CN113854666B - 一种分布式的半导体制冷空调服 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式的半导体制冷空调服，包括空调服主体、硅胶软板、半导体制冷器件、导线、移动电源、风机、腰带和分气带；所述空调服主体的背部外侧固定有一硅胶软板，硅胶软板另一侧面贴有由低功率半导体制冷器件组成的半导体制冷器件阵列，所述阵列、风机与移动电源通过导线电性连接；空调服主体腰间配有腰带，移动电源、风机和分气带固定在腰带上，风机出风口与分气带一端连接，风机产生的风经过分气带的分气孔垂直吹向所述阵列，降低半导体制冷器件热端温度，强化制冷性能，半导体制冷器件直接为硅胶软板降温，传递给人体冰爽体验。本空调服结构简单，散热降温效果好，穿着舒服，空调服主体易与硅胶软板、腰带分离便于清洗。

Description

一种分布式的半导体制冷空调服

技术领域

本发明涉及制冷空调服，具体地说是涉及一种分布式的半导体制冷空调服。

背景技术

目前市面上的空调服有很多种类，有风机风冷式的、水冷式的，有采用半导体制冷器件制冷的，空调服的作用主要为在高温闷热环境的工作人员，如户外执勤的交警、边防战士、建筑冶金、电焊人员、特殊医务人群等提供具有为人体散热和降温功能的工作服。

空调服采用风机风冷式结构的如在2007年公告的“基于微/纳米风扇阵列驱动的人体降温空调服”专利申请号为200510102700.2，其采用的每一枚微小型风扇的整体体积在1mm³到1cm³范围之间，用1至1000枚微小型风扇以并连方式通过编织在衣物内的电路连线与一外接微电源连通；通过电源驱动风扇完成对人体局部体表的强化对流及蒸发散热，实现对人体几乎所有部位的局部温度的调节；该技术实质是使用了微/纳米风扇为人体提供流动的空气，优势在于风速更加均匀，也更利于美观，使皮肤表面形成强制对流换热，但其不足之处在于由于风扇体积小导致单个风扇无法达到强化散热的需求，需要大量风扇组成阵列向衣服内部鼓风，由于采用的微/纳米风扇与微/纳米电源等零部件数量庞大，且多为运动部件，成本高昂，电路复杂度高，且人体在运动过程中的各种姿势、形态使服装产生各种形变会显著增大产品的失效风险，同时若在涉沙、涉水的户外运动条件也会限制产品的使用。

2020年11月公告的“具有颈部风道结构的空调服”专利号为202020068899.1，还有2021年5月公告的“一种透气型的空调服”专利号为202021598909.0，上述2种空调服主要依靠设有的风扇向衣服内部鼓风，增加流经人体表面空气量达到强化散热的功能。此2种空调服存在的不足是如果风量太小达不到预期散热效果，风量太大会导致衣服隆起、鼓包等，影响形象，还有风机运行时产生的噪音和震动也会造成额外的不适感。而在有毒的环境下，如在医院有病毒的科室使用时，采用向衣服内部鼓风的方式会导致病毒或毒气直接接触人体皮肤表面产生感染风险。

还有在2019年公开的“一种水循环可穿戴式空调”，专利申请号为2018101264202，其包括水循环系统、冷热发生装置、电源及其控制电路和温度反馈与控制装置。其中，冷热发生装置中包含了半导体制冷器件，在制冷模式下可为循环水制冷降温。该技术的缺陷在于服装内部的循环水会随着使用时间逐渐蒸发或泄露，使产品失效。同时，人体的各种运动姿势难免会使毛细管出现弯折、扭曲，导致堵塞，使产品暂时失效。服装内部的循环水以及其管路也导致服装难以拆卸清洗，同时显著增加服装重量。

还有部分产品公开了将半导体制冷器件直接接触人体皮肤进行降温，这种技术的缺陷在于半导体制冷器件截面积较小，只能对小面积皮肤进行冷却，这时器件产生的制冷量过于集中，导致该部分皮肤过度降温造成人体不适，同时，器件未覆盖的皮肤依然很热。另外，器件的制冷量集中也会导致冷凝水的出现，浸湿服装，造成更大的困扰。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，而提供一种结构简单，能产生低于环境温度15℃的温差，能够在穿用过程中实现对人体背部较大区域进行均匀降温的分布式的半导体制冷空调服。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种分布式的半导体制冷空调服，设有空调服主体、硅胶软板、半导体制冷器件、导线、移动电源、风机和腰带；所述的空调服主体的背部外侧通过固定件固定有一硅胶软板，硅胶软板另一侧面贴有由若干组低功率半导体制冷器件组成的半导体制冷器件阵列，半导体制冷器件阵列、移动电源和风机均通过导线电性连接；空调服主体的腰部配有腰带，移动电源别于腰带上；所述的风机与分气带连接，所述的分气带两端设有扁平部分用于将分气带固定在腰带上，分气带中间段有带状腔，带状腔的一端为封闭端，另一端开口与风机出风口连接，分气带的中间段一侧边上设有分气孔，孔口朝向半导体制冷器件阵列，风机产生的风通过分气孔垂直吹向半导体制冷器件，降低半导体制冷器件热端温度，强化半导体制冷器件制冷性能，半导体制冷器件制冷使硅胶软板整体降温为人体降温散热。

优选的，所述的空调服主体固定硅胶软板的固定件为配套的夹扣或拉链，用于将硅胶软板固定在空调服主体的背部，分气带的两端与腰带也设有配套的夹扣或拉链，用于将分气带固定在腰带上。

优选的，所述的半导体制冷器件采用市售的低功率小型半导体制冷器件。

优选的，所述的若干组低功率小型半导体制冷器件采用串联与并联结合的方式连接组成分布均匀的半导体制冷器件阵列。

优选的，所述的半导体制冷器件在其热面增设小型翅片散热器用于提高半导体制冷器件散热能力及提升制冷效率。

所述的移动电源为集成有开关的聚合物锂电池或手机充电宝。

本发明中所述的腰带为通用的皮带或厚布腰带；所述的空调服主体可采用各行业普通的工装作为空调服主体，长短袖、有领无领皆适宜。

本发明选择采用低功率小型的半导体制冷器件，是由于低功率小型的半导体制冷器件仅产生低于环境温度15℃的温差，可避免半导体制冷器件工作时产生过低的局部温度使人体感到不适。同时小功率器件自身发热量小，在散热环境较差的条件下也能高效率运行。这里需要说明的是所述低功率小型的半导体制冷器件的实现方式有两种，第一种方式是将常规器件中的电子元件分为若干份，分别制作为独立的小型器件，这种方式不会增加半导体材料用量，所有小器件的功率总和与单个常规器件相等，不会导致产品续航能力降低，但是制冷与散热面积则大幅增加，有利于器件更高效的运行。第二种方式为直接减少常规器件的输入功率，该方式也能大幅减少器件自身的发热量，但存在制冷效率较低且成本高的问题。本发明选用第一种方式的低功率小型半导体制冷器件，即减少半导体制冷器件内部的热电元件数量方式制作的低功率小型半导体制冷器件。

本发明将所述硅胶软板及其上的半导体制冷器件阵列固定在空调服主体外侧，是因为当所述制冷器件固定在空调服主体外侧时，制冷器件的热面充分与空气接触才能更有效地散热。若将制冷器件放置在空调服主体内侧，一方面制冷器件的冷热面之间就不能产生较大的温差，另一方面因制冷器件冷面极易出现冷凝水，易导致制冷部位的空调服主体被冷凝水渗湿，加上人体的排汗导致衣服内部湿度较大，遇到局部低温水蒸气就会冷凝。本发明通过硅胶软板能起到增加降温均匀性及降低衣服内水蒸气凝结的风险。

本发明分布式的半导体制冷空调服与现有技术相比具有的有益效果是：

⑴、本发明的半导体制冷空调服中采用市售的低功率小型半导体制冷器件，其工作时能产生低于环境温度15℃的低温环境，能使穿着者的人体背部充分享受到均匀的低温凉爽的体验。本空调服使用集成有开关的可聚合物锂电池或手机充电宝等可拆卸式移动电源，通过开关控制制冷，移动电源一次充电使用4～12小时，能满足使用者的要求。

⑵、本发明的半导体制冷空调服中没有任何液态流动制冷工质，避免了制冷工质泄露导致产品失效的问题。

⑶本发明制冷空调服无需向衣服内部鼓风，对封闭式的服装如医院使用的封闭式防护服也能起到良好的降温效果，同时不会产生与有毒气体接触导致的风险。

⑷、本发明的制冷空调服其可方便携带和穿着，所述的空调服主体可采用各行业普通的工装，在高温环境工作使用时，将硅胶软板与配套的空调服主体固定好，在腰带上固定好风机和分气带，并将移动电源别在腰带上，就能够有效地解决人体在高温环境下散热不足，工作效率低下的问题，为高温闷热环境下作业的人带来相对的舒适性。

⑸、本发明的制冷空调服中使用的半导体制冷器件、移动电源、翅片散热器和风机均具有体积小、功耗低、调温效果好及使用安全等优点。

⑹、本发明空调服主体方便清洗，本发明中的固定件易装上也易拆卸，在脱下空调服主体时只需将硅胶软板解扣，解下扎在腰间的腰带及其上的移动电源、风机和分气带，就可方便清洗空调服主体。因此本空调服具有用户友好、成本低、适用性广等特点，可在高温闷热环境下，实现随时随地调控体感的温度。

附图说明

图1为本发明的分布式的半导体制冷空调服结构示意图。

图2为本发明中的风机与分气带结构示意图。

图3为本发明在半导体制冷器件上增设有翅片散热器的阵列结构示意图。

图4为本发明实施例2简化的分布式的半导体制冷空调服结构示意图。

上述图中：1—空调服主体；2—硅胶软板；3—半导体制冷器件；4—导线；5—腰带；6—移动电源；7—固定件；8—风机；9—翅片散热器；10—分气带；11—分气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的分布式的半导体制冷空调服作进一步说明，但本发明的实施不限于此。

实施例1：本发明提供一种分布式半导体制冷空调服，其结构如图1、2所示，包括空调服主体1，硅胶软板2、半导体制冷器件3、导线4、移动电源6、风机8和腰带5；所述的空调服主体的背部设有与硅胶软板配套的固定件7，如图1所示，本实施例的固定件为夹扣，硅胶软板的一个面通过夹扣贴扣在空调服主体的背部，硅胶软板另一个面贴有若干组由小型低功率的半导体制冷器件3组成的半导体制冷器件阵列，半导体制冷器件阵列与移动电源6、风机8通过导线4电性连接；空调服主体后腰部配有腰带5，所述腰带5为通用的皮带，移动电源别于腰带上；所述的风机与分气带10连接，所述的分气带采用柔性材质制作，分气带两端设有扁平部分用于将分气带通过夹扣固定在腰带上，分气带中间段有带状腔，带状腔的一端为封闭端，另一端开口与风机出风口连接，分气带的中间段一侧边上设有分气孔11，孔口朝向半导体制冷器件阵列，风机产生的风通过分气孔垂直吹向半导体制冷器件，降低半导体制冷器件热端温度，强化半导体制冷器件制冷性能，半导体制冷器件制冷使硅胶软板整体均匀降温，传递给人体带来冰爽的低温，起到帮助人体散热降温的作用。

本实施例中所述若干组半导体制冷器件采用低功率小型器件，仅产生低于环境温度15℃的温差，可避免产生过低的局部温度使人体感到不适，也在一定程度上保证了所述硅胶软板2的柔性。

参见图1，本实施例中所述的若干组低功率小型半导体制冷器件采用串联与并联结合连接的方式组成分布均匀的半导体制冷器件阵列。

本实施例中所述的移动电源为集成有开关的手机充电宝。

本实施例的制冷空调服适合在闷热、高温的环境使用，如钢厂高温冶金设备附近，装甲车内部等。所述半导体制冷器件工作时，风机对气流的扰动使所述半导体制冷器件3的热面形成强制对流换热，强化了所述半导体制冷器件的散热能力，使得制冷效率进一步增加，产生更大的制冷量，同时，所述风机8产生的气流流经人体背部与头部也可为背部与头部产生散热降温的作用。

实施例2：本发明提供一种分布式半导体制冷空调服，本实施例的空调服结构与实施例1基本相同，不同的只是本实施例中所述的移动电源为集成有开关的聚合物锂电池；所述的固定件为拉链；以及所述半导体制冷器件3上粘贴有小型翅片散热器9，如图3所示。所述的翅片散热器9用于提高半导体制冷器件3散热能力，增设的翅片散热器不会显著增加空调服重量与体积，但是可提升所述半导体制冷器件3的制冷效率，使人体获得更低的温度体验。

实施例3：本发明提供一种分布式半导体制冷空调服，为简化的半导体制冷空调服，如图4所示，本实施例的空调服结构与实施例2的基本相同，不同的只是空调服主体为长袖有立领的工装，且由于所用的半导体制冷器件3上设有小型翅片散热器9，使半导体制冷器件的制冷效率提高了，同时小功率半导体制冷器件自身发热量小，在无风机辅助散热的环境条件下也能高效率运行，因此本实施例没有设置风机8和分气带10。本实施例的制冷空调服适合在一般野外高温但空气流动性较好的环境下使用。

本发明的空调服结构简单，散热降温效果好，穿着舒服，空调服主体可直接采用各行业普通工装，且空调服主体易与硅胶软板与腰带分离便于清洗。本发明的空调服具有用户友好、成本低、适用性广的特点。

Claims (1)

1.一种分布式的半导体制冷空调服，设有空调服主体、硅胶软板、半导体制冷器件、导线、移动电源、风机和腰带，所述的移动电源为集成有开关的聚合物锂电池或手机充电宝；其特征在于：所述的空调服主体的背部外侧通过固定件固定有一硅胶软板，硅胶软板另一侧面贴有由若干组低功率半导体制冷器件组成的半导体制冷器件阵列，半导体制冷器件阵列、移动电源和风机均通过导线电性连接；空调服主体的腰部配有腰带，移动电源别于腰带上；所述的风机与分气带连接，所述的分气带两端设有扁平部分用于将分气带固定在腰带上，分气带中间段有带状腔，带状腔的一端为封闭端，另一端开口与风机出风口连接，分气带的中间段一侧边上设有分气孔，孔口朝向半导体制冷器件阵列，风机产生的风通过分气孔垂直吹向半导体制冷器件，降低半导体制冷器件热端温度，强化半导体制冷器件制冷性能，半导体制冷器件制冷使硅胶软板整体降温为人体降温散热；

所述的空调服主体固定硅胶软板的固定件为配套的夹扣或拉链，用于将硅胶软板固定在空调服主体的背部，分气带的两端与腰带也设有配套的夹扣或拉链，用于将分气带固定在腰带上；

所述的半导体制冷器件采用市售的低功率小型半导体制冷器件；所述的半导体制冷器件在其热面增设小型翅片散热器用于提高半导体制冷器件散热能力及提升制冷效率；

所述的若干组低功率小型半导体制冷器件采用串联与并联结合的方式连接组成分布均匀的半导体制冷器件阵列。