CN214677648U

CN214677648U - 一种防护服

Info

Publication number: CN214677648U
Application number: CN202120631758.0U
Authority: CN
Inventors: 李瑞鑫; 杨璐琳; 姜昕; 刘梦月
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2031-03-29

Abstract

本实用新型涉及一种防护服。衣身的内层与外层之间设有环形通路，环形通路上设有多个小孔，衣身的上部还设有连通夹层空间与大气的出气孔，防护服还包括制冷器，制冷器包括壳体及半导体制冷片，半导体制冷片将壳体分隔为热腔和冷腔，半导体制冷片具有朝向热腔的热端和朝向冷腔的冷端，热端和冷端上分别连接有第一翅片组和第二翅片组，热腔和冷腔上分别具有与大气连通的第一进气口和第二进气口，热腔和冷腔上还设置有第一出气口和第二出气口，第一出气口与大气连通，第二出气口通过供气管与环形通路连通，第一出气口处设有第一风扇以将热腔内的热空气排出，第二出气口处设有第二风扇以将冷腔内的冷空气导入环形通路。具有可快速散热、排湿的优点。

Description

一种防护服

技术领域

本实用新型涉及一种防护服。

背景技术

防护服主要应用于消防、军工、船舶、石油、化工、喷漆、清洗消毒、实验室等行业与部门，在疫情发生后，尤其以医疗行业应用更为广泛。医用防护服需要满足隔离病菌、有害超细粉尘等有害物质，同时至少具备透气功能。

对于防护服的使用者，由于人体不断的新陈代谢，会不断产生热量，还会产生湿气，若热量无法及时散发出去，将导致严重的生理后果，而湿气若不能散发出去，也会导致人体极不舒适。

传统的防护服仅仅具备隔离有害物质以及一定的透气、透湿能力，但是传统防护服透气、透湿能力有限，短时间尚可忍受，但是长期穿戴则会感到极为不适，尤其是疫情期间，一线医护人员需要长期穿戴防护服，而且需要穿戴防护服进行体力活动，将产生大量热量和湿气，传统的防护服穿戴不适、甚至易导致产生严重生理问题，已经无法适用。

因此，亟需一种不仅能保证有效防护，而且能够满足穿戴舒适，具有良好的透气、透湿、散热等功能的新型防护服。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够快速散热、排湿的防护服。

本实用新型的技术方案如下：

一种防护服，包括由头帽、衣袖、衣腿、衣身构成的一体结构的衣体，衣体包括内层和外层，内层与外层之间围成夹层空间，内层为可隔离有害物质、透气、透湿的医用防护服面料，外层为密封面料，衣身的内层与外层之间设置有环形通路，环形通路上设置有多个连通环形通路与夹层空间的小孔，衣身的上部还设置有连通夹层空间与大气的出气孔，防护服还包括制冷器，制冷器包括壳体以及位于壳体内的半导体制冷片，半导体制冷片将壳体分隔为热腔和冷腔，半导体制冷片具有朝向热腔的热端和朝向冷腔的冷端，热端和冷端上分别连接有第一翅片组和第二翅片组，热腔和冷腔上分别具有与大气连通的第一进气口和第二进气口，热腔和冷腔上还设置有第一出气口和第二出气口，第一出气口与大气连通，第二出气口通过供气管与所述环形通路连通，第一出气口处设置有第一风扇以将热腔内的热空气排出，第二出气口处设置有第二风扇以将冷腔内的冷空气导入环形通路；所述壳体上还设置有电源模块和控制开关。

本方案的有益效果：在使用时，制冷器安装在衣体上，并将供气管与环形通路的接口连接，开启电源后，半导体制冷片开始工作，热电偶对工作，热端放热、冷端吸热，热端产生的热量传导至第一翅片组上，冷端吸热使得第二翅片组的温度较低，对于热端，第一风扇工作驱动外界空气从第一进气口进入热腔，并与第一翅片组换热形成热空气，随后沿着第一出气口排出；对于冷端，第二风扇工作驱动外界空气从第二进气口进入冷腔，并与第二翅片组换热形成冷空气，冷空气随后通过供气管进入环形通路，冷空气沿环形通路流动并从各个小孔流出以进入内层与外层之间的夹层空间中，冷空气一方面与内层与皮肤之间的湿热空气发生换热作用以为内层与皮肤之间的空气降温，另一方面，由于内层的透气、透湿作用，皮肤产生的湿热空气透过内层进入夹层空间而被流动的冷空气携带从衣身上部的出气孔排出，实现降温、排湿的目的。相对于传统防护服，其可以高效降温和排湿，极大提高防护服的舒适性，使得穿戴防护服不再痛苦，甚至在高温环境下还比穿戴正常衣服更加舒适。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述外层的内表面粘贴有环形布条，环形布条的上边沿和下边沿与所述外层的内表面粘接，环形布条与外层围成所述环形通路。环形布条的方式制作环形通路，具有生产方便、成本低的优点，而且衣服在运输也比较方便一些。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，环形布条为透气性面料制成。可进一步提高冷空气与夹层空间内的空气的热交换速度。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，制冷器与衣体为可拆连接。这样可以确保制冷器可以重复使用，而衣体则可以是一次性使用。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述电源模块包括可充电电池组。可充电电池组携带方便，使得防护服的穿戴更加方便、自由。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述小孔沿环形通路的周向均布。确保衣体内的换热比较均匀。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述小孔的直径自靠近供气管的接口处向远离供气管的接口处逐渐变大。由于靠近供气管的接口处冷空气聚集较多、流速较快，换热效率相对较高；而远离供气管的接口处的冷空气较少、流速较慢，换热效率相对较低，为了提高衣体整个覆盖范围内的换热效率尽可能一致，采用该方案。

附图说明

图1为本实用新型的防护服的一种具体实施例的外形图(前侧)；

图2为本实用新型的防护服的一种具体实施例的外形图(后侧)；

图3为衣身部分的剖视图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5为制冷器的结构示意图；

图6为制冷器的热电偶的工作原理图；

图7为环形通路的另一种实施方式的结构图；

图中：1-衣体，11-内层，12-外层，13-夹层空间，14-环形通路，15-出气孔，2-制冷器，21-壳体，211-热腔，212-冷腔，213-第一进气口，214-第二进气口，215-第一出气口，216-第二出气口，22-半导体制冷片，221-热端，222-冷端，23-第一翅片组，24-第二翅片组，25-第一风扇，26-第二风扇，27-电源模块，3-环形布条，31-排气管，4-小孔，5-供气管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的防护服的一种实施方式：如图1-5所示，防护服包括由头帽、衣袖、衣腿、衣身构成的一体结构的衣体1，衣体1的形状与现有技术相同。衣体1包括内层11和外层12，内层11与外层12之间围成夹层空间13，内层11为可隔离有害物质、透气、透湿的医用防护服面料，如聚丙烯纺粘布。外层12为密封面料，如薄塑料。衣身的内层11与外层12之间设置有环形通路14，环形通路14上设置有多个连通环形通路14与夹层空间13的小孔4，外层12的内表面粘贴有环形布条3，环形布条3的上边沿和下边沿与所述外层12的内表面粘接，环形布条3与外层12围成所述环形通路14。环形布条3的方式制作环形通路14，具有生产方便、成本低的优点，而且衣服在运输也比较方便一些。环形布条3为透气性面料制成。可进一步提高冷空气与夹层空间13内的空气的热交换速度。环形布条3与外层12可由热熔胶工艺粘接。在其他实施例中，如图7所示，环形通路14可由塑料管制成。夹层空间13内还可以设置硬质或弹性的支撑物材料。

衣身的上部还设置有连通夹层空间13与大气的出气孔15，防护服还包括制冷器2，制冷器2包括壳体21以及位于壳体21内的半导体制冷片22，半导体制冷片22将壳体21分隔为热腔211和冷腔212，半导体制冷片22具有朝向热腔211的热端221和朝向冷腔212的冷端222，热端221和冷端222上分别连接有第一翅片组23和第二翅片组24，热腔211和冷腔212上分别具有与大气连通的第一进气口213和第二进气口214，热腔211和冷腔212上还设置有第一出气口215和第二出气口216，第一出气口215与大气连通，第二出气口216通过供气管与所述环形通路14连通，第一出气口215处设置有第一风扇25以将热腔211内的热空气排出，第二出气口216处设置有第二风扇26以将冷腔212内的冷空气导入环形通路14；壳体21上还设置有电源模块27和控制开关。电源模块27包括可充电电池组。可充电电池组携带方便，使得防护服的穿戴更加方便、自由。在其他实施例中，电源模块27也可采用电源线，通过插头与家庭用电插座连接，但是此方案适用于仅在小范围内移动的情景下使用。

制冷器2与衣体1为可拆连接。这样可以确保制冷器2可以重复使用，而衣体1则可以是一次性使用。

小孔4沿环形通路14的周向均布。确保衣体1内的换热比较均匀。小孔4的直径自靠近供气管的接口处向远离供气管的接口处逐渐变大。由于靠近供气管的接口处冷空气聚集较多、流速较快，换热效率相对较高；而远离供气管的接口处的冷空气较少、流速较慢，换热效率相对较低，为了提高衣体1整个覆盖范围内的换热效率尽可能一致，采用该方案。

在使用时，制冷器2安装在衣体1上，并将供气管与环形通路14的接口连接，开启电源后，半导体制冷片22开始工作，热电偶对工作，热端221放热、冷端222吸热，热端221产生的热量传导至第一翅片组23上，冷端222吸热使得第二翅片组24的温度较低，对于热端221，第一风扇25工作驱动外界空气从第一进气口213进入热腔211，并与第一翅片组23换热形成热空气，随后沿着第一出气口215排出；对于冷端222，第二风扇26工作驱动外界空气从第二进气口214进入冷腔212，并与第二翅片组24换热形成冷空气，冷空气随后通过供气管进入环形通路14，冷空气沿环形通路14流动并从各个小孔4流出以进入内层11与外层12之间的夹层空间13中，冷空气一方面与内层11与皮肤之间的湿热空气发生换热作用以为内层11与皮肤之间的空气降温，另一方面，由于内层11的透气、透湿作用，皮肤产生的湿热空气透过内层11进入夹层空间13而被流动的冷空气携带从衣身上部的出气孔15排出，实现降温、排湿的目的。相对于传统防护服，其可以高效降温和排湿，极大提高防护服的舒适性，使得穿戴防护服不再痛苦，甚至在高温环境下还比穿戴正常衣服更加舒适。该制冷器2体积小、噪音低，制冷速度快且可调节，便于安装和维护，电池设计满足不同使用需要，其循环利用的特点既方便又环保。防护服的夹层设计满足医用防护要求，并且制造工艺简单，整体出厂不仅减少了后续操作的麻烦，而且保障了必要的密封性，外层12只需采用普通密封材料也使得厂家成本降低。本设计在保证防护效果的同时给近体环境降温除湿，大大改善了使用者的舒适性，十分符合市场及社会需求，具有宝贵的应用价值和广阔的发展前景。

试验例：

1、人体产热

表1人体产热相关参数

医护人员一般在医院轻度活动，室内温度设为26℃，由表1可知人体显热散热q₁＝58W，潜热散热q2＝123W，总散热为181W。人体散热主要器官是皮肤，90％的热量由皮肤散发出去，散热方式主要是直接散热和汗液蒸发散热两种，除手脚、头部之外散热取总散热的70％，考虑到医务人员穿着的医用防护服散热散湿性能不好，散热量取修正系数β＝5％，可求得人体综合产热量：

Q＝(q₁+q₂)(1+β)＝181×70％×(1+5％)＝133W

2、制冷通风服计算

整个系统由风机、热电制冷装置、移动电源、管道系统组成，制冷介质是空气，由风机驱动，经过制冷装置降温进入管路输送至防护服夹层之间，与里层防护层换热，并带走人体产湿，从肩膀和脖颈开孔处流出。

2.1、热电制冷器

本系统采用空气作为媒介，制冷系统如图7所示，选用制冷片参数如表2，制冷功率为60W，为承担133W的热负荷，选择2个此半导体制冷系统，肋片材料为铝，表面传热系数h＝75W/(m²·K)，单片尺寸为4cm×3cm×2mm，每侧数量设为9片。根据数字温控器可调节制冷量，空气经过制冷片温度可降低至16℃。

表2TEC1-12704型制冷片参数

型号	尺寸mm	电堆数	输入电压V	电流A	功率W
						TEC1-12704	40×40×3.7	127	2.5-15	4	60

2.2移动电源

锂聚合物电池相对一般电池来说具有能量高、小型化、轻量化的优点，在形状上也具有超薄化特征，可以配合产品需要制作成不同形状与容量的电池。

本项目选用DC接口移动锂聚合物电池2个，尺寸8cm×8cm×1.6cm，净重200g，电池容量23000mAh，充满一次可使用4-5个小时。

2.3防护服

防护服尺寸大小根据成人人体尺寸标准设计，具体参数见下表。

表3人体尺寸标准

合理设置夹层空气体积，既能承担人体热湿负荷，又能防止送风导致外层衣服膨胀过大影响工作，本设计取夹层厚度为30mm。

中国人体表面积适用通式：

BSA(m²)＝0.0061×身高(cm)+0.0124×体重(kg)-0.0099

设计身高取170cm，体重60kg，

求得BAS＝0.0061×170+0.0124×60-0.0099＝1.77m²

则空气层体积为0.03×1.77＝0.053m³

夹层空气温度设定为26℃

表4空气参数与温度对应关系

温度	空气密度	定压比热
			0	1.293	1.009
5	1.27	1.005
			10	1.247	1.005
15	1.226	1.005
			20	1.205	1.005
25	1.184	1.005
			30	1.165	1.005
35	1.146	1.005
			40	1.128	1.005

已知Q＝133W,ρ_w＝1.197kg/m³，C_P＝1.005KJ/(Kg·K)，t_h＝26℃，t_s＝16℃，由Q＝Vρ_wC_P(t_h-t_s)可得送风量：

V₁＝0.011m³/s，每个制冷装置的送风量V＝0.0055m³/s。

冷端风扇直径4cm，由V＝Av得送风口流速：

v＝4V/(πD²)＝4×0.0055÷(3.14×0.04²)＝4.38m/s

表5送风量与送风温度的对应关系

2.4装置外壳

制冷装置放在一塑料盒中，中间缝隙再填充医用过滤网过滤细菌病毒。设计塑料盒尺寸为8cm×8cm×6cm，制冷系统嵌入盒内，盒子周围设置一些直径3mm的圆孔。过滤网可选择空气消毒器过滤棉，能够达到中级过滤效果。

本申请将医用防护服和制冷通风装置结合，利用2个制冷功率为60W的热电制冷器可将26℃的室内空气降低至16℃，并以一定速度通入密封层与防护层的夹层中，增强人体与空气的换热，降低人体微环境的气体温度，同时提高防护服表面空气流速，促进汗气的排出。当近体空气温度为26℃、湿度为60％时，人体皮肤维持在31.5-34.5℃的舒适区域，移动式电源的一次蓄电量可保持该状态4-5小时，达到一次性医用防护服的一般穿着时间，可拆卸和可充电形式满足医护人员在高密度、高强度的工作条件下的不同使用需要。本作品在不影响防护效果的同时提高医护人员穿着防护服时的热舒适性，是顺应市场需求的新型制冷通风防护服。

如图6所示为热电偶的工作原理图，当电源接通，直流电从N型流向P型时，在2、3端的铜连接片上产生吸热现象，称为冷端，而在1、4端的铜连接片上产生放热现象，称为热端；若将电流方向反过来，则冷热端互换。把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的热端充分散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中实现吸热降温。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种防护服，包括由头帽、衣袖、衣腿、衣身构成的一体结构的衣体，其特征在于，衣体包括内层和外层，内层与外层之间围成夹层空间，内层为可隔离有害物质、透气、透湿的医用防护服面料，外层为密封面料，衣身的内层与外层之间设置有环形通路，环形通路上设置有多个连通环形通路与夹层空间的小孔，衣身的上部还设置有连通夹层空间与大气的出气孔，防护服还包括制冷器，制冷器包括壳体以及位于壳体内的半导体制冷片，半导体制冷片将壳体分隔为热腔和冷腔，半导体制冷片具有朝向热腔的热端和朝向冷腔的冷端，热端和冷端上分别连接有第一翅片组和第二翅片组，热腔和冷腔上分别具有与大气连通的第一进气口和第二进气口，热腔和冷腔上还设置有第一出气口和第二出气口，第一出气口与大气连通，第二出气口通过供气管与所述环形通路连通，第一出气口处设置有第一风扇以将热腔内的热空气排出，第二出气口处设置有第二风扇以将冷腔内的冷空气导入环形通路；所述壳体上还设置有电源模块和控制开关。

2.根据权利要求1所述的一种防护服，其特征在于，所述外层的内表面粘贴有环形布条，环形布条的上边沿和下边沿与所述外层的内表面粘接，环形布条与外层围成所述环形通路。

3.根据权利要求2所述的一种防护服，其特征在于，环形布条为透气性面料制成。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种防护服，其特征在于，制冷器与衣体为可拆连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种防护服，其特征在于，所述电源模块包括可充电电池组。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种防护服，其特征在于，所述小孔沿环形通路的周向均布。

7.根据权利要求6所述的一种防护服，其特征在于，所述小孔的直径自靠近供气管的接口处向远离供气管的接口处逐渐变大。