CN111150253A - 一种空调座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调座椅，涉及空调座椅技术领域，包括座面，所述座面的底面固定连接有支撑腿，所述座面的上表面固定连接有靠背杆，所述座面的底面设有半导体制冷模块，所述半导体制冷模块包括半导体制冷片、散热铝块和散热风扇，所述半导体制冷片的冷面与座面的底面相接触，所述半导体制冷片的热面设有散热风扇，所述座面的底面固定连接有第一螺钉，所述第一螺钉远离座面的一端贯穿散热风扇并延伸至散热风扇的下方，所述第一螺钉的底端套设有螺母，所述散热风扇远离半导体制冷片的一侧面固定连接有散热铝块。该空调座椅，具备单独的针对不同个体进行制冷或制热的环境，能够让每一个不同的个体在消耗最小的能源时达到舒适的优点。

Description

一种空调座椅

技术领域

本发明涉及空调座椅技术领域，具体为一种空调座椅。

背景技术

如今，人们坐在办公室办公的时间越来越多，所以有一个舒适的办公室环境变得十分重要，办公室内的温度是一种最影响舒适性的重要因素，当我们在炎热的夏季坐在办公室内时，如果空调不是持续的开启，我们坐在皮质的厚重的座椅上会十分的难受身上的热量很难散到空气中，影响办公效率甚至是影响一天的生活状态，人类的身体对座椅的温度是非常敏感的，防止座椅温度在冬天过低而采用电加热的方式已经在很多高档汽车中采用，但冷却系统却很少在座椅中实现，最理想的座椅是既可以在冬季加热也可以在夏季制冷。

目前室内的空调系统，包括中央空调系统和独立独立的空调系统都是为了让室内任何的角落都达到让人舒适的温度湿度，但是由于个体性的差异，例如身高体重，年龄，性别等，每个人对温度的感觉都时不同的，很难满足室内所有工作人员的舒适性，为此，我们推出了一种空调座椅。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调座椅，具备单独的针对不同个体进行制冷或制热的环境，能够让每一个不同的个体在消耗最小的能源时达到舒适的优点，解决了室内空调系统无法根据个体的舒适温度进行分别应对的问题。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种空调座椅，包括座面，所述座面的底面固定连接有支撑腿，所述座面的上表面固定连接有靠背杆，所述座面的底面设有半导体制冷模块，所述半导体制冷模块包括半导体制冷片、散热铝块和散热风扇，所述半导体制冷片的冷面与座面的底面相接触，所述半导体制冷片的热面设有散热风扇，所述座面的底面固定连接有第一螺钉，所述第一螺钉远离座面的一端贯穿散热风扇并延伸至散热风扇的下方，所述第一螺钉的底端套设有螺母，所述散热风扇远离半导体制冷片的一侧面固定连接有散热铝块。

进一步的，所述靠背杆的外表面固定连接有固定杆，所述固定杆的外表面通过第二螺钉螺纹连接有静音风扇，通过设置静音风扇可以对人体背部进行散热。

进一步的，所述座面的底面固定连接有横轴，所述横轴位于座面的中心位置，通过设置横轴可以使座椅整体承受150kg的重量而保持正常，椅子表面不会有很大的塌陷，让受试者感觉安全、稳定。

进一步的，所述半导体制冷片、散热风扇和静音风扇均采用PWM脉宽直流电机调速器进行供电，半导体制冷片无需使用制冷剂，对环境没有任何污染，清洁、健康，无机械传动部件，结构简单，体积小，重量轻，无磨损，无噪音，无震动，可靠性高，不用担心液击和磨损，调节制冷速度和制冷温度通过改变电流的大小，控制灵活，可实现冷热转化和便于操作，半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但效率不会因为冷量小而降低，通过串、并联的方法将同类型电堆组合成制冷系统的话，功率就可以做得很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

进一步的，所述第一螺钉的规格为5*40mm的不锈钢平头螺钉，所述座面之外其他部位均为20mm*20mm的不锈钢钢管，通过设置第一螺钉固定在座面底面的方法，与钻孔再将螺丝穿过孔来固定半导体制冷模块比较，座椅表面更加平整，人坐在上面不会感觉到座椅下方的螺钉的存在。

进一步的，所述支撑腿的底端固定连接有连接加固杆，所述连接加固杆距离地面至少为五厘米，通过设置连接加固杆提高了支撑腿之间的稳定程度，避免支撑腿发生晃动。

进一步的，所述支撑腿的底面套设有防滑套，所述防滑套的厚度为五毫米，通过设置防滑套可以提高支撑腿与接触面之间的摩擦强度，避免座椅在使用过程中发生滑动。

1、该空调座椅，当需要对座面表面进行降温时，启动散热风扇与半导体制冷片，通过半导体制冷片对座面底面进行制冷，通过散热风扇对半导体制冷片的热端进行降温，通过散热风扇的作业将热流送至散热铝块的表面进行散热，达到了具备单独的针对不同个体进行制冷或制热的环境，能够让每一个不同的个体在消耗最小的能源时达到舒适的效果。

2、该空调座椅，通过半导体制冷片无需使用制冷剂，对环境没有任何污染，清洁、健康，无机械传动部件，结构简单，体积小，重量轻，无磨损，无噪音，无震动，可靠性高，不用担心液击和磨损，调节制冷速度和制冷温度通过改变电流的大小，控制灵活，可实现冷热转化和便于操作，半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但效率不会因为冷量小而降低，通过串、并联的方法将同类型电堆组合成制冷系统的话，功率就可以做得很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

附图说明

图1为本发明座面立体图；

图2为本发明座面仰视图；

图3为本发明静音风扇侧视图；

图4为本发明座面正视图；

图5为本发明不同室温下调节PWM半导体制冷片的温度变化图；

图6为本发明半导体制冷片满负荷时表面温度随时间的变化图；

图7为本发明半导体制冷片满负荷时表面温度随电流的变化图；

图8为本发明半导体制冷片电流随PWM调节的变化图；

图9为本发明半导体制冷片冷热端温度随电流的变化图；

图10为本发明风扇转速随PWM调节的变化图；

图11为本发明风扇转速随电流的变化图；

图12为本发明座椅表面温度在30℃时随电流的变化图；

图13为本发明座椅表面温度在空载和坐人的时候在30℃时随PWM的变化图。

图示说明：1、座面；2、支撑腿；3、靠背杆；4、半导体制冷模块；401、半导体制冷片；402、散热铝块；403、散热风扇；5、第一螺钉；6、螺母；7、固定杆；8、静音风扇；9、横轴；10、第二螺钉；11、连接加固杆；12、防滑套。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种空调座椅，包括座面1，座面1的底面进行磨平抛光处理，半导体制冷片401与座面1之间用液体硅胶进行填缝处理，保证传热性能的良好和均匀，座面1的底面固定连接有横轴9，横轴9位于座面1的中心位置，通过设置横轴9可以使座椅整体承受150kg的重量而保持正常，椅子表面不会有很大的塌陷，让受试者感觉安全、稳定，座面1的底面固定连接有支撑腿2，支撑腿2的底端固定连接有连接加固杆11，连接加固杆11距离地面至少为五厘米，通过设置连接加固杆11提高了支撑腿2之间的稳定程度，避免支撑腿2发生晃动，支撑腿2的底面套设有防滑套12，防滑套12的厚度为五毫米，通过设置防滑套12可以提高支撑腿2与接触面之间的摩擦强度，避免座椅在使用过程中发生滑动，座面1的上表面固定连接有靠背杆3，靠背杆3的外表面固定连接有固定杆7，固定杆7的外表面通过第二螺钉10螺纹连接有静音风扇8，通过设置静音风扇8可以对人体背部进行散热，座面1的底面设有半导体制冷模块4，半导体制冷模块4包括半导体制冷片401、散热铝块402和散热风扇403，半导体制冷片401无需使用制冷剂，对环境没有任何污染，清洁、健康，无机械传动部件，结构简单，体积小，重量轻，无磨损，无噪音，无震动，可靠性高，不用担心液击和磨损，调节制冷速度和制冷温度通过改变电流的大小，控制灵活，可实现冷热转化和便于操作，半导体制冷片401的单个制冷元件对的功率很小，但效率不会因为冷量小而降低，通过串、并联的方法将同类型电堆组合成制冷系统的话，功率就可以做得很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围，半导体制冷片401的型号为TEC1-12706，散热风扇403的型号和静音风扇8的型号均为DT-2234B+，半导体制冷片401、散热风扇403和静音风扇8均采用PWM脉宽直流电机调速器进行供电，半导体制冷片401的冷面与座面1的底面相接触，半导体制冷片401的热面设有散热风扇403，座面1的底面固定连接有第一螺钉5，第一螺钉5的规格为5*40mm的不锈钢平头螺钉，座面1之外其他部位均为20mm*20mm的不锈钢钢管，通过设置第一螺钉5固定在座面1底面的方法，与钻孔再将螺丝穿过孔来固定半导体制冷模块4比较，座椅表面更加平整，人坐在上面不会感觉到座椅下方的螺钉的存在，第一螺钉5远离座面1的一端贯穿散热风扇403并延伸至散热风扇403的下方，第一螺钉5的底端套设有螺母6，散热风扇403远离半导体制冷片401的一侧面固定连接有散热铝块402。

使用时，当需要对座面1表面进行降温时，启动散热风扇403与半导体制冷片401，通过半导体制冷片401对座面1底面进行制冷，通过散热风扇403对半导体制冷片401的热端进行降温，通过散热风扇403的作业将热流送至散热铝块402的表面进行散热，在180s内半导体制冷片达到最低温度-3.1℃，随着时间的变化，冷端温度持续在降低，并且随着时间的变化降低的速度越来越缓慢。

冷端温度较热端温度下降的较多，究其原因是热端有强制对流的散热风扇，将热量及时带走，而冷端温度直接传到空气中，在PWM调节到50％的时候，热端的最高温度在33℃左右，这在夏季吹出来的风对人体不会有太大的舒适度影响，而冷端的温度会达到4.8℃。

通过几次的实验操作，已经把实验误差降到了最低，结露问题也得到了很好的解决，当空气湿度在60％的时候，在人体可接受的温度范围内半导体制冷片表面就不会结露。

座椅风扇转速随着PWM的变化在不停的上升，上升的曲线很平缓，而且上升的速度在下降，也就是说，在PWM调节百分比较低的时候转速不是很稳定，也有一些波动，究其原因是在风扇低速的时候惯性较小，PWM的间隔断电的缺点就暴露了出来，风扇在低速(200r/min～400r/min)时会有一些不稳定和震动的现象，当PWM调到100％的时候，风扇转速最后稳定在1400r/min。

座椅风扇转速随电流的变化也是非常明显的，不过在低速阶段的电流是非常小的，小到可以忽略不计，随着电流的增长，转速也在上升。但是曲线不平缓，无法完全看成是由电流这个单一变量控制的转速。

将一个半导体制冷模块与一块1.5mm的不锈钢板贴在一起，再与另一块同样的半导体制冷模块进行对照，结果如下：在贴上不锈钢板之后的传热性能很好，与对照组的相比几乎没有什么温差，所以我们的座椅使用不锈钢材料是可以实现的，而且不锈钢材料有其他金属所不具有的抗压，抗弯折性，抗高温，并且不易生锈。

半导体制冷片贴在座椅下方时，半导体制冷片正上方与椅子中心的温度对比，PWM从0～100％调节的过程中半导体制冷片正上方的温度在迅速下降，椅子中心的温度在持续上升，究其原因是椅子下方的保温没有做好，导致热端将热量传到椅子上方，另外，在PWM调节的开始阶段，电流很小，经讨论是因为电流表的精度问题和PWM的调节非线性问题导致的。之后我们对座椅下表面用硬海绵进行保温，结果理想了很多。

气候室通过辐射换热进行温度控制，温度30℃，空气流速0.1m/s，在这种条件下对空调座椅的性能进行测试，PWM调节性能依旧良好，座椅温度持续线性下降，随着电流的变化，温度也在下降。

在不同的温度对比下，随着PWM的调节，半导体制冷的性能基本上是稳定的，当室温为30℃时，半导体的冷端温度在大部分时间是处在最高的位置，所以，半导体制冷在不同的温度环境中会有不同的温度反应，但是始终能够保持稳定的温度变化。

当人体坐在椅子上时，调节PWM时椅子表面温度的变化，可以看出，随着PWM或者电流的变化，椅子表面温度还是会稳定下降，不会有太大的波动。

在30℃时，随着PWM的变化，人坐在椅子上和空载情况之间的温度差和温度降都很稳定，说明本次实验的椅子的性能在不同的温度下和是否坐人的情况下都有着十分稳定的温度变化。

当人体坐在椅子上的时候，将PWM调节到15％，椅子表面温度随时间的变化，可以看出在4分钟的时间内，椅子表面温度达到了稳定，并且椅子温度是在持续下降，下降的曲线很平缓，说明了椅子在30℃时，有人坐在椅子上的时候性能是比较稳定的，并且对于PWM的控制与调节反应很快。

Claims (7)

1.一种空调座椅，包括座面(1)，其特征在于：所述座面(1)的底面固定连接有支撑腿(2)，所述座面(1)的上表面固定连接有靠背杆(3)，所述座面(1)的底面设有半导体制冷模块(4)，所述半导体制冷模块(4)包括半导体制冷片(401)、散热铝块(402)和散热风扇(403)，所述半导体制冷片(401)的冷面与座面(1)的底面相接触，所述半导体制冷片(401)的热面设有散热风扇(403)，所述座面(1)的底面固定连接有第一螺钉(5)，所述第一螺钉(5)远离座面(1)的一端贯穿散热风扇(403)并延伸至散热风扇(403)的下方，所述第一螺钉(5)的底端套设有螺母(6)，所述散热风扇(403)远离半导体制冷片(401)的一侧面固定连接有散热铝块(402)。

2.根据权利要求1所述的一种空调座椅，其特征在于：所述靠背杆(3)的外表面固定连接有固定杆(7)，所述固定杆(7)的外表面通过第二螺钉(10)螺纹连接有静音风扇(8)。

3.根据权利要求1所述的一种空调座椅，其特征在于：所述座面(1)的底面固定连接有横轴(9)，所述横轴(9)位于座面(1)的中心位置。

4.根据权利要求2所述的一种空调座椅，其特征在于：所述半导体制冷片(401)、散热风扇(403)和静音风扇(8)均采用PWM脉宽直流电机调速器进行供电。

5.根据权利要求1所述的一种空调座椅，其特征在于：所述第一螺钉(5)的规格为5*40mm的不锈钢平头螺钉，所述座面(1)之外其他部位均为20mm*20mm的不锈钢钢管。

6.根据权利要求1所述的一种空调座椅，其特征在于：所述支撑腿(2)的底端固定连接有连接加固杆(11)，所述连接加固杆(11)距离地面至少为五厘米。

7.根据权利要求1所述的一种空调座椅，其特征在于：所述支撑腿(2)的底面套设有防滑套(12)，所述防滑套(12)的厚度为五毫米。

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