CN107772906A - 冷/暖两用调温垫 - Google Patents

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Abstract

冷/暖两用调温垫，其特征在于：调温垫分为两层、即分为高温层(1)和低温层(2)，两层中分别设置不同相变温度的相变储能模块(3)，高温层(1)中选用的相变材料的相变温度高于低温层(2)中选用的相变材料的相变温度；调温垫采用高温层+低温层的分层设计，分别满足制冷/制热两种应用需求，并且两层可以协同工作、相辅相成。

Description

冷/暖两用调温垫
技术领域
本发明涉及一种冷/暖两用调温垫，采用相变储能技术、实现温度精确控制，是适合冷/暖两种用途的提高人体舒适度的调温垫，属于生活日常用品技术领域。
背景技术
当采用常规暖通空调系统进行制冷/制热时，首先会对空间内的环境温度起到调节作用，而对于与人体直接接触的小环境的调节能力较弱；不仅能耗较高、舒适度也受到影响。真正高效率、高舒适度的方法是在调节空间内“大环境”的同时调节与人体直接接触的“小环境”。
人体的舒适度首先取决于与人体直接接触的小环境，而后起作用的才是所在空间的大环境。因此，出现了各种调温垫产品，调温垫用途为床垫、座垫、靠垫或者衬垫等。
现有的可以调节温度的调温垫，具有制热或制冷的功能。但由于这两种功能之间存在矛盾、因此现有产品多为只有单一功能或侧重于单一功能、另一功能为辅的产品。
发明内容
为提高人体舒适度，本发明的技术方案是采用相变储能技术、将与人的身体接触的调温垫的温度调节到与人体自身温度比较接近的范围内，并采用高温层+低温层的分层设计、实现温度精确控制、分别满足制冷/制热两种应用需求。具体方案是：
调温垫分为两层、即分为高温层1和低温层2，两层中分别设置不同相变温度的相变储能模块3，高温层1中选用的相变材料的相变温度高于低温层2中选用的相变材料的相变温度；
用于输送冷/热量的管路4设置于高温层1和低温层2之间；管路4与冷/热源5连接，冷/热源5开启制冷/制热模式，通过工质将冷/热量输送到调温垫中，降低/提高调温垫的温度，并由相变储能模块3储存冷/热量，在使用过程中持续平稳的释放；
在进行制冷时，将低温层2作为正面、高温层1起辅助调节作用，制冷时工质的运行温度设定为低于低温层2的相变材料的相变温度；
在进行制热时，将高温层1作为正面、低温层2起辅助调节作用，制热时工质的运行温度设定为高于高温层1的相变材料的相变温度。
在调温垫的背面设置热反射膜8，用于反射冷/热量、使得冷/热量集中向正面散发。
当环境条件适宜时，可以不使用冷/热源5，而是利用环境温度的波动，使得调温垫得以自然循环使用；（即室内环境温度足以为相变储能模块3补充冷/热量时，例如过渡季节中的某些时间段，或者在制冷/制热季中，室内有其他冷/热源在运行时，包括地暖、空调等）
制冷模式中，当环境温度低于相变储能模块3的相变温度时，利用环境条件为相变储能模块3补充冷量，然后在使用过程中释放冷量；
制热模式中，当环境温度高于相变储能模块3的相变温度时，利用环境条件为相变储能模块3补充热量，然后在使用过程中释放热量。
本发明的有益效果是：
1、对调温垫所在的局部区域进行制冷/制热，能耗低、效果好；
2、通过相变材料的特性可将调温垫的温度精确调节到与人体自身温度比较接近的范围内，舒适度高；
3、当调温垫与常规暖通空调系统共同使用时，可以适当降低常规暖通空调系统的输出功率，在调节“大环境”的同时调节“小环境”，降低了人体舒适度对“大环境”的依赖度；
4、调温垫采用高温层+低温层的分层设计，分别满足制冷/制热两种应用需求，并且两层可以协同工作、相辅相成。
附图说明
附图1：本发明的制冷运行时调温垫的截面图
附图2：本发明的制热运行时调温垫的截面图
附图3：本发明采用液体工质时的结构图
附图4：本发明采用气体工质时的结构图
附图5：本发明采用气体工质时的A-A剖面结构图。
具体实施方式
以下，结合实施例及附图对本发明的方案进行进一步说明。
实施例1：
调温垫包括面层9、衬垫层10、高温层1、低温层2、热反射膜8，高温层1、低温层2以及其中的管路4封装成一个整体，简称“调温层”。其中高温层1中选用的相变材料的相变温度为26-30℃，低温层2中选用的相变材料的相变温度为20-24℃（在特定应用中，可选用相变温度更高或更低的相变材料）；
如图1所示，进行制冷时，由低温层2作为正面贴近衬垫层10。由于制冷时工质的运行温度设定为低于低温层2的相变材料的相变温度，因此高温层1和低温层2中的相变储能模块3均能够储存冷量并且其中的相变储能材料产生相变（液态转固态）。在工作状态下，人体通过面层9、衬垫层10、更贴近于低温层2。此时，低温层2的温度更接近于体感舒适的温度，高温层1和热反射膜8可以隔绝“大环境”温度对调温垫的影响；并且当低温层2中储存的冷量消耗殆尽时，高温层1也可以提供体感相对舒适的温度从而起到辅助调节作用。
如图2所示，进行制热时，将面层9打开，再将“调温层”整体翻转180°、由高温层1作为正面贴近衬垫层。由于制热时工质的运行温度设定为高于高温层1的相变材料的相变温度，因此高温层1和低温层2中的相变储能模块3均能够储存热量并且其中的相变储能材料产生相变（固态转液态）。在工作状态下，人体通过面层9、衬垫层10、更贴近于高温层1。此时，高温层1的温度更接近于体感舒适的温度，低温层2和热反射膜8可以隔绝“大环境”温度对调温垫的影响；并且当高温层1中储存的热量消耗殆尽时，低温层2也可以提供体感相对舒适的温度从而起到辅助调节作用。
实施例2：
当工质为液体时，管路4为闭式循环系统。如图3所示，冷/热源5与管路4之间采用快装接头6连接（快装接头6为成对使用），快装接头6处于脱离状态时分别将管路4和冷/热源5的出入口封闭（防止液体工质从管路4或者冷/热源5中泄露出来），快装接头6处于连接状态时将管路4与冷/热源5连通。
并且，调温垫中内置一个或多个温度传感器7，用于监测调温垫使用情况、以及调温垫中的相变储能模块3储存的冷/热量的充足程度；通过监测温度的变化判定相变储能模块3储存的冷/热量的充足程度；
温度传感器7连接到控制模块13，控制模块13可以读取温度数据、进行分析判断、并对调温垫的工作状态做出相应的提示。
当调温垫中的相变储能模块3储存的冷/热量充足时，将冷/热源5停止、或将调温垫与冷/热源5断开并独立使用；
当调温垫中的相变储能模块3储存的冷/热量不足时，将冷/热源5启动补充冷/热量备用、或将调温垫与冷/热源5连接并协同使用。
结合快装接头6就可以实现移动式应用，即正常情况下调温垫与冷/热源5断开并独立使用，当控制模块13提示冷/热量不足、或者体感舒适度下降时，将调温垫连接到冷/热源5补充冷/热量。这种应用形式灵活性强，适用于轻薄型、易移动的座垫、靠垫等产品，这样使用一个冷/热源5就可以为多个调温垫服务。
实施例3：
当工质为气体时（气体工质一般采用空气），管路4为开式循环系统，即在调温垫内部的管路4中设置多个出气口12，使得部分或全部气体工质散发到调温垫所在的小环境中。
如图4、5所示，在高温层1和低温层2中设置透气孔11，管路4上均匀的设置出气口12，使得气体工质可以由管路4→出气口12→透气孔11→衬垫层10→面层9，其中一部分冷/热量由调温垫中的相变储能材料吸收、另外的冷/热量透过调温垫向人体表面散发。
采用空气做为气体工质的好处是系统连接简单，不像液体工质存在泄露的隐患；而且空气的穿透性好、可以较快的体现出制冷/制热的效果。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.冷/暖两用调温垫，其特征在于：调温垫分为两层、即分为高温层(1)和低温层(2)，两层中分别设置不同相变温度的相变储能模块(3)，高温层(1)中选用的相变材料的相变温度高于低温层(2)中选用的相变材料的相变温度；
用于输送冷/热量的管路(4)设置于高温层(1)和低温层(2)之间；管路(4)与冷/热源(5)连接，冷/热源(5)开启制冷/制热模式，通过工质将冷/热量输送到调温垫中，降低/提高调温垫的温度，并由相变储能模块(3)储存冷/热量，在使用过程中持续平稳的释放；
在进行制冷时，将低温层(2)作为正面、高温层(1)起辅助调节作用，制冷时工质的运行温度设定为低于低温层(2)的相变材料的相变温度；
在进行制热时，将高温层(1)作为正面、低温层(2)起辅助调节作用，制热时工质的运行温度设定为高于高温层(1)的相变材料的相变温度。
2.根据权利要求1所述的冷/暖两用调温垫，其特征在于：在调温垫的背面设置热反射膜(8)，用于反射冷/热量、使得冷/热量集中向正面散发。
3.根据权利要求1所述的冷/暖两用调温垫，其特征在于：工质可以是液体或气体，当工质为液体时，管路(4)为闭式循环系统；当工质为气体时，管路(4)为开式循环系统，即在调温垫内部的管路(4)中设置多个出气口(12)，使得部分或全部气体工质散发到调温垫所在的小环境中。
4. 根据权利要求1所述的冷/暖两用调温垫，其特征在于：冷/热源(5)与管路(4)之间采用快装接头(6)连接，快装接头(6)处于脱离状态时将管路(4) 和冷/热源(5)的出入口封闭，快装接头(6)处于连接状态时将管路(4) 与冷/热源(5)连通。
5.根据权利要求1所述的冷/暖两用调温垫，其特征在于：调温垫中内置一个或多个温度传感器(7)，用于监测调温垫使用情况、以及调温垫中的相变储能模块(3)储存的冷/热量的充足程度；
当调温垫中的相变储能模块(3)储存的冷/热量充足时，将冷/热源(5)停止、或将调温垫与冷/热源(5)断开并独立使用；
当调温垫中的相变储能模块(3)储存的冷/热量不足时，将冷/热源(5)启动补充冷/热量备用、或将调温垫与冷/热源(5)连接并协同使用。
6.根据权利要求1所述的冷/暖两用调温垫，其特征在于：当环境条件适宜时，可以不使用冷/热源(5)，而是利用环境温度的波动，使得调温垫得以自然循环使用；
制冷模式中，当环境温度低于相变储能模块(3)的相变温度时，利用环境条件为相变储能模块(3)补充冷量，然后在使用过程中释放冷量；
制热模式中，当环境温度高于相变储能模块(3)的相变温度时，利用环境条件为相变储能模块(3)补充热量，然后在使用过程中释放热量。
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