CN115247908A - 服饰降温系统 - Google Patents

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Abstract

一种服饰降温系统包括服饰、流体通道、降温装置以及导管。流体通道配置于服饰上，其中流体通道具有入口端及出口端。降温装置包括流体储存器、马达、致冷片、散热模块以及智能冷却控制器。流体储存器具有入口处及出口处。马达配置于流体储存器内。致冷片配置于流体储存器的底部并直接接触流体储存器，用来对流体储存器进行热交换。散热模块配置于致冷片的底部，用来对致冷片进行散热。智能冷却控制器耦接于马达、致冷片以及散热模块，用来根据服饰降温系统的环境温度、流体储存器的入水温度和出水温度，控制致冷片的致冷力。导管连接降温装置及流体通道，其中导管将流体通道的入口端及出口端分别连接于流体储存器的出口处及入口处。致冷片配置于流体储存器的底部并直接接触流体储存器可提升热交换效率和散热效率。

Description

服饰降温系统
技术领域
本揭露是有关于一种服饰温度调节系统，且特别是关于一种服饰降温系统。
背景技术
近年来，全球温室效应造成极端的气候变迁，而极冷与极热的气候亦改变着衣着的型态。对于在高温作业环境下的工作人员(例如交通警察、锻造从业人员、赛车手、消防员等)来说，特别需要能在执行任务时段内提供温度调节(例如降温)的衣物。然而，目前在具降温功能的衣物的设计上，存有温度过冲(overshoot)、冷却液结冰而导致冷却效率偏低、无法客制化等诸多缺失。因此，如何制造一种服饰降温系统以改善上述缺失，实乃本领域的重要课题之一。
发明内容
本揭露内容提供一种服饰降温系统。
根据本揭露一实施方式，服饰降温系统包括服饰、流体通道、降温装置以及导管。流体通道配置于服饰上，其中流体通道具有入口端及出口端。降温装置包括流体储存器、马达、致冷片、散热模块以及智能冷却控制器。流体储存器具有入口处及出口处。马达配置于流体储存器内。致冷片配置于流体储存器的底部并直接接触流体储存器，用来对流体储存器进行热交换。散热模块配置于致冷片的底部，用来对致冷片进行散热。智能冷却控制器耦接于马达、致冷片以及散热模块，用来根据服饰降温系统的环境温度、流体储存器的入水温度和出水温度，控制致冷片的致冷力。导管连接降温装置及流体通道，其中导管将流体通道的入口端及出口端分别连接于流体储存器的出口处及入口处。
根据本揭露一实施方式，降温装置还包括：第一温度计，配置于所述散热模块上，耦接于所述智能冷却控制器，用来量测所述环境温度；第二温度计，配置于所述流体储存器内并邻近出口处，耦接于所述智能冷却控制器，用来量测所述流体储存器的出水温度；以及第三温度计，配置于所述导管上并邻近所述流体储存器的入口处，耦接于所述智能冷却控制器，用来量测所述降温装置的入水温度。
根据本揭露一实施方式，降温装置还包括记忆体耦接于所述智能冷却控制器，用来储存程序码，所述程序码指示所述智能冷却控制器执行降温控制流程，所述降温控制流程包括以下步骤：接收包括所述环境温度、所述入水温度和所述出水温度的输入数据；当判断有决策模型时，执行所述决策模型根据所述输入数据，计算所述致冷片的输出功率；以及将所述输入数据和所述输出功率储存为当前数据。
根据本揭露一实施方式，降温控制流程还包括：当判断没有所述决策模型时，根据所述输入数据来进行PID计算，以计算所述致冷片的输出功率。
根据本揭露一实施方式，在将所述输入数据和所述输出功率储存为所述当前数据的步骤之后，于所述降温装置下次开机时，所述降温控制流程还包括：当有新的决策模型和新的数据时，训练决策模型并置换所述新的决策模型；或者当有新的决策模型但没有新的数据时，置换所述新的决策模型；或者当没有新的决策模型时，不置换所述新的决策模型。
根据本揭露一实施方式，流体储存器内配置有冰块和水，且所述冰块和所述水的比例为1:1。
根据本揭露一实施方式，其中散热模块包括至少一散热鳍片；以及所述降温装置还包括流体控制阀，配置在所述导管上；其中所述智能冷却控制器还用来根据所述环境温度、所述入水温和所述出水温度，调整所述散热模块的散热效率以及透过所述流体控制阀调整配置在所述流体储存器内的流体的流速。
根据本揭露一实施方式，降温装置还包括：通讯接口，耦接于所述智能冷却控制器或整合在所述智能冷却控制器内，使得所述智能冷却控制器透过所述通讯接口来进行沟通与数据交换。
根据本揭露一实施方式，降温装置还包括电池模块，耦接于所述智能冷却控制器，用来提供供应电压到所述智能冷却控制器，并使得智能冷却控制器根据所述供应电压控制所述致冷片的致冷力。
根据本揭露一实施方式，服饰降温系统还包括：人机界面，耦接于所述智能冷却控制器，用来显示所述环境温度、所述入水温度、所述出水温度、所述致冷片的输出功率以及所述服饰降温系统的操作状态中的至少一者，其中所述操作状态包括开机状态、训练状态、数据储存状态和决策模型置换状态。
本揭露的服饰降温系统中，由于致冷片配置于流体储存器的底部并直接接触流体储存器，可提升热交换效率和散热效率。因此，本揭露可改善传统散热组件因为散热效率不佳而导致水易结冰，无法流通与冷却效率偏低的问题。进一步地，本揭露透过智能冷却控制器执行降温控制流程，学习特定使用者的发热速率，训练并置换新的决策模型，进而实现客制化能力来改善人体舒适度。
附图说明
图1绘示根据本揭露一实施方式的例服饰降温系统的示意图；
图2绘示根据本揭露一实施方式的降温控制流程的流程图；
图3绘示根据本揭露一实施方式的温度对时间的曲线图。
【符号说明】
10:服饰降温系统
100:服饰
110:流体通道
111:导管
121,122,123:温度计
130:智能冷却控制器
131:记忆体
14:电池模块
150:流体储存器
151:致冷片
152:散热模块
16:流体控制阀
17:马达
180:人机界面
20:降温控制流程
201～210:步骤
BTR:供应电压
C:冰块
CTRL:控制信号
INFO:操作信息
Tin:入水温度
Tout:出水温度
Tref:环境温度
W:水
具体实施方式
图1绘示根据本揭露一实施方式的服饰降温系统10的示意图。服饰降温系统10包括服饰100、流体通道110、降温装置以及多个导管111。降温装置包括温度计121、122、123、智能冷却控制器130、记忆体131、通讯接口132、电池模块14、流体储存器150、致冷片151、散热模块152、流体控制阀16、马达17以及人机界面180。
在结构上，流体通道110配置于服饰100上，且流体通道110具有入口端IE及出口端OE。流体储存器150具有入口处及出口处。多个导管111连接降温装置及流体通道110，其中多个导管111将流体储存器150的出口处连接至流体通道110的入口端IE，并且将流体通道110的出口端OE连接于流体储存器150的入口处。马达17配置于流体储存器150内。流体控制阀16配置在导管111上，例如流体控制阀16配置在连接流体通道110的出口端OE和流体储存器150的入口处的导管111上。致冷片151配置于流体储存器150的底部并直接接触流体储存器150，用来对流体储存器150进行热交换。散热模块152配置于致冷片151的底部，用来对致冷片151进行散热。温度计121配置于散热模块152上，耦接于智能冷却控制器130，用来量测环境温度Tref。温度计122配置于流体储存器150内并邻近出口处，耦接于智能冷却控制器130，用来量测流体储存器150的出水温度Tout。温度计123配置于导管111上并邻近流体储存器150的入口处(即靠近流体通道110的出口端OE)，耦接于智能冷却控制器130，用来量测降温装置的入水温度Tin。电池模块14耦接于智能冷却控制器130，用来提供供应电压BTR到智能冷却控制器130、致冷片151和散热模块153，并使得智能冷却控制器130根据供应电压BTR控制致冷片151的致冷力。人机界面180耦接于智能冷却控制器130，用来显示环境温度Tref、入水温度Tin、出水温度Tout、致冷片151的输出功率以及电池模块14的剩余电量中的至少一者，但不限于此。
值得注意的是，由于致冷片151配置于流体储存器150的底部并直接接触流体储存器150，可提升热交换效率和散热效率。因此，本揭露可改善传统散热组件因为散热效率不佳而导致水易结冰、无法流通与冷却效率偏低的问题。
智能冷却控制器130耦接于温度计121、122、123、记忆体131、电池模块14、致冷片151、散热模块152、马达17以及人机界面180，用来根据服饰降温系统1的环境温度Tref、流体储存器150的入水温度Tin和出水温度Tout，控制致冷片151的致冷力。
在本揭露一实施方式中，通讯接口132耦接于智能冷却控制器130(或整合在智能冷却控制器130内)，使得智能冷却控制器130可透过通讯接口132来与降温装置内的元件进行沟通与数据交换，以实现自动控制。具体而言，通讯接口132可支援通用输入输出(General-Purpose Input/Output，GPIO)、集成总线电路(Inter Integrated Circuit，I2C)、序列周边界面(Serial Peripheral Interface，SPI)、脉冲宽度调变(Pulse WidthModulation，PWM)等通讯规范。因此，智能冷却控制器130可透过通讯接口132来读取降温装置内的元件所产生的量测数据，并透过通讯接口132来传送控制信号给降温装置内的元件。
举例来说，智能冷却控制器130可透过通讯接口132来传送脉冲宽度调变信号(例如控制信号CTRL)到致冷片151，以控制致冷片151的致冷力。智能冷却控制器130可透过通讯接口132来读取温度计121、122、123量测到的环境温度Tref、出水温度Tout、入水温度Tin。智能冷却控制器130可透过通讯接口132来传送通用输入输出信号(例如操作信息INFO)到人机界面180，使得人机界面180显示服饰降温系统10的操作状态。在本揭露一实施方式中，操作状态包括开机状态、训练状态、数据储存状态和决策模型置换状态中的至少一者。
在本揭露一实施方式中，智能冷却控制器130是一处理器，例如树莓派第4代(Raspberry
Figure BDA0003082790210000051
4)处理器，但不限于此。在本揭露一实施方式中，智能冷却控制器130、记忆体131和通讯接口132整合在单一集成电路内或单一电路板上，但不限于此。
在本揭露一实施方式中，散热模块152包括至少一散热鳍片。在本揭露一实施方式中，马达17是沉水马达。在本揭露一实施方式中，智能冷却控制器130可透过通讯接口132来传送控制信号到散热模块152，以调整散热模块152的散热效率；并传送控制信号到流体控制阀16和马达17，以透过流体控制阀16调整配置在流体储存器150内的流体的流速，进而调整流体循环速率。
在本揭露一实施方式中，流体储存器150内配置有冰块C和水W，且冰块C和水W的比例为1:1。在本揭露一实施方式中，流体储存器150内配置有500毫升(ml)的冰块C和500毫升的水W，但不限于此。
在实际应用中，现有的服饰降温系统在初始操作阶段容易发生温度过冲(overshoot)现象，并在操作一段时间之后便无法降温。因为温度过冲，使得冷却液(例如水W)结冰，流体循环速率偏低，进而导致现有的服饰降温系统的冷却效率偏低。再者，现有的服饰降温系统缺乏自我学习能力，无法根据不同使用者的发热速率和所处环境的温度，适当地调整冷却效率。也就是说，因为现有的服饰降温系统缺乏客制化能力，导致人体舒适度不佳。
为了改善上述问题，本揭露在流体储存器150内配置了冰块C和水W，并透过智能冷却控制器130根据环境温度Tref、入水温度Tin和出水温度Tout来控制致冷片151的致冷力。如此一来，本揭露的降温装置可在初始操作阶段时，将致冷片151的致冷力控制在较低的程度，以避免温度过冲和冷却液结冰。进一步地，本揭露的降温装置可进行人工智能(Artificial Intelligence，AI)自我学习，学习特定使用者的发热速率(意即每个使用者的体型、年龄和性别等生理特征不尽相同，故发热速率也不尽相同)，进而实现客制化能力来改善人体舒适度。
具体而言，记忆体131还用来储存程序码，程序码指示智能冷却控制器130执行降温控制流程20，如图2所示。降温控制流程20包括以下步骤：
步骤201：接收包括环境温度、入水温度和出水温度的输入数据。
步骤202：判断是否有决策模型。若否，进行步骤203；若是，进行步骤204。
步骤203：根据输入数据，进行PID计算，以计算输出功率。进行步骤205。
步骤204：执行决策模型根据输入数据，计算输出功率。
步骤205：根据输出功率，控制致冷片的致冷力。
步骤206：储存当前数据。
步骤207：于下次开机时，检查是否有新的决策模型。若是，进行步骤208；若否，回到步骤201。
步骤208：判断是否有新的数据。若是，进行步骤209；若否，进行步骤210。
步骤209：训练决策模型。
步骤210：置换新的决策模型。
于步骤201，智能冷却控制器130接收包括环境温度Tref、入水温度Tin和出水温度Tout的输入数据。
于步骤202、203，当智能冷却控制器130判断没有决策模型时，智能冷却控制器130根据输入数据，进行PID(比例-积分-微分)计算，以计算降温装置的输出功率。举例来说，当使用者初次穿上服饰100时，智能冷却控制器130尚未建立任何决策模型，故智能冷却控制器130进行PID，以计算降温装置的输出功率。在本揭露一实施方式中，降温装置的输出功率是致冷片151的输出功率、散热模块152的输出功率、流体控制阀16的流通量(意即流体的单位面积流量)以及马达17的转速中的至少一者。
于步骤202、204，当智能冷却控制器130判断有决策模型时，智能冷却控制器130执行决策模型根据输入数据，计算降温装置的输出功率。举例来说，当使用者不是初次穿上服饰100时，智能冷却控制器130已建立决策模型，故智能冷却控制器130将输入数据输入到决策模型，以计算降温装置的输出功率。
于步骤205，智能冷却控制器130根据输出功率，控制致冷片的致冷力。于步骤206，智能冷却控制器130储存当前数据(即当前环境温度Tref、入水温度Tin、出水温度Tout和计算出的输出功率)。
于步骤207、208、209、210，于下次开机，当智能冷却控制器130判断有新的决策模型和新的数据时，智能冷却控制器130训练决策模型并置换新的决策模型。
于步骤207、208、210，当有新的决策模型但没有新的数据时，置换新的决策模型。另一方面，于下次开机，当智能冷却控制器130判断没有新的决策模型时，不置换新的决策模型。
如此一来，透过降温控制流程20，本揭露的智能冷却控制器130可学习特定使用者的发热速率，训练并置换新的决策模型，进而实现客制化能力来改善人体舒适度。
图3绘示根据本揭露一实施方式的温度对时间的曲线图。实验发现，无降温系统的服装内温度曲线在七分钟到十二分钟的操作时段内发生温度过冲现象(意即温度骤升到36℃后骤降到31℃)，而往后到30分钟的操作时段内平均维持在33℃。配置有传统致冷片的服装内温度曲线在开机五分钟内低于29℃，而往后到30分钟的操作时段内逐渐上升到33℃。于本揭露实施例中，配置有AI学习致冷片的服装内温度曲线在30分钟内的温度变化较稳定，故人体舒适度佳；且在30分钟内的温度皆低于传统降温系统的服装内温度。因此，本揭露的服饰降温系统10可有效改善温度过冲的问题，并改善人体舒适度。
综上所述，本揭露的服饰降温系统中，由于致冷片配置于流体储存器的底部并直接接触流体储存器，可提升热交换效率和散热效率。因此，本揭露可改善传统散热组件因为散热效率不佳而导致水易结冰，无法流通与冷却效率偏低的问题。进一步地，本揭露透过智能冷却控制器执行降温控制流程，学习特定使用者的发热速率，训练并置换新的决策模型，进而实现客制化能力来改善人体舒适度。
虽然本案已以实施方式揭露如上，然其并非限定本案，任何熟悉此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种服饰降温系统，其特征在于，该服饰降温系统包括：
服饰；
流体通道，配置于所述服饰上，其中所述流体通道具有入口端及出口端；
降温装置，包括：
流体储存器，具有入口处及出口处；
马达，配置于所述流体储存器内；
致冷片，配置于所述流体储存器的底部并直接接触所述流体储存器，用来对所述流体储存器进行热交换；
散热模块，配置于所述致冷片的底部，用来对所述致冷片进行散热；以及
智能冷却控制器，耦接于所述马达、所述致冷片以及所述散热模块，用来根据所述服饰降温系统的环境温度、所述流体储存器的入水温度和出水温度，控制所述致冷片的致冷力；以及
导管，连接所述降温装置及所述流体通道，其中所述导管将所述流体通道的入口端及出口端分别连接于所述流体储存器的出口处及入口处。
2.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，所述降温装置还包括：
第一温度计，配置于所述散热模块上，耦接于所述智能冷却控制器，用来量测所述环境温度；
第二温度计，配置于所述流体储存器内并邻近出口处，耦接于所述智能冷却控制器，用来量测所述流体储存器的出水温度；以及
第三温度计，配置于所述导管上并邻近所述流体储存器的入口处，耦接于所述智能冷却控制器，用来量测所述降温装置的入水温度。
3.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，所述降温装置还包括记忆体耦接于所述智能冷却控制器，用来储存程序码，所述程序码指示所述智能冷却控制器执行降温控制流程，所述降温控制流程包括以下步骤：
接收包括所述环境温度、所述入水温度和所述出水温度的输入数据；
当判断有决策模型时，执行所述决策模型根据所述输入数据，计算所述致冷片的输出功率；以及
将所述输入数据和所述输出功率储存为当前数据。
4.如权利要求3所述的服饰降温系统，其特征在于，所述降温控制流程还包括：
当判断没有所述决策模型时，根据所述输入数据来进行PID计算，以计算所述致冷片的输出功率。
5.如权利要求3所述的服饰降温系统，其特征在于，在将所述输入数据和所述输出功率储存为所述当前数据的步骤之后，于所述降温装置下次开机时，所述降温控制流程还包括:
当有新的决策模型和新的数据时，训练决策模型并置换所述新的决策模型；或者
当有新的决策模型但没有新的数据时，置换所述新的决策模型；或者
当没有新的决策模型时，不置换所述新的决策模型。
6.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，所述流体储存器内配置有冰块和水，且所述冰块和所述水的比例为1:1。
7.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，
所述散热模块包括至少一散热鳍片；以及
所述降温装置还包括流体控制阀，配置在所述导管上；
其中所述智能冷却控制器还用来根据所述环境温度、所述入水温和所述出水温度，调整所述散热模块的散热效率以及透过所述流体控制阀调整配置在所述流体储存器内的流体的流速。
8.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，所述降温装置还包括：
通讯接口，耦接于所述智能冷却控制器或整合在所述智能冷却控制器内，使得所述智能冷却控制器透过所述通讯接口来进行沟通与数据交换。
9.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，所述降温装置还包括电池模块，耦接于所述智能冷却控制器，用来提供供应电压到所述智能冷却控制器，并使得智能冷却控制器根据所述供应电压控制所述致冷片的致冷力。
10.如权利要求1所述的服饰降温系统，其特征在于，所述服饰降温系统还包括：
人机界面，耦接于所述智能冷却控制器，用来显示所述环境温度、所述入水温度、所述出水温度、所述致冷片的输出功率以及所述服饰降温系统的操作状态中的至少一者，其中所述操作状态包括开机状态、训练状态、数据储存状态和决策模型置换状态。
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