CN101261026A - 个体温度调节系统及其调温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及个体温度调节系统及其调温装置，该个体温度调温系统包括与循环泵、冷/热媒容器及设有流道的衣服体分别连接的调温装置，该调温装置包括基座、控制阀、压板、密封垫，三者通过连接件装配连接；基座设有分流槽和热转换腔体，二者之间设有通孔，控制阀与腔体配合，调节进入腔体内的热转换液体流量，以控制进入衣服体内液体温度，保证系统内的温度满足人体的需求，不会过冷或过热。本发明能够更合理有效的进行个体温度调节，避免了冷/热源的浪费，延长了使用时间；且调温装置结构简单，加工容易，成本低廉，与系统的装配简便。该系统特别适用于野外作业人员。

Description

个体温度调节系统及其调温装置

技术领域

本发明涉及温度调节装备，尤其涉及可移动的温度调节装备中，在不宜安装温控设备的户外及高温或低温环境下直接针对个体进行的个体温度调节系统，以及其调温装置。

背景技术

在高温环境里，人们通常会感到闷热不适，极易发生中暑事件，特别是露天作业者与体弱多病者。在室内安装空调等降温设备即可解决问题，然而野外作业、露天作业环境则难以通过空调等降温设备达到目的。目前，除了野外作业的地质勘测人员、军人等需要常年忍受高温、酷暑的煎熬，而且随着全球气候的变暖，众多的旅游爱好者以及其他户外工作者也将愈来愈多的面临高温环境。针对这种现状，逐渐出现了适用于室外的各种降温设施、装置，因为通过衣服实现隔热散热降温是最为直接且极其有效的途径，故其中多是对衣服进行改进或增设制冷/制热装置，以期达到降温的目的，这其中又有蒸汽压缩制冷、半导体制冷、利用高压气体膨胀制冷、液冷等多种方式。而半导体制冷制冷系数小，要达到一定的制冷量，需要较大的输入功率，因此在实施上存在有困难，鲜有采用。

采用蒸汽压缩制冷的如第03264232.6号专利用于人体降温的防暑制冷/制热装置，是利用蒸汽压缩制冷技术提供人体所需要的能量，将蒸发器管道盘绕在一个两层夹板之间，然后将这个夹板缝在衣服背部来实现降温防暑。采取蒸汽压缩制冷，虽然能够获得有效地长时间降温目的，但是蒸汽压缩机虽然微型化，依然不够轻便，且成本高，同时还有噪音，某些场合不能适用。

第200410052188.0号专利申请公开的一种穿戴降温服，就是利用压缩气体膨胀吸热而产生低温实现制冷目的，在衣服上设置有冷媒流道，通过分配器与冷/热媒储罐相连通，充装在冷媒储罐内的压缩液化冷媒蒸发膨胀成气体后温度下降，将温度较低的气体通过衣服引导流经人体表面吸热，带走人体表面周围热量。该降温服需要压缩冷/热媒，因此虽具有换热均匀、冷却稳定的优点，却在实用上多多受限。

利用液冷方式制冷，因其成本低，而且原料易得，是经常采用的方式之一。例如第89218510.4号专利的管式液冷防暑降温背心，是由外置的制冷箱与设置在衣服上的液冷管道连接，管道内置循环流动的液体；利用冰的融解热作为热沉，以微型电动循环泵驱使液体经过热交换器带走人体躯干和大腿上部的热量，在40℃左右的高温环境中，可减轻人体热应激。其中外置的制冷箱包括热交换器、储液瓶、稳压电源、微型电动循环泵、密封连接器、连接软管等。该结构适合于在不能安装空调设备的高温环境中使用。

然而该技术应用于工业实践还存在有一定距离，一是其制冷系统中不具有温度调节控制装置，因为冷媒的温度都是在零度或零度以下，如果将冷媒的温度直接带到衣服体里面，会因为超低温给人体带来伤害；二是不能保证持续稳定的降温，如果将冷媒的温度直接设定为人体可以接受的温度(18度以上)，又会带来的相应的不良影响：制冷时间会非常短，因为18度以上的冷媒温度很快会升高，大约能维持30分钟左右；若加大冷媒的容量，是可以延长时间，但相应的重量和体积又会大幅增高，导致整个装置不能自由移动。正因为上述问题的存在，虽然该技术在理论上成立，但其实用性能有一定的欠缺，导致在实践中未能得到普及应用。

由于采用液冷方式制冷/制热具有成本低，原料易得，无噪音，无污染的优点，因此只要对上述结构进行改进，克服现有技术中存在的缺陷，增强实用性能，依然不失为一种户外较佳制冷/制热途径。

发明内容

本发明目的是为了解决现有管式液冷个体降温装置存在的上述制冷系统不够完善而导致实用性能较差的等问题，提出一种专用于个体的具有温度可调节控制且体积小巧便于携带、实用性强的个体降温/升温的温度调节系统，以及适用于该个体温度调节系统的调温装置。

该个体温度调节系统，包括循环泵、冷/热媒容器、布设有媒体流道的衣服体及调温装置，该调温装置直接与该循环泵、冷/热媒容器分别连接，通过第一管道和第二管道连接该衣服体流道；该调温装置包括基座、控制阀、压板以及位于该基座和压板之间的密封垫，三者通过连接件装配连接；该基座包括基部、沿该基部一侧凸伸形成的腔体；该腔体与该基部之间设有第一通孔、第二通孔、第三通孔，腔体一端为装配口；该基部的另一侧端面设置有相互独立的第一分流道、第二分流道、第三分流道、第四分流道，且该第一分流道、第二分流道、第三分流道的终止端分别位于第二通孔、第三通孔、第一通孔处；该控制阀为双向分流控制阀，通过该装配口装设在该腔体内的第二通孔和第三通孔处，控制该第二通孔与第三通孔的流量成反比；该密封垫设有六个孔，该第一孔和第二孔分别与该第一分流道匹配，该第三孔与该第二分流道匹配，该第四孔分别与该第三分流道匹配，该第五孔和第六孔分别与该第四分流道匹配；该压板设有六个连接孔，该第一、第二、第三、第四、第五、第六连接孔分别与该密封垫的第一、第二、第三、第四、第五、第六孔相匹配；该第一、第三连接孔分别接该冷/热媒容器进水口、出水口，该第二、第五连接孔分别接该循环泵的出水口、进水口，该第四、第六连接孔分别接该第二管道、第一管道。

其中：该控制阀为一端封闭的环套结构，该环套沿周向设有第一阀孔、第二阀孔，分别与第二通孔、第三通孔相匹配配合，该两个阀孔为一端较大另一端较小的条形孔，二者沿环套的周向反向平行布置；该封闭端与该腔体的装配口配合密封。该环套外侧靠近封闭端处向外凸伸有小凸环，该腔体装配口内侧设有环槽，该凸环与该环槽相匹配紧密配合。

该基部的另一侧端面设置有密封凸起，该密封凸起沿周边以及该四分流道周围布置，将该四分流道分置于四个区域；该密封垫设有凹槽，与该密封凸起相匹配，密封配合。

该衣服体包括衣服本体和流道，在该衣服本体与该流道之间设有一塑料薄膜，该塑料薄膜的两面分别与该衣服本体和该流道固连。

该系统还设有压力阀，该压力阀装设在该第一管道与第二管道之间。

适用于个体温度调节系统的调温装置，包括基座、控制阀、压板以及位于该基座和压板之间的密封垫，三者通过连接件装配连接；该基座包括基部、控制阀、沿该基部一侧凸伸形成的腔体；该腔体一段设有装配口，与该基部之间设有第一通孔、第二通孔、第三通孔；该基部的另一侧端面设置有相互独立的第一分流道、第二分流道、第三分流道、第四分流道，且该第一分流道、第二分流道、第三分流道的终止端分别位于第二通孔、第三通孔、第一通孔处；该控制阀为双向分流控制阀，通过该装配口装设在该腔体内的第二通孔和第三通孔处，控制第二通孔与第三通孔的流量成反比；该密封垫设有六个孔，该第一孔和第二孔分别与该第一分流道匹配，该第三孔与该第二分流道匹配，该第四孔分别与该第三分流道匹配，该第五孔和第六孔分别与该第四分流道匹配；该压板设有六个连接孔，与该密封垫的六个孔相匹配。

该适用于个体温度调节系统的调温装置，其中：该控制阀为一端封闭的环套，该环套沿周向设有第一阀孔、第二阀孔，分别与第二通孔、第三通孔相匹配配合，该两个阀孔为一端较大另一端较小的条形孔，二者沿环套的周向反向平行布置；该封闭端与该腔体的装配口配合密封。该环套外侧靠近封闭端处向外凸伸有小凸环，该腔体装配口内侧设有环槽，该凸环与该环槽相匹配紧密配合。该基部的另一侧端面设置有密封凸起，该密封凸起沿周边以及该四分流道周围布置，将该四分流道分置于四个区域；该密封垫设有凹槽，与该密封凸起相匹配，密封配合。

本发明的个体温度调节系统由于增加了调温装置，能够更合理有效的进行个体温度的调节，当温度适宜时，采用正常循环；只有当人体感觉到温度不适，需要降温/升温时，通过调节控制阀，将冷/热媒液体部分导入到正常的循环系统，进行温度调节；当冷/热媒液体导入系统而使温度过低/高时，通过调节控制阀，减少或停止冷/热媒的导入，以使整个系统处于合适温度；从而保证系统内的温度满足人体的需求，不会过冷或过热，同时避免了冷/热源的浪费，延长了使用时间，尤其是在野外作业，冷/热源不十分充足的情况下，该特点更为显得突出。同时，该调温装置结构简单，加工容易，成本低廉，且与整个系统的装配简捷方便。上述优点的存在，大大提高了管式液冷个体调温装置的实用性能和适用范围，不仅仅适用于降温，亦可用于升温装置，特别适用于野外作业人员。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的调温装置的立体分解图；

图3是本发明的调温装置基座的结构示意主视图；

图4是图3的A-A向剖视图；

图5是本发明的调温装置压板的立体图；

图6是本发明的降温衣结构示意图；

图7是图6的B-B向剖视图；

图8是本发明的背包结构示意图。

具体实施方式

本发明的个体温度调节系统，适用于户外攀登高温/低温环境中的个体进行温度调节，通过机械调节达到适宜的个体温度环境。如图1至图6所示，该系统包括调温装置1、循环泵2、冷/热媒容器3、衣服体5，循环泵2、冷/热媒容器3直接与调温装置1连接，衣服体5通过第一管道4和第二管道7连接调温装置1，由此构成流体循环回路。其中

调温装置1包括控制阀11、基座13、压板17以及位于基座13和压板17之间的密封垫15，三者相并通过螺栓等连接件装配。

如图3、图4所示，基座13包括基部130、沿基部130一侧凸伸形成的腔体140。腔体140与基部130之间设有第一通孔141、第二通孔142、第三通孔143，腔体140一端为装配口144。控制阀11为双向分流控制阀，通过腔体装配口144装设在腔体140内第二通孔142和第三通孔143处，用于控制第二通孔142与第三通孔143的流量成反比，以满足腔体140内的循环要求。

在实施例中控制阀11采用的是圆阀，如图2所示，圆阀11为一端封闭的圆形环套结构，封闭端111与腔体140密封配合，环套110沿周向设有第一阀孔112、第二阀孔113，分别与第二通孔142、第三通孔143相匹配，该两个阀孔为一端较大另一端较小的条形孔，二者沿环套的周向反向平行布置，当第一阀孔112开大时，第二阀孔113即开小，保证第二通孔142与第三通孔143的流量成反比。环套110外侧靠近封闭端111处向外凸伸有小凸环114，与之相对应，在腔体140装配口144内侧设有环槽145，凸环114与环槽145相匹配紧密配合；为提高密封性，凸环114与环槽145可设置多个。此时，可以用旋转开关来扭动圆阀11，实现温度的自由调节。旋转开关可以是直接在封闭端111安装手柄进行手动调节，也可以是固定装设的电控开关。

基部130的另一侧端面设置有第一分流道131、第二分流道132、第三分流道133、第四分流道134及密封凸起135，该四个分流道分别从四角向中部延伸，相互独立，其中第一分流道131、第二分流道132、第三分流道133的终止端分别位于第二通孔142、第三通孔143、第一通孔141处。密封凸起135沿基部130的周边以及四个分流道周围布置，将四个分流道分置于四个区域。

密封垫15设有六个孔及与密封凸起135相匹配的凹槽157。其中第一孔151和第二孔152分别与第一分流道131匹配，第三孔153与第二分流道132匹配，第四孔154与第三分流道133匹配，第五孔155和第六孔156分别与第四分流道134匹配。

如图2、图4所示，压板17设有六个连接孔，该第一、第二、第三、第四、第五、第六连接孔171、172、173、174、175、176分别与密封垫15的第一、第二、第三、第四、第五、第六孔151、152、153、154、155、156相匹配；该六连接孔在压板17的外侧分别形成六个装配孔，第一装配孔177、第二装配孔178、第三装配孔179、第四装配孔180、第五装配孔181、第六装配孔182。

循环泵2由电机驱动，安装在调温装置1的压板17外侧，循环泵2的出水口通过第二装配孔178接第二连接孔172，进水口通过第五装配孔181接第五连接孔175。

冷/热媒容器3同样安装在调温装置1的压板17外侧，其中容器3的进水口32通过第一装配孔177接第一连接孔171，出水口31通过第三装配孔179接第三连接孔173。

第一管道4和第二管道7的一端分别通过第四装配孔180、第六装配孔182连接第四连接孔174和第六连接孔176，另一端分别连接衣服体5。

如图1、图6、图7所示，衣服体5包括衣服本体51、冷/热媒流道52、第一连接管53、第二连接管56。其中衣服本体51可以是棉和莱卡成分的面料或其他面料；冷/热媒流道52是由两层带状塑料薄膜521、522通过热压压合而成，采用该结构可以均匀分冷/热媒流道52散发的冷量，更便于人体吸收。该两层塑料薄膜521、522叠放后循环布设在衣服本体51上，然后分别从该塑料薄膜521、522的两侧进行热压，中部形成冷/热媒流道52，同时亦压合固定在衣服本体51上，与衣服本体51固连为一体。第一、第二连接管53、56一般采用软管，一端分别与冷/热媒流道52的两端热压结合，形成固定连接；为了便于连接或断开，在第一、第二连接管53、56的另一端分别设有第一快速接头54、第二快速接头55，该第一快速接头54和第二快速接头55分别连接第一管道4和第二管道7的另一端。

在具体实施中：

冷/热媒容器3的进口端32和出口端31可设快速接头，通过快速接头与调温装置1连接，实现快速的连接和更换。容器3内可放置如冰或其他冰体、相变材料等冷媒，也可以是热媒。冷/热媒容器3可采用PU厚膜热压成形的水袋，由PU厚膜热压而成的冷/热媒容器，材质柔软，便于携带。

第一管道4、第二管道7可以做成硬质管道，同时作为支架起到支撑和固定冷/热媒容器3的作用。

该系统设有回流压力阀6，压力阀6装设在第一管道4与第二管道7之间，两端分别通过三通61、62与第一管道4、第二管道7连接。回流压力阀6的设置，可防止因失误操作而造成衣服体5的冷/热媒流道52断流或堵塞等，使该流道52的局部压力过大，发生漏水甚至于爆裂，以至于影响整个系统的使用性能问题。一旦衣服体5出现折皱或挤压等情况，循环液体将直接经压力阀6回流，从而使衣服体5的冷/热媒流道52内的压力保证在一定的范围内，防止了爆裂或漏水发生的可能性，更大的增强了该系统使用性能。

该系统还包括收容制冷/制热装置的保温背包8，如图8所示，背包8上设置有穿孔80，第一、第二管道4、7伸出穿孔80接衣服体5的第一、第二连接管54、55。循环泵2的电机电池可以装设在第一、第二管道4、7之间，也可以直接放置在背包8内。

为提高冷/热媒流道52与衣服本体51之间结合的紧密性，在冷/热媒流道52与衣服本体51之间增设一层薄膜57，先将薄膜57压合在衣服本体51上，然后将冷/热媒流道52与薄膜57压合，由于该薄膜57与衣服本体51之间的结合较冷/热媒流道52直接与衣服本体51结合在工艺上更简便，结合也更牢固，可与不同材质的衣服本体51结合，与此同时冷/热媒流道52与薄膜57之间压合亦为简单而且牢固，从而使得整个冷/热媒流道52紧密贴合在衣服本体51上，不易脱落。

冷/热媒流道52的较佳布设方式是沿着衣服本体51的竖直方向循环布置，主要分布在衣服本体51的前后部，在身体两侧的位置留有较大间隙，以便于人体的运动，同时也能够使得穿着更为舒适与贴身。

冷/热媒流道52的由两层塑料薄膜热压形成的结构可以均匀分配流道中散发的冷量，更便于人体吸收。可以采用单流道或流道，多流道时只需按一定的间距对该双层塑料薄膜进行热压，即可分成多个流道，其中以采用双流道为佳，可更有利于冷/热媒在冷/热媒流道中均匀流动。

具体工作过程：

当温度正常时，电机驱动的微形循环泵2泵出的流体通过第二连接孔172、第二孔152进入第一分流道131，启动控制阀11，完全开通第二通孔142，关闭第三通孔143，流体经第二通孔142进入热转换腔体140，再通过第一通孔141进入第三分流道133，经第四孔154及第四连接孔174到达第一管道4，再流经衣服体5、第二管道7，由第六连接孔176、第六孔156到达第四分流道134，最后经过第五孔155、第五连接孔175由循环泵进水口回到循环泵2，完成一次循环。

当需要降温或升温时，启动控制阀11，开启第三通孔143，并根据需要温度的高低确定第三通孔143及第二通孔142开启的大小，第三通孔143开启后，冷/热媒容器3内的流体通过第三连接孔173、第三孔153到达第二分流道132，再通过第三通孔143进入热转换腔体140中，与从第二通孔142进入的流体混合，实现温度的转换，实现温度转换后的流体通过第一通孔141进入第三分流道133，流经第四孔154及第四连接孔174到达第一管道4后，到达衣服体5的流道52，实现对身体的温度调节，然后流体经过第二管道7，由第六连接孔176、第六孔156到达第四分流道134，最后经过第五孔155、第五连接孔175由泵的进水口回到循环泵2，完成一次循环。

由于增加了调温装置1，可以更合理有效的进行个体温度的调节，当温度适宜时，采用正常循环；只有当人体感觉到温度不适，需要降温/升温时，通过手动或自动的方式调节控制阀11，将冷/热媒液体部分导入到正常的循环系统；当冷/热媒液体导入系统而使温度过低/高时，通过手动或自动调节控制阀11，减少或停止冷/热媒的导入；从而保证系统内的温度满足人体的需求，不会过冷或过热，同时避免了冷/热源的浪费，延长了使用时间。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种个体温度调节系统，包括循环泵、冷/热媒容器、布设有媒体流道的衣服体，其特征在于：该系统还包括调温装置，该调温装置直接与该循环泵、冷/热媒容器分别连接，通过第一管道和第二管道连接该衣服体流道；该调温装置包括基座、控制阀、压板以及位于该基座和压板之间的密封垫，三者通过连接件装配连接；

该基座包括基部、沿该基部一侧凸伸形成的腔体；该腔体与该基部之间设有第一通孔、第二通孔、第三通孔，腔体一端为装配口；该基部的另一侧端面设置有相互独立的第一分流道、第二分流道、第三分流道、第四分流道，且该第一分流道、第二分流道、第三分流道的终止端分别位于第二通孔、第三通孔、第一通孔处；

该控制阀为双向分流控制阀，通过该装配口装设在该腔体内的第二通孔和第三通孔处，控制该第二通孔与第三通孔的流量成反比；

该密封垫设有六个孔，该第一孔和第二孔分别与该第一分流道匹配，该第三孔与该第二分流道匹配，该第四孔分别与该第三分流道匹配，该第五孔和第六孔分别与该第四分流道匹配；

该压板设有六个连接孔，该第一、第二、第三、第四、第五、第六连接孔分别与该密封垫的第一、第二、第三、第四、第五、第六孔相匹配；该第一、第三连接孔分别接该冷/热媒容器进水口、出水口，该第二、第五连接孔分别接该循环泵的出水口、进水口，该第四、第六连接孔分别接该第二管道、第一管道。

2、如权利要求1所述的个体温度调节系统，其特征在于：该控制阀为一端封闭的环套结构，该环套沿周向设有第一阀孔、第二阀孔，分别与第二通孔、第三通孔相匹配配合，该两个阀孔为一端较大另一端较小的条形孔，二者沿环套的周向反向平行布置；该封闭端与该腔体的装配口配合密封。

3、如权利要求2所述的个体温度调节系统，其特征在于：该环套外侧靠近封闭端处向外凸伸有小凸环，该腔体装配口内侧设有环槽，该凸环与该环槽相匹配紧密配合。

4、如权利要求1所述的个体温度调节系统，其特征在于：该基部的另一侧端面设置有密封凸起，该密封凸起沿周边以及该四分流道周围布置，将该四分流道分置于四个区域；该密封垫设有凹槽，与该密封凸起相匹配，密封配合。

5、如权利要求1所述的个体温度调节系统，其特征在于：该衣服体包括衣服本体和流道，在该衣服本体与该流道之间设有一塑料薄膜，该塑料薄膜的两面分别与该衣服本体和该流道固连。

6、如权利要求1所述的个体温度调节系统，其特征在于：该系统还设有压力阀，该压力阀装设在该第一管道与第二管道之间。

7、一种适用于个体温度调节系统的调温装置，其特征在于：该调温装置包括基座、控制阀、压板以及位于该基座和压板之间的密封垫，三者通过连接件装配连接；

该基座包括基部、沿该基部一侧凸伸形成的腔体；该腔体一段设有装配口，与该基部之间设有第一通孔、第二通孔、第三通孔；该基部的另一侧端面设置有相互独立的第一分流道、第二分流道、第三分流道、第四分流道，且该第一分流道、第二分流道、第三分流道的终止端分别位于第二通孔、第三通孔、第一通孔处；

该控制阀为双向分流控制阀，通过该装配口装设在该腔体内的第二通孔和第三通孔处，控制第二通孔与第三通孔的流量成反比；

该密封垫设有六个孔，该第一孔和第二孔分别与该第一分流道匹配，该第三孔与该第二分流道匹配，该第四孔分别与该第三分流道匹配，该第五孔和第六孔分别与该第四分流道匹配；

该压板设有六个连接孔，与该密封垫的六个孔相匹配。

8、如权利要求7所述适用于个体温度调节系统的调温装置，其特征在于：该控制阀为一端封闭的环套结构，该环套沿周向设有第一阀孔、第二阀孔，分别与第二通孔、第三通孔相匹配配合，该两个阀孔为一端较大另一端较小的条形孔，二者沿环套的周向反向平行布置；该封闭端与该腔体的装配口配合密封。

9、如权利要求8所述的适用于个体温度调节系统的调温装置，其特征在于：该环套外侧靠近封闭端处向外凸伸有小凸环，该腔体装配口内侧设有环槽，该凸环与该环槽相匹配紧密配合。

10、如权利要求7所述的适用于个体温度调节系统的调温装置，其特征在于：该基部的另一侧端面设置有密封凸起，该密封凸起沿周边以及该四分流道周围布置，将该四分流道分置于四个区域；该密封垫设有凹槽，与该密封凸起相匹配，密封配合。

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