國專利申請公開N0.2011/0252562中描述了這樣的多層身體支撐部分,這些美國專利中的每一篇通過該引用并入本文。
[0040]現在轉向被包括在本發明的支撐墊中的熱電元件,各種熱電元件可以合并到支撐墊中以及用來加熱或冷卻示例性支撐墊的表面,包括將電能轉換成熱的電阻加熱器以及其它熱電元件。在圖1-4中所示的示例性床墊組件10中,如上文所指出的,熱電元件是珀耳貼元件30,其被定位在床墊組件10中并且被配置成允許用戶控制床墊組件10的身體支撐部分20的第一表面22的溫度,然后可以憑借使身體支撐部分20的第一表面22接近舒適層70來改變床墊組件10的舒適層70的溫度。珀耳帖元件30,也可以被稱為珀耳帖裝置、珀耳帖加熱器或熱泵、固態冷凝裝置或熱電熱泵,是固態活性熱泵,其通過使一定量的電流流經珀耳帖元件30以產生珀耳帖效應將來自床墊組件10的身體支撐部分20的一側的熱傳遞至身體支撐部分20的另一側,或換言之,在兩種不同金屬的電氣連接部處存在熱。
[0041]在圖1-4中所示的珀耳帖元件30中,兩種不同金屬的連接部是以η型半導體或元件32和P型半導體或元件34的形式。在這些珀耳帖元件30中,當一定量的電流沿第一方向流經η型元件32時,橫跨金屬互連部33,并且流入到P型元件34中,產生珀耳帖效應,因而η型元件32中的電子沿電流的相反方向移動,而ρ型元件34中的空穴沿電流方向移動,使得朝身體支撐部分20的第二表面24移除來自床墊組件10的身體支撐部分20的第一表面22的熱。類似地,利用珀耳帖元件30,一旦一定量的電流沿第二(例如,相反)方向流經珀耳帖元件30和η型元件32以及ρ型元件34,就會產生反向珀耳帖效應,并且珀耳帖元件30可以用來通過從身體支撐部分20的第二表面24朝身體支撐部分20的第一表面22吸走熱量來加熱身體支撐部分20的第一表面22。
[0042]如圖2中所示,為了促進身體支撐部分20的第一表面22的加熱和冷卻,珀耳帖元件30大致跨越床墊組件10的身體支撐部分20的寬度,使得每個珀耳帖元件31的上部31被定位在身體支撐部分20的第一表面22的上方并且與該第一表面22相鄰,并且珀耳帖元件30的金屬互連部分33被定位在身體支撐部分20的第二表面24的下方并且與該第二表面24相鄰。為了允許珀耳帖元件30經過身體支撐部分20,身體支撐部分20包括多個柱狀空隙26,其中身體支撐部分20的部分已經被移除以允許包括將被定位在其中的η型元件32和ρ型元件34的珀耳帖元件30的一部分經過身體支撐部分20并且允許熱從身體支撐部分20的一個表面被傳遞至另一個表面。換句話說,如圖2最佳所示,珀耳帖元件30被定位成與身體支撐部分20相鄰并且將熱從身體支撐部分20的一個表面通過身體支撐部分20直接傳遞至身體支撐部分20的另一個表面。
[0043]現在參照圖2-4,為了進一步利用珀耳帖元件30的加熱和冷卻能力,珀耳帖元件30串聯地布置,其中珀耳帖元件30接連地被布置以跨過身體支撐部分20或其一部分的整個第一表面22提供大致均勻且連續的加熱或冷卻。就這點而言,如圖3最佳所示,珀耳帖元件30進一步被布置成陣列35a、35b、35c、35d,使得珀耳帖元件30組定位在身體支撐部分20的某些區域上并且用來選擇性地加熱或冷卻身體支撐部分20的區域。每個這樣的區域將與用戶的身體的易于過熱或冷卻的特定部位(例如,用戶的軀干或頭部相對于用戶的腿)相接觸。例如,如下文進一步詳細描述的,在一些實施例中,珀耳帖元件30的陣列35a、35b、35c、35d是獨立可尋址的,使得能夠冷卻將與位于仰臥或俯臥位置中的用戶的軀干或頭部相接觸的陣列35a、35c,而加熱將接近位于仰臥或俯臥位置的用戶的腿的陣列35b、35d?當然,為了提供對第一表面22的選擇性加熱和冷卻的更大量的控制,在陣列35a、35b、35c、35d中珀耳帖元件30的單獨的行或列也能夠是獨立可尋址的,使得身體支撐部分20的第一表面22的更多特定部分可以選擇性地被加熱和冷卻以允許用戶的身體的特定部分加熱或冷卻,或僅允許最靠近接觸用戶的身體的珀耳帖元件30被選擇性地加熱或冷卻(例如,當用戶側躺時)。同樣地,雖然在圖2-4中未示出,但是還應領會,在本發明的床墊組件中所使用的珀耳帖元件可以以相互不串聯連接的離散珀耳帖元件的形式提供,從而對身體支撐部分的第一表面的加熱和冷卻提供甚至更大的控制量。
[0044]現在參照圖1、圖2和圖4,除了被配置成選擇性地加熱或冷卻身體支撐部分20的第一表面22之外,珀耳帖元件30也可操作地連接到床墊組件10的散熱部分40。這樣的散熱部分40由吸熱材料構成。更具體地,在圖1、圖2和圖4中所示的實施例中,床墊組件10的散熱部分40由固定至身體支撐部分20的整個第二表面24并且覆蓋該整個第二表面24的大致均勻的彈性凝膠狀材料層構成。散熱部分40的彈性凝膠狀材料還包圍珀耳帖元件30的靠近身體支撐部分20的第二表面24的金屬互連部33。就這點而言,通過將珀耳帖元件30可操作地連接到散熱部分40,除了為珀耳帖元件30提供結構支撐之外,當身體支撐部分20的第一表面22被冷卻時,散熱部分40提供熱量可以被驅散到其中的排熱器或散熱器。可替代地,當身體支撐部分20的第一表面22被加熱時,散熱部分40還能夠通過將散熱部分40中任意收集的熱量從散熱部分40傳遞至身體支撐部分20的第一表面22而被用作熱源。因此,散熱部分40至少部分地允許床墊組件10的身體支撐部分20的第一表面22被選擇性地加熱和冷卻,無需風扇或其它類似的裝置來將珀耳帖效應的熱量副產物排放至周圍大氣,也無需獨立的熱源為身體支撐部分20的第一表面22供應熱量。
[0045]作為改進,在本發明的利用彈性凝膠狀材料作為排熱器或散熱器的另一實施例中,現在參照圖5,提供了示例性床墊組件110,其包括舒適層170、具有第一表面122和第二表面124的身體支撐部分120、多個珀耳帖元件130、和包括彈性凝膠狀材料的散熱部分140。然而,不像圖1-4中所示的床墊組件10,被包括在散熱層140中的彈性凝膠狀材料不是以大致連續層的形式,而是替而以三維彈性凝膠狀材料塊142的形式。彈性凝膠狀材料塊142中的每一個可以與相鄰的塊142隔開預定的距離,但是,大致定位成使得塊142各自包圍珀耳帖元件130的金屬互連部133,從而為珀耳帖元件130提供個性化散熱器。
[0046]具有各種其它構造或由在示例性身體支撐部分的第一表面被冷卻時能夠充當散熱器的各種其它材料構成并且在身體支撐部分的第一表面被加熱時也能夠充當熱源的散熱部分,諸如流體層等,也可以被包括在根據本發明制造的床墊組件或其它支撐墊中。例如,作為對本發明的床墊組件的散熱部分的另一項改進,現在參考圖11和圖12,提供了示例性床墊組件610,其包括舒適層670、具有第一表面622和第二表面624的身體支撐部分620、多個珀耳帖元件630和散熱部分640,所述多個珀耳帖元件630中的每一個被定位在身體支撐部分620的柱狀空隙626中。然而,不像圖1-5中所示的散熱部分40、140,散熱部分640不由彈性凝膠狀材料構成,而是由包括具有網狀蜂窩狀結構而且可操作地連接到珀耳帖元件630的多個單元的柔性泡沫體構成,使得來自身體支撐部分620的第一表面622的熱可以被傳遞至散熱部分640的網狀蜂窩狀結構中。
[0047]網狀泡沫體(粘彈性或以其它方式)是蜂窩泡沫體結構,其中,泡沫體的單元本質上是像骨骼的。換言之,網狀泡沫體的單元各自由多個被單元棱(cell strut)包圍的孔徑窗口限定,其中,網狀泡沫體的單元窗口可以完全不存在(僅留下單元棱)或基本缺失。在一些實施例中,如果單元的窗口的至少50%缺失(即,窗口具有貫通其的孔徑,或窗口完全缺失并且因此僅留下單元棱),則泡沫體被認為“網狀的”。這樣的結構通過破壞或另外移除單元窗口材料,通過化學或機械裝置,或通過在泡沫體的制造過程期間防止單元窗口的完整形成而構建。
[0048]不考慮用來產生網狀泡沫體的制造過程,網狀泡沫體憑借其網狀蜂窩狀結構具有很好地適合于在床墊組件610的散熱部分640中使用的特性,包括允許流體移動通過網狀泡沫體的增強的能力以及因此,在床墊組件610的身體支撐部分620和舒適層670內提供增強的空氣和/或熱運動、使增強的空氣和/或熱運動經過所述身體支撐部分620和舒適層670和遠離所述身體支撐部分620和舒適層670的能力。就這點而言,通過包圍散熱部分640的網狀泡沫體中的金屬互連部633,由作為身體支撐部分620的第一表面622的冷卻的一部分的珀耳帖元件630傳遞至散熱層640的熱被允許容易地驅散遍及散熱部分640的網狀泡沫體。一旦將熱量傳遞到網狀蜂窩狀結構中,通過將一定量的空氣輸送通過散熱部分640的網狀蜂窩狀結構,可以將熱量容易地從散熱部分640傳遞出來。
[0049]為了輔助輸送空氣通過床墊組件610的散熱部分640,在一個示例性實施例中,并且仍然參照圖11和圖12,散熱部分640包括進口端690和出口端692,所述進口端690和出口端692被包括在散熱部分640中以提供空氣能夠通過其流經散熱部分640的路徑。而且,在床墊組件610中,在身體支撐部分620的第一表面622的冷卻期間從珀耳帖元件630被轉移到散熱部分640中的熱可以通過包含密封部645 (即,外皮)被迫僅從散熱層的某些部分流出,該密封部645覆蓋散熱部分640并且將熱量有效地困在散熱部分640中并且防止熱流回到身體支撐部分620中。因此,