JP2006320648A

JP2006320648A - 流体循環式寝具

Info

Publication number: JP2006320648A
Application number: JP2005148652A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sato; 和浩佐藤
Original assignee: FLUID DYNAMICS STUDIO Inc
Current assignee: FLUID DYNAMICS STUDIO Inc
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】睡眠の質に効果があることが知られている液体の浮力を利用する寝具において、寝具の温度を速やかに制御して異なる使用者毎にも最適な寝床環境を設定でき、且つ寝具の設置、移動や収納を簡易に行うことができる機能を、寝具の内部あるいは外部に液体を循環させながら液体の温度を制御することによって実現する。
【解決手段】内部に液体が封入され上部にたるみを持つ水密性の袋体と、袋体外部に配置され、循環ポンプと流体を貯留する貯留タンクと流体を加熱又は冷却するための熱源器と経路内の気体を適宜排出制御可能なエア抜口とからなる流体循環経路と、流体循環経路に接続され袋体内部上面付近に配置された柔軟性のある断面または表面に孔を設けたチューブと、熱源器の出力と流体の移動を制御する循環制御装置とからなる寝具により課題を解決した。
【選択図】図１

Description

本発明は流体を用いて身体を快適に支える寝具に関するものである。

内部を水で満たした寝具、所謂ウォーターベッドがあった。

ウォーターベッドは、主に水の浮力を利用し、人体を常に均一に支えるうえ、液体の温度を制御して寝床内を均一な適温に制御できる快眠に効果的な寝具として知られている。しかし、十分な浮力を得るためにはベッドの内部にかなりの深さの液体を封入する必要があり、一般的なウォーターベッドにおいては、５００ｋｇ程度の水を封入している。ウォーターベッドは大量の水を用いるため、重量が過大で設置場所が限られる問題があった。さらに、この水の温度を変化させるための大きな熱量の移動が必要で使用者が頻繁に変わる宿泊施設等の用途では、使用者毎の好みに速やかに調整することができなかった。従来のウォーターベッドでは水の温度を制御する際には身体を支えるウォーターバッグの内部または底面に設置した熱源器によって行うため、設置できる熱源器の形状に制限があるうえ、ウォーターバッグは熱可塑性の可撓膜で構成されるため、熱源を高温にして速やかに温度を変化させることができない等の課題があった。また、使用時にはウォーターバッグ内に大量の水を注入し、かつ、ウォーターバッグ内の気体を除去する必要があるがこの作業が煩わしいものとなっているため、一度設置した後はそのままの状態で使用することしかできず、使用者毎に水の量や温度等の状態を調整することは困難であった。水の注入、排出が容易に行えないことは非使用時にも移動や収納ができない不都合となっていた。

このように、従来のウォーターベッドにおいては身体を使用者や使用環境に合わせて短時間に液体の温度を適温に調整でき、さらに容易に移動や収納ができる軽量なものは存在しなかった。

この改善策としてウォーターベッドの中には封入する水を減らして軽量化を図ると共に液体全体の熱容量を減らしているものがある。しかし、ウォーターバッグ内の水を減らすと身体を支持する力である水の浮力も失われ、快適に身体を支えるための水の性質を利用してできない構造となっている。例えば、封入する水の量を減らしたことにより水深が浅くなり身体が底付きしてしまうが、これを避けるためにウォーターベッド表面部分の水のバッグを形成する可撓性膜等を張設して可撓性膜の張力で身体を支える構造になっている。しかし、この構造は水の流動性や浮力を用いて身体を支えるために得られる、均一な圧力で身体を支持する特性や仰臥位または側臥位の身体の向きによらずに頭部、胴体、脚部を歪みなく支持する特性を犠牲にしている。

薄い水の層を形成して、液体の熱容量ウォーターベッドの表面に可撓性膜のたるみを持たせて張力を発生させずに身体を支持し、かつ、身体の底付きも回避する構造としては特許第３６３０４２０号に開示されている。この構造においては水の層を形成するウォーターバッグ上部表面および下部表面が身体の形状や移動に合わせて屈曲する構造となっているため、ウォーターバッグの底面に従来のウォーターベッドのような面状発熱体を設置すると可撓性膜の屈曲を阻害して、使用者の身体に触れて異物感を感じさせる不都合があった。さらに面状発熱体が屈曲により断線してしまう課題があった。
特許第３６３０４２０号公報特願２０００−７３０３８号公報特願平８−２２６８号公報特願平７−１０４８０４号公報

本発明は上記の事情に鑑み為されたもので、その解決しようとする課題は、流体の浮力によって頭部や全身を均一の圧力で快適に支えながら、様々な使用者の好みや環境に合わせて液体の温度を速やかに制御可能でかつ使用者に異物感を感じさせない温度制御装置を備え、さらに移動や収納が容易な寝具を実現することにある。

この目的のため、本発明は、内部に液体１が封入され上部にたるみを持つ水密性の袋体２と、袋体２の表面に配置される流体流入管接続口３と、袋体２の側面または下面に配置される流体排出管接続口４と、流体流入管接続口３で袋体と接続される流体流入管６および流体排出管接続口４で袋体と接続される流体排出管７および流体を循環させる流体循環ポンプ8および循環させる流体を貯留する貯留タンク9とから成り袋体２外部に配置された流体循環経路5と、流体循環経路５内に配置され流体を加熱又は冷却するための熱源器１０と、温度センサからの信号に応じて熱源器の出力と流体の移動を制御する循環制御装置１１と、流体循環経路５内に配置され経路内の気体を適宜排出制御可能なエア抜口１２と、流体循環経路５内、あるいは袋体２内部あるいは表面に配置され流体の温度を検出する温度センサ１３と、流体排出管接続口４または流体流入管接続口３または流体循環経路５に接続され袋体２内部上面付近に配置される断面または表面に孔を設けた柔軟性のあるチューブ１４とからなることを特徴とする。

この構成により重量と比熱の大きい液体を用いながら、短時間で袋体内の液体の温度を均一に変化させることを可能となる。また、貯留タンクを利用して設置時の液体注入、非使用時の液体の排出および液体の袋体内部の気体排出が容易に可能となる。

また上記本発明において、循環経路が浴槽あるいは冷房機あるいは暖房機と接続されていてもよい。

この構成により、寝具に用いる水や熱を、宿泊施設や一般家庭の寝具以外の用途の水や熱と共用または交換することができる。

請求項１の発明によれば、流体の浮力によって頭部や全身を均一の圧力で快適に支えながら、様々な使用者の好みや環境に合わせて液体の温度を速やかに制御可能でかつ使用者に異物感を感じさせない温度制御装置を備え、さらに移動や収納が容易な寝具を実現することができる。

請求項２の発明によれば、様々な温度の液体を混合して寝具に循環させることができるため、より速やかに、細かな温度調整が可能となる。寝具で使用した水を浴槽に送り風呂のお湯として再利用したり、寝具で使用した水を温水暖房の温水として再利用することが可能となり、水の有効利用となる上、予め熱量を持った水に用途に応じてその差分だけの熱を注入することで再利用可能なためエネルギーの有効利用が可能となる。寝具の液体の袋体内の水を直接別の用途に使用してもよいし、例えば冷暖房機で生成された熱を熱源として水の温度を変化させる熱交換の媒体としてもよい。貯留タンクを家庭用の給湯器システムの貯湯タンクとしてもよく、この場合は、寝具の温度制御幅が大きくなっても速やかに細かく調整が可能となり、貯留タンクも室内で空間を占有する必要がなく、室内の空間を広く活用できる。

予め設定された温度の水を循環、拡散させることにより、身体を支える水の温度を速やかに均一に調整することで使用者ごとに最適な睡眠環境を実現する。温度変化をタイマーで制御して睡眠中の温度を入眠時、入眠後、起床前等の状態に合わせてそれぞれの温度を細かく変化させることで速やかな入眠、入眠後の質の高い睡眠の維持、自然な目覚めを得ることができる。さらに、寝具へ水を導入する際には循環ポンプを利用して適量の水を用意に導入できる。寝具から水を排出する際も循環ポンプまたは排出用のタンクを利用して容易に水の排出が行え、従来の水を用いた寝具では引越し時等にしか行われないほどに困難であった使用後の移動、収納を容易に行うことを可能にした。これらの機能を簡易な構造で実現する。

以下に本発明の第１の実施例を図２、図3、図4、図5および図6に基づいて説明する。
図２は上部にたるみを持つ水密性の袋体２の内部に封入された水１の浮力で身体を支える寝具を寝具の長辺方向側面から示した図であり、図３は寝具短辺方向側面、図4は寝具上面から示した図である。袋体２の下方には内部に空気１０１と連続気泡弾性体１０３とが封入されたたるみを持った気密性の袋体１０２が配置されている。寝具に人が仰臥した状態を図５および図6に示す。図5は寝具の長編方向から示した図であり、図6は寝具の短編方向から示した図である。袋体１０２内の空気１０１は身体の載せられた部分にある空気が身体のない部分に袋体１０２内部で移動してふくらみ、上部の水1の層に高低差を生じさせる。水1は、身体が載せられた際には身体のある部分に高低差に応じた水の深さに相当する大きな浮力を発生させて身体を支える。

本発明は袋体２の下方に流体の循環経路５を設け、水の循環動作および温度を制御装置１１で制御することにより、袋体２への水の導入、袋体２内の気体の排出、袋体２内の水の温度制御、袋体２内部からの水の排出の４つの機能を簡易に実現した。

これらの機能ごとに動作を説明する。

<水の導入>
寝具設置時にはまず一時タンク１９に注入口１８より水を注入する。三方切替弁２２ａはＯＮ時に接続管２１ｆと接続管２１ｅのみ流通し、ＯＦＦ時には接続管２１ｇと接続管２１ｅのみ流通する。一時タンク１９への水の導入時には三方切替弁２２ａはＯＦＦとなっている。二方切替弁２３ｃは閉じている。一時タンク１９への水の注入後に三方切替弁２２ａをＯＮとし循環ポンプ８ｂを作動させる。一時タンク１９に注入された水は循環ポンプ８ｂによって吸引され、流体流入管６ｂ、流体流入管接続口３ｂを経由して袋体２内に導入される。水の一部は流体流入管接続口３ｂに接続されたチューブ１４ｂを経由して袋体２内へ導入される。水で身体を支える際に袋体２が張力を発生しないための適量の水を袋体２内に導入する必要があるが、一時タンク１９はこの量と同等の体積を持たせてあるため容易に必要な水の量を計量できる。一時タンク１９を小型にする目的で、例えば、一時タンク１９の容量を必要な体積の半分としておき、２度に分けて水の導入を行うようにしてもよい。

袋体２に導入された水の一部は袋体２下部に設けられた流体排出管接続口４ｂ、流体排出管７ｂへ流れる。２０ａは四方向方向が流通する分岐管、２０ｂは３方向が流通する分岐管である。貯留タンク９ａは接続管２１ａおよび２１ｃに接続されるが、いずれの接続口にも連動して動作する開閉弁２３ａが設けられている。貯留タンク９ａは開閉弁２３ａの開閉により、接続管２１ａと接続管２１ｃの両方と流通する状態と両方と遮断される2つの状態を持つ。貯留タンク９ｂは接続管２１ｂおよび２１ｄに接続されるが、いずれの接続口にも連動して動作する開閉弁２３ｂが設けられている。貯留タンク９ｂは開閉弁２３ｂの開閉により、接続管２１ｂと接続管２１ｄの両方と流通する状態と両方と遮断される2つの状態を持つ。最初の水の導入時は貯留タンク９ａ、９ｂとも開閉弁は開いている。この状態では流体排出管７ｂを流れる水は循環ポンプ８ａ、分岐管２０ｂ、接続管２１ｈ、２１ｃ、２１ｄ、貯留タンク９ａ、９ｂ、接続管２１ａ、２１ｂ、２１ｉ、分岐管２０ａを満たし、流体流入管６ａ、流体流入管接続口３ａを経由して袋体２へと循環する。循環ポンプは袋体２よりも下方に配置されているため、流体排出管接続口４ｂから循環ポンプ８ａを経由して袋体２内へ循環する水の経路にある空気は最初の水の導入の過程で袋体２内部に移動する。これにより、循環ポンプ８ａの吸引側には水が満たされるので、以降循環ポンプ８ａでの水の循環が可能となる。一時タンク１９ｂの水を寝具に導入した後、三方切替弁２２ａをＯＦＦとし、貯留タンクの開閉弁２３ａ、２３ｂは共に閉じる。なお、パッド１７を袋体２の下側に設けて、流体排出管接続口および流体流入管接続口が上下に動くスペースを確保している。

<気体の排出>
最初に水を導入した直後は袋体２の内部は水と空気が混入した状態となっている。気体は袋体２の上に身体が載せられた際に袋体を膨らませて袋体表面の張力を発生させる原因となり水の浮力で身体を支えられなくなる上、ポンプで吸引する際に騒音となり睡眠を阻害する不都合がある。この気体を除去するために、本発明では袋体２内部の気体を外部に排出する機能を設けてある。空気は袋体２内部の上面に分布する。チューブ１４ａは断面や側面に孔を設けてあり、袋体２内部上面に配置されている。チューブの比重を水よりもやや軽くすることで水面に配置することができる。チューブ１４ａは、袋体２の上面に身体が載せられたときに触れることが少ない袋体２の端に配置させ、一部をウレタンフォーム１５aで固定してあるが、ウレタンフォーム１５aに固定している場所以外は身体に触れてもチューブが上下左右に抵抗なく逃げる構造として、身体に違和感を与えない構造になっている。チューブ１４ａの孔を通じて空気を袋体２の外部に排出する。一時タンク1９からの最初の水の導入の後は三方切替弁２２ａをＯＦＦとし、接続管２１ｇから接続管２１ｅへの経路のみ流通する状態としておく。チューブ１４ａは流体排出管接続口４ａに接続され、流体排出管７ａと貯留タンク９ｃと接続管２１ｇと三方切替弁２２ａとを通じて循環ポンプ８ｂに接続される。この状態で循環ポンプ８ｂを作動させると貯留タンク９ｃには気体の混入した水が循環される。貯留タンク内９ｃ内では気体と水が分離され、空気はエア抜弁をもつエア抜口１２より大気中に排出される。空気と水の分離は循環ポンプ８ｂの動作を間欠的に制御して空気と気体と水の比重の違いにより行うことができる。貯留タンク９ｃで気体と分離された水は循環ポンプ８ｂにより流体流入管６ｂ、流体流入管接続口３ｂを経由して袋体２へ戻る。気体の排出については、気体と液体の分離を貯留タンク９ｃで行う以外にも循環ポンプの内部において、ポンプの動力を利用した遠心分離の方法等を利用しポンプ内のエア抜口より排出する方法でも良い。袋体２内には、最初の水の導入後の他、長期間のうちに袋体２の可撓膜を通じて気体が袋体２内部に透過することでも気体が溜まるため、この気体排出の動作は必要に応じて行う。

<水の温度制御>
貯留タンク９ａ内の水は熱源器１０ａにより加熱され、貯留タンク９ｂ内の水は熱源器１０ｂにより冷却されて予め設定された温度の高温水と低温水が貯留される。袋体２内の温度は袋体内部または表面に設置された温度センサ１３ｃにより検知し、貯留タンク９ａ内の高温水の温度は温度センサ１３ａ、貯留タンク９ｂ内の低温水の温度は温度センサ１３ｂによって検知する。袋体２内部の温度変化は次のようにして行う。袋体２内部の温度の上昇は貯留タンク９ａの高温水を袋体２内部に循環させることにより行う。開閉弁２３ａを開き、流体排出管接続口４ｂより排出される水が流体排出管７ｂ、循環ポンプ８ａ、接続管２１ｈ、分岐管２０ｂ、接続管２１ｃ、貯留タンク９ａ、接続管２１ａ、分岐管２０ａ、流体流入管６ａの経路を流通する状態とし、循環ポンプ８ａを作動させる。袋体２内部の水の量は４５Ｌ、貯留タンクの容量は５Ｌの場合、循環制御装置１１により袋体２内部の水は３０℃、貯留タンク９ａ内の水の温度は４０℃に制御しておけば、貯留タンク内９ａ内の水を袋体２内部に循環させ、均一な温度になると袋体２内部の温度が約１度上昇する。通常はこの程度の調整範囲で十分であるが、設定温度が高温にされた場合は、熱源器１０ａを作動させたまま、さらに循環を継続させる。例えば３００Ｗ程度のエネルギーを加熱に用いれば、１０分程度で３１．５℃の水となる。袋体２内部の温度を温度センサ１３ｃで検知し、設定温度になったらポンプの循環を止め、開閉弁２３ａを閉じて貯留タンクと袋体２との水の流通を遮断しておく。開閉弁２３ａを閉じた直後は貯留タンク９ａ内の液体の温度も袋体２内部と同等の温度となっているが、熱源器１０ａを作動させて温度を上昇させ再び４０℃に達したところで熱源器１０ａの作動を停止する。袋体２内部の温度の低下は貯留タンク９ｂの低温水を袋体２内部に循環させることにより行う。開閉弁２３ｂを開き、流体排出管接続口４ｂより排出される水が流体排出管７ｂ、循環ポンプ８ａ、接続管２１ｈ、分岐管２０ｂ、接続管２１ｄ、貯留タンク９ｂ、接続管２１ｂ、分岐管２０ａ、流体流入管６ａの経路を流通する状態とし、循環ポンプ８ａを作動させる。袋体２内部に３０℃、４５Ｌの水があり、貯留タンク９ｂの容量を５Ｌとし、貯留タンク９ｂ内の水の温度は2０℃に設定しておけば、水が循環して均一な温度になると袋体２内部の温度が約１度低下する。通常はこの程度の調整範囲で十分であるが、より低温に設定された場合は、熱源器１０ｂを作動させたまま、さらに循環を継続させる。例えば３００Ｗ程度のエネルギーを吸熱に用いれば、１０分程度で２８．５℃の水となる。袋体２内部の温度を温度センサ１３ｃで検知し、設定温度になったらポンプの循環を止め、開閉弁２３ｂを閉じて循環タンク９ｂと袋体２との水の流通を遮断しておく。開閉弁２３ｂを閉じた直後は貯留タンク９ｂ内の液体の温度も袋体２内部と同等の温度となっているが、熱源器１０ｂを作動させて温度を下降させ再び2０℃に達したところで熱源器１０ｂの作動を停止する。高温側の熱源としては電気ヒーター、低温側の熱源としてはペルチェ素子を用いることができる。家庭の給湯器からのお湯を高温側の熱源、水道水を低温側の熱源としてもよい。また、低温側の熱源で吸熱した熱を高温側の熱源に移動させるヒートポンプを構成してもよい。

なお、ウレタンフォーム１５ｂで一部固定されたチューブ１４ｂは袋体内部での液体循環の経路を増やし、短時間で液体の温度を均一にするのに効果がある。

<水の排出>
収納時など袋体２内の水を排出する際は注入口１８を開放しておき、開閉弁２３ａ，２３ｂを開く。三方切替弁２２ａはＯＦＦとなっている。二方切替弁２３ｃを開くと流体排出管７ｂと流体流入管６ａより袋体２内の水が分岐管２０ａを経由して接続管２１ｊへ流れこみ、二方切替弁２３ｃを経由して一時タンク１９へ排出される。流体排出管７ａ、貯留タンク９ｃ、接続管２１ｇ、三方切替弁２２ａ、接続管２１ｅ、循環ポンプ８ｂ、流体流入管６ｂの経路にある水は循環ポンプ８ｂは作動させて袋体２内に送り、その後流体排出管接続口４ｂより袋体２外に送られて一時タンク１９へ排出される。接続管２１ｊは管の径を他の接続管よりも太くしたり、接続管２０ａへ接続する経路の形状などを工夫することによってさらに短時間で水の排出が行える。図示を省略するが、一部排出されないで水が残る水がある場合は接続管２１ｅの下方に設けられた液抜弁より排出する。袋体２と一時タンク１９は可撓性のあるホースなどで接続しておき、一時タンク１９は床面に台車１６と独立に設置しておけば、水を排出した後シーツ交換などの目的で僅かに台車を移動させることは容易にできる。また、一時タンクは着脱可能としておき、一時タンク１９のみを移動できるようにしておけば一時タンク１９の水をさらに外部に排出することも容易であり、一時タンク１９を分離した寝具は移動、収納とも容易に可能となる。

収納時は袋体内部の液体を排出貯留タンク内に排出し、ベッド本体と貯留タンクとで重量を分離することで、ベッドの移動、収納を容易にした。貯留タンクをベッド本体と着脱可能としておけば、さらにベッド部の移動、収納が容易になり、貯留タンク内への水の注入、貯留タンクからの水の排出が容易になる。

以下に本発明の第２の実施例を図７および図８に基づいて説明する。

図７は、寝具の設置時に水道管から直接適温、適量の水を導入し、収納時は排水管を通じて寝具外部の排水口等へ水を排出する構成を示す。図８は寝具へ水を導水する導水経路と寝具からの水を排出する排水経路を示す。導水経路は水道水の蛇口や水道管等に接続される常温の水の経路２７ａと、加熱された水道水の出湯口や給湯器等に接続される高温の水の経路２７ｂと、経路２７ａと２７ｂからの混合された水を寝具に導入する経路２７ｃで構成される。導水経路は接続口２６で図７に示されている導水経路接続口２５に接続される。

水の導入、袋体２内の気体の排出、水の温度制御、水の排出の４つの機能についてそれぞれ動作を説明する。

<水の導入>
三方切替弁２２ｂはＯＮ時には接続管２１ｌと排水経路接続口２４のみ流通し、ＯＦＦ時には接続管２１ｌと流体流入管６ａのみ流通する。三方切替弁２３ｃはＯＮ時には接続管２１ｊと導水経路接続口２５のみ流通し、ＯＦＦ時は接続管２１ｊと接続管２１ｋのみ流通する。導水時は三方切替弁２２ｂをＯＦＦ、２２ｃがＯＮとなっている。また貯留タンク９ａ，９ｂの開閉弁２３ａ、２３ｂは共に閉じている。三方切替弁２３ｃと循環ポンプ８ａの間には導入する水の量を測定する流量計２８ａが設けられている。この状態で循環ポンプ８ａを作動させて導水路より３０℃、６０Ｌの水を寝具に導入する。循環ポンプ８ａを作動させることにより、流体流入管接続口３ａより袋体２内部に送られる。この水の量は流量計２８ａにより検知し、６０Ｌの水を寝具に送った後、三方切替弁２２ｃをＯＦＦにして導水をとめる。その後開閉弁２３ａ、２３ｂを開くと、水は流体排出管接続口４ｂより貯留タンク９ａ、９ｂに送られる。また、流体排出管接続口４ａより貯留タンク９ｃおよび、循環ポンプ８ｂにも水が達する。６０Ｌの水は常温の水と給湯器等で加熱された高温水とが混合されている。温度調整は流量調整弁２９ａで高温水の流量を制御することによって行う。水の導入開始時は流量調整弁２９ａを最大に開いて高温水の流量を最大にしておく。温度センサ１３ｄは混合水の温度を検知する。混合水の温度の設定値を３０℃とし、温度センサ１３ｄで検出される温度が３０℃を超える場合は流量調整弁２９ａの開度を下げて高温水の導入量を抑え、３０℃を下回る場合は流量調整弁２９ａの開度を上げて高温水の導入量を増やしながら混合水を導入する。導入開始直後の水は常温近くになっている場合があるなどの理由により、設定された温度に制御されずに導入される水があるため、三方切替弁２２ｃをＯＦＦにして導水を止めた後、一定時間循環ポンプ８ａを作動させて水の拡散及び熱源器１０ａ、１０ｂを作動させて温度補正を行う。温度補正の動作については後述する。温度補正後、開閉弁２３ａ、２３ｂを閉じる。

<気体の排出>
寝具への最初の導水の後等、袋体２内部に気体がある場合は外部に排出する。循環ポンプ８ｂを作動させるとチューブ１４ａより袋体２内部の水と気体を吸引し、貯留タンク９ｃに送られる。気体は貯留タンク９ｃで分離させれエア抜口１２より外部に排出される。循環ポンプ８ｂは一定時間動作後、停止して気体の排出動作を終了する。

<水の温度制御>
寝具に導水された水は、袋体２内に４５Ｌ、貯留タンク９ａ、９ｂにそれぞれ５Ｌ、その他の接続管内等に５Ｌ程度に分配されて寝具を満たす。袋体２内の水の設定温度は３０℃とし、貯留タンク９ａ内の水は高温熱源器１０ａにより加熱され４０℃、貯留タンク９ｂ内の水は低温熱源器１０ｂにより冷却され２０℃になっている。袋体２内の水の温度を上げる場合は開閉弁２３ａを開き、循環ポンプ８ａを作動させて貯留タンク９ａ内の高温水を袋体２内に循環させると約１℃温度が上昇する。さらに温度を高めたい場合は高熱源器１０ａを作動させたまま循環ポンプ８ａを動作させると約１０分で更に０．５℃程度袋体２内の水の温度が上昇する。温度センサ１３ｃおよび温度センサ１３ｄで検知される温度差が０．３℃以下且つ、温度センサ１３ｃで検知される温度が設定温度に達したところで循環ポンプ８ａは停止させ、開閉弁２３ｂを閉じる。袋体２内の水の温度を下げる場合は開閉弁２３ｂを開き、循環ポンプ８ａを作動させて貯留タンク９ｂ内の低温水を袋体２内に循環させると約１℃温度が低下する。さらに温度を低くしたい場合は高熱源器１０ｂを作動させたまま循環ポンプ８ｂを動作させると約１０分で更に０．５℃程度袋体２内の水温度が低下する。温度センサ１３ｃおよび温度センサ１３ｄで検知される温度差が０．３℃以下且つ、温度センサ１３ｃで検知される温度が設定温度に達したところで循環ポンプ８ａは停止させ、開閉弁２３ｂを閉じる。循環ポンプ８ａ停止後は熱源器１０ａ、１０ｂを作動させて貯留タンク内の水をそれぞれ設定温度になるまで加熱または吸熱する。なお、チューブ１４ｂは袋体内部での液体循環の経路を増やし、短時間で液体の温度を均一にするのに効果がある。最初の水導入直後は貯留タンク９ａ、９ｂに設定された温度の水が貯留されていないため次のように温度補正を行う。温度センサ１３ａで検知される温度と設定された温度とを比較し、設定温度が高い場合は開閉弁２３ａを開き、２３ｂを閉じて熱源器１０ａを作動させて加熱する。温度センサ１３ｃおよび温度センサ１３ｄで検知される温度差が０．３℃以下且つ、温度センサ１３ｃで検知される温度が設定温度に達したところで循環ポンプ８ａを停止させ、開閉弁２３ａを閉じる。温度センサ１３ａで検知される温度と設定された温度とを比較し、設定温度が高い場合は開閉弁２３ａを閉じ、２３ｂを開いて熱源器１０ｂを作動させて吸熱する。温度センサ１３ｃおよび温度センサ１３ｄで検知される温度差が０．３℃以下且つ、温度センサ１３ｃで検知される温度が設定温度に達したところで循環ポンプ８ａを停止させ、開閉弁２３ｂを閉じる。

<水の排出>
非使用時に収納する場合は水を排出する。開閉弁２３ａ、２３ｂを開き、三方切替弁２２ｃはＯＦＦ、２２ｂはＯＮとして循環ポンプ８ａを作動させ、排水経路接続口２４に接続された排水管３１より外部に排出する。図示を省略するが貯留タンク９ｃ内や接続管２１ｇ内に一部排出されずに残る水は、貯留タンク９ｃの下方に設けられた液抜弁より排出する。また、水の導入経路と寝具との接続口２５と２６、水の排水経路と寝具の接続口２４と３０はそれぞれ着脱可能となっており、接続部が外れたときには２５，２６、２４、３０に設けられた弁が閉じて、水の外部への漏洩を遮断する構造となっている。

本実施例では、第１の実施例にあった一時タンクが不要となり、小型で場所を占有しない。また、寝具設置時の水の導入も自動で適温、適量が導入されるため、短時間で容易に設置できる。

以下に本発明の第３の実施例を図９および図１０に基づいて説明する。高温水として給湯器からのお湯、低温水として水道水を寝具に循環させて温度制御を行う構成を示す。寝具の温度制御熱源を温水式暖房機と共用して使用し、さらに寝具の水を浴槽で再利用できる構成である。図９は寝具及び寝具近傍の水の循環経路の構成を示し、図１０は図９外部寝具周辺での水の循環経路経路の構成を示している。これらの水の循環経路は（ａ）および（ｂ）で接続され全体の流体循環経路５は図９の循環経路５０ａと図１０の循環経路５０ｂとからなる。寝具外部の循環経路には、外気との熱交換や外部へのエネルギー放射により２８℃以下の低水温を維持し、これを貯留する貯留タンク９ｅと、高温熱源器１０ｃを持ち設定された高温水を貯留する貯留タンク９ｄが設けられている。貯留タンク９ｅ内の水の温度は温度センサ１３ｆで検知され、貯留タンク９ｄ内の水の温度は温度センサ１３ｅで監視する。貯留タンク９ｄには、貯留された高温水を流通させる４つの経路が接続されている。経路５１は、経路上に設けた熱交換器を通じて他の経路の水温を上昇させる目的で高温水を循環させる経路である。経路５２は高温水をそのまま出湯する経路である。経路５３は高温水を二方切替弁２３ｇ、逆止弁３３ａを経由して分岐管２０ｇへ送る経路である。分岐管２０ｇからさらに高温水を熱交換器３２ｂ、流量調整弁２９ｂを経由して分岐管２０ｅへ送られる経路５５に接続される。経路５５を流通する温水は分岐管２０ｄでは高温水と低温水とが混合されて寝具に送られる。経路５４は、高温水を流量調整弁２９ｃを経由して分岐管２０ｈへ送り、分岐管２０ｈで水道水と混合した温水を浴槽３４へ送る経路である。上記経路５１は３つの経路と熱交換器を介して熱交換を行う。経路５１を流通する高温水は熱交換器３２ａおよび３２ｂを介して経路５５の高温水と熱交換を行い、熱交換器３２ｃおよび３２ｄを介して、室内暖房機３５の熱媒体経路の一部を形成する経路５６の高温水と熱交換を行い、熱交換器３２ｅおよび３２ｆを介して、浴槽３４内のお湯を循環させて温度を上昇させる経路５７の高温水と熱交換を行う。経路５５、５６、５７はそれぞれ個別の温度に設定される。経路５３は寝具からの水を貯留タンク９ｅへ回収して温度を低下させ、逆止弁３３ｂ、分岐管２０ｅ、流量計２８ｂ、接続口２６と経由して寝具へ低温水を送る経路である。これらの水の温度および循環の制御は循環制御装置１１により行う。

図９の寝具への水の導入、袋体２内の気体の排出、水の温度制御、水の排出の４つの機能についてそれぞれ動作を説明する。

<水の導入>
寝具への水の導入前は、二方切替弁２３ｄ、２３ｅ、２３ｆは閉じている。三方切替弁２２ｄはＯＮ時には導水経路接続口２５と接続管２１ｍの経路のみ流通し、ＯＦＦ時には流体排出管７ａと接続管２１ｍのみ流通する。三方切替弁２２ｆはＯＮ時には接続管２１ｍと接続管２１ｎの経路のみ流通し、ＯＦＦ時には流体排出管７ｂと接続管２１ｎのみ流通する。三方切替弁２２ｄはＯＮ時には接続口２４と接続管２１ｎの経路のみ流通し、ＯＦＦ時には接続管２１ｎと接続管２１ｐのみ流通する。水の導入前は三方切替弁２２ｄ、２２ｅ、２２ｆはＯＦＦとなっている。貯留タンク９ｄには水道水より水が導入され熱源器１０ｃにより７０℃に設定された高温水で満たされている。二方切替弁２３ｈは開かれ、貯留タンク９ｅには規定の量の水道水が満たされている。この状態で流量調整弁２９ｂを最大に開き、三方切替弁２２ｄをＯＮとして循環ポンプ８ｂを作動させ寝具への水の導入を開始する。

寝具への水の導入開始後より低温水の導入量を流量計２８ｂで測定し、導入される水の温度を温度センサ１３ｇで測定する。温度センサ１３ｇで測定される温度が３０℃となるように流量調整弁２９ｂの開度を調整しながら水を寝具へ導入し、流量計２８ｂを通過する水が６０Ｌとなったところで三方切替弁２２ｄをＯＦＦとして寝具への水の導入を止める。その後水が貯留タンク９ｅを満たすと二方切替弁２３ｈは閉じられる。貯留タンクの水の量はフロートスイッチ等によって検出する。

<気体の排出>
寝具への最初の導水の後等、袋体２内部に気体がある場合は外部に排出する。三方切替弁２２ｅをＯＮとし、循環ポンプ８ｂを作動させるとチューブ１４ａより袋体２内部の水と気体を吸引し、貯留タンク９ｃに送られる。気体は貯留タンク９ｃで分離させれエア抜口１２より外部に排出される。循環ポンプ８ｂは一定時間動作後停止させ、三方切替弁２２ｅをＯＦＦとし気体の排出動作を終了する。

<水の温度制御>
袋体２内部の水の温度を上昇させる際は三方切替弁２２ｅ、２２ｆをＯＮとして二方切替弁２３ｄ、２３ｆを閉じ、２３ｅを開く。この状態で三方切替弁２２ｄをＯＮとし、流量調整弁２９ｂを開きながら循環ポンプ８ｃを作動させると熱交換器３２ｂで高温に設定された温水が貯留タンク９ｃおよび接続管２１ｍ、２１ｎ，２１ｏ、三方切替弁２２ｄ、２２ｅへ導入される。寝具内で高温水の循環するこれらの経路の体積は約６Ｌとなっており、温度センサ１３ｇで検出される温度が４０℃になったところで循環ポンプ８ｃの作動を停止して三方切替弁２２ｄ、２２ｅをＯＦＦとし、二方切替弁２３ｅ、流量調整弁２９ｂを閉じる。その後、循環ポンプ８ｂを一定時間作動させて高温水を袋体２内に循環、拡散させて袋体２内部の温度を上昇させる。＜ＢＲ＞

袋体２内部の温度を低下させる際は二方切替弁２３ｄ、２３ｅを閉じ、２３ｆを開く。流量調整弁２９ｂは閉じておく。この状態で三方切替弁２２ｄをＯＮとし、循環ポンプ８ｃを作動させる。温度センサ１３ｆで検出される貯留タンク９ｅ内の低温水の温度と温度センサ１３ｃで検出される袋体２内部の温度差により低温水を寝具内に送り込む量を決定する。例えば、１３ｆで検出される温度が２０℃、１３ｃで検出される温度が３０℃の場合は、６Ｌの水を交換することにより寝具内の水の温度を１℃低下させることができる。循環させる水の量は流量計２８ｂで検出する。温度センサ１３ｆで検出される貯留タンク９ｅ内の低温水の温度と温度センサ１３ｃで検出される袋体２内部の温度差により決定される、送り込む低温水の量が６Ｌ以下の場合と６Ｌを超える場合とに分けてその後の動作を説明する。＜ＢＲ＞

（１）決定された水の量が６Ｌ以下の場合
決定された水の量が寝具内に導入された時に三方切替弁２２ｄをＯＦＦとする。さらに貯留タンク９ｅ内の水の量がフロートスイッチにより循環前の量と等しくなったことを検出して循環ポンプ８ｂの作動を停止して二方切替弁２３ｆを閉じる。その後、循環ポンプ８ｂを一定時間作動させて低温水を袋体２内に循環、拡散させて袋体２内部の温度を低下させる。

（２）決定された水の量が６Ｌを超える場合
６Ｌの水が寝具内に導入された時に三方切替弁２２ｄをＯＦＦとする。さらに貯留タンク９ｅ内の水の量がフロートスイッチにより循環前の量と等しくなったことを検出して循環ポンプ８ｂの作動を停止して二方切替弁２３ｆを閉じる。その後、循環ポンプ８ｂを一定時間作動させて低温水を袋体２内に循環、拡散させて袋体２内部の温度を低下させる。循環ポンプ８ｂが停止したところで再度温度センサ１３ｆで検出される貯留タンク９ｅ内の低温水の温度と温度センサ１３ｃで検出される袋体２内部の温度差を比較し、低温水を寝具内に送り込む量を決定する。ここで決定される低温水の量が６Ｌ以下となるまで繰り返す。

<水の排出>
非使用時に収納する場合は水を排出する。二方切替弁２３ｅ、２３ｆを閉じて２３ｄを開き三方切替弁２２ｆをＯＮとして循環ポンプ８ｃを作動させると寝具内の水は浴槽３４へ排出される。

排出された水は浴槽において再度利用できる。寝具内からは約６０Ｌの水が浴槽に送られ、不足分の温水は水道水および貯留タンク９ｄより送られる。この温水は流量調整弁２９ｃ、２９ｄを開いて浴槽に送られるが、流量調整弁２９ｄの開度は温度センサ１３ｅと１３ｊで検出される温度差により設定される。流量計２８ｃで設定された量を検出したところで流量調整弁２９ｃを閉じる。浴槽の温度補正は熱交換器３２ｆで過熱された温水を循環ポンプ８ｆにより経路５７を循環させることにより行う。

本実施例では、水の導入、排出が自動で行われ、寝具の設置や水の交換が容易である。また、寝具の温度上昇においては生活水用、冷暖房用、浴槽用として建物に設けられている給湯設備を活用し、温度低下においては、常温で低温である水道水を活用するため随時短時間で使用者の好む温度に設定することができる。寝具の周辺には大きな装置が無くコンパクトな寝具となる。また、寝具内で使用した水を浴槽に排出することにより、水を無駄なく利用することができる上、寝具用に温めた温水の温度も活用できるのでエネルギーも無駄なく利用することができる。寝具は敷布団や掛け布団等で覆われて寝具内部の水の保温性に優れているので、蓄熱器としての効果がある。寝具内の水の温度が設定された温度からずれが生じにくいため温度補正のために注入されるエネルギーを抑えることができるとともに、浴槽に温水を排出する際にも浴槽を使用する直前に行う等の利用法により熱の散逸を抑え、注入されたエネルギーを有効に活用することができる。

上記実施例では、液体を使用するマットレスを用いた寝具を例に説明したが、本発明は液体を使用するマットレスに限定されず、枕、椅子、ソファ、クッションなど人体を支える様々な用途に応用できる。

液体の浮力を利用する寝具は快適で睡眠の質に効果があることが知られていたが、液体を用いた寝具は使用者の好みや環境に合わせて速やかに変化させることは困難であった。また、寝具の設置や移動の困難、液体が蒸散することによるメンテナンスがわずらわしい課題があった。寝具の設置や移動が困難であることは寝具の非使用時にも寝具の占有するスペースを有効に活用できない不都合となる上、宿泊施設においてはベッドを覆うシーツやパッドの交換に手間取る等スタッフの負担も増加にもつながっていた。本発明では寝具への水の注入排出を短時間に自動で行って寝具の温度を速やかに設定できる機能を備えるとともに、設置や移動を容易にし、メンテナンスも不要とした。使用者が頻繁に変わる宿泊施設等でも使用者の好みや環境にあわせて容易に設置、調整することが可能となるので、使用者毎に最適な質の高い睡眠を提供することが可能となる。本発明により質の高い睡眠が望まれる一般家庭や宿泊施設等で液体の浮力を用いた寝具が広く活用可能となる。

流体循環式寝具の構成を説明図である。流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例１）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例１）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例１）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例１）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例１）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例２）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例２）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例３）流体循環式寝具の実施方法を示した説明図である。（実施例３）

符号の説明

１水
２袋体
３流体流入管接続口
３ａ−３ｂ流体流入管接続口
４流体排出管接続口
４ａ−４ｂ流体排出管接続口
５流体循環経路
６流体流入管
６ａ−６ｂ流体流入管
７流体排出管
７ａ−７ｂ流体排出管
８循環ポンプ
８ａ−８ｆ循環ポンプ
９貯留タンク
９ａ−９ｅ貯留タンク
１０熱源器
１０ａ−１０ｃ熱源器
１１循環制御装置
１２エア抜口
１３温度センサ
１３ａ−１３ｉ温度センサ
１４チューブ
１４ａ−１４ｂチューブ
１５ａ−１５ｂウレタンフォーム
１６台車
１７パッド
１８注入口
１９一時タンク
２０ａ−２０ｉ分岐管
２１ａ−２１ｐ接続管
２２ａ−２２ｆ三方切替弁
２３ａ−２３ｂ開閉弁
２３ｃ−２３ｇ二方切替弁
２４排水経路接続口
２５導水経路接続口
２６接続口
２７ａ−２７ｃ水の経路
２８ａ−２８ｃ流量計
２９ａ−２９ｄ流量調整弁
３０接続口
３１排水管
３２ａ−３２ｇ熱交換器
３３ａ−３３ｃ逆止弁
３４浴槽
３５室内暖房機
５０ａ−５０ｂ循環経路
５１循環経路
５２循環経路
５３循環経路
５４循環経路
５５循環経路
１０１空気
１０２袋体
１０３ウレタンフォーム

Claims

内部に液体１が封入され上部にたるみを持つ水密性の袋体２と、袋体２の表面に配置される流体流入管接続口３と、袋体２の側面または下面に配置される流体排出管接続口４と、流体流入管接続口３で袋体と接続される流体流入管６および流体排出管接続口４で袋体と接続される流体排出管７および流体を循環させる流体循環ポンプ8および循環させる流体を貯留する貯留タンク9とから成り袋体２外部に配置された流体循環経路5と、流体循環経路５内に配置され流体を加熱又は冷却するための熱源器１０と、温度センサからの信号に応じて熱源器の出力と流体の移動を制御する循環制御装置１１と、流体循環経路５内に配置され経路内の気体を適宜排出制御可能なエア抜口１２と、流体循環経路５内、あるいは袋体２の内部あるいは表面に配置され流体の温度を検出する温度センサ１３と、流体排出管接続口４または流入管接続口３または流体循環経路５に接続され袋体２内部上面付近に配置される断面または表面に孔を設けた柔軟性のあるチューブ１４とからなる寝具。
流体循環経路が浴槽あるいは冷房機あるいは暖房機と接続されていることを特徴とする請求項１記載の寝具。