或多个相应的层,同时在节点位置设置任何希望的间距。因此,当节点可以连接两个层时,根据所需结果,这两个层之间的间距可在相互接触的间距(没有间距)与某预定间距之间。
此外,图2所示绗缝可以通过任何合适的技术实现。在一个例子中,绗缝通过使用单头绗缝机实现。因此,随着装置材料被送入连续的滚动进给绗缝机时,粗缝节点图案形成。当然,也可以采用其它技术。
图2G示出了装置的变更形式。系统270包括入口区271和缝合线272。这些特征与其它地方的其它实施例所描述的特征类似。系统270也包括粗缝节点273。其可以如其它地方描述的那样形成,且可以用于类似目的。如图2G所示,显示的节点273具有稍微不同的图案。在该具体实施例中,相邻的273节点之间的水平和垂直间距的范围可以在约2英寸至约6英寸之间,而节点273之间对角间距的范围可以在约3英寸到约8英寸之间。紧靠中心线的左右侧的相邻节点之间的间隔与其它相邻的节点的间隔可略有不同。因此,在图2G所示的例子中,紧靠纵向中心线的左侧的节点与紧靠纵向中心线右侧的节点之间的间距的范围可以在从约4英寸至约15英寸,且在一个实施例中可为约6英寸。然而,如上所述,可根据需要改变节点的相对间距、行列数和整体图案等。
如图2H所示,示出了另一示例性装置。系统280包括入口区281和缝合线282。这些特征与其它地方描述的那些特征类似。椭圆形虚线284用于示例说明用户的头的位置。同理,椭圆形虚线285用于说明示例性的用户的身体的位置。系统280可包括如其它地方描述的那样的粗缝节点(未明示)。也可以设置一对相对的缝合线286。优选的是,缝合线286在靠近或位于该装置的对应侧缘的始点和终点弯曲设置,而缝合线的中部朝该装置的纵向中心线延伸。此外,缝合线构造成建立通道,以允许空气在缝合线之间流通,并禁止气流流出通道。因此,主要允许空气在对应于用户身体位置的装置的中央区域流通。同理,不允许空气在用户的身体左侧和右侧区域流通。因此,不会在无需提供舒适性的区域浪费空气流。当然,应理解,缝合线可用于基于各种因素建立任意多种构造,例如床垫尺寸,用户数,用户的典型位置,空气流容量和要求等。而且,可通过任意多种构造的缝合线建立通道。因此,虽然图2H所示的缝合线为相对的曲线,但缝合线可以是直的,可以形成不同的几何形状,和/或位置可以不同于图2H所示缝合线286。
图3A至图3C示出了根据本公开的实施例的间隔结构230的例子。图3A至图3C所示间隔结构230的实施例仅用于说明,在不脱离本公开的范围的情况下,可以使用其它实施例。
间隔结构230可以由三维(3D)的网状织物形成,如穆勒纺织(Müller Textile)第5993产品,其配置成用于减少压降和提供沿间隔结构230的长度方向的多个分立空气流路。
间隔结构230在顶表面(层)310和底表面(层)315上包括多个绳线305a、305b。每个绳线305可由多个纤维组成,或以其它方式包括多个纤维,例如带子、纱线等。绳线305以交叉图案横跨间隔结构230的长度方向,如图3A中例子所示。各绳线305沿间隔结构230的长度方向在多个点处与相邻绳线305连接,绳线在此处从六边形第一顶点331a到六边形的第二顶点331b最接近。例如,第一绳线305a在点321a,321b,321c,…,321n与第二绳线305b连接。此外,第二绳线305b在点322a,322b,322c,…,322n与第三绳线305c连接。绳线305可通过任何连接手段连接,例如通过一个绳线305a的交织部或纤维与相邻绳线305b的部分连接。
图3B示出了根据本公开的实施例的间隔结构230的纵向横截面图。间隔结构230包括连接在顶部310和底部315绳线之间的多个单纤丝(支撑纤维)325。支撑纤维325可以是绒头纱线,如单头纱线或间隔纱线。支撑纤维325可以包括范围在7-9kPA的压缩强度。支撑纤维325在顶部310和底部315表面中在六边形形状的顶点连接成组。也就是说,多个绳线325如三个绳线靠近配置,并在六边形形状的顶点连接于实质上相同的点。例如,支撑纤维325a的第一组在点321a与顶部310的绳线305a和绳线305b连接。此外,支撑纤维325a的第一组还在点321a'与底部315的绳线305a和绳线305b连接。绳线组在顶部310和底部315在绳线的各对应连接点附近的连接,建立了横跨间隔结构230的长度方向的多个通道330。此外,绳线305组在顶部310和底部315上的绳线305的各对应连接点附近的连接,建立了额外的通道335,通道335相对于长度方向路径呈45o地对角横跨间隔结构230,如图3C所示。虽然图3C在一个横截面视图示出了一组通道335,但还存在额外的通道335,额外的通道335相对于长度方向路径呈-45o地对角横跨间隔结构230。
间隔结构230的尺寸可定为范围在约6mm到24mm厚(即从顶部310到底部315)。在一些实施例中,间隔结构230为约10mm到12mm厚。间隔结构230由相对软的材料构成或形成,以便可以布置在床垫50的表面上或靠近床垫50的表面。在一个实施例中,由于支撑纤维325的结构和连接于顶部310和底部315的层,所以对于来自穆勒纺织的指定材料,优选的厚度的范围在大约10-12mm,否则当被施加重量时,更大厚度可能会导致间隔结构更容易塌陷。
间隔结构230中的通道330、335配置成能够在同一平面上形成用于经调节的空气的多个流动路径。通道330、335使经调节的空气沿分配层110的长度方向的纵向路径和沿相对于纵向路径45°的对角线路径流动。图3A所示例子中的箭头←、↖和↙示出了由通道330和335提供的同一平面上的经调节的空气流路。
通过使用多个层205-240、入口区255和间隔结构230,分配层110配置成在多个方向上对经调节的空气进行消音和分散。减小了因鼓风机和通过分配层110内的空气移动产生的噪音和振动传递。
在一些实施例中,通过间隔结构230的空气流可以通过改变单纤丝(支撑纤维)325的密度、图案和尺寸中的一种或多种定制。可以改变支撑纤维325的图案、尺寸或组分,以增大或减小密度和/或用于噪声管理(即减轻或消除),并建立用于空气流的不同的通道330,335。此外,可以改变支撑纤维325的宽度,以改变支撑、噪声管理,并建立用于空气流的不同的通道330,335。
图4A至图4C示出了根据本公开的实施例的各种热电传热设备。在不脱离本公开的范围的情况下,可以使用其它的实施例。
参照图4A,示出了热电传热设备440。该设备440包括热电引擎/热泵(TEC)400。已熟知TEC400利用珀耳帖效应在两种不同类型的材料的接合处间产生热通量。当被启用时,热量从TEC400的一侧传递到另一侧,使得TEC400的第一侧405变冷,而第二侧410变热(或反之亦然)。
在与前面描述的在电阻加热模式下的主动冷却一致的另一实施例中,该设备440可以包括电阻加热设备/元件(未示出)。如前所述,电阻加热设备/元件可包括TEC400上的印刷电路迹线、PTC(正温度系数)型设备或能够产生热量的一些其它合适的设备。
传热设备440包括一对热交换器415,425。本文中,术语热散热器(或源)可以与连接TEC400的热侧410的热交换器互换使用,术语冷散热器(或源)可以与连接TEC400的冷侧405的热交换器互换使用。
第一热交换器415连接于第一侧405,第二热交换器420连接于第二侧410。各热交换器415、420包括有利于传热的材料。其可以包括具有高导热性的材料,包括石墨或金属,如铜(Cu)或铝,并可以包括多个翅片430以利于传热。当空气通过和绕过翅片430时,发生传热。例如,第一热交换器415上的翅片430变冷是热连接到TEC400的冷侧(第一侧405)的结果。随着空气通过和绕过翅片430,热量从空气(热)传递到翅片430(冷),由此空气被冷却。类似的操作发生在热侧,空气流从因热连接到TEC400的热侧(第二侧410)已被加热的翅片430吸收热量,从而加热空气。
热交换器415,420可以构造成连接于TEC400,使得第一热交换器415的翅片430平行于第二热交换器420的翅片430,如图4A中的例子所示。
现在参照图4B,其中示出了热电传热设备450(交叉流动配置)。在该实施例中,热交换器的翅片430设置成相互垂直,即交叉翅片(即交叉流动)方位。例如,第一热交换器415的翅片430设置与第二热交换器420的翅片43成90°,如图4B中的例子所示。
现在参照图4C,其中示出了热电传热设备470(倾斜配置)。在该实施例中,热交换器415,420以倾斜的方式连接。热交换器415,420中的一个或两个包括布置成与TEC400的侧部405、410成倾斜角度的翅片430,如图4C中的例子所示。翅片430可以沿多个方位倾斜,以帮助管理冷凝物。例如,热交换器415可以包括成角度的翅片配置,以便翅片430与TEC400的冷侧405不垂直,允许在整个引擎的多个方向进行冷凝物管理。
现在参照图4D,示出了热电传热设备480(多个)。在该实施例中,传热设备480包括连接于TEC400的至少一侧的多个热交换器。例如,设备480包括连接于TEC400的第一侧的热交换器415和连接于TEC400的第二侧的两个热交换器器420a,420b。应理解,图示的包括一个热交换器415和两个热交换器420的设备480仅用于说明,在不脱离本公开的范围的情况下,可以使用其它数量的热交换器415和热交换器420。此外,设备480可包括多个TEC400,每个TEC400的每一侧具有单个或多个热交换器。
在一个实施例中,热交换器415和420包括疏水性涂层,疏水性涂层降低水分子由于表面张力保持在翅片430上的倾向。水分子成珠并从换热器415,420流走。疏水性涂层还减少TEC400上建立的热负荷。
在另一实施例中,热交换器415和420包括亲水性涂层,亲水性涂层也可以降低水分子由于表面张力留在翅片430上的倾向。水分子浸湿。亲水性涂层还减少TEC400上建立的热负荷。
图5A至5G示出了根据本公开的实施例的人体空气调节控制系统105的一个例子。在该实施例中,使用标号500标示人体空气调节控制系统105。
系统500包括热电传热设备,例如设备440、450、470或480。系统500配置成将经调节的空气输送至分配层110。
在另一实施例(未示出)中,系统105可以包括多个热电传热设备(440,450,470,480)。在又一实施例(未示出)中,可以利用两个或多个系统105,将经调节的空气供应至分配层110。应理解,这些多个设备/系统可以协同操作或独立操作,将经调节的空气供应至分配层110。
该系统500包括壳体505,壳体505采用空气鼓风机的几何形状以减小尺寸,和尽量提高鼓风机/风机545的性能。壳体505包括位于壳体505的两侧的每一个上的带孔的盖子510,且带孔的盖子510可以是透明的或实心的。每个带孔的盖子510包括用于空气流动的多个通孔或开口515。壳体505包括前边缘侧520和前斜边525。前斜边525以大约45°的角度设置在前边缘侧520与顶侧530之间。前边缘侧包括经调节的空气的出口535,而前斜边525包括排放出口540。另外,前边缘侧520和前斜边525均可以包括用于降低噪音和提高热效率的泡沫隔离件522。
该系统500包括一对独立的鼓风机545,各鼓风机配置在对应带孔的盖子510后方。这些鼓风机545可独立操作,以通过供应侧通孔515将环境空气吸入系统500的内部容积。在一些实施例中,一个或两个盖子510包括过滤器,以便在通过供应侧通孔515吸入空气时,将颗粒或其它杂质从空气中过滤掉。
如图所示,系统500包括传热设备450(交叉流动式配置),传热设备450包括TEC400,但也可以使用传热设备的替代性配置(例如440、470、480)。如前所述,在设备450中,第一热交换器415的翅片430设置成与第二热交换器420的翅片430成90°角(如图4B所示)。通过鼓风机545吸入的空气沿两条路径传输至传热设备450。
该设备450以对应前斜边525的角度定位。第二热交换器420(热散热器)的翅片430以平行于排放出口540的角度布置,第一热交换器415(冷散热器)的翅片430以朝向经调节的空气的出口535的角度布置。在该具体实施例中,热交换器的翅片430包括位于其上的疏水性涂层。
热交换器的布置角度和相应的翅片430的角度设置成使得在热交换器上形成的冷凝物通过倾斜面555,556被吸走朝向吸起材料558。倾斜表面555,556和吸起材料558配置成提供冷凝管理。吸起材料558可以是适于吸起水分但不吸收水分的任何材料。
壳体505包括多个分隔壁560,分隔壁560配置成自对应鼓风机545提供用于将空气引导通过设备450的热交换器的通道。分隔壁560还在特定位置支撑整个设备450,并辅助密封对应的TEC400的热侧和冷侧。分隔壁560可以由塑料或类似物制成。
系统500还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统500的整体操作和功能的控制单元570。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元570。控制单元570可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元570可包括适于中断系统500的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机545的电源。电源适于提供电能,使传热设备450(或其它)(包括TEC400)、鼓风机545、系统500中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元570可以配置成与彼此协同操作的第二系统500的第二控制单元570通信。
图6A至6J示出了根据本公开的实施例的人体空气调节控制系统105的不同的实施例。在本实施例中,使用标号600标示人体空气调节控制系统105。
系统600包括两个传热设备(440,450,470)或传热设备(480)。在另一实施例中,系统600包括传热设备480,传热设备480包括以下中的一个或多个:(1)具有多个排放散热器的单个TEC400,(2)具有多个供应散热器的单个TEC400,(3)具有单个的排放散热器的多个TEC400,(4)具有单个供应散热器的多个TEC400,或(5)它们的任意组合。与系统500相同,系统600配置成将经调节的空气输送至分配层110。在另一种配置中,这些系统600中的两个或多个可连接到分配层110。
如图所示,系统600包括壳体605(大致是矩形的形状),其具有顶盖607,供应侧608,非供应侧609,底部托盘610和两个端帽611,612。壳体605的尺寸定制成适应大多数标准的床。在一个说明性的例子中,壳体605的尺寸约为高125mm,宽115mm和长336mm。
供应侧608和背面侧609由紧固装置如螺钉、锁闩、或夹子连接在一起,使得两个传热设备(例如440,450,470)和内部鼓风机630牢固地悬置而不是固定地安装。供应侧608和非供应侧609利用壁架和肋条共同建立用于提供传热设备(440,450,470)的供应侧与排放侧之间的密封的密封表面。供应侧608和非供应侧609还可以利用壁架和肋条共同建立用于供应经调节的空气、管理冷凝物和管理来自传热设备(440,450,470)的排放所需的空气隔挡装置。
该系统600包括配置成吸入来自传热设备(440,450,470)的排放的一对轴流式风机615。该轴流式风机615安装在传热设备(440,450,470)的上面,并靠近排放热交换器622(排放散热器420)的翅片430(例如居中)。如在图6F的例子中所示,轴流式风机615通过橡胶安装件650和平垫圈655安装在侧面608和609,以减少振动。
每个轴流式风机615操作成用于驱动来自两个传热设备(440,450,470)的排放通过顶盖607的第一组排放通孔620a和第二组排放通孔620b;每组通孔620配置在相应的轴流式风机615的上方。轴流式风机615通过环境空气进气口625抽吸环境空气,使环境空气穿过排放热交换器622,以在冷却操作中从传热设备(440,450,470)吸走热量。
也可以进行类似的操作,以在加热操作中,使排放热交换器622趋于环境温度。例如,在加热操作中(例如,传热设备的输入电压的极性反置,使得热侧连接到供应热交换器624(供应热交换器),而冷侧连接到排放热交换器622(排放热交换器)。轴流式风机615通过环境空气进气口625抽吸环境空气,并使环境空气经过排放热交换器622以冷却排放。轴流式风机615的位置和方位配置成提供低压降和高流率。这提供了低噪音和改善的性能密度。
系统600通过环境空气进气口625和供应通孔635接收环境空气。虽然通过环境空气进气口625吸入的环境空气通过排放热交换器622进入,并通过排放通孔620排出,但是通过供应通孔635吸入的环境空气具有两个路径(如图6G所示)。内部鼓风机630抽吸环境空气,使其通过传热设备(440,450,470)的供应热交换器624上的多个供应通孔635。环境空气由内部鼓风机630吸入,通过端帽611,612,并通过供应热交换器624(设置为靠近端帽611,612中的进气通孔635),并由内部鼓风机630通过供应出口640排出。一部分的环境空气由一个或多个小的轴流式风机(“冷凝风机”)642从供应通孔635吸入底部托盘610。穿过底部托盘610的空气,作为冷凝管理系统(下文参照图6H至图6J进一步详细讨论)的一部分,收集底部托盘610、吸起线645、平吸起物648中的水分,并由冷凝风机642作为潮湿的空气通过潮湿空气出口633排出。应理解,热交换器的冷凝物通过开口落入平吸起物648和吸起线64,其任何其余的冷凝物落入底部托盘。
在一些实施例中,端帽611和612包括过滤器,在环境空气通过供应通孔635吸入后,过滤器从环境空气除去颗粒或其它杂质。过滤器和端帽是可移除的,以便随着颗粒在过滤器中积聚,过一段时间可以替换过滤器和端帽。
系统600可以包括两个冷凝管理系统,如主冷凝管理系统和副冷凝管理系统。在图6H、图6I和6J所示的例子中,主冷凝管理系统包括底部托盘610,轴流式风机615,吸起线645,和平吸起物648(与平吸起物结649连接,平吸起物结649将平吸起物保持就位),而副冷凝管理系统包括小冷凝风机642,该小冷凝风机642抽吸空气通过底部托盘610,平吸起物648和一部分吸起线645。
底部托盘610可以是单个实心件,配置成用作冷凝的容纳槽。吸起线645连接在排放热交换器622和底部托盘610之间,以在从底部托盘610区域(及从平吸起物648)到排放热交换器622的翅片430吸起(wick)冷凝物。轴流式风机615使暖空气或环境空气移动穿过延伸进入热交换器622(参见示出线进入壳体的图6H、图6I)的吸起线645的一部分,以除去水分,使得线从底部托盘区连续吸取水分。在一些实施例中,吸起线645从供应热交换器624直接连接到排放热交换器622。例如,吸起线645可以将水分从冷侧散热器直接吸至热侧散热器。
副冷凝管理系统包括底部托盘610,冷凝风机642、平吸起物插入物648(及吸起线645)。在图6I和图6J所示的例子中,示出的第二冷凝管理系统中,移除了底部托盘610。由冷凝风机642抽入底部托盘610区域的环境空气,将会吸收托盘610、平吸起物648上、和吸起线的一部分上积累的水分,并通过潮湿空气出口633将其排出。平吸起物648移除因直接接触或间接接触供应换热器624积累的冷凝物,并将水分吸至底部托盘610的腔体。平吸起物648由适于吸起水分而不吸收水分的吸起材料组成。一旦饱和,重力会致使平吸起物648将冷凝物滴入底部托盘610,由主冷凝管理系统、或副冷凝管理系统或两者管理。
在操作中,副冷凝管理系统利用冷凝风机642经由端帽将环境空气抽至底部腔体(由底部托盘610形成)。此空气会从平吸起物、吸起线的一部分和底部托盘中任何汇集的水分的表面区域获得水分。冷凝风机642可以基本上连续地操作以便除去冷凝物,或者可以在检测到底部托盘610中的任何水分或大量水分时(例如通过传感器)间歇地操作。
例如,在冷却模式期间,依据温度和湿度,供应热交换器624可能凝结空气中的水分。随着水分到达供应热交换器624的底部,它接触平吸起物648,平吸起物648吸起或吸收水分。水分迁移到吸起物648的较干燥部分,由于底部托盘中的主动冷凝物管理,较干燥部分将是其底侧,并可能被转移到吸起线645。此外,如果平吸起物648达到饱和,那么重力会致使水通过平吸起物648的塑料板中的孔进入底部托盘610腔体。在饱和的某些程度时,水分会从平吸起物648滴至底板自身。一旦水分处于底部托盘610腔体,主冷凝管理从底部托盘610腔体抽吸水分。吸起线645靠在底部托盘610和平吸起物648上,或以其它方式接触底部托盘610和平吸起物648。吸起线645可以由适于吸走水分而不吸收的水分的任何合适的吸起材料组成。水分迁移到吸起线645的较干燥部分(吸起物如何工作的基本概念),并通过排放风机615驱动推送干燥空气(在冷却模式下暖空气)至靠近排放热交换器624或在排放热交换器624处的这些吸起线645的另一端。
此外,当系统600不主动进行加热或冷却时,一个或多个(或全部)的轴流式风机615,642可以保持运行,以便单元不断进行干燥。因此,当系统600中的传热设备闲置,那么冷凝管理系统可以继续控制系统内的水分,并减少底部托盘中发霉的可能性。此外,吸起线645和平吸起物648是可移除的,以便用户可以定期替换它们,使得冷凝液管理系统保持有效。
该系统适于连接到电源(未示出)。该电源可以是外部电源或内部电源。电源适于提供电能,使传热设备(例如440,450,470,480),轴流式风机615,内部鼓风机630,冷凝风机642和系统600中的其余的系统能够进行操作。
系统600还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统600的整体操作和功能的控制单元670。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元670。控制单元670可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元670可包括适于中断系统600的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统600中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元670可以配置成与彼此协同操作的第二系统600的第二控制单元670通信。
图7A至图7F示出了人体空气调节控制系统105的另一实施例。在本实施例中,使用标号700标示系统105。
在图7A-7F示出的示例中,系统700包括壳体705(通常为矩形的形状),多个供应通孔715设置在壳体705的多侧。壳体705还包括设置在壳体705的排放侧731的多个排放通孔730。壳体705的尺寸可定制为适应大多数标准的床。
系统700包括传热设备的核心(core)组件720(如图7D所示),核心组件720包括两个连接在一起的传热设备(440,450,470),或者可以包括具有单个TEC400、双排放热交换器722和供应热交换器724的传热设备480。
在图7D至图7F所示的例子中,移除了壳体705,留下包括核心组件720的壳体710。壳体710可以是金属板,塑料或类似物,并且配置成包含和支持核心组件720。壳体710包括靠近排放侧热交换器722的开口/通孔712和靠近供应侧热交换器724的开口/通孔714,以允许将环境空气抽吸至热交换器722,724周围。
系统700包括配置成将空气抽吸至排放侧热交换器722的一对风机725。风机725可以是超静音Noctua?风机或类似物,且通过橡胶安装件和垫片安装在排放侧热交换器722附近,以减少振动。风机725通过多个通孔715吸入空气,并通过位置邻近风机725的排放通孔730排出被加热(或在加热模式下被冷却)的排气。
系统700还包括配置成抽吸空气至供应侧热交换器724的主风机或鼓风机735。风机735通过多个通孔715吸入环境空气至供应侧热交换器724,以冷却(或在加热模式下加热)将通过通向供应出口740的出口737输送至分配层110的空气。鼓风机、垫片和管道的位置(布置)进一步降低噪声。
系统700还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统700的整体操作和功能的控制单元770。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元770。控制单元770可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元770可包括适于中断系统700的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统700中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元770可以配置成与彼此协同操作的第二系统700的第二控制单元770通信。
图8A和图8B示出了根据本公开的带有被动再生(passive regeneration)的又一人体空气调节系统105。在本实施例中,使用标号800标示系统105。
如图所示,在图8A中,系统800包括基本上类似于系统600的壳体605的壳体。然而,该系统800适于或配置成执行被动再生。
在被动再生中,进入的空气通过第一散热器进行预冷却,第一散热器通过来自供应散热器的经调节的空气冷却,以协助降低经调节的空气的相对湿度。系统800配置成类似于系统700,也包括核心组件720,核心组件720包括两个TEC400a和400b。TEC400a、400b由一对移位的散热器(DP散热器)805分开,DP散热器805以交错的关系设置在TEC400a、400b之间,以便DP散热器805偏离TEC。
如上所述,核心组件720包含在壳体710内。每个TEC400a,400b热连接于排放热交换器420(热)和供应热交换器415(冷)。具有翅片430的排放散热器420将热量从相应TEC400a、400b的热侧传递至空气流。具有翅片430的供应散热器415将冷能量从相应的TEC400a、400b的冷侧传递至空气流。应理解,翅片430可以配置成如传热设备440,450,470中所述的那样。
各DP散热器805均包括具有多个翅片810的第一DP散热器805a和具有多个翅片810的第二DP散热器805b。翅片810可以在多个方向倾斜,以协助引导和管理冷凝物。由于TEC400与DP散热器805的交错,第一组DP散热器的翅片810a从壳体710延伸,或以其它方式未包含在壳体710内。此外,第二组DP散热器的翅片810b与供应散热器415基本上对齐。
一对轴流式风机825配置成将空气抽吸至各TEC400的热散热器420。风机825可以是超静音Noctua?风机或类似物,且通过橡胶安装件和垫片安装在排放散热器420附近,以减少振动。风机825通过环境空气进气口625(图6A和6B中示出)吸入空气,通过靠近的一个排放通孔620排出加热的排放。
主冷侧风机或鼓风机830安装在TEC400之间,并靠近DP散热器805,以将环境空气抽吸进入系统800,和抽吸至DP散热器805和供应散热器415(冷)。例如,风机830通过靠近DP散热器805之间的区域的开口835,将环境空气吸入。环境空气中的一部分被引导至DP散热器810a,或以其它方式流经DP散热器810a。应理解,在图8B所示的例子中,示出了空气在系统的一侧流动;然而,类似的操作可发生在另一侧。当环境空气通过DP散热器翅片810a时,环境空气被预先冷却。然后被预冷却的空气流过内部壳体710的开口840,并通过供应散热器415a,在供应散热器415a环境空气被进一步冷却。与不进行预冷却相比,通过预冷却环境空气,供应散热器415a可操作成用于将空气冷却至更低的温度。然后,冷却的空气流过DP散热器翅片810b。DP散热器翅片810b提高空气的温度,并降低空气的相对湿度。与单级冷却过程相比,通过预冷却和冷却,空气被冷却到更低的温度。然后冷却的空气通过主风机830,并通过供应出口840输送至分配层110。此外,被动再生可以采用类似的过程,以利用DP散热器805预加热环境空气。
与之前的实施例相同,系统800还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统800的整体操作和功能的控制单元870。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元870。控制单元870可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元870可包括适于中断系统800的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统800中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元870可以配置成与彼此协同操作的第二系统800的第二控制单元870通信。
图9A至图9C示出人体空气调节控制系统105的另一实施例。在本实施例中,使用标号900标示系统105。
系统900可以定位在床垫50和弹簧床垫、地面或地板55之间,且尺寸定制成与标准床单和床套(linen)或床裙一起使用,使得不需要定制床单、床套和/或床裙,或者仅需要轻微修改。
与其它实施例中相同,系统900可以包括一个或多个热传热设备440,450,470,480,其包括至少一个TEC400。由木材、塑料、泡沫聚苯乙烯、金属,或类似物(或它们的任何组合)制成的壳体905,包括多个分隔件910,多个分隔件910限定多个空气流动通道-包括新鲜空气(环境空气)的通道915和排放通道917。系统900配置成将经调节的空气输送至分配层110。
壳体905包括适于连接至类似于三角舌形延伸区域252的分配层110的延伸部的供应出口920。分配层110通过延伸区域252在第一端(供应)925连接至系统900,其环绕床垫50,且固定在第二端930,并同样地将通过供应入口922使空气重新循环。例如,分配层110可以如床垫头部那样使用额外的延伸区域252固定在第二端部930。在一些实施例中,系统900和分配层110包括一个或多个紧固装置,将分配层110连接于系统900的壳体905或以其它方式将分配层110固定在系统900的壳体905上。
通道分隔件910包括多个开口或通路942(例如通孔或穿孔),允许来自新鲜空气入口935的新鲜空气和来自供应入口922的经调节的空气(再循环)朝向传热设备(440,450,470,480)。供应鼓风机或风机945a、945b将该组合空气流推向风箱区域946。
基本上同等体积的空气通过传热设备的供应散热器415和排放散热器420。当空气的第一部分(供应)经过连接到供应散热器415的翅片430时,根据用户控制而被主动冷却或加热。空气流经供应出口920到分配层110。当空气的第二部分(排放)经过连接到排放散热器420的翅片430时,被加热或冷却。排放在端部930由通道917引向排放出口950。
额外的风机940协助推送经调节的空气通过分配层110,并使其(该空气中的某些部分可能会作为排放排出)再次循环通过传热设备。在此配置中,吸入系统的新鲜的空气和至少一部分的再循环空气通过调节系统。
与之前的实施例相同,系统900还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统900的整体操作和功能的控制单元970。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元970。控制单元970可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元970可包括适于中断系统900的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统900中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元970可以配置成与彼此协同操作的第二系统900的第二控制单元970通信。
现在转向图10,其中示出了人体空气调节控制系统105的又一实施例。在本实施例中,使用标号1000标示系统105。
系统1000可以定位在床垫50和弹簧床垫55之间,只要有用于床垫50的额外的支撑结构。管状系统1000的尺寸定制成用于标准床单和床套或床裙,使得不需要定制床单、床套和/或床裙,或者仅需要轻微修改。
在另一实施例中,其可以定位在床垫50或弹簧床垫55的内部。系统可以包含在壳体结构(未示出)或以其它方式由壳体结构包围,壳体结构可以由塑料、泡沫聚苯乙烯、金属或类似材料(或它们的任意组合)制成。
与系统105的其它实施例相同,系统1000可以包括一个或多个传热设备440,450,470,480,传热设备440,450,470,480包括至少一个TEC400。在图10所示的例子中,该系统用作使空气重新循环通过分配层110。供应出口1005适于连接至分配层110的入口延伸部(例如三角舌形延伸区域252)。分配层110还包括用于连接至返回入口1010的出口延伸部(类似于入口延伸部)。如图所示,返回入口1010连接于可以布置成一对管或管道的返回通道1015a,1015b。这些返回通道可以由金属、塑料或类似物构造。
一个或多个管轴流式风机1020靠近返回入口1010定位。这些管轴流式风机1020可定位在通道1015a、1015b内。在一个实施例中,第一管轴流式风机1020设置在第一返回通道1015a的开口处,而第二管轴流式风机1020设置在第一返回通道1015b的开口处。在另一例子中,单个管轴流式风机1020设置在两个返回通道1015的开口处。管轴流式风机1020从分配层110吸入空气,并推送空气通过返回通道1015,以便各返回通道1015携带一部分从分配层110接收的空气。
返回通道1015连接至热泵室1025,图11A至图11C进一步示出细节。热泵室1025显示为带有均具有TEC400的两个传热设备(例如440,450,470,480)。热泵室1025还包括一个或更多新鲜空气入口1030和一个或多个排放出口1035。供应散热器420(冷侧)可以与通道1015对齐,而排放散热器415(热侧)可以定位在新鲜空气入口1030与排放出口1035之间。
另一对供应管轴流式风机1040新鲜空气入口1030吸入空气,并通过排放散热器415经排放出口1035排出。虽然在图10和图11A至11C所示例子中示出了用于提供冷却空气至分配层110的配置,但热泵室1025也可以配置成提供加热空气至分配层。
与之前的实施例相同,系统1000还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统1000的整体操作和功能的控制单元1070。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元1070。控制单元1070可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元1070可包括适于中断系统1000的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统1000中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元1070可以配置成与彼此协同操作的第二系统1000的第二控制单元1070通信。
现在转向图12A至图12J,示出了人体空气调节控制系统105的又一实施例。在本实施例中,用标号1200标示系统105,系统105包括用于定位在床垫50与弹簧床垫55之间的不同位置的两个单独的单元。两个独立的单元是头楔1205(图12b-图12E)和脚楔1210(图12F-图12J)。
头楔1205包括壳体1204(由木材、塑料、泡沫聚苯乙烯、金属、或类似物或它们的任意组合构成),壳体1204具有顶部1206、底部1207、外侧边缘1208、多个内侧边缘1209。内侧边缘1209倾斜成使得头楔1205可以“楔入”床垫50与弹簧床垫55之间。
类似地,脚楔1210包括壳体1214(由木材、塑料、泡沫聚苯乙烯、金属、或类似物或它们的任意组合构成),壳体1214具有顶部1216、底部1217、外侧边缘1218和多个内侧边缘1219。内侧边缘1219倾斜成使得脚楔1210可以“楔入”床垫50与弹簧床垫55之间。
该头楔1205包括至少一个传热设备(例如440,450,470,480)和一对鼓风机或风机1225,一对鼓风机或风机1225将第一部分的环境空气吸入头楔1205内连接于TEC400的排放散热器420。应理解,脚楔1210内的多个鼓风机或风机1255将第二部分的环境空气吸入头楔1205内连接于TEC400的排放散热器420。环境空气经供应入口1230进入。
当第一部分的空气经过连接于TEC400的供应散热器415(冷)的翅片430时被冷却。被冷却的空气流过供应出口1235到分配层110(图中未示出)。当第二部分的空气经过连接于TEC400的排放散热器420(热)的翅片430时被加热。被加热的空气通过排放出口1240离开,以将该空气送至环境空间。
在图12A至图12J示出的例子中,分配层110(未示出)包括入口240,并进一步包括出口,出口可类似于入口。返回入口1250连接(例如使用软管)到分配层110的出口。多个径向鼓风机/风机1255通过分配层110将空气吸入返回入口1250。因此,脚楔1210适于吸入空气,以便通过头楔1205内的TEC400冷却来调节空气,并使空气分布在分配层110内。
径向鼓风机1255还通过多个排放出口1260排出返回的空气。通过排放出口1260排出的空气沿内部通道流动,并通过外部出口1265排出至环境空间。在一些实施例中,排出的空气被直接从排放出口1260排出至环境空间。
与之前的实施例相同,系统1200还包括一个或多个电源(未示出)和可操作用于控制系统1200的整体操作和功能的控制单元1270(单个系统或多个系统1270)。在下文中参照图13进一步详细描述控制单元1270。控制单元1270可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元1270可包括适于中断系统1200的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统1200中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元1270可以配置成与彼此协同操作的第二系统1200的第二控制单元1270通信。
应理解,人体舒适性系统100中的人体空气调节控制系统105的若干实施例可以配置成将经调节的空气推送至分配层100或吸入分配层100。在一些实施例中,人体舒适性系统100可以是封闭的系统,而人体空气调节控制系统105配置成在分配层100内重新循环经调节的空气。空气流可包括从供应侧到出口侧的直接路径。附加地或可选地,空气流可以配置在从供应侧到出口侧的跑道式路径内。
图13示出了用于系统105的不同的实施例的控制单元或系统(570,670,770,870,970,1070,1270,1670)的主要部件,在下文中将它们称为控制单元或系统1300。不脱离本公开的范围的情况下,可以使用其它的实施例。
控制单元1300包括中央处理单元(“CPU”)1305,存储单元1310,和通过一个或多个通信链路1325(例如总线)通信连接的用户接口1315。在一些实施例中,控制单元1300还可以包括用于外部通信的通信接口1320。
应理解,控制单元1300可以不同地配置,每个列出部件可能实际上代表几个不同的部件。例如,CPU1305可实际上代表多处理器或分布式处理系统。此外,存储单元1310可包括不同级别的缓存存储器,主存储器,硬盘,或可以是计算机可读介质,例如,存储单元可以是任何电子,磁性,电磁,光,光电,机电,和/或能够包含、存储、通信、传播或传送计算机程序、软件、固件或用于微处理器或其它计算机相关的系统或方法的数据的其它物理设备。
用户接口1315使用户能够管理空气流,冷却,加热,湿度,噪声,过滤,和/或冷凝。用户接口1315可以包括用于接收用户输入的键盘和/或旋钮/按钮。用户接口1315还可以包括用于向用户通知有关人体舒适性系统操作、温度设定、湿度设定的状态等的显示器。在一些实施例中,用户接口1315包括经由有线或无线接口连接于人体空气调节控制系统105的手持遥控器(未示出)。
CPU1305响应通过用户接口1315(和/或传感器)接收的命令,以调节和控制人体舒适性系统100的操作。CPU1305执行存储在存储单元1310中的多个指令,以调节或控制温度,空气流,湿度,噪声,过滤和冷凝。例如,CPU1305可通过改变TEC400的输入功率水平控制TEC400(在热交换器处)的温度输出。在另一例子中,CPU1305可以调整TEC400和一个或多个供应鼓风机/风机的占空比(duty cycle),以调节温度,空气流,或两者。此外,CPU1305可以调节供应出口的一个或多个阀(闸门),将来自排放热交换器的加热空气的一部分与来自冷侧热交换器的冷却空气混合,以调节输送至分配层110的经调节的空气的温度。CPU1305还可以响应湿度反馈和存储在存储单元1310中的访问控制设置或指令而控制温度,保证冷散热器的温度不会下降至露点以下。因此,CPU1305可以调节湿度和积聚在床垫、分配层110和/或系统105内的水分。
在一些实施例中,传感器1350测量和/或评估环境湿度和温度。这些传感器可以位于远程用户接口模块(未示出)内,远程用户接口模块配置成手持遥控器,或配置在远处而通过有线或无线通信与控制单元1300通信连接。获知用户正在经历的实际情况,而不同于常规的系统,常规的系统中,在热电引擎周围建立的小气候(microclimate)可能误导最佳的控制设置。此外,一个或多个环境传感器1350可以放置在系统的分配层110内或接近系统的分配层110,以提供用户的热负荷或舒适性水平的反馈。控制单元1300接收传感器读数,并调整一个或多个参数或设定,以提高整体的舒适性水平。这些传感器可以通过有线或无线方式发送感测到的状态,无线方式例如为蓝牙,RF,家庭G/N网络信号,红外线,或其它无线配置。手持遥控器的用户接口1335也可以利用这些信号与系统105进行通信。这些信号也可以用于连接到现有的蓝牙设备,包括个人电脑,手机,和其它传感器,包括但不限于温度,湿度,加速,光线和声音传感器。
控制单元1300也可以例如如上所述通过USB或无线与外部设备(如计算机或手持设备)接口/通信。控制单元1300可以编制程序,以在整个睡眠过程中多次改变温度设定点,也可被编程用于多个时段,类似于可编程的调温器。可以进行温度和其它参数变量的数据记录,以监测和/或分析睡眠模式和舒适水平。不同的控制模式或操作可包括TEC功率水平控制,温度设定点控制,鼓风机/风机速度控制,多点时间变化控制,基于环境湿度传感器读数的湿度限制控制以尽量少产生冷凝物,设定点为理想状态的环境反映控制(例如如果环境温度低于设定点则控制增加热量,如果环境温度高于设定点则以反比例控制的方式控制增加冷却),和其它集成装置/传感器方案。
在一个实施例中,控制单元1300根据从靠近系统100的一个或多个传感器1350接收的湿度和温度测量值计算露点(假设标准压力)。响应于计算出的露点,控制单元基于所计算出的露点控制系统105,以防止或减少冷凝物。例如,如果湿度较高,那么系统105可控制操作,使得经调节的空气(或热电设备)的具体的操作温度不会降至可能会导致系统在露点或低于露点操作的特定温度之下。应理解,在露点或低于露点的操作实质上增加负荷因素。
在另一实施例(图中未示出)中,控制单元1300可在逻辑上和/或物理上分成主控制单元和从控制单元(或副控制单元)。主控制单元配置成如上面所述的那样(例如处理器,通信接口,存储器等),且(1)控制与第一分配层100或分配系统1400关联的第一传热设备,和(2)产生和发送控制信号给从控制单元,使得能够控制与第二分配层110或分配系统1400关联的第二传热设备。例如,主控制单元控制床的一侧的环境,而从控制单元控制另一侧的环境。
在又一实施例(图中未示出)中,系统105包括用于生成和发送(有线或无线)控制信号给控制单元1300以独立地控制床的两个不同的区域(例如两侧)的两个远程控制单元。在一个实施例中,各远程控制单元发送控制信号给控制单元。在不同的实施例中,一个远程控制单元(从控制单元)生成和发送其控制信号给其它的远程控制单元(主控制单元),其它的远程控制单元(主控制单元)又发送或转发这些接收到的从控制信号给控制单元1300。应理解,主远程控制单元也生成并发送其自身的控制信号。
可以实施其它的控制方案,以变化温度,增强进入睡眠或唤醒。此外,控制方案可包括基于编程设定的时间和持续时间预冷却或预加热的能力。另一种控制方案在不使用时可以允许寝具的通风。控制方案可以整合现有的卧室器具,包括但不限于闹钟,夜灯,白噪声发生器,光传感器,自动百叶窗,芳香疗法,用于给植物/宠物施水的冷凝泵等等。
在一些实施例中,人体空气调节控制系统105包括过滤器,该过滤器适于从经调节的空气除去不想要的污染物、颗粒或其它杂质。该过滤器可以是可移除的,例如用于清洁。在一些实施例中,控制单元1300包括过滤器计时器1330,过滤器计时器1330提供倒计时或用于指示过滤器何时应进行维修或更换的使用功能。预先设定的时间例如指定的操作小时数期满后,过滤器计时器1330可以提供信号给CPU1105。作为响应,CPU1305可以向用户提供维修或更换过滤器的警告指示。在一些实施例中,报警指示包括在用户接口1315上,例如在显示器上。
在一些实施例中,人体空气调节控制系统105包括过保护电路。过保护电路1340可以是在TEC或系统故障时停止人体空气调节控制系统105的操作的联机热控开关。
在一些实施例中,人体空气调节控制系统105包括冷凝/湿度管理系统。在一些实施例中,冷凝/湿度管理系统是被动的。在一些实施例中,冷凝/湿度管理系统是主动的。
例如,在被动的冷凝/湿度管理系统中,人体空气调节控制系统105可以在一个或多个位置包括干燥剂。在人体舒适性系统100操作时,可以使用干燥剂。人体舒适性系统100可以使用低瓦数的电阻,以在关闭模式下对干燥剂充电。此外,人体舒适性系统100可以在系统105和/或分配层110内包括吸起材料。吸起材料可以位于被引导至分配层110的空气流的下游。吸起材料可以利用来自系统105的排气吸走和蒸发冷凝物。
在主动冷凝/湿度管理系统中,人体舒适性系统100包括控制形成于冷侧散热器上的冷凝物的冷却塔布置。水分从冷侧散热器翅片通过多孔板滴落在吸起材料层上。下部腔体可以采用轴流式风机,将环境空气吸至吸起材料,通过轴流式风机吸出,从而使其蒸发回到环境空间中。
也可以将该冷凝物捕获并泵送至容器、装置或用于提供水的其它器皿。因此,降低室内湿度,从而提高整个房间的整体舒适性。此特征也提高了单元的效率,因为热电引擎没有使该水从气态到液态来回冷凝和蒸发。当冷凝物被捕获在器皿中时,温度变化中的潜在改变增加了,因为整个睡眠过程中露点降低,增加了可用于改善舒适性的最大冷却温度变化。
现在转到图14A-14D中,示出了分配系统1400(用作分配层110),分配系统1400具有两个分开的部件-床垫覆盖包覆层1410(图14A-图14B)和间隔织物板1450(图14C-图14E)。这些部件配置成分开,间隔织物板1450可移除地插入包覆层1410。
应理解,包覆层1410配置成类似于定制层或褥垫,其放置在床垫50上,并使用床垫的侧面/拐角保持在适当位置。包覆层1410还包括尺寸适于容纳间隔织物板1450的内部容积或空间(隔室)1412。
在图14A和14B中所示的实施例中,包覆层1410的尺寸定制成大号或特大号床垫(两人),具有两个相同侧,但也可以构造成用于单人床垫。包覆层1410包括顶部层1414,中间层1416,中间底部层1418和底部层1420(参见示出层1410的横截面的图14B)。在本实施例中,所有这些层在床垫的宽度和长度上延伸。在将包覆层1410置于床垫上时,底部层1420接触下面的床垫的外表面。应理解,在中间底部层1418和底部层1420之间建立和界定了内部容积1412,缝合线1422形成外侧横向边界。间隔织物板1450设置在这两层之间(容积1412内)。
该顶层1414可以由半透气性的织物材料形成,而中间层1416用作隔离层。中间底部层1418可以由用作衬里或支撑材料的织物形成,例如编织物。底部层1420可以是半透气性的或透气性的。
开口1424a定位在包覆层1410的一端(设置在层1418和1420之间),开口1424a提供进入内部容积1412的入口。在系统的操作之前,通过开口1424a将间隔织物板1450插入容积1412。在另一实施例中,包覆层1410的另一端也可包括开口1424b。在各种实施例中,开口1424a的长度L1的范围可以为从约2英寸到包覆层1410的整个长度(宽度)。在其它实施例中,该长度可以是从约2英寸至15英寸,约6英寸至10英寸或约8英寸。开口1424b可以具有相同的或不同的长度,并且在一个实施例中,它们的长度比开口1424a的长度短。
现在转到图14C-图14F,分别提供了间隔织物板1450的俯视图,仰视图,端视图和侧视图。间隔织物板1450包括两个端部区段1452(但可能只有一个)和中间区段1454。板1450包括间隔结构230(参见图2A-图3C及相应描述)、底部层1456和部分顶部层1458。部分顶部层1458由非透气性的织物材料形成,并与端部区段1452重合(而与中间区段1454)重合。底部层1456由非透气性织物材料形成,底部层1456和间隔结构230与板1450的整个区域(如图14C,图14F所示)重合。在板1450的一端,底部层1456与部分顶部层1458之间形成有矩形通道或开口1460。开口1460用作从人体空气调节系统105接收经调节的空气的入口。在各种实施例中,开口部1460具有长度L2,长度L2的范围可以为从约2英寸到板1450的整个长度(宽度)。在其它实施例中,该长度可以为从约2英寸至15英寸,约6英寸至10英寸或约8英寸。虽然未示出,但是在板1450的另一端也可以包括使流入板1450的空气离开的类似通路。
板1450的外周(除开口1460处)通过例如三维胶带将三层(1456,230,1458)保持在一起,而形成板1450。可以利用其它合适的结合结构或机构。
现在转到图15A,示出了空气入口管道结构1510,管道结构1510与间隔织物板1450接口,并将经调节的空气供应给间隔织物板1450,间隔织物板1450设置在包覆层1410内(不可见)。空气入口管道结构1510包括软管部1520、第一入口延伸部1530和内部入口延伸部1540(图15A中不可见)。应理解,入口管道结构1510也可以与分配层110而不是图2C所示的管道结构一起使用。
软管部1520典型地包括用于连接到人体空气调节系统105的供应出口的必要长度的空气软管。第一入口延伸部1530与软管部1520连接,在本实施例中,第一入口延伸部1530具有矩形的横截面形状。现在转向图15B,其中示出了第一入口延伸部1530、内部入口延伸部1540以及与间隔织物板1450的结合处/接口的横截面视图。
第一入口延伸部1530和内部入口延伸部1540包括围绕间隔结构1550的非透气性材料层1542。间隔结构1550可以是与间隔结构材料230相同或类似的结构。这形成了用于经调节的空气流过的管道,同时维持了局部刚性的支撑结构。这允许管道结构1510从床垫垂下,形成自然的九十度角。该九十度角的过渡接口减少噪音和从系统105传递的振动。噪声和/或振动可能源自风机、鼓风机和/或空气移动。通过使用如图所示的管道结构1510,不需要肘关节角度的形式的刚性的塑料材料。随着空气流入间隔织物板1450,这种塑料和刚性材料可能会产生不想要的噪音。
外层1542在第一入口延伸部1530的长度和内部入口延伸部1540的长度上延伸,且通过连接机构1560与板1450的底部层和顶部层1456,1458连接,使得所有(或几乎所有)的经调节的空气能够流入板1450。可以利用任何合适的附接或连接机构、结构或方法,包括维可牢搭扣、纽扣、或类似物。在结合处周围,间隔结构1550被分割、被卷绕或被夹在板1450内的间隔结构230周围。这提供了允许经调节的空气流入板1450的横截面区域。间隔结构1550的两个分割端部的厚度尺寸可以与板1450内的间隔结构230的厚度尺寸相同或不同。
类似地,在第一入口延伸部1530和内部入口延伸部1540的结合处,具有合适的附接或连接机构、结构或附接方法。
应理解,当延伸部1530以90度弯曲(如图所示)时,第一入口延伸部1530内的间隔结构1540保持足够维持空气流的横截面区域。另外,间隔结构1550的材料允许这样的弯曲/角度。在一个实施例中,第一入口延伸部1530和内部入口延伸部1540内的间隔结构1550由单片的间隔结构材料形成,其被折叠以在一端形成分割端。可以使用其它合适的构造。
现在转到图16A-16C,示出了人体空气调节控制系统105的另一实施例。在该实施例中,利用标号1600标示系统105,系统105包括一个或多个传热设备(440,450,470,480)。
与系统105的其它实施例相同,系统1600配置成将经调节的空气输送至分配层110(或分配系统1400)。在另一实施例中,这些系统1600中的两个或多个可与分配层110连接。
在图16A-图16C所示,系统1600包括壳体1605(即大致是矩形的形状),壳体1605由多个部件形成,包括顶盖1610,底部托盘1612,第一中央区段1614和第二中央区段1616。这四个部件设计成可以容易地装配或配合而形成壳体1605,诸如蚌壳型设计。在该实施例中,两个中央区段1614和1616是相同的。
顶盖1610包括用于将经调节的空气供应到分配层110(或分配系统1400)的供应出口1620。沿顶盖1610和底部托盘1612(如图16B所示)的外周定位的多个环境空气入口1622允许环境空气进入内侧腔室1630,内侧腔室1630划分为供应侧腔室1630a和排放侧腔室1630b(如图16C所示)。一个或多个传热设备(例如440,450,470,480)定位在腔室1630内。
一个或多个供应侧风机1640用于通过入口1622将空气吸入供应侧腔室1630a,在供应侧腔室1630a通过供应侧散热器415(冷侧)对空气进行冷却,并迫使被冷却的经调节的空气通过供应出口1620。类似地,一个或多个排放侧风机1650用于通过入口1622将空气吸入排放侧腔室1630b,在排放侧腔室1630b通过排放侧散热器420(热侧)加热空气,并迫使被加热的空气通过排放通风口1652进入环境。
由于系统1600的实施例减小了尺寸和降低了组装的复杂性,所以可能会更有利。在本实施例中,两个中央区段1614和1616是相同的,具有集成的风机护罩。虽然未示出,但系统1600典型地包括位于其中的一个或多个过滤器,过滤器滤掉流入入口1622的空气中的颗粒或其它杂质。通过从顶部和底部划分进入空气,降低了相应风机的压降,并减少了噪声。
通过在底部托盘1612的附近、周围和上方吸入空气,可以通过进入空气流蒸发位于底部托盘1612的冷凝物收集盘(未示出)内形成或收集的任何冷凝物。在本实施例中,可以没有吸起材料,尽管可以可选地包括吸起材料。
与之前的实施例相同,系统1600还包括电源(未示出)和可操作用于控制系统1600的整体操作和功能的控制单元1670。在本文中参照图13更详细描述控制单元1670。控制单元1670可以配置成通过通用串行总线(USB)或无线通信介质(如Bluetooth?)与一个或多个外部设备或遥控器通信,以传输或下载数据到外部设备或从外部设备接收命令。控制单元1670可包括适于中断系统1600的一个或多个功能的电源开关,如中断鼓风机/风机的电源。电源适于提供电能,使传热设备440,450,470,480(包括TEC400)、鼓风机/风机、系统1600中其它电气部件能够进行操作。电源可以以2瓦(W)至200W之间的输入功率(或在被动模式下0W)工作。控制单元1670可以配置成与彼此协同操作的第二系统1600的第二控制单元1670通信。
应理解,本文所描述的人体空气调节系统105的所有的实施例,可用于将空气流提供给分配层110或分配系统1400。
虽然已经通过示例性实施例描述了本公开,但是本领域普通技术人员可建议出各种变化和修改。本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的这些变化和修改。
Claims (19)
1.一种分配系统,适于与床垫和人体舒适性系统一起使用,所述人体舒适性系统具有能够操作成输出经调节的空气流的空气调节系统,所述分配系统包括:
入口接口,适于接收经调节的空气流;和
分配层,包括:
底部层,配置成阻止空气流;
顶部层;
间隔结构,设置在所述底部层和所述顶部层之间,所述间隔结构限定所述分配层内的内部容积,并配置成使得经调节的空气流能够流过所述间隔结构,而且
其中,所述顶部层的至少一部分配置成允许所述经调节的空气流的至少一部分从所述间隔结构流到靠近床垫的顶表面的周围大气中。
2.根据权利要求1所述的分配系统,其特征在于,所述分配系统还包括:
出口接口,适于输出返回的空气流。
3.根据权利要求1所述的分配系统,其特征在于,所述间隔结构包括配置成支撑人体、防止压碎和防止所述经调节的空气流的阻塞的三维(3D)的网状织物。
4.根据权利要求1所述的分配系统,其特征在于,所述分配系统还包括:
设置在所述间隔结构与所述顶部层之间的隔离层。
5.根据权利要求1所述的分配系统,其特征在于,所述顶部层和所述底部层均包括织物材料。
6.根据权利要求5所述的分配系统,其特征在于,所述顶部层具有约1立方英尺/分钟(cfm)至30立方英尺/分钟的透气性,所述底部层具有低透气性。
7.一种分配系统,适于与床垫和人体舒适性系统一起使用,所述人体舒适性系统具有能够操作成输出经调节的空气流的空气调节系统,所述分配系统包括:
间隔板,包括:
由具有低透气性的材料形成的第一底部层;
由具有至少一些透气性的材料形成的第一顶部层;和
间隔结构,设置在所述第一底部层和所述第一顶部层之间,所述间隔结构限定所述间隔板内的内部容积,并配置成使得经调节的空气流能够流过所述间隔结构;
床垫覆盖层,配置成设置在所述床垫上,所述床垫覆盖层包括:
由具有低透气性的材料形成的第二底部层;
由具有至少一些透气性的材料形成的第二顶部层,其中,所述第二底部层和所述第二顶部层限定了内部空间,该内部空间适于且尺寸定制为容纳所述间隔板;
其中,所述第一顶部层的至少一部分和所述第二顶部层的一部分配置成允许所述经调节的空气流的至少一部分从所述间隔结构流到靠近床垫的顶表面的周围大气中。
8.一种人体舒适性系统,用于与具有床垫的寝具组件一起使用,所述系统包括:
空气调节系统,配置成调节空气流中的空气,所述空气调节系统包括:
壳体,包括用于产生所述空气流的风机;
至少一个传热设备,设置在所述壳体内,包括热电引擎,且能够操作成调节所述空气流中的空气;以及
出口,用于输出经调节的空气流;以及
输送系统,配置成从所述出口接收经调节的空气流,并将经调节的空气的至少一部分提供至床垫的顶表面附近。
9.根据权利要求8所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述空气调节系统进一步配置成控制所述热电引擎和所述经调节的空气中的至少一个的湿度水平。
10.根据权利要求9所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述输送系统包括:
分配层,具有用于接收经调节的空气流的入口结构和在所述分配层内限定内部容积的间隔结构,且所述间隔结构配置成使得空气流能够流过所述间隔结构;和
用于从所述空气调节系统的出口将经调节的空气输送至所述入口结构的装置。
11.根据权利要求8所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述热电引擎包括:
具有第一侧和第二侧的至少一个热电核心;
与所述第一侧热连接的第一热交换器;
与所述第二侧热连接的第二热交换器;且其中,所述空气调节系统还包括:
第一风机,配置成产生流过所述第一热交换器的第一空气流;
第二风机,配置成产生流过所述第二热交换器的第二空气流;
冷凝管理系统,配置成用于从至少一个热电核心除去水分;以及
控制单元,配置成用于调节所述热电引擎和所述经调节的空气中的至少一个内的温度水平。
12.根据权利要求8所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述输送系统包括:
入口接口,适于从所述空气调节系统的出口接收进行经调节的空气;和
多个层,包括:
底部层,配置成阻止空气流;
通道层,配置成给所述经调节的空气流提供通道,使得所述经调节的空气流沿所述通道层的纵向轴线在至少三个方向上流动;
顶部层,其中所述顶部层的至少一部分配置成允许所述经调节的空气流的至少一部分从所述通道层流入靠近所述床垫的顶表面的周围大气中。
13.根据权利要求12所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述输送系统进一步包括:
出口接口,适于与所述空气调节系统的返回入口连接,其中,所述入口接口和所述出口接口设置在所述输送系统的相对端。
14.根据权利要求12所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述通道层包括配置成支撑人体、防止压碎和防止所述经调节的空气流的阻塞的三维(3D)网状织物。
15.根据权利要求8所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述空气调节系统进一步包括冷凝管理系统。
16.根据权利要求15所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述冷凝管理系统包括:
主冷凝管理系统,配置成从所述热电引擎吸走冷凝物,所述主冷凝管理系统包括多个吸起线和收集托盘;和
副冷凝管理系统,配置成从所述收集托盘中吸走水分,并从所述人体舒适性系统除去水分。
17.根据权利要求8所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述空气调节系统包括配置成控制所述人体舒适性系统的操作的控制单元,所述控制单元包括:
至少一个处理器;和
存储单元,配置成存储多个指令,所述多个指令配置成使所述至少一个处理器调节所述经调节的空气流的温度水平。
18.根据权利要求17所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述控制单元进一步包括:
通信接口,配置成使得所述至少一个处理器能够与以下的至少一个进行通信:第二控制单元,外部设备,现有卧室器具,和遥控器。
19.根据权利要求18所述的人体舒适性系统,其特征在于,所述至少一个处理器配置成从以下的至少一个接收操作指令:所述第二控制单元,所述外部设备,以及所述遥控器;且所述操作指令配置成改变以下的至少一个:
所述热电引擎的占空比;
至少一个风机的速度;
所述经调节的空气的湿度水平;和
所述经调节的空气的温度。
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