JP2013528776A - 熱電パーソナル・コンフォート制御寝具のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
分配システムは、マットレスと、調整空気流を出力するように動作可能な空調システムを有するパーソナル・コンフォート・システムとともに使用するように構成される。分配システムは、少なくとも生地材料の上層及び下層と、下層及び上層の間に配置されたスペーサ構造とを有する。スペーサ構造は、分配層内に内部容積を画定し、受けた調整空気流がこの内部容積を通って流れることができるように構成される。この調整空気流は、マットレス上の体に冷却又は加熱効果を与える。ベッド(マットレス)の通気を制御するためのシステム及び方法は、調整空気流を発生して、マットレス上又は近くに位置決めされた分配層/システムに調整空気流を供給するための、ユーザ制御空調制御システムを備える。分配層/システムは、生材料により囲まれ、調整空気流を受けて、マットレスに隣接する身体に冷却又は加熱効果を与えるように構成されたスペーサ構造を備える。
Description
本出願は、一般に、ユーザ制御パーソナル・コンフォート・システムに関し、詳細には、周囲通気を行い、又は熱電ヒート・ポンプを使用して、人のパーソナル・コンフォート環境を向上させる製品及び装置に温/冷調整空気を供給するためのシステム及び分配方法に関する。
周囲温度が高すぎたり低すぎたりするときに、多くの人に睡眠障害が生じるおそれがある。例えば、非常に暑いときには、人は眠りにつくのに必要な快適性を得られないことがあり得る。人が更に寝付けずに寝返りをうっていると体温が上昇し、更に問題が悪化する。従来の空調システムの使用は、空気調和機を動作させるコスト、空気調和機に関連する騒音、又は空気調和機がないことにより、まったく実用的とはなり得ない。ファンも、騒音を生じ、熱風を再循環させるだけであるため実用的とはなり得ない。前記代替手段のすべてが、余分な体熱を寝具表面から身体の境界面へ直接除去したり、また状況に応じて、補助的に加熱したりすることはできない。また、研究により、睡眠プロセス中に人の体温を変化させることにより、睡眠の質を促進し、且つ/又は向上させることができることがわかっている。
一実施例によれば、マットレスと、調整空気流を出力するように動作可能な空調システムを有するパーソナル・コンフォート・システムとともに使用するように構成された分配システムが提供される。分配システムは、調整空気流を受けるように構成された吸気口境界面と分配層とを備える。分配層は、空気流を阻止するように構成された下層と、上層と、下層及び上層の間に配置されたスペーサ構造とを有し、スペーサ構造は、分配層内に内部容積を画定し、調整空気流がこの内部容積を通って流れることができるように構成される。上層の少なくとも一部は、調整空気流の少なくとも一部が、スペーサ構造からマットレスの上面近くの周囲大気へ流れることができるように構成される。
別の実施例では、マットレスと、調整空気流を出力するように動作可能な空調システムを有するパーソナル・コンフォート・システムとともに使用するように構成された別の分配システムが提供される。分配システムは、スペーサ・パネルとマットレス上張層とを備える。スペーサ・パネルは、透過性の低い材料からなる第1の下層と、少なくともいくらか透過性のある材料からなる第1の上層と、第1の下層及び上層の間に配置されたスペーサ構造とを有し、スペーサ構造は、スペーサ・パネル内に内部容積を画定し、調整空気流がこの内部容積を通って流れることができるように構成される。マットレス上張層は、マットレス上方に配置されるように構成され、透過性の低い材料からなる第2の下層と、少なくともいくらか透過性のある材料からなる第2の上層とを有する。第2の下層及び第2の上層は、スペーサ・パネルを内部に受けるように構成され大きさが調整された内部空間を画定する。第1の上層の少なくとも一部及び第2の上層の少なくとも一部は、調整空気流の少なくとも一部が、スペーサ構造からマットレスの上面近くの周囲大気へ流れることができるように構成される。
更に別の実施例によれば、マットレスを有する寝具アセンブリとともに使用するためのパーソナル・コンフォート・システムが提供される。コンフォート・システムは、空気流中の空気を調整するように構成された空調システムを備え、この空調システムは、空気流を発生させるためのファンを備えたハウジングと、ハウジング内に配置されて、熱電エンジンを備え、且つ空気流中の空気を調整するように動作可能な少なくとも1つの熱伝達装置と、調整空気流を出力するための排気口とを備える。また、コンフォート・システムは、排気口から調整空気流を受けて、調整空気の少なくとも一部をマットレスの上面近くに供給するように構成された送出システムを備える。
以下の発明の詳細な説明に入る前に、本特許文書を通して使用されるある用語及び表現の定義を説明することが有利となり得る。「パケット」という用語は、特定の通信信号に対して使用されるフォーマットに関わらず、任意の情報担持通信信号を指す。「アプリケーション」、「プログラム」、及び「ルーティン」という用語は、1又は複数のコンピュータ・プログラム、命令の組、プロシージャ、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、又は適切なコンピュータ言語での実施に適した関連データを指す。「結合する」という用語及びその派生語は、2以上の要素間に物理的な接触があるか否かに関わらず、これらの要素間の任意の直接的又は間接的な通信を意味するものである。「送信」、「受信」及び「通信」という用語、並びにそれらの派生語は、直接的な通信及び間接的な通信の両方を含む。「含む」及び「備える」という用語並びにそれらの派生語は、制限のない包含を意味する。「又は」という用語は包括的であり、「及び/又は」の意味である。「と関連する」という用語及びその派生語は、を含む、に含まれる、に相互接続する、を含有する、に含有される、に接続する、と結合する、と通信する、と協働する、とインタリーブする、と並置する、に近接する、に結合される、を有する、の性質を有する等を意味することがある。「コントローラ」という用語は、少なくとも1つの動作を制御する任意の装置、システム、又はそれらの一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらのうちの少なくとも2つの何らかの組合せで実施することができる。任意の特定のコントローラに関連する機能は、集中させることも分散させることもでき、ローカルであっても遠隔であってもよい。
本開示及びその利点をより完全に理解できるように、添付図面と組み合わせて以下の説明を参照する。図中、同一の参照符号は同一の部品を示す。
以下で説明する図1〜16C、及び本特許文書における本開示の原理を説明するために使用する種々の実施例は、例示的なものに過ぎず、本開示の範囲を何ら限定するような形で解釈すべきではない。当業者は、本開示の原理を、適切に配置されたパーソナル冷却(加熱を含む)システムにおいて実施可能であることを理解するだろう。理解できるように、全体を通じて「冷却」という用語を使用するが、この用語は、「冷却」という用語の使用が明白且つ明確に冷却のみを意味すると記載されていない場合には、「加熱」も含む。
パーソナル空調制御システム及び重要な特徴を、好ましい実施例において説明する。本開示に関し、「分配」という用語は、伝導、自然対流、又は強制対流による、画定された経路を介した熱エネルギーの移送を指す。パーソナル空調制御システムは、無調整空気流(周囲空気)又は調整空気流(以下、いずれも「空気流」と呼ぶ)を提供又は発生することができる。空気流を、所定の温度、或いは、周囲温度よりも低い又は高い温度及び/又は制御された湿度で分散された空気流等の比例する入力電力制御に調整することができる。加えて、調整空気流を分配層に供給する熱電エンジン/ヒート・ポンプ・コア(TEC)面に取り付けられ、又は結合されたヒート・シンク/源を、「供給シンク/源」と呼ぶ。廃エネルギーを吸収するTEC面に取り付けられ、又は結合されたヒート・シンク/源を、「排気シンク/源」と呼ぶ。言い換えると、本明細書では「シンク」及び「源」という用語を入れ替えて使用することができる。受動冷却は、能動加熱/冷却装置を含まない、周囲空気(強制)のみの冷却システムを指す。
図1は、本開示の実施例による、パーソナル・コンフォート・システム110を備えたベッド10を示す図である。図1に示すパーソナル・コンフォート・システム100を備えたベッド10の実施例は、例示的なものに過ぎず、本開示の範囲を逸脱することなく他の実施例を使用することができる。加えて、ベッド10が実例及び説明のために示されるが、以下の実施例を、椅子、スリーピング・バッグ又はパッド、長椅子、布団、他の家具、衣料品、ブランケット等の他のシステムに等しく適用することができる。一般に、パーソナル・コンフォート・システムの実施例は、身体に隣接して位置決めされ、身体に環境変化を与えるものである。
図1に示す実例では、ベッド10が、マットレス50、ボックス・スプリング/プラットフォーム55、及びパーソナル・コンフォート・システム100を備える。パーソナル・コンフォート・システム100は、パーソナル空調制御システム105及び分配構造又は層110を含むものとして示される。パーソナル空調制御システム105は、1又は複数の軸流ファン若しくは遠心送風機、又は空気流を提供するための他の適切な空気移動装置を備える。他の実施例では、パーソナル空調システム105は、軸流ファン又は遠心送風機と結合されて周囲温度よりも高い/低い空気流を提供する、抵抗発熱体又は熱交換器(熱電エンジン/ヒート・ポンプ)を備えることができる。
以下、「調整空気」に言及してシステムについて説明するが、能動加熱/冷却装置を使用しないときには、調整空気流は実際に調整されない(例えば、温度の増減のない周囲空気)ことを理解されたい。
図示したように、パーソナル・コンフォート・システム100は、パーソナル空調制御システム105に結合された分配層110を備える。分配層110は、マットレス50(ボックス・シーツ等)に取り付けられ固定されるように構成され、且つマットレス50の表面に配置され、ベッドシーツ若しくは他の生地を、分配層110及びマットレス50上及び/又は周りに配置することができるように構成され得る。したがって、人(ユーザ)がベッド10で休んでいるとき、分配層110は人とマットレス50との間に配置される。
パーソナル空調制御システム105は、調整空気を分配層110に送出し、分配層110は、内部の流路で調整空気を移送する(図2A〜3Cに関して更に詳細に後述する)。分配層110により、マットレス50の第1の端部52からマットレス50の第2の端部54へ調整空気のほぼすべてを移送することができる。分配層110は、マットレス50の表面56にほぼ隣接した部位にいる人に向けて、調整空気の一部を放出又は透過することができるように構成されていてもよい。
分配層110の形状は、マットレス50の形状のすべて又はほぼすべて(又は一部)と一致していることを理解されたい。分配層110は、マットレスの2つの面を別々に独立してユーザ制御できるようにする、2つ(又はそれ以上)のほぼ同一の部分を有することができる。他の実施例では、システム100が、同様に別々に独立して制御可能な、2つ(又はそれ以上)の別個の分配層110を備えることができる。例えば、クイーン・サイズ又はキング・サイズのベッドでは、2つの分配層110(以下の図2A〜3Cに示す)又は2つのスペーサ生地パネル1450(以下の図14A〜14Cに示す)を、ベッドの各半部について設けることができる。それぞれを、別々の制御ユニット又は1つの制御ユニットで制御することができ、別の実施例では、1つ又は2つの手持ち式遠隔制御装置(以下でより十分に説明する)を使用して遠隔制御することができる。
図2A〜2Eは、本開示の実施例による分配層110の一実例を示す。図2A〜2Eに示す分配層110の実施例は、例示的なものに過ぎず、本開示の範囲を逸脱することなく、他の実施例を使用することができる。
分配層110は、パーソナル空調制御システム105と組み合わせて使用される場合、パーソナル・コンフォート/温度制御環境を提供するように設計される。寝具の適用に関し、分配層110をマットレス・トッパ又はマットレス・ブランケットとして形成してもよく、他の構成部品と一体化してマットレスを形成してもよい。更に後述する別の実施例では、分配層110(又は異なる構成の分配層)を、マットレス・トッパ又はマットレス・キルト(ボックス・シーツと同様)内に挿入又は配置された別個の単体の構成部品とすることができる。他の適用では、システムを、ベスト、下着、レギンス、キャップ、又はヘルメット等のパーソナル身体冷却/加温装置とすることができ、又は人(又は身体)が座ったり、休んだり、横たわったりする任意のタイプの家具に設けることができる。
分配層110は、パーソナル空調制御システム105に結合するように構成され、人のための環境を作り出す周囲温度、暖温又は冷温調整空気流を供給して、空気流により送風機/ファンに加わる逆圧を制御することによって送風機/ファンの騒音を低減させ、且つ露出した表面部位全体にわたって温度の均一性を最大化する。分配層110は、(分配層110の表面が身体に物理的に接触しているときに)伝導的に、且つ(空気が身体の近くで循環するときに)対流的に加温及び冷却することができる。いずれの方法でも、分配層110内の調整空気から、又は調整空気へ熱伝達又は熱交換が行われる。分配層110は、マットレス50の中心を下方へ、マットレス50の側面に沿って、マットレス50の角部のいずれかで、又はこれらの組合せで調整空気流を送るように動作する。調整空気は、パーソナル空調制御システム105により押し引きされ、又は再循環される(或いはこれらの組合せ)。
分配層110を、異なる加熱/冷却モードで使用することができる。受動モードでは、分配層110は、ユーザとマットレス上部との間に空隙を有することにより、熱伝達をいくらか促進する。能動装置は使用されない。受動冷却モードでは、1又は複数のファン及び/又は他の空気移動手段により、分配層110を通る周囲空気流を生じさせる。能動冷却/加熱モードでは、ファン及び/又は空気移動装置と組み合わせて、1又は複数の熱電装置を使用する。熱電装置の一実例は、熱電エンジン又は冷却器である。抵抗加熱を伴う能動冷却モードでは、ファン及び/又は空気移動装置と組み合わせて、1又は複数の熱電装置を冷却のために使用する。この同じモードで、抵抗加熱装置をファン及び/又は空気移動装置とともに動作させてより高温にすることができる。このモードは、熱電装置を使用することもできる。抵抗加熱装置は、熱電装置、PTC(正温度係数)タイプの装置、又は熱を発生する他の適切な装置のプリント回路配線とすることができる。
当業者が理解するように、本明細書で説明するパーソナル空調制御システムのそれぞれを、異なる加熱/冷却モード、すなわち受動(システム105が休止)、受動冷却、能動冷却/加熱、及び抵抗加熱を伴う能動冷却のいずれかで使用することができる。
一実施例では、分配層110が水洗い可能若しくは消毒可能、又はその両方であるように構成される。また分配層110を、人を支持し、潰れにくく、且つ/又は空気流を遮断しないように構成することができる。
図2Aに示す実施例では、分配層110が、コンフォート層205、半透過層210、及び断熱層215を含む複数の層から形成される。コンフォート層205が身体の最も近くに配置されるため、コンフォート層205は通常、公知の、或いは柔らかさ、外観、臭気保持性、又は湿気制御に基づいて開発され選択された適切な生地を含む。有利には、コンフォート層205は、高い通気性と、適切な快適性をもたらすことにより、調整空気の効果を高めるように構成される。一実施例では、半透過層210の透過性は1.699〜33.98m3/時(1〜20cfm)(時速48.28km(30マイル)の風に数学的に等しい真空設定を有するASTM D737により、ft3/ft2/分で測定)の範囲での全通気性を含む。別の実施例では、半透過層210が、1.699〜20.39m3/時(1〜12cfm)の範囲の好ましい通気性を有する。断熱層215は、非常に高い通気性を有することができ、分配層110全体にわたって温度の均一性を高めるのに役立つ。
理解されるように、コンフォート層205、半透過層210、及び断熱層215(他の実施例では、断熱層220及び/又は不透過層225)を組み合わせて、参照符号217で示す一体透過層を形成することができる。この一体半透過層217(層205、210、215から形成される)は、周囲の熱負荷からの断熱をもたらすように機能し、定義された、又は測定可能な全通気性及び透湿性を有することができる。一実施例では、一体半透過層217は、1.699〜33.98m3/時(1〜20cfm)(時速48.28km(30マイル)の風に数学的に等しい真空設定を有するASTM D737により、ft3/ft2/分で測定)の範囲での全通気性を含む。別の実施例では、この一体半透過層217が、1.699〜20.39m3/時(1〜12cfm)の範囲の好ましい通気性を有する。
分配層110は、任意選択で、半透過層217に隣接する追加の断熱層220(層215と同様の機能)及び不透過層225を含むことができる。図2Aに示すこれらの層(断熱層220及び不透過層225)は、より小さくなっており、この部位がベッド、シーツ、及びカバーの頭部で周囲状態に晒されるために使用される。希望に応じて、これらをベッドの足部で使用することもできる。
スペーサ構造(又は層)230を、断熱層215(及び、ある場合には不透過層225)に隣接して位置決めする。スペーサ構造230は、スペーシング機能を果たすように作用し、流体が通過する容積を形成する。一実施例では、スペーサ構造230が、クラッシュ加工生地又は立体(3D)メッシュ材料を含む。スペーシング/容積/流体流機能を果たすことのできる他の適切な材料を使用してもよい。理解できるように、種々の「流体」を熱伝達で使用することができ、「流体」という用語は、空気、液体、又はガスを含むことができる。本開示の教示及びシステムを流体としての空気に関して説明しているが、他の流体を使用してもよい。したがって、本明細書における「空気」への言及は、非限定的なものであり、「空気」を他の流体に置き換えてもよい。
第2の断熱層235及び別の不透過層240が、スペーサ構造230に隣接して位置決めされる。断熱層235は、非常に高い通気性を有することができ、分配層110全体にわたって温度の均一性を高めるのに役立つ。不透過層240は、比較的透過性が低い(例えば、3.398m3/時(2cfm)未満)か、透過性が0m3/時(0cfm)の材料を有することができる。不透過層240は、柔らかい手触り、不透湿性及び/又は耐水性等の特性又は機能を有する材料を含むことができる。
スペーサ構造230は、1組の(1又は複数の)上層(層205〜225により形成される)と1組の(1又は複数の)下層(層235〜240により形成される)との間に配置される。図2Bを参照すると、上層205〜225と下層235〜240とが結合され、上層、下層、及びスペーサ構造230を取り込んで全体構造、すなわち分配層110を形成するようになっている。複数の層を、サージ縁部244、テーパ縁部246、又はこれらの組合せにより結合することができる。他の適切な結合手段を使用することができる。上層205〜225と下層235〜240との結合により、調整空気を、側面(結合面)を通って逃がすことなく、スペーサ構造230を通して一端部から他端部へ移動させることができる。
一部の実施例では、上層205〜225が、表面の特定の裁断パターン(図示せず)による種々の通気性を有して、人に対する調整空気の送出を最大化する。例えば、裁断パターン(図示せず)を、仰向けに寝る人に対応する形状にすることができる。加えて、裁断パターンを、人の肩の部分に三角形の大きな端部を有して、人の肩からふくらはぎまで延びる三角台形とすることができる。
図2Cを参照すると、分配層110は、吸気口250、第1の吸気口領域252、及び第2の吸気口領域255を有する。吸気口250は、断熱ホース260を介してパーソナル空調制御システム105に結合するように構成される。吸気口250は、分配層110をホース260に結合可能な管取付具(図示せず)、ねじ山、他の結合手段を有することができる。他の実施例では、分配層110は、複数の吸気口250を有することができ、ホース260は吸気口250を有することができる。
吸気口領域255は、吸気口250を通して受けた調整空気を、分配層110を通して導き、且つ/又は分散させることができるように構成される。これは、線254に沿って位置するステッチ又は他の結合手段を使用して達成することができる。分配層110の吸気口領域255の部分は、マットレス50の頭部又は足部で上面56に沿って延びるように位置決めされる。この延長部分は、約15.24〜約50.8cm(6〜20インチ)の範囲とすることができる。或いは、吸気口領域255の部分は、マットレス50の縁部で表面56から下方に延びることができる。
調整空気が吸気口250を介して受けられると、調整空気が吸気口領域252、255を介して膨張し、分配層110を通って移動する。吸気口領域252、255は、調整空気流を消音して分散させることにより、パーソナル空調制御システム105内で送風機又は空気移動装置(例えば、ファン)から生じる騒音を低減するのに役立つ。図示した実施例では、吸気口領域252が、マットレス50の上面56の縁部を過ぎて、マットレス50(図1参照)の縦面に沿って下方に延びる。この延長部分は、図2Cに示すように三角形としても、矩形としてもよい。
図2Dに示す実例では、分配層110が単一の半透過層219、断熱層220、不透過層225、スペーサ構造230、及び下部不透過層235を有する。単一の半透過層219は、約1.699〜33.98m3/時(1〜20cfm)の範囲の透過性を有する材料から形成され、一実施例は、約1.699〜20.39m3/時(1〜12cfm)の透過性を有する。追加の不透過層225により、吸気口領域255(延長部分)により画定された領域を空気が通過するまで、空気流が層220、219を通って上方へ流れるのを防止する。スペーサ構造230の一部は、一般に吸気口領域255の部位により画定される、ベッド50の頭部(枕を置く場所)の部位に含まれていても、含まれていなくてもよい。下部不透過層240は、比較的低い透過性又は0m3/時(0cfm)の透過性を有することができる。
次に、図2Eに示す実施例を参照すると、不透過層225が省かれている。これにより、人の枕及び頭が位置する領域で、断熱層220が周囲空気に更に晒される。この領域は、吸気口領域255により画定される。
一部の実施例では、分配層110が、上層(不透過性から半透過性)、スペーサ構造230、及び下部不透過層240のみを有する。
図2F〜2Hは、パーソナル・コンフォート・システムの更なる例示的な実施例を示す。図2Fに示すように、例えば、システム260は、図2Cに示すシステム100と大部分が同様である。したがって、システム100は、吸気口領域261とステッチ線262とを有する。ステッチ線262は、とりわけ、好ましくは空気が装置の後方角部内に移動するのを防ぐ。後方角部は、図2Fに示す吸気口領域から上方及び左右の部位である。図示したように、システム100は、仮縫い結び目263を有する。この特定の実施例では、装置に沿って長手方向に延びる4列の結び目がある。隣接する2列(例えば、装置の長手方向中心線の左側の2列)では、一方の列の結び目263が、隣接する列の結び目とずれている。結び目263は、好ましくは、等間隔に離間している。好ましくは、(水平及び/又は斜めに)隣接する結び目間の間隔は、約25.4cm(10インチ)以下であり、約10.16〜25.4cm(4〜10インチ)の範囲とすることができる。しかし、仮縫い結び目の間隔及び配置を希望に応じて修正することができ、図示した配置は実例に過ぎず、任意の適切な間隔及び/又は配置を使用することができることを理解されたい。
中心線部位には結び目263がなく、この部位は約10.16〜50.8cm(4〜20インチ)幅の範囲とすることができる。
結び目263は、好ましくは、装置のすべての層を結合する。すなわち、仮縫いにより、すべての層を仮縫い箇所で互いに接続する。しかし、この構成を修正してもよいことを更に理解すべきである。これにより、任意の特定の仮縫い結び目263が、すべての層よりも少ない層を接続することができる。更に、結び目は、結び目箇所に所望の間隔を設けつつ、2以上の各層を接続することができる。したがって、結び目は2つの層を接続することができるが、これらの2つの層の間隔は、所望の結果に応じて、互いに接触する層(間隔なし)からある所定の間隔までの範囲となり得る。
更に、図2に示す仮縫いキルティングは、任意の適切な技術により達成することができる。一実例では、単一の針キルティング機により仮縫いキルティングを達成することができる。したがって、装置材料が連続ロール送りキルティング機を通して供給されるときに、仮縫い結び目パターンが形成される。当然、他の技術を使用してもよい。
図2Gは、装置を修正したものを示す。システム270は、吸気口領域271とステッチ線272とを有する。これらの特徴は、他の実施例に関連して他の箇所で説明したものと同様である。システム270は、また仮縫い結び目273を含む。これらは、他の箇所で説明したように形成され、同様の目的を果たすことができる。図2Gに示すように、結び目273がわずかに異なるパターンで示される。この特定の実施例では、隣接する結び目273間の水平方向及び垂直方向の間隔を、約5.08(2インチ)〜約15.24cm(6インチ)とすることができ、結び目273間の斜めの間隔を、約7.62cm(3インチ)〜約20.32(8インチ)とすることができる。中心線のすぐ左右に隣接する結び目間の間隔は、他の隣接する結び目間の間隔とわずかに異なっていてもよい。これにより、図2Gに示す例では、長手方向中心線のすぐ左の結び目と長手方向中心線のすぐ右の結び目との間隔は、約10.16cm(4インチ)〜約38.1cm(15インチ)とすることができ、一実施例では約15.24cm(6インチ)とすることができる。しかし、前述したように、結び目の相対的な間隔、列及び行の数、全体のパターン等を所望通りに変更することができる。
図2Hに示すように、別の例の装置が示される。システム280は、吸気口領域281とステッチ線282とを有する。これらの特徴は、他の箇所で説明したものと同様である。破線の楕円284を提示して、ユーザの頭の位置の例を示す。同様に、破線の楕円285を提示して、ユーザの身体の位置の例を示す。システム280は、他の箇所で説明したような仮縫い結び目(特に図示せず)を含むことができる。一対の対向するステッチ線286も提示される。好ましくは、ステッチ線286は、装置の各側縁部又はその近くの点から始まって終わるように湾曲し、ステッチ線の中央部は、装置の長手方向中心線側に延びる。更に、ステッチ線の構成は、ステッチ線間を空気が流れることのできる流路を形成し、流路の外側を空気が流れるのを防ぐようになっている。これにより、ユーザの身体の位置に対応する部位において、主に装置の中心領域を空気が流れることができる。同様に、ユーザの身体の左右の部位には、空気が流れることができない。これにより、快適性を与えるために空気流を必要としない領域で、空気流が浪費されることがない。当然、ステッチ線を使用して、マットレスの大きさ、ユーザの数、ユーザの標準位置、空気流の流量及び必要量等の種々の要因に基づく任意の数の構成において流路を形成することができることを理解されたい。また、種々の構成のいずれかを有するステッチ線によって、流路を形成することができる。これにより、図2Hに示すステッチ線は対向する湾曲線であるが、ステッチ線は直線でもよく、異なる形状を形成してもよく、且つ/又は図2Hに示すステッチ線286とは異なって位置決めされていてもよい。
図3A〜3Cは、本開示の実施例によるスペーサ構造230の実例を示す。図3A〜3Cに示すスペーサ構造230の実施例は、例示的なものに過ぎず、本開示の範囲を逸脱することなく他の実施例を使用することができる。
スペーサ構造230は、ミューラー・テキスタイル社の商品5993等の立体(3D)メッシュ生地から形成することができ、この生地は、圧力降下を低減させ、スペーサ構造230の長さに沿った複数の別個の空気流路を提供するように構成される。
スペーサ構造230は、上面(層)310及び下面(層)315に複数の撚糸305a、305bを含む。各撚糸305は、糸、紡糸等の複数の繊維から構成され、又はこれを含むことができる。図3Aに示す実例のように、撚糸305は、十字形にスペーサ構造230の長さを横切る。各撚糸305は、スペーサ構造230の長さに沿った多くの点で、隣接する撚糸305に接続される。これらの点で、撚糸は六角形の第1の頂点331aから第2の頂点331bへ最も近接している。例えば、第1の撚糸305aは第2の撚糸305bに点321a、321b、321c…321nで結合される。加えて、第2の撚糸305bは、第3の撚糸305cに点322a、322b、322c、…322nで結合される。一本の撚糸305aの一部又は繊維を、隣接する撚糸305bの一部と交互に配置することによる等の任意の結合手段により、撚糸305を結合することができる。
図3Bは、本開示の実施例によるスペーサ構造230の長手方向横断面図である。スペーサ構造230は、上部310及び下部315の撚糸間に結合された複数の単繊維(支持繊維)325を含む。支持繊維325は、ポール糸又は距離糸等のパイル糸とすることができる。支持繊維325は、7〜9kPAの範囲の圧縮強度を有することができる。支持繊維325は、上部310及び下部315の面で六角形の頂点において群になって結合される。すなわち、3本の撚糸等の複数の撚糸325を近接して配置し、六角形の頂点のほぼ同じ点で結合する。例えば、第1群の支持繊維325aは、点321aにおいて、上部310の撚糸305a及び撚糸305bに結合される。加えて、第1群の支持繊維325aは、点321a’において、下部315の撚糸305a、305bにも結合される。上部310及び下部315の撚糸の各接続点に近接した群の撚糸の結合により、スペーサ構造230の長さを横切る複数の流路330が形成される。加えて、上部310及び下部315の撚糸305の各接続点に近接した群の撚糸305の結合により、図3Cに示すように、長手方向経路から45°でスペーサ構造230を斜めに横切る更なる流路335が形成される。図3Cは、1組の流路335を一横断面で示すが、長手方向経路から−45°でスペーサ構造230を斜めに横切る更なる流路335が存在する。
スペーサ構造230の大きさは、約6mm〜24mm厚さ(上部310から下部315まで)とすることができる。一部の実施例では、スペーサ構造230が約10mm〜12mm厚さである。スペーサ構造230は、マットレス50の表面又はその近くに配置できるように、比較的柔らかい材料から構成又は形成される。一実施例では、支持繊維325の構成と、上部310及び下部315層の結合とにより、ミューラー・テキスタイル社の特定材料についての好ましい厚さは約10〜12mmである。更なる厚さがあると、重力が加わったときにスペーサ構造が潰れやすくなる。
スペーサ構造230の流路330、335は、同一平面に複数の調整空気流路を設けることができるように構成される。流路330、335により、調整空気が分配層110の長さの長手方向経路に沿って流れることができ、長手方向経路から45°の経路に沿って斜めに流れることができる。図3Aの例に示す左向矢印、左上向矢印、及び左下向矢印は流路330、335により提供される、同一平面を通る調整空気流経路を示す。
複数の層205〜240、吸気口領域255、及びスペーサ構造230を使用することにより、分配層110は、調整空気を消音して複数の方向に分散させるように構成される。送風機と分配層110を通る空気移動とにより生じる騒音及び振動の伝達が低減される。
一部の実施例では、単繊維(支持繊維)325の1又は複数の密度、パターン、及び大きさを変更することにより、スペーサ構造230を通る空気流を個別調整することができる。支持繊維325のパターン、サイズ、又は構成を修正して、密度を増減し、且つ/又は騒音管理(すなわち、低減又は消去)し、空気流のための異なる流路330、335を設定することができる。加えて、支持繊維325の幅を変更して、騒音管理のために支持を変え、空気流のための異なる流路330、335を設定することができる。
図4A〜4Cは、本開示の実施例による種々の熱電熱伝達装置を示す。本開示の範囲を逸脱することなく他の実施例を使用することができる。
図4Aを参照すると、熱電熱伝達装置440が示される。装置440は、熱電エンジン/ヒート・ポンプ(TEC)400を備える。周知のように、TEC400は、ペルティエ効果を使用して、2つの異なるタイプの材料の接合部間に熱流束を形成する。装置440を作動させると、TEC400の一側から他側へ熱が伝達されて、TEC400の第1の側405が低温になり、第2の側410が高温になる(又はその逆)。
前述した抵抗加熱を伴う能動冷却モードと一致する別の実施例では、装置440が抵抗加熱装置/素子(図示せず)を備える。前述したように、抵抗加熱装置/素子はTEC400、PTC(正温度係数)タイプの装置、又は熱を発生する他の適切な装置のプリント回路配線を含むことができる。
熱伝達装置440は、一対の熱交換器415、425を備えることができる。本明細書では、高温シンク(又は源)という用語は、TEC400の高温側410に結合された熱交換器と入れ替えて使用することができ、低温シンク(又は源)という用語は、TEC400の低温側405に結合された熱交換器と入れ替えて使用することができる。
第1の熱交換器415は、第1の側405に結合され、第2の熱交換器420は、第2の側410に結合される。各熱交換器415、420は、熱伝達を容易にする材料を含む。これは、グラファイト、又は銅(Cu)若しくはアルミニウム等の金属を含む、熱伝導性の高い材料を含むことができ、熱伝達を容易にするために複数のフィン430を備えることができる。空気がフィン430を通ってフィン430の周りを通過すると、熱伝達が生じる。例えば、第1の熱交換器415のフィン430は、TEC400の低温側(第1の側405)に熱結合される結果、低温になる。空気がフィン430を通ってフィン430の周りを通過すると、空気(高温)からの熱がフィン430(低温)に伝達されることにより、空気が冷却される。同様の動作が高温側で行われ、ここでは、TEC400の高温側(第2の側410)に熱結合された結果として加熱されたフィン430から、空気流が熱を引き込むことにより、空気を加熱する。
図4Aの実例に示すように、第1の熱交換器415のフィン430が、第2の熱交換器420のフィン430に平行になるようにTEC400に結合するように、熱交換器415、420を構成することができる。
次に図4Bを参照すると、熱電熱伝達装置450(クロス・フロー構成)が示される。本実施例では、熱交換器のフィン430が、互いに垂直に、すなわちクロス・フィン(すなわち、クロス・フロー)の向きに配置される。例えば、図4Bの実例に示すように、第1の熱交換器415のフィン430は、第2の熱交換器420のフィン430から90°の角度で配置される。
次に図4Cを参照すると、熱電熱伝達装置470(傾斜構成)が示される。本実施例では、熱交換器415、420が斜めに結合される。図4Cの実例に示すように、熱交換器415、420のいずれか又は両方が、TEC400の側面405、410から傾斜角で配置されたフィン430を備える。フィン430を複数の向きに傾斜させて、結露管理を助けることができる。例えば、熱交換器415は、フィン430がTEC400の低温側405に対して垂直にならないように傾斜したフィン構成を有して、エンジン全体の複数の向きでの結露管理を考慮することができる。
図4Dを参照すると、熱電熱伝達装置480(複数)が示される。本実施例では、熱伝達装置480が、TEC400の少なくとも一側に結合された複数の熱交換器を備える。例えば、装置480は、TEC400の第1の側に結合された熱交換器415と、TEC400の第2の側に結合された2つの熱交換器420a、420bとを備える。1つの熱交換器415と2つの熱交換器420とを備えた装置480は例示的なものに過ぎず、本開示の範囲を逸脱することなく、他の数の熱交換器415及び熱交換器420を使用することができることを理解されたい。加えて、装置480は、それぞれ1又は複数の交換器を各側に有する複数のTEC400を備えることができる。
一実施例では、熱交換器415、420は、水分子が表面張力によりフィン430上に留まる傾向を減らす疎水性コーティングを有する。水分子は、ビーズ状になって熱交換器415、420から流れる。また疎水性コーティングにより、TEC400に溜まった熱負荷が低下する。
別の実施例では、熱交換器415、420が、水分子が表面張力によりフィン430上に留まる傾向を同じく減らす親水性コーティングを有する。水分子が含浸される。また親水性コーティングにより、TEC400に溜まった熱負荷が低下する。
図5A〜5Gは、本開示の実施例によるパーソナル空調制御システム105の一実例を示す。本実施例では、パーソナル空調制御システム105は参照符号500で示される。
システム500は、装置440、450、470又は480等の熱電熱伝達装置を備える。システム500は、調整空気を分配層110に送出するように構成される。
別の実施例(図示せず)では、システム105が複数の熱電熱伝達装置440、450、470、480を備えることができる。更に別の実施例(図示せず)では、2以上のシステム105を使用して、調整空気を分配層110に供給することができる。これらの複数の装置/システムは、協働して又は独立して動作し、調整空気を分配層110に供給することができることを理解されたい。
システム500は、送風機/ファン545の大きさを最小化し性能を最大化するために、送風機形状を使用するハウジング505を備える。ハウジング505は、ハウジング505の2つの側面のそれぞれに孔あきカバー510を備え、この孔あきカバー510は透明又は無地とすることができる。各孔あきカバー510は、空気流のための複数の通路又は開口515を有する。ハウジング505は、前縁面520と前傾斜面525とを有する。前傾斜面525は、前縁面520と上面530との間に約45°の角度で配置される。前縁面は調整空気排気口535を有し、前傾斜面525は排気口540を有する。加えて、前縁面520及び前傾斜面525はそれぞれ、騒音低減及び熱効率のための気泡断熱材522を備えることができる。
システム500は、各孔あきカバー510のそれぞれの後方に配置された、一対の独立した送風機545を備える。これらの送風機545は、独立して動作して、供給側通路515を通して周囲空気をシステム500の内部容積に引き込むことができる。一部の実施例では、カバー510の一方又は両方がフィルタを備え、空気が供給側通路515を通って引き込まれるときに、粒子又は他の不純物が空気から除去されるようになっている。
図示したように、システム500は、TEC400を有する熱伝達装置450(クロス・フロー構成)を備えるが、熱伝達装置(例えば、440、470、480)の代替構成も使用可能である。前述したように、装置450では、第1の熱交換器415のフィン430が、(図4Bに示すように)第2の熱交換器420のフィン430から90°の角度で配置される。送風機545により引き込まれた空気は、2つの経路に沿って熱伝達装置450へ送られる。
装置450は、前傾斜面525に対応する角度で位置決めされる。第2の熱交換器420(高温シンク)のフィン430は、排気口540に平行な角度で配置され、第1の熱交換器415(低温シンク)のフィン430は、調整空気排気口535に向かう角度で配置される。この特定の実施例では、熱交換器のフィン430の上に、疎水性コーティングが設けられる。
熱交換器が配置される角度、及び対応するフィン430の角度は、熱交換器に形成される結露を、傾斜面555、556を介して吸上材558側へ向かって吸い上げることができるように構成される。傾斜面555、556及び吸上材558は、結露管理を行うように構成される。吸上材558は、湿気を吸収するのではなく湿気を吸い上げるように構成された材料とすることができる。
ハウジング505は、各送風機545からの流路を提供して、装置450の熱交換器を通して空気を案内するように構成された複数の分割壁560を備える。分割壁560は、装置450全体を特定位置に支持し、TEC400の高温側及び低温側のそれぞれを密閉するのを助ける。分割壁560は、プラスチック等から形成することができる。
システム500は、電源(図示せず)と、システム500の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット570とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット570について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット570を構成することができる。制御ユニット570は、送風機545への電源を遮断する等、システム500の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置450(その他)(TEC400を含む)、送風機545、及びシステム500内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット570は、第2のシステム500の第2の制御ユニット570と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
図6A〜6Jは、本開示の実施例によるパーソナル空調制御システム105の異なる実施例を示す。本実施例では、パーソナル空調制御システム105は参照符号600で示される。
システム600は、2つの熱伝達装置440、450、470又は1つの熱伝達装置480を備える。別の実施例では、システム600が備える熱伝達装置480は、(1)複数の排気シンクを有する1つのTEC400、(2)複数の供給シンクを有する1つのTEC400、(3)1つの排気シンクを有する複数のTEC400、(4)1つの供給シンクを有する複数のTEC400、又は(5)これらの組合せの1又は複数を含む。システム500と同様に、システム600は、調整空気を分配層110に送出するように構成される。別の構成では、これらのシステム600の2以上を分配層110に結合することができる。
図示したように、システム600は、上部カバー607、供給面608、非供給面609、下部トレイ610、及び2つの端キャップ611、612を有するハウジング605(全体が矩形)を備える。ハウジング605は、最も標準的なベッドに適合する大きさになっている。図示した一実例では、ハウジング605の大きさが、高さ約125mm、幅115mm、長さ336mmである。
供給面608及び背面609は、ねじ、ラッチ、クリップ等の締結手段により結合されて、2つの熱伝達装置(例えば、440、450、470)及び内部送風機630がしっかりと吊り下げられるが、固く取り付けられないようになっている。供給面608及び非供給面609は、棚及びリブにより、密閉面を形成して、熱伝達装置440、450、470の供給面と排気面との間を密閉する。また、供給面608及び非供給面609は、棚及びリブにより、調整空気の供給、結露の管理、熱伝達装置440、450、470からの排気の管理に必要な空気の阻流板を形成する。
システム600は、熱伝達装置440、450、470から排気を引き込むように構成される一対の軸流ファン615を備える。軸流ファン615は、熱伝達装置440、450、470より上方に、排気熱交換器622(排気シンク420)のフィン430に隣接して(フィン430に対して中心等に)取り付けられる。図6Fの実例に示すように、軸流ファン615は、ゴム取付具650及び平形ガスケット655により面608、609に取り付けられて、振動を低減する。
各軸流ファン615は、上部カバー607の第1組の排気通路620a及び第2組の排気通路620bを通って、2つの熱伝達装置440、450、470のそれぞれから排気するように動作する。各組の通路620は、軸流ファン615のそれぞれよりも上に配置される。軸流ファン615は、周囲空気吸気口625を通して排気熱交換器622を横切って、周囲空気を引き込み、冷却動作で熱を熱伝達装置440、450、470から引き離す。
同様の動作を行って、加熱動作で、排気熱交換器622を周囲温度にすることができる。例えば、加熱動作(例えば、熱伝達装置に対する入力電圧の極性を逆にすることにより、高温側を供給熱交換器624(供給熱交換器)に結合し、低温側を排気熱交換器622(排気熱交換器)に結合する。軸流ファン615は、周囲空気吸気口625を通して排気熱交換器622を横切って周囲空気を引き込み、排気を冷却する。軸流ファン615の近傍及び向きは、低圧力降下及び大流量に備えて構成される。これにより、騒音が低減され、性能が向上する。
周囲空気は、周囲空気吸気口625を介し、供給通路635を通ってシステム600内に受けられる。周囲空気吸気口625を通して引き込まれる周囲空気が、排気熱交換器622を通してそれを横切って引き込まれ、排気通路620を通って放出されるが、供給通路635を通して引き込まれる周囲空気は、2つの経路(図6Gに示すように)を有する。内部送風機630は、複数の供給通路635を通して熱伝達装置440、450、470の供給熱交換器624を横切って、周囲空気を引き込む。周囲空気は、内部送風機630により、端キャップ611、612を通り、供給熱交換器624(端キャップ611、612の吸気通路635に近接して配置される)を通り過ぎて引き込まれ、供給排気口640を介して内部送風機630により放出される。周囲空気の一部は、1又は複数の小型軸流ファン(「結露ファン(condensate fan)」)642により、供給通路635から下部トレイ610内へ引き込まれる。下部トレイ610を通って横切る空気が、結露管理システム(図6H〜6Jに関して以下で更に詳細に説明する)の一部として、下部トレイ610、吸上コード645、及び平形芯648に湿気を集め、結露ファン642により、湿り空気排気口633を介して湿り空気として放出される。理解できるように、熱交換器からの結露が開口を通って平形芯648及び吸上コード64内に落下し、余分な結露が下部トレイ内に落下する。
一部の実施例では、端キャップ611、612は、周囲空気が供給通路635を通って引き込まれた後に粒子又は他の不純物を周囲空気から除去するフィルタを備える。フィルタ及び端キャップは、時間とともにフィルタに粒子が溜まったときに取り換えることができるように、取り外し可能である。
システム600は、一次結露管理システム及び二次結露管理システム等の2つの結露管理システムを備えることができる。図6H、6I及び6Jに示す例では、一次結露管理システムが下部トレイ610、軸流ファン615、吸上コード645、及び平形芯648(平形芯を定位置に保持するに平形芯ノジュール649に結合される)を備え、二次結露管理システムが、下部トレイ610を横切って空気を引き込む小型結露ファン642、平形芯648、及び吸上コード645の一部を備える。
下部トレイ610は、結露用保持タンクとして機能するように構成された単一の固体片とすることができる。吸上コード645は、排気熱交換器622と下部トレイ610との間に結合されて、下部トレイ610の部位から(且つ平形芯648から)排気熱交換器622のフィン430へ結露を吸い上げる。軸流ファン615は、熱交換器622内及び周りに延びる吸上コード645(ハウジングに入るコードを示す図6H及び6I参照)の一部を横切って温風又は周囲空気を移動させて湿気を除去し、コードが下部トレイの部位から連続して湿気を引き込むようにする。一部の実施例では、吸上コード645が供給熱交換器624から排気熱交換器622へ直接接続される。例えば、吸上コード645は、低温側シンクから高温側シンクへ直接湿気を吸い上げることができる。
二次結露管理システムは、下部トレイ610、結露ファン642、平形芯挿入具648(及び吸上コード645)を備える。図6I及び6Jに示す例では、第2の結露管理システムは、下部トレイ610を取り外して示される。結露ファン642により下部トレイ610の部位に引き込まれた周囲空気は、トレイ610、平形芯648、及び吸上コードの一部に溜まった湿気を吸収し、湿り空気排気口633を介して湿気を除去する。平形芯648は、供給熱交換器624と直接又は間接的に接触することにより、溜まった結露を除去し、湿気を下部トレイ610のキャビティに吸い上げる。平形芯648は、湿気を吸収するのではなく湿気を吸い上げるように構成された吸上材からなる。湿気を十分に含むと、平形芯648は重力により結露を下部トレイ610内に落下させ、この結露は一次結露管理システム及び二次結露管理システムのいずれか又は両方により管理される。
動作時に、二次結露管理システムは結露ファン642を使用して、端キャップを介し基部キャビティ(下部トレイ610により形成される)を通して周囲空気を引き込む。この空気は、平形芯、吸上コードの一部、及び下部トレイに溜まった湿気の表面部位から湿気を取る。結露ファン642は、結露を除去するためにほぼ連続して動作することができ、又は、下部トレイ610に任意の量又はかなりの量の湿気が(センサ等により)検出されたときに断続的に動作することができる。
例えば、冷却モード中、供給熱交換器624は、温度及び湿度に応じて空気から湿気を凝結することができる。湿気が供給熱交換器624の底部に達すると、湿気は平形芯648に接触し、平形芯648は湿気を吸い上げ、又は吸収する。下部トレイ内の能動結露管理により下側となる芯648の乾燥部分に、湿気が移動し、吸上コード645に移送される。更に、平形芯648が湿気を十分に含むと、重力により水が、平形芯648のプラスチック板の孔を通って下部トレイ610のキャビティに入る。一部の湿潤レベルでは、湿気が平形芯648から基部プレート自体に落下する。湿気が下部トレイ610のキャビティに入ると、一次結露管理は、下部トレイ610のキャビティから湿気を引き込む。吸上コード645は、下部トレイ610及び平形芯648に着座し、又は接触可能である。吸上コード645を、湿気を吸収するのではなく湿気を吸い上げるように構成された適切な吸上材から構成することができる。湿気が吸上コード645の乾燥部分に移動し(芯が動作する方法の基本的概念)、排気ファン615が、排気熱交換器624又はその近くでこれらの吸上コード645の他端部を横切って、乾燥空気(及び冷却モードでは温風)を引き込むことにより、吸上コード645が駆動される。
更に、システム600は能動的に加熱又は冷却されず、ユニットが連続的に乾燥するように、軸流ファン615、642の1又は複数(或いはすべて)を動作したままとすることができる。したがって、システム600の熱伝達装置が使用されていないため、結露管理システムは引続きシステム内の湿気を制御して、下部トレイにカビが生える可能性を低下させる。更に、吸上コード645及び平形芯648は取り外し可能であり、ユーザがこれらを定期的に交換して、結露管理システムを有効に保つことができるようになっている。
システムは、電源(図示せず)に接続するように構成される。電源は、外部電源又は内部電源とすることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置(例えば、440、450、470、480)、軸流ファン615、内部送風機630、結露ファン642、及びシステム600内の残りのシステムの動作を可能にするように構成される。
システム600は、電源(図示せず)と、システム600の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット670とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット670について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット670を構成することができる。制御ユニット670は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム600の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム600内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット670は、第2のシステム600の第2の制御ユニット670と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
図7A〜7Fは、パーソナル空調制御システム105の別の実施例を示す。本実施例では、システム105は参照符号700で示される。
図7A〜7Fに示す例では、システム700がハウジング705(全体が矩形)を備え、複数の供給通路715がハウジング705の複数の面に配置される。またハウジング705は、その排気側731に配置された複数の排気通路730を備える。ハウジング705は、最も標準的なベッドに適合する大きさとすることができる。
システム700は、熱伝達装置コア・アセンブリ720(図7Dに示す)を備える。この熱伝達装置コア・アセンブリ720は、共に結合された2つの熱伝達装置440、450、470を備え、又は1つのTEC400、二重排気熱交換器722、及び供給熱交換器724を有する熱伝達装置480を備えることができる。
図7D〜7Fに示す実例では、ハウジング705を除き、コア・アセンブリ720を内部に有するハウジング710を残して示される。ハウジング710は、金属板、プラスチック等とすることができ、コア・アセンブリ720を含んで支持するように構成される。ハウジング710は、排気側熱交換器722に近接する開口/通路712と、供給側熱交換器724に近接する別の開口/通路714とを備えて、交換器722、724を通してその周りに周囲空気を引き込むことができる。
システム700は、排気側熱交換器722を横切って空気を引き込むように構成された一対のファン725を備える。ファン725は、超静音ノクチュア(Noctua)(登録商標)ファン等とすることができ、ゴム取付具及びガスケットにより排気側熱交換器722に隣接して取り付けられて、振動を低減する。ファン725は、複数の通路715を介して空気を引き込み、加熱された(又は加熱モードでは冷却された)排気を、ファン725に隣接して位置決めされた排気通路730を通して放出する。
また供給側熱交換器724を横切って空気を引き込むように構成された主ファン又は送風機735が設けられる。ファン735は、周囲空気を複数の通路715を通して供給側熱交換器724を横切って引き込み、空気を冷却(加熱モードでは加熱)して、供給排気口740につながる排気口737を通して分配層110に送出する。送風機の位置(配置)、ガスケット、ダクトにより、騒音を更に低減させる。
システム700は、電源(図示せず)と、システム700の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット770とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット770について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット770を構成することができる。制御ユニット770は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム700の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム700内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット770は、第2のシステム700の第2の制御ユニット770と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
図8A及び8Bは、本開示による受動再生を伴う更に別のパーソナル空調システム105を示す。本実施例では、システム105を参照符号800で示す。
図8Aに示すように、システム800は、システム600のハウジング605とほぼ同様のハウジングを備える。しかし、このシステム800は、受動再生を行うように構成される。
受動再生では、供給シンクから流入する調整空気により冷却された第1のシンクによって、流入空気が予冷されて、調整空気の相対湿度を低下させるのを助ける。システム800は、2つのTEC400a、400bを有するコア・アセンブリ720を備えることにより、システム700と同様に構成される。TEC400a、400bは一対の変位シンク(DPシンク)805により分離され、DPシンク805はTECからずれるように、TEC400a、400b間に互い違いに配置される。
前述したように、コア・アセンブリ720がハウジング710内に含まれる。各TEC400a、400bは、排気熱交換器420(高温)及び供給熱交換器415(低温)に熱結合される。フィン430を有する排気シンク420は、対応するTEC400a、400bの高温側から空気流へ熱を伝達する。フィン430を有する供給シンク415は、対応するTEC400a、400bの低温側から空気流へ低温エネルギーを伝達する。理解できるように、フィン430を熱伝達装置440、450、470で説明したように構成してもよい。
DPシンク805はそれぞれ、複数のフィン810を有する第1のDPシンク805aと、複数のフィン810を有する第2のDPシンク805bとを備える。フィン810を複数の向きに傾斜させて、結露を導き管理するのを助けることができる。TEC400及びDPシンク805が互い違いであるため、第1組のDPシンク・フィン810aがハウジング710から延びるか、又はハウジング710内に含まれない。加えて、第2組のDPシンク・フィン810bは、供給シンク415とほぼ整合している。
一対の軸流ファン825は、各TEC400について高温シンク420を横切って空気を引き込むように構成される。ファン825は、超静音ノクチュア(Noctua)(登録商標)ファン等とすることができ、ゴム取付具及びガスケットにより排気シンク420に隣接して取り付けられて、振動を低減する。ファン825は、周囲空気吸気口625(図6A、6Bに示す)を通して空気を引き込み、加熱された排気を、排気通路620の近接する1つを通して放出する。
TEC400間及びDPシンク805に隣接して取り付けられた主低温側ファン又は送風機830が設けられ、周囲空気をシステム800に、DPシンク805及び供給シンク415(低温)を横切って引き込む。例えば、ファン830は、DPシンク805間の部位に近接した開口835を通して周囲空気を引き込む。周囲空気の一部は、DPシンク・フィン810aを通って送られるか、又は流れる。図8Bに示す例は、システムの一側の空気流を示すが、他側でも同様の動作が行われることを理解されたい。周囲空気は、DPシンク・フィン810aを通過するときに予冷される。その後、予冷空気は、開口840を通って内部ハウジング710内へ流れ、供給シンク415aを通り、そこで更に冷却される。周囲空気を予冷することにより、供給シンク415aは、予冷を行わないときよりも低い温度まで空気を冷却するように動作可能である。その後、冷却された空気は、DPシンク・フィン810b上を流れる。DPシンク・フィン810bは、空気温度を上昇させ、空気の相対湿度を低下させる。予冷及び冷却により、一段階冷却プロセスを使用する場合よりも低い温度まで、空気が冷却される。その後、冷却された空気は、主ファン830を通過し、供給排気口840を通して分配層110へ送出される。加えて、受動再生は、DPシンク805により周囲を予熱するために同様のプロセスを使用することができる。
先の実施例と同様に、システム800は、電源(図示せず)と、システム800の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット870とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット870について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット870を構成することができる。制御ユニット870は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム800の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム800内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット870は、第2のシステム800の第2の制御ユニット870と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
図9A〜9Cは、パーソナル空調制御システム105の別の実施例を示す。本実施例では、システム105は参照符号900で示される。
システム900は、マットレス50と、ボックス・スプリング、土台、又は床55との間に位置決めすることができる。システム900は、標準的なベッドシーツ及びリネン又はベッド・スカートとともに使用される大きさであり、ベッドシーツ、リネン及び/又はベッド・スカートの注文設計が不要で、わずかな修正のみが必要となり得るようになっている。
他の実施例と同様に、システム900は、少なくとも1つのTEC400を有する1又は複数の熱伝達装置440、450、470、480を備えることができる。木、プラスチック、発泡スチロール、金属等(又はこれらの組合せ)からなるハウジング905は、新気(周囲)流路915及び排気流路917を含む複数の空気流路を画定する複数の仕切り910を備える。システム900は、調整空気を分配層110へ送出するように構成される。
ハウジング905は、供給排気口920を備え、この供給排気口920は、三角形の舌部延長領域252と同様の、分配層110からの延長部分に結合されるように構成される。分配層110は、第1の(供給)端部925で、延長領域252を介してシステム900に結合され、マットレス50を包み込んで、第2の端部930に固定され、同様に供給吸気口922を通して空気を再循環させる。例えば、分配層110を、マットレスの頭部に見られるような更なる延長領域252を使用して第2の端部930に固定することができる。一部の実施例では、システム900及び分配層110が、分配層110をシステム900のハウジング905に結合するか、又は固定する1又は複数の締結手段を備える。
通路の仕切り910は、新気吸気口935からの新気及び供給吸気口922からの(再循環された)調整空気を熱伝達装置440、450、470、480へ送ることのできる(通路又は貫通路などの)複数の開口又は通過経路942を有する。供給送風機又はファン945a、945bは、この組み合わさった空気流を風箱領域946へ押し入れる。
ほぼ等しい量の空気が、熱伝達装置の供給シンク415及び排気シンク420上を通過する。空気(供給)の第1の部分は、供給シンク415に接続されたフィン430を通ってその周りを流れるときに、能動的にユーザ制御により冷却又は加温される。空気は、供給排気口920を通って分配層110へ流れる。空気(排気)の第2の部分は、排気シンク420に接続されたフィン430を通ってその周りを流れるときに加温又は冷却される。排気空気は、流路917により端部930の排気口950に向けられる。
更なるファン940は、分配層110を通して調整空気を引き込み、再び熱伝達装置を通して再循環するのを助ける(この空気の一部は排気として排出され得る)。この構成では、システムに引き込まれた新気と、再循環された空気の少なくとも一部とが、調整システムに通される。
先の実施例と同様に、システム900は、電源(図示せず)と、システム900の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット970とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット970について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット970を構成することができる。制御ユニット970は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム900の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム900内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット970は、第2のシステム900の第2の制御ユニット970と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
次に図10を参照すると、パーソナル空調制御システム105の更に別の実施例が示される。本実施例では、システム105は参照符号1000で示される。
システム1000は、マットレス50のための更なる支持構造がある限り、マットレス50とボックス・スプリング55との間に位置決めすることができる。管状システム1000は、標準的なベッドシーツ及びリネン又はベッド・スカートとともに使用される大きさであり、ベッドシーツ、リネン及び/又はベッド・スカートの注文設計が不要で、わずかな修正のみが必要となり得るようになっている。
別の実施例では、システム1000をマットレス50又はボックス・スプリング55の内側に位置決めすることができる。システムは、ハウジング構造(図示せず)に含まれるか、又はこれに囲まれる。ハウジング構造は、プラスチック、発泡スチロール、金属等(又はこれらの組合せ)から構成することができる。
システム105の他の実施例と同様に、システム1000は、少なくとも1つのTEC400を有する1又は複数の熱伝達装置440、450、470、480を備えることができる。図10に示す実例では、システムは、分配層110を通して空気を再循環させるように機能する。供給排気口1005は、分配層110の吸気口延長部分(例えば、三角形の舌部延長領域252)に結合するように構成される。分配層110は、戻り吸気口1010に結合するための排気口延長部分(吸気口延長部分と同様)を有する。図示したように、戻り吸気口1010は、一対の管又はパイプとして配置され得る戻り流路1015a、1015bに結合される。これらの戻り流路は、金属、プラスチック等から構成され得る。
1又は複数の管軸流ファン1020が、戻り吸気口1010に隣接して位置決めされる。これらは、流路1015a、1015b内に位置決めされ得る。一実例では、第1の管軸流ファン1020が、第1の戻り流路1015aの開口に配置され、第2の管軸流ファン1020が第1の戻り流路1015bの開口に配置される。別の例では、1つの管軸流ファン1020が両方の戻り流路1015の開口に配置される。管軸流ファン1020は、分配層110から空気を引き込み、戻り流路1015を通して空気を押して、各戻り流路1015が分配層110から受けた空気の一部を移送するようになっている。
図11A〜11Cに更に詳細に示すように、戻り流路1015はヒート・ポンプ・チャンバ1025に結合される。ヒート・ポンプ・チャンバ1025は、TEC400をそれぞれ有する2つの熱伝達装置(例えば、440、450、470、480)とともに示される。ヒート・ポンプ・チャンバ1025は、1又は複数の新気吸気口1030及び1又は複数の排気口1035を更に有する。供給シンク420(低温側)を流路1015と整合させ、排気シンク415(高温側)を新気吸気口1030と排気口1035との間に位置決めすることができる。
別の対の供給管軸流ファン1040は、新気吸気口1030を通して排気シンク415上に空気を引き込み、排気口1035を介して排気する。図10、11A〜11Cに示す例は、冷却された空気を分配層110に供給するための構成を示すが、ヒート・ポンプ・チャンバ1025を、同様に加熱された空気を分配層に供給するように構成することもできる。
先の実施例と同様に、システム1000は、電源(図示せず)と、システム1000の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット1070とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット1070について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット1070を構成することができる。制御ユニット1070は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム1000の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム1000内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット1070は、第2のシステム1000の第2の制御ユニット1070と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
次に図12A〜12Jを参照すると、パーソナル空調制御システム105の更に別の実施例が示される。本実施例では、システム105は、参照符号1200で示され、マットレス50とボックス・スプリング55との間の異なる位置に位置決めするための2つの別個のユニットを備える。2つの別個のユニットは、ヘッド・ウェッジ1205(図12B〜12E)及びフット・ウェッジ1210(図12F〜12J)である。
ヘッド・ウェッジ1205は、上部1206、下部1207、外縁部1208、及び複数の内縁部1209を有するハウジング1204(木、プラスチック、発泡スチロール、金属等、又はこれらの組合せから構成される)を備える。内縁部1209は傾斜して、ヘッド・ウェッジ1205をマットレス50とボックス・スプリング55との間に「押し込む」ことができるようになっている。
同様に、フット・ウェッジ1210は、上部1216、下部1217、外縁部1218、及び複数の内縁部1219を有するハウジング1214(木、プラスチック、発泡スチロール、金属等、又はこれらの組合せから構成される)を備える。内縁部1219は傾斜して、フット・ウェッジ1210をマットレス50とボックス・スプリング55との間に「押し込む」ことができるようになっている。
ヘッド・ウェッジ1205は、少なくとも1つの熱伝達装置(例えば、440、450、470、480)と、周囲空気の第1の部分をヘッド・ウェッジ1205内のTEC400に結合された排気シンク420上に引き込む一対の送風機又はファン1255とを備える。理解できるように、フット・ウェッジ1210内の複数の送風機又はファン1255は、ヘッド・ウェッジ1205内のTEC400に結合された排気シンク420上に周囲空気の第2の部分を引き込む。周囲空気は、供給吸気口1230を介して流入する。
空気の第1の部分は、TEC400の供給シンク415(低温)に結合されたフィン430を通ってその周りを流れるときに冷却される。冷却された空気は、供給排気口1235を通って分配層110(これらの図には示さず)に流れる。空気の第2の部分は、TEC400の排気シンク420(高温)に結合されたフィン430を通ってその周りを流れるときに加熱される。加熱された空気は、排気口1240を通って排気され、空気を周囲空間に連通させる。
図12A〜12Jに示す例では、分配層110(図示せず)は吸気口240を有し、更に吸気口と同様であり得る排気口を有する。戻り吸気口1250が、分配層110の排気口に(例えば、ホースを使用して)結合される。複数の放射状送風機/ファン1255が、分配層110を通して戻り吸気口1250へ空気を引き込む。したがって、フット・ウェッジ1210は、ヘッド・ウェッジ1205内のTEC400による冷却のために空気を引き込んで、空気が調整され分配層110を通って分配されるように構成される。
また放射状送風機1255は、複数の排気口1260を介して戻り空気を放出する。排気口1260を通して放出された空気は内部流路に沿って流れ、外部排気口1265を通して周囲空間に排気される。一部の実施例では、放出された空気が、排気口1260から周囲空間内に直接排気される。
先の実施例と同様に、システム1200は、1又は複数の電源(図示せず)と、システム1200の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット1270(1つのシステム又は複数のシステム1270)とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット1270について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット1270を構成することができる。制御ユニット1270は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム1200の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム1200内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット1270は、第2のシステム1200の第2の制御ユニット1270と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
理解できるように、パーソナル・コンフォート・システム100のパーソナル空調制御システム105の複数の実施例は、分配層100を通して調整空気を押す、又は引くように構成され得る。一部の実施例では、パーソナル・コンフォート・システム100を閉鎖システムとすることができ、パーソナル空調制御システム105は、分配層100を通して調整空気を再循環するように構成される。空気流は、供給側から排気口側へ直接の経路を含むことができる。更に、且つ或いは、空気流を供給側から排気口側へのトラック経路で構成することができる。
図13は、システム105の異なる実施例(以下、制御ユニット又はシステム1300と称する)で使用するための制御ユニット又はシステム570、670、770、870、970、1070、1270、1670の主な構成部品を示す。本開示を逸脱することなく、他の実施例を使用することができる。
制御ユニット1300は、中央処理装置(CPU)1305、メモリ・ユニット1310、及び1又は複数の通信リンク1325(バス等)を介して通信可能に結合されたユーザ・インタフェース1315を備える。一部の実施例では、制御ユニット1300が、外部通信のための通信インタフェース1320も備える。
制御ユニット1300を別の構成にすることができ、且つ列挙した構成部品のそれぞれが、実際には複数の異なる構成部品を示すことができることを理解されたい。例えば、CPU1305は、実際にはマルチ・プロセッサ又は分散処理システムを示すことができる。加えて、メモリ・ユニット1310は、異なるレベルのキャッシュ・メモリ、メイン・メモリ、ハード・ディスクを含むことができ、又はコンピュータ読取可能な媒体とすることができる。例えば、メモリ・ユニットは、コンピュータ・プログラム、ソフトウェア、ファームウェア、或いはマイクロプロセッサ又は他のコンピュータ関連システム若しくは方法により使用されるデータを包含、記憶、通信、伝搬、又は送信可能な電子、磁気、電磁気、光学、電気光学、電気機械、及び/又は他の物理的装置とすることができる。
ユーザ・インタフェース1315により、ユーザは、空気流、冷却、加熱、湿度、騒音、フィルタリング、及び/又は結露を管理することができる。ユーザ・インタフェース1315は、ユーザ入力を受けるためのキーパッド及び/又はノブ/ボタンを備えることができる。ユーザ・インタフェース1315は、パーソナル・コンフォート・システムの動作状態、温度設定、湿度設定等に関してユーザに知らせるためのディスプレイを備えることができる。一部の実施例では、ユーザ・インタフェース1315は、有線又は無線インタフェースを介してパーソナル空調制御システム105に結合された遠隔制御ハンドセット(図示せず)を備える。
CPU1305は、ユーザ・インタフェース1315(及び/又はセンサ)を介して受信したコマンドに応答して、パーソナル・コンフォート・システム100の動作を調節し制御する。CPU1305は、メモリ・ユニット1310に記憶された複数の命令を実行して、温度、空気流、湿度、騒音、フィルタリング、及び結露を調整又は制御する。例えば、CPU1305は、入力電力レベルをTEC400に変更することにより(熱交換器の)TEC400からの温度出力を制御することができる。別の実例では、CPU1305は、TEC400及び1又は複数の供給送風機/ファンのデューティー・サイクルを調節して、温度、空気流、又はこれらの両方を調節することができる。加えて、CPU1305は、供給排気口内の1又は複数の弁(ダンパ)を調節することにより、排気熱交換器からの加熱された空気の一部を低温側熱交換器からの冷却空気と混合して、分配層110へ送出される調整空気の温度を調節する。CPU1305は、湿度フィードバックに応答して温度を制御し、メモリ・ユニット1310に記憶された制御設定又は命令を評価して、低温シンクの温度が露点よりも確実に下がらないようにすることができる。したがって、CPU1305は、湿度、並びにマットレス、分配層110及び/又はシステム105に溜まった湿気を調整することができる。
一部の実施例では、センサ1350は周囲湿度及び温度を測定及び/又は評価する。このようなセンサを、遠隔制御ハンドセットとして構成された遠隔ユーザ・インタフェース・モジュール(図示せず)内に位置決めするか、又は遠隔で位置決めされて、有線又は無線通信により制御ユニット1300に通信可能に結合することができる。熱電エンジンの周りに形成された局地的状態によって最適な制御設定が歪む従来のシステムとは対照的に、ユーザが直面する実際の状況が取り込まれる。更に、1又は複数の環境センサ1350が、分配層110システム内又は近くに配置されて、ユーザの熱負荷又は快適性レベルのフィードバックを行う。制御ユニット1300は、センサの読取値を受けて1又は複数のパラメータ又は設定を調節することにより、全体の快適性レベルを向上させる。これらのセンサは、有線により、又はブルートゥース、RF、ホームG/Nネットワーク信号、赤外線、又は他の無線構成を通じて無線により、検出した状態を送信することができる。手持ち式遠隔ユーザ・インタフェース1335は、これらの信号を使用して、システム105と通信することができる。これらの信号を使用して、パーソナル・コンピュータ、携帯電話、並びに温度、湿度、加速度、光、及び音を含むがこれらに限定されない他のセンサを備えた既存のブルートゥース装置に接続することができる。
制御ユニット1300は、USB又は前述したように無線により、外部装置(コンピュータ又は手持ち式装置等)と接続/通信することもできる。制御ユニット1300を、睡眠中に複数回、温度設定点を変更するようにプログラムしてもよく、プログラム可能なサーモスタットと同様に複数時間についてプログラムできるようにしてもよい。温度及び他のパラメータ変数のデータ・ロギングを行って、睡眠パターン及び快適性レベルを監視及び/又は分析することができる。異なる制御モード又は動作は、TEC電力レベル制御、温度設定点制御、送風機/ファン速度制御、複数点時間変化制御、結露の発生を最小にするための、周囲湿度センサの読取値に基づく湿度制限制御、設定点が理想状態である(例えば、周囲が設定点よりも低温の場合には制御により熱を加え、周囲が設定点よりも高温の場合には制御により冷却して、反比例して制御されるようにする)周囲反映制御、並びに他の統合装置/センサ方式を含むことができる。
一実施例では、制御ユニット1300が、システム100近くに位置決めされた1又は複数のセンサ1350から受信した湿度及び温度測定値から、露点(標準的な圧力を想定)を算出する。算出された露点に応答して、制御ユニットは算出された露点に基づきシステム105を制御し、結露を防止又は減少させる。例えば、湿度が比較的高い場合、システム105は、動作を制御して、調整空気(又は熱電装置)の特定の動作温度が、システムを露点以下で動作させ得るある温度よりも低下しないようにする。理解できるように、露点以下での動作により、負荷要因がほぼ増加する。
別の実施例(図示せず)では、制御ユニット1300を、主制御ユニットと従制御ユニット(又は二次制御ユニット)とに論理的及び/又は物理的に分割することができる。主制御ユニットは前述したように構成され(例えば、プロセッサ、通信インタフェース、メモリ等)、(1)第1の分配層100又は分配システム1400と関連する第1の熱伝達装置を制御し、(2)制御信号を発生して、第2の分配層110又は分配システム1400と関連する第2の熱伝達装置の制御を可能にする従制御ユニットに制御信号を送信する。例えば、主制御ユニットは、ベッドの一側の環境を制御し、従制御ユニット制御は、他側の環境を制御する。
更に別の実施例(図示せず)では、システム105は2つの遠隔制御ユニットを備え、この遠隔制御ユニットは、制御信号を発生し(有線又は無線で)制御ユニット1300に送信して、ベッドの2つの異なる部位(例えば側面)を独立して制御する。一実施例では、各遠隔制御ユニットが制御信号を制御ユニットに送信する。異なる実施例では、1つの遠隔制御ユニット(従)が、その制御信号を発生して他の遠隔制御ユニット(主)に送信し、他の遠隔制御ユニットは、受信した従制御信号を制御ユニット1300に送信又は中継する。理解できるように、主遠隔制御ユニットは、それ自体の制御信号も発生し送信する。
入眠又は目覚めの改善として温度を増減していく更なる制御方式を実施してもよい。加えて、制御方式は、プログラムされた時間及び期間に基づいて予冷又は予熱する機能を有することができる。他の制御方式は、使用しないときの寝具の通気を考慮に入れることができる。制御方式は、既存の寝室用品を一体化して、限定されないが、目覚まし時計、常夜灯、ホワイト・ノイズ発生装置、光センサ、自動ブラインド、アロマ・セラピー、及び植物やペットに水をやるための復水ポンプ等を備えることができる。
一部の実施例では、パーソナル空調制御システム105は、望ましくない汚染物、粒子、又は他の不純物を調整空気から除去するように構成されたフィルタを備える。フィルタは、洗浄等のために取り外すことができる。一部の実施例では、制御ユニット1300は、フィルタを修理又は交換すべき時を示すカウントダウン又は使用機能を提供するフィルタ・タイマ1330を備える。特定数の動作時間等の予め設定した時間が経過すると、フィルタ・タイマ1330はCPU1105に信号を送ることができる。それに応答して、CPU1305は、フィルタを修理又は交換するよう警告支持をユーザに与えることができる。一部の実施例では、警告指示が、ディスプレイ等のユーザ・インタフェース1315上に含まれる。
一部の実施例では、パーソナル空調制御システム105が、オーバープロテクション回路を備える。オーバープロテクション回路1340は、TEC又はシステムの故障の場合にパーソナル空調制御システム105の動作を停止させるインライン熱スイッチとすることができる。
一部の実施例では、パーソナル空調制御システム105は、結露/湿度管理システムを備える。一部の実施例では、結露/湿度管理システムが受動である。一部の実施例では、結露/湿度管理システムが能動である。
例えば、受動結露/湿度管理システムでは、パーソナル空調制御システム105が、1又は複数の内部箇所に乾燥剤を含むことができる。パーソナル・コンフォート・システム100の動作時に、乾燥剤を使用することができる。パーソナル・コンフォート・システム100は、オフモード時に、ワット数の低い抵抗器を使用して乾燥剤を再充電することができる。加えて、パーソナル・コンフォート・システム100は、システム105及び/又は分配層110内に吸上材を含むことができる。分配層110内に向けた空気流の下流に、吸上材を位置決めすることができる。吸上材は、システム105からの排気を使用して、結露を引き離し蒸発させることができる。
能動結露/湿度管理システムでは、パーソナル・コンフォート・システム100が、低温側シンクに形成される結露を制御するための冷却塔構成を備える。湿気が低温側シンク・フィンから孔あき板を通って吸上材の層上に落下する。下部キャビティが軸流ファンを使用して、周囲空気を吸上材の上に軸流ファンを通して引き込み、これにより蒸発を周囲環境に戻すことができる。
この結露を取り込んで、コンテナ、植物又は他の容器に汲み上げて水を供給することができる。したがって、部屋の湿度が低下することにより、部屋全体の快適性レベルが全体的に向上する。この特徴により、熱電エンジンはその水を蒸気から液体状態へ、且つその逆へ凝結、蒸発しないため、ユニットの効率が向上する。結露が容器に取り込まれると、三角部分の温度変化の可能性が大きくなる。これは、露点が睡眠中に低下し、快適性を向上させるために使用可能な最大冷却三角部分を増加させるためである。
次に図14A〜14Dを参照すると、2つの別個の構成部品、すなわちマットレス上張外被層1410(図14A、14B)とスペーサ生地パネル1450(図14C〜14E)とを有する分配システム1400(分配層110として機能する)が示される。これらの構成部品は別個となるように構成されるが、スペーサ生地パネル1450が外被層1410に取り外し可能に挿入される。
理解できるように、外被層1410は、マットレス50上に配置され、マットレスの側面/角部を使用して定位置に保持される、ボックス・シーツ又はマットレス・パッドと同様に構成される。外被層1410は、スペーサ生地パネル1450を内部に受けるように構成され大きさを調整した内部容積又は空間(区画)1412を更に含む。
図14A、14Bに示す実施例では、外被層1410が、クイーン・サイズ又はキング・サイズのマットレス(2人用)の大きさになっており、2つの同一の側面を有するが、1人用マットレスとして大きさを調整して構成してもよい。外被層1410は、上層1414、中央層1416、中間下層1418、及び下層1420を含む(層1410の横断面を示す図14Bを参照)。本実施例では、これらのすべての層が、マットレスの幅及び長さに延びる。外被層1410をマットレスに配置すると、下層1420が下にあるマットレスの外面に接触する。理解できるように、内部容積1412は、中間下層1418と下層1420との間に形成され、外側面境界を形成するステッチ線1422により結合される。これらの2つの層(容積142内)の間には、スペーサ生地パネル1450が配置される。
上層1414を半透過性の生地材料から形成することができ、中央層1416は断熱層として機能する。中間下層1418を、トリコット生地等の、ライナ又は支持材料として機能する生地から形成することができる。下層1420は、半透過性でも透過性でもよい。
外被層1410の一端部には、内部容積1412へのアクセスを提供する開口1424a(層1418、1420間に配置される)が位置決めされる。システムの動作前に、スペーサ生地パネル1450が開口1424aを通って容積1412に挿通される。別の実施例では、外被層1410の他端部が、開口1424bを有することができる。種々の実施例では、開口1424aが、約5.08cm(2インチ)〜外被層1410の全長(幅)であり得る長さL1を有する。他の実施例では、この長さが約5.08〜38.1cm(2〜15インチ)、約15.24〜25.4cm(6〜10インチ)又は約20.32cm(8インチ)であってもよい。開口1424bは、同一又は異なる長さを有することができ、一実施例では、開口1424aの長さよりも短い長さを有する。
次に図14C〜14Fを参照すると、スペーサ生地パネル1450の上面図、底面図、端面図、及び側面図がそれぞれ示される。スペーサ生地パネル1450は、2つの端部分1452(1つのみでもよい)と中央部分1454とを有する。パネル1450は、スペーサ構造230(図2A〜3C及びその説明を参照)、下層1456、及び部分上層1458を含む。部分上層1458は、不透過性生地材料から形成され、端部分1452(中央部分1454ではない)に一致する。下層1456は、不透過性生地材料から形成され、下層1456及びスペーサ構造230は、パネル1450(図14C、14Fに示す)の全部位に一致する。パネル1450の一端部で、矩形通過経路又は開口1460が、下層1456及び部分上層1458の間に形成される。開口1460は、パーソナル空調システム105から調整空気を受けるための吸気口として機能する。種々の実施例では、開口1460が、約5.08cm(2インチ)〜パネル1450の全長(幅)の長さL2を有する。他の実施例では、この長さが約約5.08〜38.1cm(2〜15インチ)、約15.24〜25.4cm(6〜10インチ)又は約20.32cm(8インチ)であってもよい。図示しないが、パネル1450の他端部が、パネル1450内に流れる空気を排気するための同様の通過経路を有していてもよい。
パネル1450の外周(開口1460の箇所を除く)が立体結合テープ等により結合されて、3層(1456、230、1458)を共に保持し、パネル1450を形成する。他の適切な結合構造又は機構を使用することができる。
次に図15Aを参照すると、外被層1410(見えない)内に配置された状態で示すスペーサ生地パネル1450に接続し、これに調整空気を供給するための吸気ダクト構造1510が示される。吸気ダクト構造1510は、ホース部分1520、第1の吸気口延長部分1530、及び内部吸気口延長部分1540(図15Aでは見えない)を備える。図2Cに示すダクト構造の代わりに、吸気ダクト構造1510を分配層110とともに使用してもよいことを理解されたい。
ホース部分1520は、通常、パーソナル空調システム105の供給排気口に結合するのに必要な長さの空気ホースを備える。ホース部分1520には、本実施例では矩形の横断面形状を有する第1の吸気口延長部分1530が結合される。次に図15Bを参照すると、第1の吸気口延長部分1530及び内部吸気口延長部分1540の横断面図、並びにスペーサ生地パネル1450との接合部/境界面が示される。
第1の吸気口延長部分1530及び内部吸気口延長部分1540は、スペーサ構造1550を囲む材料1542の不透過層を含む。スペーサ構造1550は、間隔構造材料230と同一又は同様の構成とすることができる。これにより、部分的に剛性の支持構造を維持しながら、調整空気が通って流れるための導管が形成される。これにより、ダクト構造1510をマットレスから垂下させて、自然な90度の角度を形成することができる。この90度の移行境界面により、システム105から伝わる騒音及び振動が低減される。この騒音及び/又は振動は、ファン、送風機及び/又は空気移動から生じ得る。図示したダクト構造1510を使用すれば、L字角状の剛性プラスチック材料は必要ない。このようなプラスチック材料及び剛性材料は、空気がスペーサ生地パネル1450に流入するときに望ましくない騒音を生じさせることがある。
外側層1542は、第1の吸気口延長部分1530の長さ及び内部吸気口延長部分1540の長さに延び、結合機構1560によりパネル1450の下層及び上層1456、1458に結合されて、調整空気のすべて(ほぼすべて)をパネル1450に流入させることができるようにする。ベルクロ、ボタン等を含む任意の適切な取付若しくは結合機構、構造又は方法を使用することができる。接合部の周りで、スペーサ構造1550が分割され、パネル1450内のスペーサ構造230の周りを包み込むか、又は挟む。これにより、調整空気をパネル1450に流入させることのできる横断面部位が提供される。スペーサ構造1550の2つの分割端部の厚さは、パネル1450内のスペーサ構造230の厚さと同一でも異なっていてもよい。
同様に、第1の吸気口延長部分1530と内部吸気口延長部分1540との接合部に、適切な取付若しくは結合機構、構造又は取付方法がある。
理解できるように、第1の吸気口延長部分1530内のスペーサ構造1540は、延長部分1530が90°の屈曲又は角度で曲げられたときに(図示せず)、空気流を保つのに十分な横断面部位を維持する。更に、スペーサ構造1550の材料により、このような屈曲/角度が可能になる。一実施例では、第1の吸気口延長部分1530及び内部吸気口延長部分1540内のスペーサ構造1550が、上に折り返されて一端部に分割端部を形成する1枚のスペーサ構造材料から形成される。他の適切な構成を使用することもできる。
次に図16A〜16Cを参照すると、パーソナル空調制御システム105の別の実施例が示される。本実施例では、システム105は参照符号1600で示され、1又は複数の熱伝達装置440、450、470、480を備える。
システム105の他の実施例と同様に、システム1600は、調整空気を分配層110(又は分配システム1400)に送出するように構成される。別の実施例では、これらのシステム1600の2つ以上を分配層110に結合することができる。
図16A〜16Cに示すように、システム1600は、上部カバー1610、下部トレイ1612、第1の中心部分1614、及び第2の中心部分1616を含む複数の構成部品から形成されたハウジング1605(全体が矩形)を備える。これら4つの構成部品は、容易に組み立てられ嵌合されて、クラムシェル型等のハウジング1605を形成する。本実施例では、2つの中心部分1614、1616が同一である。
上部カバー1610は、調整空気を分配層110(又は分配システム1400)に供給するための供給排気口1620を備える。上部カバー1610及び下部トレイ1612(図16Bに示す)の周囲に沿って位置決めされた複数の周囲空気吸気口1622により、供給側チャンバ1630aと排気側チャンバ1630b(図16Cに示す)とに分割された内部チャンバ1630に周囲空気を流入させることができる。チャンバ1630内には、1又は複数の熱伝達装置(例えば、440、450、470、480)が位置決めされる。
1又は複数の供給側ファン1640は、空気が供給側シンク415(低温側)により冷却される供給側チャンバ1630a内へ吸気口1622を通して空気を引き込むように機能し、冷却された調整空気を供給排気口1620を通して押し出す。同様に、1又は複数の排気側ファン1650は、空気が排気側シンク420(高温側)により加熱される排気側チャンバ1630b内へ吸気口1622を通して空気を引き込むように機能し、加熱された空気を排気口1652を通して周囲に押し出す。
システム1600の実施例は、大きさを小さくしてアセンブリの複雑さを少なくすると更に有利となり得る。本実施例では、2つの中心部分1614、1616が同一で、一体のファン・ガードを有する。図示しないが、システム1600内には、通常、吸気口1622に流入する空気から粒子又は他の不純物を除去する1又は複数のフィルタが位置決めされる。上部及び下部からの吸気を分割することにより、各ファンに対する圧力降下が低減されて、騒音を低減させる。
下部トレイ1612近くで、これを通して又はこの上で空気を引き込むことにより、下部トレイ1612に位置決めされた結露回収トレイ(図示せず)内に形成され集められた結露を、吸気流により蒸発させることができる。本実施例では、吸上材は必要ないが、任意選択として含まれていてもよい。
他の実施例と同様に、システム1600は、電源(図示せず)と、システム1600の動作全体及び機能を制御するように動作可能な制御ユニット1670とを更に備える。図13に関連して、制御ユニット1670について以下で更に詳細に説明する。ユニバーサル・シリアル・バス(USB)又は無線通信媒体(ブルートゥース(登録商標)等)を介して1又は複数の外部装置又は遠隔操作装置と通信して、外部装置へデータを転送するかダウンロードし、或いは外部装置からコマンドを受信するように、制御ユニット1670を構成することができる。制御ユニット1670は、送風機/ファンへの電源を遮断する等、システム1600の1又は複数の機能を遮断するように構成された電源スイッチを備えることができる。電源は、電気エネルギーを供給して、熱伝達装置440、450、470、480(TEC400を含む)、送風機/ファン、及びシステム1600内の残りの電気部品の動作を可能にするように構成される。電源は、2ワット(W)〜200W(又は受動モードでは0W)の入力電力で動作することができる。制御ユニット1670は、第2のシステム1600の第2の制御ユニット1670と通信して、互いに協働して動作するように構成され得る。
理解できるように、本明細書で説明したパーソナル空調システム105のすべての実施例を使用して、空気流を分配層110又は分配システム1400に供給することができる。
例示的な実施例により本開示について説明したが、種々の変更及び修正が当業者に提示され得る。本開示は、添付の特許請求の範囲に含まれるこのような変更及び修正を含むものである。
Claims (19)
- マットレスと、調整空気流を出力するように動作可能な空調システムを有するパーソナル・コンフォート・システムとともに使用するように構成された分配システムであって、
調整空気流を受けるように構成された吸気口境界面と、
分配層とを備え、
当該分配層が、
空気流を阻止するように構成された下層と、
上層と、
前記下層及び前記上層の間に配置されたスペーサ構造とを有し、前記スペーサ構造が、前記分配層内に内部容積を画定し、前記調整空気流が前記内部容積を通って流れることができるように構成され、
前記調整空気流の少なくとも一部が、前記スペーサ構造からマットレスの上面近くの周囲大気へ流れることができるように、前記上層の少なくとも一部が構成される、分配システム。 - 戻り空気流を出力するように構成された排気口境界面を更に備える、請求項1に記載の分配システム。
- 前記スペーサ構造が、身体を支持し、前記調整空気流の潰れや遮断を防ぐように構成された立体(3D)メッシュ生地を含む、請求項1に記載の分配システム。
- 前記スペーサ構造と前記上層との間に配置された断熱層を更に備える、請求項1に記載の分配システム。
- 前記上層及び前記下層がそれぞれ生地材料を含む、請求項1に記載の分配システム。
- 前記上層が約1.699〜50.97m3/時(1〜30cfm)の通気性を有し、下層が低い通気性を有する、請求項5に記載の分配システム。
- マットレスと、調整空気流を出力するように動作可能な空調システムを有するパーソナル・コンフォート・システムとともに使用するように構成された分配システムであって、
スペーサ・パネルと、
マットレス上張層とを備え、
前記スペーサ・パネルが、
透過性の低い材料からなる第1の下層と、
少なくともいくらか透過性のある材料からなる第1の上層と、
前記第1の下層及び前記上層の間に配置されたスペーサ構造とを有し、前記スペーサ構造が、前記スペーサ・パネル内に内部容積を画定し、前記調整空気流が前記内部容積を通って流れることができるように構成され、
前記マットレス上張層が、マットレス上方に配置されるように構成され、
透過性の低い材料からなる第2の下層と、
少なくともいくらか透過性のある材料からなる第2の上層とを有し、前記第2の下層及び前記第2の上層が、前記スペーサ・パネルを内部に受けるように構成され大きさが調整された内部空間を画定し、
前記調整空気流の少なくとも一部が、前記スペーサ構造からマットレスの上面近くの周囲大気へ流れることができるように、前記第1の上層の少なくとも一部及び前記第2の上層の少なくとも一部が構成される、分配システム。 - マットレスを有する寝具アセンブリとともに使用するためのパーソナル・コンフォート・システムであって、
空気流中の空気を調整するように構成された空調システムを備え、前記空調システムが、
空気流を発生させるためのファンを備えたハウジングと、
前記ハウジング内に配置されて、熱電エンジンを備え、且つ前記空気流中の空気を調整するように動作可能な少なくとも1つの熱伝達装置と、
前記調整空気流を出力するための排気口とを備え、
前記コンフォート・システムが、前記排気口から前記調整空気流を受けて、前記調整空気の少なくとも一部をマットレスの上面近くに供給するように構成された送出システムを更に備える、パーソナル・コンフォート・システム。 - 前記空調システムが、前記熱電エンジン及び前記調整空気のうちの少なくとも一方の湿度レベルを制御するように更に構成される、請求項8に記載のパーソナル・コンフォート・システム。
- 前記送出システムが、
前記調整空気流を受けるための吸気口構造と、分配層内の内部容積を画定し、空気が内部を通って流れることができるように構成されたスペーサ構造とを有する分配層と、
前記空調システムの前記排気口から前記吸気口構造に前記調整空気を移送するための手段とを備える、請求項9に記載のパーソナル・コンフォート・システム。 - 前記熱電エンジンが、
第1の側面及び第2の側面を有する少なくとも1つの熱電コアと、
前記第1の側面に熱結合された第1の熱交換器と、
前記第2の側面に熱結合された第2の熱交換器とを備え、
前記空調システムが、
前記第1の熱交換器を横切って第1の空気流を発生させるように構成された第1のファンと、
前記第2の熱交換器を横切って第2の空気流を発生させるように構成された第2のファンと、
前記少なくとも1つの熱電コアから湿気を除去するように構成された結露管理システムと、
前記熱電エンジン及び前記調整空気のうちの少なくとも一方の温度レベルを調整するように構成された制御ユニットとを更に備える、請求項8に記載のパーソナル・コンフォート・システム。 - 前記送出システムが、
前記空調システムの前記排気口から調整空気を受けるように構成された吸気口境界面と、
複数の層とを備え、前記複数の層が、
空気流を阻止するように構成された下層と、
長手方向軸に沿った少なくとも3方向に流れるように前記調整空気を送るように構成された流路層と、
上層とを有し、前記調整空気流の少なくとも一部が、前記流路層から前記マットレスの上面近くの周囲大気へ流れることができるように、前記上層の少なくとも一部が構成される、請求項8に記載のパーソナル・コンフォート・システム。 - 前記送出システムが、前記空調システムの戻り吸気口に結合されるように構成された排気口境界面を更に備え、前記吸気口境界面と前記排気口境界面とが、前記送出システムの両端部に配置される、請求項12に記載のパーソナル・コンフォート・システム。
- 前記流路層が、人を支持し、前記調整空気流の潰れや阻止を防ぐように構成された立体(3D)メッシュ生地を含む、請求項12に記載のパーソナル・コンフォート・システム。
- 前記空調システムが、結露管理システムを更に備える、請求項8に記載のパーソナル・コンフォート・システム。
- 前記結露管理システムが、
前記熱電エンジンから結露を引き離すように構成された、複数の吸上コードと回収トレイとを備える一次結露管理システムと、
前記回収トレイから湿気を引き込み、前記湿気を前記パーソナル・コンフォート・システムから除去するように構成された二次結露管理システムとを備える、請求項15に記載のパーソナル・コンフォート・システム。 - 前記空調システムが、前記パーソナル・コンフォート・システムの動作を制御するように構成された制御ユニットを備え、前記制御ユニットが、
少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに前記調整空気流の温度レベルを調整させるように設定された複数の命令を記憶するように構成されたメモリ・ユニットとを備える、請求項8に記載のパーソナル・コンフォート・システム。 - 前記制御ユニットが、少なくとも1つのプロセッサを、第2の制御ユニット、外部装置、既存の寝室用品、及び遠隔制御装置の少なくとも1つと通信可能にするように構成された通信インタフェースを更に備える、請求項17に記載のパーソナル・コンフォート・システム。
- 前記少なくとも1つのプロセッサが、前記第2の制御ユニット、前記外部装置、及び前記遠隔制御装置の少なくとも1つからの動作命令を受信するように構成され、前記動作命令が、前記熱電エンジンのデューティー・サイクル、少なくとも1つのファンの速度、前記調整空気の湿度レベル、及び前記調整空気の温度の少なくとも1つを変化させるように設定される、請求項18に記載のパーソナル・コンフォート・システム。
Applications Claiming Priority (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US34967710P | 2010-05-28 | 2010-05-28 | |
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