JP2010200795A - Temperature adjustable mattress - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、睡眠用のベッド等の寝具のマットレスとして、或いは、リハビリテーションや療養、手術台、新生児集中治療用のベッド、ソファーベッド等の非睡眠用のマットレスとして、様々な用途に用いられる温度調節機能を備えた温度調節マットレスに関するものである。 The present invention is a temperature control used in various applications as a mattress for bedding such as a bed for sleeping, or as a mattress for non-sleeping such as a bed for rehabilitation, medical treatment, operating table, neonatal intensive care, sofa bed, etc. The present invention relates to a temperature control mattress having a function.
近年の少子高齢化の進展によって、健全な体調の維持・増進に支障をきたす人々が増加しつつある。また、おおむね健康であっても、膝や足が、夏場においても局部的に冷える等の障害を訴える人々や、更には、これを原因としての睡眠障害を訴える人々が増加しつつある。さらには、最近の社会全体の24時間化や、生活パターンの夜型化、生活習慣の変化による肥満者の増加、更にはうつ等により良好な睡眠を維持できず、不眠や何らかの睡眠障害をきたす人々も増加しつつある。 Due to the recent declining birthrate and aging population, an increasing number of people are hindering the maintenance and improvement of their healthy condition. Moreover, even if they are generally healthy, there are an increasing number of people complaining of disabilities such as knees and feet being locally cooled even in summer, and people complaining of sleep disorders caused by this. Furthermore, recent 24-hour society, night pattern of life pattern, increase in obesity due to changes in lifestyle habits, and good sleep cannot be maintained due to depression etc., resulting in insomnia and some sleep disorders. People are also increasing.
体調に支障を来したり、局部的に冷える人々は、日常生活においては、新陳代謝を高めて血行を促進するために、ヒータを内蔵するサポータを用いたり、温浴をしたり、温湿布やマッサージ器具等を用いて、身体の冷えや痛みを起こす患部の症状を緩和している。 People who suffer from physical condition or cool locally may use supporters with built-in heaters, hot baths, hot compresses and massage devices in daily life to increase metabolism and promote blood circulation. Etc. are used to relieve symptoms of the affected area causing coldness and pain.
しかし、前記の痛みの症状を緩和するための処置は、一般的には座位、或いは立位で行われており、就寝中や身体の横臥状態において患部を加温したり、冷やしたりする等の温度調節は行われておらず、加齢により身体の動きが不自由な高齢者や、座位の姿勢が苦痛な人たちにとっては不便であった。また、横臥状態において患部の痛みを緩和する手段は、これまで電気毛布以外にはなかったが、電気毛布は全身を加温する手段であり、夏場にも局部的な冷えを訴える人々には不便なものであった。 However, the treatment for alleviating the pain symptoms is generally performed in a sitting or standing position, such as heating or cooling the affected area while sleeping or lying on the body. Temperature control was not performed, and it was inconvenient for elderly people who were unable to move due to aging or who had a difficult sitting posture. In addition, there was no other means to relieve the pain in the affected area in the lying state, but the electric blanket is a means of heating the whole body, which is inconvenient for people who appeal for local coldness in summer. It was something.
また、一般に電気毛布や、サポータ等の加温手段は、布や、ゴム/布複合体等とヒータを複合したものであり、その機能が加温のみであることから、適正な温度を維持することは困難であること、身体との接触部分の熱容量が大きいことから、低温火傷等の事故が生ずることもあった。 In general, heating means such as electric blankets and supporters are a combination of a fabric, rubber / cloth composite, etc. and a heater, and the function is only heating, so that an appropriate temperature is maintained. This is difficult, and because the heat capacity of the contact part with the body is large, accidents such as low-temperature burns may occur.
一方、前記社会全体の24時間化や生活パターンの夜型化、生活習慣病者の増加にしたがって、良好な睡眠を維持できにくい人々は、睡眠薬を服用したり、就寝前に温浴をとったり、軽い運動を行ったりすること等、就寝前に体温を上昇させることによって、良好な睡眠を得ようとしている。つまり、良好な睡眠をとる手段として、睡眠時に必要な条件である脳を含む深部体温の冷却を効果的に行うため、睡眠前に温度40℃程度のぬるめの浴槽に入ったり、運動による熱産生を促進したりすることで身体を暖め、末梢血管を拡張させ、熱放散を促進させることで急速に深部体温を下げることで、円滑な入眠を行わせているのである。 On the other hand, people with difficulty in maintaining good sleep, taking sleeping pills, taking a warm bath before going to bed, etc. We try to get good sleep by raising body temperature before going to bed, such as by exercising. In other words, as a means of taking a good sleep, in order to effectively cool the deep body temperature including the brain, which is a necessary condition at the time of sleep, enter a warm bath at a temperature of about 40 ° C. before sleep, or generate heat by exercise The body is warmed by expanding the peripheral blood vessels, the peripheral blood vessels are expanded, and the deep body temperature is rapidly lowered by promoting the heat dissipation, so that a smooth sleep is performed.
しかしながら、高齢者、特に睡眠障害を訴える高齢者にとっては、常に温めの浴槽に入る等のことは現実的に困難なことが多い。また、高齢者の睡眠障害は加齢による末梢組織の温覚、冷覚細胞等が持つ体温検知機能、及びこれを脳視床下部の体温調節中枢に伝える神経組織自体、更にはメラトニン等、入眠時に脳において分泌される体温を下げるホルモンの分泌量そのものが少ないために体温を下げることができないことが原因であることもあり、前記のような対策によっては、十分な効果を得ることができないという問題もあった。 However, it is often difficult for an elderly person, particularly an elderly person who complains of sleep disorder, to always enter a warm bath. In addition, sleep disorders in the elderly include temperature sensing functions of peripheral tissues due to aging, body temperature sensing functions of cold sensor cells, etc., and nerve tissues themselves that transmit this to the thermoregulatory center of the hypothalamus, as well as melatonin, etc. The problem is that due to the small amount of hormones that secrete the body temperature that is secreted in the brain, the body temperature cannot be lowered due to the small amount of secretion, and depending on the above measures, sufficient effects cannot be obtained. There was also.
このような課題に対して、マットレス上に横たわる人等の身体を、全体的に、または、部分的に、暖めたり冷やしたりすることができる温度調節マットレスが提案された(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。この温度調節マットレスは、ウレタンフォームや、硬綿等からなるマットレス本体の内部に温度調節された空気を循環させ、その上面部分において身体との熱交換をさせるものである。その具体的構成はマットレス内に内部空気を循環するなんらかの構成を形成し、例えば、図12に示すように、マットレス本体1を4層構造とし、身体との熱交換を行う熱交換層である第一層71をウレタンフォームからなる額縁状に構成し、この開口部に通気性繊維からなる身体熱交換層3を収納して構成し、その下にマットレス内に所定の方向に空気流路を形成する手段である複数の開口25を設けた第二層72を、そして第二層72の下部には温度調節ユニット2からの空気をマットレス内を流通させるための空気通路4を配設した第三層73を、そして、底板としての第四層74を構成している。
In response to such a problem, a temperature control mattress capable of heating or cooling the body of a person or the like lying on the mattress in whole or in part has been proposed (for example,
温度調節ユニット2は、マットレス内部の空気を送風し、また吸引することで循環する空気循環手段と、マットレス内空気を冷暖することで温度調節し、また、冷却時には身体等から放出された熱を室内空気中に排熱するための温度調節手段から構成されている。マットレス内の空気の流通は、マットレス足元端部に設けた温度調節ユニット2から、第三層73の空気通路4を通り、身体の頭部分の下まで導かれ、この部分で身体との熱交換を行う身体熱交換層3に向かい、温度調節ユニット2に戻る構成である。
The
また、マットレスの足元端部に装着される温度調節ユニット2は、例えば、図15に示す構造であり、マットレス内部に空気を循環する手段である空気流通手段80と、循環空気の温度調節を行う温度調節手段からなり、ウレタン等のケース10内に収容して形成されている。循環ファン6は、例えばシロッコファンからなり、空気流通手段80から身体の下の熱交換の場である身体熱交換層3に温度調節された空気を供給する。身体と熱交換したのちに、第二層72に設けた吸引口20から温度調節ユニット2の吸引口22に戻して空気を循環させるものである。なお、マットレス上に身体が乗っている(横たわっている)場合には、マットレスカバー5、パッド(図示せず)を介して、身体と内部循環空気との間で熱交換が行われる。
Further, the
温度調節は、熱交換素子29、循環空気と熱交換を行う循環ヒートシンク8、ヒートパイプ31、排熱ヒートシンク9、排熱ファン7を有しており、熱交換素子29と循環ヒートシンク8の配設領域と、排熱ヒートシンク9と排熱ファン7の配設領域との間には、内部循環空気と排熱空気が互いに混ざり合わないよう隔壁手段26が設けられている。また、外気を熱交換ユニット2のケース10に設けた外気取り入れ口32より取り込み、運転により発生する熱はこの取り込んだ外気と内部の排熱ヒートシンク9で熱交換したあと、排熱口33より排出される。
The temperature adjustment includes a
ところで前記、温度調節マットレスにおいては以下の課題があった。ひとつには、従来のマットレスにおいは比較的剛性の高い発泡ウレタンを積層したものを本体とし、例えば図14に示すように第一層71を額縁状に形成し、額縁状に形成された部分に身体熱交換層3をはめ込んでいたために、マットレス全体の剛性が高く、折り曲げが困難であるため、健常な人には良いが、寝たきりの高齢者等のようにギャッチアップ(ベッドの背を立てて上半身を起こした状態にすること)が必要な人用の寝具としては使いにくい点があった。また、健常な人においても、ベッドではなく、たたみの上に夜のみマットレスを敷いて、その上で就寝される人には折り畳みが困難であるために収納がしづらい欠点があった。
By the way, the temperature control mattress has the following problems. For example, in a conventional mattress, the main body is a laminate of foamed urethane having relatively high rigidity. For example, as shown in FIG. 14, the
さらに、前記提案の温度調節マットレスは、マットレス全体がマットレスカバー5で気密状に密閉された構造であり、かつ、温度調節方式が内部空気循環であることから、効率的で、消費電力を小さく出来る長所がある反面、内部空気の入れ替えが困難であり、例えば、マットレス上に横たわる身体から放出される汗や、失禁などによりマットレス内に浸入する水分がマットレス内から除去しにくいという欠点があった。このため、前記特許文献2においては、マットレスカバーの一部に気密性の蓋を開閉自在に配設し、乾燥時には蓋部材を開いて換気を行うことを提案しているが、乾燥時に蓋を開け、終了後には蓋を閉めなければならない手間が要る欠点があった。
Further, the proposed temperature control mattress has a structure in which the entire mattress is hermetically sealed with the
また、マットレスとは別個に温度調節ユニットを配置し、温度調節ユニット内の空気流通路の一部に三方コックのような空気循環と排気を切り替えることのできる手段を提案しているが、温度調節ユニットを別個に用意しなければならない実用上の欠点があった。 In addition, a temperature control unit is arranged separately from the mattress, and a means that can switch between air circulation and exhaust, such as a three-way cock, is proposed for part of the air flow passage in the temperature control unit. There was a practical disadvantage that the unit had to be prepared separately.
また、温度調節マットレスは、皮膚の乾燥や、過度の冷えを避けるため、身体に直接風を当てずに、マットレスカバーや、パッドを介して熱伝導により身体を加温或いは冷却しているが、カバーや、パッドを介するため、からだとの熱の授受に数分以上かかり、急速な涼感や温感が得られにくい欠点があった。 In addition, the temperature control mattress heats or cools the body by heat conduction through the mattress cover or pad, without directing the body directly to avoid drying the skin and excessive cooling. Since it passes through a cover and a pad, it takes several minutes or more to transfer heat from the body, and it is difficult to obtain a rapid cool feeling and warm feeling.
また、従来の温度調節マットレスでは、冷暖いずれにも、また所定の一定温度、または、例えば夏場では就床直後は少し涼しめに冷風を送り、その後、安眠に適した温度に維持するなどの所定の温度パターンに制御できる特徴があるが、冷却運転時にはからだや室内から放出される熱と温度調節ユニット2の運転により発生する熱は温度調節ユニット2によって除去された後、室内に排熱されるため、特に常に高温環境である夏場には室内温度が上昇しやすい欠点があった。
In addition, with a conventional temperature control mattress, a predetermined constant temperature can be used for both cooling and heating, a predetermined constant temperature, for example, in summer, a cool air is sent slightly cooler immediately after going to bed, and then maintained at a temperature suitable for sleep. However, the heat released from the body and the room during the cooling operation and the heat generated by the operation of the
また、従来の温度調節マットレスでは、マットレス内を循環する空気温度を精密に調節できるため、快適で安全な睡眠環境を提供できるが、温度調節マットレスを必要とする一部の人々、すなわち、加齢により食事量も運動量も不足しており、更に加齢の体温調節機能だけでなく、皮膚の温覚・冷覚細胞の数の減少、この信号をから脳の体温調節中枢に伝える神経機能の劣化等で、周囲環境温度を的確に把握・調節する機能が衰えている高齢者においては、室内環境温度の過度な上昇、下降に対して適切にマットレスの制御操作ができない、また、運転を忘れたために、気温が30℃を超える夏場に熱中症を生じたり、寒冷な冬の朝に肺炎を患い健康を損ねることが生じているが、これらの不具合に対して有効に対応できる温度調節マットレスの制御機構がない欠点があった。 In addition, the conventional temperature-adjustable mattress can provide a comfortable and safe sleeping environment because the temperature of the air circulating in the mattress can be precisely adjusted, but some people who need the temperature-adjustable mattress, that is, aging As a result, the amount of food and exercise is insufficient, and not only the thermoregulatory function of aging, but also the decrease in the number of warm and cold cells in the skin, the deterioration of nerve function that transmits this signal to the thermoregulatory center of the brain For example, elderly people whose function of accurately grasping and adjusting the ambient environment temperature has declined cannot properly control the mattress in response to excessive rise and fall of the indoor environment temperature, and forgot to drive. In addition, heat stroke occurs in the summer when the temperature exceeds 30 ° C, and pneumonia occurs in cold winter mornings, resulting in a loss of health. Temperature control mattress that can effectively cope with these problems. There was control mechanism it is without drawbacks.
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動ベッドにも対応できる屈曲・折りたたみ自在で収納が可能で、温感・冷感を高めることができ、高温環境で運転してもその排熱が室温を大きく高めることなく、常にマットレス内部を乾燥した状態に運転でき、体温制御に不具合がある高齢者などにも安全に使える簡単な構成の温度調節マットレスを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to be able to be bent and folded so as to be compatible with an electric bed, and to be stored in a warm, cool feeling. The temperature control mattress with a simple configuration that can be used safely even for elderly people who have problems with body temperature control, can be operated in a dry condition without excessively increasing the room temperature, even if it is operated in There is to do.
上記目的を達成するために、本発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
すなわち、第1の発明は、身体との熱交換を行う通気性繊維層を、少なくとも折り畳みの折れ目となる部位においては、ほぼマットレス本体の幅に等しく構成し、マットレスを数箇所で屈曲できるように形成することを課題解決の手段としている。 That is, according to the first invention, the breathable fiber layer that performs heat exchange with the body is configured to be substantially equal to the width of the mattress body at least at the portion that becomes the fold of the fold so that the mattress can be bent at several places. It is a means for solving the problem.
また、第2の発明は、マットレス内の循環空気の湿気除去(乾燥)を可能とする簡易な手段を提供するものであり、内部空気が循環している密閉系の循環通路の壁面に、一方側は循環通路内に綿糸他方側は外気に面する吸水性樹脂等の結露除去手段を配設することにより、内部空気が循環している密閉系での通常運転時にも、当該結露除去手段で、内部の湿った空気を吸水し、その吸水した水分を外気に気化放出させてマットレス内部の湿気を除去することを課題解決手段としている。 Further, the second invention provides a simple means that enables moisture removal (drying) of the circulating air in the mattress, and is provided on the wall surface of the closed circulation path through which the internal air circulates. By arranging condensation removal means such as a water absorbent resin facing the outside air on the other side in the circulation passage, the condensation removal means can also be used during normal operation in a closed system in which the internal air circulates. The problem-solving means is to absorb the moist air inside and remove the moisture inside the mattress by evaporating and releasing the absorbed water to the outside air.
また、第3の発明は、マットレス内の乾燥を可能とする他の簡易な手段を提供するものであり、空気の循環通路の他に外気を通流させる空気流路を設け、循環通路の空気の一部を前記空気流路へ排出し、その排出した空気量分を補充する新鮮な空気を前記空気流路から循環通路へ導入する換気の手段を設けることによりマットレス内部を乾燥させることを課題解決手段としている。 In addition, the third invention provides another simple means for enabling drying of the inside of the mattress. In addition to the air circulation passage, an air flow passage for allowing outside air to flow is provided, and the air in the circulation passage is provided. To dry the inside of the mattress by providing a ventilation means for discharging a part of the air flow into the air flow path and introducing fresh air to recirculate the air flow from the air flow path. It is a solution.
また、第4の発明は、マットレス上に横たわる人体への熱供給或いは冷却に際してその涼感・温感を高めることための簡易な手段を提供するもので、マットレス内の空気の流通速度を増加或いは減少させるための追加の新たな送風手段を設けることを課題解決手段としている。 Further, the fourth invention provides a simple means for enhancing the cool feeling and the warm feeling when supplying or cooling the human body lying on the mattress, and increasing or decreasing the air circulation speed in the mattress. The problem solving means is to provide an additional new air blowing means.
また、第5の発明は、身体を冷却する際に発生する熱を運転中には室内に放出させず、非運転時にこれを放出させることで冷房された室内の温度をマットレス運転によって上昇させないための簡易な手段を提供するもので、マットレス本体(マットレス)から外へ空気の循環通路を引き出して、当該引き出し部分の循環通路に介設される温度調節ユニット(空気の循環駆動の手段と循環空気の温度調節を行う手段とを具備するユニット)を、熱の貯蔵媒体の収納手段を有する筐体内に収容し、運転中には温度調節ユニットの排熱を貯蔵媒体に貯蔵し、非運転時に貯蔵媒体に貯蔵した熱を外気に放出することを課題解決手段としている。 Further, the fifth aspect of the invention prevents the heat generated when cooling the body from being released into the room during operation, and does not increase the temperature of the cooled room by operating the mattress by releasing it during non-operation. The temperature adjustment unit (the air circulation drive means and the circulating air is provided in the circulation path of the drawer portion by drawing out the air circulation path from the mattress body (mattress) to the outside. And a temperature control unit) are stored in a housing having a heat storage medium storage means, and the exhaust heat of the temperature control unit is stored in the storage medium during operation and stored when not in operation. The problem solving means is to release the heat stored in the medium to the outside air.
また、第6の発明は、温度調節マットレスの置かれている室内環境の気温を検知して、温度調節マットレス上の人体が常に安全な温度状態になるように、温度調節ユニットが自動的に運転されて温度調節マットレス表面を加温、あるいは冷却する運転する簡易な手段を提供するもので、温度調節マットレスあるいは、温度調節マットレスの置かれている室内の気温を検知する気温検知手段と、検知した気温を所定の安全温度域(温度運転上限界温度と温度運転下限界温度との間の温度域)とを比較して、気温が温度運転上限界温度より高すぎる、あるいは温度運転下限界温度より低すぎる場合にはそれぞれ、冷却あるいは加温する気温検知比較運転手段を設けることを課題解決手段としている。 In addition, the sixth aspect of the invention automatically detects the temperature of the indoor environment where the temperature control mattress is placed, and automatically operates the temperature control unit so that the human body on the temperature control mattress is always in a safe temperature state. Provided with a simple means of heating or cooling the temperature control mattress surface, the temperature control mattress or the temperature detection means for detecting the temperature inside the room where the temperature control mattress is placed, Comparing the temperature with a predetermined safe temperature range (the temperature range between the temperature operation upper limit temperature and the temperature operation lower limit temperature), the air temperature is too higher than the temperature operation upper limit temperature or lower than the temperature operation lower limit temperature When the temperature is too low, the problem solving means is to provide an air temperature detection and comparison operation means for cooling or heating.
本発明によれば、身体との熱交換を行う通気性繊維層を少なくともマットレスの折り畳みの折れ目となる屈曲部においては、ほぼマットレス本体の幅に等しく構成し、マットレスを数箇所で屈曲できるように形成し、そして、マットレス本体を柔軟材により構成するか又は折り畳みの折れ目部分には屈曲を容易にする複数の屈曲可能部を設けるため、マットレス全体が電動ベッドのように屈曲された場合においても、温度調節ユニットにおいて所定の温度に調節された循環空気は、空気循環通路の通気性繊維層を通って、温度調節ユニットに戻ることが可能になるため、身体熱交換層上のマットレス全体を身体(マットレスの上に横臥する人の身体)に快適に加温或いは冷却を行うことができる。また、マットレス全体が内部の空気を密閉系で循環させるために、気密に保つために従来、複数枚のウレタンフォームを、高精度に組立てられていたためにコストが高くなっていたが、この不具合が改善され経済的になること、さらに、長年の使用によって通気性繊維層がへたり気味になった場合には、通気性繊維層単位で交換することができるため、保守性が高まる効果も生ずる。 According to the present invention, the breathable fiber layer that performs heat exchange with the body is configured to be substantially equal to the width of the mattress body at least in the bent portion that becomes the folding line of the mattress so that the mattress can be bent at several places. In the case where the entire mattress is bent like an electric bed in order to form the mattress body with a flexible material or to provide a plurality of bendable parts that facilitate bending at the fold portion of the fold However, since the circulating air adjusted to a predetermined temperature in the temperature control unit can return to the temperature control unit through the breathable fiber layer of the air circulation passage, the entire mattress on the body heat exchange layer The body (the body of a person lying on the mattress) can be comfortably heated or cooled. In addition, since the entire mattress circulates the air inside it in a closed system, the cost of the urethane foam has been increased because it has been assembled with high precision in order to keep it airtight. In addition, when the air-permeable fiber layer becomes hazy due to long-term use, it can be replaced in units of the air-permeable fiber layer, so that the maintainability is improved.
第2の発明によれば、マットレス内の空気を常時乾燥した状態にすることが、簡易に出来るため、衛生的となる。さらに、マットレス内の湿度を一定以下にできるため、利用者の体から放出される汗のみでなく、失禁や水をこぼす等によるマットレス内部の湿潤化、カビ等の繁殖を防止できるだけでなく、マットレスの設置場所が高温多湿の環境においても常にマットレス内部を乾燥させることが可能となり、マットレスを清潔に保つことが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the air in the mattress can be easily kept in a dry state, so that it becomes hygienic. Furthermore, since the humidity inside the mattress can be kept below a certain level, not only can sweat not be released from the user's body, but also the mattress can be prevented from wetting due to incontinence or spilling water, and growth of mold, etc. Even in a hot and humid environment, the inside of the mattress can always be dried, and the mattress can be kept clean.
第3の発明によれば、マットレス内に凝縮する水分を、常時マットレス内の系外に換気により排出できるため、マットレス上で水をこぼしたときのみでなく常にマットレス内をより乾燥した状態にでき、前記第2の発明と同様にマットレス内部を乾燥させることが可能となり、マットレスを清潔に保つことが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, the water condensed in the mattress can be discharged to the outside of the mattress system by ventilation at all times, so that not only when the water is spilled on the mattress, but the inside of the mattress can always be kept dry. As in the second aspect, the inside of the mattress can be dried, and the mattress can be kept clean.
第4の発明によれば、急速な利用者の体との熱交換が可能となるため、就床直後から十分な涼感、温感いずれも高めることができるとともに、それぞれ人によって個別に異なる涼感、温感の程度を個別に変えることが出来るため、より心地よい睡眠空間を提供できるとともに、やけどなどの救急・救命時のベッドとしても対応が可能となる。特に冷却運転時に室内に排出されるからだや室内の熱及び温度調節ユニットの運転に必要なエネルギーを少なくできるため、冷却運転を行うときに必然的に生ずる室内温度の上昇が実質的になくなるため、真夏においてさえ、エアコンを殆ど使わずに快適な睡眠環境を得ることができる。また、このことにより消費電力を大幅に抑えることができるため、家計負担を抑えるとともに、地球環境の保護につなげることができる。 According to the fourth invention, rapid heat exchange with the user's body is possible, so that it is possible to increase both the cool feeling and the warm feeling immediately after bedtime, and the cool feeling that is individually different for each person, Since the degree of warmth can be changed individually, it can provide a more comfortable sleeping space and can be used as a bed for emergency and lifesaving such as burns. Especially because it is discharged into the room during cooling operation and energy required for operation of the indoor heat and temperature control unit can be reduced, so that the increase in indoor temperature inevitably generated when performing the cooling operation is substantially eliminated. Even in midsummer, a comfortable sleep environment can be obtained with little use of an air conditioner. In addition, this can significantly reduce power consumption, thereby reducing the burden on households and protecting the global environment.
第5の発明によれば、身体を冷却する際に発生する熱を運転中には室内に放出させず、非運転時にこれを放出させることで冷房された室内の温度をマットレス運転によって上昇させないための簡易な手段を提供するもので、マットレス本体とは空気循環通路を介して別途設置される筐体内に温度調節ユニットおよび該ユニットからの排熱を貯蔵することが可能な貯蔵媒体の収納手段を設け、運転中には排熱を貯蔵媒体に貯蔵し、非運転時にその貯蔵した熱を外気に放出することを可能とする。 According to the fifth aspect of the present invention, the heat generated when the body is cooled is not released into the room during operation, and the temperature inside the cooled room is not increased by the mattress operation by releasing it during non-operation. The mattress main body includes a temperature control unit and a storage medium storing means capable of storing the exhaust heat from the unit in a case separately installed through an air circulation passage. The exhaust heat is stored in the storage medium during operation, and the stored heat can be released to the outside air during non-operation.
また、第6の発明によれば、季節および日内の急激な気温変動があった場合にも、その気温を検知し、温度調節マットレス上の温度が常に安全な温度範囲になるように温度調節ユニットが自動的に運転されるため、環境温度検知機能や、体温調節が機能が衰えた高齢者や、体温調節が不自由なひとびとに対しても常に安全な睡眠環境を提供することが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, even when there is a sudden change in temperature during the season and the day, the temperature is detected so that the temperature on the temperature adjustment mattress is always in a safe temperature range. Can automatically provide a safe sleep environment even for elderly people whose function of environmental temperature detection, body temperature regulation has declined, or for people who have difficulty in body temperature regulation. Become.
以下に本発明に係る温度調節マットレスの実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of a temperature control mattress according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1には温度調節マットレスの第1実施例の構成が模式的な分解図によって示されている。図に示すようにマットレス100は、マットレス本体をカバー材としてのマットレスカバー5で覆うことによって構成され、図示の例では、マットレス本体(マットレスカバー5によって覆われる層の全体)は、マットレス支持手段12と、風量均一化手段13と、身体熱交換層3との積層体によって形成されている。例えば、下からウレタンフォームや、ポリエステル繊維を切断・圧縮・接合して所定の硬度、形状に構成した硬綿からなるマットレス支持手段12と、マットレス上に横たわるからだを、所定温度に冷却或いは加温する空気を供給するための空気通路4と、この空気をからだの幅方向にほぼ均一に吹出させるために所定の穴サイズ、形状に配置して構成する風量均一化手段13と、この循環空気をからだの下で流通させるための身体熱交換層3と、所定温度に調節された空気を直接からだにあてることなくからだと身体熱交換層3の中の空気との熱交換を行うためのマットレスカバー5から構成される。ここで、それぞれの構成要素を詳細に説明する。
FIG. 1 shows a schematic exploded view of the configuration of the first embodiment of the temperature control mattress. As shown in the figure, the
マットレス支持手段12は、マットレスを所定の硬度、形状に保ち、また、内部空気を循環させるための空気通路4を形成し、また、温度調節ユニット2を所定位置に固定するためのもので、図2においては、最下部の支持手段基材14と、温度調節ユニット2を固定し、空気流通路4を形成するための支持手段形成材15から構成される。これらは、ポリエステル綿を圧縮した中芯にさらに綿やポリエステルなどからなる硬綿などのシート材料で構成され、運送や収納時の折りたたみが可能にするため、当該折りたたみの折れ目となる部分を圧縮して、或いは一部分を削ってへこませるなどによりマットレス支持手段12の屈曲を容易にされている。
The mattress support means 12 is for maintaining the mattress in a predetermined hardness and shape, forming an
具体例として、支持手段形成材15は上記同様に硬綿や、ポリエチレン発泡シートなどで構成され、温度調節ユニット2から供給される空気を身体熱交換層3に導くチューブ(空気通路4を構成するチューブ)などを固定するための空気流通路4の溝と、図中破線で示す温度調節ユニット2をマットレスに気密に装着するための温度調節ユニット装着部57を支持手段形成材15に切削や接着剤などで加工して構成される。また、マットレスを柔軟に折りたたみ収納しやすくするため、必要に応じて屈曲可能部16を有する。
As a specific example, the support means forming
もちろん、マットレス支持手段12が、硬綿や、軟質ウレタンフォームなど、素材自体が十分に変形可能な材料で構成されている場合や、マットレスが薄い場合には、つまり、マットレス支持手段12が柔軟材により構成されている場合には、屈曲可能部16として特にへこみ部を設けなくてもよい。さらに温度調節ユニット2を固定するために、例えば紐、或いは布などの温度調節ユニット固定手段17が設けられている。もちろん、温度調節ユニット固定手段17は必ずしも温度調節ユニット2の上方である必要はなく、側面や下部に取り付けてもよい。
Of course, when the mattress support means 12 is made of a material that is sufficiently deformable, such as hard cotton or flexible urethane foam, or when the mattress is thin, that is, the mattress support means 12 is a flexible material. In this case, it is not necessary to provide a dent part as the
図3Aは身体の下にあって温度調節ユニット2からの循環空気が流通し、身体と熱交換するための身体熱交換層3の構成を示したものであり、身体熱交換層3は通気性繊維層(通気性繊維18の層)によって形成されている。図の通気性繊維18は、幅がマットレス(マットレス本体)の幅とほぼ同じ程度にとられ、通気性の高い厚さ20〜30mm程度のポリエステルや、ポリプロピレンなどを三次元状の平面板状に形成された合成繊維の、上面と外周面が布等の上面カバー21で覆われ、下面は布等の下面カバー19で覆って構成されている。すなわち、通気性繊維18は上面カバー21と下面カバー19とによって形成された袋内に収容された形態と成している。
FIG. 3A shows the structure of the body
身体熱交換層3は単一の板状の通気性繊維18によって形成することも可能であるが、図3Aの例では複数(図では3個)の通気性繊維18を面状に配列配置して形成され、隣り合う通気性繊維18の対向端面は上面カバー21によって覆われておらず、一方側の通気性繊維18から他方側の通気性繊維18へ空気が円滑に流れるようにしてある。上面カバー21を気密性の材料によって形成した場合には、当該上面カバー21は通気性繊維18を通る空気の通路壁として機能し、上面カバー21を非気密性の材料によって形成し、マットレスカバー5を気密性の材料によって形成すれば、マットレスカバー5が通気性繊維18を通る空気の通路壁として機能する。また、下面カバー19を気密性の材料によって形成した場合には、当該下面カバー19が通気性繊維18を通る空気の通路の底面側の通路壁として機能し、下面カバー19を非気密性の材料によって形成した場合には、風量均一化手段13の基材の面がその底面側の通路壁として機能する。
The body
このように、通気性繊維18の通気性繊維層を通る空気は気密性の通路壁によって外部(外気)とは隔絶されて周縁部或いは上面からの空気の流入が実質的になく、マットレス内部を循環する温度調節された空気によってマットレス内部を一定温度に保持するようにしている。身体熱交換層3底部の身体熱交換層下面カバー19には、マットレス支持手段12の空気流通路4からの空気を導入し、また、温度調節ユニット2に戻すための吸引口20Aおよび開口25Aが設けられている。
As described above, the air passing through the air-permeable fiber layer of the air-
図3Bは、複数の通気性繊維18を身体熱交換層上面カバー21、身体熱交換層下面カバー19で覆った後の断面図である。図示のように通気性繊維18は、上下両面が面状(平面状)を呈した平面板状のブロックの形態で形成され、複数配列された各隣り合うブロック同士が上下面のカバーで接続され、マットレスが電動ベッドに置かれて伸縮する際にも、矢印のように空気の流通が可能な構成となっている。なお、身体熱交換層3の屈曲可能部は必ずしも、身体熱交換層上面カバー21、身体熱交換層下面カバー19の一部で構成する必要はなく、例えば複数のひだを有するゴム状の接続部材を用いてもよい。さらに、身体横臥時に通気性繊維18同士の接続部とその両側部分(図中のA)との硬度が異なるために違和感が生じることを防止するために、例えば接続部(図中B)の部分には、折り曲げ変形時に柔軟性があり硬度の低い同種の通気性繊維18を入れてもよい。
FIG. 3B is a cross-sectional view after the plurality of
図4は身体熱交換層3の下部に設けられる風量均一化手段13であり、横臥する人の頭の下に位置する枕(図示せず)側には、厚さが1〜5mm程度の可撓性の高いウレタンフォームや、ブチルゴムなど、またはポリエステル織布や、フェルト、硬綿などの材料を基材とし、身体熱交換層3内の通気性繊維18内を通過する空気量が身体の幅方向にほぼ均一になるように開口25の位置や、サイズが決められる。また、風量均一化手段13の足元側には循環空気吸引口20が設けられ、温度調節ユニット2の吸引口22に吸引流入する空気量を調節することができる。なお、開口25の位置は身体熱交換層3の開口25A(図3A参照)に一致させ、循環空気吸引口20の位置は身体熱交換層の吸引口20A(図3A参照)に一致させる。風量均一化手段13を直接、身体熱交換層3に縫製や、紐等で取り付けることによって身体熱交換層下面カバー19を省いてもよい。
FIG. 4 shows the air flow leveling means 13 provided at the lower part of the body
図5A及び図5Bは、通気性繊維層18を複数に分割した場合のマットレス内部の通気性繊維層18中の空気の流れ、すなわち、マットレス内部の温度の均一化方法及びそのときの空気の流れを模式的に示したものである。具体的には、幅が5cm〜15cm程度の大きさの布、フェルトや軟質のゴム板など、マットレスに横臥した場合に異物感を与えない整流手段23を、足元側の通気性繊維層18内の所定位置に切欠いて設けた整流手段固定部24に取り付ける。このように構成することによりマットレス内の空気が直接、循環空気吸引口20に向かって入るのを妨げることで、図5Bの実線に示すようにマットレスの幅方向に空気流を広げることが可能となる。但し、整流手段23の中央部を通る空気流、すなわちマットレスの中央部を流れる空気流が減少し、足元部においては温度均一性が保ちにくい場合には、整流手段23の一部に開口部90を設けて空気流を調節すればよい。
5A and 5B show a flow of air in the air
図6Aは空気流通路4を示したものである。空気流通路4は、温度調節ユニット2から供給される温度調節された空気を枕下の内部に風量調節手段としての開口25に導くものであり、例えば、軟質ポリ塩化ビニル樹脂や、ウレタン材料、または織布を縫製したものからなり、内部に空気を流通する開口部91と、マットレス支持手段12を折り曲げ可能にする屈曲可能部16からなる。空気流通路4は、必ずしもこれに限らず、図6Bに示すように長手方向全体が蛇腹のホースであっても良い。また、空気流通路4は、必ずしも図6A、6Bに示すようなホース状にした別途部品とする必要はなく、例えば図1に示すホース(空気通路4のホース)を固定するための空気通路4の溝自体を空気通路に用いてもよい。
FIG. 6A shows the
図7A,図7B,図7Cは換気及び水分除去の構成を備えた温度調節ユニット2を模式的に示したものであり、図7Aは温度調節ユニット2全体を分解状態で示す斜視図、図7Bは、温度調節ユニット2を図7A中のA−A’面で切断した時の断面図、図7Cはケースふた11を取った状態の温度調節ユニット2を上面から見た図であり、温度調節ユニット2高さ方向のほぼ中央に設けた隔壁手段26上の部材は実線で、隔壁手段26より下の部材を破線で表している。
7A, FIG. 7B, and FIG. 7C schematically show the
まず、本温度調節ユニット2の構成を説明し、その後で動作を説明する。
First, the configuration of the
温度調節ユニット2は、例えば図7Aに示すようにケースふた11とケース本体10に分けられる。ケースふた11にはマットレス内を循環する空気を吸引するための循環空気吸入口22が設けられており、ケース本体10は、マットレス内を循環する空気と排熱空気の混合を防ぐための板状の隔壁手段26が設けられ、これを境界として上部スペース27と下部スペース28に分けられている。上部スペース27には、循環ファン6、循環ヒートシンク8がネジなどの図示しない固定手段により隔壁手段26、或いはケース本体10に固定されている。また、循環ヒートシンク8から循環空気送風口36の間には、板状の高吸水性樹脂からなる結露除去手段35と、マットレス内を乾燥する場合など、必要に応じて上部スペース27と下部スペース28間の空気の流通を可能とする換気手段34が隔壁手段26に取り付けられている。
The
一方、下部スペース28には排熱ヒートシンク9が、その空気流通の方向が循環ヒートシンク8を通過する空気流通の方向がほぼ直交するように配置されており、また、排熱ヒートシンク9と循環ヒートシンク8の間には熱交換素子29が挟まれて配置されている。また、排熱ヒートシンク9にはポリイミドヒーター、シリコンゴムヒーターなどの加温によって排熱ヒートシンク9が結露を生ずることを防止するための結露防止手段92が配設されている。なお、ここでは説明の容易化のため隔壁手段26を板状として説明を行っているが必ずしも板状に限られることはない。
On the other hand, the exhaust
また同様に、循環ファン6、循環ヒートシンク8などを配置する隔壁手段26より上のスペースを上部スペース27、排熱ファン7、排熱ヒートシンク9などを配置する隔壁手段26より下のスペースを下部スペース28としているが、排熱ファン7、循環ファン6を上下逆にしても、さらには、図7Dに示すように、隔壁手段26を図示しないヒートパイプなどと一体化したアルミ板などの熱伝導性基板として、熱交換素子29を循環ヒートシンク8の下部に、また、結露防止手段92を排熱ヒートシンク9の上に置くなど、一部分水平方向など位置をずらすことによって全体の高さを下げて薄型化を図っても良い。
Similarly, the space above the partition means 26 for arranging the
次に、温度調節ユニット2の動作について図7A,7B,7Cを用いて詳細に説明を行う。
Next, the operation of the
循環ファン6は、密封されたマットレス内部で温度調節した空気を循環させるもので、循環ファン6の上部に設けられた循環空気吸引口22からマットレス内の空気を吸引し、循環ヒートシンク8によって所定温度に制御した後、ケース前方の循環空気送風口36からマットレス内に送るためのものである。マットレス内の空気温度の調節は図示しない温度センサーでマットレス内部温度を測定し、これを図示しない温度制御ユニットに設けたマイコンのメモリに登録された所定値(設定値)や、室内温度と比較し、所定温度(設定温度)になるように循環ヒートシンク8の下部に設けられたペルチェモジュールなどの熱交換素子29に電流を印加して駆動することで行われる。なお、図1に示されるように、循環ファン6の送風口から送出された空気が、空気通路4、開口25、身体熱交換層3、吸引口20を順に経て循環ファン6の吸引口に戻る通路は空気の循環通路を構成している。
The
熱交換素子29としてペルチェモジュールを用いて、冷却運転を行う場合には熱交換素子29の上面の循環ヒートシンク8が冷却され、同時に循環ヒートシンク8を通過するマットレス内循環空気は冷却される。一方、循環ヒートシンク8の下面にある排熱ヒートシンク9は、循環ヒートシンク8を通過する空気から奪われた熱量、すなわち、からだ及び外気からマットレスカバー5を通して流入する熱量と、ペルチェモジュールを運転するために投入される運転電力の合計に相当する熱量を室内環境に放出する。
When performing a cooling operation using a Peltier module as the
排熱ヒートシンク9はこの熱を室内環境に放出するための放熱手段であり、図7Cに示すように下部スペース28に配置された排熱ファン7によりケース端部(図中下右端)の外気取入口32から室内空気を吸引して、排熱空気流路Aを通って排熱ヒートシンク9で熱交換を行い、排熱空気を、排熱空気流路B、排熱口33を通して室内に放出する。なお、冷却運転時には、排熱ファンが運転されるが、排熱ファンの回転数は急速に上げた場合、突発的な騒音が生じて睡眠を妨げることがないように、徐々に上げる、すなわち、排熱ファンを運転することによる騒音レベルもすこしづつ上がるように運転することが、良好な睡眠環境の提供には好ましい。
The heat
一方、マットレス内を暖める場合には、循環ヒートシンク8をペルチェモジュールなどからなる熱交換素子29で加温することが必要である。この場合にはペルチェモジュールへの通電方向を冷却時とは逆方向とすることで、循環ヒートシンク8の下部に取り付けられた熱交換素子29の上面が加温され、同時に排熱ヒートシンク9は冷却される。例えば、室温が25℃の場合にマットレス内部を35℃に加温すると、排熱ヒートシンク9の温度は15℃近辺の温度になる。ところでこのように排熱ヒートシンク9が、室内環境温度より低くなると室内の空気に含まれた水分が露点以下になり、結露が生ずる。
On the other hand, when the inside of the mattress is heated, it is necessary to heat the circulating
通常、結露は大気に含まれる水分量が多い場合に顕著に生ずるが、問題となる結露は経験的には室内の空気温度より5℃低くなると多く発生することが多い。これを防ぐためには、排熱ヒートシンク9に導入される室内空気の湿度を下げ、かつ除湿装置を設けることも有効ではあるが、現実的にはコスト高になるため、排熱ヒートシンク9の温度を結露が生じない温度、すなわち、室内温度より5℃以上低くならないように制御することが好ましい。また、通常、温度調節マットレスなどでは、マットレス内にからだから発汗などで生ずる水分が浸入するがこの水分を放置するとマットレス内の清潔さが保てないため、数週間に一回低ドン頻度で水分を除去するための乾燥運転が行われる。この方法としては、40〜45℃にマットレス内空気温度を高めて、同時に循環空気の一部を排気することが行われる。具体的には、乾燥運転時には循環ヒートシンク8の温度は、室温が32℃でも結露が生じない温度である27℃以上となるように加温することが好ましい。これを実現する具体化手段として、排熱ヒートシンク9にポリイミドヒーター、シリコンゴムヒーターなどからなる結露防止手段92を取り付け、排熱ヒートシンク9の温度が環境空気温度より多くとも5℃以上下がらないように運転制御を行うことが望ましい。また、加温運転時には排熱ファンは運転せず、騒音を下げることが望ましい。
Normally, condensation occurs remarkably when the amount of moisture contained in the atmosphere is large, but experiential condensation often occurs when the temperature is 5 ° C. lower than the indoor air temperature. In order to prevent this, it is effective to lower the humidity of the indoor air introduced into the
図7E及び図7Fは換気及び水分除去の変形例の構成を示している。図7Eの温度調節ユニット2の構成は、図7A、7C、7Dに示したものとほぼ同一であるが、下部スペース28において排熱ヒートシンク9を通過する空気の向きが循環空気と同じ方向であることが異なる。図において実線の矢印で示したものは上部スペース27における循環空気の流れ、破線の矢印で示したものは排熱空気の流れである。図のように、循環空気の流れは図7Bのものと同じであるが、排熱空気の流れは、図中ケース下端の左右に設けられた2基の排熱ファン7と2つの排熱口33から室内に放出されている。この場合、室内空気は図中下端に設けられた外気取入口32から吸引され、排熱ヒートシンク9を通過後にケース本体10の先端(図では上端)で左右に分けられて室内に排出されている。なお、本例では説明の簡単化のために換気手段34、結露除去手段35を図示していない。
7E and 7F show a configuration of a modified example of ventilation and moisture removal. The configuration of the
図7A、7C、7D及び図8は、結露除去手段35の構造及びその働きを説明する図である。循環ヒートシンク8と循環空気送風口36間には、厚さが1〜3mm程度の親水性加工を施したポリエステルやポリアミドからなる板状の高吸水性樹脂からなる結露除去手段35と、必要に応じて上部スペース27と下部スペース28間の空気の流通を可能とする換気手段34が設けられている。このうち結露除去手段35は、マットレス上の身体から汗などの形でマットレスカバーを通して侵入する水分を、通常運転時にマットレス内から除去するためのものであり、水分侵入により比較的高湿度になったマットレス内空気が、循環ヒートシンク9で冷却されて、液化した水を循環ヒートシンク9前に配置した高吸水性樹脂からなる結露除去手段35で吸水し、重力によって結露除去手段35の上部から下部に移行し、高濃度になった状態で、その裏面に排熱風をあてて室内空気に排出するものである。結露除去手段35は、図7BのA部詳細図に示すように上部スペース27、下部スペース28間のそれぞれの空気の混合を防ぐための隔壁手段26の一部分を切り欠いて貫通穴37を形成し、この貫通穴部分に嵌めこまれている。
7A, 7C, 7D and FIG. 8 are views for explaining the structure of the dew
このように結露除去手段35を構成することにより、通常運転時にからだ等からマットレス内に侵入する水分は、循環ヒートシンク8の前に配置された結露除去手段35に吸収され、図8(b)の平面図に示されるように結露除去手段35中を板の下面に移動し、排熱ヒートシンク9から吹出される排熱風によってその水分を除去され、排熱口33から室内へ排出する。なお、本例では結露除去手段35を直角に折れ曲がるかぎ状に構成しているがこれに限らず、例えば循環ヒートシンク8の前面の隔壁手段26の一部分に溝を構成し、板状の結露除去手段35とつないでもよい。
By configuring the condensation removal means 35 in this way, moisture that enters the mattress from the body during normal operation is absorbed by the condensation removal means 35 disposed in front of the
次に換気手段34について説明を行う。マットレス内の乾燥は通常運転では、前記結露防止手段30を用いて行われるが、常時マットレスを使っている場合、たとえば、特に発汗の多い夏場や、積雪の多い冬には、マットレス内部がやや湿潤状態になることがある。換気手段34はこのような場合にマットレス内の空気を室内空気と置き換えるために用いられるものである。具体的には換気手段34は、45℃以上の比較的高温で数時間かけて行う乾燥運転時に乾燥させながら、一部分の空気を少しづつ排気しながらマットレス内の空気を室内空気と置換する。以下にその構成及び動作について説明を行う。
Next, the ventilation means 34 will be described. In the normal operation, the inside of the mattress is dried by using the dew
図9は乾燥運転時の各部の動きを示したもので、通常運転時と異なるところは、図中循環ヒートシンク8の左に配置された換気手段34の開閉動作がなされることである。乾燥運転時には図示のように、中央部に回転軸を持つ、例えば板状の換気手段34が詳細を図示しないモーターや手動ハンドルによって構成される換気手段開閉機構38によって断面図(図9(a))の矢印の方向に回転される。このように換気手段34を回転させることによって循環ファン6から送られ循環ヒートシンク8によって高温にされた空気の一部分は(図中Aの矢印)マットレス内に送風され、再び循環ファン6に戻される。
FIG. 9 shows the movement of each part during the drying operation. The difference from the normal operation is that the ventilation means 34 disposed on the left side of the
また、循環ファン6からマットレス内に送られた風の一部は隔壁手段26の下方向に排出され(図中Bの矢印)、排熱口33から放出されることでマットレスから放散された水蒸気を多く含む空気も除去される。同時に循環ファン6から隔壁手段26の下方向に排出された空気とほぼ同量の空気は外気取入口32から排熱空気通路Aの左方に設けた外気導入口65からマットレス内部が負圧にならないように自然に供給される。なお、板状の換気手段34は通常運転時には外気導入口65を押さえる構成であるため、通常運転時には室内空気等の外気はマットレス内部に入らない。
Further, a part of the wind sent from the
図10A、図10B、図10Cは加速ファンに関する構成を示すものであり、温度調節ユニット2をマットレスとは別に設置するとともに、マットレス内の新たな送風手段である接続ファン42を内蔵した接続ユニット39をマットレスに装着し、この間を、吸引接続手段43、送風接続手段44を構成する可撓性のあるホース等で接続して循環を行うものである。
FIG. 10A, FIG. 10B, and FIG. 10C show the configuration relating to the acceleration fan. The
図10Aは本発明に係る温度調節マットレスの第2の実施例の構成を模式的な分解図によって示したものである。 FIG. 10A is a schematic exploded view showing the configuration of the second embodiment of the temperature control mattress according to the present invention.
図の温度調節マットレス100の構成要素のうち、第1実施例と同一の部分(同一符号の部分)は説明を簡略化又は省略し、異なる部分について詳細に説明を行う。マットレス支持手段12は、第一の実施例における支持手段とほぼ同じであるが、装着する対象が温度調節ユニット2ではなく接続ユニット39であることが異なる。空気供給手段、風量均一化手段13、通気性繊維層18、マットレスカバー5はほぼ同一の構成である。接続ユニット39は、マットレス内の空気を温度調節ユニット2に導き、所定温度に温度調節した空気を再度マットレス内に導くための手段であり、その構成は、図10Bに示すように、接続ユニットふた40、接続ユニット本体41からなる保護筐体内に接続ファン42を設け、接続ファン42を駆動することにより、マットレス内の空気を蛇腹の可撓性のホースからなる吸引接続手段43を介して後述の温度調節ユニット2に導くものである。
Of the components of the
本例の場合には、温度調節された空気は送風接続手段44、接続ユニット39を介してマットレス内に入る。なお、ここでは接続ユニット39内を吸引・送風の双方向の空気が通過する構成としているが、特にケースを用いる必要はなく、マットレス内に直接接続ファン42を設け、マットレスに直接、吸引接続手段43、送風接続手段44を接続してこれらの手段43、44と接続ファン42とをマットレス内に設けた空気通路を介して連通させてもよい。
In the case of this example, the temperature-controlled air enters the mattress via the air blowing connection means 44 and the
本例において接続ファン42の主な役割は、内径が3〜5cm程度の筒状の吸引接続手段43、送風接続手段44の存在によって全空気流通路が延長され空気抵抗が増した状態でもマットレス内を循環する空気の速度を落とさないようにする手段であるが、この接続ユニット39を入れることによって得られる新たな効果として、通気性繊維18の層を通過する空気の流れを速くも遅くも調節することが可能となり、例えば冷房した部屋の中で風があたると涼感が増すと同様に、マットレスカバー5裏面での熱交換量の程度を接続ファン42から出る風の速度を調節することにより可能に出来る。
In this example, the
すなわち、これまで、接続ファン42を設けない場合に涼感を感じにくかった理由は、温度調節ユニット2から送風された空気の流速が、身体熱交換層3内と空気流通路4内では異なることに起因していた。具体的には、温度調節ユニット2からの空気は図10Cにおける空気流通路4を通る間に減速され、更に開口(風量調節手段)25の部位で横方向に広げられ、上方に向きを折り返すために更に流速が減少し、その結果、身体熱交換層3でマットレスカバー5にあたる空気の流速が落ち、その結果、身体との熱交換量が少なくなることに起因していたためである。
That is, the reason why it has been difficult to feel the cool feeling when the
身体熱交換層3内での空気流速を高めるために挿入する新たな接続ファン(送風手段)42の位置は身体熱交換層3内のいずれの位置にあってもよい。接続ユニット39を配設する効果は、特に冷気運転の場合に大きい。したがって、例えば温度調節マットレスを、例えば、体温が上昇しがちのからだを冷やすために用いる場合には、マットレスとの接触面積が多い背中部分で通過風速が高まるように接続ユニット39を枕下に設けると効果的である。
The position of the new connection fan (air blowing means) 42 to be inserted in order to increase the air flow rate in the body
また、接続ユニット39を設けた場合にはふとんが被って排熱口33をふさぐ心配がないという利点も併せて得られる。接続ファン42の使用例として、温度調節ユニット2をマットレスとは別置きにした場合で説明したが、例えば図1に示すマットレス端部に温度調節ユニット2を装着する場合でも、例えば枕下や、足元に接続ファン49を設けて風量を調節することによって涼感や温感を高めることも出来る。なお、図10Cは接続ユニット39を用いた場合のマットレス内の空気の循環を示した図である。
Further, when the
図12A、図12B(a)、(b)は、蓄熱に関する構成を備えた温度調節マットレスの第3実施例を示す。蓄熱以外の構成は第1実施例又は第2実施例と同じであるので、その共通構成部分の重複説明は省略する。本第3実施例では、睡眠時、冷却運転を行うときに室内に排出される熱量を一旦、温度調節ユニット2内に蓄熱し、朝昼など非睡眠時にこの蓄積した熱を放出するものである。図においてマットレス本体1、接続ユニット39の構成は第二の実施例と同一であるため、説明を省略する。本実施例での温度調節ユニット2は、排熱口33の構成が異なる。具体的には冷却媒体48が室内の空気ではなく水などの比熱の大きな液体、または蓄熱材などの比熱の高い固体と比熱の大きな液体を中に収納する液糟49が、また、排熱ファン7に換えて内部の液体を攪拌して均熱化する攪拌手段50及び加温手段51が設けられている。
FIG. 12A, FIG. 12B (a), (b) shows a third embodiment of a temperature control mattress having a configuration related to heat storage. Since the configuration other than the heat storage is the same as that of the first embodiment or the second embodiment, the overlapping description of the common components will be omitted. In the third embodiment, the amount of heat discharged into the room during the cooling operation during sleep is temporarily stored in the
液糟内の液は比熱の大きい水や、不凍水液が好ましく、その量は例えば夏場30℃の環境下で快適な寝床内温度である28℃を少なくとも3時間保持するために必要な10L以上とすることが好ましい。図中の放熱手段52は、例えば、0.5〜1mm厚さで幅40mm長さ200mm程度の銅やアルミの薄肉フィンを100〜200枚程度設けて構成されるラジエーターであり、また、断熱手段53は例えば3〜5cmウレタンフォームであり、筐体に設けた排熱口56を開閉する開閉蓋部材55の内側に取り付けて構成される。また、図中、加温手段51は例えば投げ込み式のヒーターなどからなるが、これは熱交換素子29をペルチェ素子として用い、さらに液量が少ない場合に、液が凍結することを防止するためのものである。液量が多い場合や不凍液などを用いる場合には特に必要ではない。
The liquid in the liquid tub is preferably water with a large specific heat or antifreeze water, and the amount thereof is, for example, 10 L necessary for maintaining a comfortable bed temperature of 28 ° C. in an environment of 30 ° C. in summer for at least 3 hours. The above is preferable. The
次に本例での運転時、停止時における動作を図12B(a)、(b)を用いて説明する。図12B(a)は運転時の動作を示すものであり、図示しない循環空気導出手段によって外気取入口32から導入された循環空気は切替弁54、循環ヒートシンク8、送風接続手段44、接続ユニット39を通ってマットレス内を循環している。熱交換素子29としてペルチェ素子を用いてマットレス内部空気を加温する場合には、図中熱交換素子29の上部が加熱され、液糟内の液体が冷却され、マットレス内部空気を冷却する場合には、熱交換素子29上部が冷却され、このときに身体などから奪った熱と熱交換素子29を運転するために投入したエネルギーの和に等しい熱量が液糟内の液体に移動し、液糟内の液体の温度を上昇させる。
Next, the operation at the time of operation and stop in this example will be described with reference to FIGS. 12B (a) and 12 (b). FIG. 12B (a) shows the operation at the time of operation. The circulating air introduced from the
一般に、人体から放散される熱量は、運動や食事によって生ずるエネルギーとして成人男子では約100Wであるが、睡眠中は運動などが極めて少なくなるため、呼吸も含めてからだから放散される熱量は約20W程度である。一方、熱交換素子29への投入電力は熱交換素子29自体の熱効率にもよるが、おおむね20〜40W程度であるため、合計最大で60W程度の熱量が液糟内に移動し液糟内部の液体の温度を上昇させる。なお、このときには筐体に開閉自在に取り付けて構成された開閉排熱口56は閉じられており、内部の液糟からの熱は断熱手段53により、ケース内から放散されないため、運転期間である夜間の睡眠中には室内には放散されない。
In general, the amount of heat dissipated from the human body is about 100 W as an energy generated by exercise and meal in an adult male. However, since the amount of exercise during sleep is extremely small, the amount of heat dissipated after including breathing is about 20 W. Degree. On the other hand, although the input power to the
図12B(b)は例えば昼間の停止時の動作を示すものであり、排熱口56を開けた状態を示している。この場合には、排熱口56が開けられているため、運転によって上昇した液糟内の液からの熱は、ラジエーターなどで構成される放熱手段52から室内に放散される。もちろん、液糟を例えば水道につないで1時間に1−2L程度の水を流して排熱ヒートシンクを冷却してもよい。このように構成することにより、冷却運転が必要な睡眠中、特に夏季の睡眠時には室内に熱
を出さないため、室内温度が排熱によって上昇するのを防止出来る。
FIG. 12B (b) shows, for example, an operation during a daytime stop, and shows a state where the heat exhaust port 56 is opened. In this case, since the heat exhaust port 56 is opened, the heat from the liquid in the liquid tank that has risen due to the operation is dissipated into the room from the heat radiating means 52 constituted by a radiator or the like. Of course, it is also possible to cool the exhaust heat sink by connecting about 1-2 L of water per hour by connecting the liquid tank to, for example, water. By configuring in this way, heat is not emitted into the room during sleep requiring cooling operation, particularly during summer sleep, so that the room temperature can be prevented from rising due to exhaust heat.
図13(a)、(b)は、気温連動自動運転に関する構成を備えた温度調節マットレスの第4実施例を示す。気温連動自動運転以外の構成は第1実施例又は第2実施例と同じであるので、その共通構成部分の重複説明は省略する。図13(a)において、温度調節マットレス100に装着される温度調節ユニット2の外装ケース上には、室内の気温を検知する気温検知手段58が設けられており、温度調節ユニット2が通電されている常時、あるいは例えば睡眠を行う時間である午後11時から朝8時ごろまでの間で周囲気温を検知している。気温検知手段58は気温などの温度を計測する手段であればよく、例えばサーミスターや、熱電対などが好ましい。気温検知手段58の取り付け位置は温度調節ユニット2の外周でなくても、温度調節マットレスの置かれている空間の気温を測定できればよく、例えばマットレス本体を載せるベッドや、室内の壁に取り付けてもよい。
13 (a) and 13 (b) show a fourth embodiment of a temperature control mattress having a configuration related to temperature-linked automatic operation. Since the configuration other than the temperature-linked automatic operation is the same as that of the first embodiment or the second embodiment, the overlapping description of the common components will be omitted. In FIG. 13A, an air temperature detecting means 58 for detecting the indoor air temperature is provided on the outer case of the
図13(b)は、気温検知自動運転の方法の一例を説明するものであり、それぞれ暑熱期、寒冷期におけるその動作を示している。図において縦軸は温度を示し、横軸は経過時間である。また、Aは温度運転上限界温度としての冷却運転開始最低温度を、Bは温度運転下限界温度としての加温運転開始最高温度を、A〜Bの温度範囲は非運転温度域を示している。まず、図中左側の暑熱期での動作を説明する。気温が非運転温度域から上昇し、冷却運転開始最低温度を超えると自動的に冷却運転を行い(図中C点以降)、身体を冷却する。また、寒冷期には、気温がBであらわされる加温運転開始最高温度を超えた場合には運転を停止し(図中D点以前とE点以降の期間)、逆にこの温度を下回った場合には(図中D点〜E点までの期間)、図示しない温度制御回路内のサンプル温度を所定値と比較する比較回路、マイコン制御回路を用いて、自動的に加温運転を行うものである。 FIG. 13B illustrates an example of the method of temperature detection automatic operation, and shows the operation in the hot season and the cold season, respectively. In the figure, the vertical axis represents temperature, and the horizontal axis represents elapsed time. A is the lowest temperature for starting cooling operation as the upper limit temperature for temperature operation, B is the highest temperature for starting heating operation as the lower limit temperature for temperature operation, and the temperature range from A to B is the non-operating temperature range. . First, the operation in the hot season on the left side of the figure will be described. When the temperature rises from the non-operating temperature range and exceeds the minimum temperature for starting the cooling operation, the cooling operation is automatically performed (after the point C in the figure), and the body is cooled. Also, during the cold season, when the temperature exceeds the maximum temperature for starting the heating operation represented by B, the operation is stopped (period before point D and after point E in the figure), and conversely below this temperature. In this case (period from point D to point E in the figure), a heating operation is automatically performed using a comparison circuit that compares a sample temperature in a temperature control circuit (not shown) with a predetermined value and a microcomputer control circuit. It is.
この冷却運転開始最低温度としては具体的には、気温上昇によって身体から外気に対して熱放散が妨げられ、発汗が急増する温度である30℃近辺の温度が、また、Bの加温運転開始最高温度は、食事活動や筋肉運動による産熱が殆どない睡眠中でも、身体組織、特に筋肉組織などが正常に働く最低温度である24℃程度にとることが好ましいが、人体の安全性は肥満度や、年齢、性別によってそれぞれ異なるので運転開始温度は、それぞれの状況に合わせて補正してもよい。 Specifically, the minimum temperature for starting the cooling operation is a temperature around 30 ° C., which is a temperature at which heat dissipation is prevented from the body to the outside air due to an increase in air temperature, and sweating increases rapidly. The maximum temperature is preferably about 24 ° C, which is the lowest temperature at which body tissues, especially muscle tissues, work normally even during sleep, where there is almost no fever due to dietary activity or muscle exercise. Or, since it differs depending on age and sex, the operation start temperature may be corrected according to each situation.
なお、上記の各実施例では、通気性繊維層の幅(横幅)は長手方向の全区間にわたってマットレスや、マットレス本体の幅とほぼ等しくしたが必ずしも長手方向の全区間にわたってマットレスや、マットレス本体の幅とほぼ等しくしなくてもよい。ただし、その場合においても、マットレスの折り畳みの折れ目となる部位の幅(横幅)はマットレスや、マットレス本体の幅とほぼ等しくして、折り畳み易くする構成とすることが好ましい。ここで、ほぼ等しい幅とは目視的に同程度の幅を意味し、マットレス本体と同幅な場合を含むと共に多少の寸法ずれを許容する意である。 In each of the above embodiments, the width (lateral width) of the breathable fiber layer is substantially equal to the width of the mattress and the mattress body over the entire lengthwise section, but the width of the mattress and the mattress body is not necessarily over the entire lengthwise section. It may not be substantially equal to the width. However, even in that case, it is preferable that the width (horizontal width) of the portion that becomes the folding line of the mattress is substantially equal to the width of the mattress or the mattress main body so that the mattress can be easily folded. Here, the substantially equal width means a visually equivalent width, and includes a case where the width is the same as that of the mattress main body and allows a slight dimensional deviation.
図11A、図11Bは実施例1における変形例を示すものであり、ベッドの背中部分を手動、あるいはベッドに取り付けられたモーターなどで自在に上下運動ができるベッドにマットレスを一体的に取り付けた例を示している。温度調節ユニット2は図11Aに示すように、足元側端部に設けられ、温度調節ユニット2からの循環空気は、マットレス100内部を通らず、マットレス下側に配設された蛇腹のホースからなる送風接続手段44を通して、ベッドの足元側から枕下まで導かれている。なお、送風接続手段44は図示しないひもなどの固定手段でベッド支持体60に固定されている。
FIGS. 11A and 11B show a modification of the first embodiment, in which the mattress is integrally attached to a bed that can be freely moved up and down manually or by a motor attached to the bed. Is shown. As shown in FIG. 11A, the
図11Bの(a)は図11Aに示すA部の詳細を示したものである。図のように送風接続手段44は、その先端部に設けられた固着手段61によって、マットレス100の裏面に固定されている。なお、本変形例の支持手段2は硬綿などの繊維を用いて構成せず、通気性繊維層18に接触する側は硬綿などの比較的弾性の高い材料で構成し、ベッドフレーム側、すなわち、マットレスの下側は木板などを用いる複層で構成して、固着手段44をねじによって止めることを可能としている。
FIG. 11B (a) shows details of the A portion shown in FIG. 11A. As shown in the figure, the air blowing connection means 44 is fixed to the back surface of the
図11Bの(b)は図11Aに示すB部の詳細を示したものである。図のように温度調節ユニット2は、木や、ステンレスなどからなるベッド支持体60に図示しないねじを用いてアングルなどの固着手段61によって固定されており図中左側の先端部は内径が3〜5cm程度の送風接続手段44と接続され、マットレスの下部の温度調節ユニット装着部57に嵌め込む構成をとる。なお、図示していないが開口部周囲に周囲環境から塵埃などが入らないように布やゴムなどの可撓性材料で、ベッド支持体60とマットレス100を接続すればよい。さらに、本変形例では温度調節ユニット2及び送風接続手段44をベッド支持体60に取り付けているが、マットレス100の下側にとりつけてもよい。
FIG. 11B (b) shows the details of the portion B shown in FIG. 11A. As shown in the figure, the
電動ベッドなどに対応した本変形例の構成をとることによって得られる他の効果として、温度調節ユニット2の排熱口33をベッドの下部に向けて配置することが可能となるため、冷却運転時にマットレスから放出される排熱をベッド下部に放出でき、また、温度調節ユニット2の固定がより確実になる。なお、なお、本例では説明を簡略化のためベッドの可動部分に関する機構などは図示していない。
As another effect obtained by adopting the configuration of the present modification corresponding to an electric bed or the like, the
温度調節が望まれる、睡眠用、非睡眠用、医療用、業務用、家庭用等の様々な用途のマットレスに適用できる。 The present invention can be applied to mattresses for various uses such as sleeping, non-sleeping, medical use, business use, and home use where temperature control is desired.
2 温度調節ユニット
3 身体熱交換層
4 空気通路
5 マットレスカバー(カバー材)
16 屈曲可能部
18 通気性繊維(通気性繊維層)
29 熱交換素子
30、34 換気手段
35 結露除去手段
92 結露除去手段
100 マットレス
2
16
29
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009046312A JP2010200795A (en) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | Temperature adjustable mattress |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2010200795A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108685388A (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-23 | 郭春富 | Pad body |
CN112981695A (en) * | 2021-04-15 | 2021-06-18 | 山东针巧经编有限公司 | Sandwich fabric and manufacturing method thereof |
-
2009
- 2009-02-27 JP JP2009046312A patent/JP2010200795A/en active Pending
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