温度调节空气循环式寝具的制作方法

专利名称：温度调节空气循环式寝具的制作方法
技术领域：
本发明涉及温度调节空气循环式寝具，在其周围设置有导入来自温度调节单元的 吹出空气并使之循环的空气流路，能够对其内部进行冷却或加热。
背景技术：
以前，人们为了得到舒适的睡眠，按照季节及周围的湿度、温度，使用厚的绝热性 好的或薄的吸湿性好的寝具等来进行调节。特别是在夏季高温高湿度的闷热的夜晚等，运 行空调来调节房间自身的空气从而确保舒适的睡眠。此外，在货车及客用车的汽车车内小 睡时，使引擎处于空载状态并用车用空调的冷气来确保舒适的睡眠。上述以往的方法中，全年对寝具进行的调整十分繁琐，并且通过空调的运行来调 节房间整体的空气需要大量的电力消耗，此外，关于汽车中的冷气，由于需要空载运转，不 仅消耗电力，并且随着大量二氧化碳的排出而对地球温暖化有很大影响。因此，停止汽车的 空载作为能够减少二氧化碳的措施而在近年来被大力呼吁，但现实并没有出现明显的成果 并且成为了大的环境问题。另一方面，如图12所示，专利文献1所表示的结构为，在内部形成了人A的平躺空 间78的睡袋53中，通过循环来自具有热交换器63和送风装置68的空气调协装置52的空 气，从而使上述空间内部降温，这样一来，以小电力来使制冷机本身工作，从而抑制能源浪 费及环境污染。此外，图13所示的专利文献2中记载了空气循环式垫子的结构，即，在水平地平坦 延伸的垫子83的长边方向的一端具有热交换器并提供热交换空气，所提供的空气在具有 透气性的垫子内98流动从而使人体A得到舒适的感觉。专利文献1 日本特开2007-098044号公报专利文献1 日本特开2007-105084号公报但是，上述专利文献1所记载的睡袋53中的人的平躺空间78是由设置在绝热板 54内部的框55形成的，通过以所需的最小限度来较小地形成容纳人的空间从而实现节能 化，因此其当然与在被褥中的睡眠非常不同，并且其在体感及熟睡效果上也不同。此外，专 利文献2中记载的构成是垫子，即铺的垫子物，因此这也和上述同样地与在被褥中的睡眠 不同。并且，这些专利文献1及2所表示的结构，仅仅是用送风装置送出热交换后的空气并 使之循环的结构，不具有温度控制功能，因此不能调整为与个人喜好相对应的环境空气，从 而难以确保舒适性。

发明内容
本发明是考虑到上述情况而做出的，目的在于提供一种温度调节空气循环式寝 具，该温度调节空气循环式寝具将由温度调节单元生成的吹出空气导入到设置在寝具主体 周围的空气流路，从而对其内部的人体进行冷却或加热，并且通过控制上述吹出空气的温 度从而不受外部空气温度影响地形成舒适的睡眠环境，利用紧凑的结构抑制二氧化碳的排出且耗电低。为解决上述课题，本发明的温度调节空气循环式寝具的特征在于，包括温度调节单元，基于冷却或加热作用来控制吹出空气温度；及寝具主体，在周围设置有导入来自该温 度调节单元的吹出空气并使之循环的空气流路，从而对内部进行冷却或加热，该温度调节 空气循环式寝具检测在上述寝具内循环的空气温度，通过温度调节单元控制吹出空气的温度。发明效果根据本发明，控制喷向寝具周围的空气流路的吹出空气的温度，由周围对寝具内 部的人体进行冷却或加热，从而能够不受外部空气温度影响地形成舒适的睡眠环境，并且 能够以紧凑的结构得到消耗电量低的寝具。


图1是表示本发明的一个实施方式的温度调节空气循环式寝具的概略立体图。图2是图1的温度调节单元的正面剖视图。图3是图2的侧剖视图。图4是图2中所设置的制冷循环的概略结构图。图5是图1的主要部分的立体图。图6是图5的结合管道的返回管道的下方侧的放大剖视图。图7是表示图6的返回管道的倾斜角度发生了变化的状态的剖视图。图8是与图4相对应的使用了能力可变型压缩机的循环结构图。图9是表示本发明的其他实施例的温度传感器的特性图。图10是基于本发明的温度调节单元的热模块的实施例。图11是基于本发明的温度调节单元的热虹吸管的实施例。图12是表示本发明的以往的例子的睡袋的剖视图。图13是表示本发明的其他以往的例子的空气循环式垫子的剖视图。符号说明1温度调节空气循环式寝具2温度调节单元3寝具主体4结合管道4a返回管道4b 吹出管道5夕卜板5a底板5b吸入开口6绝热壁6a绝热隔壁6b绝热侧壁7机械室
8制冷循环
9、9’压缩机
10,10'‘冷凝器
11,11'‘散热风扇
13,13'‘蒸发器
14四通阀
16过滤器
17温度调节室
18送风风扇
19机壳
20落水部
21返回风道
22吹出风道
25收入口
26返回口
27空气流路
27a底面流路
27b顶面流路
27c侧壁的下方侧流路
27d侧壁的上方侧流路
28空间
30、30a、30b温度传感器
31传感器固定件
32弹簧
33电器零件收纳部
34操作面板
35控制器
36变换器
37热模块
38热虹吸管
39传热块
具体实施例方式以下，根据

本发明的一个实施方式。在图1中示出概略立体图的温度调 节空气循环式寝具1包含温度调节单元2、寝具主体3、以及将该寝具主体3和上述温度调 节单元2进行结合的结合管道4。上述温度调节单元2如图2和图3所示，其中图2为其正面的剖视图，图3为图2 的侧剖视图，用薄钢板制的外板5形成箱体状的外部轮廓，用绝热隔壁6a在高度方向的约 中央部划分为上下空间，通过基座将其底部螺栓固定到例如货车的驾驶座后部的舱室的车身底面的上部。在形成上述外板5的底部的刚体底板5a上，安装对成为制冷循环8的一部分的制 冷剂进行压缩并吹出的压缩机9，接受吹出的高温高压的制冷剂并进行散热冷凝的冷凝器 10，以及对这些压缩机9及冷凝器10等高温零件进行冷却的散热风扇11，从而构成机械室 7。如图4所示，上述制冷循环8是一种蒸汽压缩式的循环，即，环状地连接上述压缩 机9、冷凝器10、作为减压器的毛细管12和蒸发器13，通过设置四通阀14来连接上述压缩 机9的上游侧和下游侧，从而切换制冷剂流路，使上述蒸发器13作为可冷暖切换的热交换 器，该制冷循环8通过驱动压缩机9来循环制冷剂并用蒸发器13使制冷剂蒸发从而形成冷 气，或者通过上述四通阀切换制冷剂流路，并用蒸发器13进行冷凝作用从而使蒸发器作为 高温侧的热交换器而生成暖气。作为上述机械室7中的重物的压缩机9，偏置于底板5a上的宽度方向的一侧并经 由吸收振动用的缓冲体15而固定，将蛇形曲折的制冷剂管嵌入到多个散热片(fin)中而使 得长方体冷凝器10进深长度较短，该长方体冷凝器10的面积大的正面沿着形成于外板5 的前面的吸入开口 5b直立设置，并在该吸入开口 5b与冷凝器10之间设置过滤器16以遮
挡尘埃等。在冷凝器10的背面配置由轴流风扇构成的上述散热风扇11，当进行冷却运转时， 同步驱动上述压缩机9和上述散热风扇11，将外部空气从吸入开口 5b吸入到内部，来冷却 高温的冷凝器10，热交换后的空气从形成于外板5的底面上的排气口排出到单元外部。此 时，压缩机9位于机械室7内的侧部，不易直接接受散热风扇的冷却作用，所以可防止由过 度冷却导致的蒸发温度降低，并且通过使偏置的散热风扇11和压缩机9在进深方向上不重 叠地配置，从而实现了机械室7的进深长度的短缩化。并且，上述绝热隔壁6a以上的空间中，通过发泡聚苯乙烯等构成的绝热壁6，将 包含顶面的全部周边墙壁作为绝热空间，从而作为生成冷却空气或加热空气的温度调节室 17，在其大致中央的部分，以直立设置的状态配置蒸发器13，该蒸发器13作为制冷循环8的 一部分，在冷却运转时通过接收来自上述冷凝器10的制冷剂并使之蒸发，从而实现低温化 并生成冷气。该蒸发器13也和上述冷凝器10同样地，是进深长度短的长方体，该进深长度起始 于蛇形曲折的制冷剂管和制冷剂管上所嵌有的多个散热片，在其背部的绝热隔壁6a的平 面部位上，与上述蒸发器13并排地直立设置有送风风扇18和机壳19，该送风风扇18由直 径比该蒸发器13的宽度尺寸窄的多叶式风扇(sirocco fan)构成。在载置有蒸发器13的上述绝热隔壁6a的顶面上形成落水部20，该落水部20朝向一侧且向下方倾斜，接收低温化的蒸发器13上所附着的霜的溶解后的水，落水部20所收集 的水经过下方的机械室内部而排出到外部。形成温度调节室17的一个侧壁的绝热侧壁6b的、比直立设置蒸发器13的位置的 稍微靠前方的壁上部，连接到结合管道4的返回管道4a，并使将冷风吸引到温度调节室17 内部的返回风道21开口，该结合管道4与上述寝具主体3结合，该寝具主体3是与绝热侧壁 6b对置并配置于车身底面的温度调节对象，而且，使吹出风道22开口，通过与吹出风道22 相连的吹出管道4b将冷风从送风风扇18的机壳19导入寝具主体3的冷风收入口 25内。并且，上述返回管道4a的顶端连接到寝具主体3的返回口 26。此时，在温度调节室17的绝热侧壁6b的上下高度方向与进深方向上的、使彼此的 轴中心不一致的位置上，使上述返回风道21及吹出风道22错开地开口，从而能够使两个开 口 21、22有间隔地设置，并且使得温度调节单元2的进深长度变小。上述寝具主体3的结构为，具有所谓睡袋状的外观，其外面由绝热体形成，并且其 内面由汗等水分可透过但空气不可透过的柔软材料形成，在上述外面和内面之间设置空气 流路27，该空气流路27导入从上述温度调节单元2吹出的空气并使之循环，通过冷却或加 热运转，对内部进行冷却或加热。因此，若提高寝具主体3的外面的绝热性，则热量泄漏变小从而可减小内部温度 变动，可以更高效地得到冷却或加热效果。此外，还可以是在寝具主体3的适当部位设置蓄 冷材料等来抑制温度变动幅度的结构，其形状不限于睡袋形状，只要具有在内部的至少一 部分上进行空气循环的空气流路，也可以仅仅是铺的垫子或盖的垫子，也可以是铺的垫子 和盖的垫子一体的结构。对主要部分进行了放大的图5中所示的上述空气流路27，设置有底面27a、顶面 27b以及左右侧壁部27c，从而形成容纳使用者A的空间28的周围壁面，并且上述空气流路 27以可进行循环的方式形成，即将来自上述结合管道的吹出管道4b的冷风等空气导入到 例如底面27a和两侧壁的下方侧的多个流路27c，使之沿一个方向流下并流到寝具主体3的 长边方向的顶端部位，然后使之向顶面27b和两侧壁的上方流路27d侧移动并流向前方，经 由返回管道4a返回温度调节室17。上述结合管道4的吹出管道4b和返回管道4a由蛇腹状的管状体形成以使得其长 度尺寸可调，并从温度调节单元2的温度调节室17的一侧向前部下方倾斜延伸，与设置于 安装在车身底面的寝具主体3的长边方向的一端侧的上述收入口 25及返回口 26结合。图6是上述结合管道4的返回管道4a的下方侧的详细剖视图，如图6所示，在返 回管道4a的下端部形成曲面，经由受到踩踏等也不损坏地设置的刚性筒状体28与水平状 态的寝具主体3的返回口 26结合，在柔软构造的返回口 26的底面上设置有温度传感器30。温度传感器30以水平状态设置，来自返回口 26上方的返回空气垂直地吹到温度 传感器30上，从而能够增大对于传感器的一部分的返回空气的接触面积，准确地检测温 度，并且柔软的结构使其万一被踩踏也不会破损。该温度传感器30检测流过寝具主体3的空气流路27内部并到达返回口 26的空 气的温度，通过控制温度调节单元2中的压缩机9的运转，将被冷却或加热至使用者所希望 的温度的空气供给到空气流路27内部，从而即使存在由外部空气引起的从寝具主体3外面 的热泄漏，以及由使用者的体温而引起的发热负荷等各种各样的负荷变动，也能准确地检 测流过空气流路27内部的空气温度，并使就寝空间总控制在舒适的温度状态。上述温度传感器30卡止在板状的传感器固定件31上。传感器固定件31的一端 可转动地支承于上述筒状体28的端部，通过弹簧32使温度传感器30的卡止部总是被按压 在返回口 26底面侧并保持水平状态，根据作为柔软部件的寝具主体3的设置状态的不同， 其与温度调节单元2的位置及间隔发生变动，例如，如图7所示，即使在上述返回管道4a的 倾斜角度a发生变化，且温度调节单元2和寝具主体3的间隔变窄从而筒状体28不能维 持水平状态的情况下，传感器固定件31也能够将通过其转轴部和弹簧作用被按压在寝具
7主体3侧，能够维持位于返回口 26的温度传感器30的水平状态，防止返回空气的温度检测 偏差较大而不稳定。
此外，温度传感器30的设置位置不限于上述场所，例如，如图2所示，也可以设置 在温度调节单元2的温度调节室17的返回风道21的附近，在这种情况下，可更容易地进行 温度传感器30的布线处理结构及操作。上述温度调节室17的顶面的绝热壁6的上部作为基板等电器零件的收纳部33，并 且将操作面板34配置在其前面，对温度调节单元2的运转进行控制操作。并且，例如在冷却运转时，通过进行流动通道的控制，使得来自压缩机9的制冷剂 通过温度调节单元2的制冷循环8的四通阀14而被吹出到冷凝器10，并用蒸发器13对其 进行蒸发，从而生成温度调节完毕的冷气，然后，通过送风风扇18将该冷气从吹出风道22 经由吹出管道4b和寝具主体3的收入口 25送到空气流路27，对寝具主体3内部进行冷却 并从返回口 26经由返回管道4a返回到温度调节室17内部的蒸发器13，通过进行这样的循 环，通过高能高效的冷却运转可实现温度调节，在加热运转时，通过四通阀14使蒸发器13 进行冷凝作用而变得高温化，并通过热交换对循环空气加热并将其吹出到上述寝具主体3 侧。通过采用上述四通阀14，寝具主体3可得到冷却和加热的双重温度调节效果，但 在只用于冷却作用的情况下，可去除上述四通阀14来进行制冷循环，作为制冷机也可使用 其J 特林制冷机(Stirling refrigerator)。根据上述结构，根据基于温度调节单元2的操作面板34的使用者的设定，将温度 调节完毕的冷却或加热空气供给到寝具主体3，因此即使在各种各样的使用环境条件下也 总是可以提供舒适的睡眠空间，并且若寝具主体3的设置场所为汽车车内，则无需舱室整 体的冷却或加热能力，而只对寝具主体3冷却或加热即可，因此耗电量为最小限度从而十 分经济，并且通过停止空载可起到明显抑制二氧化碳的排出量的效果。此外，也可以如图8所示的那样，使压缩机9’为能力可变型，并且使上述温度传感 器作为检测寝具主体3的返回口 26的温度的温度传感器30a和周围温度空气传感器30b 两个传感器，来检测各个部位的温度，通过控制器35从这些检测温度与寝具主体3的设定 温度的差推断出适当的压缩机9’的运转频率，并根据该频率指令由变换器36来运转压缩 机9，。通过这样的控制，使得与温度负荷对应的压缩机9的运转成为可能，通过大致消 除寝具主体3内部的温度变动，可得到更舒适的睡眠环境，并且在初期运转时可通过高能 力运转快速地进行冷却或加热。此外，可减少压缩机9的间歇运转，不仅可抑制睡眠时的刺 耳噪音，还能通过减少运转损耗来降低耗电量。此外，根据纵轴表示传感器温度、横轴表示温度调节的标度盘位置的图9可知，检 测寝具主体3的空气流路27内的温度的温度传感器30的动作特性，例如也可以是，在冷却 运转时，固定温度传感器30的开启(ON)温度且空气流路27的温度上升到规定温度的情况 下，无论处于何种标度盘位置，驱动压缩机9使温度调节单元2冷却运转，若标度盘位置在 “强”方向，则通过随之降低关闭(OFF)温度从而加强冷却程度。在加热运转的情况下，未给出特别图示，但与上述相反地，可以使温度传感器30 的关闭温度为固定值并使开启温度沿标度盘位置升高，若进行上述控制，则能够通过温度调节单元2实现温度变动小的寝具主体3的运转。并且，若利用使用了红外线的无线等，将温度调节单元2的控制器以远程的方式 设置在寝具主体3的周边的适当的地方，则使用者在进入寝具主体3并睡眠的状态下，可容 易地进行运转操作，此外，也可以使用麦克通过声音进行运转操作。进而，一边使用脑电波、基于心脏所挤出的血液的压力变化的波形即脉搏波、或 者基于心跳及心电检测的睡眠检测传感器，检测寝具中的人的睡眠状态，一边进行控制以 便在入睡时将冷却稍微加强而在入睡后将温度稍微升高等，从而能够形成更精细的温度氛 围，不仅可以控制舒适的睡眠，还可控制起床时间。如图10所示，作为替换上述实施例中的温度调节单元2的制冷循环的结构， 也可以使用由作为热电变换元件的佩尔蒂埃(Peltier)元件等构成的热模块(thermo module) 37，并在其一侧配置冷却用热交换器13’和送风风扇18’，在其另一侧配置散热用 热交换器10’和散热风扇11’，对热模块37施加直流电压，通过驱动各风扇18’、11’，将通 过电子冷却作用而冷却了的冷却用热交换器13’的热经由上述实施例中的结合管道4供给 到寝具主体3，并冷却至规定温度。在对寝具主体3进行加热的情况下，可通过对施加于上 述热模块37的电压的正负进行反转来切换。根据这种结构，温度调节单元2的结构更为简单，由于不使用压缩机所以没有驱 动部，能实现静音化、轻量化，并且可得到耐振动的单元。此外，如图11所示，如果除了使用上述热模块37之外，还使用在管道内封入工作 液并通过相变进行热移动的热虹吸管38，且通过该热虹吸管38将热模块37的热经由传热 块39而转移到各热交换器11’、13’，则在上述实施例的效果之外，还能够省略温度调节单 元2内的零件的配置布局及缩短结合管道4的长度，从而可降低成本。此外，在上述各实施例中，对在货车等车内使用的由温度调节单元2和寝具主体3 构成的温度调节空气循环式寝具1进行了说明，但本发明不限于车载用，也可活用于家庭 中的个人及医院，并且也可在户外广泛展开使用。并且，考虑到将这些对象物在户外使用的 情况，电源不限于交流电源，也可以使用电池。
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权利要求
一种温度调节空气循环式寝具，其特征在于，包括温度调节单元，基于冷却或加热作用来控制吹出空气温度；及寝具主体，设置有导入来自该温度调节单元的吹出空气并使之循环的空气流路，从而对内部进行冷却或加热，该温度调节空气循环式寝具检测在上述寝具内循环的空气温度，通过温度调节单元控制吹出空气的温度。
2.如权利要求1所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，在寝具主体的空气流路的出口部和温度调节单元之间安装有检测空气温度的传感器， 通过该传感器的检测温度进行温度调节单元的运转控制。
3.如权利要求2所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，将检测空气温度的传感器设置在温度调节单元的返回空气的风道内。
4.如权利要求2所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，用结合管道来结合寝具主体和温度调节单元，上述结合管道由吹出管道和返回管道形 成，该吹出管道从温度调节单元朝向寝具主体吹气，该返回管道从寝具主体朝向温度调节 单元吹气，并且将检测空气温度的传感器设置在上述返回管道内。
5.如权利要求4所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，用筒状的刚体形成结合管道，并且用具有可挠性的弹性材料形成寝具主体的与结合管 道连接的连接部，在上述连接部中水平设置传感器以使得该传感器与来自出口侧的空气流 垂直，该传感器安装在传感器固定件上，该传感器固定件的保持部能够转动地保持在上述 结合管道的端部。
6.如权利要求2所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，检测空气流路的出口部温度的传感器的开启温度保持为固定值，关闭温度能够通过温 度调节标度盘来改变。
7.如权利要求1所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，温度调节单元由制冷循环构成，该制冷循环是环状地连接压缩机、冷凝器和蒸发器而 成的，上述蒸发器收容在由绝热壁体形成且具有吹出风道和返回风道的温度调节室内，并 且在机械室内设置有压缩机和冷凝器，通过以连接上述压缩机的上游侧和下游侧的方式而 设置的四通阀来切换制冷剂流路，从而使上述蒸发器成为能够冷暖切换的热交换器。
8.如权利要求7所述的温度调节空气循环式寝具，其特征在于，将压缩机设置为基于变换器的能力可变式，检测寝具主体中的空气流路的出口温度和 周围温度并控制压缩机的转速，从而调节蒸发器温度。
全文摘要
本发明提供一种温度调节空气循环式寝具，将由温度调节单元生成的吹出空气导入到设置在寝具主体周围的空气流路，从而对其内部的人身体进行冷却或加热，并且通过控制上述吹出空气的温度来不受外部空气温度影响地形成舒适的睡眠环境，用紧凑的结构抑制二氧化碳的排出且耗电低。包含温度调节单元(2)，控制基于冷却或加热作用的吹出空气的温度；以及寝具主体(3)，周围设置有导入来自该温度调节单元的空气并使之循环的空气流路(27)，并对内部进行冷却或加热，该温度调节空气循环式寝具的特征在于，检测在上述寝具内部循环的空气的温度并通过温度调节单元控制吹出空气的温度。
文档编号A47C21/04GK101835410SQ200880113200
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月21日 优先权日2007年10月26日
发明者尾崎达哉, 江村雄次, 石川浩也, 落合浩一郎, 足立幸作, 阪本则秋 申请人:东芝家用电器控股株式会社;东芝家用电器株式会社