CN106490715A - 一种半导体制冷的穿戴式冷却背心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体制冷的穿戴式冷却背心，包括缝制在弹性背心里侧的体表温度采集器和人体心率采集器、半导体调温主机；体表温度采集器和人体心率采集器分别用于实时采集到人体的体表温度和人体心率的体表特征，并把这些体表特征以电信号的方式输入给半导体调温主机的中央控制单元；中央控制单元按反馈的人体特征参数自行实施水温调节，并进行水温显示和电流显示；半导体调温主机通过中央控制单元植入的程序，进行加温和降温的自动切换。本发明在暴露于热源环境下，通过水循环，将人体热量带走，达到降温的目的；通过对人体体表温度、心率等体表特征进行实时监测和反馈，通过中央控制单元的预定程序，实现循环温度自动控制的目的。

Description

一种半导体制冷的穿戴式冷却背心

技术领域

本发明属于防护装置技术领域，尤其涉及一种半导体制冷的穿戴式冷却背心。

背景技术

在高温环境下，人的生理功能尤其是体温调节、水盐代谢、血液循环等功能都出现异常改变。人们制作了各类人体制冷设备，液冷背心就是其中的一种，它通过在人体表面布置水循环管路，通过制冷系统调节管路中水的温度，达到降低人体表面温度的目的。目前制冷系统广泛采用的技术是用空气压缩制冷，通过布置于人体的水循环管路降温，但空气压缩制冷存在着体积大，重量忠，噪音大等问题，不适合便携移动，且空气压缩机成本极高。

另外，目前的制冷系统对于人体体表温度的控制是通过人体自身感受，手动调节温度调节阀门实现的，人感觉冷，就调高温度，人感觉热，就调低温度，这就存在手动调节温度反应滞缓的情况，某些时候会让人感到冷或者让人体背负热负荷的情况。更有恶劣的情况是，人体带着厚重的防护手套作业，根本无法用手调节的问题。

目前的调温背心只能降温，不能升温，不能在跨温度环境场合下使用，存在很大局限性。

这些问题均急迫需要采用一种新型的调温技术代替空气压缩制冷技术，满足小体积、小重量、低噪音的问题；急迫需要解决根据人体需要自动调温的问题，实现更加便携的移动，更加自动化的温度调节，解决户外高温作业的问题；急迫需要将升温和降温功能集成，解决跨温度环境作业的人体调温问题。

发明内容

本发明为解决目前的穿戴式背心不能满足小体积、小重量、低噪音；不能根据人体需要自动调温，不能便携的移动和自动化的温度调节；不能解决户外高温作业的和跨温度环境作业的人体调温问题而提供一种半导体制冷的穿戴式冷却背心。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种半导体制冷的穿戴式冷却背心，包括缝制在背心里侧的体表温度采集器和人体心率采集器、半导体调温主机；

所述体表温度采集器和人体心率采集器分别用于实时采集到人体的体表温度和人体心率的体表特征，并把这些体表特征以电信号的方式输入给半导体调温主机的中央控制单元；

所述中央控制单元用于手动调节温度，按体表温度采集器和人体心率采集器反馈的人体特征参数自行实施水温调节，并进行水温显示和电流显示；

所述半导体调温主机采用多级半导体调温和制热，通过中央控制单元植入的程序，进行加温和降温的自动切换。

进一步，所述半导体调温主机包括高转速风扇，所述高转速风扇采用螺钉连接在铝制散热片上；铝制散热片采用高温粘胶剂粘接在半导体调温片的制热端面；调温水循环块压着半导体调温片的制冷端面，并采用螺钉与铝制散热片连接；半导体调温片封闭在调温水循环块和铝制散热片之间，用于形成制冷端和制热端的热交换；

调温水循环块的进水口与循环主管路的出水口连接；调温水循环块的出水口与水箱的入水口连接，水箱的出水口连接水泵的入水口，水泵的出水口连接水循环主管路的入水口，用于形成水冷循环；

高转速风扇、半导体调温片、水泵、电子显示屏均通过导线连接在中央控制单元上；可充电电池连接在中央控制单元上并通过内部控制用于对高转速风扇、半导体调温片、水泵、电子显示屏各个负载供电。

进一步，所述半导体调温主机还包括盒体、水温监测传感器；所述盒体包覆在半导体调温主机外部；水温监测传感器安装在水箱内部，用于将水温实时传递给中央控制单元。

进一步，体表温度采集器、人体心率采集器、水温监测传感器均通过导线连接在中央控制器上，用于形成体表特征反馈电路和水温反馈电路；手动温度控制旋钮通过导线连接在中央控制单元上，用于形成对水温的手动控制；电子显示屏对体表温度、人体心率、水温、负载电压、负载电流、电池容量均进行显示；

进一步，水循环主管路上设置有快速接头；所述快速接头用于冷却背心与半导体调温主机的连接和分离。

所述调温水循环块还包括内部是水循环管路的金属块；所述金属块用于对水调温；

所述铝制散热片包括热源接触面、散热铝片排；热源接触面与半导体调温片的制冷热面粘接在一起，所述铝制散热片用于带走半导体调温片的制热面的热量，并通过散热铝片排向外辐射散热；

所述高转速风扇与铝制散热片的散热铝片排接触，用于通过空气循环的对流带走铝制散热片辐射出来的热量；

所述水箱用于储存一定水量，保持管路的水量充裕；

所述水泵通电后形成一定流速和压力的循环水，用于为整个系统水循环提供动力；

所述可充电电池还为中央控制单元提供电源，并可便于携带，通过充电反复利用。

所述冷却背心为弹性面料制作的布满柔性水管的冷却背心，用于水循环流动时，人体热量通过传导方式与水管进行热交换，水循环通过对流方式进行热量互换。

进一步，所述的半导体调温片包括半导体、正负极电线，正负极电线分别连接半导体。

本发明具有的优点和积极效果是：该半导体制冷的穿戴式冷却背心可以实现暴露于热源环境下，通过水循环，将人体热量带走，达到降温的目的；通过对人体体表温度、心率等体表特征进行实时监测和反馈，通过中央控制单元的预定程序，实现循环温度自动控制的目的，达到自动保持人体作业工效的目的；通过采用半导体制冷代替压缩制冷的方式，采用便携式可充电电池的方式，有效降低系统体积、重量，并有效控制了噪音，达到可以便携的目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的半导体制冷的穿戴式冷却背心的系统图；

图2是本发明实施例提供的制冷主机的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的中央控制单元的结构示意图；

图中：1、弹性背心；2、柔性水管；3、体表温度采集器；4、人体心率采集器；5、快速接头；6、水循环主管路；7、半导体调温主机；8、中央控制单元；9、高转速风扇；10、铝制散热片；11、半导体调温片；12、调温水循环块；13、可充电电池；14、水箱；15、水温监测传感器；16、水泵；17、盒体；18、手动温度控制旋钮；19、电子显示屏。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

在图1中，本发明实施例提供的半导体制冷的穿戴式冷却背心的柔性水管2排列布置并缝制在弹性背心1的内表面，体表温度采集器3和人体心率采集器4缝制在弹性背心1靠近人体皮肤的表面，柔性水管2与水循环主管路6通过快速接头5连接，水循环主管路6与半导体调温主机7连接，形成制冷回路。另外，体表温度采集器3和人体心率采集器4的线路也同时通过快速接头5、并附着在水循环主管路6上最终连接到半导体调温主机7，形成温度反馈电路。

在图2中，高转速风扇9采用螺钉连接在铝制散热片10上，铝制散热片10采用高温粘胶剂粘接在半导体调温片11的制热端面，调温水循环块12压着半导体调温片11的制冷端面，并采用螺钉与铝制散热片10连接，将半导体调温片11封闭在调温水循环块12和铝制散热片10之间，形成制冷端和制热端的热交换；调温水循环块12的进水口与循环主管路6的出水口连接，制冷水循环块12的出水口与水箱14的入水口连接，水箱14的出水口连接水泵16的入水口，水泵16的出水口连接水循环主管路6的入水口，形成水冷循环；高转速风扇9、半导体调温片11、水泵16、电子显示屏19的导线连接在中央控制单元8上，是负载部分；可充电电池13连接在中央控制单元8上，通过内部控制对各个负载供电。

在图3中，体表温度采集器3、人体心率采集器4、水温监测传感器15连接在中央控制器上，形成体表特征反馈电路和水温反馈电路；手动温度控制旋钮17连接在中央控制单元8上，形成对水温的手动控制；中央控制单元8内植入了控制程序，可按体表特征反馈对水温进行自动控制；电子显示屏18可对体表温度、人体心率、水温、负载电压、负载电流、电池容量等进行显示。

半导体调温片11包括半导体、正负极电线。通过在正负极电线端接入一定电压和电流，半导体就会出现一面冷却、一面发热的效应。

调温水循环块12包括内部是水循环管路的金属块、水入口、水出口。当工作时，半导体调温片11的制冷面会对金属块制冷，从而使通过金属块的水降温。

铝制散热片10包括热源接触面、散热铝片排。热源接触面与半导体制冷片1的制冷热面粘接在一起，当工作时，铝制散热片10带走半导体调温片11的制热面的热量，并通过散热铝片排向外辐射散热。

高转速风扇9与铝制散热片10的散热铝片排接触，工作时通过空气循环的对流带走铝制散热片10辐射出来的热量。

水箱14在底部有入水口和出水口，与水泵16、半导体调温片11的调温水循环块12、液冷背心的水循环管路形成水循环。用于储存一定水量，保持管路的水量充裕。水箱14里面设置有水温监测传感器15，用于将水温实时传递给中央控制单元8。

水泵16通电后可形成一定流速和压力的循环水，为整个系统水循环提供动力。

可充电电池13为半导体制冷片11、水泵16、高转速风扇9、中央控制单元8等提供了电源，并可便于携带，通过充电反复利用。

水循环主管路6设置了可快速分离的接头，用于实现向液冷背心与主系统的连接和分离。

布满水管的液冷背心包括弹性面料制作的背心，布置其上的水管。人员穿着时，弹性背心1使得水管帖服人体，当水循环流动时，人体热量通过传导方式传递给水管和里面的水，水循环通过对流方式将热量带走。

置于背心之中的体表温度采集器3和人体心率采集器4，它可以实时采集到人体的体表温度和人体心率等体表特征，并把这些体表特征以电信号的方式输入给中央控制单元8。

中央控制单元8包括微芯片等电子元器件、手动温度控制旋钮18、一套自动控制的程序。可已实现手动调节温度、按反馈的人体特征参数自行实施水温调节，进行水温显示电流显示等功能。

所述半导体调温主机还包括盒体、水温监测传感器；所述盒体包覆在半导体调温主机外部；水温监测传感器安装在水箱内部，用于将水温实时传递给中央控制单元。

通电后一面发热、一面制冷的半导体调温片11，可通过调节通电功率实现温度的精确控制，发热面通过铝制散热片10、高转速风扇9对外散热，制冷面通过循环水路将水降温，降温的水连接着水箱14；通过水泵16将水箱14里低温水抽到液冷服的循环管路中，实现将水冷却并在人体表面循环的人体制冷方式，考虑到降低体积、减轻重量，控制噪音的一种自动温度调节的半导体制冷的穿戴式冷却背心。

通过人体表皮温度、人体心率等体表特征的监测和反馈，从而根据人体体表特征的反馈进行循环水温度控制的温度自动调节方式，考虑到手动调节过度和欠调节，或某种特殊场合根本无法用手进行调节的一种自动温度调节的半导体制冷的穿戴式冷却背心。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种半导体制冷的穿戴式冷却背心，其特征在于，该半导体制冷的穿戴式冷却背心包括缝制在弹性背心里侧的体表温度采集器和人体心率采集器、半导体调温主机；

所述体表温度采集器和人体心率采集器分别用于实时采集到人体的体表温度和人体心率的体表特征，并把这些体表特征以电信号的方式输入给半导体调温主机的中央控制单元；

所述中央控制单元用于手动调节温度，按体表温度采集器和人体心率采集器反馈的人体特征参数自行实施水温调节，并进行水温显示和电流显示；

所述半导体调温主机采用多级半导体调温和制热，通过中央控制单元植入的程序，进行加温和降温的自动切换。

2.如权利要求1所述的半导体制冷的穿戴式冷却背心，其特征在于，所述半导体调温主机包括高转速风扇，所述高转速风扇采用螺钉连接在铝制散热片上；铝制散热片采用高温粘胶剂粘接在半导体调温片的制热端面；调温水循环块压着半导体调温片的制冷端面，并采用螺钉与铝制散热片连接；半导体调温片封闭在调温水循环块和铝制散热片之间，用于形成制冷端和制热端的热交换；

调温水循环块的进水口与循环主管路的出水口连接；调温水循环块的出水口与水箱的入水口连接，水箱的出水口连接水泵的入水口，水泵的出水口连接水循环主管路的入水口，用于形成水冷循环；

高转速风扇、半导体调温片、水泵、电子显示屏均通过导线连接在中央控制单元上；可充电电池连接在中央控制单元上并通过内部控制用于对高转速风扇、半导体调温片、水泵、电子显示屏各个负载供电。

3.如权利要求1所述的半导体制冷的穿戴式冷却背心，其特征在于，所述半导体调温主机还包括盒体、水温监测传感器；所述盒体包覆在半导体调温主机外部；水温监测传感器安装在水箱内部，用于将水温实时传递给中央控制单元。

4.如权利要求1所述的半导体制冷的穿戴式冷却背心，其特征在于，体表温度采集器、人体心率采集器、水温监测传感器均通过导线连接在中央控制器上，用于形成体表特征反馈电路和水温反馈电路；手动温度控制旋钮通过导线连接在中央控制单元上，用于形成对水温的手动控制；电子显示屏对体表温度、人体心率、水温、负载电压、负载电流、电池容量均进行显示。

5.如权利要求2所述的半导体制冷的穿戴式冷却背心，其特征在于，水循环主管路上设置有快速接头；所述快速接头用于冷却背心与半导体调温主机的连接和分离；

所述调温水循环块还包括内部是水循环管路的金属块；所述金属块用于对水调温；

所述铝制散热片包括热源接触面、散热铝片排；热源接触面与半导体调温片的制冷热面粘接在一起，所述铝制散热片用于带走半导体调温片的制热面的热量，并通过散热铝片排向外辐射散热；

所述高转速风扇与铝制散热片的散热铝片排接触，用于通过空气循环的对流带走铝制散热片辐射出来的热量；

所述水箱用于储存一定水量，保持管路的水量充裕；

所述水泵通电后形成一定流速和压力的循环水，用于为整个系统水循环提供动力；

所述可充电电池还为中央控制单元提供电源；

所述冷却背心为弹性面料制作的布满柔性水管的弹性背心，用于水循环流动时，人体热量通过传导方式与水管进行热交换，水循环通过对流方式进行热量互换。

6.如权利要求2所述的半导体制冷的穿戴式冷却背心，其特征在于，所述的半导体调温片包括半导体、正负极电线，正负极电线分别连接半导体。