CN220344023U - 一种被动式通风座椅 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种被动式通风座椅，包括椅身和座体，椅身包括上板体和下板体，下板体中部的第一中心通孔向下延伸形成一空气通道，所述空气通道中间窄，并从中间向两端依次增宽，空气通道中部和座体顶部间的空气通道外壁上，设有数个第一通风孔，座体覆盖的空气通道外壁，设有数个第二通风孔，座体上表面竖直设有数圈环形槽，所述环形槽用于与第二通风孔连通，空气通道中部设有涡轮机。当风从上到下穿过空气通道，基于文丘里效应，风速经过涡轮机时增大并带动涡轮机旋转，增加气流扰动，进而带动更多风进入空气通道，另外可基于涡轮机设计微型风力发电装置，用于在风速过大时，控制涡轮机的转速来调节风速。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种座椅，尤其涉及一种被动式通风座椅。
背景技术
在碳达峰时代背景下，由于城市化进程迅速，PM2.5空气污染、城市热岛效应以及受地形影响的静风频率相对较高等一系列问题，提倡绿色低碳，公共空间的通风问题至关重要。
以成都市为例，根据中国国家气候中心的研究，由于盆地的地形，成都是一个拥有高频静风的城市。成都市气象站对2007年至2016年的数据进行了监测，表明城区多年来的年平均风速仅为0.75 m/s。与0.5m/s的城市平静风判断标准相比，成都的平静风频率高达40%。除此之外，成都的平均风速只有其他城市的一半，而平静风的频率大约是其他城市的两倍。
成都全年保持静风，通风条件无法帮助污染物在大气中扩散。结果，导致了污染天气的形成。《2021世界空气质量报告》发现，2020年和2021 PM2.5年均值（μg/m3）在中国六大一线城市中排名第一。
目前，公共空间内现有的通风座椅主要是采取连接市电供电等主动通风的方式进行通风，这种方式需要布线、且会造成资源浪费。亟需一种低碳、环保的被动式通风座椅缓解城市通风问题。所述被动式为无需外接供电。
发明内容
本实用新型的目的就在于提供一种解决上述问题的一种被动式通风座椅。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种被动式通风座椅，包括椅身和座体，所述椅身包括水平且同轴设置的上板体和下板体；
下板体中部设有第一中心通孔，且第一中心通孔向下延伸形成一空气通道，所述空气通道中间窄，并从中间向两端依次增宽，上板体中部设有第二中心通孔，且第二中心通孔向下延伸至空气通道的上部，上板体下表面和下板体上表面间设有数个挡板，用以固定上板体和下板体；
所述座体固定在空气通道外壁的下部，且座体底部与空气通道底部平齐；
空气通道中部和座体顶部间的空气通道外壁上，设有数个第一通风孔，座体覆盖的空气通道外壁，设有数个第二通风孔，所述第一通风孔、第二通风孔均沿设置处的法线方向开设，所述座体上表面竖直设有数圈环形槽，所述环形槽用于与第二通风孔连通；
所述空气通道中部水平设有涡轮机。
作为优选：所述挡板为3-8个，沿空气通道均匀分布，所述挡板为涡轮叶片，用于使进入空气通道的空气产生涡流。
作为优选：所述涡轮机包括水平设置的轮毂和环形外壳，轮毂和环形外壳间设有叶片，轮毂顶部设有圆锥形的导流罩，所述导流罩底部与轮毂上表面固定连接。
作为优选：所述空气通道内有微型风力发电装置、蓄电池和速度控制装置；
所述微型风力发电装置包括齿轮增速箱和发电机，所述齿轮增速箱通过一立柱连接涡轮机，所述涡轮机由从上到下的气流驱动其旋转，并带动立柱旋转，经齿轮增速组件增速后，将增速的动能传送到发动机，所述发动机用于将动能转化为电势能，且发动机输出端连接蓄电池；
所述蓄电池用于为所有用电单元供电；
所述速度控制装置位于涡轮机下方，用于在涡轮机的转速超过预设转速时，控制涡轮机的转速保持在预设转速上。
作为优选：所述速度控制装置包括一电动机和一永磁同步电机矢量控制系统，所述电动机的转轴与立柱固定连接，所述永磁同步电机矢量控制系统连接电动机，用于获取电动机的实时转速，并与预设转速比较，若实时转速＞预设转速，则控制电动机改变立柱的旋转速度，使立柱带动涡轮机的转速保持在预设转速上。
作为优选：所述上板体的上表面设有太阳能电池板，所述太阳能电池板也连接蓄电池。
作为优选：所述椅身上设有紫外线消毒灯、照明灯和灯光控制器，三者均连接蓄电池，所述灯光控制器用于控制紫外线消毒灯和照明灯的开和关。
作为优选：所述下板体在水平面的投影完全覆盖座体在水平面上的投影，座体上表面为夹层，且夹层内设有电加热器，座体外壁设有用于控制电加热器工作的开关，所述电加热器和开关连接蓄电池，所述座体采用导热材料制成，且电加热器用于对座体上表面加热。
作为优选：所述椅身上设有喷雾接头。
作为优选：所述座体上表面竖直设有分隔板。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
（1）在结构上进行了改进，上板体、下板体间的空隙，会形成空气通道的进风口，由于设有数个挡板，会被分割为数个进风口，本实用新型中挡板为涡轮叶片，可以使进入空气通道的空气产生涡流加速。风从进风口进入空气通道后，由于本实用新型的设计，风从上往下经过空气通道中部时，受文丘里效应，使较小的风速在空气通道内部变大，较大的风流强度使涡轮机转动，增加气流扰动，进而带动更多风进入空气通道。
（2）本实用新型可以实现风力发电，涡轮机连接微型风力发电装置，将风能转化为动能，最终经发电机转化为电能，从而为蓄电池充电，同时，通过涡轮机后的风在向下运动的过程中会减速，一部分从第一通风孔送出，一部分经第二通风孔和环形槽送出，提高了椅座和椅身的散热通风效果，改善了椅身四周的微气候风环境，提高了人体整体舒适度。本实用新型为大型装置，可供多人使用，当人们坐在座体上时，背部对应第一通风孔，臀部对应环形槽，体感舒适。
（3）本实用新型还能对涡轮机的转速进行控制，避免转速过快导致的人体不适，该功能通过速度控制装置实现，速度控制装置包括电动机和永磁同步电机矢量控制系统，所述永磁同步电机矢量控制系统能获取电动机的实时转速，并与预设转速比较，若实时转速＞预设转速，则控制电动机减速，电动机的转轴是与立柱固定连接的，当电动机减速，其转轴带动立柱减速，立柱连接涡轮机，从而使涡轮机减速，避免风速过大，通风量过多造成的人体不适。
（4）本实用新型无需外部供电，自己即可为内部各用电单元供电，省去了布线的问题。其中，发电基于微型风力发电装置，属于市面上成熟的发电技术及装置，包括依次连接的涡轮机、齿轮增速箱和发电机，齿轮增速箱里包含多个尺寸不同且相互啮合的齿轮，目的是增速，当涡轮机通过立柱连接齿轮增速箱后，涡轮机旋转，带动立柱旋转，立柱带动齿轮增速箱内最大的齿轮旋转，再通过数个尺寸依次减小的齿轮的啮合传递，最小的齿轮转速达到的提升，用最小的齿轮带动发电机旋转，而发电机则将动能转化为电能，并被蓄电池存储。
（4）本实用新型还可以拓展部分功能，由于上板体尺寸较大，可以在其表面设置太阳能电池板，将太阳能转化为电能存储使用，另外，可设置紫外线消毒灯、照明灯，利用灯光控制器控制二者工作，例如夜间对周围进行照明、无人时启动紫外线消毒灯消毒等。可设置喷雾接头，若需要对干燥炎热地区进行喷雾加湿时，可连接对应的水管等，通过喷雾接头喷洒水雾。座椅上的分隔板可以采用玻璃、亚克力等透明材质，将座椅分为数个不连通的区域，供多人使用。
本实用新型功能较多，应用场景丰富。
附图说明
图1为本实用新型的一种结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为涡轮机的结构示意图；
图4为微型风力发电装置的结构示意图；
图5为速度控制装置的电路原理图；
图6为图2中空气流向图；
图7为本实用新型另一种结构示意图。
图中：1、座体；2、上板体；3、下板体；4、挡板；5、第一通风孔；6、第二通风孔；7、环形槽；8、分隔板；9、空气通道；10、微型风力发电装置；11、速度控制装置；12、蓄电池；13、轮毂；14、环形外壳；15、叶片；16、导流罩；17、齿轮增速箱；18、发电机；19、立柱；20、齿轮；21、太阳能电池板；22、紫外线消毒灯；23、照明灯；24、夹层；25、喷雾接头。
实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
实施例1：参见图1到图2，一种被动式通风座椅，包括椅身和座体1，所述椅身包括水平且同轴设置的上板体2和下板体3；下板体3中部设有第一中心通孔，且第一中心通孔向下延伸形成一空气通道9，所述空气通道9中间窄，并从中间向两端依次增宽，上板体2中部设有第二中心通孔，且第二中心通孔向下延伸至空气通道9的上部，上板体2下表面和下板体3上表面间设有数个挡板4，用以固定上板体2和下板体3；所述座体1固定在空气通道9外壁的下部，且座体1底部与空气通道9底部平齐；空气通道9中部和座体1顶部间的空气通道9外壁上，设有数个第一通风孔5，座体1覆盖的空气通道9外壁，设有数个第二通风孔6，所述第一通风孔5、第二通风孔6均沿设置处的法线方向开设，所述座体1上表面竖直设有数圈环形槽7，所述环形槽7用于与第二通风孔6连通；所述空气通道9中部水平设有涡轮机。
所述挡板4为3-8个，沿空气通道9均匀分布，所述挡板4为涡轮叶片，用于使进入空气通道9的空气产生涡流。
基于本实施例的设计，风可以从上板体2和下板体3的中心进入空气通道9，其中，若将挡板4设计为涡轮叶片，能使进入空气通道9的风产生涡流，风再沿着空气通道9向下流动，空气通道9两头宽、中间窄，所以当风经过涡轮机时，速度最快，较大的风流强度使涡轮机转动，增加气流扰动，进而带动更多风进入空气通道9，增加了本实用新型通风透气的效果，且无需外接供电，不产生能耗。
实施例2：参见图1到图6，一种被动式通风座椅，包括椅身和座体1，所述椅身包括水平且同轴设置的上板体2和下板体3；下板体3中部设有第一中心通孔，且第一中心通孔向下延伸形成一空气通道9，所述空气通道9中间窄，并从中间向两端依次增宽，上板体2中部设有第二中心通孔，且第二中心通孔向下延伸至空气通道9的上部，上板体2下表面和下板体3上表面间设有数个挡板4，用以固定上板体2和下板体3；所述座体1固定在空气通道9外壁的下部，且座体1底部与空气通道9底部平齐；空气通道9中部和座体1顶部间的空气通道9外壁上，设有数个第一通风孔5，座体1覆盖的空气通道9外壁，设有数个第二通风孔6，所述第一通风孔5、第二通风孔6均沿设置处的法线方向开设，所述座体1上表面竖直设有数圈环形槽7，所述环形槽7用于与第二通风孔6连通；所述空气通道9中部水平设有涡轮机。
所述挡板4为3-8个，沿空气通道9均匀分布，所述挡板4为涡轮叶片，用于使进入空气通道9的空气产生涡流。
所述涡轮机包括水平设置的轮毂13和环形外壳14，轮毂13和环形外壳14间设有叶片15，轮毂13顶部设有圆锥形的导流罩16，所述导流罩16底部与轮毂13上表面固定连接。
所述空气通道9内有微型风力发电装置10、蓄电池12和速度控制装置11；
所述微型风力发电装置10包括齿轮增速箱17和发电机18，所述齿轮增速箱17通过一立柱19连接涡轮机，所述涡轮机由从上到下的气流驱动其旋转，并带动立柱19旋转，经齿轮20增速组件增速后，将增速的动能传送到发动机，所述发动机用于将动能转化为电势能，且发动机输出端连接蓄电池12；所述蓄电池12用于为所有用电单元供电；所述速度控制装置11位于涡轮机下方，用于在涡轮机的转速超过预设转速时，控制涡轮机的转速保持在预设转速上。
所述速度控制装置11包括一电动机和一永磁同步电机矢量控制系统，所述电动机的转轴与立柱19固定连接，所述永磁同步电机矢量控制系统连接电动机，用于获取电动机的实时转速，并与预设转速比较，若实时转速＞预设转速，则控制电动机改变立柱19的旋转速度，使立柱19带动涡轮机的转速保持在预设转速上。
所述座体1上表面竖直设有分隔板8。
本实施例不仅能利用涡轮机发电，还能用涡轮机发电产生的电能控制涡轮机的转动，避免风速过大，通风量过多造成的人体不适。
实施例3：参见图1到图7，在实施例1或实施例2的基础上，我们进一步增加以下技术特征。
所述上板体2的上表面设有太阳能电池板21，所述太阳能电池板21也连接蓄电池12。所述椅身上设有紫外线消毒灯22、照明灯23和灯光控制器，三者均连接蓄电池12，所述灯光控制器用于控制紫外线消毒灯22和照明灯23的开和关。所述下板体3在水平面的投影完全覆盖座体1在水平面上的投影，座体1上表面为夹层24，且夹层24内设有电加热器，座体1外壁设有用于控制电加热器工作的开关，所述电加热器和开关连接蓄电池12，所述座体1采用导热材料制成，且电加热器用于对座体1上表面加热。所述椅身上设有喷雾接头25。本实施例列举了部分本实用新型可拓展的功能，适用于多种应用场景。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种被动式通风座椅，包括椅身和座体，其特征在于：所述椅身包括水平且同轴设置的上板体和下板体；
下板体中部设有第一中心通孔，且第一中心通孔向下延伸形成一空气通道，所述空气通道中间窄，并从中间向两端依次增宽，上板体中部设有第二中心通孔，且第二中心通孔向下延伸至空气通道的上部，上板体下表面和下板体上表面间设有数个挡板，用以固定上板体和下板体；
所述座体固定在空气通道外壁的下部，且座体底部与空气通道底部平齐；
空气通道中部和座体顶部间的空气通道外壁上，设有数个第一通风孔，座体覆盖的空气通道外壁，设有数个第二通风孔，所述第一通风孔、第二通风孔均沿设置处的法线方向开设，所述座体上表面竖直设有数圈环形槽，所述环形槽用于与第二通风孔连通；
所述空气通道中部水平设有涡轮机。
2.根据权利要求1所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述挡板为3-8个，沿空气通道均匀分布，所述挡板为涡轮叶片，用于使进入空气通道的空气产生涡流。
3.根据权利要求1所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述涡轮机包括水平设置的轮毂和环形外壳，轮毂和环形外壳间设有叶片，轮毂顶部设有圆锥形的导流罩，所述导流罩底部与轮毂上表面固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述空气通道内有微型风力发电装置、蓄电池和速度控制装置；
所述微型风力发电装置包括齿轮增速箱和发电机，所述齿轮增速箱通过一立柱连接涡轮机，所述涡轮机由从上到下的气流驱动其旋转，并带动立柱旋转，经齿轮增速组件增速后，将增速的动能传送到发动机，所述发动机用于将动能转化为电势能，且发动机输出端连接蓄电池；
所述蓄电池用于为所有用电单元供电；
所述速度控制装置位于涡轮机下方，用于在涡轮机的转速超过预设转速时，控制涡轮机的转速保持在预设转速上。
5.根据权利要求4所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述速度控制装置包括一电动机和一永磁同步电机矢量控制系统，所述电动机的转轴与立柱固定连接，所述永磁同步电机矢量控制系统连接电动机，用于获取电动机的实时转速，并与预设转速比较，若实时转速＞预设转速，则控制电动机改变立柱的旋转速度，使立柱带动涡轮机的转速保持在预设转速上。
6.根据权利要求4所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述上板体的上表面设有太阳能电池板，所述太阳能电池板也连接蓄电池。
7.根据权利要求4或6所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述椅身上设有紫外线消毒灯、照明灯和灯光控制器，三者均连接蓄电池，所述灯光控制器用于控制紫外线消毒灯和照明灯的开和关。
8.根据权利要求4或6所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述下板体在水平面的投影完全覆盖座体在水平面上的投影，座体上表面为夹层，且夹层内设有电加热器，座体外壁设有用于控制电加热器工作的开关，所述电加热器和开关连接蓄电池，所述座体采用导热材料制成，且电加热器用于对座体上表面加热。
9.根据权利要求1所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述椅身上设有喷雾接头。
10.根据权利要求1所述的一种被动式通风座椅，其特征在于：所述座体上表面竖直设有分隔板。
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