包括热电元件和空气管道的支撑垫和控制其表面温度的方法技术

本发明专利技术提供了一种支撑垫和控制支撑垫的表面温度的方法，该支撑垫用于向倚靠在其上的使用者提供个性化的加热和冷却。支撑垫包括身体支撑层；多个热电元件，该多个热电元件定位并且构造为选择性地提供身体支撑层的加热或冷却；传热层，该传热层定位为与身体支撑部分相邻并且操作地连接到热电元件；基层，该基层定位为与身体支撑层相对的传热层相邻并且限定了一个或多个入口管道和出口管道；以及一个或多个风扇，该一个或多个风扇操作地连接到出口管道中的每个出口管道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求了来自于2013年6月18日提交的美国临时专利申请N0.61/836,268和于2014年6月18日提交的美国临时专利申请N0.61/836,245的优先权，其完整公开通过此参考并入本文。
本专利技术涉及支撑垫和用于控制支撑垫的表面温度的方法。特别地，本专利技术涉及支撑垫，诸如床垫组件，所述支撑垫使用了热电元件和内部空气管道以选择性地加热或冷却支撑垫的表面。
技术介绍
成功的和安静的睡眠的一个方面是个人睡眠舒适性。医疗研究表明，睡眠剥夺(“睡眠负债”)可能具有对于长寿、生产能力和总体精神、情绪和身体健康的显著的负面影响。长期睡眠负债与体重增加相联系，且更特别地，长期睡眠负债被观察到不仅影响身体处理和存储碳水化合物的方式，而且被观察到改变了影响食欲的激素水平。此外，睡眠负债可能导致易怒、急躁、无法集中注意力和喜怒无常，这导致一些研究者认为在睡眠负债和工作现场事故、交通事故和一般的午后分心之间存在联系。此外，睡眠障碍与高血压、增加的应激激素水平和不规则心跳之间存在联系，且另外的研究最近表明，睡眠的缺乏可能影响免疫功能，从而导致对于疾患和疾病例如癌症的增加的易感性。总之，研究者现在认为，睡眠负债花费由于这些各种影响导致的美国每年630亿美元的损失的生产力。因此，改进了睡眠舒适性并且降低了个人睡眠负债的支撑垫是高度地期望的和有益的。
技术实现思路
本专利技术包括支撑垫和由于控制支撑垫的表面温度的方法。特别地，本专利技术包括支撑垫，诸如床垫组件，所述支撑垫利用热电元件和内部空气管道以选择性地加热或冷却支撑垫的表面。因此，本专利技术的支撑垫允许使用者通过控制支撑垫的表面温度来将包括睡眠舒适性的其舒适水平个人化。在本专利技术的一个示例性的实施例中，支撑垫设置为床垫组件的形式，该床垫组件包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的身体支撑层。床垫组件进一步包括多个热电元件，该多个热电元件定位为并且构造为在身体支撑层的第一表面处选择性地提供加热或冷却。床垫组件也包括传热层和基层。传热层定位为与身体支撑层的第二表面相邻并且操作地连接到热电元件，而基层定位为与身体支撑层相对的传热层相邻。除定位为与传热层相邻外，基层限定了与传热层流体连通的入口管道和同样与传热层流体连通但以预定距离与入口管道间隔开的出口管道。在床垫组件内进一步包括的是风扇，该风扇操作地连接到出口管道，并且如在下文中进一步详细地描述，起作用为将一定量的空气从入口管道抽吸、通过传热层、并且进入出口管道内、然后使空气从床垫组件散开。对于床垫组件的身体支撑层，该身体支撑层一般地由柔性的泡沫组成，所述柔性泡沫能够将来自使用者的身体或其身体的部分的压力合适地分配在身体支撑层上。在一些实施例中，柔性泡沫是具有期望的密度和硬度的粘弹性泡沫，并且允许在床垫组件的身体支撑层上均匀地吸收并且平均地分配压力。在此方面，在某些实施例中，身体支撑层能够进一步被舒适层覆盖，该舒适层定位在身体支撑层的第一表面顶部上，以提供对于倚靠在床垫组件上的使用者的身体或其身体的部分的另外的舒适水平。在某些实施例中，此舒适层也由粘弹性泡沫或其他泡沫组成，但典型具有低于床垫组件的身体支撑层的密度的密度，以提供更软的表面，在所述表面上在使用者身体和床垫组件的热电元件之间安放且也提供了足够软的屏障，所述屏障的位置将在下文中进一步详细描述。对于床垫组件的热电元件，该热电元件定位在床垫组件内并且构造为允许使用者控制床垫组件的身体支撑层的第一(或上)表面的温度。例如，在某些实施例中，热电元件由多个泊耳帖(Peltier)元件组成，所述泊耳帖元件在使一定量的电流在第一方向上流动通过其时通过从身体支撑层的第一表面并且朝向身体支撑层的第二表面吸热来冷却所述第一表面。类似地，在某些实施例中，在使一定量的电流在第二(例如相反的)方向上流动通过珀耳帖元件时，所述珀耳帖元件通过从身体支撑层的第二表面并且朝向身体支撑部分的第一表面吸热来加热身体支撑层的第一表面。为了进一步利用珀耳帖元件的加热和冷却能力，在某些实施例中，珀耳帖元件串联地布置，使得珀耳帖元件相继地布置并且能够在身体支撑层的整个表面或所述表面的期望的部分中提供加热或冷却。在其他实施例中，珀耳帖元件以阵列布置，使得珀耳帖元件的组能够定位在身体支撑部分的期望的区域上并且用于选择性地加热或冷却与使用者的身体的易于被过度加热或冷却(例如分别为使用者的躯干和脚部)的特定的部分接触的身体支撑部分的区域。在一些实施例中，为了提供其中珀耳帖元件能够容易地从其移除的床垫组件，该床垫组件能够包括一个或多个可移除的部分，该可移除的部分由身体支撑层的区域和传热层的相应的区域组成，并且该可移除部分每个容纳了珀耳帖元件的阵列。在一些实施例中，为了提供对于选择性的加热和冷却身体支撑层的第一表面的更大量的控制，珀耳帖元件由离散的珀耳帖元件组成，可单独地寻址，或可包括前述两种情况。为了便于加热和冷却身体支撑层的第一表面，每个珀耳帖元件典型地跨度为床垫组件的身体支撑层的宽度，使得每个珀耳帖元件的第一侧定位在身体支撑部分的第一表面上方或与身体支撑部分的第一表面相邻，并且每个珀耳帖元件的相反的侧定位在身体支撑部分的第二表面下方或与其相邻。在这些实施例中，身体支撑层典型地限定了多个狭槽，该狭槽每个包括将热从身体支撑表面的一个表面传递到另一个表面的珀耳帖元件的部分。换言之，在某些实施例中，珀耳帖元件定位为与身体支撑层相邻并且直接使热从身体支撑层的一个表面通过身体支撑层的内部、并且传递到身体支撑层的另一个表面。除了构造为选择性地加热或冷却身体支撑部分的第一表面外，热电元件也操作地连接到传热层，该传热层典型地由多孔的柔性泡沫组成。在一些实施例中，床垫组件的传热层由多孔的粘弹性泡沫组成，所述泡沫封装了与身体支撑层的第二表面相邻或在所述第二表面附近的珀耳帖元件的至少部分。通过将珀耳帖元件操作地连接到传热层，该传热层除提供对于珀耳帖元件和上覆的身体支撑层的结构支撑之外，也提供了开放的环境，诸如通过从珀耳帖元件到传热层的多孔的柔性泡沫的散热，由珀耳帖元件生成的热能够传递到开放的环境中。在将热从珀耳帖元件传递到传热层的多孔柔性泡沫内时，通过将一定量的空气传送通过传热层的多孔柔性泡沫然后能够将热传出传热层。现在转到床垫组件的基层，如所指出，基层限定了与传热层流体连通的入口管道和同样与传热层流体连通的并且操作地连接到风扇的出口管道。基层一般地也由柔性泡沫组成。然而，在一些实施例中，基层由具有小于组成定位在基层上方的传热层的柔性泡沫的多孔性的多孔性的柔性泡沫组成。在此方面，当操作地连接到出口管道的风扇被启动时，风扇不直接将空气抽吸到入口管道内、通过基层、进而进入出口管道内并且离开床垫组件。替代地，通过在床垫组件内包括基层，该基层由具有小于组成传热层的柔性泡沫的多孔性的多孔性的柔性泡沫组成，风扇起作用以产生空气流动路径，由此空气通过入口进入入口管道，遇到更低多孔性的基层，行进到更高多孔性的传热层内，获取由珀耳帖元件所生成的任何热，进而从传热层行进到出口管道内然后从床垫组件散开。进一步参考本专利技术的床垫组件，该床垫组件利用了具有低于相邻的传热层的多孔性的多孔性的基层，在一些实施例中提供了床垫组件，该床垫组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支撑垫，包括：身体支撑层，所述身体支撑层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；多个热电元件，所述多个热电元件定位并且构造为在所述身体支撑层的第一表面处选择性地提供加热或冷却；传热层，所述传热层定位为与所述身体支撑层的第二表面相邻，所述传热层操作地连接到所述热电元件；基层，所述基层定位为与所述身体支撑层相对地与所述传热层相邻，所述基层限定了与所述传热层流体连通的入口管道，并且所述基层进一步限定了与所述传热层流体连通的且以预定距离与所述入口管道间隔开的出口管道；以及风扇，所述风扇操作地连接到所述出口管道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍勒斯·R·埃斯克里奇三世，汤姆·米克尔森，马里奥·A·G·纳瓦，塞缪尔·K·波洛克，塔雷克·马坎西，莱斯利·A·伯顿，诺曼·L·沃恩，
申请(专利权)人：泰普尔派迪克管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US