本發(fā)明涉及一種保健床具，特別是一種高效節(jié)能提供人類生活休息的智能保健水床，屬于保健床具結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以節(jié)能而論代表我國文化的火炕與代表西方文化的壁爐相比，火炕的熱利用率要比壁爐至少高出幾十倍，其原因主要是我國的袓先將熱源選擇在了最佳的位置，計(jì)算一下床具上被子與室內(nèi)空間的容積，我們就可以清楚的了解到二者之間的差距。因火炕主要依賴于爐灶提供熱源，但是因火爐的諸多缺陷目前的城鎮(zhèn)居民中已鮮少使用。采用另一替代方式的是電熱毯，單人電熱毯的功率大約在40w左右，一方面存在著耗電量大、成本高的問題；另一方面因其具有電磁波污染、易失火等原因也逐漸被很多人棄用。

粗略計(jì)算，單人電熱毯的耗電量在980w/24h。而公開號為1095352的“一種熱循環(huán)式硬面調(diào)溫水床”是92年申請的一項(xiàng)發(fā)明專利，該專利技術(shù)中床具的耗電量為30w/24h。仍然存在耗能較為嚴(yán)重的問題。

我國是人均資源貧乏的國家，但浪費(fèi)尤其是能源浪費(fèi)巨大。單從煤炭消耗分析，從90年的10億噸，增至2015年的40多億噸，且隨著城市化的發(fā)展，煤炭的需求量會(huì)持續(xù)不斷的增加，因此產(chǎn)生資源加速枯竭、空氣、水土污染加重等諸多不利因素，嚴(yán)重影響我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和人民的身體健康。

以我國北方冬季取暖采取的漫灌式集體供暖為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年冬季用于供暖的用煤量達(dá)到15億噸，粗略統(tǒng)計(jì)每年浪費(fèi)1/2煤炭，耗能相當(dāng)大，對資源造成了浪費(fèi)，對環(huán)境造成了污染。

公開號cn2112025u是申請人于1992年申請的實(shí)用新型專利，其專利名稱為“渦流式導(dǎo)流泵”。該專利公開的技術(shù)內(nèi)容主要解決了熱量載體介質(zhì)從無序到有序的問題，但由于熱源裝置設(shè)在泵體外部，僅有軸向?qū)Я骷?，因此該技術(shù)方案公開的導(dǎo)流泵能量傳遞和轉(zhuǎn)換率均偏低。

此后，申請人一直致力于此類能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)換為液壓能的熱力泵研究。

2004年8月11日，申請人申請了一種名為“熱力泵”的發(fā)明專利申請，其授權(quán)公告號為cn100410548c。該專利公開的技術(shù)方案基于先前“渦流式導(dǎo)流泵”，提供了一種結(jié)構(gòu)更加合理、傳遞轉(zhuǎn)換能量速度更快、節(jié)能和傳熱效果更好的熱量交換傳遞裝置。其結(jié)構(gòu)主要是在泵體內(nèi)依次布置了熱源裝置和軸向?qū)Я骷⒃诒皿w內(nèi)壁與軸向?qū)Я骷g設(shè)計(jì)了徑向?qū)Я骷?。以此加?qiáng)熱交熱和傳遞效果。

此后，上述“熱力泵”在應(yīng)用過程中，依然存在著一些技術(shù)弊端，經(jīng)研究其主要原因在于泵體設(shè)計(jì)的軸向?qū)Я骱蛷较驅(qū)Я鹘Y(jié)構(gòu)的銜接性不良，對其內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)難以提供一個(gè)連續(xù)性的軸向循環(huán)空間，介質(zhì)受到的阻尼比較大，因而導(dǎo)致了導(dǎo)熱介質(zhì)在泵體內(nèi)的連續(xù)性不強(qiáng)，軸向推力不足，循環(huán)能力差，熱能利用率不足，泵體產(chǎn)生的液壓能難以滿足實(shí)際的動(dòng)力需求。

鑒于上述背景，申請人又經(jīng)過多年的潛心研究，提出本申請的熱力泵智能保健床具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決針對現(xiàn)有床具供熱裝置存在的熱交換率低、耗能大、有安全隱患、污染嚴(yán)重、資源浪費(fèi)等主要技術(shù)缺陷，進(jìn)而提供一種具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理、傳遞轉(zhuǎn)換熱能速度更快、無機(jī)械性摩擦和噪音、節(jié)能顯著、高效環(huán)保、安全可靠的熱力泵智能保健床具。

為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

熱力泵智能保健床具，配置于床體上使用，用以向床面供暖，包括安裝于床體的散熱管路a2，特殊之處在于，所述散熱管路a2的供電源采用的是熱力泵a1。

所述熱力泵a1通過串聯(lián)回路或串并聯(lián)回路與所述散熱管路a2相連。

所述散熱管路a2的上部鋪設(shè)有褥墊a7，下部鋪設(shè)有隔熱板a4，所述床體上安裝有電源開關(guān)a5以及溫控開關(guān)a。

進(jìn)一步的，為了使所述床具能夠起到針對性的熱療效果，所述散熱管路a2的上部鋪設(shè)有中藥墊a3，所述中藥墊a3內(nèi)置有相應(yīng)的中藥組分。

所述熱力泵a1包括分別具有介質(zhì)入口1和介質(zhì)出口2的泵體3，所述泵體3的一端通過所述介質(zhì)出口2與所述散熱管路a2的進(jìn)水管路相連通，所述泵體3的另一端通過所述介質(zhì)入口1與所述散熱管路a2的回水管路相連通。

所述泵體3包括整體呈雙層螺旋套管狀的主體結(jié)構(gòu)4，以及依賴并形成于所述主體結(jié)構(gòu)4上的：

螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1，軸向形成于所述主體結(jié)構(gòu)4的中部，其一端與所述介質(zhì)入口1相通，另一端與所述介質(zhì)出口2相通；

螺旋式外導(dǎo)流通道4-2，螺旋盤繞于所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1的外圍并與其保持同一螺旋方向；所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1與所述螺旋式外導(dǎo)流通道4-2分別間隔于主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3的內(nèi)外兩側(cè)；

電熱元件5，密封埋設(shè)于所述主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3預(yù)留孔位中，對所述主體結(jié)構(gòu)及其兩側(cè)的螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2內(nèi)的流體介質(zhì)提供加熱；

所述主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3上設(shè)有用于連通所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1與螺旋式外導(dǎo)流通道4-2的流體通孔4-4。

所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2在軸向上的截面形狀可以為連續(xù)的波浪段或連續(xù)的鋸齒段；

當(dāng)所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2在軸向上的截面形狀為連續(xù)的波浪段時(shí)，所述波浪段具有一波谷低點(diǎn)x，與所述波谷低點(diǎn)x相鄰的兩側(cè)高點(diǎn)分別定義為第一波峰高點(diǎn)y和第二波峰高點(diǎn)y1，以分別經(jīng)過波谷低點(diǎn)x和第一波峰高點(diǎn)y的兩垂直軸線的交點(diǎn)為原點(diǎn)o，則oy大于零，所述原點(diǎn)o至所述波谷低點(diǎn)x的距離ox應(yīng)小于兩個(gè)相鄰波谷低點(diǎn)之間的距離xx1，所述波谷低點(diǎn)x與第一波峰高點(diǎn)y之間為弧線段，所述波谷低點(diǎn)x與所述第二波峰高點(diǎn)y1之間為直線段或弧線段；

當(dāng)所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2在軸向上的截面形狀為連續(xù)的鋸齒段時(shí)，所述鋸齒段具有一齒根點(diǎn)z，與所述齒根點(diǎn)z相鄰的兩側(cè)高點(diǎn)分別定義為第一齒尖點(diǎn)h和第二齒尖點(diǎn)h1；以分別經(jīng)過齒根點(diǎn)z和第一齒尖點(diǎn)h的兩垂直軸線的交點(diǎn)為原點(diǎn)o，則原點(diǎn)o至第一齒尖點(diǎn)h之間的距離應(yīng)大于零，即oh＞0；所述原點(diǎn)o至所述齒根點(diǎn)z之間的距離oz大于等于零或小于零，即oz≥0或oz＜0；所述原點(diǎn)o至齒根點(diǎn)z之間的距離oz應(yīng)小于兩個(gè)相鄰齒根點(diǎn)之間的距離zz1，即oz<zz1；所述齒根點(diǎn)z與所述第一齒尖點(diǎn)h之間為直線段，所述齒根點(diǎn)z與所述第二齒尖點(diǎn)h1之間為直線段。

所述螺旋式外導(dǎo)流通道4-2形成于由所述主體結(jié)構(gòu)4圍設(shè)而成的螺旋管腔內(nèi)，其外周由主體結(jié)構(gòu)外套筒4-5包覆密封。

進(jìn)一步的，為了加強(qiáng)所述泵體3的保溫性能，所述外套筒4-5的外壁包覆有保溫隔熱層7；在所述保溫隔熱層7的外周設(shè)有作為防護(hù)層的外殼體8。

作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述流體通孔4-4設(shè)有兩個(gè)，分別開設(shè)于鄰近于介質(zhì)入口1和介質(zhì)出口2的主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3上；

所述泵體3的主體結(jié)構(gòu)4采用的是超導(dǎo)溫陶瓷材料；所述電熱元件5采用的是電熱絲；所述流體介質(zhì)采用的是水；

所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1、螺旋式外導(dǎo)流通道4-2及電熱元件5在整個(gè)泵體3中的螺旋方向和螺紋升角均保持一致。

所述泵體3的兩側(cè)端面分別設(shè)有密封圈9。

本發(fā)明的熱力泵智能保健床具，采用熱利用率極高的熱力泵作為熱源，與采用傳統(tǒng)熱交換方式的熱泵、熱管、機(jī)械泵、電熱器等熱交換裝置相比，熱利用率大大提高。與傳統(tǒng)的火炕取暖和電熱毯取暖的方式相比，一方面安全可靠無污染，另一方面節(jié)能高效衛(wèi)生，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)更加簡單合理，堅(jiān)固耐用免維護(hù)、無摩擦震動(dòng)、無噪音和化學(xué)污雜，應(yīng)用范圍廣泛，科技生命力持久，適用于居戶、企事業(yè)單位、敬老院、邊防極地卡所、宇宙飛船等需要改變生存條件的所有區(qū)域。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的熱力泵智能保健床具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：圖1的側(cè)視圖；

圖3：熱力泵與散熱管路的串并聯(lián)回路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：熱力泵與散熱管路的串聯(lián)回路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5：熱力泵結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6：實(shí)施例1中截面形狀為波浪段的導(dǎo)流通道結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7：實(shí)施例2中截面形狀為波浪段的導(dǎo)流通道結(jié)構(gòu)示意圖

圖8：實(shí)施例3中截面形狀為鋸齒段的導(dǎo)流通道結(jié)構(gòu)示意圖；

在圖中，a1、熱力泵，a2、散熱管路，a3、中藥墊，a4、隔熱板，a5、電源開關(guān)，a、溫控開關(guān)，a7、褥墊，a3、安全閥，1、介質(zhì)入口，2、介質(zhì)出口，3、泵體，4、主體結(jié)構(gòu)，4-1、螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道，4-2、螺旋式外導(dǎo)流通道，4-3、主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁，4-4、流體通孔，4-5、主體結(jié)構(gòu)外套筒，5、電熱元件，7、保溫隔熱層，8、外殼體，9、密封圈，x、波谷低點(diǎn)，y、第一波峰高點(diǎn)，y1、第二波峰高點(diǎn)，o、原點(diǎn)，z、齒根點(diǎn)，h、第一齒尖點(diǎn)，h1、第二齒尖點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面就附圖1-8對本發(fā)明熱力泵智能保健床具作以下詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

熱力泵智能保健床具，包括床體床板，所述床板上預(yù)留有板狀槽，所述板狀槽內(nèi)埋置有散熱管路a2，所述散熱管路a2通過圖3所述的串并聯(lián)回路與熱力泵a1相連，在所述散熱管路a2的上部依次鋪設(shè)有中藥墊a3和褥墊a7，在所述散熱管路a2的下部安裝有隔熱板a4，所述床體上分別安裝有用于對熱力泵提供控制的電源開關(guān)a5和溫控開關(guān)a。

所述熱力泵a1包括分別具有介質(zhì)入口1和介質(zhì)出口2的泵體3，所述泵體3的一端通過所述介質(zhì)出口2與所述散熱管路a2的進(jìn)水管路相連通，所述泵體3的另一端通過所述介質(zhì)入口1與所述散熱管路a2的回水管路相連通。所述熱力泵a1包括一端具有介質(zhì)入口1、另一端具有介質(zhì)出口2、內(nèi)部灌裝有流體介質(zhì)的泵體3，以及包繞在所述泵體3外周的保溫隔熱層7和外殼體8組合而成，其中所述泵體3的主體結(jié)構(gòu)4采用超導(dǎo)溫陶瓷材料，其整體呈雙層的螺旋套管狀，圍繞所述主體結(jié)構(gòu)4的形狀及結(jié)構(gòu)，形成了泵體3的螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2，內(nèi)、外兩個(gè)螺旋的導(dǎo)流通道在軸向的主體結(jié)構(gòu)上形成了雙層的螺旋導(dǎo)流通道；其中，所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1位于所述主體結(jié)構(gòu)4的中部，由呈螺旋結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3圍設(shè)而成，其一端與所述介質(zhì)入口1相連通，另一端與所述介質(zhì)出口2相連通；所述螺旋式外導(dǎo)流通道4-2基于所述主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3在所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1的外圍形成了與其保持同一螺旋方向的外層螺旋通道；內(nèi)外兩層螺旋導(dǎo)流通道之間由主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3間隔。在所述主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3均勻開設(shè)有用于埋設(shè)電熱元件5的預(yù)留線孔，所述預(yù)留線孔以同樣的螺旋角度和方向盤繞在所述主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3內(nèi)，作為電熱元件5的電熱絲密封埋置于所述預(yù)留線孔內(nèi)，用以向內(nèi)外兩層的導(dǎo)流通道中的流體介質(zhì)提供加熱。在雙層的螺旋導(dǎo)流通道之間的主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3上開設(shè)有用以貫通兩導(dǎo)流層的流體通孔4-4，所述流體通孔4-4設(shè)有兩個(gè)，分別設(shè)在介質(zhì)入口處和介質(zhì)出口處。所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2在軸向上的截面形狀為連續(xù)的波浪段；所述波浪段具有一波谷低點(diǎn)x，與所述波谷低點(diǎn)x相鄰的兩側(cè)高點(diǎn)分別定義為第一波峰高點(diǎn)y和第二波峰高點(diǎn)y1，以分別經(jīng)過波谷低點(diǎn)x和第一波峰高點(diǎn)y的兩垂直軸線的交點(diǎn)為原點(diǎn)o，則oy大于零，所述原點(diǎn)o至所述波谷低點(diǎn)x的距離ox應(yīng)小于兩個(gè)相鄰波谷低點(diǎn)之間的距離xx1，所述波谷低點(diǎn)x與第一波峰高點(diǎn)y之間為弧線段，所述波谷低點(diǎn)x與所述第二波峰高點(diǎn)y1之間為直線段。所述螺旋式外導(dǎo)流通道4-2呈螺旋盤繞在所述主體結(jié)構(gòu)內(nèi)螺旋壁4-3外圍的管腔結(jié)構(gòu)，其外周由主體結(jié)構(gòu)外套筒4-5包覆密封。在所述泵體3兩端面設(shè)有密封圈9進(jìn)行密封。所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1、螺旋式外導(dǎo)流通道4-2及電熱元件5在整個(gè)泵體3中的螺旋方向、螺紋升角均保持一致。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于

所述散熱管路a2采用圖4所述的串聯(lián)回路與熱力泵a1相連。

所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2在軸向上的截面形狀為連續(xù)的波浪段，所述波浪段具有一波谷低點(diǎn)x，與所述波谷低點(diǎn)x相鄰的兩側(cè)高點(diǎn)分別定義為第一波峰高點(diǎn)y和第二波峰高點(diǎn)y1，以分別經(jīng)過齒根點(diǎn)z和第一齒尖點(diǎn)h的兩垂直軸線的交點(diǎn)為原點(diǎn)o，則oy大于零，所述原點(diǎn)o至所述波谷低點(diǎn)x的距離ox應(yīng)小于兩個(gè)相鄰波谷低點(diǎn)之間的距離xx1，所述波谷低點(diǎn)x與第一波峰高點(diǎn)y之間為弧線段，所述波谷低點(diǎn)x與所述第二波峰高點(diǎn)y1之間為弧線段。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于

所述散熱管路a2上部直接鋪設(shè)褥墊a7。

所述螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2在軸向上的截面形狀為連續(xù)的鋸齒段；所述鋸齒段具有一齒根點(diǎn)z，與所述齒根點(diǎn)z相鄰的兩側(cè)高點(diǎn)分別定義為第一齒尖點(diǎn)h和第二齒尖點(diǎn)h1；以分別經(jīng)過齒根點(diǎn)z和第一齒尖點(diǎn)h的兩垂直軸線的交點(diǎn)為原點(diǎn)o，則原點(diǎn)o至第一齒尖點(diǎn)h之間的距離應(yīng)大于零，即oh＞0；所述原點(diǎn)o至所述齒根點(diǎn)z之間的距離oz大于等于零或小于零，即oz≥0或oz＜0；所述原點(diǎn)o至齒根點(diǎn)z之間的距離oz應(yīng)小于兩個(gè)相鄰齒根點(diǎn)之間的距離zz1，即oz<zz1；所述齒根點(diǎn)z與所述第一齒尖點(diǎn)h之間為直線段，所述齒根點(diǎn)z與所述第二齒尖點(diǎn)h1之間為直線段。

以下對本發(fā)明的熱力泵智能保健床具的工作過程及設(shè)計(jì)原理作詳細(xì)的描述：

本發(fā)明的熱力泵智能保健床具，將散熱管路的進(jìn)水管路和出水管路分別與熱力泵的介質(zhì)出口和介質(zhì)入口相連，形成的是一個(gè)封閉的串并聯(lián)回路或串聯(lián)回路。當(dāng)此回路中的流體導(dǎo)熱水處于自然平衡狀態(tài)時(shí)，回路中的水處于靜態(tài)無序的非循環(huán)狀態(tài)，其內(nèi)能處于無序紊亂的狀態(tài)；而當(dāng)熱力泵通電工作，電熱元件5加熱時(shí)，水分子在微觀上發(fā)生了劇烈的運(yùn)動(dòng)變化，內(nèi)能劇增，水分子在螺旋式內(nèi)導(dǎo)流通道4-1和螺旋式外導(dǎo)流通道4-2構(gòu)成的雙層螺旋管路的結(jié)構(gòu)作用下，發(fā)生了連續(xù)的軸向渦流和徑向渦流，產(chǎn)生了有序的軸向運(yùn)動(dòng)，由此而產(chǎn)生液壓推力，在軸向渦流和徑向渦流的協(xié)同作用下，產(chǎn)生的類似龍卷風(fēng)的螺旋渦流，使泵體對內(nèi)部介質(zhì)產(chǎn)生了泵送效應(yīng)，促使介質(zhì)從介質(zhì)入口方向向介質(zhì)出口方向流動(dòng)。在整個(gè)工作過程中，該熱力泵的電熱元件與介質(zhì)之間的溫差越大，介質(zhì)的流速越快，泵吸效果越好，即泵送的吸力大小與溫差大小成正比。

本發(fā)明的熱力泵智能保健床具，采用的熱力泵通過在泵體上形成的雙層螺旋狀導(dǎo)流通道，給泵體內(nèi)部的流體介質(zhì)提供了一個(gè)連續(xù)性強(qiáng)且能夠產(chǎn)生泵吸效果的軸向?qū)Я骺臻g，將流體介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成熱量載體的有序的軸向直線運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中，流體介質(zhì)在泵體內(nèi)做強(qiáng)制性流動(dòng)，微觀狀態(tài)下，流體介質(zhì)分子的無序運(yùn)動(dòng)逐漸向有序的運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)變。

本發(fā)明的熱力泵智能保健床具，采用的熱力泵與傳統(tǒng)換熱裝置相比，將熱能直接轉(zhuǎn)化為液壓能的能力大大提高，轉(zhuǎn)換過程中熱能損耗小，利用率高。本明的熱力泵除了能夠應(yīng)用在現(xiàn)有熱泵、熱管所涉及的領(lǐng)域外，還能夠廣泛的應(yīng)用于不允許有機(jī)械摩擦和化學(xué)污染的領(lǐng)域，因?yàn)檫@種熱力泵可以用水作為介質(zhì)，并且運(yùn)行過程中無任何機(jī)械摩擦，所以不產(chǎn)生噪音，是目前用于床具加熱的最理想裝置。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，將本發(fā)明的熱力泵應(yīng)用于床具散熱板的加熱，能夠使床體散熱板的表面溫度達(dá)到40度以上，則一晝夜的耗電量不足0.4度，只相當(dāng)于一個(gè)15瓦燈泡一晝夜的耗電量。如果將本發(fā)明的熱力泵應(yīng)用于現(xiàn)有電加熱熱水器上，至少節(jié)電20%-25%。如果將本發(fā)明熱力泵用于鍋爐、散熱器等熱交換傳遞裝置上，節(jié)能效果將會(huì)提高20%左右。