CN101715535B - 摩托车空气调节系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种摩托车个人冷却系统，它利用了采用固体吸收的废热。该系统包括空气分配模块和环绕摩托车排气管的一个或多个干燥剂室。送风机吹送环境空气穿过热交换器，使空气冷却，将热量传递给热交换器，将热量传递给水，使水沸腾，并将水变成随后被干燥剂吸收的蒸汽。然后，将热源应用于干燥剂，使干燥剂释放蒸汽，该蒸汽移动到热交换器之一并且该水蒸汽冷凝成水。摩托车骑乘者所穿的冷却服具有冷空气入口和排气出口。该冷却服的冷空气入口接收来自送风机的冷却空气，而身体热量从排气出口离开。

Description

摩托车空气调节系统
技术领域
本发明涉及用于两轮/三轮(后面称为摩托车)车辆的骑行人的个人冷却系统，特别是，利用采用固体吸收的排气废热来冷却骑乘那些车辆的人员。
背景技术
军人、运动员和赛车手都已设计并使用冷却系统。商业上的个人冷却系统使用了各种技术，例如(1)冷冻凝胶包(2)石蜡相变，(3)蒸发，(4)通过风扇循环的空气，(5)热电，以及(6)使用冰或蒸汽压缩来循环水。每种技术在摩托车个人冷却系统中都有其局限性。商业上可获得的个人冷却系统中没有使用固体吸收、干燥剂技术的。而且，也没有哪个个人冷却系统利用废热作为个人冷却系统中的能源。
在制冷系统中使用干燥剂在现有技术中是公知的。例如，美国专利No.6557365描述了一种干燥制冷剂及除湿器，它使用用来从周围的湿热空气中吸收水分的材料。
另外，用于冷却摩托车手的设备也是众所周知的。例如，美国专利No.4722099描述了为了最大限度冷却的保护性摩托服，它允许环境空气流经衣服。流经该衣服的空气未经冷却，所以冷却效果很有限并且还取决于环境空气的温度。加拿大专利申请No.2171265描述了一种具有热电装置的摩托车头盔。该热电装置仅冷却头盔的内部空间，具有相对低的冷却能力，并且设置在摩托车手头部附近可能会由于事故而导致摩托车手的头部严重受损。该热电装置相对较重，它会使摩托车手带电，而且戴着该热电装置的摩托车手不得不费力地持续保持头盔平衡。
美国专利No.6510696是关于摩托车空气调节系统的专利，它使用热电模块来进行冷却。该’696专利描述了一种带可控气流的热电空气调节设备，然而，它的热电模块是电驱动的，因此它们也会导致对现有的电气系统的显著电流消耗。
因此，需要一种能够安装在摩托车上的摩托车个人冷却系统，它能够满足摩托车手和/或乘客的各种冷热要求，而且不会导致发动机功率或电流的显著消耗。
发明内容
本发明在摩托车个人冷却系统10(图1)中利用了干燥剂，利用了摩托车发动机的排气废热，并且不会导致对摩托车发动机的发动机功率或电流的显著消耗。本发明提供了一种经过冷却服20(图3)的空气调节，该冷却服20可以是单层或多层，其中，多层中的一层或一些层在使用时可以作为绝热体/冷却器。
作为绝热体的层和作为主冷却器的层可以由不同的冷却源驱动。例如，主冷却器层可以通过固体吸附方法冷却，而绝热层可以通过热电冷却。使用双室(或多室)冷却的方法不仅可以应用到摩托车衣服中，而且可以应用到所有其它冷却服应用，包括但不仅限于：军用冷却服、宇航服、医疗用服、赛车手服，在该方法中，一个或多个室用作冷却层并且一个或多个室用作绝热层。
本发明的进一步的目的是向摩托车手和乘客的头盔提供冷却的呼吸空气。
本发明的又一目的是为摩托车手和乘客提供湿度控制。
本发明的再一目的是利用无毒的环保性液体和/或气体来提供这样的冷却。
本发明的另一目的是提供一种模块空气调节系统，该模块空气调节系统在其运行中是有效的，同时又是模块化的，以为空气调节系统提供附加的能力。
本发明的进一步目的是使用不含CFC(氟利昂，破坏臭氧层的一类化合物)和HFC(氢氟碳)的制冷剂来为摩托车手和/或乘客提供空气调节系统。
本发明的又一目的是为摩托车手和/或乘客提供一种空气调节系统，在一个实施例中，该空气调节系统可以从之前储存但未消耗的重新补给循环中获得能量。
根据本发明的一个方面，提供一种用于摩托车的个人冷却系统，该个人冷却系统包括：空气分配模块；处于低压下的至少一个干燥剂室，所述至少一个干燥剂室环绕所述摩托车的至少一个排气管，所述至少一个干燥剂室容纳干燥剂；处于低压下的至少一个热交换器；至少一个送风机，所述至少一个送风机吹送环境空气穿过所述热交换器，使环境空气冷却，环境空气将热量传递给所述热交换器，所述热交换器将热量传递给水，使水沸腾，并将水变成随后被干燥剂吸收的蒸汽，来自干燥剂的热量而后通过流动空气被传递给环境空气；其中，将热源应用到所述干燥剂以释放蒸汽，所述蒸汽移动到所述热交换器并冷凝成水；穿过所述热交换器排出的冷空气被传输到所述摩托车骑乘者所穿的冷却服；所述冷却服具有冷空气进口和排气出口；所述冷空气进口接收来自所述送风机的冷却空气，被身体热量所加热的空气从所述排气出口离开。
附图说明
图1示出了说明摩托车空气调节系统的总体示意图。
图2是由通过阀和管道并联连接的多个热交换器组成的冷却单元。
图3是通过图1所示的系统进行冷却的冷却服。
具体实施方式
摩托车个人冷却系统的一个实施例使用了固体吸收冷却机构10，其中通过驱动器来使液态或气态流体在冷却服20内进行循环，该液态或气态流体利用基于干燥剂的热交换系统来冷却。在该实施例中，空气调节模块系统包括保持在低压下的热交换器和干燥剂室以及用于将水蒸汽从热交换器传输到干燥剂室的装置。干燥剂室包含吸水性干燥剂，在本例中为沸石。热交换器包含水和带换热翅片的壳体。该空气调节模块利用管来将干燥剂室和热交换器相互连接。保持干燥剂室和热交换器的压力，以将其内的水的沸点降低到室温附近。
现在具体参照附图，图1示出了干燥剂室300和301连接到热交换器100和101，并且流经这些管的水蒸汽由阀400和401控制。室300和301具有经过室中心的管道40和41。管道40和41在外侧上具有翅片45，并构造成使得能够从管道40和41向室300和301中包含的干燥剂进行有效的传热。室300和301填充有干燥剂(例如沸石)。室300和301具有内置的有孔室隔离件600和601以及孔500，该隔离件600和601在室300和301的外边缘上形成一个空间，所述孔500便于水蒸汽的自由而有效的移动。分配模块包括阀402、403、404、405，漏斗210以及排气连接器220，并根据冷却系统是处于冷却阶段还是重新补给阶段来允许空气或来自发动机的热排气通过管道41或40输送。具有阀70和71的送风机200使吹风机环境空气根据需要流经热交换器壳体102或103。
本实施例具有在冷却阶段和重新补给阶段之间交替的两个冷却单元。在任一给定时间，一个冷却单元处于冷却阶段，而另一个处于重新补给阶段。替代实施例可具有至少一个冷却单元。在具有三个冷却单元的情况下，该系统可以具有三个循环：(a)冷却-干燥剂吸收，(b)干燥-干燥剂因加热而解吸收和(c)恢复到环境温度。
冷却阶段
在冷却阶段，干燥剂室300和热交换器100处于冷却阶段。通过使阀403保持打开而阀402保持关闭，来自漏斗210的环境空气被输送到管道40。阀400由电脑控制，并且根据需要打开以允许将所需量的水蒸汽传输到室300内的干燥剂，使得在热交换器100中发生冷却，这使由送风机200经由阀70吹送到热交换器壳体102并然后经由连接口850吹到冷却服的空气被冷却。来自水蒸汽的热量传递给干燥剂，然后该热量经由翅片45和管道40传递给流动的环境空气。
重新补给阶段
在重新补给阶段，由干燥剂室301和热交换器101形成的冷却单元处于重新补给阶段。在这种情况下，通过使阀405保持打开而阀404保持关闭，发动机排气被传输到管道41。来自排气的热量经由管道41和翅片45传递给室301中的干燥剂，这使得干燥剂释放水蒸汽，该水蒸汽经由通过电脑控制而保持打开的阀401传送到热交换器，然后水蒸汽冷凝为水并停留在热交换器101中。
图3中的冷却服20是由3个单独的层制成，从而形成两个独立的通道810和820。来自冷却单元的冷空气经由连接器850和进口830连接到通道820，之后在该衣服中循环并从出口840排出。通道810可以用作绝热层，该绝热层填充有绝热体或者我们可以内置热电模块来冷却通道810中包含的空气。在另一个实施例中，来自出口840的一部分空气可以经由连接器830重新循环回冷却服中。
可选的变型
围绕冷却室的冷凝可以通过适当地控制允许进入冷却室的水分的量来限制，由此限制水蒸汽吸收率和由此引起的冷却率。可以利用干燥剂转轮来控制湿度。该干燥剂转轮也可以用摩托车排出的废热重新补给。阀门组合可以调节冷却流体(无论气体或液体)的路径以将经冷却的流体传输到优选的衣服部分，由此优选冷却穿戴者身体上的特定部分以提高舒适度。可以投入使用多个冷却单元，它们并联但以不同的时间频率运行。当一个或多个单元在其冷却循环下使用时，另外一个或多个单元可以重新补给。系统中使用的冷却单元流体可以是水，或者其他合适的液体，该液体与可以吸收该流体的适当干燥剂相匹配。在衣服和冷却单元之间循环的流体可以是水或另一种液体或者可以是诸如空气的气体。该衣服可以包含多层，其中至少两层是共同运行的冷却层。底层可以使用循环空气来实现身体水分的蒸发冷却。一层或多层可以是封闭的再循环空气系统，该再循环空气系统可以通过热电装置冷却而且也可以作为绝热体。典型地，冷却单元可以主要由不锈钢制成以实现结构的整体性和耐腐蚀性，同时通过合适的设计来维持可接受的导热性。冷却单元可以由通过阀并联连接的多个液体室组成，如图2所示，这些阀被调节以维持所述室之间的压力差。通过适当的调节，当所述室位于分级温度环境下时，可以使一个以上室中的液体同时沸腾，由此在短时段内提供增强的冷却。在图2中，环境空气T1通过流经温度为t1的热交换器冷却到更低的温度T2，之后通过流经温度为t2的热交换器从T2冷却到更低的温度T3。该循环可以通过并联地增加另外的热交换器来扩展，这些热交换器可以全部由电脑控制。
该系统的一种结构可以是模块空气调节系统，包括：
●管理吹风机和温度调节器的功率的功率调节器，
●使冷空气循环经过冷却服，将冷空气送到头盔，并冷却热交换器的吹风机，和
●三个或更多个并联交错的固体吸附冷却室(利用沸石)。一个在使用，第二个在备用，而第三个由摩托车排出的废热重新补给。
●带有空气分配通道的冷却服可以布置成覆盖整个身体，或者可以布置成仅覆盖上身。
●可以设置用于将干净的可呼吸冷却空气循环到头盔的头盔附件。
●该系统可在固体吸附冷却室之后通过热电模块来补充。
●另外，该系统可以通过使用干燥剂转轮来补充，该干燥剂转轮通过废热重新补给，以管理冷却服中的湿度和/或为了向头盔提供呼吸空气。
该系统还可以作为给除摩托车驾驶员和骑乘者之外的人员的个人冷却系统来应用。例如，它可以被军人、赛车手、运动员、工厂工人、船员、卡车驾驶员、飞行员和任何其他寻求冷却其个人环境的人员使用。该系统可以应用到非衣服应用的场合，例如用于冷却食物、水、饮料、电器、机械设备、医疗设备、医疗用品，血液、药品以及诸如小房间和飞船、航空器和海船的空间内的空气。固体干燥剂可以用液体干燥剂代替。该系统可以与其他冷却技术例如任一上面提到的技术串联或并联使用。可以使用可替代的热源，例如集中的日光、车辆发动机废热、工业废热和地热源也是合适的。关于本发明的方法和用法的进一步讨论，从上面的描述来看这也应该是显而易见的。对本领域技术人员来说，易于进行其他的多种修改和变化，并且所有合适的修改和等同物都落入本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种用于摩托车的个人冷却系统，该个人冷却系统包括：
空气分配模块；
处于低压下的至少一个干燥剂室，所述至少一个干燥剂室环绕所述摩托车的至少一个排气管，所述至少一个干燥剂室容纳干燥剂；
处于低压下的至少一个热交换器；
至少一个送风机，所述至少一个送风机吹送环境空气穿过所述热交换器，使环境空气冷却，环境空气将热量传递给所述热交换器，所述热交换器将热量传递给水，使水沸腾，并将水变成随后被干燥剂吸收的蒸汽，来自干燥剂的热量而后通过流动空气被传递给环境空气；
其中，将热源应用到所述干燥剂以释放蒸汽，所述蒸汽移动到所述热交换器并冷凝成水；
穿过所述热交换器排出的冷空气被传输到所述摩托车骑乘者所穿的冷却服；
所述冷却服具有冷空气进口和排气出口；
所述冷空气进口接收来自所述送风机的冷却空气，被身体热量所加热的空气从所述排气出口离开。
2.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，其中所述干燥剂室具有接近于其外层的第二内层，所述第二内层由有孔材料制成，作为用于热量和水蒸汽移动的空气通道。
3.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，其中上述系统的制冷剂是水，所述干燥剂是沸石。
4.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，其中通过在摩托车骑乘者所穿的至少一件衣服中嵌入的热电冷却装置来提供另外的冷却和湿度控制。
5.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，其中通过具有空气分配通道的冷却服来输送冷空气，其中该冷却服布置成仅覆盖上身。
6.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，其中该系统通过使用干燥剂转轮来进行补充，通过废热重新补给，以管理所述冷却服中的湿度。
7.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，所述用于摩托车的个人冷却系统向头盔提供呼吸空气。
8.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，进一步包括通过阀连接的一系列液体室，所述阀被调节成维持所述室之间的压力差；所述阀调节一个以上的室，并且在所述室位于分级温度环境下时使所述室中的制冷剂同时沸腾，由此在一段短时间内提供增强的冷却。
9.如权利要求1所述的用于摩托车的个人冷却系统，其中所述干燥剂室被构造成环绕所述排气管，从而允许从排气热量中传递热量。
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