CN204519402U - 一种调节人体温度的系统 - Google Patents
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Abstract
一种调节人体温度的系统,该系统包括涡流管,为涡流管提供压缩空气的空压机,驱动空压机产生压缩空气的电池组,所述涡流管的冷端与设置在人体上的空调服中的微型管连通,涡流管的热端置于空气中;还可以包括设置在空压机与涡流管间的储气罐;其调节方法为:利用涡流管把压缩空气分离成冷端的冷空气和热端的热空气,冷空气通入空调服中进行制冷,热空气从热端排放到环境中;本实用新型具有调节能力强、制冷效果好、使用时间长、绿色环保等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及人体温度调节技术领域,具体涉及一种调节人体温度的系统。
背景技术
人体温度调节系统又称空调服,其概念最早是由F.H.Green在1958年提出,目的是为了调节太空服内部的温度,使之适合人体。八十年代至今,空调服快速发展,产生出几种典型的空调服产品,其中某些产品已批量配备军队。空调服产品主要分为三个类型。第一类是基于涡流管制冷原理的非独立式空调服,需要外部设备提供压缩空气才能正常工作。第二类是水循环空调服,依靠水泵把冷水打入到空调服内部的微型管道中进行循环,起到降低体温的作用。第三类是相变物质空调服,即在空调服内部放入若干低熔点、高潜热的固态物质,固态物质吸热融化,达到降温的目的。
这三类空调服能够在一定范围内满足人体温度调节的需求,但存在一些严重的缺点:(1)调节能力差。系统缺乏主动调节能力,换热过程不可控导致人体皮肤过冷或过热,人体感受变差;(2)使用时间短。三类产品的连续使用时间都不超过4小时,无法应对长期连续工作的情况。(3)某些制冷剂需要满足低熔点、高潜热的要求,材料本身含有毒性,对人体和环境有一定危害,环保性较差。
综上所述,目前的空调服产品都存在一定缺陷,发展一款集高效、环保于一体的新型空调服成为市场需求。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种调节人体温度的系统,具有调节能力强、制冷效果好、使用时间长、绿色环保等特点。
为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案是:
一种调节人体温度的系统,包括涡流管4,为涡流管4提供压缩空气的空压机2,驱动空压机2产生压缩空气的电池组1,所述涡流管4的冷端6与设置在人体8上的空调服7中的微型管连通,涡流管4的热端5置于空气中。
还包括设置在空压机2与涡流管4间的储气罐3。
所述储气罐3上设置有调节进入涡流管4空气流量的阀门。
所述涡流管4的冷端6与空调服7中微型管的喷射口处位置设置热电偶。
所述涡流管4的热端5上设置有调节涡流管4产生冷气量的阀门。
所述空调服7中的微型管为蛇行排列。
本实用新型和现有技术相比,具有如下优点:
本实用新型使用压缩空气作为制冷剂,对人体和环境没有危害,环保性高;采用电池组驱动空压机为涡流管提供压缩空气的形式,使用时间延长;涡流管和储气罐均可调节冷气流量,找到最适合人体的温度,系统整体调节性能优秀;空调服内部采用定点喷射冷气至人体热敏感区的方法,冷却效果好,人体感受舒适。
附图说明
附图为本实用新型系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例,对本实用新型作进一步的详细描述。
如附图所示,本实用新型一种调节人体温度的系统,包括涡流管4,为涡流管4提供压缩空气的空压机2,驱动空压机2产生压缩空气的电池组1,所述涡流管4的冷端6与设置在人体8上的空调服7中的微型管连通,涡流管4的热端5置于空气中。
作为本实用新型的优选实施方式,该系统还包括设置在空压机2与涡流管4间的储气罐3。进一步地,所述储气罐3上设置有调节进入涡流管4空气流量的阀门。
作为本实用新型的优选实施方式,所述涡流管4的冷端6与空调服7中微型管的喷射口处位置设置热电偶。
作为本实用新型的优选实施方式,所述涡流管4的热端5上设置有调节涡流管4产生冷气量的阀门。
作为本实用新型的优选实施方式,所述空调服7中的微型管为蛇行排列,增大冷却面积。
如附图所示,本实用新型调节人体温度的系统的调节方法,电池组1驱动空压机2将空气压缩后(6-8bar)存储在储气罐3中,储气罐3中的压缩空气进入涡流管4,涡流管4将压缩空气分离成冷气流和热气流;热空气从涡流管热端5排放到环境中,冷气流从涡流管冷端6流出,进入空调服7的微型管中,冷空气通过微型管与人体8进行热交换,最后喷射在人体8受热敏感区域(前胸、后背、腋下,头部等),完成制冷过程。
作为本实用新型的优选实施方式,实际应用时可以先把储罐3充满压缩空气,等剩余空气量不足时再启动空压机2,达到延长使用时间的目的。
以下是本系统关于制冷量的计算过程。研究表明,人体从事一般活动时(代谢率小于250W),100W的制冷量能够在较长时间内保证人体体温不高于38℃。所以,100W的制冷量能够满足人体正常需要,一个正常人的体表面积约1.8m2,那么人体制冷所需要的冷量密度为100W/1.8m2=56W/m2。
从涡流管冷端流出的冷气温度是Tcold,通过微型管与人体充分换热后,以Tout喷出,则压缩气体的能量方程为
Q=c×m×(Tout-Tcold) (1)
其中:Q为制冷量(W),c为空气的比热容(kJ/kg·K),m为冷端空气的质量流量(kg/s)。假设涡流管冷端气温是-5℃,即Tcold=-5℃,喷出温度Tout=15℃。参考温度取平均值5℃,空气比热容c=1.003kJ/kg·K,制冷量取100W。把上述数值代入式(1),得到冷端空气流量m=0.005kg/s。假设压缩空气压力为0.7MPa(7bars),则冷端空气流量为0.00055m3/s,或32.8L/min。上述计算结果表明,冷端输出的空气流量32.8L/min(温度-5℃)即可满足制冷量要求。
Claims (6)
1.一种调节人体温度的系统,其特征在于:包括涡流管(4),为涡流管(4)提供压缩空气的空压机(2),驱动空压机(2)产生压缩空气的电池组(1),所述涡流管(4)的冷端(6)与设置在人体(8)上的空调服(7)中的微型管连通,涡流管(4)的热端(5)置于空气中。
2.根据权利要求1所述的一种调节人体温度的系统,其特征在于:还包括设置在空压机(2)与涡流管(4)间的储气罐(3)。
3.根据权利要求2所述的一种调节人体温度的系统,其特征在于:所述储气罐(3)上设置有调节进入涡流管(4)空气流量的阀门。
4.根据权利要求1所述的一种调节人体温度的系统,其特征在于:所述涡流管(4)的冷端(6)与空调服(7)中微型管的喷射口处位置设置热电偶。
5.根据权利要求1所述的一种调节人体温度的系统,其特征在于:所述涡流管(4)的热端(5)上设置有调节涡流管(4)产生冷气量的阀门。
6.根据权利要求1所述的一种调节人体温度的系统,其特征在于:所述空调服(7)中的微型管为蛇行排列。
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CN201520168267.1U CN204519402U (zh) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 一种调节人体温度的系统 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104720147A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-24 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种调节人体温度的系统及其方法 |
CN111407012A (zh) * | 2019-01-05 | 2020-07-14 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调衣 |
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- 2015-03-24 CN CN201520168267.1U patent/CN204519402U/zh active Active
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