KR20130111459A - 기후 제어 수면 공간 장치 - Google Patents

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KR20130111459A
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가르시아 마리오 가르시아
고산
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가르시아 마리오 가르시아
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Abstract

장치는 수면 공간을 형성하는 프레임을 포함한다. 장치는 프레임에 연결되는 기후제어시스템을 포함하며, 기후제어시스템은 열측면 및 냉측면을 가지고, 냉측면은 상기 수면 공간을 향해 위치한다. 장치는, 프레임에 의해 지지되는 단열 캐노피를 포함한다. 단열 캐노피는, 외부층, 분리층, 반사층 및 내부층을 포함한다. 분리층은 외부층와 반사층 사이의 전도성 열 전달을 감소키는 공기층을 제공한다.

Description

기후 제어 수면 공간 장치{CLIMATE CONTROLLED SLEEPING SPACE}
본 출원은 2012년 3월 29일자에 출원된 한국특허출원 제2012-0032135호(발명의 명칭: 기후조절 수면공간 장치)에 대한 우선권을 주장한다. 상기 한국특허출원의 개시는 전체로서 참조되어 여기에 포함된다.
공기 조절(air conditioning)은 더 쾌적한 상태로 공기의 상태(주로 온도 및 습도)를 변하게 하는 프로세스이다. 더 일반적으로, 공기 조절은 공기의 상태를 변경시키는 냉각 기술, 난방 기술, 환기 기술 또는 살균 기술의 임의의 형태를 의미할 수 있다.
본 발명은 사용자(들)에게 쾌적한 환경을 제공하여 사용자의 생체학적 체온 조절이 정상적으로 동작할 수도 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서는 기후 제어와 연관된 기술을 서술한다.
어떤 실시예에서는, 수면공간을 형성하는 프레임 및 상기 프레임에 연결되는 기후제어시스템 및 상기 프레임에 의해 지지되는 단열 캐노피를 포함한다.
추가적인 어떤 실시예에서는, 장치는 수면공간을 형성하는 프레임 및 상기 프레임에 의해 지지되는 단열 캐노피를 포함할 수 있다. 상기 단열 캐노피는 외부층, 반사층, 상기 외부층과 상기 반사층 사이에 위치하는 분리층으로서, 상기 분리층은 상기 외부층와 상기 반사층 사이의 전도성 열 전달을 감소키는 공기층을 제공하도록 구성되는 분리층을 포함할 수 있다.
추가적인 어떤 실시예에서는, 장치는 수면공간을 형성하는 프레임, 상기 프레임에 연결되는 기후제어시스템을 포함할 수 있고, 상기 기후제어시스템은 열측면 및 냉측면을 가지고, 상기 냉측면은 상기 수면 공간을 향해 위치한다.
실시형태는 다음을 하나 이상 포함할 수 있다.
기후제어시스템은 열측면 및 냉측면을 가질 수 있고, 상기 냉측면은 상기 수면 공간을 향해 위치한다.
단열 캐노피는 외부층, 반사층, 상기 외부층과 상기 반사층 사이에 위치하는 분리층을 포함할 수 있고, 상기 분리층은 상기 외부층와 상기 반사층 사이의 전도성 열 전달을 감소키는 공기층을 제공하도록 구성된다.
장치는 적외선 온도계, 삼차원 스캐너 및 근접센서를 포함하는 그룹의 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
생리학적 센서들은, 센서 판독을 데이터 처리 유닛으로 제공하도록 구성될 수 있다.
데이터 처리 유닛은, 상기 센서 판독에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 기후제어시스템으로 제어 신호를 제공할 수 있다.
생리학적 센서들은 상기 근접 센서를 포함할 수 있고, 근접 센서는 상기 수면 공간 내부에 사람의 존재 및 위치를 결정하도록 구성된다.
생리학적 센서들은 상기 적외선 온도계를 포함할 수 있고, 적외선 온도계는 상기 수면 공간 내부의 사람의 피부 온도를 측정하도록 구성된다.
생리학적 센서들은 상기 삼차원 스캐너를 포함할 수 있고, 삼차원 스캐너는 상기 수면 공간 내부의 사람의 흉강의 변화를 측정하도록 구성된다.
반사층은 알루미늄 도금된 BoPET일 수 있다.
본 명세서에서 서술되는 본 발명의 특정 실시형태는 하나 이상의 효과를 실현하도록 구현될 수 있다. 기후 제어 수면 공간 장치는 사용자가 쾌적하게 잘 수 있도록 요구되는 에너지 양을 감소시킬 수도 있다. 관리되어야 할 대기의 전체적인 볼륨이 주거용 기후 제어의 다른 형태보다 상대적으로 작을 수도 있다.
본 발명은 사용자(들)에게 쾌적한 환경을 제공하여 사용자의 생체학적 체온 조절이 정상적으로 동작할 수도 있도록 한다.
도 1은 기후 제어 수면 공간 장치의 예시도이다.
도 2는 단열 캐노피의 층들의 예시도이다.
도 3a 내지 도 3b는 다양한 온도 및 습도 수준에서 예시적인 사용자 불만족도 퍼센트를 제공하는 차트이다.
도 4는 기후 제어 유닛의 예시도이다
도 5는 전기 제어 유닛의 예시도이다.
도 6은 기후 제어 수면 공간 장치의 또 다른 예시도이다.
도 7은 기후 제어 수면 공간 장치의 예시도이다.
여기에서 서술되는 기후 제어 수면 공간 장치는, 사용자(들)에게 쾌적한 환경을 제공하여 사용자의 생체학적 체온 조절이 정상적으로 동작할 수도 있게 하기 위해, 방사성, 전도성, 대류성, 및 증발성의 열 유속을 제어할 수 있다. 추가적으로, 공간이 제한된 캐노피 내에 기후 제어된 환경을 넣음으로써, 관리되어야 할 대기의 전체적인 볼륨이, 전체 방 또는 주거 기후 제어와 같은 주거용 기후 제어의 다른 형태보다 상대적으로 작게 된다. 따라서 기후 제어 수면 공간 장치는, 전체 주거 또는 방 기후 제어와 같은 기후 제어의 다른 형태와 비교하여, 사용자로 하여금 쾌적한 수면을 하는데 드는 에너지의 양을 크게 감소시킬 수 있다.
현재, 일부 주거용 기후 제어 솔루션은 3가지의 문제점을 갖는다. 첫째, 온도 조절 장치는, 포화수증기량 및 열복사의 중요성을 무시한 채, 감온(sensitive heat)만을 측정함으로써 기후를 제어하려는 시도를 한다. 둘째, 현재 에어컨 유닛은 구역성을 제공하지 않는데 이는, 현재 에어컨 유닛이 전체 방을 냉각 또는 가열하려고 하거나 아예 냉각 또는 가열하지 않으려고 함을 의미한다. 셋째, 온도 측정은, 주거 내에서 하나의 온도계에 의해 제공되며, 상기 하나의 온도계는 동일한 주거 내의 다른 영역의 온도를 정확하게 반영하지 않은 채 읽힌다.
인간의 신체가 얻거나 잃는 열의 비율(S)은 신진대사 열 생산(M), 기계적일(W), 주변과의 복사교환(R), 공기층과의 대류교환(C), 의류에 의한 전도(K), 발한으로 인한 증발손실(E), 그리고 습식 및 건식 열 교환(Res)에 의해 결정된다. "열부하"로도 일컬어지는 S는 다음과 같은 방정식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00001
세 번째 용어 R은, 주위 환경으로부터 사람에 전달되는 열복사의 양을 감소시키는 열복사 차폐에 의해 영향받을 수 있다. 일반적으로, 열복사 차폐는 열복사를 반사하고 장치 또는 물질을 통해 통과하는 열 복사를 방지하도록 설계된 임의의 장치 또는 물질이 될 수 있다. 열복사 차폐는 열부하에서의 실질적인 감소를 허용할 수 있다. 사람의 신체는 움직임이 없을 때 규칙적인 신진대사를 통해 대략 100W의 열을 생산해낸다. 위의 수식은, 과도하게 땀을 내지 않고 상기 열을 적절하게 배치하기 위해서는, 환경으로부터 흡수된 복사량이 대략 20~25도(섭씨)의 온도에 대응됨을 나타낸다. 이러한 이유 때문에 상기 숫자 범위 내에서 쾌적한 방 온도가 유지된다. 주변 온도가 상승하면서 사람에 의해 더 많은 열복사가 흡수되며, 이는 땀을 통해 증발함으로써 제공되는 추가적인 냉각을 갖는 오프셋일 것이다. 발한작용은, 환경으로부터 많은 양의 복사열 유입되는 상황에서 과도한 열을 효과적으로 배치할 수 있으나, 사람에게 불쾌감도 줄 수 있다.
복사열로 인한 상승과 하락은 다음과 같은 방정식의 근사치로 될 수 있다.
Figure pat00002
e는 물체로부터 복사율, σ는 스테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann) 상수, A는 환경에 노출된 면적, T1은 사람의 피부 온도, 그리고 T2는 환경으로부터 평균 복사온도(평균 복사온도는 항상 환경의 공기온도와 일치하지는 않는다)를 의미한다.
온도 및 습도가 상승함에 따라, 평균 복사온도는 인체로의 복사열의 유입을 유발할 수 있고, 동시에 포화수증기압은 땀의 증발을 방해한다. 따라서 생물학적 체온조절은 사람에게 쾌적함을 주기에 불충분할 수 있다. 이러한 요인으로 인해 쾌적함을 제공하기 위해 추가적인 냉방이 필요하게 된다.
종래의 주거용 에어컨 유닛은 뜨겁고 습한 공기로부터 물 분자를 응결시켜 동작한다. 이런 방법은 사용자가 머무르는 부분에만 시원하고 건조한 공기를 제공할 수 없기 때문에, 매우 비효율적이다. 낮의 일상 전체 동안 사람의 이동경로를 추적하는 것은 매우 어려운 일일 수도 있으나, 밤에는 그렇지 않다. 수면을 취하는 동안 사람은 침대 바로 위의 공간만을 차지하고, 6~8시간 동안 움직이지 않는다. 따라서 사람이 수면을 취하는 동안에는 사용되지 않는 공간을 냉각하는데 어마어마한 양의 공기가 낭비된다.
게다가 에어컨은 오직 공기의 온도만을 감소시킬 뿐 주거지 내부의 단단한 표면의 온도를 하락시키지는 않는다. 이런 이유로 상기 표면은 여전히 복사열을 방출한다. 따라서 냉방 장치는 사람의 신진대사로 인해 발생한 열뿐 아니라 환경의 열복사로부터 얻은 열까지 냉각시켜야 한다.
기후 제어 수면 공간 장치는 이러한 3가지 문제점을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 기후 제어 수면 공간 장치는 복사열로부터 수면실을 단열시킬 수 있는 물질을 활용할 수도 있고, 상대적으로 작은 공간 장치 내에서 시원하면서 쾌적한 공기를 가질 수 있으며/있거나, 사용자에게 아주 근접하여 전체적인 범위의 기후 상황을 측정할 수도 있고, 이에 기후제어시스템을 조정할 수 있다.
도 1을 참고하면, 일부 배열에서는, 수면 공간 장치(100)은 단열 캐노피(102), 구조적 견고성을 위한 프레임(104) 및 전기 제어 유닛을 갖는 기후제어시스템(106)을 포함한다. 수면 공간 장치는, 프레임(104)에 의해 지지되거나 프레임에 인접하게 위치하는 수면 플랫폼(108)을 포함한다. 일반적으로 프레임(104)은 수면 플랫폼(108)의 주변을 둘러싸는 공간을 형성하는 지지 구조 또는 복수 개의 수직 연장 기둥을 포함할 수 있다. 추가적으로, 수직 연장 기둥의 상부부분은, 캐노피(102)를 안전하게 하는 공간을 제공하며, 기둥이 구부러지거나 휘어져 캐노피가 수면 공간 장치 내부의 사람과 접촉하지 않게끔 하는 단단한 연결 막대 또는 부분에 의해 연결될 수 있다. 그러므로, 캐노피(102)는 수직 연장 기둥 주변으로, 그리고, 기둥 사이에 오픈된 상부를 거쳐 연장되어 둘러싸인 공간을 형성할 수 있다. 일반적으로 지지 구조의 기둥의 높이는 수면 플랫폼(108)에서 수면을 취할 사람의 사용 의도와 쾌적함에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 크립(crib) 또는 어린이 침대와 같은 수면 플랫폼을 위해, 기둥은 성인을 위한 것보다 짧을 수도 있다. 캐노피에 의해 둘러싸이는 예시적인 부피는 39 세제곱 피트에서 220 세제곱 피트까지의 범위일 수 있다. 추가적인 예에서, 어린이 크립 또는 침대는 30 세제곱 피트에서 50 세제곱 피트의 부피를 가질 수 있고, (예를 들어, 트윈 또는 싱글 침대 사이즈의 수면 플랫폼을 갖는) 한 명의 사람을 위해 설계된 수면 공간 장치는 80 세제곱 피트에서 120 세제곱 피트의 부피를 가질 수 있고, (예를 들어, 더블, 퀸, 또는 킹 사이즈 매트리스를 수용하는 수면 플랫폼을 갖는) 복수의 사람을 위해 설계된 수면 공간 장치는 140 세제곱 피트에서 220 세제곱 피트의 부피를 가질 수 있다.
어떤 예에서는, 프레임은 가시성을 허용하는 구멍 또는 창을 포함하는 하나 이상의 반고체 벽들을 포함할 수 있다. (예를 들어, 도 7에서 도시된 바와 같이) 반 고체의 벽(들) 내의 구멍 또는 창은 캐노피의 일부에 의해 덮일 수 있다.
프레임(104)은 수면 공간 장치의 출입을 위한 메커니즘도 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 도시된 바와 같이, 프레임은 폐쇄된 수면 공간 장치 내부로 아이를 위치시키고자 하는 사람이 올리거나 내릴 수 있는 힌지된 상부를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 유닛의 일 측면에서 사람이 수면 플랫폼을 출입할 수 있도록 하는 문 또는 수면 공간 장치의 일 측면을 포함할 수 있다. 상부 또는 문이 닫혀있다면, 프레임 및 캐노피는 폐쇄된 수면 공간 장치를 형성한다.
어떤 배열에서는, 캐노피(102)는 다음과 같은 특성을 가진 직물로 이루어질 수 있다.
1. 캐노피는, 수면 공간 장치와 외부 환경 사이의 습도 차이를 유지하기 위해 수증기가 투과할 수 없는 물질로 형성될 수 있다.
2. 캐노피는 질식으로부터 사용자의 안전을 보장하기 위해 산소와 이산화탄소의 투과가 가능한 물질로 형성될 수 있다.
3. 캐노피는 열복사의 유입으로부터 사용자를 보호하기 위해 유입되는 적외선 및 가시광선을 반사하는 물질로 형성될 수 있다.
캐노피에 의해 제공되는 열 절연은 높은 주변 온도와 습도에서 사용자를 쾌적하게 하는 영향을 줄 수도 있다.
도 2를 참고하면, 캐노피는 단열 특성을 가질 수 있도록 하는 복수 개의 층들(200)을 제공할 수 있다. 가장 상부층은 가시광선을 분산하는 기능과 기후 제어 수면 공간 장치가 미적으로 아름다운 표면을 갖도록 하는 외관을 제공하는 기능을 제공하는 표면 직물(202)일 수도 있다. 외관은 가시적인 미감을 증가시키기 위해 프린팅된 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어린이의 침대는 텐트, 해적선, 레이싱카, 공주 성으로 보이거나, 어린이를 즐겁게 할 수 있는 또 다른 패턴으로 패턴화될 수 있다. 또 다른 예에서, 외관은 방의 색 팔레트와 매칭되는 색을 가질 수 있다.
다음 층은 표면층과 세번째 층(204) 사이의 전도성 열전달을 감소시키기 위한 공기층을 제공하는 목적을 수행하는 분리층(204)일 수도 있다. 예를 들어, 나일론 또는 폴리에스터층이 분리층(204)으로 사용될 수 있다. 어떤 예에서는 분리층(204)은 복수 개의 공기 포켓을 포함하는 물질로 형성된다. 분리층은 유연하거나 견고성이 있을 수도 있고, 단열 천 또는 폼(foam)을 포함할 수 있다. 이러한 물질은, 캐노피의 열절연 및 외부의 주변 빛 유입을 밸런싱하기 위해, 캐노피의 일부에서 선택적으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 두꺼운 절연체는 더 많은 온도 제어를 가능하게 하나, 캐노피의 측면으로부터 들어오는 주변 빛을 감소시키며, 얇은 절연체는 온도 제어가 더 어려우나 캐노피의 상부로부터 더 많은 주변 빛을 들어오게 한다. 그러므로, 어떤 실시예에서는 캐노피의 일부분만이 분리층 물질(204)을 포함할 수 있는 반면, 또 다른 부분은 캐노피를 통해 더 많은 주변 빛이 들어오게 하기 위해 분리층 물질을 생략할 수 있다. 추가적으로 어떤 실시형태에서는, 캐노피의 어떤 부분은 제1두께를 갖는 분리층 물질(204)을 포함할 수 있는 반면, 캐노피를 통한 더 많은 불빛의 유입을 위해 다른 부분은 제1두께보다 얇은 두께의 제2두께를 갖는 분리층 물질(204)을 갖는다.
세번째 층(206)은 유입되는 방사선을 반사시키기 위한 목적을 수행하는 반사층이 될 수 있다. 예를 들어, 세번째 층은 예를 들어, 환경으로 유입된 열복사를 다시 반사시키는 알루미늄 도금된 BoPET(aluminized biaxially oriented polyethylene terephthalate)과 같은 PET(polyethylene terephthalate)가 연장된 폴리에스터 필름으로 형성될 수 있다. 따라서, 캐노피의 외부에 영향을 주는 불빛은 반사되고, 내부의 수면 공간으로 열복사가 통과하지 않는다. 어떤 예에서는, 층(206)은 적어도 50%~95%(예를 들어, 70~80%)의 유입 방사를 반사시킬 수 있다. 어떤 대체적인 예에서는, 층(206)은 예를 들어, 10~40%로 상당히 적은 양의 유입 방사를 반사시킬 수 있다.
마지막 층은 표면 직물과 유사한 물질로 만들어질 수도 있는 내부 표면 직물(208)이다. 이 층은 가시적인 빛을 흩어지게 하는 기능과 미적으로 아름다운 내부 표면을 갖는 내부 커버를 제공하는 기능을 할 수 있다.
어떤 예에서는, 추가적인 층은 캐노피에 포함될 수 있다. 예를 들어, 캐노피의 외부 및 내부 표면은 저자극성 및/또는 향균성 표면도 제공할 수 있다. 추가적으로, 증가된 온도 관리는, (사용자의 안전을 위해) 산소 및 이산화탄소를 투과시키나 냉각 유닛에 의해 추출된 수증기가 캐노피를 통해 다시 분산되지 않도록 수증기를 투과시키지 않는 층을 삽입함으로써 달성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3b를 참조하며, 미국공조냉동공학회(American Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Engineers; ASHARAE)는 ASHARAE 표준 55에서 열적 쾌적성에 대해 정의하고 있다. 이 표준은, 사용자에게 살기 좋은 쾌적한 환경을 제공하기 위해 냉난방 시스템이 달성해야 할 온도와 습도의 범위를 확립하도록 무엇보다도 개인적인 요소들(건강, 심리적, 사회적 그리고 상황적), 의류, 활동 수준, 공기 온도, 평균 복사 온도 그리고 상대 습도를 고려하고 있다. 기후 제어 수면 공간 장치의 단열 캐노피의 총 효과는 쾌적 곡선을 오른쪽을 움직여, 사람이 높은 온도와 습도 수준에서 쾌적함을 느낄 수도 있다. 이러한 움직임으로, 냉각 시스템의 필요성과 전력 사용이 감소될 것이다.
도 3a는 수면 공간 장치를 사용하지 않으면서 실내 온도와 습도 수준이 일정 범위를 넘으면 불만족하는 사람들의 퍼센트를 도시한 것이다. 도 3b는 수면 공간 장치를 사용하면서 실내 온도와 습도 수준이 일정 범위를 넘으면 불만족하는 사람들의 퍼센트를 도시한 것이다. 데이터는, 열복사 장벽의 구현 총 효과가 양의 방향으로 대략 5도(섭씨)의 범위로 쾌적 온도의 범위를 움직이는 것을 도시한 것이다. 이는 근본적으로 상기 높은 온도 및 습도 수준에서는 사람들이 불쾌함을 보고하지 않을 것임을 의미한다.
기후제어시스템
도 4를 참조하면, 열전소자 냉각기, 예를 들어 열전소자 냉각기(400)는 또한 캐노피(102) 내부의 공간 장치를 외부 환경보다 낮은 수준으로 냉각시킴으로써 사용자 상의 열부하를 감소시킬 수도 있다. 일반적으로 열전소자 냉각기는 펠티에 효과(열전소자 효과로도 불림)에 기초하여 동작하는 임의의 냉각기가 될 수 있다. 일반적으로, 열전소자 냉각 장치는 2개의 측면을 갖고, DC 전류가 상기 장치로 흐르면, 열은 한 측면으로부터 다른 측면으로 전달되어 다른 측면이 뜨거워지는 동안 한 측면이 냉각되도록 한다. "열"측면은 히트 싱크에 부착될 수 있어 주변 온도로 유지하거나 주변 온도와 가깝게 유지할 수 있고, 냉측면은 방 온도 아래로 내려간다. 열전소자 냉각기(400)는 냉각 소자의 표면 영역을 증가시키는 히트 파이프를 갖는 히트 싱크에 연결되어, 전도 및 대류를 통해 더 효과적으로 열전달이 되도록 한다. 여기서 언급된 바와 같이, 열전소자 냉각기는 "열"측면 및 "냉"측면을 갖는다. 일반적으로, 기후 제어 수면 공간 장치 내에 설치되면, 열측면은 캐노피 외부를 향하도록 맞춰 둘러싸는 공기로 열을 소멸시키는 동안, 냉측면은 내부 공기를 냉각시키고 제습한다. 양 측면(열측면 및 냉측면)은 열전열 물질을 사용하여 서로에 대해 격리될 수 있다.
냉각 유닛은 또한 수면 공간 장치 안으로 그리고 수면 공간 장치 외부로 기류가 향하도록 구성되는 하나 이상의 팬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 예시에서 도시된 바와 같이, 유닛은 2개의 팬을 포함한다. 상부 팬은 천장을 향하도록 하고, 열전소자 냉각기에 부착된 히트 싱크로부터 배기열을 추출하도록 하는 반면, 하부 팬은 사용자를 향해 맞춰질 수 있다. 복수 개의 팬의 사용은 유닛으로 하여금 배기 열 흐름이 기류 유입과 섞이지 않도록 확실시한다.
냉각 유닛은 수면 공간 장치의 프레임에 부착될 수 있다. 냉각 유닛은 냉각 기류가 사용자의 머리에 매우 근접하게 지나가도록 하는 위치에 부착될 수도 있어 시원한 공기가 내부 환경으로부터의 수증기로 포화된 상태가 되기 이전에 사용자의 피부 표면으로부터의 수분을 제거할 수도 있다.
전기 제어 유닛
기후제어시스템은 사용자 선택 온도 및 습도 수준으로 냉각 전력 및 팬 속도를 자동적으로 제어하기 위해 캐노피 내부의 온도 및 습도를 모니터링하는 센서 어레이를 활용할 수도 있다. 전기 제어 유닛(500)은 데이터 처리 및 저장 유닛(504), 하나 이상의 주변 센서 모듈들(512), 또는 하나 이상의 냉난방 제어 유닛들(522), 및 생리학적 센서 모듈(530)을 포함할 수도 있다. 통신 인프라구조(502)는 데이터 처리 및 저장 유닛(504), 주변 센서 모듈들(512), 냉난방 제어 유닛(522) 및 생리학적 센서(530) 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다.
데이터 처리 및 저장 유닛(504)은 프로세서(506), 휘발성 메모리(202), 및 비휘발성 메모리(203)를 포함할 수도 있다. 프로세서는 하나 이상의 주변 센서 모듈(512) 및 생리학적 센서 모듈(530)로부터 입력을 수신할 수 있다. 이 입력은 처리되어, 난방 소자(524), 냉방 소자(526), 혹은 팬(528)으로의 전력을 상승시키거나 하락시키기 위해 냉난방 제어 유닛(522)으로 전송되는 제어 신호를 야기할 수 있다. 시스템은 적응 방법에 따라 동작하여, 시스템이 주변과의 복사 교환, 공기층의 추정된 대류에 응답하여 난방 또는 냉방에 관여하게 한다. 습식 및 건식 열교환 모두 시스템의 냉난방 전력 및 팬 속도를 최적화하기 위해 측정될 수 있다.
주변 센서 모듈(512)는 온도 센서들, 습도 센서들, 산소 및 이산화탄소 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 센서들은 내부 및/또는 외부에 위치할 수도 있다. 온도 및 습도 센서들은 캐노피의 내부 및 외부의 공기의 감열 및 잠재 열을 측정한다. 이러한 감각적 입력은 냉각 유닛으로 하여금 팬 속도 및 냉각 전력을 증가 또는 감소시킬 수 있도록 한다. 산소 및 이산화탄소 센서는 사용자에게 공기 품질의 정보를 제공할 수 있다. 수면 공간 장치 내부에 이산화탄소 농도가 증가하면, 냉각 유닛의 팬 속도가, 추가적인 환기를 제공하기 위해 증가할 수도 있다. 추가적으로, 들리거나 가시적인 알람은 안전하지 못한 이산화탄소 수준을 사용자에게 알릴 수도 있다.
생리학적 센서 모듈(530)은 적외선 온도계(532), 3D 스캐너(삼차원 스캐너; 534) 및/또는 근접 센서들(536)을 포함할 수도 있다. 어떤 배열에서는, 생리학적 센서 모듈(530)의 적외선 온도계(532)는 환경에 직접 노출되는 사용자의 피부 온도를 측정하는 업무를 할 수 있다. 3D 스캐너(534)는 폐의 호흡률과 폐의 호흡량을 근사치화하기 위해 흉강의 둘레와 변화를 측정할 수 있다. 근접 센서(536)는 기후 제어 수면 공간 장치 내부의 사용자 존재 여부와 위치를 나타낼 수 있다. 이러한 센서들의 존재로, 프로세서(506)는 기후 제어 수면 공간 장치 장치의 냉난방을 최적화시키기 위해 사용자의 전반적인 신진대사를 계산할 수 있다.
깨어있는 상태로 움직이지 않는 사람은 대략 100와트의 열을 발산한다. 사람이 수면에 들면, 신진대사가 떨어지고 열 생산량은 대략 30% 감소하므로 대략 70와트의 열을 발산하게 된다. 기후 제어 수면 공간 장치는 생리학적 센서들의 임의의 하나의 분석을 통해 신진 대사의 변화에 응답할 수 있다. 신진대사 열 생산이 증가하거나 감소함을 감지하면 그에 따라 기후 제어 수면 공간 장치는 난방 소자, 냉방 소자 및/또는 팬의 전력 출력을 조정할 수 있다.
도 6은 기후 제어 수면 공간 장치의 또 다른 예를 도시한 것이다. 이러한 예에서, 기후 제어 수면 공간 장치(600)은 단열 캐노피(602), 구조적인 강도를 위한 프레임(604), 전기 제어 유닛을 갖는 기후제어시스템(6060)을 포함한다. 수면 공간 장치는 프레임과 이웃하는 수면 플랫폼(608)을 포함한다. 이러한 예에서, 수면 플랫폼(608)은 수면 플랫폼(608) 상의 매트리스(610)를 포함하는 침대를 포함한다. 어떤 배열에서, 기후 제어 수면 공간 장치는 대략 수면 플랫폼의 사이즈로, 수직적 크기를 갖는다.
100: 수면 공간 장치
102: 캐노피
104: 프레임
106: 기후제어시스템
108: 수면 플랫폼

Claims (17)

  1. 수면공간을 형성하는 프레임;
    상기 프레임에 연결되는 기후제어시스템으로서, 상기 기후제어시스템은 열측면 및 냉측면을 가지고, 상기 냉측면은 상기 수면 공간을 향해 위치하는, 기후제어시스템; 및
    상기 프레임에 의해 지지되는 단열 캐노피로서, 상기 단열 캐노피는,
    외부층;
    반사층; 및
    상기 외부층과 상기 반사층 사이에 위치하는 분리층으로서, 상기 분리층은 상기 외부층와 상기 반사층 사이의 전도성 열 전달을 감소키는 공기층을 제공하도록 구성되는 분리층을 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적외선 온도계, 삼차원 스캐너 및 근접센서를 포함하는 그룹의 적어도 하나를 포함하는 생리학적 센서들을 더 포함하는, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은, 센서 판독을 데이터 처리 유닛으로 제공하도록 구성되고,
    상기 데이터 처리 유닛은, 상기 센서 판독에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 기후제어시스템으로 제어 신호를 제공하도록 구성되는, 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은 상기 근접 센서를 포함하고,
    상기 근접 센서는 상기 수면 공간 내부에 사람의 존재 및 위치를 결정하도록 구성되는, 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은 상기 적외선 온도계를 포함하고,
    상기 적외선 온도계는 상기 수면 공간 내부의 사람의 피부 온도를 측정하도록 구성되는, 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은 상기 삼차원 스캐너를 포함하고,
    상기 삼차원 스캐너는 상기 수면 공간 내부의 사람의 흉강의 변화를 측정하도록 구성되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 알루미늄 도금된 BoPET인, 장치.
  8. 수면 공간을 형성하는 프레임;
    상기 프레임에 의해 지지되는 단열 캐노피로서, 상기 단열 캐노피는,
    외부층;
    반사층; 및
    상기 외부층와 상기 반사층 사이에 위치하는 분리층으로서, 상기 분리층은 상기 외부층와 상기 반사층 사이의 전도성 열 전달을 감소시키는 공기층을 제공하도록 구성되는 분리층을 포함하는, 장치
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사층은 알루미늄 도금된 BoPET를 포함하는, 장치.
  10. 수면 공간을 형성하는 프레임;
    상기 프레임에 연결된 기후제어시스템으로서, 상기 기후제어시스템은 열측면 및 냉측면을 갖는 열전소자 장치를 포함하고, 상기 냉측면은 상기 수면 공간 을 향해 위치하는, 기후제어시스템; 및
    상기 프레임에 의해 지지되는 단열 캐노피를 포함하는, 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    적외선 온도계, 삼차원 스캐너 및 근접센서를 포함하는 그룹의 적어도 하나를 포함하는 생리학적 센서들을 더 포함하는, 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은, 센서 판독을 데이터 처리 유닛으로 제공하도록 구성되고,
    상기 데이터 처리 유닛은, 상기 센서 판독에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 기후제어시스템으로 제어 신호를 제공하도록 구성되는, 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은, 상기 근접 센서를 포함하고,
    상기 근접 센서는 상기 수면 공간 내부에 사람의 존재 및 위치를 결정하도록 구성되는, 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은, 상기 적외선 온도계를 포함하고,
    상기 적외선 온도계는 상기 수면 공간 내부에 사람의 피부 온도를 측정하도록 구성되는, 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 생리학적 센서들은, 상기 삼차원 센서를 포함하고.
    상기 삼차원 스캐너는 상기 수면 공간 내부의 사람의 흉강의 변화를 측정하도록 구성되는, 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 단열 캐노피는,
    외부층;
    반사층; 및
    상기 외부층과 상기 반사층 사이에 위치하는 분리층으로서, 상기 분리층은 상기 외부층와 상기 반사층 사이의 전도성 열 전달을 감소키는 공기층을 제공하도록 구성되는 분리층을 포함하는, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 반사층은 알루미늄 도금된 BoPET인, 장치.
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