CN114081256B - 一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，包括底座、伞柄、伞体以及制冷装置，底座内部设置有蓄电池，底座上部固定连接有伞柄，伞柄顶部与制冷装置底部贯通连接，制冷装置外侧四周固定设置有伞体，伞体外表面与制冷装置上表面均覆盖有天空辐射制冷体；本发明装置将经过降温后的冷空气通过伞柄上的送风口吹出，对送风口附近的局部空间进行对流降温，最终实现被动式辐射制冷与主动式对流制冷复合改善伞下局部热环境，提高人体热舒适性。

Description

一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞
技术领域
本发明涉及复合制冷伞设备领域，具体涉及一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞。
背景技术
随着温室效应的影响，夏季室外气温不断升高，对于在夏季从事户外作业、休闲的人员而言，炎热高温是其生命安全和身心健康的最大威胁，而传统的户外遮阳设施仅为一把遮阳伞，其只具备遮阳功效，无法满足现今人们对户外空间舒适性日渐增长的需求。同时，我国大部分地区太阳能资源丰富，如何利用丰富的太阳能资源，提高传统遮阳伞下户外人员的舒适性，显得尤为重要。
公开号为CN208339085U的实用新型专利公开了一种基于旋涡冷却器的冷风降温伞，该装置能耗较大，无法维持长时间户外使用；公开号为CN110973087A的发明专利公开了一种带有超声波制冷机构的制冷伞，该装置制冷设备较大，伞下有效空间小，移动不方便且能耗较大；公开号为CN109156946A的发明专利公开了一种基于热电制冷及直接蒸发制冷的太阳能半导体空调伞，该装置存在出风口单一、风管占用伞下面积、垂直方面局部温差较大等缺点；需亟待解决以上技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种舒适性好、实用性强，可长时间运行使用，增加传统遮阳伞功能的同时，改善夏季户外伞下局部空间热环境的基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，包括底座、伞柄、伞体以及制冷装置，所述底座内部设置有蓄电池，所述底座上部固定连接有伞柄，所述伞柄顶部与所述制冷装置底部贯通连接，所述制冷装置外侧四周固定设置有伞体，所述伞体外表面与所述制冷装置上表面均覆盖有天空辐射制冷体。
进一步，所述制冷装置由保护罩与制冷模块组成，所述保护罩底部与所述伞柄顶部贯通连接，所述保护罩顶部覆盖有所述天空辐射制冷体，所述制冷模块包括半导体热电堆片、翅式肋片和螺旋式肋片，所述半导体热电堆片水平固定于所述保护罩内侧中部，所述翅式肋片、螺旋式肋片分别设置于所述半导体热电堆片的上、下表面，所述翅式肋片上方设置有第一风扇，所述螺旋式肋片下方设置有第二风扇。
进一步，所述半导体热电堆片、第一风扇、第二风扇均与所述蓄电池电连接，且所述半导体热电堆片、第一风扇、第二风扇三者之间为并联，所述第一风扇、第二风扇风向均朝下。
进一步，所述伞体由伞面与伞骨架组成，所述伞骨架固定于所述保护罩外侧，所述伞骨架外表面被所述伞面全覆盖，所述伞面上覆盖有天空辐射制冷体，且所述伞面中心边缘固定于所述保护罩外侧中部，所述伞骨架中部通过连接杆与所述伞柄连接。
进一步，所述蓄电池与太阳能电池板电连接，所述蓄电池上设置有控制器和充电插口，所述蓄电池为铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池中的任意一种。
进一步，所述半导体热电堆片由N型半导体材料和P型半导体材料联结成的热电偶对组成。
进一步，在所述伞柄竖直方向上均匀分布有若干个送风口。
进一步，在所述保护罩上，对应所述翅式肋片位置处开设有若干个散热口、对应所述螺旋式肋片位置处开设有进风口。
进一步，所述天空辐射制冷体由面层、辐射制冷层、反射层、底层依次从上而下粘接组成。
进一步，所述面层为乙烯-四氟乙烯共聚物树脂层，所述辐射制冷层为二氧化硅微珠与丙烯酸树脂层，所述反射层为三氧化二铝颗粒与丙烯酸树脂层，所述底层为环氧树脂层。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）本发明装置与传统遮阳伞相比，通过在伞面附着天空辐射制冷体，天空辐射制冷利用物体自身红外辐射的原理，将多余热量从物体表面穿透辐射到外部，也降低了伞面的太阳辐射能吸收和大气辐射能吸收，减少了伞面与外部空气的对流换热，同时天空辐射制冷无需能耗且利用太阳能为热电效应制冷系统供电，复合制冷方式不含制冷剂，对环境无污染。
（2）本发明针对伞下局部空间，人体一部分热量通过热辐射形式传送至降温后的伞面，而冷风出口设计在伞柄位置，对人体附近空间进行对流降温，减少冷量传输过程中的耗散，改善人员附近局部热环境，提高了人体热舒适性。
（3）本发明结构简单、不占用额外空间，天空辐射制冷体材料与伞面结合，半导体热电堆位于伞面中心，风管上附有多个风口，其既作为伞柄支撑伞体，又作为导线输送通道，蓄电池放置于空调伞底座，作为伞的基底。
附图说明
图1是本发明外部结构示意图；
图2是本发明内部结构示意图。
图中：1、伞柄；2、伞面；3、伞骨架；4、天空辐射制冷体；5、半导体热电堆片；6、翅式肋片；7、螺旋式肋片；8、第一风扇；9、第二风扇；10、太阳能电池板；11、蓄电池；12、送风口；13、底座；14、保护罩；15、散热口；16、充电插口；17、进风口；18、控制器。
具体实施方式
下面结合附图说明对本发明做进一步说明。
如图1、2所示的一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，包括底座13、伞柄1、伞体以及制冷装置，底座13内部设置有蓄电池11，底座13上部固定连接有伞柄1，伞柄1顶部与制冷装置底部贯通连接，制冷装置外侧四周固定设置有伞体，伞体外表面与制冷装置上表面均覆盖有天空辐射制冷体4；制冷装置由保护罩14与制冷模块组成，保护罩14底部与伞柄1顶部贯通连接，保护罩14顶部覆盖有天空辐射制冷体4，制冷模块包括半导体热电堆片5、翅式肋片6和螺旋式肋片7，半导体热电堆片5水平固定于保护罩14内侧中部，翅式肋片6、螺旋式肋片7分别设置于半导体热电堆片5的上、下表面，翅式肋片6上方设置有第一风扇8，螺旋式肋片7下方设置有第二风扇9；半导体热电堆片5、第一风扇8、第二风扇9均与蓄电池11电连接，且半导体热电堆片5、第一风扇8、第二风扇9三者之间为并联，第一风扇8、第二风扇9风向均朝下；伞体由伞面2与伞骨架3组成，伞骨架3固定于保护罩14外侧，伞骨架3外表面被伞面2全覆盖，伞面2上覆盖有天空辐射制冷体4，且伞面2中心边缘固定于保护罩14外侧中部，伞骨架3中部通过连接杆与伞柄1连接；蓄电池11与太阳能电池板10电连接，蓄电池11上设置有控制器18和充电插口16，蓄电池11为铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池中的任意一种；半导体热电堆片5由N型半导体材料和P型半导体材料联结成的热电偶对组成；在伞柄1竖直方向上均匀分布有若干个送风口12；在保护罩14上，对应翅式肋片6位置处开设有若干个散热口15、对应螺旋式肋片7位置处开设有进风口17；天空辐射制冷体4由面层、辐射制冷层、反射层、底层依次从上而下粘接组成；面层为乙烯-四氟乙烯共聚物树脂层，辐射制冷层为二氧化硅微珠与丙烯酸树脂层，反射层为三氧化二铝颗粒与丙烯酸树脂层，底层为环氧树脂层。
本发明的工作过程为：制冷伞在夏季户外环境工作时，伞面2上的天空辐射制冷体4面对天空，通过材料本身对天空的红外辐射，天空辐射制冷体4温度降低，从而导致伞面2温度降低，降温后的伞面2作为人体辐射换热的冷源，其中天空辐射制冷体4中的面层主要材料为乙烯-四氟乙烯共聚物树脂层，可以增加伞面防污和耐候性，辐射制冷层主要材料为二氧化硅微珠与丙烯酸树脂层，在8-13µm范围内发射率大于0.92，可以提高伞面自身红外辐射能力，反射层主要材料为三氧化二铝颗粒与丙烯酸树脂层，可以反射紫外光和可见光，底层主要材料为环氧树脂层，增加其与伞面的附着力；将太阳能电池板10放置太阳能资源良好位置，太阳能电池板10收太阳能并将其转化为电能储存在蓄电池11中，蓄电池11上的充电插口16可为小功率电器提供电力，并且调节控制器18使蓄电池11为整个空调伞系统提供电力，蓄电池11为半导体热电堆片5、第一风扇8以及第二风扇9开始供电，制冷装置中半导体热电堆片5开始运作，半导体热电堆片5由N型半导体材料和P型半导体材料联结成的热电偶对组成，且位于制冷装置中部，其冷端模块位于伞体内侧，热端模块位于伞体外侧，由于蓄电池11供电，第一风扇8、第二风扇9可调节至合适风力大小后，向下吹风；进而，半导体热电堆片5热能转移至上端，半导体热电堆片5热端在翅式肋片6、第一风扇8以及保护罩14顶部的天空辐射制冷体4共同作用下（对流和辐射）向外散热；第二风扇9运转时，由于第二风扇9下部形成正压，其周围形成负压，进风口17位置空气与第二风扇9下部空气存在压力差，伞面2下热空气由进风口17进入保护罩底部，通过半导体热电堆片5冷端的螺旋式肋片7进行对流换热冷却，经过降温后的冷空气再由第二风扇9送入伞柄1内，伞柄1是空心管，伞柄1既作为支撑结构，又作为送风管道，同时作为输电线路管道，其上附有多个送风口12，送风口12可设置为开启式，可根据人员实际位置，开启相应位置送风口12，经过降温后的冷空气通过伞柄1上的送风口12吹出，对送风口12附近的局部空间进行对流降温，最终实现被动式辐射制冷与主动式对流制冷复合改善伞下局部热环境，提高人体热舒适性。

Claims (4)

1.一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，其特征在于：包括底座(13)、伞柄(1)、伞体以及制冷装置，所述底座(13)内部设置有蓄电池(11)，所述底座(13)上部固定连接有伞柄(1)，所述伞柄(1)顶部与所述制冷装置底部贯通连接，所述制冷装置外侧四周固定设置有伞体，所述伞体外表面与所述制冷装置上表面均覆盖有天空辐射制冷体(4)；所述制冷装置由保护罩(14)与制冷模块组成，所述保护罩(14)底部与所述伞柄(1)顶部贯通连接，所述保护罩(14)顶部覆盖有所述天空辐射制冷体(4)，所述制冷模块包括半导体热电堆片(5)、翅式肋片(6)和螺旋式肋片(7)，所述半导体热电堆片(5)水平固定于所述保护罩(14)内侧中部，所述翅式肋片(6)、螺旋式肋片(7)分别设置于所述半导体热电堆片(5)的上、下表面，所述翅式肋片(6)上方设置有第一风扇(8)，所述螺旋式肋片(7)下方设置有第二风扇(9)；所述蓄电池(11)与太阳能电池板(10)电连接，所述蓄电池(11)上设置有控制器(18)和充电插口(16)，所述蓄电池(11)为铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池中的任意一种；在所述保护罩(14)上，对应所述翅式肋片(6)位置处开设有若干个散热口(15)、对应所述螺旋式肋片(7)位置处开设有进风口(17)；所述天空辐射制冷体(4)由面层、辐射制冷层、反射层、底层依次从上而下粘接组成，所述面层为乙烯-四氟乙烯共聚物树脂层，所述辐射制冷层为二氧化硅微珠与丙烯酸树脂层，所述反射层为三氧化二铝颗粒与丙烯酸树脂层，所述底层为环氧树脂层；所述半导体热电堆片(5)、第一风扇(8)、第二风扇(9)均与所述蓄电池(11)电连接；在所述伞柄(1)竖直方向上均匀分布有若干个送风口(12)；所述太阳能电池板(10)位于地面上。
2.根据权利要求1所述的一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，其特征在于：所述半导体热电堆片(5)、第一风扇(8)、第二风扇(9)三者之间为并联，所述第一风扇(8)、第二风扇(9)风向均朝下。
3.根据权利要求1所述的一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，其特征在于：所述伞体由伞面(2)与伞骨架(3)组成，所述伞骨架(3)固定于所述保护罩(14)外侧，所述伞骨架(3)外表面被所述伞面(2)全覆盖，所述伞面(2)上覆盖有天空辐射制冷体(4)，且所述伞面(2)中心边缘固定于所述保护罩(14)外侧中部，所述伞骨架(3)中部通过连接杆与所述伞柄(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于天空辐射与热电效应送风的复合制冷伞，其特征在于：所述半导体热电堆片(5)由N型半导体材料和P型半导体材料联结成的热电偶对组成。
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