CN110301696B - 一种可调温的智能舒适液冷服 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能制冷领域，并公开了一种可调温的智能舒适液冷服。该液冷服包括织物本体、调温管道和温控模块，调温管道分布在织物本体上，温控模块用于调节调温管道中液体介质的温度，温控模块包括冷却单元、回收单元、混液阀、控制器、传感器和微型泵，传感器用于检测混液阀输出端液体介质的温度，并将检测结果传输给控制器，控制器根据检测结果控制混液阀输入端第一管道和第二管道的开度，使得从混液阀输出端输出的液体介质的温度达到控制器中预设温度阈值，以此调节调温管道中冷却介质温度的调节，进而实现液冷服温度的调控。通过本发明，按照使用者的意愿设定工作模式和工作温度，舒适性高，结构简单。
Description
技术领域
本发明属于智能制冷领域，更具体地，涉及一种可调温的智能舒适液冷服。
背景技术
日常工作和生活中高温环境不可避免，如夏天指挥交通的交警，烈日下的道路清洁工，露天训练的军人等常常面临35℃以上的高温，而对于某些坦克和装甲车里面的环境常常达到50～70℃，某些冶炼制造厂工作时的环境温度甚至更高，而人体的温度自我调节功能显然不能满足如此高温的降温需求，而由于场地和环境的限制，这些场所或行业不可能装有传统的制冷方式即空调系统，一旦人体温度失去平衡，不仅仅不能保证工作效率，更是可能对工作人员的身体健康造成巨大伤害，面对如此迫切个体冷却的需求，需要提出一种便携的，可较长时间保持人体热舒适性要求的个体冷却方式。
目前市场中所有的冷却服装可分为气体冷却服，相变冷却服和液体冷却服，液冷服在这三者之中相比具有较大的制冷量和较轻的重量，同时对人体不存在危害性。目前常见的液冷服系统中仅有冷却单元，制冷单元和微泵，现有的液冷服考虑到使用的便捷采用的是冰块制冷的方式，这就导致了液冷服进口水温不可调整的问题，在使用初期会带来寒冷的不舒适感。液冷服开始的目的是提供给工作人员舒适的工作微环境，将人体附近温度调节至人体舒适的范围，而目前的液冷服初期带来的寒冷感显然违背了液冷服的初衷。然而如果采用压缩机制冷的方式，又会大大增加穿戴人员负担，毫无便捷性，这显然是不可接受的。
因此，设计出一种具有温度可控的智能舒适液冷服，配合周围环境温度和个体冷却需求的差异，时刻对液冷服进口水温进行调节，适应不同的人群和变化环境的要求，提高人体舒适性显得十分重要。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可调温的智能舒适液冷服，通过对温控模块和调温管道的布局和结构设计，使得液冷服中液体介质的温度可被实时检测，并可通过温控模块中的混液阀实时调节第一管道和第二管道的开度，进而调节输出端的液体介质温度，以此实现温度的调控，提高液冷服的智能调控能力。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种可调温的智能舒适液冷服，该液冷服包括织物本体、调温管道和温控模块，其中：
所述调温管道分布在所述织物本体上，该调温管道与所述温控模块连接，所述温控模块用于调节所述调温管道中液体介质的温度，液体介质在所述调温管道和温控模块中循环，以此实现对所述织物本体的温度的调节；
所述温控模块包括冷却单元、回收单元、混液阀、控制器、传感器和微型泵，所述回收单元与所述调温管道的出口连接，用于回收所述调温管道中的液体介质，所述冷却单元与所述回收单元连接，冷却介质从所述回收单元进入所述冷却单元，在所述冷却单元中被冷却，所述混液阀包括输入端和输出端，所述输入端设置有第一管道和第二管道，所述第一管道与冷却单元连接，所述第二管道与所述回收单元连接，所述输出端所述调温管道的入口连接，液体介质从所述第一管道和第二管道进入所述混液阀后，在所述混液阀中混合后从所述输出端输出，所述输出端还设置有传感器，该传感器与所述控制器连接，用于检测所述混液阀输出端液体介质的温度，并将检测结果传输给所述控制器，该控制器根据检测结果控制所述混液阀输入端的第一管道和第二管道的开度，使得从所述混液阀输出端输出的液体介质的温度达到所述控制器中预设温度阈值，以此调节所述调温管道中冷却介质温度的调节，进而实现所述液冷服温度的调控。
进一步优选地，所述冷却单元与所述回收单元之间设置有单向阀，避免冷却介质回流至所述回收单元中。
进一步优选地，所述冷却单元中设置有制冷单元，通过与所述冷却单元中的液体介质进行热传导实现液体介质的冷却。
进一步优选地，所述控制器上设置有与通信设备连接无线通信单元，以此实时调整所述控制器中的预设温度，并实时监控所述液冷服中的温度。
进一步优选地，所述调温管道的入口端还设置有微型泵，该微型泵用于驱动液体介质在温控模块和调温管道中循环。
进一步优选地，所述织物本体优选为网状结构的织物，透气性好。
进一步优选地，所述调温管道优选采用硅胶管，柔韧性好，舒适度高。
进一步优选地，所述调温管道优选采用多根管道串联，管道之间的间距大于管道的最小弯曲半径。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明中通过采用温控模块，其中设置的传感器、混液阀和控制器一同配合工作，一方面实现对液体介质温度的实时监测，另一方面通过实时监测的温度对混液阀的开度进行调节，使其达到预设值，实现液冷服的智能控制；
2、本发明中温控模块中的结构均体积较小，结构简单，质量轻，在实际使用过程中，使用者可随身携带，方便实用，该温控模块中的无线通信模块可与通信设备连接，可实现温度的人为调节，选择多样化，适用范围广。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的液冷服的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
11-织物本体，12-调温管道，2-温控模块，21-冷却单元，22-单向阀，23-制冷单元，24-回收单元，25-微型泵，26-传感器，27-混液阀，28-控制器，3-第一管道，4-第二管道，5-第三管道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，可调温的智能舒适液冷服系统结构包括：织物本体11，调温管道12，温控模块2，冷却单元21，单向阀22，制冷单元23，回收单元24，微型泵25，温度传感器26，混水阀27，控制器28，第一管道3，第二管道4和第三管道5。第一管道3水源来自冷却单元21，第二管道4水源来自回收单元24，第三管道5仅仅将水流回回收单元24，单向阀仅允许水由回收单元24向冷却单元21中流动。微泵25在系统中提供动力，使得水路循环，混水阀27起到调节第一管道3和第二管道4的比例的作用，温度传感器26测量混合后水的温度，并将数据传递给控制器28，控制器28起到控制微泵25和混水阀27的作用。基础系统11由弹性透气性良好的网状布料，和透气外层制成，织物本体11和调温管道12通过曲折缝工艺实现，管网采用的是3-5mm硅胶管，硅胶管具有较好的柔韧性，提高人体舒适度，同时采用4管路设计，织物本体11中包含四条管路，通过四通接头由一根管路转为四根管路，管路布置间隔在20mm左右，管路越密集，换热性能越强，但同时会影响服装系统穿着舒适感，因此调温管道中的管路间距大于管路最小弯曲半径，调温管道分布均匀，使得人体表面接受冷量均匀。冷源由制冷单元23提供，制冷单元采用大小适宜的制冷单元，该实施例采用500g的制冷单元，但不限定于本发明。
进一步地，织物本体11由弹性透气性良好的网状布料，和透气外层制成
进一步地，织物本体11和调温管道12通过曲折缝工艺实现，调温管道采用的是3-5mm硅胶管，硅胶管具有较好的柔韧性，提高人体舒适度，本实施例中采用四管路设计，织物本体11中包含四条管路，通过四通接头由一根管路转为四根管路。
进一步地，调温管道中的管路间距大于管路最小弯曲半径，调温管道分布均匀，使得人体表面吸收冷量均匀。
进一步地，温控模块2中包含冷却单元21用于容纳循环水和制冷单元23，冷却单元中负责提供冷量，由于有制冷单元释放冷量温度保持在15℃温控模块2中还包含回收单元24，用于正常循环时水的储存，和提供相对热源，通过冷热水源的结合，搭配控制板实现水温调节。
进一步地，第一管道3水源来自冷却单元21，第二管道4水源来自回收单元23。
进一步地，第三管道5的水仅流回回收单元。
进一步地，温控模块中还包含单向阀22，单向阀仅允许回收单元24中的水向冷却单元21中流通，且仅需依靠回收单元24内水压，使得水向冷却单元21流通。
进一步地，控制板2h包含无线通信单元，例如蓝牙模块。
进一步地，温度传感器26采用DS18B20测温并通过控制器28的温度测试模块接口反馈给控制器28。
进一步地，混水阀27起到调节第一管道3和第二管道4的流量比例，从而实现控制水温的目的。
进一步地，控制器28实时接受来温度传感器DS18B20的温度，并利用PID温度算法计算出维持稳定温度需要的冷热水比例，转化为混水阀27阀门开度，从而驱动混水阀中电机调整混水阀到合适的阀门开度，同时结合人体需求，调节微型泵25转速。
进一步地，当混水温度高于控制板2h设定温度时，控制板主动调节使得第二管道4流量增大，第一管道流量减小，达到降低温度目的，当混水温度低于控制板2h设定温度时，控制板主动调节使得第二管道4流量减小，第一管道流量增大，达到提高温度目的。
工作前期未放入制冷单元23，制冷单元可选用冰袋，本实施例中，冷却介质为水，系统内所有水温为正常水温20℃。
下面介绍本发明的液冷服的工作过程。
假定设定温度为25℃，工作初期放入制冷单元23，冷却单元21中水温持续降低，而回收单元24中水温度保持不变即20℃，此时开启微型泵使得水循环开始。
由于设定温度高于回收单元24中水温，无需提供冷量，即控制器28控制混水阀27使得第一管道3阻闭，第二管道4全开启状态，由回收单元24中流出的水全部流回回收单元24并不会流经冷却单元21。由于回收单元中无冷量提供，且水量较少，因此，回收单元中温度随着系统中循环水温度迅速升高，温度传感器26实时检测混合后水温，当温度传感器26测量温度高于25℃，即回收单元中温度高于25℃，控制器28检测到温度变化，调节混水阀开度，调整第一管道3和第二管道4比例，第一管道3开启，第二管道4开度减小，使得水温下降。此时管网中循环水来自回收单元24和冷却单元21中的水，第三管道5中的水全部流入回收单元24，但由于回收单元24中流入的水大于流出的水，因此回收单元24中压力增大，迫使单向阀22打开，使得多余的水由回收单元24流向冷却单元21，并吸收冷却单元21中制冷单元23的冷量成为低温水，而回收单元24中的水仍保持高于冷却单元21中水的温度。当温度传感器26测量温度低于25℃，控制器28检测到温度变化，调节混水阀开度，调整第一管道3和第二管道4比例，第一管道3开度减小，第二管道4开度增大，使得水温上升，同时，如果仍然同时从冷却单元21和回收单元24中抽水，仍然进行上述回收单元24到冷却单元21的水流过程。如果由于调节过程中低温水流入回收单元24，使得回收单元24中的水温低于预设温度，此时由于PID调节作用，第一管道3完全关闭，第二管道4完全打开，回收单元24中流出的水全部流回回收单元24并不会流经冷却单元21。以上调节过程由控制器28中的PID算法实现，控制器28实时检测混合水温度，并通过PID算法计算混水阀阀门开度，并通过调节混水阀阀门开度，实现控制水温的目的。
工作后期，当制冷单元23的冷量用完，冷却单元21盒回收单元24中的水温均高于设定温度25℃，控制器28控制混水阀阀门，使得第一管道3全开，第二管道4全闭，第三管道5全部流向回收单元，盒中的水由于压力增大，流向冷却单元，并持续保持上述状态回收单元24和冷却单元21中的水持续升温，直至毫无制冷效果。
控制器28通过结合控制微泵25转速，改变循环水流速，辅助实现对液冷服舒适性的控制，控制器28上的蓝牙模块实现与手机通信，实现手机对液冷服状态的在线监控和控制，可实时通过向控制器28发送数据，对液冷服混合水温及工作模式进行调控。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，该液冷服包括织物本体(11)、调温管道(12)和温控模块(2)，其中：
所述调温管道(12)分布在所述织物本体(11)上，该调温管道(12)与所述温控模块(2)连接，所述温控模块(2)用于调节所述调温管道(12)中液体介质的温度，液体介质在所述调温管道(12)和温控模块(2)中循环，以此实现对所述织物本体(11)的温度的调节；
所述温控模块(2)包括冷却单元(21)、回收单元(24)、混液阀(27)、控制器(28)、传感器(26)和微型泵(25)，所述回收单元(24)与所述调温管道(12)的出口连接，用于回收所述调温管道(12)中的液体介质，所述冷却单元(21)与所述回收单元(24)连接，冷却介质从所述回收单元进入所述冷却单元，在所述冷却单元中被冷却，所述混液阀(27)包括输入端和输出端，所述输入端设置有第一管道(3)和第二管道(4)，所述第一管道与冷却单元(21)连接，所述第二管道与所述回收单元(24)连接，所述输出端所述调温管道(12)的入口连接，液体介质从所述第一管道和第二管道进入所述混液阀(27)后，在所述混液阀中混合后从所述输出端输出，所述输出端还设置有传感器(26)，该传感器与所述控制器(28)连接，用于检测所述混液阀输出端液体介质的温度，并将检测结果传输给所述控制器，该控制器根据检测结果控制所述混液阀输入端的第一管道(3)和第二管道(4)的开度，使得从所述混液阀(27)输出端输出的液体介质的温度达到所述控制器中预设温度阈值，以此调节所述调温管道中冷却介质温度的调节，进而实现所述液冷服温度的调控；
所述冷却单元(21)与所述回收单元(24)之间设置有单向阀(22)，避免冷却介质回流至所述回收单元中。
2.如权利要求1所述的一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，所述冷却单元(21)中设置有制冷单元(23)，通过与所述冷却单元中的液体介质进行热传导实现液体介质的冷却。
3.如权利要求1所述的一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，所述控制器(28)上设置有与通信设备连接无线通信单元，以此实时调整所述控制器中的预设温度，并实时监控所述液冷服中的温度。
4.如权利要求1所述的一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，所述调温管道(12)的入口端还设置有微型泵(25)，该微型泵用于驱动液体介质在温控模块和调温管道中循环。
5.如权利要求1所述的一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，所述织物本体(11)为网状结构的织物，透气性好。
6.如权利要求1所述的一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，所述调温管道(12)采用硅胶管，柔韧性好，舒适度高。
7.如权利要求1所述的一种可调温的智能舒适液冷服，其特征在于，所述调温管道(12)采用多根管道串联，管道之间的间距大于管道的最小弯曲半径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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