CN101262789A - 热交换服装 - Google Patents

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Abstract

一种用于服装中例如防护服或温度调节服装内的热交换系统，其包括一个或多个运送热交换流体的内部通道和控制热交换流体通过内部通道流动的控制装置，其中内部通道以焊接法将其限定在一对为可焊接材料的薄层内。

Description

热交换服装
技术领域
本发明涉及穿着者所穿服装，特别是可改变穿着者体温的服装。本发明尤其涉及但非只涉及设有可与穿着者至少部分身体进行热交换的护身甲的防护服。这种防护服可特别地但非只是对军人或执法机构人员有用。
背景技术
已知的防护服包括硬质盔甲板、软盔甲、带有透气织物的抗损伤填料和防刺材料。使用透气材料是为了促进穿着者身体的散热，从而使其在例如进行体力活动时保持凉爽。然而这种服装的效果要视周围气候而定，因此可能在某些情况下不足以保证穿着者穿得舒服。
同样已知一种带有冷却包的服装，其中冷却包通常适合于例如放入冰箱或冰柜中预冷，然后放入服装口袋中。虽然此装置可充分地制冷或制热，但是其热交换速度由穿着者和冷却服装之间的温差决定。此装置为穿着者提供的制冷效果或过多，或不足，因此使其感觉不够舒适。此外，由于穿着者和服装之间的温差随使用而减少，这一系统持续的使用时间可能会有限制。
现有技术中也存在着一些温度调节服装，其包括一排管子以运送适合于把热量传给穿着者或从穿着者那里接受热量的热交换流体。这种服装适合于与可调节的热交换流体的供应源相连接，所述的热交换流体例如为安装在飞机上液体调节供应系统的乙二醇和水混合物。虽然此装置适合其预期应用，但其限于穿着者处于静止状态的情形下。
此外，使用一排管子的服装的结构也很复杂。
发明内容
本发明中热交换服装的目的是寻求克服或者至少减轻现有技术中的相关问题。
按照本发明的第一方面，本发明提供了用在服装内的热交换系统，包括一个或多个运送热交换流体的内部通道和控制热交换流体在内部通道流动的控制装置，其特征在于内部通道以焊接法将其限定在一对为可焊接材料的薄层内。优选地，内部通道有一大体为椭圆的横截面。更优选地，内部通道以超声焊接法限定在这对薄层内。
按照本发明的第二方面，本发明提供了防护服和控制装置：防护服包括护身甲和运送热交换流体流动的内部通道，控制装置用于控制该热交换流体的流动。
优选地，防护服包括内层、外层和插件，其中内部通道设于该插件中。优选地，护身甲设于外层中。更优选地，插件包括多层弹性塑料材料薄层，内部通道通过加热的方式结合在弹性塑料材料薄层的预定范围内而得以形成。插件可在服装内整体形成。
按照本发明第一方面的可选特征，防护服包括储存热交换流体的容器。优选地，容器固定在外层上。
按照本发明第二方面的另一可选特征，控制装置控制引起热交换流体流动的泵。优选地，该泵包括适合于可变控制热交换流体流动的发动机控制泵。更优选地，控制装置包括控制发动机控制泵的微控制器。
优选地，控制装置还包括测量穿着者身体至少一部分的温度的温度传感装置。更为优选地，控制装置还包括测量热交换流体温度的温度传感装置。
按照本发明的第三方面，本发明提供了一种温度调节服装，服装包括内层、外层、在内外层之间的至少两层弹性塑料材料薄层以及传送热交换流体流动的内部通道，其特征在于内部通道通过加热的方式结合在弹性塑料材料薄层的预定范围而得以形成。插件可在服装内整体形成。
依据本发明第二方面的可选特征，服装包括储存该热交换流体的容器。优选地，容器固定在外层上。
优选地，该热交换流体包括水。更优选地，热交换流体还包括防结冰成分。可选地，防结冰成分可包括二元醇。
依据本发明第一方面的另一可选特征，控制装置包括引起热交换流体流动的泵54。优选地，该泵包括适合于可变控制热交换流体流动的发动机控制泵54。更优选地，控制装置包括控制该发动机控制泵54的微控制器。
优选地，控制装置还包括测量穿着者至少部分身体温度的温度传感装置。更优选地，控制装置还包括测量热交换流体温度的温度传感装置。
附图说明
为进一步阐明本发明说明书，现参照所附简图对非限定性的优选典型实施例进行描述，其中：
图1为按照本发明的背心的主视图；
图2为该背心处于打开状态并露出其内层的主视图；
图3为插件的主视图；
图3A为插件内通道的横截面图；
图4为显示温度控制和液体传送系统的流程示意图；
图5a、5b和5c分别显示热交换流体装置35的主视图，侧视图和俯视图；
图6a到6d显示控制箱50和控制装置的一系列视图；
图7为显示背在使用者背上的热交换流体装置的视图；
图8为和图7对应的侧视图；
图9为显示背心和戴在身体旁边的热交换流体装置的主视图；
图10为背心的又一主视图；
图11只显示戴在身体旁边的热交换流体装置；以及
图12为设有背在背上的热交换流体装置的背心的主视图。
具体实施方式
如附图中图1和2所示，按照本发明的优选实施例，背心包括两个前幅2、后幅3、插件4、Velcro搭扣5和拉链6。两个前幅2和后幅3各自包括外层7和里层8。外层7的结构是已知的，并且在某些实施例中，其与护身甲材料(未显示)设于一起以阻挡子弹或刺伤或者减少损伤。内层8包含已知的网格材料例如聚酯以改进和使用者的接触。
在该实施例中，后幅3大体上为矩形，并设有顶部边缘和侧面边缘。其顶部边缘包括弓形部分，而侧面边缘包括相对的弓形部分，该弓形部分与顶部边缘相邻，这限定出容纳使用者手臂的袖洞。两个前幅2形状左右对称。各个前幅2大体上都为矩形，并设有顶部边缘和侧面边缘。其顶部边缘包括弓形部分，该弓形部分和直的侧面边缘相邻，而侧面边缘包括弓形部分，该弓形部分和顶部边缘相邻，这限定出容纳使用者手臂的袖洞。
背心1的前幅2通过肩部13在顶部和后幅3相连，并通过Velcro搭扣5在侧面和后幅3相连，Velcro搭扣5可作调节以适应多种腰部尺寸。两个前幅2通过拉链6连接在一起，其中拉链6的相互配合的两侧固定在前幅2的相对两侧。组装好后，背心1包括以容纳穿着者的头部、手臂和身体的洞，所述的洞是通过前述的在前幅2和后幅3的弓形结构限定的。
插件4设在前幅2的内幅7和外幅8中间。优选地，插件4亦设在后幅3的内幅和外幅中间。如图3所示，插件4包括两个前幅部分20和一个后幅部分30。两个前幅部分形状和背心1的前幅2相似，因此不再赘述。在该实施例中，后幅部分30为“月牙”形并包括和背心1中后幅3的顶部边缘的弓形部分相对应的弓形第一边缘。
插件4包括两层在其对应的边缘通过加热的方式结合在一起的弹性塑料材料薄层。在弹性塑料材料薄层的其他区域通过加热的方式结合在一起并且限定了流动通道21。第一弹性软管9通过第一连接口11和流动通道21的第一末端连接在一起，第一连接口11和插件4的其中一个前幅部分20中的其中一块塑料材料薄层连接在一起。第二弹性软管10通过第二连接口12和流动通道21的第二末端连接在一起，第二连接口12和插件4的同一前幅部分20中的同一块塑料材料薄层连接在一起。
通道21限定了第一连接口11和第二连接口12之间的弯曲通路。该通路从第一前幅部分20穿过后幅部分30延伸至第二前幅部分20，然后通过后幅部分30至第一前幅部分20，而回到第二连接口12。
图3A所示通道21的横截剖面图以此为限定：将背心1内插件4与使用者直接接触的表面的表面积扩至最大。优选地，通道21以超声焊接法限定在插件4内的弹性塑料材料薄层之间。此装置的优势为：通过将限定在插件4内的通道21的与使用者直接接触的表面的表面积扩至最大，大大提高热传递流体和使用者之间热传递的效率。
特别地，在现有技术体系中，管子(管道)是有一大体为圆形的横截面，只在沿其圆周很小一部分和使用者直接接触的表面相接触。对照其区别，按照本发明的通道21和优选地以超声焊接法限定的包括背心1中插件4的弹性塑料材料薄层的通道，其特征如图3A所示为具有高偏心距的椭圆横截面。在此结构中，其圆周相当大一部分实质上和背心1中插件4的使用者直接接触的表面相接触。如此，使用者和流过通道21的热交换流体之间的热交换会更高效。
背心1还包括储存热交换流体的容器(或箱)40、泵54、泵发动机52、控制器、使用者界面和温度传感器。容器(或箱)40储存热交换流体。控制箱50为已知设计，它轻而便携，和背心1可拆卸地连接。在本发明范围内任何适合的泵54和泵发动机装置52都可使用。优选地，泵和泵发动机装置应很轻并适合于以合适于此用途的流速精确地将水泵入或泵出。
发动机的控制可使用场效应晶体管作为转辙器，使用脉冲宽调制控制其开关及泵发动机52的速度。也可监控发动机的电流以检测泵54是否失控或未启动。在此优选实施例中，控制器包括以微控制器元件为形式的外围接口控制器(PIC)；其典型例子目前以微型芯片(Microchip)为名发售。任何合乎使用者需要的使用者介面系统都可在本发明范围内使用。
按照本发明的优选实施例，流体输送系统包括热交换流体装置35和分开的控制箱50，控制箱50内置发动机、控制器与泵54连接使用的电池组。图5a、5b和5c所示为热交换流体装置35的优选设置。特别是，所示为由耐用防水材料例如塑料材料制成的外壳40。
优选地，在外壳40中限定一个或多个大体透明或半透明的部分44、45，该些部分可让使用者观察到热交换流体的水平面。热交换流体通过限定在外壳40内的出入口42把热交换流体引入流体设备35内。按照本优选实施例在热交换流体设备35内还限定了冷却装置的空间。可选地，该冷却装置由冰袋或冷冻水提供。在某些实施例中，外壳40在使用前适合于与流体设备35分开，以便将其放置在制冷器中使流体冷却。
使用中，热交换流体流经或流过此冷却装置至少部分以尽可能长时间地保持低温。更优选地，外壳还包括一些绝缘装置以保持热交换流体设备35的冷却装置和其它部分的温度或者最大限度减少热交换流体不必要的加热(或冷却)。热交换流体设备35优选地适合使用者背在背上，如此实施例中图7和图8所示；或者在另一实施例中如图9和10所示，热交换流体设备适合使用者戴在身旁。
优选的是，控制箱50可移除地连接到液体传送系统的外壳40。更优选的为使用相互配合的固定装置，如限定在外壳40和控制箱50各自的表面上的塑料夹46，会更加方便。
控制箱50的优选装置以图6a到6d所示的为例，但不限于此例。控制箱50包括泵发动机52和控制器系统，并提供形状上和热交换流体设备35的外壳40相互配合的固定装置。
图4显示为按照本发明的优选实施例中不同温度控制部分和液体输送部分之间通讯的示意图。通过使用者界面可改变温度调节的参数设置，其中使用者介面直接和微控制器通讯。微控制器控制泵发动机52，泵发动机52和泵54相连。如上所述，泵发动机52的电流受到监测并反馈至微处理器。温度传感器放置在接近穿着者身体的关键区域以精确地测量体温。测量温度的结果反馈到微处理器内用于闭环温度控制。
在另一实施例中，在不偏离本发明范围的情况下背心或夹克可包括袖子以及对其它款式变化。热交换流体可为水和防结冰成分混合物，或者任何适合应用于热交换系统的其它液体。
在本说明书使用的方向用语如“内”、“外”、“前”、“后”、“顶部”和“侧面”等等应理解为仅仅为了区分本发明中的组成部分；不应认为其各自的组成部分受限于这些方向，其它合理方向可在不偏离本发明范围的情况下使用。

Claims (25)

1.一种使用在服装中的热交换系统，包括一个或多个运送热交换流体的内部通道和控制热交换流体通过内部通道流动的控制装置，其特征在于，内部通道通过焊接法将其限定在一对为可焊接材料的薄层内。
2.如权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，内部通道有大体为椭圆的横截面。
3.如权利要求1或2所述的热交换系统，其特征在于，内部通道以超声焊接法将其限定在一对薄层内。
4.一种防护服，包括如权利要求1到3中任一权利要求所述的热交换系统，其特征在于，防护服包括内层、外层和在内外层之间的插件，内部通道限定在插件内。
5.如权利要求4所述的防护服，其特征在于，护身甲材料设于外层中。
6.如权利要求4或5所述的防护服，其特征在于，插件包含一个或多个弹性塑料材料薄层而且一个或多个内部通道通过加热的方式结合在弹性塑料材料薄层的预定区域而得以形成。
7.如权利要求6所述的防护服，其特征在于，插件在服装内整体形成。
8.如前述任一权利要求所述的防护服，其特征在于，服装还包括储存热交换流体的容器，容器固定在防护服上并可拆下。
9.如权利要求8所述的防护服，其特征在于，容器固定在外层上并可拆下。
10.如前述任一权利要求所述的防护服，其特征在于，热交换流体包括水。
11.如权利要求10所述的防护服，其特征在于，热交换流体包括防结冰成分。
12.如权利要求11所述的防护服，其特征在于，防结冰成分包括二元醇。
13.如前述任一权利要求所述的防护服，其特征在于，控制装置控制引起热交换流体流动的泵装置。
14.如权利要求13所述的防护服，其特征在于，泵装置包括发动机控制的，适合于可变地控制热交换流体的流动的泵装置。
15.如权利要求13或14所述的防护服，其特征在于，控制装置包括微控制器以控制发动机控制的泵装置。
16.如前述任一权利要求所述的防护服，其特征在于，控制装置还包括测量穿着者至少部分身体温度的温度传感装置。
17.如前述任一权利要求所述的防护服，其特征在于，控制装置还包括温度传感装置以测量热交换流体的温度。
18.一种温度调节服装，包括内层、外层、内层和外层间至少两块弹性塑料材料薄层以及让热交换流体流动的内部通道，其特征在于，内部通道通过加热的方式结合在弹性塑料材料薄层预先确定的区域而得以形成。
19.如权利要求18所述的温度调节服装，其特征在于，服装包括用于储存热交换流体的容器。
20.如权利要求19所述的温度调节服装，其特征在于，容器固定在外层上。
21.如权利要求17到19中任一权利要求所述的温度调节服装，其特征在于，控制装置控制引起热交换流体流动的泵装置。
22.如权利要求21所述的温度调节服装，其特征在于，泵装置包括适合于可变地控制热交换流体流动的发动控制泵装置。
23.如权利要求22所述的温度调节服装，其特征在于，控制装置包括控制发动控制泵装置的微控制器。
24.如权利要求18到23中任一权利要求所述的温度调节服装，其特征在于，控制装置还包括测量穿着者至少部分体温的温度传感装置。
25.如权利要求18到24中任一权利要求所述的温度调节服装，其特征在于，控制装置还包括测量热交换流体温度的温度传感装置。
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