CN113907463A

CN113907463A - 液冷装置及液冷服系统

Info

Publication number: CN113907463A
Application number: CN202110773545.6A
Authority: CN
Inventors: 张应帅; 杨义勇
Original assignee: China University of Geosciences Beijing
Current assignee: China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: CN113907463B

Abstract

本发明提供了一种用于液冷服系统的液冷装置及液冷服系统，外箱体包括底部、侧部、连接于侧部外的卡扣孔和转动连接于卡扣孔的卡环，底部和侧部连接，形成具有顶部开口的容置腔；散热器安装于外箱体的顶部，其外侧设置有能够与所述卡环卡接配合的卡扣；风机组件安装于散热器的顶部，且与散热器之间留有间隙；回弹板、冷却容器导热垫以及半导体制冷器件依次设置于外箱体的底部与散热器之间，回弹板与外箱体的底部之间设置有弹性件，以使冷却容器、半导体制冷器件以及散热器依次贴合；冷却容器的介质流道与半导体制冷器件的冷端面均接触；隔热件位于散热器与外箱体的侧部之间。本发明能够提高冷却装置的冷却效率和穿戴者舒适性的持续时间。

Description

液冷装置及液冷服系统

技术领域

本发明涉及液冷服技术领域，具体涉及一种液冷装置及液冷服系统。

背景技术

液冷技术已经广泛应用于诸多技术领域，对于液冷装置，市场依旧有很大的需求量，如在液冷服技术领域中，液冷装置与液冷服连接，用于为液冷服上的冷却液降温。现有的液冷装置通常包括盛装冷却液的冷却容器，冷却容器包括盒体和位于盒体侧方的盒盖，盒体的顶部设置入水口、注水口和出水口，出水口连接有软管，软管伸入盒体的下半部分；盒盖设有一开孔，半导体制冷片嵌入在该开孔，在盒盖的内侧通过螺钉安装有散冷器，在盒盖的外侧通过螺钉安装有散热器，并与半导体制冷片贴合，在散热器上还通过螺钉固定以后轴流风扇。现有的这种液冷装置，先将散冷器、半导体制冷片、散热器通过螺钉安装于盒盖，然后将盒盖盖合在盒体的侧方开口，并通过螺钉锁紧；使用时，入水口、注水口和出水口均朝上，入水口与出水口分别与液冷服上的散冷水管的两端连接，并在连接管路上设置水泵，工作时，先通过注水嘴向水箱内注入介质，开启水泵，介质在水泵的作用下通过吹水口进入液冷服，然后由入水口流入盒体内时先经散冷器的翅片再流入盒体的底部。

现有的这种结构，首先盒体与盒盖采用分体结构，二者的接缝位于侧方，易造成介质泄露，且盒盖设置于侧方，在整个使用状态，散冷器、散热器以及轴流风扇均处于悬臂状态，且这些部件的体积相对于盒盖的厚度来说大得多，使盒盖与盒体的接缝更容易增大，增加了介质泄露的可能性。其次，散冷器和散热器均通过螺钉连接，这种悬臂状态会造成螺钉易于松动，使二者与半导体制冷器件不易贴紧，降低了整个系统的热交换效率，液冷服穿戴者的体验较差。再者，整个装置的主要器件半导体制冷片是易损件，采用上述结构，当半导体制冷片需要更换时，需要放倒整个盒体，使盒盖朝上，或者先抽干盒体内的介质，再打开盒盖，之后还需要先拆卸散冷器和散热器，然后才能拆卸半导体制冷片，整个维修和更换过程比较繁琐，效率较低；且半导体制冷片采用嵌入式安装，其拆卸难度也比较大，并容易损坏盒盖。另外，上述液冷装置，在使用过程中，盒体内注入少于盒体容积的冷却液，造成整个盒体的空间浪费，而盒体的体积太大，不方便携带，尤其是穿戴者处于移动的作业环境中很难应用。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种液冷装置及液冷服系统，以提高冷却装置的冷却效率和穿戴者舒适性的持续时间。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种用于液冷服系统的液冷装置，包括冷却容器、半导体制冷器件、散热器和风机组件；还包括外箱体、回弹板、导热垫以及隔热件，所述外箱体包括底部、侧部、连接于所述侧部外的卡扣孔和转动连接于所述卡扣孔的卡环，所述底部和侧部连接，形成具有顶部开口的容置腔；所述散热器安装于所述外箱体的顶部，其翅片位于背离所述外箱体的一侧，所述散热器的外侧设置有能够与所述卡环卡接配合的卡扣；所述风机组件安装于所述散热器远离所述外箱体的一侧，且与所述散热器之间留有间隙；

所述回弹板、所述冷却容器以及所述半导体制冷器件通过所述顶部开口依次设置于所述外箱体的底部与散热器之间，所述半导体制冷器件的冷端面朝向所述冷却容器，所述回弹板与所述外箱体的底部之间设置有弹性件，以使所述冷却容器、所述半导体制冷器件以及所述散热器依次贴合；

所述冷却容器具有位于侧方的介质入口、介质出口以及连通二者的介质流道，所述介质流道沿其延伸方向均与所述半导体制冷器件的冷端面接触；

所述隔热件位于所述散热器与所述外箱体的侧部之间；所述半导体制冷器件与所述散热器之间、所述半导体制冷器件与所述冷却容器之间均通过所述导热垫贴合。

优选地，所述弹性件包括伸缩弹簧；所述底部与所述回弹板中至少一者设置有限位结构，所述伸缩弹簧插装于所述限位结构。

优选地，所述限位结构包括设置于所述底部的限位凹槽和自所述限位凹槽的槽底突向所述回弹板的第一限位凸起，所述伸缩弹簧部分位于所述限位凹槽内，且插装于所述第一限位凸起外。

优选地，所述限位结构包括设置于所述回弹板朝向所述底部一侧的第二限位凸起，所述伸缩弹簧插装于所述第二限位凸起外。

优选地，在所述冷却容器的周向边缘区域与中心区域均设置有所述弹性件。

优选地，所述底部设置有凹陷区，所述侧部的内壁设置有导向凹槽，所述导向凹槽贯通至所述外箱体的顶部开口和所述凹陷区；所述回弹板至少部分位于所述凹陷区，且其设置有与所述导向凹槽适配的凸耳；

所述导向凹槽位于所述顶部开口与所述冷却容器之间的部分填充有密封胶。

优选地，所述冷却容器内设置有第一分隔板，将所述冷却容器内部分割为与介质入口连通的介质流入腔和与所述介质出口连通的介质流出腔；

在所述介质流入腔和所述介质流出腔均设置有多排第二分隔板，相邻两排中的所述第二分隔板的数量不同，且相邻两排的所述第二分隔板的位置相错，以形成具有湍流效果的介质流道。

本发明的第二方面提供了一种液冷服系统，包括液冷服本体、水泵以及如上任一项所述的液冷装置，所述液冷服本体的冷液入口通过所述水泵与液冷装置的介质出口连接，所述液冷服本体的冷液出口与所述液冷装置的介质入口连接。

优选地，还包括背包，所述液冷装置容纳于所述背包。

优选地，还包括控制器，所述控制器与所述半导体制冷器件、所述风机组件以及所述水泵电连接，所述控制器根据获取的穿戴者的生理和运动参数确定穿戴者的实际温感，并根据实际温感与目标温感确定冷却容器内介质的目标温度，之后当所述冷却容器内的介质的目标温度大于实际温度时，控制所述半导体制冷器件关闭之后关闭所述风机组件和所述水泵；当所述目标温度小于所述实际温度且二者之差小于1℃时，根据二者的当前温度差以及前两次的温度差控制所述半导体制冷器件工作，同时控制所述风机组件和水泵以额定功率工作；当所述目标温度小于所述实际温度且二者之差超出1℃时，控制所述半导体制冷器件、所述风机组件以及所述水泵均以各自的额定功率工作。

【有益效果】

本发明的液冷装置，一方面，风机组件、散热器、半导体制冷器件、冷却容器、回弹板以及外箱体竖直排布，同时在回弹板与外箱体的底部之间增加有弹性件，并通过外箱体与散热器之间的卡接配合将二者之间的各部件压紧，如此，整个装置在使用状态各部件基本处于层叠状态，体积更为紧凑，不存在悬臂状态，更重要的是盛装冷却介质的冷却容器在组装时是一体式结构，不存在装配接缝的问题，降低了介质泄露的风险；另一方面，采用这种液冷装置，装配好后各部件在重力和弹性件的弹力作用下，使半导体制冷器件的冷端面和热端面分别与冷却容器、散热器能够更好地贴合，并通过增加有导热垫，即使相邻的两个器件的表面平面度较差，也能够通过导热垫使该缺陷得到补偿，使半导体制冷器件通过导热垫与散热器、水冷容器贴合紧密，同时冷却容器的整个介质流道均与半导体制冷器件的冷端面接触，增加半导体制冷器件与介质流道热交换的面积，在外箱体的侧部和散热器之间通过隔热件隔离半导体制冷器件上方和下方的热传递，从而使半导体制冷器件通过导热垫将热量和冷量尽快传导出去，提高半导体制冷器件的制冷效率，延长穿戴者舒适性的时间，同时考虑到半导体制冷器件制冷效率提高了，其热端面的热量也需要尽快传导出去，本发明在散热器与风机组件之间留有间隙，以使来自风机组件的气流能够流过散热器的各翅片，从而尽快将热量传导出去。再一方面，采用上述结构，整个装置各部件易于拆装，且拆卸不需要清空冷却容器中的介质，因此，即使半导体制冷器件损坏需要更换，也不需要抽干介质，或者将整个装置调整放置方位，更不需要螺丝刀等辅助工具，因此拆卸和维修也很便捷。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的冷却装置的优选实施方式进行描述。图中：

图1为本发明的液冷装置的一种优选实施方式的结构示意图；

图2为本发明的液冷装置的一种优选实施方式的爆炸视图；

图3为本发明的液冷装置的一种优选实施方式的截面图；

图4为本发明的液冷装置中外箱体的一种优选实施方式的结构示意图；

图5为本发明的液冷装置中回弹板的一种优选实施方式的结构示意图；

图6为本发明的液冷装置中冷却容器的一种优选实施方式的剖视图；

图7为本发明的液冷服系统的一种优选实施方式的系统图。

图中：

100、液冷装置；20、冷却容器；21、介质入口；22、介质出口；23、第一分隔板；24、第二分隔板；25、介质流入腔；26、介质流出腔；30、半导体制冷器件；31、冷端面；32、热端面；40、散热器；41、底板；42、翅片；43、卡扣；50、风机组件；51、支架；52、风机本体；60、外箱体；61、底部；611、第一限位凹槽；612、第一限位凸起；613、凹陷区；62、侧部；621、侧部缺口；622、导向凹槽；623、卡扣孔；624、卡环；70、回弹板；71、第二限位凸起；72、凸耳；80、弹性件；91、导热垫；92、隔热件；

200、液冷服本体；201、冷液入口；202；冷液出口；203、服装本体；204、硅胶软管；

300、水泵；

400、流量计；

500、电池；

600、温度传感器；

700、控制器。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供了一种用于液冷服系统的液冷装置，可用于对液冷服内的冷却液进行冷却，如图1-图7所示，液冷装置100包括冷却容器20、半导体制冷器件30、散热器40和风机组件50；还包括外箱体60、回弹板70、导热垫91以及隔热件92，外箱体60包括底部61和侧部62，侧部62环绕连接于底部61，从而形成具有顶部开口的容置腔。散热器40安装于外箱体60的顶部，且其翅片42位于背离外箱体60的一侧，也就是说，散热器40包括底板41和连接于底板41一侧的多个并列设置的翅片42，底板41安装于外箱体60的顶部，相邻的两个翅片42之间形成气体流道。风机组件50安装于散热器40远离外箱体60的一侧，且与散热器40之间留有间隙，具体地，风机组件50与翅片42之间留有间隙。回弹板70、冷却容器20以及半导体制冷器件30依次设置于外箱体60的底部61与散热器40之间，也就是说，风机组件50、散热器40、半导体制冷器件30、冷却容器20与外箱体60的底部61从上到下依次布置。半导体制冷器件30包括相对设置的冷端面31和热端面32，热端面32位于上方，与散热器40贴合(包括直接贴合和间接贴合)，冷端面31位于下方，与冷却容器30贴合(包括直接贴合和间接贴合)，当半导体制冷器件30工作时，冷端面31传导出冷量，能够对位于该侧的器件进行降温；热端面32传导出热量，能够对位于该侧的器件进行加热，在安装状态下，半导体制冷器件30的冷端面31朝向冷却容器20，回弹板70与外箱体60的底部61之间设置有弹性件80，以使冷却容器20、半导体制冷器件30以及散热器40依次贴合。冷却容器20具有位于侧方的介质入口21、介质出口22以及连通二者的介质流道，介质流道形成于冷却容器20的内部，且沿自身的延伸方向均与半导体制冷器件20的冷端面接触，也就是说，介质流道基本在水平方向上延伸，从而使其各个流段均能够与位于冷却容器20上方的冷端面31接触。隔热件92位于散热器40与外箱体60的侧部62之间，即隔热件92围绕半导体制冷器件30的外周设置，以隔离外箱体60与散热器40。半导体制冷器件30与散热器40之间、半导体制冷器件30与冷却容器20之间均通过导热垫91贴合。

上述冷却装置100在实际使用中，风机组件50、散热器40和外箱体60基本呈竖直排布，且半导体制冷器件30与冷却容器20设置于散热器40与外箱体60的底部61之间，即，散热器40与半导体制冷器件30、冷却容器20也是竖直设置的，同时增加有弹性件80和回弹板70，在重力和弹性件80的弹力作用下，使半导体制冷器件30的冷端面31和热端面32分别与冷却容器20、散热器40能够更好地贴合，且通过增加导热垫91，即使相邻的两个器件的表面平面度较差，也能够通过导热垫91使该缺陷得到补偿，使半导体制冷器件30通过导热垫91与散热器40、水冷容器20均能够贴合紧密，并通过导热垫91将热量和冷量尽快传导出去，提高半导体制冷器件30的制冷效率，延长穿戴者舒适性的时间。

本发明冷却容器20的整个介质流道基本在水平面内延伸，其与半导体制冷器件30的冷端面31均接触，以使介质从进入介质入口21开始到从介质出口22流出的整个过程中均能够与半导体制冷器件30发生热交换，从而避免由于介质流道太长而影响后段流道内介质的温度发生变化，进一步提高半导体制冷器件30的制冷效率；且为了避免半导体制冷器件30传递至散热器40的热量无法尽快传导出去影响半导体制冷器件30的效率，本发明的散热器40与风机组件50之间留有间隙，使来自风机组件50的气流能够流过散热器40的各翅片42，从而尽快将热量传导出去。

具体地，如图2所示，风机组件50包括支架51和风机本体52，风机本体52可以为轴流风机，也可以为其他风机，风机本体52安装于支架51，支架51安装于散热器40最外侧的两个翅片42，使散热器40的各气体流道不会被支架51阻挡，增加来自风机组件50的气流与外界连通的顺畅性，支架51与翅片42的顶部留有上述间隙，以便来自于风机本体52的气流在到达该间隙后，能够通过该间隙后尽可能流入各气体流道，并沿着各气体流道的两端分别与外界进行热交换。通过增加支架51，使风机本体52的安装更为灵活，同时通过支架51使风机本体52与散热器40之间形成较大的间隙，从而使进入各气体流道的气流更为均匀，进而有利于提高散热器40的散热效果。当然，风机组件50也可以仅包括风机本体52，风机本体52直接安装于散热器40。

散热器40与外箱体60可以通过螺钉连接、卡接等方式连接，为了增大散热面积，散热器40与外箱体60的外轮廓基本一致，此时若采用螺钉连接，螺钉需要穿过整个散热器40的高度，不方便操作。本发明的一种优选实施例中，外箱体60还包括连接于外箱体60的侧部62外的卡扣孔623和转动连接于卡扣孔623的卡环624，卡扣孔623可以为通孔，也可以为盲孔，卡环624为矩形环、椭圆形环或者圆形环等，具体可以为封闭环，也可以沿环绕方向的一部分区域设置成开口，卡环624部分位于卡扣孔623，可以绕着卡扣孔623的轴线转动；散热器40的外侧设置有能够与卡环624卡接配合的卡扣43，参考图1和图2，卡扣43可以为突出设置于散热器40外侧的块状结构，块状结构可以设置于底板41或者最外侧的翅片42，具体地，块状结构设置有卡槽，卡槽可以由块状结构的顶面向下凹陷形成，当散热器40与外箱体60组装在一起时，卡环624卡入卡槽内，以将散热器40与外箱体60相对固定，同时将二者之间的其他部件压紧，进而实现各部件之间的连接，显然，采用这种卡接方式便于操作和装配，即使位于散热器40与外箱体60的底部61之间的半导体制冷器件30、冷却容器20和回弹板70之间需要调整，也能够快速拆卸。

参考图3，底部61与侧部62形成容置腔，冷却容器20和回弹板70均位于外箱体60的容置腔内，以通过外箱体60将冷却容器20与外界隔绝，降低外界对冷却容器20内的介质的影响。半导体制冷器件30可以部分位于容置腔内，具体地，其冷端面31位于容置腔内，半导体制冷器件30伸出外箱体60的部分基本被隔热件92环绕，以避免冷端面31的冷量受到外界的影响，从而提高整个液冷装置的冷却效率；且半导体制冷器件30具有外接端子(图中未示出)，当半导体制冷器件30部分伸出容置腔，其外接端子可以由侧部62与散热器40之间伸出，以便于与外界连接，在该实施例中，隔热件92在半导体制冷器件30的周向上具有断开段，即隔热件92是非封闭的环形结构，外接端子由该断开段伸出，或者隔热件92为封闭环形结构，在其上开设通孔，以便外界端子穿出。

回弹板70、冷却容器20和半导体制冷器件30可以为方形结构、圆形结构等，优选地，三者的外轮廓基本一致，如图1所示，三者均为方形结构(包括长方体和正方体)在高度方向Z(即三者相互层叠的方向)的投影重合。

参考图1-图3所示，回弹板70的上方支撑有冷却容器20和半导体制冷器件30，因此在弹性件80作用下，多个部件会有一定的位移，为了防止这些部件移动中发生错位影响半导体制冷器件30与相邻部件的热传递效率，外箱体60的容置腔可以与三者的外轮廓相适配，如在三者为方形结构时，外箱体60的容置腔为方形腔，即侧部62围成方形腔。

侧部62可以为封闭的环状，介质入口21和介质出口22通过侧部62上的通孔伸出外箱体60外；也可以在侧部62的某个区域设置有开口，即侧部62并非封闭结构。一种优选的实施例中，参考图4，外箱体60的侧部62具有侧部缺口621，该侧部缺口621贯通至顶部开口，冷却容器20置于容置腔内，介质入口21和介质出口22位于侧部缺口处，具体地，可以通过分割结构设置两个侧部缺口621，分别供介质入口21和介质出口22伸出，以将介质入口21和介质出口22分离开。

弹性件80可以包括弹性垫(如橡胶垫)、蝶形弹片、伸缩弹簧等弹性件，一种优选的实施例中，弹性件80包括伸缩弹簧，如图2和图3所示，在该实施例中，优选地，底部61与回弹板70中至少一者设置有限位结构，伸缩弹簧插装于限位结构，采用这种伸缩弹簧与限位结构的配合方式，易于对弹性件80进行定位，以保证回弹板70对于冷却容器20的作用力，进而使冷却容器20与半导体制冷器件30更稳定地接触，从而提高整个液冷装置换热的可靠性，进而提高液冷服穿戴者的舒适性。

参考图4和图5，一种优选的实施例中，底部61设置有凹陷区613，凹陷区613自底部61的顶面向下凹陷形成；侧部62的内壁设置有导向凹槽622，导向凹槽622贯通至外箱体60的顶部开口和凹陷区613，即导向凹槽622与弹性件80的弹性作用力方向基本一致；相应地，回弹板70至少部分位于凹陷区613，且其设置有与导向凹槽622适配的凸耳72，也就是说，凸耳72与导向凹槽622滑动配合，通过凹陷区613对回弹板70的粗限位，凸耳72与导向凹槽622的精确限位，使回弹板70的活动可控，从而提高对冷却容器20与半导体制冷器件30之间的贴合效果，进而提高二者的热交换效果。具体地，凸耳72与介质入口21、介质出口22分别位于相对的两侧，凸耳72可以设置有一个，为了进一步提高回弹板70运动的平稳性和对其上部件作用力的稳定性，凸耳72可以设置有两个，或者设置有更多个。其中，在容置腔呈方形腔的实施例中，凸耳72可以设置于方形腔的角部。凹陷区613可以与回弹板70的外轮廓设置成一致，以对回弹板70起到更好地导向和限位作用。

可以理解地，冷却容器20基本处于低温状态，在设置有导向凹槽622时，外界的热量可能通过导向凹槽622与冷却容器20接触，造成冷却容器20表面凝结水珠，为了避免上述问题的发生，本发明的一种优选实施例中，导向凹槽622位于顶部开口与冷却容器20之间的部分填充有密封胶(图中未示出)，如玻璃胶，以将冷却容器20与空气的接触部分通过密封胶覆盖。

继续参考图4，一种实施例中，限位结构包括设置于底部61的限位凹槽611和自限位凹槽611的槽底突向回弹板70的第一限位凸起612，伸缩弹簧部分位于限位凹槽内，且插装于第一限位凸起612外，可以记该限位凹槽为第一限位凹槽611，以区别于下文的第二限位凹槽。其中，第一限位凹槽611可以与伸缩弹簧的外周轮廓一致，从而在第一限位凹槽611与第一限位凸起612之间形成环形槽，用于容置伸缩弹簧，采用这种结构，能够对伸缩弹簧的内外侧均进行限位，防止伸缩弹簧在压缩过程中发生倾斜等现象，提高对回弹板70挤压力的可靠性和稳定性。当然，在底部61的限位结构也可以仅包括第一限位凹槽611或者第一限位凸起612。

在另一实施例中，如图5所示，限位结构包括设置于回弹板70朝向底部61一侧的第二限位凸起71，伸缩弹簧插装于第二限位凸起71外，采用这种限位结构，能够避免在弹性件80与回弹板70相互挤压的过程中二者发生相对滑动，影响对冷却容器20等上面部件之间的贴合效果。当然，回弹板70也可以设置朝向底部611的第二限位凹槽(图中未示出)，第二限位凸起71设置于第二限位凹槽的底部，伸缩弹簧的顶端部分插装于第二限位凹槽与第二限位凸起71之间；或者回弹板70上也可以仅设置第二限位凹槽，伸缩弹簧的顶端部分直接插装于第二限位凹槽内。

一种优选的实施例中，在外箱体60和回弹板70上均设置有限位结构，如底部61设置限位凹槽611和第一限位凸起612，同时在回弹板70设置第二限位凸起71，如此，压缩弹簧的两端均受到限位结构的限制，能够更好地提供稳定和可靠的压紧力。需要说明的是，外箱体60上的限位结构和回弹板70上的限位结构可以是相互对应设置的，如在二者分别设置第一限位凸起612和第二限位凸起71时，这组第一限位凸起612和第二限位凸起71是与同一弹性件80配合的；外箱体60上的限位结构和回弹板70上的限位结构也可以各自独立设置，如在二者分别设置第一限位凸起612和第二限位凸起71时，第一限位凸起612和第二限位凸起71是各自与不同的弹性件80配合的。对于二者设置第一限位凹槽和第二限位凹槽的实施例，可以依次类推。当然，外箱体60和回弹板70也可以同时设置其他相互配合的限位结构。

其中，第一限位凸起612和第二限位凸起71可以为柱形结构，也可以为锥形结构，或者其他不规则的结构；第一限位凹槽和第二限位凹槽可以为矩形槽、圆柱形槽或者异形槽等结构；伸缩弹簧可以为柱形弹簧、三角弹簧等，只需要伸缩弹簧与第一限位凸起612、第二限位凸起71、第一限位凹槽611以及第二限位凹槽相适配即可。此外，限位结构也可以采用其他结构，如卡扣结构，伸缩弹簧通过卡扣结构实现限位；或者在底部61或者回弹板70上设置通孔或者螺纹孔，通过与通孔配合的限位销或者与螺纹孔连接的螺钉等结构实现限位。

由于本发明中，整个介质流道均与半导体制冷器件30的冷端面31贴合，因此，在水平方向上冷却容器20的面积比较大，为了保证半导体制冷器件30与两侧部件贴合的紧密型，相应地回弹板70的面积也比较大，优选地，在冷却容器20的周向边缘区域与中心区域均设置有弹性件80，以增加回弹板70对上述部件的压紧力的均匀性，从而更好地实现半导体制冷器件30与相邻部件尤其是冷却容器20的热交换效果。具体地，在冷却容器20为方形结构时，可以在其四个角处和中心处分别设置弹性件80，在设置有限位结构的实施例中，如图4、图5所示，在外箱体60和回弹板70上可以对应设置多组或者多个限位结构。当然，也可以仅设置一个弹性件80，或者在设置有多个弹性件80时采用其他分布方式设置。

需要说明的是，在弹性件80选用其他结构时，底部61与回弹板70也可以设置限位结构，如在选用蝶形弹片时，可以在蝶形弹片的中心设置通孔，限位结构也可以包括设置于底部61的限位凹槽和限位凸起。对于为其他不同弹性件80时，配合的限位结构可以参照上述各实施例进行适应性的改变。

具体地，介质入口21和介质出口22可以位于冷却容器20的同一侧，也可以位于不同侧，在位于同一侧时，可以在外箱体60上设置一个较大的侧部缺口621，以供介质入口21和介质出口22均伸出外箱体60。

冷却容器20内的介质流道可以呈U型结构，也可以为S型结构或者其他结构，本发明的一种优选实施例中，冷却容器20内设置有第一分隔板21，将冷却容器20分割为与介质入口21连通的介质流入腔25和与介质出口22连通的介质流出腔26，介质流入腔25与介质流出腔26连通，也就是说，第一分隔板21位于介质入口21和介质出口22之间，自设置介质入口21和介质出口22的一侧向对侧延伸。同时，在介质流入腔25和介质流出腔26分别设置有多排第二分隔板24，相邻两排中，第二分隔板24的数量不同，且相邻两排的第二分隔板24的位置相错，以形成具有湍流效果的介质流道，如图6所示，介质流入腔25和介质流出腔26分别设置有四排第二分隔板24，第一排和第三排设置两个第二分隔板24，第二排和第四排设置三个第二分隔板24，且各第二分隔板24平行设置，相邻两排中，沿介质的流动方向，其中一排的第二分隔板24位于另一排中相邻两个第二分隔板24之间，如此有助于冷却容器20内的介质形成湍流状态，从而增强介质与水冷容器20的对流换热，增加介质对半导体制冷器件30的冷端面31的冷量吸收，进一步提高换热效率。

导热垫91为可以为硅脂垫，其为柔性垫，能够更好地保证半导体制冷器件30与冷却容器20、散热器40的接触，提高传热效率。导热垫91也可以由涂覆于半导体制冷器件30两面的导热胶形成，即导热垫91为导热胶层。

控制器700可以安装于外箱体60，也可以与外箱体60分离设置，如可以设置于液冷服本体200的衣兜等位置。

此外，本发明还提供了一种液冷服系统，如图7所示，包括液冷服本体200、水泵300以及如上任一实施例所述的液冷装置100，液冷服本体200的冷液入口201通过水泵300与液冷装置100的介质出口22连接，液冷服本体200的冷液出口202与液冷装置100的介质入口21连接。

液冷服系统还包括控制器700，控制器700与半导体制冷器件30、风机组件50均电连接，控制器700当冷却容器20内的介质的目标温度大于实际温度时，控制半导体制冷器件30关闭之后关闭风机组件50；当目标温度小于实际温度且二者之差小于1℃时，根据二者的当前温度差以及前两次的温度差控制半导体制冷器件30工作，同时控制风机组件50以额定功率工作；当目标温度小于实际温度且二者之差超出1℃时，控制半导体制冷器件30与风机组件50均以各自的额定功率工作。本发明还配合有分情况的控制方法，在冷却液的目标温度与实际温度差值不同时，分别采用不同的控制方式，尤其是在二者温差小于1℃时，会根据二者的当前温度差以及前两次的温度差控制半导体制冷器件30工作，以提高整个冷却装置100的制冷效率，进而使穿戴者尽可能长时间的保持舒适状态，且不会感觉骤冷骤热。

当包括有水泵300时，控制器700还与水泵300连接，控制器700根据获取的穿戴者的生理参数和运动参数确定穿戴者的实际温感，并根据实际温感与目标温感确定冷却容器20内介质的目标温度，之后当冷却容器20内的介质的目标温度大于实际温度时，控制半导体制冷器件30关闭之后关闭风机组件50和水泵300；当目标温度小于实际温度且二者之差小于1℃时，根据二者的当前温度差以及前两次的温度差控制半导体制冷器件30工作，同时控制风机组件50和水泵300以额定功率工作；当目标温度小于实际温度且二者之差超出1℃时，控制半导体制冷器件30、风机组件50以及水泵300均以各自的额定功率工作。

上述液冷服系统，一方面，不仅仅考虑穿戴者的生理参数，而且增加了运动参数，以在运动状态下能够更好地凸显出运动时对整个系统的影响；且本发明没有直接采用穿戴者的皮肤温度作为对整个介质是否需要制冷的依据，而是根据生理参数与运动参数先确定出穿戴者的实际温感，然后结合穿戴者的目标温感确定出介质当前的希望达到的目标温度，可见本发明中的目标温度是在随着穿戴者实际温感的不同而发生变化的，然后才结合介质的实际温度对冷却装置进行控制，以使实际温度尽可能接近目标温度，使穿戴者的实际温感能够接近目标温感。可见，采用这种控制方式，使对整个介质温度的调节能够更好地让穿戴者达到舒适性。另一方面，本发明根据目标温度与实际温度的差别大小给出不同的控制策略，且在二者之差小于1℃时，会根据二者的当前温度差以及前两次的温度差控制半导体制冷器件30工作，同时控制风机组件和水泵以额定功率工作，综合考虑了前两次的温度差情况，从而使介质的温度控制更平稳，避免穿戴者感觉忽冷忽热的情况。

其中，温感反应液冷服穿戴者对于冷热的感知情况，目标温感是指穿戴者希望达到的温感状态，如当系统将温感划分为很冷、稍冷、微凉、舒适、微暖、稍热、热、很热时，可以根据需要将其中任一种状态设置为目标温感；实际温感即为感受到的上述真实状态，只是这个真实状态本发明是根据生理参数和运动参数综合确定的，具体地对应关系本发明并不做限定，使用者可以根据需要进行设置，如当生理参数选择心率，运动参数选择单位行进步数和单位消耗卡路里时，可以设置心率在60～100次/分钟、单位行进步数和单位消耗卡路里均为零时对应温感为舒适，如此，设置心率、行进步数和单位消耗卡路里的其他范围与温感的其他状态的对应关系；生理参数、运动参数与温感的对应关系也可以采用公式计算，如可以将上述温感以分值形式表示，对应的，生理参数、运动参数各自根据区间的不同分别设置不同的分值，然后根据一定的函数关系将生理参数、运动参数与温感关联起来，如可以分别为每个参数分配一个比例系数，使这个函数关系计算出来的分值正好位于温感的分值范围内。

同理，对于根据实际温感与目标温感确定目标温度的方式，也可以有多种形式，如通过相互的映射关系，具体地可以为表格形式，表格中包括实际温感、目标温感、目标温度三列；再如通过函数关系，具体地在上述各参数与温感均采用分值形式表示时，可以通过一定的函数设置对应目标温度，具体地，当生理参数、运动参数以及温感均以分值表示时，实际温感与目标温感可确定出当前的温感差，一种优选的目标温度的函数关系为：

g(Δx)＝a(Δx_now-Δx_now-1)·(1-e^-t/τ)+aΔx_now-1+b

式中，g(Δx)代表当前时刻的目标温度，a和b代表常数，Δx_now代表当前时刻的温感差，Δx_now-1代表前一个时刻的温感差，t为当前时刻,τ代表时间常数。

采用上述函数关系，使相邻两个时刻之间，冷却液的目标温度先呈非线性变化，之后呈线性变化，从而避免冷却液温度调节时对人体造成忽冷忽热的感觉，有利于保护穿戴者的身体健康，提高穿戴者的体验。

在另一种实施例中，目标温度的函数关系可以直接采用线性变化，目标温度可以仅与当前时刻的温感差相关。

其中，上述仅仅是以心率作为生理参数、单位行进步数和单位消耗卡路里作为运动参数为例进行的描述，实际中，生理参数与运动参数也可以根据需要选择其他组合。

继续参考图7，液冷服200包括服装本体203，服装本体203可以为多层结构，其中相邻的两层分布有硅胶软管204，硅胶软管204的两端分别设置冷液入口201和冷液出口202。

液冷服系统还包括温度传感器600，温度传感器600可以放置于液冷服本体200上，也可以设置于冷却容器20，如设置于冷却容器20的表面，优选地靠近介质出口22的表面。对于上述生理参数和运动参数可以通过检测仪器(图中未示出)获取，如通过智能手环仪器获得，检测仪器与控制器700连接，以将信息传递至控制器700。

为了更好地控制进入液冷服200内的介质，液冷服系统还可以设置有流量计400，如图7所示，流量计400可以设置于冷液入口201与水泵300之间，或者冷液出口202与介质出口22之间。

此外，为了穿戴者在行走时携带，液冷服系统还包括背包(图中未示出)，液冷装置100容纳于背包内。

为了方便整个液冷服系统工作，还可以包括电池500，电池500与控制器700连接，用于为其提供电能。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种用于液冷服系统的液冷装置，包括冷却容器、半导体制冷器件、散热器和风机组件；其特征在于，还包括外箱体、回弹板、导热垫以及隔热件，所述外箱体包括底部、侧部、连接于所述侧部外的卡扣孔和转动连接于所述卡扣孔的卡环，所述底部和侧部连接，形成具有顶部开口的容置腔；所述散热器安装于所述外箱体的顶部，其翅片位于背离所述外箱体的一侧，所述散热器的外侧设置有能够与所述卡环卡接配合的卡扣；所述风机组件安装于所述散热器远离所述外箱体的一侧，且与所述散热器之间留有间隙；

2.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，所述弹性件包括伸缩弹簧；所述底部与所述回弹板中至少一者设置有限位结构，所述伸缩弹簧插装于所述限位结构。

3.根据权利要求2所述的液冷装置，其特征在于，所述限位结构包括设置于所述底部的限位凹槽和自所述限位凹槽的槽底突向所述回弹板的第一限位凸起，所述伸缩弹簧部分位于所述限位凹槽内，且插装于所述第一限位凸起外。

4.根据权利要求2所述的液冷装置，其特征在于，所述限位结构包括设置于所述回弹板朝向所述底部一侧的第二限位凸起，所述伸缩弹簧插装于所述第二限位凸起外。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液冷装置，其特征在于，在所述冷却容器的周向边缘区域与中心区域均设置有所述弹性件。

6.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，所述底部设置有凹陷区，所述侧部的内壁设置有导向凹槽，所述导向凹槽贯通至所述外箱体的顶部开口和所述凹陷区；所述回弹板至少部分位于所述凹陷区，且其设置有与所述导向凹槽适配的凸耳；

7.根据权利要求1-6任一项所述的液冷装置，其特征在于，所述冷却容器内设置有第一分隔板，将所述冷却容器内部分割为与介质入口连通的介质流入腔和与所述介质出口连通的介质流出腔；

8.一种液冷服系统，其特征在于，包括液冷服本体、水泵以及如权利要求1-7任一项所述的液冷装置，所述液冷服本体的冷液入口通过所述水泵与液冷装置的介质出口连接，所述液冷服本体的冷液出口与所述液冷装置的介质入口连接。

9.根据权利要求8所述的液冷服系统，其特征在于，还包括背包，所述液冷装置容纳于所述背包。

10.根据权利要求8或9所述的液冷服系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述半导体制冷器件、所述风机组件以及所述水泵电连接，所述控制器根据获取的穿戴者的生理和运动参数确定穿戴者的实际温感，并根据实际温感与目标温感确定冷却容器内介质的目标温度，之后当所述冷却容器内的介质的目标温度大于实际温度时，控制所述半导体制冷器件关闭之后关闭所述风机组件和所述水泵；当所述目标温度小于所述实际温度且二者之差小于1℃时，根据二者的当前温度差以及前两次的温度差控制所述半导体制冷器件工作，同时控制所述风机组件和水泵以额定功率工作；当所述目标温度小于所述实际温度且二者之差超出1℃时，控制所述半导体制冷器件、所述风机组件以及所述水泵均以各自的额定功率工作。