JP2016005496A - 面状熱調整器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 上面部を均一かつ効率的に温め、冷やすことが可能な面状熱調整器具を提供する。【解決手段】 面状に形成された上面部１２１と、熱を伝導可能に構成された伝熱部材１１０と、該伝熱部材以外に伝達される熱を減少可能に構成された断熱材と、前記上面部とは異なる面に配置され、印加される電流に応じて前記伝熱部材を加熱または冷却可能な熱電素子（ペルチェ素子１００）と、前記熱電素子に電流を印加可能に構成された電流供給部１４０と、を備えることを特徴とする面状熱調整器具を提供する。【選択図】 図２

Description

本発明の一態様は、就寝者が横たわる面を加熱冷却可能なベッドなどの器具に関する。

従来から、就寝者が横たわる上面を温める熱源を備えるベッドが提案されている。このようなベッドは、例えば特許文献１または特許文献２に開示されている。

特開２００８−１３２０８７号公報 特開２００７−７１２２号公報

しかしながら、上記従来のベッドでは、就寝者が横たわる上面を温めることしかできず、冷やすことは考えられていなかった。また、ベッドの上面を温める機能としては、この上面を均一、かつ効率的に温めることは十分にはできなかった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の手段１は、
面状に形成された上面部（１２１）と、
前記上面部に接するよう配置され、熱を伝導可能に構成された伝熱部材（１１０）と、
前記伝熱部材を覆うように配置され、該伝熱部材以外に伝達される熱を減少可能に構成された断熱材と、
前記上面部とは異なる面（底面部１３１または側面）に配置され、印加される電流に応じて前記伝熱部材を加熱または冷却可能な熱電素子（ペルチェ素子１００）と、
前記熱電素子に電流を印加可能に構成された電流供給部（１４０）と、を備える
ことを特徴とする面状熱調整器具（ベッドまたは椅子など）である。

上記構成の面状熱調整器具によれば、就寝者が横たわる上面を温めるだけではなく、冷やすことも可能となる。また、面での冷熱が可能となるため、均質な温度管理が可能となる。また、熱電素子を利用することで発熱及び冷却を高効率に行うことが可能となる。

本発明の手段２は、
前記熱電素子は、ペルチェ素子（１００）である
ことを特徴とする手段１の面状熱調整器具である。

上記構成の面状熱調整器具によれば、ペルチェ素子を利用することで、特に高効率に発熱及び冷却を行うことが可能となる。

本発明の手段３は、
前記熱電素子は、前記上面部と対向する底面部（１３１）に配置され、
前記伝熱部材は、前記熱電素子の一面を覆うように形成されており、前記熱電素子との接触面と前記上面部との間に台形状に形成されている
ことを特徴とする手段１または手段２の面状熱調整器具である。

上記構成の面状熱調整器具によれば、熱電素子を底面部に配置することで、伝熱部材の冷却によって加熱された熱電素子の冷却、または伝熱部材の加熱によって冷却された熱電素子の加熱を効率的に行うことが可能となる。また、伝熱部材が台形状に形成されているため、均等に熱を伝達することができ、伝熱部材の温度を比較的均等にすることができる。すなわち、上面部の伝熱部材は四角形を形成する形になるが、上記構成では、この四角形の四辺から熱が伝達されることとなるため、伝熱部材の温度が均等になりやすい。

本発明のベッドの構成を示す図。 就寝者が横たわった状態の本発明のベッドの構成を示す図。 本発明のベッドの上面図。 本発明のベッドの底面図。 本発明の椅子の構成を示す図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
２．実施形態２
３．本発明の特徴
４．補足事項

＜１．実施形態＞
まず、本発明の実施形態１について、図１乃至図４を参照しながら説明する。

図１乃至図４は、本実施形態のベッドの構成例を示す図である。図１はベッドの側方からの断面図、図２は就寝者２００が横たわったベッドの側方からの断面図、図３はベッドを上から見た上面図、図４はベッドを下から見た下面図である。図４の下面図では、脚部１５０は省略されている。これらの図１乃至図４に示すように、本実施形態のベッドは、ペルチェ素子１００、伝熱部材１１０、マットレス１２０、ベッドフレーム１３０、電流供給部１４０、及び脚部１５０を含んで構成される。上面部１２１はベッドの上面、すなわちマットレス１２０の上面である。底面部１３１は、マットレス１２０の下部に配置されたベッドフレーム１３０の下面である。

＜ペルチェ素子１００＞
ペルチェ素子１００は、外部から電流が印加されることで吸熱または発熱を起こす熱電素子である。ペルチェ素子１００に印加する電流の極性を逆転させることで、発生する吸熱または発熱の現象が逆になる。図１、図２及び図４に示されるように、ペルチェ素子１００は、ベッドの底面部１３１の側に設けられたベッドフレーム１３０に、アレイ状に複数配置され、その一面が底面部１３１から露出しており、この面とは逆の面が伝熱部材１１０に接するよう配置される。ペルチェ素子１００は、上記のようにその一面が底面部１３１から露出していることで、その加熱冷却をしやすくすることができる。なお、ペルチェ素子１００は、同じように電流の印加で吸熱または発熱を起こすことができる熱電素子に置き換えてもよい。

＜ベッドフレーム１３０＞
ベッドフレーム１３０は、図１、図２及び図４に示されるように、ベッドの底面部１３１の側に配置され、上記のペルチェ素子１００を保持可能に形成されている。ベッドフレーム１３０にはペルチェ素子１００を配置可能な孔がアレイ状に複数設けられ、この孔にペルチェ素子１００が配置される。

＜マットレス１２０＞
マットレス１２０は、図１、図２及び図３に示されるように、ベッドフレーム１３０の上側に配置され、該マットレスの中には伝熱部材１１０が配置される。

＜伝熱部材１１０＞
伝熱部材１１０は、図１乃至図４に示されるように、マットレス１２０の中に、底面側がペルチェ素子１００のそれぞれの上面側の全面を覆い（図４参照）、上面側が上面部１２１の略全面を覆い（図１乃至図３参照）、底面側と上面側との間が台形状になるよう（図１及び図２参照）、形成されている。伝熱部材１１０は、ペルチェ素子１００に接するよう配置される。図２に示されるように、伝熱部材１１０は柔軟性がありかつ熱伝導率に優れるカーボンナノチューブなどの素材で構成されている。就寝者２００がベッドの上面部１２１に横たわると、伝熱部材１１０はその形状が適度に変化可能に形成されている。また、図２に示すように、就寝者２００がベッドに横たわった状態では、伝熱部材１１０の一部にたわみが生じることがある。伝熱部材１１０がこのようにたわむことで、ペルチェ素子１００から、上面部に配された伝熱部材１１０までの距離は所定の距離を保つこととなる。そのため、上面部に配された伝熱部材１１０が部位ごとに異なる温度になることを避けることが可能となる。

伝熱部材１１０は、上面部１２１の略全面を覆うように形成されているため、就寝者２００が横たわる面の略前面に配置されている。よって、伝熱部材１１０が加熱または冷却されると、その加熱冷却状態は就寝者２００に伝わる。

また、伝熱部材１１０の周辺には、伝熱部材１１０を覆うように、伝熱部材１１０から外部に伝達される熱を減少可能に構成された断熱材（図示せず）が配置される。このように断熱材を設けることで、ペルチェ素子１００が発する冷熱温を効率よく上面部の伝熱部材１１０に伝達することが可能となる。

＜電流供給部１４０＞
電流供給部１４０は、伝熱部材１１０に電流を印加可能に構成される。就寝者２００は、就寝前に電流供給部１４０に設けられた温度調整部を操作し、適当な温度を設定する。電流供給部１４０は、ベッドの上面部１２１付近に配置された温度センサ（図示せず）が示す温度と、上記設定温度とを比較し、設定温度のほうが高い場合には、伝熱部材１１０を加熱するよう電流の印加を制御する。電流供給部１４０は、逆に、ベッドの上面部１２１付近に配置された温度センサ（図示せず）が示す温度と、上記設定温度とを比較し、設定温度のほうが低い場合には、伝熱部材１１０を冷却（吸熱）するよう電流の印加を制御する。

＜脚部１５０＞
脚部１５０は、ベッドの底面部１３１に接続されて配置される。

＜２．実施形態＞
まず、本発明の実施形態２について、図５を参照しながら説明する。

図５は、本実施形態の椅子の構成例を示す図である。本実施形態の椅子は、実施形態１で説明したベッドと比較して、ベッドフレーム１３０がフレーム３１０に置き換えられ、椅子特有の背もたれが設けられている点、及びベッドの脚部１５０が椅子の脚部３００に置き換えられている点が主な相違点であり、サイズや素材の違いなどはあるが、その他の構成は同様である。以下の説明では、上記の相違点についての説明を行い、同様の構成についてはその説明を省略する。

図５は、椅子の側方からの断面図である。図５に示すように、本実施形態のベッドは、ペルチェ素子１００、伝熱部材１１０、マットレス１２０、電流供給部１４０、脚部３００、及びフレーム３１０を含んで構成される。上面部１２１は椅子の上面、すなわちマットレス１２０の上面であり、座面である。底面部１３１は、マットレス１２０の下部に配置されたフレーム３１０の下面である。

＜フレーム３１０＞
フレーム３１０は、図５に示すように、マットレス１２０の下部、及び側方に形成されている。側方に形成されたフレーム３１０は、座面に人が座ったときに背もたれとして機能する。

＜脚部３００＞
脚部３００は、椅子の底面部１３１に接続されて配置される。脚部３００は、４０ｃｍ〜６０ｃｍ程度の高さで形成されている。

＜３．特徴＞
以上、実施形態１としてベッドを、実施形態２として椅子をそれぞれ具体例として挙げて、本発明の面状熱調整器具についての説明を行った。本発明の面状熱調整器具は、以下のような特徴を備える。

本発明の面状熱調整器具（例えばベッドまたは椅子）は、面状に形成された上面部１２１と、上面部１２１に接するよう配置され、熱を伝導可能に構成された伝熱部材１１０と、伝熱部材１１０を覆うように配置され、該伝熱部材１１０以外に伝達される熱を減少可能に構成された断熱材（図示せず）と、上面部１２１とは異なる面（底面部１３１または側面）に配置され、印加される電流に応じて前記伝熱部材を加熱または冷却可能な熱電素子（ペルチェ素子１００）と、熱電素子（ペルチェ素子１００）に電流を印加可能に構成された電流供給部（１４０）と、を備えることを特徴としている。

上記構成の面状熱調整器具によれば、就寝者が横たわる上面を温めるだけではなく、冷やすことも可能となる。また、面での冷熱が可能となるため、均質な温度管理が可能となる。また、熱電素子を利用することで発熱及び冷却を高効率に行うことが可能となる。

また、本発明の面状熱調整器具では、熱電素子がペルチェ素子（１００）であることを特徴としている。

上記構成の面状熱調整器具によれば、ペルチェ素子を利用することで、特に高効率に発熱及び冷却を行うことが可能となる。

また、本発明の面状熱調整器具では、熱電素子（ペルチェ素子１００）は、上面部１２１と対向する底面部１３１に配置され、伝熱部材１１０は、熱電素子（ペルチェ素子１００）の一面を覆うように形成されており、熱電素子（ペルチェ素子１００）との接触面と上面部１２１との間に台形状に形成されていることを特徴としている。

上記構成の面状熱調整器具によれば、熱電素子を底面部に配置することで、伝熱部材の冷却によって加熱された熱電素子の冷却、または伝熱部材の加熱によって冷却された熱電素子の加熱を効率的に行うことが可能となる。また、伝熱部材が台形状に形成されているため、均等に熱を伝達することができ、伝熱部材の温度を比較的均等にすることができる。すなわち、上面部の伝熱部材は四角形を形成する形になるが、上記構成では、この四角形の四辺から熱が伝達されることとなるため、伝熱部材の温度が均等になりやすい。

＜４．補足事項＞
以上、本発明の各実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

例えば、上記実施形態では、具体例としてベッドと椅子とを例に挙げて説明したが、これらに限られるものではない。例えば、ソファーやマットレスなどに適用することも可能である。

また、上記実施形態では、熱電素子としてのペルチェ素子１００が底面部１３１に配置される具体例を説明したが、ペルチェ素子１００は必ずしも底面部１３１に配置される必要はない。すなわち、ペルチェ素子１００は、ベッドにおけるマットレス１２０の側方や、ベッドと離れて配置されることも可能であるし、椅子における背もたれ部分（フレーム３１０の側方）に配置されることも可能である。ただし、ペルチェ素子１００は熱くなったり冷たくなったりするため、使用者が触れる機会が少ない底面部１３１に設けることが好ましい。

また、ペルチェ素子１００の露出部にはファンを設けてもよい。これによれば、ファンによってペルチェ素子１００の冷熱状態の緩和を促すことが可能となる。

本発明は、温度調整が可能なベッドまたは椅子などに好適に適用される。

１００…ペルチェ素子
１１０…伝熱部材
１２０…マットレス
１２１…上面部
１３０…ベッドフレーム
１３１…底面部
１４０…電流供給部
１５０…脚部
２００…就寝者
３００…脚部
３１０…フレーム

Claims (3)

1. 面状に形成された上面部と、
   前記上面部に接するよう配置され、熱を伝導可能に構成された伝熱部材と、
   前記伝熱部材を覆うように配置され、該伝熱部材以外に伝達される熱を減少可能に構成された断熱材と、
   前記上面部とは異なる面に配置され、印加される電流に応じて前記伝熱部材を加熱または冷却可能な熱電素子と、
   前記熱電素子に電流を印加可能に構成された電流供給部と、を備える
   ことを特徴とする面状熱調整器具。
2. 前記熱電素子は、ペルチェ素子である
   ことを特徴とする請求項１に記載の面状熱調整器具。
3. 前記熱電素子は、前記上面部と対向する底面部に配置され、
   前記伝熱部材は、前記熱電素子の一面を覆うように形成されており、前記熱電素子との接触面と前記上面部との間に台形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状熱調整器具。

Images