CN208144481U - 一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装 - Google Patents

Abstract

一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，面向在炎热夏季中的室外工作人员。该服装为上衣、裤子配套一体式结构，由制冷装置、制冷管路、隔热材料、测温预警系统、排气开关和衣体组成；隔热材料作为隔热层，设置在制冷通道外侧，与外层衣服缝合在一起；采用微型旋涡冷却器作为制冷元件，冷却器进气端连接供气泵，冷空气排出端连接制冷管路；制冷管路遍布全身各个关键部位，构成一套完整的制冷管路；在制冷管路的终端设有排气开关，手腕处配置预警装置。该制冷衣服能够产生可达0℃以下的冷却气体，适用于常在炎热夏季、高温环境工作的人员，为穿着者快速带来凉意，并提供温度预警功能，减少高温酷热对人体造成的危害。

Description

一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装

技术领域

本实用新型属于一种制冷套装，特别涉及一种利用微型旋涡冷却器装置制冷的节能型套装。

背景技术

炎热的夏季是令多数生活在大城市的居民头疼的季节，每天几乎都被酷热的太阳烤炽着，而高温、强紫外线对人体、皮肤有不可小觑的危害，同时导致热射病多发，危害市民的生命健康。据新闻报道，特别在过去的一年中，持续高温天气致使多例室外工作者付出生命的代价，为保障室外工作人员、常年工作在高温一线上的人群的生命安全，研制具有高效制冷的服装，特别是具有预警功能的制冷服装拥有重要的意义。

一方面，市面上少有能够高效快速制冷且带预警功能的整套服装，有用风扇进行降温的制冷上衣，其制冷效果较本实用新型的旋涡冷却器略有不足；有利用冷却水循环进行降温的制冷上衣，需要在上衣的冷却管道内通入冷却水，与制冷空气相比，采用循环水降温负重较大、不易穿着。另一方面，室外工作者需要的是全身温度适宜，仅有上衣拥有制冷效果是远远不够的。因此，为达到快速降温，全身降温的目的，研究一种既节能又具快速制冷、预警功能的全身式服装是非常有意义的。

发明内容

本实用新型提供一种高效、节能并且具有温度预警的制冷服装，该类型服装主要由制冷装置、制冷管路、隔热材料、测温预警系统、排气开关和衣体组成，采用旋涡冷却器制冷，得到温度可达0℃以下的冷却气体，相对于普通微型风扇，其制冷效果更加明显，能够快速地、显著地降低体感温度。

本实用新型的技术方案是：一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：隔热材料位于裤子的左、右腿侧，上衣的胸前，背后及胳膊两侧，制冷装置与电源封装在一起位于背部，并设置有2个进气口、1个排热气口，均由引导环向衣体外部垂直伸出5厘米，防止衣体干扰进气和排气过程，冷却器的1个冷气口直接连接制冷管路，制冷管道分布于前胸、后背，胳膊两侧、大腿前后两侧，将制冷气体输送至人体易受高温影响的部位，测温预警系统包含测温模块，单片机、报警装置三个部分，报警装置和排气开关设置于上衣手腕、胳膊部位，便于穿着者辨识预警消息、方便制冷管道中残余温热气体的排出，各元件与衣体均采取拉链闭合，便于检修、更换。

进一步地，上衣与裤子制冷管路由4个2对接头进行连接，左右腿前侧各一对，每对接头由送气接头和进气接头组成，并经微型螺母、密封垫片紧固、橡胶圈密封后实现冷气的畅通输送。

进一步地，隔热材料缝在不与人体皮肤直接接触的一侧，内侧与制冷管道贴合，其主要作用为隔绝外界热空气进入衣体，阻止热气流与皮肤发生热传导效应。

进一步地，制冷装置包括移动电源、微型泵、旋涡冷却器、制冷管道，电源采用可拆装充电式电池，一用一备，泵的作用是将空气泵送进入旋涡冷却器，在旋涡冷却器中，压缩空气进入涡流室中经涡流交换使能量得以分离，冷端产生的空气温度可达0℃以下，得到的冷却气体用以降低衣体温度，分离产生的温热空气通过背部热端排气口排出。

进一步地，制冷管道与皮肤紧挨内层衣服接触，利用热传导效应降低体表温度，制冷管路遍布全身，不含支路，以保证管路内的气体不断更新，并且为符合人体运动、衣服美学要求，将其设计为扁圆状，同时相对于圆管来说，扁圆状管道增加了制冷气体与人体皮肤的有效接触面积。从皮肤到最外层衣服分别为内层衣服、扁圆状制冷管道、隔热层、外层衣服。

进一步地，测温预警系统包含测温模块、单片机、报警装置三个部分，通过导线与电源连接构成完整控制电路，测温模块用于检测体表温度，并将温度数据实时传输给单片机，在单片机内部进行运算比较，当检测温度值高于温度高限设定值时，控制器发出控制信号，使得小型警报器报警，提醒穿戴者，可起到预警作用。

进一步地，控制器为单片机，控制器可根据外界环境的情况人为改变温度设定值。报警装置为带电铃的灯链，同时采用声音、灯光闪烁两种信号方式提醒穿着者，并将其设置在上衣手腕部位，便于穿着者及时地、容易地辨识预警消息。单片机型号的选择以及相关的编程对于本领域的技术人员而言是容易得到的，并且单片机如何实现温度预警也不是本专利技术主要涉及的技术方案，因此在此不多作赘述。

进一步地，所述排气开关设置于穿着者的上衣胳膊部位处，可人为打开或关闭。一方面排气开关为在使用前排除制冷管道内残余的温热气体，另一方面，在制冷管道内气体温度足够低、使得体感舒适时，关闭排气开关、切断制冷系统的电源，依靠制冷管道的冷却气体维持体表一段时间的舒适体温，可达节电能效果。

本实用新型的有益效果为：采用旋涡冷却器制冷，得到温度可达0℃以下的冷却气体，相对于普通微型风扇，其制冷效果更加明显，能够快速地、显著地降低体感温度。本实用新型的报警装置同时采用声音、灯光闪烁两种信号方式提醒穿着者，并将其设置在上衣手腕部位，便于穿着者及时地、容易地辨识预警消息。本实用新型的排气开关可由使用者自行控制，在制冷管道内气体温度足够低、使得体感舒适时，关闭排气开关、切断制冷系统的电源，依靠制冷管道的冷却气体维持体表一段时间的舒适体温，可达节能效果。

附图说明

图1为本实用新型制冷套装正视示意图；

图2为本实用新型制冷套装后视示意图；

图3为本实用新型制冷装置系统和管路布置的正视示意图；

图4为本实用新型制冷装置系统和管路布置的后视示意图；

图5为本实用新型制冷装置系统的结构示意图；

图6为本实用新型测温预警系统的结构示意图；

图7为本实用新型制冷套装的衣体剖视图；

图8为本实用新型的送气接头的结构示意图；

图9为本实用新型的进气接头的结构示意图；

图10为本实用新型的送气接头与进气接头对接的结构示意图。

主要元件符号说明如下：1、上衣体；2、裤子；3、制冷管道；4、制冷系统装置；5、对接接头；6、测温预警系统装置；7、排气开关；8、空气压缩泵；9、旋涡冷却器；10、控制器；11、测温模块；12、报警装置；13、螺纹管；14、接头螺母；15、紧连接垫片；16、送气接头；17、送气端橡胶圈；18、内层衣服；19、隔热层；20、进气接头；21、进气端橡胶圈；22、进气环口；23、温热气排出环口；24、冷却器冷气排出端；25、拉链结构。

具体实施方式

为了更加清楚地描述本实用新型，现根据附图详细地对一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装进一步描述。

图1~2显示了本制冷套装的整体结构，分为上衣体1、裤子2两个部分，为达到全身制冷的效果，在全身各个关键部位布置有冷却管路3，制冷管路3的进口为冷却器冷气排出端24，出口为排气开关7，整个制冷管路3呈盘管结构且不含支路，确保冷却气体在管道内均匀分布。

上衣体1后背部位设置有2个进气口22、1个排热气口23，均由引导环向衣体外部垂直伸出5厘米，防止衣体干扰进气和排气过程，旋涡冷却器9的1个冷排气口24直接连接制冷管路3。采用两对接头结构5，将裤子2的冷却管道和上衣体1的冷却管道3紧密的连接起来，并利用拉链结构25将上衣体1与裤子2连成一体。排气开关7可人为打开或关闭，打开时排除管路3中的残余热气，关闭时保留管路3中的冷却空气，起到提高制冷效率、节约电能的作用。

图5说明了该微型制冷系统4的结构原理：经泵8的泵送作用，将空气加压泵送入旋涡冷却器9，压缩空气以很高的线速度沿切线方向进入旋涡冷却器9的涡流室，经涡流交换使能量得以分离，一部分气体形成涡流后旋转前进，沿涡流管壁的气体与管壁发生摩擦，温度迅速升高，形成热空气从热端23排出，另一部分气体沿中心线返回，形成回流，这部分气体与贴近管壁的涡流反向而行，持续发生的热交换，使得其温度逐渐降低，形成温度可达0℃以下的冷却气体，最终通过冷排出端24进入制冷管道，有效快速地降低体表温度。

图6显示了测温预警系统的原理：测温模块11用来采集体表温度，并将实时将测得的温度数据传递给控制器10，控制器10对输入的温度信号进行处理、分析，当检测的温度值异常时，控制器发出相应的信号，触发报警电路，由报警模块12发出报警信号提醒穿着人员注意调整工作状态，保护人员安全。

在本实施例中，测温模块11采用可实时测量温度、并可输出测量结果的温度测量装置，例如温度探头等。控制器10采用单片机，当温度测量结果超过所设定的阈值时，控制器10向报警模块12发出报警信号。单片机型号的选择以及相关的编程对于本领域的技术人员而言是容易得到的，并且有多种可以实现该功能的技术方案，因此在此不多作赘述。报警模块12可采用声音报警器、发光报警器等，例如报警灯、蜂鸣器等，本实施例采用带电铃的灯链作为报警模块12，当报警模块12接收到报警信号时，带电铃的灯链同时发出声音、灯光闪烁提醒使用者温度异常，便于使用者辨识报警信息。

进一步地，所述单片机型号为MSP430，测温模块采用型号为DS18B20的数字温度传感器。单片机型号的选择以及相关的编程对于本领域的技术人员而言是容易得到的，并且单片机如何实现温度预警也不是本专利技术主要涉及的技术方案，因此在此不多作赘述。

图7显示了制冷服装衣体剖视图，冷却管路3与体表隔衣服内层18接触，冷却管路与外层衣服之间装有隔热层19，隔热层能够起到隔绝外界热空气进入衣体，阻止热气流与皮肤发生热交换的作用，能够有效地提高制冷系统的工作效率。

图8~10显示了衣体对接接头的结构示意图，结合图1说明的制冷管道分布特点，当冷空气由左胸经一对对接接头5流至左腿前侧，左胸下的接头为送气接头16，左腿上的接头为进气接头20，在对接接头5连接时，首先将送气接头16插入到进气接头20中，然后使得两个接头端的橡胶圈相互抵住，即送气端橡胶圈17压止于进气端橡胶圈21，最后拧紧接头螺母14，靠垫圈15、螺母14的紧固作用和送气端橡胶圈17和进气端橡胶圈21的密封作用来确保对接接头5处不漏气；同理，当冷空气由右腿前侧经一对对接接头5流至右胸，右腿上的接头为送气接头16，右胸下的接头为进气接头20。其中垫片和螺母、橡胶圈起到了紧固、密封的作用，实现了上衣与裤子冷却通道的一体化连接，达到了给全身降温的目的。

本实用新型的工作原理为：

参照图3~4，制冷系统装置4产生的制冷空气由进口24进入冷却管路3，冷空气依次流过左胳膊、左胸、左下肢、右下肢、右胸、右胳膊。制冷盘管的a与b处是一起的，c和d是处是一起的，类似地可知道w与x处是一起的，即制冷空气由a流至b处，由c流至d处，由e流至f处，类似地可知道制冷空气由w流至x处，最后可由右胳膊处的排气开关7排出，形成一条不含支路地能够确保冷却空气在管道内均匀分布的制冷盘管。

Claims (8)

1.一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，由内层衣服（18）、外层衣服及隔热层（19）缝制而成，其特征是：内层衣服（18）与隔热层（19）间设有制冷管道（3），制冷管道（3）与制冷系统装置（4）连通形成制冷通路，冷空气在制冷通路中流动，用于使制冷系统装置（4）制取的冷量通过冷空气传递给内层衣服（18）及皮肤；

所述制冷系统装置（4）包括空气压缩泵（8）、电源及旋涡冷却器（9）；电源与空气压缩泵（8）相连接，用于提供电源；所述电源可拆卸安装在制冷系统装置（4）中；空气压缩泵（8）的进气口通过进气环口（22）与衣体外部相连通，旋涡冷却器（9）的进气口连接空气压缩泵（8），用于产生压缩空气进入旋涡冷却器（9）；旋涡冷却器（9）的排热气口（23）与衣体外部相连通，用于使旋涡冷却器（9）产生的热空气排出衣体；旋涡冷却器（9）的冷排气口（24）连接制冷管道（3），用于使旋涡冷却器（9）制取的冷空气进入制冷通路；制冷管道（3）的末端设有排气开关（7），用于控制冷空气在制冷通路的流速或关闭制冷通路；

所述制冷系统装置（4）封装在制冷套装背部，报警装置（12）设置在制冷套装手腕处，所述排气开关（7）设置在制冷套装胳膊部位。

2.根据权利要求1所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述制冷套装包括上衣体（1）及裤子（2），所述上衣体（1）内的制冷管道（3）与裤子（2）内的制冷管道（3）通过2对对接接头（5）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述对接接头（5）包括送气接头（16）和进气接头（20）；

所述送气接头（16）的管外壁具有锥形变径管状结构，送气接头（16）的细端设有环形外缘，送气接头（16）的粗端与螺纹管（13）的一端相连接，螺纹管（13）的另一端与制冷管道（3）相连接；送气接头（16）上安装送气端橡胶圈（17）；螺纹管（13）设有外螺纹，接头螺母（14）安装在螺纹管（13）上；接头螺母（14）与送气端橡胶圈（17）间安装紧连接垫片（15）；

所述进气接头（20）的管内壁具有沙漏形变径管状结构，进气接头（20）的一端用于插入送气接头（16）的细端，进气接头（20）的另一端与制冷管道（3）相连接；进气接头（20）外固定安装进气端橡胶圈（21）；

送气接头（16）插入进气接头（20）后，送气接头（16）细端的环形外缘卡进进气接头（20）沙漏形变径管的最小径处；送气端橡胶圈（17）压止于进气端橡胶圈（21），通过螺母（14）的紧固作用实现对接接头（5）的密封。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述制冷套装在服装的躯干、胳膊、及大腿位置设置制冷管道（3），制冷管道（3）外部设置隔热层（19）。

5.根据权利要求1所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述进气环口（22）及排热气口（23）分别向衣体外延伸出5厘米以上。

6.根据权利要求1所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述制冷管道（3）采用横截面为扁圆状的软质盘管，扁圆状管道的管道壁中的较宽的一面与内层衣服（18）相贴合，在衣体上按照蛇形布置，用于增加制冷管道（3）的有效接触面积；制冷管道（3）设计为不含支路的无孔隙盘管，保证制冷控制在管道中均匀分布，便于冷空气将残余热气流由终端的排气开关（7）挤出制冷管道（3）。

7.根据权利要求1所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述制冷套装还包括测温模块（11）、报警装置（12）、及控制器（10）；测温模块（11）采用可实时测量温度、并可输出测量结果的温度测量装置，测温模块（11）与控制器（10）相连接，用于将人体体表的温度监测数据传输给控制器（10）；控制器（10）与报警装置（12）相连接，用于在控制器（10）判断人体体表温度异常时通过报警装置（12）向使用者发出报警信号；所述测温模块（11）、报警装置（12）、及控制器（10）分别与电源连接。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于微型旋涡冷却器的制冷套装，其特征是：所述上衣体（1）与裤子（2）间采用拉链闭合，拉链闭合后将对接接头（5）包覆在制冷套装的衣体内部；所述制冷套装的衣体与制冷系统装置（4）、测温模块（11）、控制器（10）、及报警装置（12）的连接均分别采用拉链闭合。