CN214071837U - 一种基于相变储能的人体接触式调温装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于相变储能的人体接触式调温装置；涉及相变调温服装领域，包括穿戴物和至少一个调温机构，穿戴物贴近人体的一侧覆盖有贴合面，调温机构包括贴合包和封装袋，贴合包外部一面设有能够可拆卸连接贴合面的粘贴部，另一面朝向人体，贴合包内部设有空腔，封装袋位于贴合包的空腔内，封装袋内部填充有相变材料，利用相变过程可储存较大的潜热能量，且材料相变过程温度恒定，便于实现恒定持久的冷却或加热效果；基于穿戴的衣服和帽子等衣物结构，将封装的相变材料包，根据需要灵活地贴附于所需冷却或加热的部位，可实现高效的直接冷却或加热效果，并满足不同的个体要求。

Description

一种基于相变储能的人体接触式调温装置

技术领域

本申请涉及相变调温服装领域，特别涉及一种基于相变储能的人体接触式调温装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

在夏季没有空调系统时，高温环境下人员整体感觉偏热，不利于维持人员身体正常机能及工作效率；冬季在缺少集中采暖设施的环境中工作时，人员往往觉得较冷。在制冷或采暖条件受限的热环境中，如何改善人员的热舒适性，并保障正常的身体功能和改善工作效率，是需要解决的迫切问题。目前，此类条件下，多采用局部热环境调控，主要的局部方式有局部吹风、局部辐射加热/冷却喷雾降温、通风服装等。

发明人发现，目前措施的使用，一定程度上可以改善人员的热舒适，但是这些措施在应用时经常受到现场条件的限制，如大部分局部冷却或加热设备是固定的，当人员移动离开其控制范围时将失去效果；采用通风服等，可以加强衣物内的对流降温效果，但在高温环境下，通风空气温度较高，其冷却效果较为有限。现有的一些接触冷却装置，有采用水冷服或半导体局部制冷的；水冷服采用显热冷却，冷却量有限、重量较大；半导体制冷量极小，用于局部冷刺激，而难以达到较大的冷却效果；一些采用接触加热的局部装置，如加热护腕、脚腕、背心等，均采用电加热，连接电线给穿戴者的使用带来不便，而采用蓄电池仍需要在服装内部布置走线，操作繁琐且存在安全隐患。

实用新型内容

本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于相变储能的人体接触式调温装置；利用相变过程可储存较大的潜热能量，且材料相变过程温度恒定，便于实现恒定持久的冷却或加热效果；基于穿戴的衣服和帽子等衣物结构，将封装的相变材料包，根据需要灵活地贴附于所需冷却或加热的部位，可实现高效的直接冷却或加热效果，并满足不同的个体要求。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种基于相变储能的人体接触式调温装置，包括穿戴物和至少一个调温机构，穿戴物贴近人体的一侧覆盖有贴合面，调温机构包括贴合包和封装袋，贴合包外部一面设有能够可拆卸连接贴合面的粘贴部，另一面朝向人体，贴合包内部设有空腔，封装袋位于贴合包的空腔内，封装袋内部填充有相变材料，用于通过吸收或释放热量产生相变。

进一步地，所述穿戴物包括上衣、裤子和帽子，上衣和裤子的内侧均分布有贴合面，帽子的顶戴、缓冲垫上分布有贴合面。

进一步地，所述贴合面为魔术贴圆毛面，缝合在穿戴物上贴近人体的一侧。

进一步地，所述贴合包空腔的一端设有封口，能够封闭或开启。

进一步地，所述贴合包为相变材料包，其粘贴部为魔术贴刺毛面，用于可拆卸贴附在贴合面的任意位置。

进一步地，所述贴合包朝向人体的一面设有亲肤布料。

进一步地，所述封装袋有多种规格，不同规格的封装袋配置有不同的宽度、长度和厚度尺寸。

进一步地，所述封装袋有多种种类，不同种类的封装袋内填充有不同的相变材料，用于向外部环境吸收或释放热量。

进一步地，所述穿戴物的不同位置的贴合包内填充有不同种类和/或不同规格的封装袋。

进一步地，所述贴合包空腔内至少填装有一个封装袋。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

(1)利用相变过程可储存较大的潜热能量，且材料相变过程温度恒定，便于实现恒定持久的冷却或加热效果；基于穿戴的衣服和帽子等衣物结构，将封装的相变材料包，根据需要灵活地贴附于所需冷却或加热的部位，可实现高效的直接冷却或加热效果，并满足不同的个体要求。

(2)基于相变蓄能的人体接触式局部加热/冷却装置，通过直接作用于人体的传热过程，调节人体的散热或得热热量，而不是调节人体周围的整个热环境，可使人体在获得同样的热感觉情况下，大幅减少能量消耗，发挥节能的潜力。

(3)将此局部冷却装置与衣物结合，能够更好的适应使用者的生活与工作特点；在人体局部换热时，利用相变材料储存的大量相变潜热，实现相对持久的冷却或加热效果，且相变过程材料的温度恒定，给使用者带来适宜的冷热舒适感。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请实施例1中调温机构的结构示意图；

图2是本申请实施例1中封装袋中冷源相变材料储能的示意图；

图3是本申请实施例1中贴合面布置在帽子上的结构示意图；

图4是本申请实施例1中贴合面布置在衣服上的结构示意图；

图5是本申请实施例1中封装袋中热源相变材料储能的示意图；

图6是本申请实施例1中加热/冷却上衣和加热冷却裤的结构示意图。

图中，1-相变材料包；2-相变材料；3-封装袋；4-封口；5-相变材料包亲肤面； 6-相变材料包刺毛面；7-冷源；8-天然冷源；9-冷柜；10-热泵；11-热源；12-热水； 13-天然热源；14-加热/冷却帽；15-顶戴；16-缓冲垫；17-加热/冷却上衣；18-加热/冷却上衣反面；19-加热/冷却上衣魔术贴圆毛面；20-加热/冷却裤；21-加热/ 冷却裤反面；22-加热/冷却裤魔术贴圆毛面。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的作业人员穿戴式调温服在应用时经常受到现场条件的限制，如大部分局部冷却或加热设备是固定的，当人员移动离开其控制范围时将失去效果，本申请提出了一种基于相变储能的人体接触式调温装置。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出了一种基于相变储能的人体接触式调温装置。

主要包括穿戴物和调温机构；

穿戴物贴近人体的一侧覆盖有贴合面，调温机构包括贴合包和封装袋，贴合包外部一面设有能够可拆卸连接贴合面的粘贴部，另一面朝向人体，贴合包内部设有空腔，封装袋位于贴合包的空腔内，封装袋内部填充有相变材料，

其中，所述贴合面为魔术贴圆毛面，缝合在穿戴物上贴近人体的一侧；贴合包为相变材料包，其粘贴部为魔术贴刺毛面，用于可拆卸贴附在贴合面的任意位置。

具体的结合附图，调温装置包括加热/冷却上衣、加热/冷却裤与加热/冷却安全帽，其特征在于将相变材料包贴附于上衣、裤子与安全帽内侧，通过相变材料包与身体局部部位的接触进行直接换热。

所述封装袋有多种规格，不同规格的封装袋配置有不同的宽度、长度和厚度尺寸；

所述封装袋有多种种类，不同种类的封装袋内填充有不同的相变材料，用于向外部环境吸收或释放热量；

所述穿戴物的不同位置的贴合包内填充有不同种类和/或不同规格的封装袋。

具体的，相变材料包可通过魔术贴方式灵活多变地粘贴在上衣、裤子与安全帽等位置，通过相变材料包与使用者身体局部部位的接触进行直接换热；用户可根据自身需求灵活地确定相变材料包的贴附位置与贴附数量，还可在身体不同部位使用不同温度相变材料，以适应身体不同局部部位对冷热刺激的敏感性需求，避免产生冷热刺激的不适性，最终达到满足不同需要的个性化加热/冷却效果。

可在使用过程中随时拆卸、粘贴、调换相变材料包，并可根据需要更换不同温度的相变材料包，以满足不同身体部位的冷热需求，增加用户使用的舒适性。

当然，可以理解的是，为满足不同用户的使用，加热/冷却相变材料包和粘贴于不同上装、裤装及帽子等头戴部件，包括但不仅限于，长袖、短袖上衣，长裤及短裤，安全帽及普通帽子等，该套装对服装本身没有需求，任何形式的服装均可通过缝合魔术贴来达到使用效果，用户可根据自身需求进行自由组合。

在本实施例中，以上衣、裤子和帽子为例；

将魔术贴的圆毛面缝合于加热/冷却上衣、加热/冷却裤的内侧、缝合于加热/ 冷却安全帽顶戴与缓冲垫的外侧，将魔术贴刺毛面缝合于相变材料包与冷却套装接触面一侧，圆毛面柔软平整，正常情况下不会对穿戴者产生不适影响。

贴附于加热/冷却上衣与加热/冷却裤上的相变材料包，相变材料封装于预制结构中，装入贴附包中，其一侧包覆毛刺面，便于贴附于服装内侧圆毛面上，另一侧采用柔软亲肤面料；相变材料包大小可以根据使用时的不同部位灵活确定或依据用户需求自主选择。

需要特别指出的是，为控制穿着时的重量及对穿着舒适度的影响，相变材料包的厚度控制在0.5-1厘米；通过改变相变材料充装量或厚度，可控制相变材料包的作用时间。

针对用户的不同身体部位或冷热刺激敏感性，填充不同温度的相变材料，以避免产生冷热过度刺激导致的不适；如头部冷却或加热时，可使用复合相变材料，具有轻便、加热/冷却能力强的特点；通过调整相变材料包内的相变材料种类，可改变相变温度，并相应实现不同的加热或冷却效果。

采用性质稳定、安全无害的相变材料填充制作，其蓄能及释能均为物理过程，可多次使用而不改变其性质。不同于衣物的使用，同一相变材料包可以提供给不同的用户使用。

具体的，对于相变材料在加热或冷却的过程中：

用于冷却时，材料相变温度在低于人体表温度10℃范围内，可采用低于相变温度的自然冷源或冷室预先冷却，使相变材料包中的材料呈固态，实现相变蓄冷；

根据需要贴附于不同服装位置后，接触吸收人体热量，达到快速冷却降温目的，在其吸热融化升温失去降温效果时，可拆下更换。

用于加热时，相变温度在高于人体体表温度10℃范围内，可采用高于相变温度的自然热源(太阳热辐射等)或低温热源等预先加热，使相变材料包内的材料融化，根据需要贴附于不同服装位置后，接触加热人体，达到快速加热保暖目的，在其降温凝固失去加热效果时，可拆下更换。

相变材料包在使用后，其更换较为方便，通过撕开魔术贴取下，通过对相变材料包进行加热或冷却重新蓄能，使其再次具备加热或冷却的能力；也可根据情况，将贴附了相变材料包的服装整体置于冷源或热源中实现蓄能。

当大规模人群使用时，根据使用量可设置小型集中冷热源，提供相变材料蓄能所需的冷量或热量；由于相变材料冷却温度较高，而加热温度相对较低，可采用小型热泵等作为集中冷热源，实现相变包蓄能设备的高效运行。

将此局部冷却装置与衣物结合，能够更好的适应使用者的生活与工作特点；在人体局部换热时，利用相变材料储存的大量相变潜热，实现相对持久的冷却或加热效果，且相变过程材料的温度恒定，给使用者带来适宜的冷热舒适感。

对于相变材料的蓄冷或蓄热过程，如图2所示；

该相变材料包1一次使用结束后，撕开魔术贴将失去制热/制冷能力的相变材料包1取下，将取下的相变材料包或是直接将贴附了相变材料包的加热/冷却套装置于整体高于相变温度的天然热源(太阳热辐射等)13下预先加热，使相变材料包内的材料融化，或是将其置于低于相变温度的天然冷源(天然冷水等)8下预先冷却，使相变材料包内的材料凝固。

在天然冷热源无法对相变材料包1进行充分加热/冷却时，将相变材料包1 或是贴附了相变材料包1的服装置于人工冷室或温暖环境中，对相变材料包进行充分冷却/加热，相变材料包或加热/冷却套装置可重复使用。

所述贴合包空腔的一端设有封口，能够封闭或开启，在实际使用时，贴附包封口可采用魔术贴形式，便于将封装后相变材料装入或取出；贴附包可以采用水洗，便于保持清洁。

根据环境条件使用时每组可持续冷却或加热时间在一小时到两小时之间；通过替换预先冷却或加热的相变材料包，可实现长时间的持续冷却降温或加热功能。

当某个相变材料包损坏后，不用维修或更换其他相变材料包，只更换损坏部分，维护成本低。

对于调温装置的使用过程，制备相变材料包1，将相变材料2充装于封装袋 3内，利用封口4将封装袋3完全密封在相变材料包1内。然后将魔术贴刺毛面缝合于相变材料包1与加热/冷却套装内表面的接触面一侧(相变材料包刺毛面6)。

制备加热/冷却帽14，例如，基于普通安全帽的制作流程，再将魔术贴圆毛面缝合于安全帽的顶戴15、缓冲垫16之上；制备加热/冷却上衣17，基于普通工装上衣的制作流程，再将魔术贴圆毛面缝合于加热/冷却上衣的反面18，得到加热/冷却上衣魔术贴圆毛面19；制备局部接触式加热/冷却裤20，基于普通工装裤的制作流程，再将魔术贴圆毛面缝合于加热/冷却裤的反面21，得到加热/冷却裤魔术贴圆毛面22。

使用局部加热/冷却装置内的魔术贴，将制备好的相变材料包1粘贴在加热/ 冷却上衣魔术贴圆毛面19、加热/冷却裤魔术贴圆毛面22、顶戴15、缓冲垫16 内用户需要的位置，之后用户穿戴该加热/冷却装置进行正常生产生活。

在用户需要时可以将相变材料包直接置于身体部位，例如手、足等，进行加热冷却，相当灵活、方便。

当正在进行使用的加热/冷却套装内的相变材料包1相变蓄能量耗尽，不能满足使用者要求时，撕开魔术贴将相变材料包1取下，更换相变材料包1的粘贴位置，使之与加热/冷却套装的贴合位置满足使用者需求。

当使用时环境参数发生变化时，正在使用的加热/冷却套装内的相变材料包1 不能提供给使用者足够的热/冷量，则在现有基础上增加贴附在加热/冷却装置上的相变材料包1的数量；若正在使用的加热/冷却套装内的相变材料包1提供给使用者过多的热/冷量，则根据使用人需求，可拆下相应位置处的相变材料包1。

当季节发生变化后，进行加热/冷却功能切换时，可相变材料包1的封口4，更换封装袋3内的相变材料2，更换相变材料后密封封口4，再放置于相变材料包1内；

通过更换不同相变温度的材料，实现不同季节对身体的局部加热/冷却功能。

基于相变蓄能的人体接触式局部加热/冷却装置，通过直接作用于人体的传热过程，调节人体的散热或得热热量，而不是调节人体周围的整个热环境，可使人体在获得同样的热感觉情况下，大幅减少能量消耗，发挥节能的潜力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，包括穿戴物和至少一个调温机构，穿戴物贴近人体的一侧覆盖有贴合面，调温机构包括贴合包和封装袋，贴合包外部一面设有能够可拆卸连接贴合面的粘贴部，另一面朝向人体，贴合包内部设有空腔，封装袋位于贴合包的空腔内，封装袋内部填充有相变材料，用于通过吸收或释放热量产生相变。

2.如权利要求1所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述穿戴物包括上衣、裤子和帽子，上衣和裤子的内侧均分布有贴合面，帽子的顶戴、缓冲垫上分布有贴合面。

3.如权利要求2所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述贴合面为魔术贴圆毛面，缝合在穿戴物上贴近人体的一侧。

4.如权利要求1所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述贴合包空腔的一端设有封口，能够封闭或开启。

5.如权利要求1所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述贴合包为相变材料包，其粘贴部为魔术贴刺毛面，用于可拆卸贴附在贴合面的任意位置。

6.如权利要求1所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述贴合包朝向人体的一面设有亲肤布料。

7.如权利要求1所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述封装袋有多种规格，不同规格的封装袋配置有不同的宽度、长度和厚度尺寸。

8.如权利要求7所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述封装袋有多种种类，不同种类的封装袋内填充有不同的相变材料，用于向外部环境吸收或释放热量。

9.如权利要求8所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述穿戴物的不同位置的贴合包内填充有不同种类和/或不同规格的封装袋。

10.如权利要求1所述的基于相变储能的人体接触式调温装置，其特征在于，所述贴合包空腔内至少填装有一个封装袋。

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