专利名称：用于坐卧器具的可控调温设备、坐卧器具及其调温方法
技术领域：
本发明涉及一种用于坐卧器具的可控调温设备、坐卧器具及其调
温方法。
背景技术：
为了使人体感到舒适而不受环境温度或高或低的影响，已经开发 了很多调温设备和方法。现有的调节温度的方式主要是通过对流实现 的，例如通过调节人体周围环境的空气温度，并借助于对流来升高或 降低人体的温度。此方式的效率主要取决于调节接触和围绕人体所有 部位的空气的温度的能力。 一般而言，此方式对于移动中的人能够起 到较好的效果，因为移动的人体能够最大限度地接触经过温度调节的 空气，从而有效地达到加热或制冷的作用。
但是，对于在汽车、飞机、公共汽车或固定工作位置的办公人员 的应用中，人员通常固定在一个位置上，并且其身体的大部分表面与 坐卧器具(例如座椅、躺椅、床)的表面粘靠在一起，无法与经过温 度调节的空气进行接触。在此情况下，将经过温度调节的空气分配到 交通工具座舱或办公环境中的方法效果不佳。
对此，目前已经开发出一种用于座椅的加热/冷却装置，其中可提 供加热或冷却介质的内部流动，并4吏介质流过与人体表面接触的座椅 表面，从而实现加热或制冷的作用。这种介质一般是空气或水。例如， 在一种汽车座椅中，将经过汽车空调调节温度的空气输送到座椅内部 来实现加热或制冷。还有一种汽车座椅，将汽车水箱中的水作为加热 或制冷的介质来使座椅内部的空气达到一定的温度。
但是，这种调温座椅的温度变化范围受到环境温度的限制，因为 其温度调节依赖于外部热源的工作。另外，这种利用空气或水作为介
质来加热或制冷的座椅管路结构复杂，改装成本高，而且应用范围受 到很大限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于坐卧器具的可控 调温设备、坐卧器'具及其调温方法，其中用户可以独立地调节该坐卧 器具的温度，并且其温度的波动范围不受环境温度的影响。另外，这 种调温设备和方法可以广泛应用于各种坐卧器具，并且可以对已有的 器具进行方便的改装来进行应用。而且，这种调温设备和方法安全性 高。
本发明提供了一种用于坐卧器具的可控调温设备，用于可控地调
节该坐卧器具表面的温度，该可控调温设备包括进行加热和制冷的
加热/制冷装置；连接到所述加热/制冷装置的传热装置，用于将所述 加热/制冷装置实现的冷热变化传送到坐卧器具的表面；和连接到所述
加热/制冷装置的温度控制装置，用于控制所述加热/制冷装置来进行
加热或制冷以达到所设定的温度。
由于使用了专用的独立加热/制冷装置，所以与现有的采用其它热 源(例如空调器、水箱)的可控调温设备相比，用户可以独立地调节 坐卧器具的温度，使得温度的波动范围不受环境温度的影响，从而用 户可以更为舒适地乘坐和躺卧。
所述加热/制冷装置包括由热电偶构成的半导体热电制冷器件，所 述半导体热电制冷器件在12V下工作。
上述加热/制冷装置体积较小，便于使用，从而使得整个可控调温 设备结构紧凑，可以广泛应用于各种坐卧器具。还可以对已有的器具 进行方便的改装来加装此可控调温设备，大大降低了成本。而且，此 加热/制冷装置使用12V的直流电源，这样的低压使得可控调温设备的 使用更加安全。
根据本发明的可控调温设备，还包括与所述加热/制冷装置相邻设 置的风扇和/或散热器，以提高加热/制冷装置的工作效率。优选地，风扇与散热器并排布置。
所述温度控制装置包括热敏电阻。该热敏电阻以如下方式控制加
热/制冷装置的工作当坐卧器具表面的实际温度低于所设定的温度 时，使加热/制冷装置进行加热；当实际温度高于所设定的温度时，使 加热/制冷装置进行制冷；并且当实际温度达到所设定的温度时，使加 热/制冷装置停止工作。
传热装置优选通过固体介质(例如金属)传导。虽然，也可以通 过液体(例如水)或气体(例如空气)传热，但使用液体或气体传热 不仅热响应比较慢，而且由于要考虑密封等问题会使整个设备的设计 和安装都很复杂。所以，优选用导热性能良好的金属来制成传热装置。 传热装置包括与加热/制冷装置直接连接的第一传热器和与该第一传 热器相连的第二传热器，该第二传热器安装在坐卧器具的表面上用于 与人体接触。另外，所述第一传热器具有与所述加热/制冷装置接触的 第一端以及与所述第二传热器接触的第二端。
本发明还提供了一种包括上述可控调温设备的坐卧器具。 本发明还提供了一种用于坐卧器具的调温方法，用于可控地调节 该坐卧器具表面的温度，该可控调温方法包括设定所期望的温度； 控制加热/制冷装置的工作，使得当坐卧器具表面的实际温度低于所 设定的温度时，使所述加热/制冷装置进行加热；当实际温度高于所设 定的温度时，使所述加热/制冷装置进行制冷；并且当实际温度达到所 设定的温度时，使所述加热/制冷装置停止工作；将加热/制冷装置实 现的冷热变化传送到坐卧器具的表面，以使其温度达到所设定的温度。
图1示出安装有根据本发明实施例的可控调温设备10的调温座椅 20的侧剖^L图2示出可控调温设备10的分解视图3示出半导体热电制冷器件的原理示意图。
具体实施例方式
下面参照附图详细描述根据本发明实施例的可控调温设备10。虽 然图中仅示出可控调温设备10安装在座椅上的应用，但显然该可控调 温设备10可以类似地应用于各种坐卧器具，例如各种交通工具的座
椅、办公座椅、躺椅、床等等。
如图1所示，可控调温设备10安装在座椅20的靠背部分。该安 装位置并不受限，只要是与人体接触的部分就可以，例如也可以是座 椅与人体臀部接触的位置。
如图l和2所示，可控调温设备10主要包括三个部分专用于该 i殳备10的热源部分，即既可以加热也可以制冷的加热/制冷装置11; 传热部分，包括热源侧的第一传热器12和目标侧的第二传热器13, 用于将加热/制冷装置11实现的冷热变化通过固体介质传导传送到座 椅20的表面；控制部分，即连接到加热/制冷装置11的电子可调温度 控制装置15，用于根据用户所设定的温度与环境温度之间的差，控制 加热/制冷装置11进行加热或制冷，以使座椅20表面的温度达到所设 定的温度。利用根据本发明的可控调温设备IO，可以实现例如16。C-32X:的温度控制范围。
在可控调温设备IO中，由于使用了专用的独立加热/制冷装置11 和通过固体介质传导的传热部分，所以与现有的采用空调器或水箱且 通过空气或水传热的可控调温设备相比，用户可以独立地调节该座椅 20的温度，使得温度的波动范围不受环境温度的影响，从而用户可以 更为舒适地乘坐。
可以使用由热电偶构成的半导体热电制冷器件作为加热/制冷装 置ll。该热电制冷器件加热和制冷的机制主要是基于珀尔帖效应，下 面参照图3简单介绍其原理。实用的热电制冷器件是由热电效应比较 显著的半导体热电偶构成的。半导体热电偶由N型半导体和P型半导 体组成。N型半导体有多余电子，具有负温差电势；P型半导体电子 不足，具有正温差电势。当用例如铜连接片32将N型半导体和P型 半导体连接成热电偶并接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。 一个接头处电流方向是N至P，温度下降并吸热，此即冷 端31;而另一个接头处电流方向是P至N，温度上升并放热，此即热 端33。将若千个半导体热电偶对串联起来就构成了一个热电制冷器 件。当改变电流方向时，该器件的热端33和冷端31可以互换。
这种加热/制冷装置11体积较小，便于使用，从而使得整个可控 调温设备10结构紧凑，可以广泛应用于各种坐卧器具，并且可以对已 有的器具进行方便的改装来加装此可控调温设备10。而且，此加热/ 制冷装置11使用12V的直流电源，这样的低压使得可控调温设备10 的使用更加安全。
如上所述，传热部分包括位于加热/制冷装置11侧的第一传热器 12和位于座椅表面侧与人体接触的第二传热器13。在此，第二传热器 13可以与人体直接接触，也可以是通过座椅外罩等与人体间接接触。 第一传热器12和第二传热器13优选由具有良好导热性的材料例如金 属制成。当然，第一传热器12和第二传热器13的材料可以不同，例 如笫二传热器13可以由导热性不如第一传热器12但更适于与人体接 触的材料制成。
优选地，第一传热器12的形状和尺寸与加热/制冷装置11、座椅 20和第二传热器13相配合，以尽可能有效地将加热/制冷装置11所产 生的热量传递到第二传热器13。第一传热器12的高度与座椅20的厚 度基本相同，以能够穿过座椅20安装。这样，在第二传热器13安装 在座椅20表面上的情况下，可以将可控调温设备10的其它部件主要 安装在座椅20的背面，从而不影响座椅20的外观。由于加热/制冷装 置11的面积一般小于第二传热器13的面积，第一传热器12与加热/ 制冷装置11接触的一端一般也小于与第二传热器13接触的另一端， 所以第一传热器12的横截面呈工字形。
第二传热器13通过定位片14安装在座椅20的表面上，其表面积 优选地大于第一传热器12的表面积，以将热量均匀地传递到人体。图 中所示的第一传热器12和第二传热器13是分离的两个元件，这样可 以方便制造和安装，但是它们也可以形成一体。
另外，可控调温设备10还可以包括风扇17和/或散热器16。当加 热/制冷装置11进行制冷时，风扇17和散热器16工作，以对加热/制 冷装置11的热端散热。当加热/制冷装置11进行加热时，风扇17和 散热器16可以工作，也可以不工作。优选地，风扇17和/或散热器16 在加热/制冷装置11加热或制冷时都工作，以使这个设备内的温差不 至于过大。风扇17可以通过风扇定位片18固定在散热器16的附近。 在包括风扇17和散热器16两者的情况下，优选使风扇17和散热器 16并排布置在座椅20的背面上。这样，与将风扇17和散热器16叠 置的布置相比，可以使整个可控调温设备10的厚度较薄，从而减小对 座椅20外观的不利影响。在此情况下，风扇17可以是涡轮式风扇。
电子可调温度控制装置15以本领域公知的方式，控制加热/制冷 装置ll进行加热或制冷，来将座椅20表面的温度升高或降低到用户 所设定的温度。具体而言，该温度控制装置15包括安装在第二传热器 13表面上的热敏电阻(未示出)。首先，通过控制面板接收用户的输 入来设定用户所期望的目标温度。然后，热敏电阻根据座椅表面的实 际温度(即第二传热器13表面的温度)与目标温度之间的关系，输出 不同的控制信号。根据这些控制信号，温度控制装置15经由安装在加 热/制冷装置11上的连接线19实现以下控制当实际温度低于目标温 度时，使加热/制冷装置11进行加热；当实际温度高于目标温度时， 使加热/制冷装置11进行制冷；而等当实际温度等于目标温度时，使 加热/制冷装置11停止工作。在此，由于采用了独立的半导体热电制 冷器件作为加热/制冷装置11,所以可以容易地用各种电子电路来实现 上述控制。
尽管上面通过优选实施例对本发明进行说明，但本领域技术人员 应该很清楚以上说明仅仅是解释性的，并可以根椐所公开的内容作出 各种改变和变型，而不脱离所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1. 一种用于坐卧器具的可控调温设备，用于可控地调节该坐卧器具表面的温度，该可控调温设备包括进行加热和制冷的加热/制冷装置；连接到所述加热/制冷装置的传热装置，用于将所述加热/制冷装置实现的冷热变化传送到坐卧器具的表面；和连接到所述加热/制冷装置的温度控制装置，用于控制所述加热/制冷装置来进行加热或制冷以达到所设定的温度。
2. 如权利要求1所述的可控调温设备，其特征在于，所述加热/制冷装置包括由热电偶构成的半导体热电制冷器件。
3. 如权利要求2所述的可控调温设备，其特征在于，所述半导体 热电制冷器件在12V下工作。
4. 如权利要求1或2所述的可控调温设备，还包括与所述加热/制冷装置相邻设置的风扇和/或散热器。
5. 如权利要求4所述的可控调温设备，所述风扇与所述散热器并排布置。
6. 如权利要求1或2所述的可控调温设备，其特征在于，所述温 度控制装置包括热敏电阻。
7. 如权利要求5所述的可控调温设备，其特征在于，所述热敏电 阻以如下方式控制所述加热/制冷装置的工作当坐卧器具表面的实际 温度低于所设定的温度时，使所述加热/制冷装置进行加热；当实际温度高于所设定的温度时，使所述加热/制冷装置进行制冷；并且当实际 温度达到所设定的温度时，使所述加热/制冷装置停止工作。
8. 如权利要求1或2所述的可控调温设备，其特征在于，所述传 热装置通过固体介质传导来传热。
9. 如权利要求8所述的可控调温设备，其特征在于，所述传热装 置包括与所述加热/制冷装置直接连接的第一传热器和与该第一传热 器相连的第二传热器，该第二传热器安装在坐卧器具的表面上用于与人体接触。
10. 如权利要求9所述的可控调温设备，其特征在于，所述第一 传热器具有与所迷加热/制冷装置接触的笫一端以及与所迷笫二传热 器接触的第二端。
11. 如权利要求9所述的可控调温设备，其特征在于，所述温度 控制装置包括安装在所述第二传热器上的热敏电阻。
12. —种坐卧器具，包括权利要求1-11中任一项所述的可控调 温设备。
13. —种用于坐卧器具的调温方法，用于可控地调节该坐卧器具 表面的温度，该可控调温方法包括设定所期望的温度；控制加热/制冷装置的工作，使得当坐卧器具表面的实际温度低 于所设定的温度时，使所述加热/制冷装置进行加热；当实际温度高于 所设定的温度时，使所述加热/制冷装置进行制冷；并且当实际温度达 到所设定的温度时，使所迷加热/制冷装置停止工作；将加热/制冷装置实现的冷热变化传送到坐卧器具的表面，以使其 温度达到所设定的温度。
全文摘要
本发明提供了一种用于坐卧器具的可控调温设备、坐卧器具及其调温方法，以可控地调节该坐卧器具表面的温度。该可控调温设备包括进行加热和制冷的加热/制冷装置；连接到加热/制冷装置的传热装置，用于将加热/制冷装置实现的冷热变化传送到坐卧器具的表面；和连接到加热/制冷装置的温度控制装置，用于控制加热/制冷装置来进行加热或制冷以达到所设定的温度。由于使用了专用的独立加热/制冷装置，所以与现有的可控调温设备相比，用户可以独立地调节坐卧器具的温度，使得温度的波动范围不受环境温度的影响。
文档编号A47C7/72GK101204277SQ200610167718
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者童灶英 申请人:童灶英