专利名称：冷暖床垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷暖床垫，尤其是涉及一种采用半导体致冷器件在夏季制冷冬季制热的 冷暖床垫。
背景技术：
盛夏炎热，人睡觉时身体与床垫接触的部位潮热汗湿，往往在床上碾转反复，难以入睡; 寒冬时节，温暖的床垫能有效地提高人们睡眠的舒适程度和质量，特别是对于老年和体弱有 病的人。人们在夏季普遍使用的是叫做凉席的床垫， 一般用草、竹丝或竹片编制或串接而成， 有利于通风透气，在一定程度上解决身体与床垫接触部位汗湿的问题，但是，归根到底并不 能降温。冬季使用很普及的电热毯，是在布料床垫内铺以电热丝，通过电流的热效应加热； 但普通电热毯的燥热使人感觉不舒服且容易使人"上火"；产生的电磁场也在一定程度上对人 体不利；因为电热毯与人体通夜接触，且经常插拔电源插头，存在发生触电的隐患；经常折 叠也容易损坏；此外，电热毯只是提供了寒冬时节一种温暖床垫，而不能在夏季制冷。曾有 人提出了一种"冷热多用枕"的方案，由一个内装水的塑料袋和对其在冬季加热夏季致冷的 半导体致冷器件组成；人睡觉枕在该枕头上，在一定程度上可以使人在夏季比较舒适，但是， 也仅仅是头部感觉凉快一些而已；另外，在冬季对枕头加热并不一定对身体有益。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种冬暖夏凉的床垫，而且长期使用感觉舒适，也比 较安全，调整设定温度方便，还节约能源。为解决上述技术问题，本发明的冷暖床垫由床垫的外罩、床体、控制面板、温度控制电 路、半导体致冷器件和电源组成，电源为低压电源；在床垫的外罩内为导热板；导热板由一 张导热板材与至少一条导热扁材紧密地贴合在一起组成；导热板的每条导热扁材的一个端部 折起一段，与一个半导体致冷器件的一个端面紧贴装配；半导体致冷器件的另一端面安装散 热片；导热扁材与散热片之间有隔热罩；散热片上方附近有促进空气对流装置；制冷和制热 状态的温度调整控制电路各自独立，冷热选择开关在切换半导体致冷器件连接极性时，同时 切换制冷或制热调温控制电路的供电。为了安装弹簧、填充物质等弹性材料，以提高床垫的舒适度，在导热板材h开有多个孔 洞；延导热板材纵向，还有多条凹槽。根据床垫的大小和为了提高床垫各区域温度均匀性，导热板上装有多条导热扁材；导热 扁材的截面可以是均匀的，而作为本发明的一种改进，导热扁材的截面为变截面，距离半导 体致冷器件近端截面大，远端截面小。在提高导热均匀性的同时，降低材料消耗。作为一种促进空气对流加强散热装置，散热片上方罩有一个喇叭口，喇叭口底部与波纹 管的一端连通，波纹管的另一端延伸出床体的上方敞露在空气中。作为另一种空气对流散热装置，还可以在散热片上方装电动风扇，电动风扇的出风口露 出到床体外。在控制面板上安装定时器、调温控制器、电源按钮开关、指示灯和冷热选择开关控制 面板露出固定在床体外一个侧面。采用定时器进行定时控制，定时器的控制触点控制电源的输入端。 调温控制器采用一个同轴双联电位器进行制冷和制热的温度设定。采用以上所述的结构，冬季，由半导体致冷器件吸收环境中的热量对床垫内的导热板加 热，即从里向外，缓慢的加热床垫，在设定好温度的调温控制器的自动控制下，温度近于恒 定，人睡在床上温暖舒适而不至于躁热；夏季，半导体致冷器件切换成对床垫内的导热板制 冷，从而使床垫降温，使人在炎热季节舒适地入睡；定时器可以在人入睡后定时关闭电源， 节约电能；又由于本装置的运行机理是采用半导体致冷器件"搬运"热能，加之仅对封闭式 床垫这一小面积制冷或制热，所以节能；由于采用低压电源，且金属材质导热板等均可以通 过电源插头插座接地，所以使用比较安全；通过控制面板上的调温控制器和定时器，可以方 便地设定自动控制温度点和关闭电源的时间。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。 图1是本发明冷暖床垫的正视示意图。图2是本发明冷暖床垫的俯视示意图。图2中，为了清晰地表达主要结构，将喇叭口 15 和波纹管16的位置单独画到了主要结构视图的左边，而实际上喇叭口 15是对正散热片13的， 特此说明。图3是本发明冷暖床垫的电路图。
具体实施方式
图l、图2所示本发明的冷暖床垫由床垫的外罩1、床体4、控制面板5、温度控制电路、 半导体致冷器件12和电源14组成，电源14为低压电源，为了提高效率，可选择开关电源。 在床垫的外罩1内水平安装一块与床垫外罩1尺寸相适应的导热板，导热板由一张导热板材 2与至少一条具有适当截面形状和面积的导热扁材3紧密地贴合在一起组成，而以采用一张 导热板材2与若干条互相间隔一定距离的具有一定厚度的导热扁材3紧密地贴合在一起组成 更好，床垫各个区域温度更均匀；两者的接合面应导热良好，两者的结合可以采用焊接、胶 结、铆接或螺杆连接等方式导热板在目前可以选择导热性好，价格适中的金属材质，例如 铝材；导热扁材3的截面为变截面，距离半导体致冷器件12近端截面大，远端截面小，在提 高导热均匀性的同时，降低材料消耗；当然其截面也可以是均匀的，但不具有变截面的优点， 不过材料易得无需加工是其优点。导热板的每条导热扁材3的一个端部以适当角度折起一段， 与一个半导体致冷器件12的一个端面紧贴装配，两者的接合面同样应导热良好；半导体致冷 器件12的另一端面安装散热片13。散热片13可以采用多种形式，优选一种由金属底座及若干片垂直于金属底座并与金属底座连接在一起的金属片组成的结构，可以采用铸造或其他金 加工方法制得。散热片13的下方有进入空气的通道，散热片13上方有促进空气流通加强散 热的装置。隔热罩11安装于导热扁材3折起的一段与散热片13之间，目的是为了隔绝半导 体致冷器件的热端与冷端，提高热效率，所以在隔断位置处应进行封闭处理，而其材质可选 用绝热材料如聚氨酯塑料板材等。装配好的冷暖床垫平铺固定在床面上，冷暖床垫装有半导 体致冷器件12和电源14的一端可固定于床体4内部。图3所示的制冷和制热状态的温度调 整控制电路各自独立，冷热选择开关10在选择制冷或制热状态而切换半导体致冷器件12的 连接极性时，同时切换制冷或制热调温控制电路的供电。为了提高床垫的舒适度，在导热板材2没有对应导热扁材3的区域上开有多个孔洞，在 这些孔洞内可以安装弹簧或者波纹状弹性塑料柱等；导热板材2还沿纵向冲压有多条凹槽， 在凹槽内可以置放弹性物质，在不影响换热的前提下，进一步提高床垫的舒适性。为了促进空气对流加强散热，在散热片13上方附近安装一个喇叭n 15,喇叭口15可以 用塑料制作，口部尺寸以罩住全部散热片13为宜；喇叭口 15底部与一根波纹管16的一端连 通，波纹管16的另一端延伸出床体4的上方敞露在空气中。这种促进空气对流装置的优点是 不消耗能量且无噪音。还可以采用在散热片13上方安装电动风扇，电动风扇的出风口露出到 床体4外，床体4相应位置安装网罩，电动风扇的运行通过电路控制，与半导体致冷器件12 的运行同步。其优点是空气对流快。控制面板5上安装定时器6、调温控制器7、电源按钮开关8、两个指示灯9和冷热选择 开关IO,冷热选择开关10安装于控制面板5的一个小盒内，使用方便且避免误操作；控制 面板5露出固定在床体4外一个侧面。定时器可以采用市售成品；也可以选用集成电路块设计长延时电路或者时间计数电路， 自行装配制作；甚至还可以选用机械旋转式电触点结构的成品定时器，这种情况下，图3中 调整设定时间的电位器R2就换成了定时器的轴，而相关电路及元件也要相应改变，但控制 功能不变。图3中，L和N是电源接线端，FU1是保险管，AN1是按钮开关，即图1中的电源按钮 开关8; El是电源，Dl、 D3、 D6、 D7是二极管，Cl禾Q C2是电容器，Rl、 R3、 R4、 R6、 R8、 R9、 Rll、 R13、 R14是电阻，D2是稳压二极管，R2是电位器，Tl是定时器，VI、 V2、 V3是三极管；Jl、 J2、 J3是继电器，J1K是继电器J1的触点，J2K是J2的触点，J3K是J3 的触点，图3中所示这三个触点均在常闭位置；K1和K2是一体的双刀双掷开关，也就是图 1中所示的冷热选择开关10;图3中该开关位置在制热端，此状态下，通过开关K1给继电 器J2供电，继电器J2可以在控制电路的控制下工作，而通过开关K2，将继电器J3的供电端 接电源负极，继电器J3不能工作，其触点J3k将始终保持在图3中所示的常闭位置；若开关 K1与K2位置在制冷端，则情况与上述相反；PN1是半导体致冷器件；D4、 D5是发光二极 管，即图1中的2个指示灯9; R5、 R12为热敏电阻；R7、 R10是同轴双联电位器，作为调 温控制器的调整器件，旋动一个旋钮就可以进行制冷或制热的温度设定；IC1、 IC2为集成电 路，封装在一体内。图3中，FU1、 AN1、 El、 Dl、 Cl、 Rl、 D2、 C2组成电源电路；R2、Tl、 VI、 Jl、 Jlk和D3组成定时器控制电路，R2用来设定定时时间，定时器的控制触点Jlk 接在电源的输入端，直接控制电源的通断；Kl、 K2、 R3、 D4、 R4、 D5和PN1组成制热或 制冷电路；R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 IC1、 V2、 J2、 J2k和D6组成制热温度控制电路，R5作 为温度传感器，安装于床垫内导热板附近；R7设定制热温度控制点；RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、 IC2、 V3、 J3、 J3k和D7组成制冷温度控制电路，R12作为温度传感器，安装于床垫内 导热板附近；R10设定制冷温度控制点。按照图3所示电路设计印刷电路板并进行元件装配 和电气连接。使用时，根据季节用冷热选择开关10选择加热或者制冷，然后设定调温控制器7的控制 温度，插上电源，按一下电源按钮开关8，即可使用。如果需要在若干时间后停止加热或者 制冷，可设定定时器6的关闭时间，到设定时刻，定时器6会自动断丌电源。
权利要求
1. 一种冷暖床垫，由床垫的外罩(1)、床体(4)、控制面板(5)、温度控制电路、半导体致冷器件(12)和电源(14)组成，电源(14)为低压电源，其特征在于所述床垫的外罩(1)内为导热板；所述导热板由一张导热板材(2)与至少一条导热扁材(3)紧密地贴合在一起组成；所述导热板的每条导热扁材(3)的一个端部折起一段，与一个半导体致冷器件(12)的一个端面紧贴装配；所述半导体致冷器件(12)的另一端面安装散热片(13)；所述导热扁材(3)与散热片(13)之间有隔热罩(11)；所述散热片(13)上方有促进空气对流装置；所述制冷和制热状态的温度调整控制电路各自独立，冷热选择开关(10)在切换半导体致冷器件(12)连接极性时，同时切换制冷或制热调温控制电路的供电。
2. 按照权利要求1所述的冷暖床垫，其特征在于在导热板材(2)上有多个孔洞；导 热板材(2)纵向还有多条凹槽。
3. 按照权利要求1所述的冷暖床垫，其特征在于导热板上装有多条导热扁材(3);导 热扁材(3)的截面为变截面，距离半导体致冷器件(12)近端截面大，远端截面小。
4. 按照权利要求1所述的冷暖床垫，其特征在于散热片(13)上方罩有一个喇叭口(15)， 喇叭口 (15)底部与波纹管(16)的一端连通，波纹管(16)的另一端延伸出床体(4)的上 方敞露在空气中。
5. 按照权利要求1所述的冷暖床垫，其特征在于在散热片(13)上方装有电动风扇， 电动风扇的出风口露出到床体(4)夕卜。
6. 按照权利要求1所述的冷暖床垫，其特征在于控制面板(5)上安装定时器(6)、 调温控制器(7)、电源按钮开关(8)、指示灯(9)和冷热选择开关(10);控制面板5露出 固定在床体(4)外一个侧面。
7. 按照权利要求6所述的冷暖床垫，其特征在于采用定时器(6)进行定时控制，定 时器(6)的控制触点控制电源的输入端。
8. 按照权利要求6所述的冷暖床垫，其特征在于调温控制器(7)采用一个同轴双联 电位器进行制冷和制热的温度设定。
全文摘要
本发明公开了一种冷暖床垫，由外罩(1)、床体(4)、控制面板(5)、半导体致冷器件(12)和电源(14)组成。外罩(1)内为导热板，导热板由一张导热板材(2)与导热扁材(3)紧贴组成；导热扁材(3)的一个端部与半导体致冷器件(12)的一个端面紧贴，半导体致冷器件(12)的另一端面安装散热片(13)；隔热罩(11)位于导热扁材(3)和散热片(13)的中间；散热片(13)上方有喇叭口(15)与波纹管(16)组成的促进空气对流装置，该装置也可以使用风扇；制冷和制热的温度调整控制电路各自独立；控制面板(5)上安装定时器(6)、调温控制器(7)、电源按钮开关(8)、指示灯(9)和冷热选择开关(10)。本床垫能方便地设定自动控制温度点和关闭电源的时间，冬暖夏凉且节能。
文档编号A47C21/04GK101254052SQ20081009100
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者庄永华 申请人:庄永华