专利名称：电子冷热调温垫的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温控垫领域，具体涉及一种能改变温度的电子冷热调温垫。
目前的垫有水座垫、水床垫，有棕床垫，有专门用于冬天的电热毯。水座垫、水床垫、棕床垫只能随着季节温度的变化而变化，不能人为的控制；电热毯只能用于冬天，同时需要的电源为220V，使用起来比较危险；本实用新型的目的是提供一种能根据人们的需要，按照季节的变化调节温度的电子冷热调温垫。
该电子冷暖调温垫，包括垫1、分配器2、主机5、温度控制器6、室外机7，其特征在于垫1的平面内固定有U型管，能进行来水和回水分配的分配器2与垫1内的U型管管道连接，能完成制冷或加热的主机5与分配器2管道连接，室外机7与主机5管道连接，温度调节器6与主机5电连接。
主机5由半导体制冷器8、温控吸热器9、水泵10、15、散热回路容器11、吸冷器14、冷热回路容器16、控制保护单元17、电源开关18组成，室外机由散热器12、电风扇13组成，其中，半导体制冷器8的冷面与吸冷器14紧密接触，吸冷器14依次与水泵15、容器16、分配器2管道连接，半导体制冷器8的热面与温控吸热器9紧密接触，温控吸热器9分别与水泵10、容器11、散热器12管道连接，控制保护单元17分别与半导体制冷器8、容器16、温控吸热器9、水泵10、15、容器11、电风扇13电连接，开关电源18与控制保护单元17电连接。
开关电源18由电容C1～C8、电阻R1～R4、二极管D1～D10、滤波电感L1、L2、三极管BG1、BG2、集成电路IC1、高频变压器B1、软启动电阻RT、发光二极管LED1、保险丝FU组成，其中，市电经保险丝FU、滤波电感L1、L2与由D1～D4组成的桥式整流电路的两端连接，电容C1跨接在保险丝FU的后面，电容C3、C4串联后跨接在滤波电感L1、L2的后端，且电容C3与C4之间引出一接地端子，电容C2跨接在桥式整流电路的输入端，桥式整流的输入端一端接集成电路IC1的5端，一端经大功率软启动电阻RT与集成电路IC1的1端连接，电阻R1、R2、电容C5、C6分别串联后并联在集成电路IC1的5端与1端之间，三极管BG1的集电极与集成电路IC1的5端连接，三极管BG1的基极与集成电路IC1的4端连接，三极管BG1发射极经串接的二极管D5与IC1的3端和三极管BG2的集电极连接，三极管BG2的基极与集成电路IC1的2端连接，BG2的发射极经串接的二极管D6与IC1的1端连接，高频变压器B1的初级线圈L3与IC1的6端、7端连接，在电阻R1、R2与电容C5、C6之间引出一信号与高频变压器B1的初级线圈L4的一端连接，L4的另一端与IC1的6端连接，电容C8、电阻R4串联后并联在高频变压器B1的输出绕组的两端，由二极管D7～D10组成的全桥整流电路跨接在高频变压器B1的输出绕组的两端，电解电容C7跨接在全桥整流电路的两输出端，电阻R3、发光二极管LED1串联后跨接在全桥整流电路的输出端。
控制保护单元17包括水位控制电路、温度控制电路、冬夏转换电路、过温水位保护报警电路，水位控制电路包括冷热循环回路控制电路、散热循环回路控制电路，其中a)散热循环回路控制电路由电阻R5～R8、电容C9、三极管BG3、BG4、继电器J1组成，三极管BG3的发射极与开关电源18的正输出端连接，三极管BG3的集电极经继电器J1接开关电源18的负输出端，二极管D13并联在继电器J1的两端，BG3的基极经电阻R8与三极管BG4集电极连接，BG4的发射极与开关电源18的负极连接，在BG4与开关电源18的负极之间并联有电容C9、R6，同时电阻R5一路经继电器接点J1-1与散热回路容器11的b1点连接，另一路与散热回路11中的水位探测器c1连接，BG4的集电极经电阻R5与散热回路容器11的a1点连接，电阻R7跨接在三极管BG4的发射极与开关电源18的正输出端之间；b)冷热循环控制回路由电阻R11～R14、电容C11、三极管BG5、BG6、继电器J2组成，三极管BG5的发射极与开关电源18的正输出端连接，三极管BG5的集电极经继电器J2接开关电源18的负输出端，二极管D14并联在继电器J2的两端，BG5的基极经电阻R11与三极管BG6集电极连接，BG6的发射极与开关电源18的负输出端连接，在BG6与开关电源18的负输出端之间并联有电容C11、R14，同时电阻R13一路经继电器接点J2-1与冷热回路容器16的b2点连接，另一路与冷热回路容器16中的水位探测器c2连接，BG6的集电极经电阻R13与冷热回路容器11的a2点连接，电阻R12跨接在三极管BG6的发射极与开关电源18的正输出端之间，发光二极管LED2与电阻R15串联后跨接在开关电源18的负输出端与继电器接点J3-1的一端之间；c)温度控制电路由电阻R9、R10、电位器W1、电解电容C10、集成电路IC2、二极管D12、继电器J3组成，电阻R9、电位器W1、电阻R10、电解电容C10串联后跨接在开关电源18的正负输出端之间，电位器的活动端接集成电路IC2的7端，IC2的7端经正接的二极管D11与IC2的2端连接，IC2的6端与电解电容C10的正端连接，IC2的8端、4端接开关电源18的正输出端，IC2的1端接开关电源18的负输出端，IC2的3端一路经二极管D12与开关电源18的负输出端连接，另一路经继电器J3与开关电源18的负输出端连接；d)冬夏转换电路由开关K2、继电器J4、J5组成，开关K2与接点f-f’连接，信号通过继电器J4的接点J4-1与电风扇Fs连接，开关K2与接点d-d’连接，信号通过继电器J5的接点J5-1与加热器21连接；e)过温水位保护报警电路由热保护继电器RJ1、RJ2、喇叭LB组成，在开关电源18的正输出端依次经常开继电器接点J1-2、J2-2、常闭继电器接点RJ、常开继电器接点J3-1，报警喇叭LB跨接在开关电源18的正输出端与常闭继电器接点RJ与常开继电器接点J3-1之间。
本实用新型具有以下优点1.克服了电热毯、床垫、座垫夏天不能制冷的缺点，同时比空调制冷又省电，避免了压缩机的噪声；2.易于加工，由于使用水作冷热传媒，无污染，无任何毒副作用。
本实用新型的实施例参见下列各图
图1为调温垫结构示意图图2为垫1、分配器2的透视图图3为垫A-A向视图图4为调温垫的方框图图5为调温垫的电路、水路原理图图中1—垫 2—分配器3—市电 4—分配器外壳5—主机 6—温度调节器
7—室外机 8—半导体制冷器9—吸热器 10—水泵11—散热循环回路容器 12—散热器13—电风扇 14—吸冷器15—水泵 16—冷热循环回路容器17—控制保护单元 18—开关电源19—垫内水管 20—垫内垫块21—加热器K1、K2—开关 C1～C6、C8、C9、C11—电容C7、C10—电解电容 R1～R15—电阻D1～D14二极管 FU—保险丝W1—电位器 RT—软启动电阻LED1、LED2—发光二极管 J1～J5—继电器J1-1、J1-2—继电器J1的接点 J2-1、J22—继电器J2的接点J3-1—继电器J3的接点 J4-1—继电器J4的接点J5-1—继电器J5的接点 RJ1、RJ2—热保护继电器IC1、IC2—成电路 RJ—热保护继电器RJ1、RJ2的接点BG1～BG6—晶体三极管 FS—电风扇BS1、BS2—水泵 ZL—电子制冷器LB—喇叭 B1—高频变压器L1、L2—滤波电感 L3、L4—频变压器初级线圈L5—频变压器输出线圈 a1、a2—电压接点b1、b2、c1、c2—水位探测点
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明如
图1、2、3所示，电子冷热调温垫主要由半导体制冷器8、吸冷器14、吸热器9、散热器12、水泵10、15、容器11、16、电风扇13、分配器2、垫1、温度调节器6、开关电源18及控制保护单元17组成。吸冷器14为一中间有水通道两边很平的平面用导热硅脂紧贴半导体制冷器8冷面的铜板。吸冷器14的进口接水泵15的出口，水泵15的入口接冷热循环回路容器16的下端出水口，由于泵的驱动，水由14出口进入分配器2的入口，分配器2分成若干路后分别进入垫1各U型管入口，从U型管出来的水再经容器16上部返回。由吸冷器14、水泵15、容器16、垫1、分配器2组成的循环水通路称为冷热循环回路。
与此相应的吸热器9、水泵10、容器11、散热器12组成散热器回路，水由容器11底部经水泵10入口，水泵10的出口进入吸热器9入口，吸热器有两个，用导热硅脂紧贴在半导体制冷器8的两边热面上。两个吸热器9串接，吸热器的出口进入散热器12的入口，散热器12为铝片铜管散热器，其出口与容器11连接，将水自容器11上部返回。
电源是市电220V、50Hz接入开关电源18，变为低电压直流后接入控制保护单元17供分配使用。控制保护单元17还根据开关K2、温度调节器6接入的信号、容器11、16中的水位探测信号及散热器9、容器16中的温控继电器信号进行控制，电源220V、50Hz电压适时接入电风扇13或容器16中的加热管21。低电压直流接入半导体制冷器8、水泵10或水泵15。以使整个装置按要求工作。
电风扇13和散热器12装在室外机7中，把散热器12中的热量散入室外大气中。分配器2与垫1中相应管路相接后一起装入壳4中。半导体制冷器8、吸热器9、水泵10、散热循环回路容器11、吸冷器14、水泵15、冷热循环回路16、控制保护单元17、开关电源18共同组装在主机5中。调温用的电位器W1装在温度调节器6中，置于便于调节的位置，以便调节温度。垫1中的分配器2及其1、2连接管路组装后装在壳4中，组成合为一个整体的垫。
如图5所示，插上主机电源线，220V、50Hz的市电进入主机，打开主机电源开关K1，市电220V经保险丝FU，再经由L1、L2、C1-C4滤波网络，滤除可能产生的高频谐波干扰。D1-D4组成市电整流电路，把市电变为直流电，RT为大功率软启动电阻，它能有效限制开机时的冲击电流。C5、C6是滤波电容，R1、R2是泄放电阻以推动模块IC1为核心，同BG1、BG2、D5、D6、L3、L4一起构成一个DC/AC变换器，把市电整流的电压变为高频电压。L3、L4是高频隔离变压器B1的初级绕组，L3为测试绕组，L4为主绕组。L3、L4接IC1的7、6脚，IC1的2、4脚直接推动高速动率开关管BG1、BG2动作。B1的隔离输出绕组L5输出高频并且与市电隔离的低电压，C8与R4串接后并联在L5两端以吸收并滤除掉可能产生的开关谐波干扰。再由大功率快恢复二极管D7～D10组成的全桥整流成直流，并由C7滤波、输出低电压，经R3限流、LED1指示该低电压的存在，这个电压就是电源开关18的输出电压。
在开关电源18输出直流电压作用下，控制、保护及报警电路17中的冷热循环回路水位控制电路、散热循环回路控制电路、温度控制电路、冬夏转换电路、过温保护电路具备了工作的可能。
两个水位控制电路由继电器J1、J2及相应晶体管BG4、BG3、BG5、BG6、电阻R5、R6、R7、R8、R11、R12、R13、R14、二极管D13、D14及电容C9、C11组成。输入信号分别取自容器11和16中的水位探测点a1、b1、c1、a2、b2、c2。a1、a2上加正电压Va，当容器中水位加至C1、C2时，Va经水电阻R5、R13加到BG4、BG6基极，使其工作，集电极为低电位，因BG3、BG5为PNP管，基极相对发射极低0.7V左右时工作，因而BG3和BG6工作，使J1、J2工作，使b1、b2点分别与c1、c2点短接，这就使得水位低于c1、c2而高于b1、b2时，J1、J2仍工作。只有水位低于b1、b2，水电阻变为无限大，BG4、BG6基极失去正偏电压停止工作。
温度控制电路是由以集成电路IC2为核心，以外围元件R9、W1、R10、C10、D11、D12及J3组成振荡器电路，IC2为集成电路555、C10是定时电容器，开机加上电源电压时，该电压通过R9、W1、R10向C10充电，当C10上电压达到2/3电源电压时，集成块IC2内部触发器被复位，IC2的3脚翻成低电平，7脚即Dis端内部导通，使C7通过R10、W1的下半部分、IC2的7脚放电，当C10上的电压下降到1/3电源电压Vcc时，内部触发器被置位，3脚输出又翻成高电位，Dis(7脚)内部截止，一个周期结束，新的周期又开始。IC2的振荡周期T基本不变，输出脉冲的高电平时间即J3的工作时间由C7的充电时间决定。IC2输出高电平时，J3工作，用W1可调J3工作时间，即J3工作与周期占空比有关，占空比最大时工作时间最长，反之最短，由此可达到调节温度的目的。
过温水位保护报警电路是由RJ1、RJ2温度保护继电器串联构成，只要一处过温就会使常闭接点RJ断开。
控制保护电路最终使低压高电位由J1、J2的常开接点、过热保护继电器RJ的常闭接点、温度控制继电器J3的常开接点接冬夏转换开关K2的一个中间触点，同时开关K2在夏天时低电源经过K2的触点f-f’使继电器J4工作，半导体制冷器ZL工作，水泵BS1工作。继电器J4工作，电风扇FS工作，热循环回路中热量开始由散热器12向室外散热。
半导体制冷器ZL工作，由于电流方向的选择使得ZL紧贴吸热器9的介面发热，而紧贴吸冷器14的介面吸冷，即制冷。
水泵BS1(10)的工作使得散热回路中的水开始循环，从吸热器9中吸收ZL热面产生的热量，并在散热器12中循环后返回容器11中，热量由电风扇13吹向室外空中。
水泵BS2(15)是只要开机，不管K2位置，它都工作，它一工作，冷热循环回路中的水开始循环，水中的热量在吸冷器14中被电子制冷器ZL中冷面吸收，被吸收热而降低温度的水由分配器2分配并流经整个垫1，吸收垫上人体热量，经管连接返回容器16。
当冬夏开关K2置于冬即置于d-d’时，继电器J5工作，继电器J5的接点J5-1闭合，容器16中的加热器工作，水被加热，由于制冷器8、吸热器9、水泵10、电风扇13均无电不工作，所以只有冷热循环回路工作，散热循环回路不工作。把容器16中被加热的水经冷热回路，像制冷时一样，进入分配器2和垫1。
权利要求1.一种电子冷热调温垫，包括垫1、分配器2、主机5、温度控制器6、室外机7，其特征在于垫1的平面内固定有U型管，能进行来水和回水分配的分配器2与垫内的U型管管道连接，能完成制冷或加热的主机5与分配器2管道连接，室外机7与主机5管道连接，温度调节器6与主机5电连接。
2.根据权利要求1所述的电子冷热调温垫，其特征在于主机5由半导体制冷器8、温控吸热器9、水泵10、15、散热回路容器11、吸冷器14、冷热回路容器16、控制保护单元17、电源开关18组成，室外机由散热器12、电风扇13组成，其中，半导体制冷器8的冷面与吸冷器14紧密接触，吸冷器14依次与水泵15、容器16、分配器2管道连接，半导体制冷器8的热面与温控吸热器9紧密接触，温控吸热器9分别与水泵10、容器11、散热器12管道连接，控制保护单元17分别与半导体制冷器8、容器16、温控吸热器9、水泵10、15、容器11、电风扇13电连接，开关电源18与控制保护单元17电连接。
3.根据权利要求1或2所述的电子冷热调温垫，其特征在于它的开关电源18由电容C1～C8、电阻R1～R4、二极管D1～D10、滤波电感L1、L2、三极管BG1、BG2、集成电路IC1、高频变压器B1、软启动电阻RT、发光二极管LED1、保险丝FU组成，其中，市电经保险丝FU、滤波电感L1、L2与由D1～D4组成的桥式整流电路的两端连接，电容C1跨接在保险丝FU的后面，电容C3、C4串联后跨接在滤波电感L1、L2的后端，且电容C3与C4之间引出一接地端子，电容C2跨接在桥式整流电路的输入端，桥式整流的输入端一端接集成电路IC1的5端，一端经大功率软启动电阻RT与集成电路IC1的1端连接，电阻R1、R2、电容C5、C6分别串联后并联在集成电路IC1的5端与1端之间，三极管BG1的集电极与集成电路IC1的5端连接，三极管BG1的基极与集成电路IC1的4端连接，三极管BG1发射极经串接的二极管D5与IC1的3端和三极管BG2的集电极连接，三极管BG2的基极与集成电路IC1的2端连接，BG2的发射极经串接的二极管D6与IC1的1端连接，高频变压器B1的初级线圈L3与IC1的6端、7端连接，在电阻R1、R2与电容C5、C6之间引出一信号与高频变压器B1的初级线圈L4的一端连接，L4的另一端与IC1的6端连接，电容C8、电阻R4串联后并联在高频变压器B1的输出绕组的两端，由二极管D7～D10组成的全桥整流电路跨接在高频变压器B1的输出绕组的两端，电解电容C7跨接在全桥整流电路的两输出端，电阻R3、发光二极管LED1串联后跨接在全桥整流电路的输出端。
4.根据权利要求3所述的电子冷热调温垫，其特征在于控制保护单元17包括水位控制电路、温度控制电路、冬夏转换电路、过温水位保护报警电路，水位控制电路包括冷热循环回路控制电路、散热循环回路控制电路，其中a)散热循环回路控制电路由电阻R5～R8、电容C9、三极管BG3、BG4、继电器J1组成，三极管BG3的发射极与开关电源18的正输出端连接，三极管BG3的集电极经继电器J1接开关电源18的负输出端，二极管D13并联在继电器J1的两端，BG3的基极经电阻R8与三极管BG4集电极连接，BG4的发射极与开关电源18的负极连接，在BG4与开关电源18的负极之间并联有电容C9、R6，同时电阻R5一路经继电器接点J1-1与散热回路容器11的b1点连接，另一路与散热同路11中的水位探测器c1连接，BG4的集电极经电阻R5与散热回路容器11的a1点连接，电阻R7跨接在三极管BG4的发射极与开关电源18的正输出端之间；b)冷热循环回路控制电路由电阻R11～R14、电容C11、三极管BG5、BG6、继电器J2组成，三极管BG5的发射极与开关电源18的正输出端连接，三极管BG5的集电极经继电器J2接开关电源18的负输出端，二极管D14并联在继电器J2的两端，BG5的基极经电阻R11与三极管BG6集电极连接，BG6的发射极与开关电源18的负输出端连接，在BG6与开关电源18的负输出端之间并联有电容C11、R14，同时电阻R13一路经继电器接点J2-1与冷热回路容器16的b2点连接，另一路与冷热回路容器16中的水位探测器c2连接，BG6的集电极经电阻R13与冷热回路容器11的a2点连接，电阻R12跨接在三极管BG6的发射极与开关电源18的正输出端之间，发光二极管LED2与电阻R15串联后跨接在开关电源18的负输出端与继电器接点J3-1的一端之间；c)温度控制电路由电阻R9、R10、电位器W1、电解电容C10、集成电路IC2、二极管D12、继电器J3组成，电阻R9、电位器W1、电阻R10、电解电容C10串联后跨接在开关电源18的正负输出端之间，电位器的活动端接集成电路IC2的7端，IC2的7端经正接的二极管D11与IC2的2端连接，IC2的6端与电解电容C10的正端连接，IC2的8端、4端接开关电源18的正输出端，IC2的1端接开关电源18的负输出端，IC2的3端一路经二极管D12与开关电源18的负输出端连接，另一路经继电器J3与开关电源18的负输出端连接；d)冬夏转换电路由开关K2、继电器J4、J5组成，开关K2与接点f-f’连接，信号通过继电器J4的接点J4-1与电风扇Fs连接，开关K2与接点d-d’连接，信号通过继电器J5的接点J5-1与加热器21连接；e)过温水位保护报警电路由热保护继电器RJ1、RJ2、喇叭LB组成，在开关电源18的正输出端依次经常开继电器接点J1-2、J2-2、常闭继电器接点RJ、常开继电器接点J3-1，报警喇叭LB跨接在开关电源18的正输出端与常闭继电器接点RJ与常开继电器接点J3-1之间。
5.根据权利要求1或2所述的电子冷热调温垫，其特征在于靠近半导体制冷器的吸热器9和吸冷器14是用中间加工有水通道的短矩形金属块、出入口有金属管与制冷块接触，安装时与半导体制冷器接触面涂以均匀导热硅脂薄层，以提高导热效率。
专利摘要一种电子冷热调温垫,包括垫、分配器、主机、温度控制器、室外机,其特征在于垫的平面内固定有U型管,能进行来水和回水分配的分配器与垫内的U型管管道连接,能完成制冷或加热的主机与分配器管道连接,室外机与主机管道连接,温度调节器与主机电连接。克服了电热毯、床垫及座垫夏天不能制冷的缺点,同时比空调制冷又省电,避免了压缩机的噪声;易于加工,由于使用水作冷热传媒,无污染,无任何毒副作用。
文档编号A47C21/04GK2361176SQ98249208
公开日2000年2月2日 申请日期1998年12月3日 优先权日1998年12月3日
发明者董囤仓, 张宝华, 刘松鹤 申请人:樊敬国, 董囤仓