本发明涉及智能家具技术领域，特别涉及一种软硬可调床垫及其腔体结构。
背景技术：
床垫是广大人民群众必需的常用生活用品，目前的床垫大多由单一的床垫芯构成或由床垫芯和包裹在床垫芯外表面的装饰套构成。目前的床垫芯一般是指棕垫和海绵垫。现有的床垫不论是棕垫还是海绵垫，都存在其软硬度随着使用时间的延长而难以保持持久稳定的缺陷，发生变形的床垫严重影响消费者的身体健康。
另一方面，由于个人年龄、体质和生活习惯的不同，每个用户对于床垫软硬度需求都存在个体差异，而且床垫的软硬程度对用户休息和睡眠质量以及青少年的生长发育具有直接的关系，因此可以说每个用户最适宜的床垫软硬度都不尽相同。现有技术中的棕垫、海绵垫不能根据用户的上述个性化需求而自适应调节床垫软硬度，使得用户的使用体验较差，不利于为用户营造最优的个性化休息环境。
为了解决上述问题，现有技术中开发了一些可以实现硬度调节的床垫。例如，专利文件cn107836906公开了一种软硬可调床垫，其床垫本体包括针织层、海绵层、软硬可调层、第一钢丝网层、弹簧层、第二钢丝网层以及泡沫垫层。其中，通过软硬可调层使得床垫本体的硬度可调，提高了床垫的健康舒适性。专利文件cn107647957公开了一种气囊式压力系统及具有该系统的医疗绑定装置，可以应用于床垫等垫具之中，其包括软硬可调增压装置和排气泄压装置以及压力检测器和中央处理器。中央处理器通过压力检测器监测柔性空腔内部的气体压力，通过软硬可调增压装置和排气泄压装置对空气内部的气体压力进行实时调整，从而调整柔性物表面的整体硬度，形成一个可调硬度的支撑体。专利文件cn107174051公开了一种可自动调节软硬的弹簧床垫，该床垫具有软硬可调层，软硬可调层一侧设有软硬可调口，软硬可调口通过软硬可调管连接电磁阀和软硬可调泵，软硬可调层内还设有气压传感器，将软硬可调层内的气压压强信号传递给控制器；该气压信号反映出床垫软硬程度；控制器连接档位调节器，通过档数调节实现床垫的软硬调节；并且软硬可调层分为左右两个软硬可调袋，可以分别对床垫左、右两部分的硬度予以调节。
可见，现有的软硬可调床垫是通过改变床垫内部软硬可调层的充气量，通过调节气压大小来决定床垫的软硬程度。软硬可调床垫可以根据用户的个性需求而改变其内部气压，从而将床垫硬度调节到适当的档位。并且，软硬可调床垫对软硬度的保持定型能力明显好于现有的棕垫或者是海绵垫。
软硬可调床垫的软硬可调层一般由若干个充气腔室共同组成，充气腔室有时也称之为气囊。如图1所示，充气腔室一般相对于睡眠时的人体方向垂直延伸，多个充气腔室并排分布且彼此邻接，共同形成床垫与人体的接触区域，为人体提供力学支撑。
现有技术中，根据用户设置的档位，会将床垫的各个充气腔室都充气至达到预定的一个统一气压值，这样与人体接触区域各处的软硬度实际上是均一的。但是，人体具有自身的生理曲线，相应地，人体各个区域对床垫软硬度的要求并不一致，例如腰部区域需要更大的硬度来提供足够支撑，而背部接触区域则希望更为柔软一些，从而给用户带来更为舒适的感觉。可见，现有技术中各个充气腔室采用完全一致的软硬度，并不能带给用户最佳的支撑效果，不利于人体睡眠休息以及身体的恢复。
现有技术中也有一部分软硬可调床垫针对各个充气腔室分别充气至达到各个不同的气压值，从而使得人体接触区域的不同部位软硬度具有差异，例如将靠近腰部的充气腔室充气至一个更高一些的气压值，而将靠近背部的充气腔室充气至一个相对较低一些的气压值。然而，这种设计带来了新的问题，首先，不同用户的身高体型都有个体差异，例如将图1中用实线表示的a用户和用虚线表示的b用户进行比较，可以发现二者腰部、背部的接触区域位置都有明显的偏移，而充气床垫是按照统一规格设计生产的，因此难以使每个用户腰部、背部的接触位置都正好与床垫中一个充气腔室的位置相对应匹配，经常会出现用户的腰部、背部位于两个充气腔室交界处的情形，在这种情形下通过调节充气腔室的气压值也很难给人体提供最佳的支撑，特别是如果共同支撑腰部、背部的两个邻接充气腔室的气压值不同，也就是软硬度不一，反而会让用户觉得不适。另一方面，给每个充气腔室独立充气和调节气压，也就意味着每个充气腔室要配置一套进出气阀、充气管、充气接头等部件，无疑增大了床垫的成本和复杂度。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种软硬可调床垫及其腔体结构。该软硬可调床垫是由若干个充气腔室共同组成的，并且其中至少两个相邻充气腔室之间具有一个过渡区，该过渡区的充气气压值可以选择与上述两个相邻充气腔室其中之一的气压值相一致，也就是该过渡区的软硬度可以选择与其中一个充气腔室的软硬度保持统一，从而当用户人体的腰部、背部等接触区域处于两个充气腔室的邻接处时，可以利用该过渡区为人体接触区域提供均一硬度的支撑，从而在通过独立控制各个充气腔室的气压值以为人体的不同接触区域提供不同软硬度的支撑的同时，也避免了当用户的腰部、背部等接触区域恰好处于两个充气腔室的邻接处时由于这两个腔室气压值不同而给用户带来不适感。另外，本发明采用一组充气结构就可以实现对各个充气腔室进行独立的充气量调节和气压值控制，简化了软硬可调床垫的结构，降低了零部件成本。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：一种软硬可调床垫的腔体结构，其特征在于，包括若干个充气腔室，所述充气腔室并排分布且彼此邻接，并且其中至少两个相邻充气腔室的邻接部具有一个过渡区；每个充气腔室内设置气压传感器，用于检测各充气腔室的充气气压值；并且每个充气腔室可分别被充气至自身预定的充气气压值；所述过渡区能够被充气至使其充气气压值与上述两个相邻充气腔室其中一个的充气气压值相一致。
进一步地，所述两个相邻充气腔室之间具有公共的相邻腔室内壁；并且所述过渡区具有与其中一个相邻充气腔室公共的第一侧壁，与另一个相邻充气腔室公共的第二侧壁，以及与两个相邻充气腔室的顶壁相平齐的顶壁；所述过渡区的第一侧壁、第二侧壁分别向内延伸并与所述相邻腔室内壁连接成为一体。
进一步地，所述两个相邻充气腔室之间具有公共的相邻腔室内壁；并且所述过渡区具有与其中一个相邻充气腔室公共的第一侧壁，与另一个相邻充气腔室公共的第二侧壁，以及与两个相邻充气腔室的顶壁相平齐的顶壁；所述过渡区还包括底面壁，该底面壁与所述第一侧壁、第二侧壁连接为一体，并且该底面壁还与相邻腔室内壁连接为一体。
进一步地，过渡区的所述第一侧壁、第二侧壁上分别设置有一个气体通道，通过所述气体通道使所述过渡区与两个相邻充气腔室分别联通；并且每个气体通道上安装电控开闭部件，所述电控开闭部件在电信号的激励下打开或者闭合，从而使该气体通道导通或者封闭。
进一步地，所述电控开闭部件为离子聚合物与金属电极复合的电致动薄膜。
进一步地，所述电控开闭部件包括第一金属电极层、电致动离子聚合物薄膜、第二金属电极层以及粘合固定部；通过粘合固定部将整个电控开闭部件固定在所述第一侧壁或的表面，并且对准第一侧壁或第二侧壁气体通道的开口；在无电场激励下，第一金属电极层、电致动离子聚合物薄膜、第二金属电极层共同形成的电致动薄膜层封闭该气体通道，而当在第一金属电极层和第二金属电极层施加电场激励的情况下，电致动离子聚合物薄膜带动整个电致动薄膜层发生弯曲形变，从而使电致动薄膜层与气体通道之间出现气体可以流通的间隙，打开气体通道。
进一步地，所述充气腔室的内壁以及所述过渡区的侧壁内设置柔性印刷导线，所述柔性印刷导线电连接所述充气腔室内设置的气压传感器，以及所述过渡区的电控开闭部件。
本发明进而提供了一种软硬可调床垫，所述软硬可调床垫包括软硬可调层，所述软硬可调层包括若干个充气腔室，所述充气腔室并排分布且彼此邻接，并且其中至少两个相邻充气腔室的邻接部具有一个过渡区；每个充气腔室内设置气压传感器，用于检测各充气腔室的充气气压值；并且每个充气腔室可分别被充气至自身预定的充气气压值；所述过渡区能够被充气至使其充气气压值与上述两个相邻充气腔室其中一个的充气气压值相一致；并且，所述软硬可调床垫还具有控制单元；所述控制单元连接至所述气压传感器，根据气压传感器检测的充气气压值判断各个充气腔室是否达到其自身预定的充气气压值，当一个充气腔室达到预定的充气气压值时所述控制单元控制关闭对该充气腔室的充气；并且，所述控制单元控制对所述过渡区的充气的关闭与打开，使得过渡区的充气气压值与其两个相邻充气腔室其中一个的充气气压值相一致。
进一步地，所述过渡区具有与其中一个相邻充气腔室公共的第一侧壁，与另一个相邻充气腔室公共的第二侧壁，过渡区的所述第一侧壁、第二侧壁上分别设置有一个气体通道，通过所述气体通道使所述过渡区与两个相邻充气腔室分别联通；并且每个气体通道上安装电控开闭部件，所述电控开闭部件在所述控制单元的电信号的激励下打开或者闭合，从而使该气体通道导通或者封闭。
进一步地，所述电控开闭部件为离子聚合物与金属电极复合的电致动薄膜。
有益效果：本发明提供了一种独特的软硬可调床垫充气腔室结构，通过在至少两个相邻充气腔室之间设置一个过渡区，并且使该过渡区的充气气压值可以选择与上述两个相邻充气腔室其中之一的气压值相一致，使得当用户人体的腰部、背部等接触区域处于两个充气腔室的邻接处时，可以利用该过渡区为人体接触区域提供均一硬度的支撑，避免了当用户的腰部、背部等接触区域恰好处于两个充气腔室的邻接处时由于这两个腔室气压值不同而给用户带来不适感。另外，本发明采用一组充气结构就可以实现对各个充气腔室进行独立的充气量调节和气压值控制，简化了软硬可调床垫的结构，降低了零部件成本。本发明采用电致动薄膜作为各个过渡区的电控开闭部件，其体积轻薄，节约腔内空间，材质柔软，可采用印刷导线驱动，与人体接触不会产生任何凸起的坚硬部位，不会给人体带来任何不适。
附图说明
图1为现有技术的软硬可调床垫充气腔室分布结构示意图；
图2为本发明实施例的软硬可调床垫充气腔室分布结构示意图；
图3为本发明实施例的软硬可调床垫充气腔室过渡区的腔体结构和充气结构剖视图；
图4为本发明另一实施例的软硬可调床垫充气腔室过渡区的腔体结构和充气结构剖视图；
图5a-5b为本发明实施例的软硬可调床垫充气腔室过渡区的电控开闭部件结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：
参照图2所示的一种软硬可调床垫的腔体结构。该软硬可调床垫是由若干个充气腔室1共同组成的，充气腔室1相对于睡眠时的人体方向垂直延伸，多个充气腔室1并排分布且彼此邻接，共同形成床垫与人体的接触区域，为人体的背部、腰部、臀部等各个部位提供力学支撑。本发明的各个充气腔室1可以各自分别被充气，从而通过调节每个充气腔室1的充气量，使每个充气腔室1分别达到各自预定的气压值，该气压值也决定了人体与该充气腔室1接触区域的软硬度。例如，可以使预计将与人体腰部、臀部接触的充气腔室1a充气达到一较大的气压值，从而使该充气腔室达到相对较高的硬度，为腰部和臀部提供更为有力的支撑，这样可以防止腰椎变形，缓解因劳损造成的腰部疼痛症状；同时，使预计与人体背部接触的充气腔室1b充气至一较低的气压值，产生相对较低的硬度，人体的背部接触较为柔软的充气腔室1b会感到更为舒适，而且有利于背部肌肉的放松，使人体得到充分的休息。
不过，正如上文中所述，由于床垫的各个充气腔室1的规格、位置、尺寸都是统一标准来设计的，而每个用户人体的身高、体型都有明显的个体差异，再加上个人习惯的睡姿、位置都有所不同，因此，很难保证对于每一个用户个体，其背部、腰部或者臀部与床垫的接触区域都恰好处于一个充气腔室1的范围内，相反，经常会出现背部、腰部或者臀部与床垫的接触区域处于两个相邻充气腔室1a、1b的邻接部位的情形。这种情形下，如果两个邻接充气腔室1a、1b各自的气压值又不同，也就是软硬度不一，就会让用户觉得不适。
针对这一问题，本发明对于组成软硬可调床垫的各个充气腔室1，在其中至少两个相邻充气腔室(例如1a、1b)之间具有一个过渡区1c，也可以说该过渡区1c处于相邻两个充气腔室1a、1b的邻接部。当然，也可以在床垫的每两个相邻充气腔室之间都设置一个过渡区。利用过渡区1c具备的充气结构并通过在充气过程中施加控制(在下文中将予以详细说明)，该过渡区1c的充气气压值可以选择与上述两个相邻充气腔室1a、1b其中之一的气压值相一致，也就是该过渡区1c的软硬度可以选择与充气腔室1a、1b当中的一个充气腔室的软硬度保持统一。从而，当用户人体的腰部、背部、臀部等接触区域处于两个充气腔室1a、1b的邻接处时，该接触区域的至少一部分会直接与过渡区1c发生重合，例如，图2中实线表示的用户a的腰部与床垫接触区域的一部分位于充气腔室1b的范围内，而腰部与床垫接触区域的另一部分则位于充气腔室1a和充气腔室1b二者邻接处的过渡区1c内，因此通过控制过渡区1c的充气气压值与充气腔室1b一致，使得过渡区1c的软硬度和充气腔室1b的软硬度保持统一，可以利用该过渡区1c为人体腰部与床垫的整个接触区域提供均一硬度的支撑。相反，如果该床垫由图2中虚线表示的用户b来使用，该用户b的腰部与床垫接触区域的一部分位于充气腔室1a的范围内，而腰部与床垫接触区域的另一部分则位于充气腔室1a和充气腔室1b二者邻接处的过渡区1c内，就通过控制过渡区1c的充气气压值与充气腔室1a一致，使得过渡区1c的软硬度和充气腔室1a的软硬度保持统一，可以利用该过渡区1c为用户b的人体腰部与床垫的整个接触区域提供均一硬度的支撑。利用过渡区为人体背部等其它接触区域提供均一硬度支撑的结构与此相同。
图3示出了软硬可调床垫充气腔室的过渡区1c的腔体及其充气结构的剖视图。参见该图，过渡区1c具有与相邻的充气腔室1a公共的第一侧壁201、与相邻的充气腔室1b公共的第二侧壁202，以及与充气腔室1a、1b的顶壁相平齐的顶壁203。并且，相邻的充气腔室1a、1b彼此之间具有公共的相邻腔室内壁301，而所述过渡区1c的第一侧壁201、第二侧壁202分别向内延伸并与所述相邻腔室内壁301连接成为一体。所述第一侧壁201、第二侧壁202以及相邻腔室内壁301均可以采用相同的气密性材料制作，从而通过这些侧壁201、202和内壁301从床垫内部分别分隔出彼此独立且彼此气密性的腔室，即所述充气腔室1a、充气腔室1b以及过渡区1c。当然，作为另一种实施方式，如图4所示，所述过渡区1c除了第一侧壁201、第二侧壁202以及顶壁203以外，还包括底面壁204，该底面壁204与所述第一侧壁201、第二侧壁202连接为一体，并且该底面壁204还与相邻腔室内壁301连接为一体。
在所述第一侧壁201、第二侧壁202上分别设置有一个气体通道205，并且该气体通道上安装电控开闭部件206，电控开闭部件206可以在电信号的激励下打开或者闭合，从而使该气体通道205导通或者封闭。如图3和图4中所示，设充气过程中床垫内部空气流动方向为箭头方向，在充气开始阶段，第一侧壁201、第二侧壁202上电控开闭部件206均处于打开状态，则气体从充气腔室1a经过第一侧壁201上的气体通道205流入过渡区1c的腔室，再经过第二侧壁202上的气体通道205从过渡区1c流入充气腔室1b。充气腔室1a、1b内分别设置有独立的气压传感器，以检测本腔室内充气气压值。当充气腔室1b的气压值经检测达到预定的气压值之后，如果希望过渡区1c的充气气压值与充气腔室1b一致，从而使过渡区1c与充气腔室1b形成一个软硬度均一的接触区域，则可以通过电控开闭部件206关闭第一侧壁201的气体通道205，且保持第二侧壁202的气体通道205导通，这样过渡区1c与充气腔室1b保持联通，二者内部气压值一致；当第一侧壁201的气体通道205关闭之后，充气腔室1a与过渡区1c之间隔离，因此可以继续对充气腔室1a独立进行充气或者放气调节，直至充气腔室1a达到另外的预定气压值，从而使充气腔室1a提供一个与过渡区1c和充气腔室1b软硬度不同的接触区域。另一种情况下，根据用户的身高体型需求，如果希望过渡区1c与充气腔室1a的软硬度一致，则可以在充气腔室1b的气压值经检测达到预定的气压值之后，提供电控开闭部件206关闭第二侧壁202的气体通道205，而第一侧壁201的气体通道205保持导通，这样过渡区1c与充气腔室1a保持联通，而与充气腔室1b隔离；可以继续针对充气腔室1a以及过渡区1c进行充气或者放气调节，直至达到预定气压值，从而使充气腔室1a与过渡区1c共同形成一个软硬度均一的接触区域。
所述电控开闭部件206的结构如图5a-5b所示，本发明设计采用离子聚合物与金属电极复合(ipmc)原理的电致动薄膜作为该电控开闭部件206。离子聚合物与金属电极复合(ipmc)的电致动薄膜是在离子交换薄膜上电镀薄层金属电极形成的，在电极提供的电场激励下，离子交换薄膜内的水合阳离子重新排列，使得该电致动薄膜发生弯曲形变，而当电场激励撤除之后，电致动薄膜可恢复原来的形状。所述电控开闭部件206包括第一金属电极层206a、电致动离子聚合物薄膜206b、第二金属电极层206c以及粘合固定部206d。通过粘合固定部206d将整个电控开闭部件206固定在第一侧壁201(第二侧壁202)的表面，并且对准第一侧壁201(第二侧壁202)作为气体通道205的开口。在无电场激励下，第一金属电极层206a、电致动离子聚合物薄膜206b、第二金属电极层206c共同形成的电致动薄膜层封闭该气体通道205，而当在第一金属电极层206a和第二金属电极层206c施加电场激励的情况下，如图5b所示，电致动离子聚合物薄膜206b带动整个电致动薄膜层发生弯曲形变，从而使电致动薄膜层与气体通道205之间出现气体可以流通的间隙，即打开气体通道205。通过采用电致动薄膜作为该电控开闭部件206，其体积轻薄，节约了腔内空间，材质柔软，需要的驱动电压低(1v)，因此导线可以采用印刷导线，集成在各个过渡区1c的侧壁内部。传统的气阀如果安装在过渡区的侧壁，则当用户躺下后由于腔室形变，气阀部位容易形成相对凸起的坚硬部位，给人体接触带来不适，相比来说，采用电致动薄膜作为该电控开闭部件206不会产生任何凸起的坚硬部位，不会给人体接触带来任何不适。电致动薄膜层功率密度大，为800w/g，因此可以有效保障气体通道205打开与关闭的动作有效实施。
本发明的软硬可调充气床垫可以设置有控制单元，各个电控开闭部件206的第一金属电极层206a、第二金属电极层206c通过柔性印刷导线连接至该控制单元，并且各个充气腔室1a、1b内的气压传感器也提供柔性印刷导线连接至该控制单元，柔性印刷导线设置在充气腔室1a、1b的内壁。用户可以利用按钮操作该控制单元，根据个人习惯设置背部、腰部、臀部等部位各自的软硬度。并且，用户也可以根据自身的身高体型，设定过渡区1c的软硬度是与充气腔室1a保持一致，还是与充气腔室1b保持一致。控制单元根据用户设置的软硬度档位，决定各个充气腔室1a、1b的充气气压值，并且根据气压传感器提供的实时检测数值，判定充气腔室1a、1b内的气压值是否达到预定的充气气压值；当达到预定充气气压值后，控制单元向电控开闭部件206的第一金属电极层206a、第二金属电极层206c提供激励信号，以控制电控开闭部件206关闭对应的气体通道205。控制单元可以根据过渡区1c的软硬度是与充气腔室1a保持一致，还是与充气腔室1b保持一致，相应地选择关闭第一侧壁201或者第二侧壁202的气体通道205。
可见，本发明提供了一种独特的软硬可调床垫充气腔室结构，通过在至少两个相邻充气腔室之间设置一个过渡区，并且使该过渡区的充气气压值可以选择与上述两个相邻充气腔室其中之一的气压值相一致，使得当用户人体的腰部、背部等接触区域处于两个充气腔室的邻接处时，可以利用该过渡区为人体接触区域提供均一硬度的支撑，避免了当用户的腰部、背部等接触区域恰好处于两个充气腔室的邻接处时由于这两个腔室气压值不同而给用户带来不适感。另外，本发明采用一组充气结构就可以实现对各个充气腔室进行独立的充气量调节和气压值控制，简化了软硬可调床垫的结构，降低了零部件成本。本发明采用电致动薄膜作为各个过渡区的电控开闭部件，其体积轻薄，节约腔内空间，材质柔软，可采用印刷导线驱动，与人体接触不会产生任何凸起的坚硬部位，不会给人体带来任何不适。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。