CN102090737B - 一种防护服冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防护服冷却系统，属于机械领域。本发明的防护服冷却系统包括躯干冷却装置和头部冷却装置，所述头部冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，所述循环管路设置于所述内衬与所述制冷材料之间，所述循环管路回路内设有循环流动的液体；所述躯干冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，所述循环管路设置于所述内衬与所述制冷材料之间，所述循环管路回路内设有可流动的液体。本发明通过在头部和躯干都设置冷却系统，可以达到更好的冷却效果。同时，通过循环管路将内衬与制冷材料隔离开，可以防止制冷材料直接接触人体和头部，提高防护服的用户体验感。

Description

一种防护服冷却系统
技术领域
本发明涉及机械领域，特别涉及一种防护服冷却系统。
背景技术
在卫生检疫、传染性疾病防治、病毒试验以及军事领域等领域，都需要用到防护服。现有的防护服都非常厚重，且要包裹住身体，因此面临着在厚重的防护服与外界安全隔离后的散热问题。为保证防护服能够将使用者的代谢热量良好散发、保持良好的工作效率、集中注意力，需要为防护服设置冷却系统，例如冷却背心、液冷服、通风服等。这类装备的特点是：具有热沉储备装置，能够在一定时间内抵消人体代谢产热而导致的温升。穿着方便，能与防护服兼容使用，并可反复使用。适合人体冷却控制，避免过冷。质量和体积应尽可能小。由于通风系统的冷却效果不好，因此现有的冷却装备一般为冷却背心或是全身液冷服。
冷却背心的结构如图1所示，采用相变材料(相变点为15℃左右)分布于冷却背心前后，着内衣后穿用。相变材料是一种独特的制冷材料，其通过改变物理状态制冷。冷却用相变材料可以是分离插装结构，也可以是整体联接的一体结构。相变材料袋可以拆开取下，进行循环冷却使用，相变材料量可根据工作时间长短配置。因此冷却背心结构简单、造价低，易于使用维护。但是无法解决头部的冷却问题，且相变材料一般总体相变潜热较低，使用时间短。
其中，相变材料是一种具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力的物质。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。
全身液冷服一般用于航天服系统中的个人冷却，采用全身液冷铺覆PVC软管，高弹力织物作为衣体结构保持整体贴体，采用离心泵实现水冷循环，将人体热量集中于冷源/热交换器进行热交换。全身液冷服具有制冷量大、贴体热舒适性好的优点。但系统造价昂贵，不适于推广使用。且需要单独的集中冷源，质量集中，防护服兼容性差。流阻相对较大，对循环泵要求高。
发明内容
为了解决现有技术中防护服的冷却装备存在的结构上的缺陷，并能够达到同时实现躯干和头部冷却、工作时间长且造价低的目的，本发明优选实施例提出了一种防护服冷却系统。所述技术方案如下：
本发明提出了一种防护服冷却系统，包括躯干冷却装置和头部冷却装置，其特征在于，
所述头部冷却装置包括内衬和循环管路，所述循环管路回路内设有循环流动的液体；
所述躯干冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，所述循环管路设置于所述内衬与所述制冷材料之间，所述循环管路回路内设有可流动的液体；
所述头部冷却装置的循环管路与所述躯干冷却装置的循环管路相互导通。
作为上述技术方案的优选，所述躯干冷却装置与头部冷却装置的循环管路相连导通，且所述循环管路内设有泵。
作为上述技术方案的优选，所述躯干冷却装置与头部冷却装置的循环管路相互隔离断开；所述头部冷却装置的循环管路回路内设有泵；所述躯干冷却装置的循环管路回路内设有泵。
作为上述技术方案的优选，所述制冷材料为冰。
作为上述技术方案的优选，所述躯干冷却装置包括前冷却装置和后冷却装置；所述前冷却装置包括可拆卸的相变材料制冷单元，所述相变材料制冷单元内设有相变材料；所述后冷却装置包括包括内衬、循环管路及制冷材料。
作为上述技术方案的优选，所述躯干冷却装置包括前冷却装置和后冷却装置；所述前冷却装置和后冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，且所述前冷却装置和后冷却装置的循环管路相连导通。
作为上述技术方案的优选，所述循环管路与所述制冷材料紧密贴靠。
作为上述技术方案的优选，所述循环管路为直径3毫米的PVC管。
作为上述技术方案的优选，所述泵为离心泵，所述离心泵设有控制开关。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明实施例提出了一种防护服冷却系统，通过在头部和躯干都设置冷却系统，可以达到更好的冷却效果。同时，通过循环管路将内衬与制冷材料隔离开，可以防止制冷材料直接接触人体和头部，提高防护服的用户体验感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列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他的附图。
图1为现有的冷却背心的结构示意图；
图2为本发明优选实施例提出的防护服冷却系统的结构示意图；
图3为本发明优选实施例的躯干冷却装置的剖视结构示意图；
图4为本发明优选实施例的头部冷却装置的剖视结构示意图；
图5为本发明优选实施例的前冷却装置的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明的优选实施例提出了一种防护服冷却系统，如图2所示，包括躯干冷却装置1和头部冷却装置2。如图3所示，头部冷却装置1包括内衬11、循环管路12，循环管路12构成的回路内设有可循环流动的液体；如图4所示，躯干冷却装置2包括内衬21、循环管路22及制冷材料23，循环管路22设置于内衬21与制冷材料23之间，循环管路22构成的回路内内设有可流动的液体，且循环管路12和循环管路22相互导通。
这样通过在头部和躯干都设置冷却系统，可以达到更好的冷却效果。同时，通过循环管路将内衬与制冷材料隔离开，可以防止制冷材料直接接触人体，提高防护服的用户体验感。同时，通过在内衬和制冷材料之间设置循环管路，可以有效地解决低熔点、高潜热相变材料与人体接触冷却的隔热问题，增加独立工作时间。同时，制冷材料只设置在躯干部分，头部并无制冷材料，而是依靠与躯干部分相连的循环管路中的液体进行冷却。这样可以防止头部过冷造成使用者的不适感。
优选的，可以将躯干冷却装置1与头部冷却装置2的循环管路相连导通，且该循环管路内设有泵3。这样可以采用一套循环系统为躯干和头部进行冷却，以节省电力。
优选的，也可以使躯干冷却装置1与头部冷却装置2的循环管路相互隔离断开；躯干冷却装置1的循环管路11回路中以及头部冷却装置2的循环管路22回路分别设有泵3。这样可以为躯干和头部分别进行冷却，这样虽然比较费电，但是冷却效果更好，且对于躯干和头部可以分别进行控制操作，灵活性更好。
其中，上述的三个方案中，制冷材料23可以为冰。冰是一种安全且高相变潜热的制冷材料，也是一种相变材料。其由固态变为液态时大量吸收热，可以进行制冷。而获取冰的途径简单、廉价。因此可以将冰袋放置在循环管路12和循环管路22外部，冰袋对循环管路内的液体进行制冷。
对于躯干冷却装置，可以对前胸和后背都采用本发明提出的这种内衬、循环管路、制冷材料的结构；具体为：躯干冷却装置前冷却装置和后冷却装置；前冷却装置和后冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，且前冷却装置和后冷却装置的循环管路相连导通。
也可以在前胸采用相变材料，后背采用本发明提出的方式；如图5所示，具体为：躯干冷却装置包括前冷却装置和后冷却装置；前冷却装置包括可拆卸的相变材料制冷单元，相变材料制冷单元内设有相变材料；后冷却装置包括包括内衬、循环管路及制冷材料。其中相变材料可以选择相变点为15℃左右的制冷材料，这样就可以不需要循环管路的隔离直接接触人体，并不会对人体造成不适感。
在上述的每一方案中，如图3和图4所示，循环管路与制冷材料紧密贴靠，具体实现方式可以是通过躯干部外表面24，将内衬21、循环管路22和制冷材料23紧密贴靠。在头部则通过头部外表面14，将内衬11和循环管路12紧密贴靠。这样可以更好的通过制冷材料对循环管路内的流动液体进行降温，并通过循环管路为躯干和头部降温，达到冷却的效果。
在上述的每一方案中，所述循环管路为直径2-3毫米的PVC柔性管。所述泵3为离心泵，所述离心泵设有控制开关。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防护服冷却系统，包括躯干冷却装置和头部冷却装置，其特征在于，
所述头部冷却装置包括内衬和循环管路，所述循环管路回路内设有循环流动的液体；
所述躯干冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，所述循环管路设置于所述内衬与所述制冷材料之间，所述循环管路回路内设有可流动的液体；
所述头部冷却装置的循环管路与所述躯干冷却装置的循环管路相互导通。
2.根据权利要求1所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述躯干冷却装置与头部冷却装置的循环管路相连导通，且所述循环管路内设有泵。
3.根据权利要求1所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述躯干冷却装置与头部冷却装置的循环管路相互隔离断开；所述头部冷却装置的循环管路回路内设有泵；所述躯干冷却装置的循环管路回路内设有泵。
4.根据权利要求1或2或3所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述制冷材料为冰。
5.根据权利要求4所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述躯干冷却装置包括前冷却装置和后冷却装置；所述前冷却装置包括可拆卸的相变材料制冷单元，所述相变材料制冷单元内设有相变材料；所述后冷却装置包括包括内衬、循环管路及制冷材料。
6.根据权利要求4所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述躯干冷却装置包括前冷却装置和后冷却装置；所述前冷却装置和后冷却装置包括内衬、循环管路及制冷材料，且所述前冷却装置和后冷却装置的循环管路相连导通。
7.根据权利要求4所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述循环管路与所述制冷材料紧密贴靠。
8.根据权利要求4所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述循环管路为直径2-3毫米的PVC柔性管。
9.根据权利要求2或3所述的防护服冷却系统，其特征在于，所述泵为离心泵，所述离心泵设有控制开关。
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