CN110833282A - 一种基于相变材料的恒温床垫 - Google Patents

Abstract

一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，温控处理器与温控设定装置通信连接，相变化材料层与加热层相临近设置，面层包裹相变化材料层和加热层，相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放加热层产生的热量，用户通过温控设定装置设定某个时间点恒温床垫达到某个温度值后，温控处理器控制加热层进行工作，相变化材料层能在短时间内吸收加热层产生的大量热量，通过向面层传导热量达到用户设定的温度，停止加热后，相变化材料层会释放储存的大量热量，能较长时间维持面层与用户接触的一面温度恒定，提高了能源利用的效率，有较好的节能性能。

Description

一种基于相变材料的恒温床垫

技术领域

本发明涉及生活用品领域，特别涉及一种基于相变材料的恒温床垫。

背景技术

床垫的发展历史悠久，品种繁多，床垫与人的生活密切相关，造型与制作材料多种多样，人们三分之一的时间是在床上度过的，床垫是人们睡眠休息使用的主要用具，有乳胶床垫、软床垫、弹簧床垫等，都是具有释放脊椎压力，缓解肌肉疲劳等功效的床垫。随着人们生活水平的提高，消费观念的转变，对睡眠质量的要求越来越高，追求舒适、高质量，多功能的床垫成为时代潮流。

调温床垫由于温度可调，可以提高睡眠的舒适性，受到了越来越多人群的欢迎，但是现有的调温床垫主要通过电热丝加热，但储热能力较差，加热停止后床垫的温度只能维持一段时间，一段时间过后床垫的温度会快速降低，无法较长时间保持相对恒定的温度，维持一定的温度就需要长时间一直进行加热，在使用时存在停止加热就不能较长时间保持恒定温度的情况，且节能性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何在停止加热后，较长时间保持恒定的床垫温度，因此，提供一种基于相变材料的恒温床垫。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量。

进一步地，所述加热层包括加热器、第一导线、第二导线和温度传感器，所述加热器与所述第一导线和所述第二导线的一端连接，所述温控处理器设置在所述第一导线上，所述温度传感器与所述温控处理器的输入端连接，所述温控处理器通过向所述加热器发出脉冲控制电流，控制所述加热器的工作状态，所述第一导线和所述第二导线的另一端设置有用于与外部电源连通的接插件。

进一步地，所述温控设定装置设置在所述面层的表面，所述温控设定装置包括：温度显示器和操控界面。

进一步地，所述温控设定装置为床垫遥控器，所述床垫遥控器通过红外信号或蓝牙信号向所述温控处理器传递控制信息。

进一步地，所述温控处理器具体用于：获取用户在所述温控设定装置输入的时间信息和温度信息，根据所述时间信息、所述温度信息、所述相变化材料层的导热系数和所述相变化材料层的导热面积，计算所述加热层的通电时间，根据所述通电时间控制所述加热层对所述相变化材料层进行加热。

进一步地，所述相变材料通过真空填充密封在铝塑膜中，得到所述相变材料层。

进一步地，所述相变材料的使用方式包括以下至少一种：

所述相变材料通过胶囊包裹使用；

所述相变材料通过改性剂吸附使用；

所述相变材料直接作为原料进行使用。

进一步地，所述相变材料包括：石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或烷烃蜡中的至少一种。

进一步地，所述相变材料的导热系数为0.18～3W/m.k。

进一步地，所述恒温床垫还包括填充层，所述填充层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述填充层具有以下至少一种效果：保温、绝缘以及提供弹性载体。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于相变材料的恒温床垫，用户在所述温控设定装置设定某个时间点所述恒温床垫达到某个温度后，所述温控处理器通过控制所述加热层产生热量，所述相变化材料层能在短时间内吸收所述加热层产生的大量热量，所述相变化材料层通过向所述面层传导热量，使得所述面层与用户接触的整片区域上达到用户设定的温度，所述加热层停止加热后，随着所述面层温度的降低，所述相变化材料层会不断释放储存的大量热量，能较长时间维持所述面层与用户接触的一面温度，提高了能源利用的效率，有较好的节能性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一个实施例的恒温床垫的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的恒温床垫的剖视图；

图3为本发明一个实施例的恒温床垫加热层的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的恒温床垫的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

如图1和图2所示，在一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层100、加热层300、相变化材料层200、温控处理器330和温控设定装置，所述温控处理器330与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层200与所述加热层300相临近设置，所述面层100包裹所述相变化材料层200和所述加热层300，所述相变化材料层200通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量。具体的，所述恒温床垫包括一层所述加热层300和一层所述相变化材料层200，所述相变化材料层200设置在所述加热层300上，所述相变化材料层200与所述加热层300贴合并包裹在所述面层100内，所述温控设定装置设置在所述面层100的表面靠近用于放置所述恒温床垫床的床头一侧，所述温控设定装置包括用于显示所述恒温床垫当前温度的温度显示器和用于设定加热温度和定时的操控界面，或所述温控设定装置也可以为床垫遥控器，所述床垫遥控器通过红外信号或蓝牙信号向所述温控处理器330传递控制信息。

本发明提供的一种基于相变材料的恒温床垫，用户在所述温控设定装置设定某个时间点所述恒温床垫达到某个温度后，所述温控处理器通过控制所述加热层产生热量，所述相变化材料层能在短时间内吸收所述加热层产生的大量热量，所述相变化材料层通过向所述面层传导热量，使得所述面层与用户接触的整片区域上达到用户设定的温度，所述加热层停止加热后，随着所述面层温度的降低，所述相变化材料层会不断释放储存的大量热量，能较长时间维持所述面层与用户接触的一面温度，提高了能源利用的效率，有较好的节能性能。

实施例2

如图3所示，以下实施例对加热层的结构进行详细描述：所述加热层300包括加热器310、第一导线320、第二导线340和温度传感器，所述加热器310与所述第一导线320和所述第二导线340的一端连接，所述温控处理器330设置在所述第一导线320上，所述温度传感器与所述温控处理器330的输入端连接，所述温控处理器330通过向所述加热器310发出脉冲控制电流，控制所述加热器310的工作状态，所述第一导线320和所述第二导线340的另一端设置有用于与外部电源连通的接插件350。

具体的，所述加热器310与所述第一导线320的一端和所述第二导线340的一端连接，所述加热器310的工作电压为36V或220V，所述温度传感器设置在所述面层100靠近所述相变化材料层200的一侧，所述温度传感器用于检测所述恒温床垫的温度信号，所述温度信号为所述恒温床垫当前的温度值，并将温度信号发送至所述温控处理器330，所述温控处理器330通过接收所述温度传感器的信号并与用户设定温度值进行比较运算，通过向所述加热器310发出脉冲控制电流，控制所述加热器310进行工作，所述恒温床垫达到用户的设定的温度值后停止工作。

实施例3

在本发明实施例中，对本发明的恒温床垫的控温逻辑进行描述具体包括：

所述温控处理器具体用于：获取用户在所述温控设定装置输入的时间信息和温度信息，根据所述时间信息、所述温度信息、所述相变化材料层的导热系数和所述相变化材料层的导热面积，计算所述加热层的通电时间，根据所述通电时间控制所述加热层对所述相变化材料层进行加热。具体的，所述时间信息为用户在所述温控设定装置上设定的具体时间点，所述温度信息为用户在所述温控设定装置上设定的温度值，用户通过所述温控设定装置设定某一时间点达到某个温度值后，所述温控处理器通过接收所述温度传感器的温度信号，所述温度信号为当前所述恒温床垫的温度，并与用户设定的温度值进行比较，再根据所述相变材料的导热系数和所述相变化材料层的导热面积计算所述加热器的通电时间，所述相变材料的导热系数为0.18～3W/m.k，在到达用户指定时间前，通过向所述加热器发出脉冲控制电流，控制所述加热器对所述相变化材料层进行加热，使得所述恒温床垫温度在用户设定的时间点能够达到用户设定的温度，能够满足用户提前较长一段时间设定好温度和时间，期间通过所述温控处理器计算出所述加热器的通电时间，根据需要的通电时间，在到达用户设定时间前开始加热，不仅能够节能，而且能够增加用户使用所述恒温床垫的设定温度的时间选择范围，提高了用户使用所述恒温床垫的自主性，可以提前较长一段时间进行设定。

实施例4

如图4所示，一个实施例中，所述恒温床垫还包括填充层400，所述填充层400包裹所述相变化材料层200和所述加热层300，所述填充层400具有以下至少一种效果：保温、绝缘以及提供弹性载体。具体的，所述填充层400通过填充到所述面层100中，包裹所述相变化材料层200和所述加热层300，填充材料为海绵、记忆棉或天然乳胶等，能够为所述恒温床垫提供弹性载体，增加柔软度，提高用户使用的舒适性，具有良好的弹性，不易变形，同时还具有保温和绝缘的作用，耐燃性好，在过热的情况下，不会产生有毒物质。

实施例5

一个实施例中，所述相变材料通过真空填充密封在铝塑膜中，得到所述相变材料层，所述相变材料的使用方式包括以下至少一种：所述相变材料通过胶囊包裹使用；所述相变材料通过改性剂吸附使用；所述相变材料直接作为原料进行使用。具体的，所述相变材料包括：石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或烷烃蜡中的至少一种，所述相变材料本身具有吸放热和储热的能力，所述相变材料的相变温度为25℃～50℃，为了使所述相变材料应用方便或者降低所述相变材料在物理状态转变时漏出造成的损耗，使用胶囊或者改性剂作为所述相变材料的载体，来减少所述相变材料在应用中的损耗；所述相变材料在实际应用中也可以直接被使用，或者根据实际需求进行再加工使用，最后将不同使用方式的所述相变材料真空填充密封在铝塑膜中，得到所述相变材料层。

实施例6

一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量，所述相变材料为烷烃蜡，直接作为原料，真空填充密封在铝塑膜中，达到37℃后停止加热1小时，所述相变材料的导热系数为3W/m.k。

实施例7

一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量，所述相变材料为石蜡，通过改性剂吸附使用，真空填充密封在铝塑膜中，达到37℃后停止加热2小时，所述相变材料的导热系数为3W/m.k。

实施例8

一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量，所述相变材料为聚乙烯蜡，通过胶囊包裹使用，真空填充密封在铝塑膜中达到37℃后停止加热3小时，所述相变材料的导热系数为3W/m.k。

实施例9

一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量，所述相变材料为烷烃蜡，直接作为原料，真空填充密封在铝塑膜中，达到45℃后停止加热1小时，所述相变材料的导热系数为1W/m.k。

实施例10

一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量，所述相变材料为烷烃蜡，通过改性剂吸附使用，真空填充密封在铝塑膜中，达到45℃后停止加热2小时，所述相变材料的导热系数为2W/m.k。

实施例11

一个实施例中，一种基于相变材料的恒温床垫，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量，所述相变材料为烷烃蜡，通过胶囊包裹使用，真空填充密封在铝塑膜中，达到45℃后停止加热3小时，所述相变材料的导热系数为3W/m.k。

实施例12

实施例6～11所述的一种基于相变材料的恒温床垫的所述面层温度达到用户所需温度时，停止加热，在各个不同时间段后，所述温度显示器显示所述面层的温度结果如表1所述：

表1

由表1的数据可知，本发明的一种基于相变材料的恒温床垫，所述相变材料的相变温度为25℃～50℃，经测试发现，停止加热后温度为37℃时，一个小时后，所述面层温度处于相变温度之间，说明所述相变材料正处于从一种物理形态向另一种物理形态转变，此时温度与停止加热时相差不大，能够保持所述面层温度恒定；两个小时后，所述面层温度低于相变温度，说明相变材料已完全转变成另一种物理形态，此时所述面层温度差开始变大；三个小时后，所述相变材料温度低于相变温度，此时所述面层温度为常温下所述面层的温度；停止加热后温度为45℃时，一个小时后，所述面层温度处于相变温度之间，说明所述相变材料正处于一种物理形态向另一种物理形态转变，此时温度与停止加热时相差不大，能够保持所述面层温度恒定；两个小时后，所述面层温度等于相变温度，说明相变材料已接近完全转变成另一种物理形态，此时所述面层温度比停止加热一小时后的温度高；三个小时后，所述相变材料温度远低于相变温度，此时所述面层温度为常温下所述面层的温度，因此，所述一种基于相变材料的恒温床垫在两个小时内能够维持相对恒定的温度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，包括：面层、加热层、相变化材料层、温控处理器和温控设定装置，所述温控处理器与所述温控设定装置通信连接，所述相变化材料层与所述加热层相临近设置，所述面层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述相变化材料层通过转变物理形态吸收或释放所述加热层产生的热量。

2.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述加热层包括加热器、第一导线、第二导线和温度传感器，所述加热器与所述第一导线和所述第二导线的一端连接，所述温控处理器设置在所述第一导线上，所述温度传感器与所述温控处理器的输入端连接，所述温控处理器通过向所述加热器发出脉冲控制电流，控制所述加热器的工作状态，所述第一导线和所述第二导线的另一端设置有用于与外部电源连通的接插件。

3.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述温控设定装置设置在所述面层的表面，所述温控设定装置包括：温度显示器和操控界面。

4.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述温控设定装置为床垫遥控器，所述床垫遥控器通过红外信号或蓝牙信号向所述温控处理器传递控制信息。

5.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述温控处理器具体用于：获取用户在所述温控设定装置输入的时间信息和温度信息，根据所述时间信息、所述温度信息、所述相变化材料层的导热系数和所述相变化材料层的导热面积，计算所述加热层的通电时间，根据所述通电时间控制所述加热层对所述相变化材料层进行加热。

6.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述相变材料通过真空填充密封在铝塑膜中，得到所述相变材料层。

7.如权利要求6所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述相变材料的使用方式包括以下至少一种：

所述相变材料通过胶囊包裹使用；

所述相变材料通过改性剂吸附使用；

所述相变材料直接作为原料进行使用。

8.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述相变材料包括：石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或烷烃蜡中的至少一种。

9.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述相变材料的导热系数为0.18～3W/m.k。

10.如权利要求1所述的一种基于相变材料的恒温床垫，其特征在于，所述恒温床垫还包括填充层，所述填充层包裹所述相变化材料层和所述加热层，所述填充层具有以下至少一种效果：保温、绝缘以及提供弹性载体。

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