一种软硬可调节结构、床垫及其软硬度调节方法

技术领域

本发明涉及智能家具技术领域，尤其涉及一种软硬可调节结构、床垫及其软硬度调节方法。

背景技术

近年来，睡眠问题受到了人们越来越多的关注。床垫的软硬程度是决定睡眠质量的关键之一，床垫的软硬程度符合个人喜好和个人形体特征能够为用户提供健康睡眠和舒适睡眠。因此，能够调节软硬程度的智能床垫，例如通过调节气囊充气量来调节软硬程度的充气智能床垫，越来越受到用户的关注。

但是，以气囊作为实现床垫软硬度调节的核心部件有以下两个问题：

一、床垫的弹性性能较差，在气囊充气量较大的情况下床垫会非常硬，在气囊充气量较小的情况下床垫会非常软，甚至于产生塌陷，影响睡感；

二、通常，气囊的使用寿命远低于传统弹簧的使用寿命，容易老化漏气，一旦漏气则无法正常使用，维护成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软硬可调节结构、床垫及其软硬度调节方法，以克服现有的充气智能床垫存在的弹性性能较差和使用寿命较低的缺陷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种软硬可调节结构，包括：；

调温层，沿其层面划分为至少一个调温分区，每个调温分区内均设有升温单元；

感温层，层叠设置于所述调温层的上层，内置有软硬度能够随所述调温层的温度发生变化的感温材料单元；

控制器，与所述升温单元电连接，用于单独控制各个所述升温单元升温或降温，或者一体控制多个所述升温单元升温或降温，以调节各个调温分区的实时温度。

可选的，所述升温单元包括石墨烯发热结构和/或碳纤维发热结构，所述感温材料单元包括硅胶结构和/或3D网状聚氯乙烯结构。

可选的，每个所述调温分区内还设有温度传感器，用于检测对应调温分区的实时温度；

所述控制器，具体用于控制所述升温单元升温或降温直至对应调温分区的实时温度达到目标温度。

可选的，所述软硬可调节结构还包括叠设于所述感温层上层的隔热层；

所述隔热层包括隔热本体，所述隔热本体的顶层间隔开设有多个条形凹槽，所述条形凹槽内设有气管，所述气管的一端封闭、另一端开口并连通气泵，所述气管的管体开设有多个连通外界的通气孔。

可选的，所述软硬可调节结构还包括叠设于所述感温层上层的压力感应层，所述压力感应层沿其层面划分为至少一个压力感应分区，所述压力感应分区与所述调温分区一一对应；

所述控制器，具体用于实时检测各个压力感应分区之间的压力感测差值，并调节各个调温分区的实时温度，直至所述压力感测差值小于预设阈值。

一种床垫，包括如上任一项所述的软硬可调节结构。

可选的，所述调温层具体划分为头部调温分区、肩背部调温分区、腰部调温分区、臀部调温分区和腿部调温分区。

可选的，所述调温层的上层还叠设有舒适层，所述调温层的下层还叠设有床网层。

一种如上所述床垫的软硬度调节方法，包括：

提供反映软硬度等级与目标温度区间对应关系的参考对照表；

针对每个所述调温分区，分别确定对应的目标软硬度等级，根据所述参考对照表和所述目标软硬度等级确定对应的目标温度区间，控制当前调温分区的升温单元升温或降温，直至当前调温分区的实时温度达到对应的目标温度区间。

另一种如上所述床垫的软硬度调节方法，包括

实时检测各个调温分区对应的各个压力感应分区之间的压力感测差值，并调节各个调温分区的实时温度，直至所述压力感测差值小于预设阈值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明实施例提供的软硬可调节结构中，由于采用层叠设置方式，感温层内的感温材料单元与调温层内的升温单元会相接触或者紧邻设置，因此在升温单元被加热至不同温度时，其产生的热量均会被传导至感温材料单元，因感温材料单元的软硬度与温度具有强相关性，所以感温材料单元会随当前温度发生软硬度变化，从而实现软硬度调节结构的软硬度调节。

在调温层被划分为多个调温分区的情况下，可对这些调温分区的升温单元采用单独控制方式，以设定的目标软硬度等级或者各个压力感应分区的压力感应差值为依据，控制各个调温分区的实时温度，最终使得软硬可调节结构的各个区域分别呈现出所需的软硬度。

与传统的通过调节气囊充气量的方式相比较，本发明实施例不仅能够确保获得良好的软硬度调节效果，而且具有较长的使用寿命，降低使用维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的软硬可调节结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种软硬可调节结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的隔热层的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种软硬可调节结构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的床垫结构示意图；

图6为本发明实施例提供的床垫的调温层的分区方式示意图；

图7为本发明实施例提供的一种软硬度调节方法流程图；

图8为本发明实施例提供的另一种软硬度调节方法流程图。

图示说明：调温层1、感温层2、隔热层3、压力感应层4、舒适层5、床网层6、隔热本体31、条形凹槽32、气管33、通气孔34。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为克服现有的充气床垫所存在的弹性差和使用寿命短的问题，本发明实施例提供了一种软硬可调节结构，其替换了常规的气囊充气调节方式，采用非常规的温度调节方式，不仅能够确保获得良好的软硬度调节效果，而且具有较长的使用寿命，降低使用成本。

需要说明的是，本发明实施例提供的软硬可调节结构，其具有软硬度可调节功能，不仅可以应用于床垫、沙发、座椅、桌板等任意具有软硬度调节需求的家居家具和办公家具，还可以应用于墙壁以及各种工具、玩具、用品及器械设备等的整体或者局部表面，以获得良好的用户使用体验。

具体的，请参阅图1，本发明实施例提供的软硬可调节结构包括：调温层1、感温层2和控制器。

调温层1，沿其层面划分为至少一个调温分区，每个调温分区内均设有升温单元。

感温层2，层叠设置于调温层1的上层，内置有软硬度能够随调温层1的温度发生变化的感温材料单元。

控制器，与升温单元电连接，用于单独控制各个升温单元升温或降温，或者一体控制多个升温单元升温或降温，以调节各个调温分区的实时温度。

需要说明的是，升温单元是指能够通过电加热或者其他各种常规加热方式被加热，且被加热程度在可以一定范围内调节，以使得其所在调温分区的温度发生改变的各种材料单元。在实际制作时，可以从材料和结构两个角度出发，制得发热效率高以及便于控制的升温单元，例如石墨烯发热结构和/或碳纤维发热结构，这两种材料均可以通过电加热的方式实现发热。

上述软硬可调节结构中，由于采用层叠设置方式，感温层2内的感温材料单元与调温层1内的升温单元会相接触或者紧邻设置，因此在升温单元被加热至不同温度时，其产生的热量均会被传导至感温材料单元，因感温材料单元的软硬度与温度具有强相关性，所以感温材料单元会随当前温度发生软硬度变化，从而实现软硬度调节结构的软硬度调节。

通常而言，温度越高，感温材料单元的软度越高，硬度越低；温度越低，感温材料单元的软度越低，硬度越高。当然，不同的感温材料单元由于材料特性存在差异，因此软硬度随温度变化的幅度也会存在差异。在实际应用中感温材料单元可选择单一材料制成，也可以选择复合材料制成，为实现良好的软硬改变效果和效率，也可以对感温材料单元的结构进行各种优化设计，本发明实施例对此不作限定。

示例性的，感温材料单元包括硅胶结构和/或3D网状聚氯乙烯结构。这两种材料对温度感应较为敏感，且具有较大的调节空间，能实现较大幅度的软硬度调节，基于此可实现多种软硬度等级调控，以满足多样化的使用场景和使用需求，而且可控性强，有利于实现精准的软硬度控制。

为确保温度调控精度，每个调温分区内还设有温度传感器，用于检测对应调温分区的实时温度；控制器，具体用于控制升温单元升温或降温直至对应调温分区的实时温度达到目标温度。这样，借助温度传感器对实时温度的监测功能，控制器能够快速有效地对升温单元进行加热控制。

需要说明的是，在调温层1被划分为多个调温分区的情况下，控制器可对这些调温分区的升温单元既可以采用一体控制方式，使得各个调温分区的实时温度基本保持一致；也可以采用单独控制方式，这样控制各个调温分区的实时温度基本一致，或者不一致，最终使得软硬可调节结构的各个区域呈现出不同的软硬度。

在将软硬度可调节结构应用至不同的产品中时，可以根据实际产品的特征和用户需求，对调温层1的调温分区采用不同的划分数量和划分方式，本发明实施例对此不作具体限定。

由于感温层2在其软硬度随升温单元的温度升高而发生改变的同时，感温层2也会在一定程度上因吸收热量而变热，在某些使用环境中(如夏天)会导致用户使用体验下降。

为此，请参阅图2，本发明实施例提供了另一软硬可调节结构，在图1的基础上增加了叠设于感温层2上层的隔热层3，用于实现表面的散热功能。

具体的，如图3所示，隔热层3包括海绵等材料制成的隔热本体31，隔热本体31的顶层间隔开设有多个条形凹槽32，条形凹槽32内设有气管33，气管33的一端封闭、另一端开口并连通气泵，气管33的管体开设有多个连通外界的通气孔34。在应用时，可选择在特定时刻开启隔热层3的散热功能，通过气泵来控制气管33内外气体循环交换，进而通过气体流动来将热量交换至外界。

请参阅图4，本发明实施例提供了又一软硬可调节结构，在图1的基础上增加了叠设于感温层2上层的压力感应层4，该压力感应层4沿其层面划分为至少一个压力感应分区，各压力感应分区与调温层1的各调温分区一一对应；

控制器，具体用于实时检测各个压力感应分区之间的压力感测差值，并调节各个调温分区的实时温度，直至压力感测差值小于预设阈值。

该软硬可调节结构，结合压力感应层4的压力感应结果来进行各个调温分区的温度调节，可实现各个分区的软硬度自适应调节，以使得在承受不同压力大小的情况下各个分区均能够提供基本一致的弹性支撑力度，提高使用体验。

需要指出的是，上述隔热层3和压力感应层4可以结合使用，结合方式包括两种：一种为将隔热层3和压力感应层4合并为一层，在同一层主体材料中同时增设隔热结构和压力感应单元，以同时实现散热和压力感应功能；另一种为将隔热层3和压力感应层4均叠设于感温层2的上层，分别实现各自的功能。

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种床垫，包括上述的任意一种软硬可调节结构，由于采用了该软硬可调节结构，床垫可以通过温度调控方式来实现软硬度的有效调节。此外，调温层1的上层还叠设有舒适层5，调温层1的下层还叠设有床网层6。

请参阅图6，在应用至床垫产品中时，调温层1可以根据人体形体特征具体划分为头部调温分区、肩背部调温分区、腰部调温分区、臀部调温分区和腿部调温分区。这样，可以针对不同的人体部位，来分别调整对应分区的软硬度，以实现良好舒适的支撑功能。

相应的，请参阅图7，本发明实施例还提供了应用于上述床垫的一种软硬度调节方法，包括：

步骤101、提供反映软硬度等级与目标温度区间对应关系的参考对照表。

步骤102、针对每个调温分区，分别确定对应的目标软硬度等级，根据参考对照表和目标软硬度等级确定对应的目标温度区间，控制当前调温分区的升温单元升温或降温，直至当前调温分区的实时温度达到对应的目标温度区间。

请参阅图8，本发明实施例还提供了应用于上述床垫的另一种软硬度调节方法，包括：

步骤201、实时检测各个调温分区对应的各个压力感应分区之间的压力感测差值。

步骤202、调节各个调温分区的实时温度，直至所述压力感测差值小于预设阈值。

上述两种软硬度调节方法中，前者采用被动调控方式，以用户指定的目标软硬度等级来作为调温分区的温度调控依据；后者采用智能化的主动调控方式，以自动感应到的各个压力感测差值作为调温分区的温度调控依据，实现自动动态调整，能够适合用户的各个部位均得到基本相同大小的弹性支撑力度，最大程度的提升了用户体验。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。