CN109068862A - 气流控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于可充气物体(20)的气流控制装置，所述气流控制装置包括：密封气室(10)和能够与电源相连的印刷电路板(22A、22B)，所述密封气室(10)被设置为与气泵(12)相连，所述印刷电路板(22A、22B)形成限定所述密封气室(10)的面的表面并具有至少一个孔(26)。所述装置还包括与所述印刷电路板(22A、22B)相连并覆盖所述孔(26)的至少一个螺线管阀(14)，所述螺线管阀(14)包括外壳(28)、外线圈(30)、固定的内金属圆柱体(32)、嘴(18)以及杆(16)，所述嘴(18)用于将所述螺线管阀(14)的内侧与所述可充气物体(20)相连，所述杆(16)具有橡皮头和弹簧。

Description

气流控制装置
技术领域
本发明涉及可充气物体的领域，更具体的涉及用于对所述物体充气的装置，并且更具体的涉及用于对所述可充气物体充气和／或放气的气流进行控制的控制装置。
背景技术
可充气物体被广泛的用于许多技术领域，例如供人休息的基座，如床垫、垫子、枕头、沙发等。这类物体可以通过手泵或电泵来充气。基于物体的尺寸以及用户希望为其提供的压力的水平，手泵要求大量的用户时间和精力。
相较于手泵，电泵能够非常轻松的对所述物体进行充气／放气，但对所述物体的充气不能提供合适水平的控制。用户必须靠近气泵并在他／她认为所述物体已被充分充气的时候停止充气。该操作一般需要用户进行数次调节，直至达到用户满意的充气压力水平。
另外，一些可充气物体包括数个需要单独充气的区域，例如床垫。因此，用户必须将气泵与该可充气物体的某一区域相接并启动气泵直至达到期望水平的充气程度。然后，用户必须将所述气泵与所述区域断开并对该物体的各个独立区域重复上述操作。该任务需要大量的时间，对用户而言可能不胜其扰。
因此，需要一种装置来控制气泵和可充气物体之间的充气气流，该装置能够解决本领域中常用的电泵所存在的问题或至少提供一种可靠舒适和易用的替代方案。
发明内容
为了解决前述的缺陷，本发明公开了一种气流控制装置，所述气流控制装置包括：
－密封气室，所述密封气室被设置为与气泵相连；
－印刷电路板，所述印刷电路板可以与电源相连，所述印刷电路板形成限定所述密封气室一个面的表面并具有至少一个孔；
－至少一个螺线管阀，所述至少一个螺线管阀与所述印刷电路板相连，所述至少一个螺线管阀中的每一个都覆盖所述至少一个孔中的每一个，其中所述螺线管阀的每一个包括： -外壳；
-外线圈；
-固定的内金属圆柱；
-嘴，所述嘴用于将所述螺线管阀的内侧与可充气物体相连；
-杆，所述杆具有橡胶头和弹簧，所述杆能够在所述内金属圆柱内的伸展位置和收缩位置之间移动，所述伸展位置用于阻挡对应孔，所述收缩位置使得所述螺线管阀的内侧与所述气室通过所述对应孔连通。
所述气泵因此通过所述密封气室以及所述螺线管阀与待充气物体连接。当所述螺线管阀的杆处于伸展位置并通过橡胶头挡住所述对应孔时，所述连接可以被中断，使得所述可充气物体的充气被停止，而不必停掉所述气泵或将所述可充气物体与所述螺线管阀断开。
通过印刷电路板对所述线圈施加不同的电压来使得所述杆在所述伸展位置和所述收缩位置之间移动。
附图说明
下列附图以举例的方式说明了根据本发明的优选具体实施方式，结合这些附图可以更好的理解本发明，但是这些附图不应被解释为以任何方式限制本发明。
图1是设置在气泵和可充气物体之间的根据本发明的气流控制装置的总体图；
图2是根据本发明的优选具体实施方式的气流控制装置的分解图；
图3是根据图2的装置的纵向截面图；
图4是显示了螺线管阀内侧的根据图2的装置的细节横截面图；
图5是根据本发明的另一个优选具体实施方式的气流控制装置的分解图；
图6A和6B是图5的气流控制装置的气动回路在对可充气物体充气的模式(图6A)和放气的模式(图6B)的图表。
具体实施方式
图1是根据本发明的气流控制装置的总体图，通过高度示意的方式显示了其运作。如图所示，所述装置包括气室(10)，气室(10)可以与外部气泵(12)相连。虽然图1未详细显示，气室(10)的上表面由可与电源相连的印刷电路板形成。另外，印刷电路板具有孔(26)，螺线管阀(14)就安装在孔(26)上。除了该图未显示的其它部件，螺线管阀(14)包括杆(16)，杆(16)可以在螺线管阀(14)内的两个位置之间移动。在第一伸展位置，杆(14)挡住气室(10)的孔(26)，而在第二收缩位置，螺线管阀(14)和气室(10)通过所述孔(26)连通。
螺线管阀(14)还包括嘴(18)，嘴(18)用于将螺线管阀(14)的内侧与可充气物体(20)连接。
气泵(12)因此通过密封气室(10)以及螺线管阀(14)的内侧与可充气物体(20)相连。可以通过用螺线管阀(14)的杆(16)挡住气室(10)的孔(26)来中断气泵(12)和可充气物体(20)之间的连通。
图2更清楚的显示了根据本发明的气流控制装置的优选具体实施方式。如图所示，该装置包括气室，在本实施例中该气室由上印刷电路板(22A)、下印刷电路板(22B)以及两个印刷电路板(22A、22B)之间的边缘连接部件(24)所限定。印刷电路板(22A、22B)中的每一个都具有多个孔(26)(该图未示出)。
该装置进一步包括多个螺线管阀(14)，所述多个螺线管阀(14)在印刷电路板(22A、22B)中的每一个上的多个对应孔(26)中串联连接。
因此该气流控制装置具有精简的结构，能够通过多个螺线管阀(14)同时控制多个可充气物体(或同一物体的独立可充气区域)。例如，可以通过该装置同时控制床垫和相关枕头的充气/放气以及构成单个床垫的多个独立充气区域的充气/放气。
通过对应孔(26)与各种螺线管阀(14)相连的密封气室(10)的形状如图3所示。
气流控制装置的螺线管阀(14)的细节如图4所示。螺线管阀(14)包括外壳(28)、外线圈(30)、固定的内金属圆柱(32)、嘴(18)以及杆(16)。嘴(18)使可充气物体(20)与螺线管阀(14)相连，并且因此通过孔(26)使其与气室(10)及气泵(12)相连。
杆(16)具有橡胶头和弹簧。橡胶头使得杆与对应孔(26)合适的连接，这样有利于对孔进行密封阻挡。另外，橡胶头能够防止杆(16)和对应的印刷电路板(22A、22B)由于二者在杆(16)的伸展位置摩擦而造成的磨损。当磁场不存在的情况下弹簧将杆(16)推动至伸展位置，如下文所释。
杆(16)可以因此在内金属圆柱(32)内的伸展位置和收缩位置之间移动，所述伸展位置用于挡住对应孔(26)，所述收缩位置使得所述螺线管阀(14)的内侧与气室(10)通过所述对应孔(26)连通。
通过印刷电路板(22A、22B)对线圈(30)施加不同的电压使得所述不同的电压在线圈(30)中产生磁场将杆(14)吸引至其收缩位置，从而使杆(14)在伸展位置和收缩位置之间移动。当磁场不再存在时，弹簧推动杆(14)至其伸展位置以挡住孔(26)。
气流在气泵(12)和可充气物体(20)之间能够双向流动，因此气流控制装置可以被用于对与嘴(18)相连的可充气物体(20)进行充气和放气。另外，当杆(16)处于伸展位置以挡住孔(26)时，可以在可充气物体(20)的内部以密封的方式保持一定水平的压力。
为了更加简单的连接气泵(12)和气室(10)，根据本发明的一个具体实施方式的装置包括中空件(未示出)，该中空件连接在印刷电路板(22A、22B)之一中的孔(26)上，该孔(26)使得气室(10)和气泵(12)永久连接。
图5显示了气流控制装置的第二优选具体实施方式的分解图。在该具体实施方式中，装置包括外壳(34)，外壳(34)罩住并因此保护该装置的所有部件。外壳(34)具有孔(38)，其用于各个螺线管阀(14)与外部可充气物体(20)的连接，以及用于插入电线，电线用于将各个印刷电路板(22A、22B)与外部电源相连，例如通用电插座或车载插座。
由印刷电路板(22A、22B)和连接部件(24)(形成气室(10))以及螺线管阀(14)构成的组件与图2至图4所述的组件类似，因此在此对这些部件不再赘述。
在该具体实施方式中，该装置不再与独立于装置的气泵(12)相连，而是在外壳(34)内包括气泵(12)。该装置还包括第一外部螺线管阀(36A)和第二外部螺线管阀(36B)，所述第一外部螺线管阀(36A)与气泵(12)的出气口相连，第二外部螺线管阀(36B)与气泵(12)的进气口相连，下文将另有详述。外部螺线管阀(36A、36B)为双向螺线管阀，即每个端口既可以作为进口也可以作为出口，这样他们就可以控制可充气物体(20)的充气和放气。
图5所示的气流控制装置的运行可以在图6A和6B中看的更清楚。气泵(12)和外部螺线管阀(36A、36B)通过数个空气导管在气动回路中相连。空气导管将两个外部螺线管阀(36A、36B)相互连通，并进一步通过T形部件与上文所述的气室(10)连通。
图6A显示了对可充气物体(20)充气的模式。在该具体实施方式中，气泵(12)通过外部螺线管阀(36B)吸入空气，并将空气送至外部螺线管阀(36A)。空气无法继续通过外部螺线管阀(36B)，因此通过上文所述的T形部件向前移动至气室(10)。已经到达气室(10)的空气通过上文所述的对应的螺线管阀(14)被引至可充气物体(20)。
在图6B中，外部螺线管阀(36A、36B)的运行方向变了，这样气泵从物体(20)抽出空气，然后通过螺线管阀(14)、气室(10)以及外部螺线管阀(36B)。气泵(12)将抽出的空气通过螺线管阀(36A)经由气动回路的导管排放至外部。
根据附图未示出的另一个具体实施方式，气流控制装置还包括位于连接在印刷电路板上的各个螺线管阀内部的压力感应器。该感应器测定对应螺线管阀内部的压力并因此测定与其相连的可充气物体内部的压力。另外，该装置可以包括内部控制工具(例如可编程逻辑以及合适的用户界面，如按钮、触屏等)，或用于与外部控制工具(例如电脑、智能手机、平板等)进行通信的工具(有线或无线的，例如通过WiFi、蓝牙、射频等)。所述(内部或外部)控制工具使用户能够根据各个压力感应器检测到的压力简单精确的控制（即气泵的和各个螺线管阀的）控制装置的运行。具体而言，用户可以输入例如参考压力值使控制装置根据输入的参考值和感应器检测到的压力来控制气泵的运行(启/停等)和/或对应螺线管阀的运行(开/合、时间等)，使得可充气物体中的压力保持在用户输入的同一参考值。
因此，根据上述优选具体实施方式的气流控制装置具有各种应用。例如，该装置可以用于生产床垫、枕头等，这些产品的支撑水平和/或舒适度可以通过独立的可充气区域单独调节，利用单个气泵可以对所有可充气区域充气。
另外，在如上文所述的在各个螺线管阀内部纳入压力感应器的气流控制装置中，可以对各个可充气区域施加的压力的变化进行研究，以研发算法来确定移动、姿势变化、乃至呼吸和心率。
另外，在最后一个具体实施方式中，气流控制装置还可以用于测定/诊断乃至模拟。换言之，该装置允许确定躯体对休息表面施加的压力并通过该信息建立算法来模拟对所述躯体理想的休息产品，将可充气区域调节至具体的软硬程度。这样可以在后续制造休息产品时基于泡沫、弹簧或任何其它具有不同软硬程度和/或支撑水平的材料针对所述躯体进行定制生产。
虽然本发明是结合了优选具体实施方式进行的说明，但是本领域的技术人员可以做出改变和改进，同时不超出权利要求的保护范围。例如，虽然本发明已经说明本发明的一个具体实施方式包括单个螺线管阀以及一个具体实施方式包括两个印刷电路板以及与之分别相连的多个螺线管阀，本发明同样涵盖了包括与单个印刷电路板中的多个对应孔串联连接的相应数量的多个螺线管阀的气流控制装置，这是显而易见的。
本发明的另一个具体实施方式预期了一种装置，该装置包括气泵，该气泵的极性可以转换，使得所述控制装置可以用于对可充气物体充气和放气，而不必使用上文所述的外部螺线管阀。
虽然上文提及了气流控制装置与外部电源相连，但是也可以预期额外包含电池或使用电池替代外部电源，所述电池可以为可充电电池，其作为内部电源成为控制装置的部件。

Claims (11)

1.气流控制装置，其特征在于，所述气流控制装置包括：
－密封气室(10)，所述密封气室(10)被设置为与气泵(12)相连；
－印刷电路板(22A、22B)，所述印刷电路板(22A、22B)能够与电源相连，所述印刷电路板(22A、22B)形成限定所述密封气室(10)面的表面并具有至少一个孔(26)；
－至少一个螺线管阀(14)，所述至少一个螺线管阀(14)与所述印刷电路板(22A、22B)相连，所述至少一个螺线管阀(14)中的每一个都覆盖所述至少一个孔(26)中的一个，其中每个所述螺线管阀(14)包括：
-外壳(28)；
-外线圈(30)；
-固定的内金属圆柱(32)；
-嘴(18)，所述嘴(18)用于将所述螺线管阀(14)的内侧与可充气物体(20)相连；
-杆(16)，所述杆(16)具有橡胶头和弹簧，所述杆(16)能够在所述内金属圆柱(32)内的伸展位置和收缩位置之间移动，所述伸展位置用于挡住对应孔(26)，所述收缩位置使得所述螺线管阀(14)的内侧与所述气室(10)通过所述对应孔(26)连通；
通过印刷电路板(22A、22B)对所述线圈(30)施加不同的电压来使得所述杆(16)在所述伸展位置和所述收缩位置之间移动，从而控制所述气泵(12)和所述可充气物体(20)之间的气流。
2.根据上述权利要求所述的装置，其特征在于：
所述装置包括多个螺线管阀(14)，所述多个螺线管阀(14)串联连接在所述印刷电路板(22A、22B)中的相应数量的多个对应孔(26)上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：
所述密封气室(10)由上印刷电路板(22A)、下印刷电路板(22B)以及所述两个印刷电路板(22A、22B)之间的边缘连接部件(24)所限定，每个所述印刷电路板(22A、22B)都具有多个孔(26)，并且进一步包括多个螺线管阀(14)，所述多个螺线管阀(14)串联连接在所述印刷电路板(22A、22B)中的相应数量的多个对应孔(26)上。
4.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于：
所述装置进一步包括与所述密封气室(10)相连的气泵(12)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：
所述气泵(12)的极性可以转换，使其可以对所述可充气物体(20)进行充气和放气。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：
所述装置进一步包括第一外部螺线管阀(36A)和第二外部螺线管阀(36B)，所述第一外部螺线管阀(36A)与气泵(12)的出气口相连，所述第二外部螺线管阀(36B)与气泵(12)的进气口相连，这样所述装置可以在不转换所述气泵(12)的情况下控制所述可充气物体(20)的充气和放气。
7.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于：
所述装置还包括压力感应器，所述压力感应器位于连接在印刷电路板(22A、22B)上的各个螺线管阀(14)内部，所述压力感应器用于测量与其相连的可充气物体(20)内部的压力。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述装置进一步包括控制工具，所述控制工具用于基于所述压力感应器中的每一个所检测到的压力控制所述气泵(12)和所述螺线管阀(14)中每一个的运行。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：
所述装置进一步包括用于与外部控制工具进行通信的工具，所述外部控制工具用于基于所述压力感应器中的每一个所检测到的压力控制所述气泵(12)和所述螺线管阀(14)中每一个的运行。
10.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于：
所述电源为可充电电池。
11.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于：
所述装置进一步包括外壳(34)，所述外壳(34)罩住所述装置的所有部件。
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