NO328018B1 - Selvstyrende klesplagg med aktiv styring og drevet solceller - Google Patents
Selvstyrende klesplagg med aktiv styring og drevet solceller Download PDFInfo
- Publication number
- NO328018B1 NO328018B1 NO20062219A NO20062219A NO328018B1 NO 328018 B1 NO328018 B1 NO 328018B1 NO 20062219 A NO20062219 A NO 20062219A NO 20062219 A NO20062219 A NO 20062219A NO 328018 B1 NO328018 B1 NO 328018B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- garment
- solar cells
- cooling
- bus connector
- electrical bus
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 51
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 32
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000005676 thermoelectric effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
- A41D13/002—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with controlled internal environment
- A41D13/005—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with controlled internal environment with controlled temperature
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D1/00—Garments
- A41D1/002—Garments adapted to accommodate electronic equipment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
- A41D13/002—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with controlled internal environment
- A41D13/005—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with controlled internal environment with controlled temperature
- A41D13/0051—Heated garments
Abstract
Oppfinnelsen refererer seg til et autonomt system og en fremgangsmåte som tillater den aktive termiske styringen av klesplagg som bruker solceller som effektkilde. I den enkleste konfigurasjonen innbefatter systemet et klesstykke med solceller (1), en termisk modul som er i stand til å generere varme og kulde (3, 4 og 5), og en enhet for å styre og overvåke de interne omgivelsene (6). For å kunne øke allsidigheten og optimale driftsforholdene innbefatter systemet batterier (2) som kan bli ladet av solcellene eller eksternt, hvilket øker energiautonomien og forbedrer ytelse under lave strålingsforhold. Passende fordeling av elektriske motstander (3) og kjølerør (7) tillater en finavstemt regulering av temperatur inne i plagget. Plagget er utviklet ikke bare for standard forhold, men også for ekstrem varme og kalde omgivelser, og er optimalisert for standard solstråling eller annen relevant spektral kilde.
Description
Oppfinnelsen tilveiebringer et autonomt klesplagg og anvendelsen av et autonomt klesplagg som respektivt angitt i ingressen til krav 1 og 10.
Relaterte dokumenter
Det er mange patenter relatert til denne oppfinnelse. Noen dokumenter er knyttet oppvarmingsteknikker i klesplagg: WO03059099, EP 1197722, US20001047992, DE19835984, US5893991, US5643480, EP0287294, US4705935, FR2577390, US2003006229 og US4404460 som benytter den termoelektriske effekten; FR2752363 som nevner faste og flytende drivstoffer; US6439942, US6005222 og FR2577116 som beskriver solcellepaneler; US4539714 anvender mikrodendritiske solenergioppsamlere. Andre dokumenter er relatert til kjøleprosedyrer i klesplagg: DE19755181 og DE19749436 beskriver fleksible striper; GB2352385, US6125645, US5289695 og US5111668 innbefatter passende materialer; WO02067707, US6257011, FR2719892 og US5217408 nevner tvunget ventilasjon ved hjelp av vifter; US5438707 benytter vifter og komprimert luft; US6134714, US2002073481, US2002069448, FR2756709, US5415222, US5263336 og US3736764 bruker væskeavkjøling; US5755110 og DE200113331 refererer seg til varmeutvekslingsmaterialer; US5386823 beskriver en ventilert termisk dress. Enn videre innbefatter dokument DE19745889 peltierceller og matrisemotstander for avkjølings/oppvarmingsløsninger og US5603648 spesifiserer en sikkerhetsvest med tilbehør eller ekstrautstyr.
Av tidligere kjent teknikk skal spesielt nevnes US5148002, US6005222 og WO03046448.
US5148002 beskriver et multifunksjonelt bekledningssystem spesielt utviklet for helseparameterovervåkning. Dette plagget inkluderer ikke solceller.
US6005222 beskriver et plagg for kaldt vær som bare inkluderer oppvarmings-muligheter.
WO03046448 beskriver en oppvarmings- og avkjølingsanordning for anvendelse ved regulering av temperaturen til en gjenstand. Denne publikasjonen er ikke direkte relatert til klesplagganvendelser.
Oppfinnelsens område
Denne oppfinnelse er innbefattet i klesplagg- eller bekledningssegmentet, nemlig i utviklingssektoren kjent som intelligente klær (i-klær). Den er relatert til systemer og fremgangsmåter for automatisk styring av temperatur i klesplagg, ikke bare for standard værforhold, men også ekstreme miljøer. Enn videre refererer denne oppfinnelse seg også til spesielle elementer som tilveiebringer effekt for disse vester.
Bakgrunn
Oppfinnelsen refererer seg til et autonomt eller selvforsynt klesplagg med aktiv termisk styring drevet av solceller som er designet, ikke bare for standard forhold, men også for ekstreme væromgivelser. I det etterfølgende menes med "autonomt" eller "selvstyrende" at det ikke er noe behov for innkobling til en kraftlinje, og sikring av bærbarhet og energiselvstyring for klesplagget. Enn videre med "aktiv termisk styring" menes evnen til å produsere både varme og kulde i klesplagget og å styre dynamisk den indre temperaturen i samsvar med eksterne forhold og brukerbehov. For tiden er det flere fremgangsmåter å tilveiebringe temperaturstyring i klesplagg på, og disse kan deles i to forskjellige kategorier, oppvarming og avkjøling. Få patenter dekker imidlertid begge kategorier samtidig.
a) Varme plagg
Generelt bruker oppvarmingssystemer innleiret i klesplagg den termoelektriske effekten
for å tilveiebringe varme til klesplaggene. En elektrisk strøm, tilveiebrakt av batterier eller kraftlinje, blir omformet til varme i motstander innleiret i klesplagg, hovedsakelig i jakker og i tepper. Denne teknikk er beskrevet i patentene WO03059099, EP1197722, US2001047992, DE19835984, US5893991, US5643480, EP0287294, US4705935, FR2577390, US2003006229 og US4404460. Flesteparten av de beskrevne objektene innbefatter innretning for å opprettholde den produserte varmen, en bruk av spesielle tekstiler eller geometri. Patent FR2752363 refererer seg til et oppvarmingssystem drevet av faste og flytende brennstoffer, som mater en motor for å produsere varme. Patenter US6439942 og FR2577116 beskriver klesplagg oppvarmet ved hjelp av motstander drevet av solcellepaneler. Patent US4539714 og andre referanser i dette søker patent på anvendelsen av mikrodendritiske solenergioppsamlere som genererer oppvarming av deler av bekledning.
b) Kjøleplagg
Kjøleplaggene som allerede er patentsøkt har tilordnet forskjellige teknikker for å
produsere kulde: passende form, tekstiler og spesielle materialer, naturlig eller tvunget ventilasjon, kjølefluider eller fordampning. Patentene DE19755181 og DE19749436 beskriver en konfigurasjon med fleksible striper som tillater naturlig ventilasjon. Kjøling og svettefjerning og fordampning ved kjøling i passende materialer er beskrevet i patentene GB2352385, US6125645, US5289695 og US5111668. På den annen side er tvunget ventilasjonssystem patentsøkt i patentene WO02067707, US6257011,
FR2719892 og US5217408, som bruker små vifter drevet av batterier eller er forbundet direkte til kraftlinje. US patent 5438707 bruker samtidig avkjøling med komprimert luft og vifter. Patentene US6134714, US2002073481, US2002069448, FR2756709, US5415222, US5263336 og US3736764 beskriver systemer med kjølevæsker inne i rør innleiret i plagg, som tillater kjøling ved fordampning. US patent 5755110 beskriver et system som bruker et spesielt materiale for å absorbere varmen, og patent DE20011331 krever patent på bruken av en tekstilfiber med spesielle egenskaper for lagring og frigjøring av tilgjengelig varme, i avhengighet av behovene. Sluttlig er US patent 5386823 relatert til en ventilert dress med maske som er forbundet til en kjøleanordning med lav bærbarhet.
c) Klesplagg med både varme og kjølesystemer
Selv om det er mange patenter og andre dokumenter relatert til kjøle- og varmesystemer
og fremgangsmåter, anvender, så vidt vi kjenner til bare et begge teknikker i samme klesplagget: patent DE19745889 illustrerer klesplagg med peltierelementet for avkjøling og matrisemotstander for oppvarming, forbundet til en elektrisitetskilde, nemlig kraftlinje, friksjonshjul, propelldrevet generator eller batterier.
d) Andre applikasjoner
Hovedantallet av dokumenter refererer seg til varme eller kuldegenerering, men noen
klesplagg innbefatter tilbehør for andre applikasjoner. US patentene US 5603648 og US 5148002 beskriver sikkerhetsvester med mye ekstrautstyr, nemlig optiske fibere og LED drevet av solceller, motstander drevet av batterier for å tilveiebringe varme, og andre signalerings- og overlevelsesinnretninger. Denne løsning er spesielt nyttig ved redningsoppdrag og andre risikofylte oppdrag.
e) Effektautonomi
De fleste autonome systemer som er tilgjengelige på markedet genererer enten varme
eller kulde og har ikke begge løsninger innleiret i det samme klesplagget. Den store majoriteten av systemene må være forbundet kontinuerlig med kraftlinjen selv om noen mindre klesartikler innbefatter batterier for å tilveiebringe noe energi autonomt. Systemer som er forbundet til kraftlinjer er således verken bærbare eller autonome, og løsninger med batterier har lav autonomi. Autonome klesstykker har derfor behov for store og tunge batterier eller de må bruke svært lite effekt, hvilket forhindrer tilføyelsen av termiske styreenheter, hovedsakelig kjøleløsninger, hvor den termiske sykluseffektiviteten er lavere.
Noen små klesstykker bruker solceller eller energioppsamlere for å tilveiebringe effekt for å mate motstander, som blir brukt til å varme opp klesplagg.
f) Automatisk temperaturstyring
Det er flere fremgangsmåter for å styre temperaturen inne i plagg, men nesten alle av
dem bruker en passiv fremgangsmåte. De mest vanlige løsningene frigjør varme eller avkjøler kontinuerlig, slik som vifter, selv om noen fremgangsmåter innbefatter mekanismer for å styre oppvarming og kjøleflyt, liksom orientering av fleksible striper. Ikke desto mindre anvender mer effektive fremgangsmåter termostater for å regulere temperatur, skru termiske anordninger på og av for å styre oppvarmings- eller kjølestrømmer. Så langt krever ikke disse styreenheter sofistikerte algoritmer siden de bare blir brukt til å skru en termisk kilde på eller av. Utviklingen av systemer med aktiv termisk styring tillater imidlertid en mer effektiv styring av varme og kulde inne i klesplaggene.
g) Konklusjon
For tiden er det mange løsninger og fremgangsmåter for å innbefatte varme eller
kuldeproduksjon i klesplagget, hvilket er åpenbart på grunn av det store antallet patenter og andre publiserte dokumenter. Disse løsninger har imidlertid felles flere begrensninger.
Den mest viktige begrensningen i klesplagg med termisk styring er relatert til kraft eller effektgenerering, siden enten genererer systemer signifikant mengde kraft, men de er
ikke bærbare, eller de er autonome, men den genererte effekten er heller liten.
Den store majoriteten av tilgjenglige systemer innbefatter enten kjøle- eller varmeenheter, men ikke gir begge løsninger i det samme klesplagget, hovedsakelig på grunn av effektbegrensninger.
Innelukkingen av både kjøle- og varmeanordninger i klesplagget krever en mye mer effektiv håndtering av termisk styring.
Alle systemene og fremgangsmåtene som er patentsøkt så langt tilveiebringer ikke samtidig de følgende karakteristika: effektautonomi, automatisk styring av temperatur, kjøle- og varmesykluser, og bærbarhet.
Den foreliggende oppfinnelsen reduserer begrensninger både med hensyn på bærbarhet og autonomi, og tillater termiske varme- og kjølesykluser i det samme klesplagget. Et av hovedsiktepunktene til denne oppfinnelse er å løse disse begrensninger uten en signifikant vektøkning. Enn videre forutsier den en mer effektiv måte å håndterer temperaturfordeling og effektressurser.
En standardapplikasjon i klesplagg innbefatter de følgende enhetene: solceller, batterier, kjøleanordning, varmeanordning, aktiv termisk styreinnretning, ledningsnett og hj elpeinnretninger.
Solceller er satt sammen i et fleksibelt substrat og kan innbefatte spesialfiltre eller optiske deler. Solceller bruker fleksible substrater laget av rimelige silisiumperler klemt mellom to tynne lag av metallfolie innleiret i et plastdekke. De metalliske flakene gir materialet fysisk styrke og virker som elektriske kontakter. Enn videre kan bølgelengde som gir maksimal optisk til elektrisk energieffektivitet bli forskjøvet for å passe til forskjellige strålingskilder. Således kan ikke bare solstråler, men også stråler fra andre kilder blir brukt, nemlig fluorescerende lamper og flammer.
Bruken av batterier i klesplagget er bekvemt ikke bare for å lagre energi, men også for å tilveiebringe effektstabilisering, nemlig når effekttransienter opptrer i solcellene. Nye teknologier tillater utviklingen av ultratynne fleksible batterier, og deres serie og parallelltilhørighet øker effektlagringen til mer enn 200 wt/kg. Enn videre kan tynne batterier lett formes slik at vektfordeling i plagget er mulig og substratfleksibilitet tillater ergonomiske profiler.
Anordningene brukt til å produsere kjøling bruker forskjellige teknikker. Peletierceller blir laget av to ulike metaller og påtrykningen av en likestrømspenning og en lukket krets gir grunn for en temperaturendring ved sammenføyningen av de to metallene. Peletierceller har ikke bevegelige deler, de har liten vekt og kan bli brukt i en hvilken som helst orientering. Enn videre kan de bli stablet for å oppnå større temperaturforskjell. Miniatyriserte komprimerte kjølemaskiner med ytelseskoeffisient (COP) ~4 er tilgjengelige. Dampkompresjonssykluser er således svært effektive systemer som tilveiebringer en kjøleprosess til klesplagg. I tillegg gir anvendelsen av tynne fleksible rør en passende fordeling av termisk strøm over klesplagget.
Den mest effektive fremgangsmåten for å tilveiebringe varme til plagget er omformingen av elektrisk energi til varme ved hjelp av motstander. Kabling, høy fleksibilitet og en den lette vekten til elektriske motstander gjør dem til mer egnede elementer for å generere varme inne i plagget.
Den passende termiske styring i plagget blir bedre oppnådd med aktive enheter, hovedsakelig i tiden på/av systemer ikke er aktiv effektive i komplekse systemer som bruker både kjøle og varmesykluser. På den annen side bruker den aktive termiske styringen foreslått i dette dokumentet ikke bare parametere fra disse sykluser, men også fra menneskekroppaktivitet, eksterne omgivelser og forhåndsinnstilte forhold. Termiske styresenheter kan således bruke sofistikerte algoritmer.
Kabling er en viktig sak for monteringsprosedyrer. Selv om solceller, batterier, motstander og rør har høy fleksibilitet er det fundamentalt å studere belastning og tretthet i noen av sammenføyningene av plagget, nemlig de som er relatert med menneskeleddene.
Siden det er noe effekt tilgjengelig i plaggene kan de innbefatte hjelpeplugger for å mate eksterne anordninger, nemlig laptops, mobiltelefoner, audiolesere og andre laveffekts elektroniske anordninger.
Klesplagget ifølge oppfinnelsen samt en anvendelse av dette, er kjennetegnet ved de karakteristikker til krav 1 og 10 respektive angitte trekk.
Fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen refererer seg til et autonomt klesplagg med aktiv termisk styring og drevet av solceller. Figur 1 representerer et klesplagg som innbefatter flere enheter for å drive, oppvarme, kjøle og styre hele systemet. Figur 2 viser som et eksempel en klesuniform med illustrasjonen av solceller på overflaten.
I en enkel konfigurasjon innbefatter systemet et eller flere klesstykker, solceller 1, batterier 2, motstandskretser 3, kjøleenheter 4, og en automatisk termisk styreinnretning 6. Alternativt eller sammen med motstanderne og kjøleenheter brukes peliterceller 5, som kan bli brukt til oppvarming og avkjøling. Siden peltierceller er i stand til å produsere eller fjerne varme i den samme enheten ved bare å endre strømretningen på cellen, kan plaggeallsidighet bli økt. Solcellene omformer elektromagnetisk stråling til elektrisk effekt, som blir brukt til å mate de elektriske anordningene. Fordelingen av motstander og kjølerør 7 blir justert i samsvar med menneskekroppsbehov, for å kunne produsere eller fjerne varme i plagget. Den termiske enheten sikrer at temperaturen inne i plagget blir opprettholdt i det valgte området, som kan være funksjon av et metabolisk aktivitet, værforhold, pustbare tekstilegenskaper, og forvalgte verdier definert av brukeren. Enn videre overvåker en spesifikk algoritme den termiske styringsenheten og håndterer oppvarmings- og avkjølingsproduksjon i klesplagget. Batteriene har to forskjellige formål i systemet. På den ene side blir de brukt til å stabilisere effektforbruk dersom det er en sterkt variasjon i den elektriske effektproduksjonen. På den annen side blir batteriene brukt til å lagre energi og til å tilveiebringe ekstra effekt for å øke autonomien, nemlig når strålingsnivået er lavt eller ikke lenger tilgjengelig.
a) Solceller
Solcellene absorberer stråling og omformer denne til elektrisitet, som blir levert til
anordningene under styring. Den genererte effekten kan også bli lagret i batteriene. Solcellene er det ytre aktive laget av plagget, de må være fleksible, og ha lav bøyebelastning med tid. Enn videre skal solcellene ha gode kablingsegenskaper.
Solceller må være dekket med et optisk eksternt lag for å forhindre forringelse på grunn av været. Dette lag skal være tynt, fleksibelt, og transparent for synlig stråling.
Den globale krafteffektiviteten til solcellene skal være høyere enn 10%, for å kunne tilveiebringe nok energi til de termiske enhetene. Denne verdien er effektiviteten til de kjente fleksible solceller.
Solceller dekker så mye som mulig av det ytre lagret til plagget for å maksimalisere tilgjengelig areal. Spesielt menneskeledd slik som skulder, albu og kne kan imidlertid ødelegge solceller slik at høye bøyingssammenføyninger i plagget skal ikke være dekket med solceller. Spesiell kabling blir brukt for å forbinde solceller i et totalt gitter eller nett og den elektriske busskonnektoren som tilveiebringer effektfordeling og signalstyring til alle anordningene.
b) Batterier
Batterier lagrer energi levert av solcellene eller en kraftlinje. Hovedfunksjonene til
batterier er energilagring og effektstabilisering.
Batteriene må være tynne, ha liten vekt, være fleksible, gjenoppladbare og må ha lav bøyebelastning med tid. De kjente fleksible batteriene tillater opp til 200 Wt/kg, hvilket gir autonomi i 3 timer for minimum oppvarmings og kjøletermisk krav. Batterilaget er innleiret i plagget og har de samme bøyningsbegrensningene som solcellene. Batterier er forbundet til den elektriske busskonnektoren som tilveiebringer effektfordeling og signalstyring til alle anordninger.
c) Oppvarmingssykluser
Plagget har to forskjellige systemer for å tilveiebringe varme. Bruken av motstander er
den mest effektive fremgangsmåten for å varme artikler av klær. Det andre systemet innbefatter peltierceller.
Motstander må være tynne, fleksible og ha lett vekt. Enn videre må de ha lav bøyebelastning med tid og gode kablingskonnektorer. Kabelnettet og motstandsfordeling i plagget er valgt for å tilveiebringe passende varmestrøm inne i plagget. Enn videre kan flere sektorer av motstander tilveiebringe varme uavhengig av hverandre, hvilket tillater ubalansert fordeling av energi dersom det er påkrevet. F.eks. tillater denne teknikk differensierende energifordeling i bryst, armer og ben. Motstandslag er innleiret i plagget og kan også være impregnert direkte i tekstil.
Peltierceller blir brukt både for oppvarmings og avkjølingsformål og er også innleiret i plagget. Denne egenskap gjør dem nyttige for arealer av plagget som er utsatt for høy termisk treghet. Siden de er tyngre enn motstander er imidlertid peltierceller passende fordelt for å balansere vekt i klesstykket.
Motstander og peltierceller er forbundet til den elektriske busskonnektoren som tilveiebringer effektfordeling og signalstyring til alle anordninger.
d) Avkjølingssyklusef
Bruken av miniatyriserte avkjølingssykluser med høy COP er en passende løsning for å
tilveiebringe et kjølesystem til plagget. Bruken av tynne fleksible rør tillater en effektiv fordeling av temperatur inne i plagget. Bruken av forskjellige rørdiametere og rørfordeling allokerer ubalansert kjølefordeling ved bruk av forskjellig fluid strøm og ventiler i rørene.
Kjølesyklussystemene er forbundet til den elektriske busskonnektoren som tilveiebringer effektfordeling og signalstyring til alle anordninger.
e) Temperaturstyreinnretning
Enkle termostatanordninger brukt så langt for å styre temperatur i plagg er nyttige, men
ineffektive mer avanserte systemer siden en enkel på/av styretype er upassende. En programerbar mikrostyreinnretning blir således brukt. Håndteringen av temperatur innbefatter flere viktige innmatinger slik som sensorsignaler, brukerdefinerte innstillinger, tilbakekoblingsforhold, og anordning ytelseovervåkningsverdier.
Bruken av temperatursensorer (f.eks. termoelementer) som overvåker plaggtemperatur, eksterne omgivelsesforhold og kroppstemperatur til bruker gir nyttig informasjon. En modell som beskriver produksjon og fordeling av varmestrøm på det menneskelige legemet er innbefattet. Varmestrømnivået er funksjon av fysiologiske parametere, f.eks. kroppsaktivitet, og værforhold.
En spesiell algoritme er utviklet for å behandle all informasjon relatert til sensorer, anordningsstatus, kroppsaktivitetsmodell, værparametere og forhåndsinnstilte forhold. Algoritme blir kjørt i mikrostyreinnretningsenheten og undersøker og analyserer temperaturer inne i plagget, styret varme og kjøleproduksjon, og bevarer termiske forhåndsinnstilte bekvemmelighetsforhold. Mikrostyreinnretningen er forbundet til den elektriske busskonnektoren som tilveiebringer effektfordeling og signal for å styre plagget, håndtere alle anordninger og tilbehør.
f) Andre applikasjoner
Effekten generert i plagget kan bli brukt for andre formål, spesielt for å tilveiebringe
energi til små apparater liksom laptops, audiolesere, posisjoneringssystemer, mobiltelefoner, digitale kameraer, signalerings og varselanordninger. De små apparatene er forbundet til den elektriske busskonnektoren som tilveiebringer effektfordeling til alle anordninger.
g) Konklusjon
Denne oppfinnelse er unik med hensyn på de følgende karakteristika:
1. Den innbefatter både oppvarmings og kjølesykluser i plagget og tilveiebringer den automatiske termiske styringen.
2. Solceller blir brukt til å drive både avkjølings og oppvarmingsenheter.
3. Plagget kan bruke andre spektrale kilder enn solenergi, nemlig optisk stråling fra flammer.
Alle de søkte systemene hittil tilveiebringer ikke samtidig de følgende karakteristika: effektautonomi, automatisk styring av temperatur, avkjølings og oppvarmingssykluser, og bærbarhet. Kjøleplaggene som for tiden er tilgjengelige bruker ikke solceller for å tilveiebringe effekt til systemet. De to tilgjengelige systemene som innbefatter solceller for oppvarmingsformål krever å anvende bare solstråling. Alle løsningene som tilveiebringer temperåturstyring i dag bruker enten oppvarming av avkjølings-anordninger, men inkluderer ikke begge løsninger i det samme klesstykket.
Denne oppfinnelse som samtidig tilveiebringer aktivt termisk varme og kjølestyring, kan anvendes i et bredt område av værforhold og inkludert i forskjellige klestyper, nemlig jakker og uniformer (figur 1 og figur 2). Systemet kan også arbeide uten solstråling dersom en annen strålingskilde er til stede, nemlig kunstig belysning (f.eks. lamper). En spesielt nyttig situasjon er tilveiebrakt av flammestråling, som kan bli omformet til elektrisitet og brukt til å avkjøle brannmannskledning. Klesstykker kan innbefatte sensorer som overvåker de eksterne værforholdene, kommunikasjons- og posisjoneringsanordninger, og lys- og lydsignaleringsapparat. Disse typer sensorer og innretninger er spesielt viktige under ekstreme forhold og tynt bebodde områder, nemlig ørkener, skogområder og fjell.
En ytterligere anvendelse av denne oppfinnelsen er relatert til bruken av solceller for å tilveiebringe energi til små bærbare elektroniske anordninger slik som laptops, mobiltelefoner og audiospillere.
Claims (10)
1.
Autonomt klesplagg med aktiv termisk styring og drevet av solceller, omfattende solceller (1), batterier (2), motstander (3), peltierceller (5), en mikrostyreinnretning (6), en elektrisk busskonnektor, termiske sensorer og plugger, karakterisert ved at klessplagget videre omfatter rør (7) til en kjølesyklus (4); og -innbefatter varme- og kjøleenheter i klesplagget og bevirker en samtidig automatisk termisk styring, -solceller brukt for å drive både varme- og kjøleenhetene og som kan bruke andre spektralkilder en solenergi.
2.
Klessplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at solceller, forbundet med en elektrisk busskonnektor, er på en ytre overflate av klesplagget og innbefatter optiske deler, et beskyttelseslag, og filtre med passende geometri optimalisert for et solspektrum eller annet.
3.
Klesplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at batterier, innleiret i klesplagget, er forbundet med den elektriske busskonnektoren.
4.
Klesplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at et sett av motstander, innleiret i klesplagget og forbundet med den elektriske busskonnektoren, er passende fordelt i klesplagget for levering av varme.
5.
Klesplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at peltierceller, innleiret i klesplagget og forbundet med den elektriske busskonnektoren, er passende fordelt i kleplagget for å frembringe varme og kulde.
6.
Klesplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at kjøleenheten, forbundet med den elektriske busskonnektoren, innbefatter rør som er passende fordelt i klesplagget for levering av avkjøling.
7.
Klesplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at klesplagget innbefatter minst en mekanisme blant termiske sensorer, lys- og lydsignaliseringsapparater, posisjoneringssystemer, og effektplugger forbundet med den elektriske busskonnektoren.
8.
Klesplagg ifølge krav 1, karakterisert ved at klesplagget innbefatter en mikrostyreinnretning forbundet med alle de elektriske innretningene via den elektriske busskonnektoren for den aktive termiske styringen av klesplagget.
9.
Klesplagg ifølge krav log8, karakterisert ved at mikrostyreinnretningen innbefatter en innretning for å fremvise data og programvare for styring av de termiske parametere.
10.
Anvendelse av et autonomt klesplagg med aktiv termisk styring og solceller tilpasset for å omforme flammestråling til elektrisk kraft, slik som angitt i krav 1, spesielt utviklet for uniformanvendelser, f.eks. for brannpersonell.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PT103030A PT103030A (pt) | 2003-10-17 | 2003-10-17 | Vestuario autonomo, alimentado por paineis solares e com controlo activo da temperatura |
PCT/PT2004/000024 WO2005034662A1 (en) | 2003-10-17 | 2004-10-13 | Autonomous garment with active thermal control and powered by solar cells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20062219L NO20062219L (no) | 2006-07-11 |
NO328018B1 true NO328018B1 (no) | 2009-11-09 |
Family
ID=34432622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20062219A NO328018B1 (no) | 2003-10-17 | 2006-05-16 | Selvstyrende klesplagg med aktiv styring og drevet solceller |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070199137A1 (no) |
EP (1) | EP1679984B8 (no) |
JP (1) | JP4708355B2 (no) |
KR (1) | KR101126392B1 (no) |
AT (1) | ATE395840T1 (no) |
AU (1) | AU2004279277B2 (no) |
CA (1) | CA2543468C (no) |
DE (1) | DE602004014009D1 (no) |
DK (1) | DK1679984T3 (no) |
ES (1) | ES2308243T3 (no) |
NO (1) | NO328018B1 (no) |
PT (1) | PT103030A (no) |
WO (1) | WO2005034662A1 (no) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101001057B (zh) | 2006-01-12 | 2012-01-04 | 宇太光电科技股份有限公司 | 可携式太阳能供电系统及其应用架构 |
WO2007116377A2 (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-18 | Dainese S.P.A. | Motorcyclist' s suit |
KR20070109024A (ko) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | (주)모다메디칼 | 신체 진단 및 치료를 수행하는 장치 및 그 장치를 구비한의복 |
US10111481B2 (en) * | 2006-10-20 | 2018-10-30 | Biometric Lingerie, Inc. | Signal-activated lingerie |
ES2277577B2 (es) * | 2007-02-06 | 2010-01-18 | Sunilei Tecnologia Solar, S.A. | "elemento con acondicionamiento termico". |
US8094009B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-01-10 | The Invention Science Fund I, Llc | Health-related signaling via wearable items |
US8125331B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-02-28 | The Invention Science Fund I, Llc | Health-related signaling via wearable items |
US8130095B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-03-06 | The Invention Science Fund I, Llc | Health-related signaling via wearable items |
US8284046B2 (en) | 2008-08-27 | 2012-10-09 | The Invention Science Fund I, Llc | Health-related signaling via wearable items |
US8402772B1 (en) | 2009-03-06 | 2013-03-26 | Superior Inventions Group, LLC | Apparatus for heating and cooling by surface contact |
CN102197890A (zh) * | 2010-03-22 | 2011-09-28 | 谢逢华 | 百变光电空调服 |
KR101271686B1 (ko) * | 2011-04-14 | 2013-06-04 | 삼성중공업 주식회사 | 용접 보호 장치 |
US8397518B1 (en) | 2012-02-20 | 2013-03-19 | Dhama Innovations PVT. Ltd. | Apparel with integral heating and cooling device |
CN103564682A (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | 潘进生 | 一种改进的太阳能保暖衣 |
CN103767163A (zh) * | 2012-10-17 | 2014-05-07 | 袁佳彬 | 太阳能加热衣服 |
US9119264B2 (en) | 2013-05-24 | 2015-08-25 | Gabriel Pulido, JR. | Lighting system |
US8919982B2 (en) | 2013-05-24 | 2014-12-30 | Gabriel Pulido, JR. | Lighting system for clothing |
US10182937B2 (en) | 2013-10-11 | 2019-01-22 | Embr Labs Inc. | Methods and apparatuses for manipulating temperature |
CN103653375A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-26 | 苏州市峰之火数码科技有限公司 | 户外运动服 |
US10064439B2 (en) * | 2014-01-25 | 2018-09-04 | It's Kool, Llc | Temperature regulatory fabrics, systems and applications |
US10299520B1 (en) | 2014-08-12 | 2019-05-28 | Apple Inc. | Fabric-based items with environmental control elements |
WO2016049563A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Gerbings, Llc | Thermal-regulated apparel and wireless control system therefor |
CN104536481B (zh) * | 2014-11-29 | 2016-08-17 | 深圳市前海安测信息技术有限公司 | 自适应冷热温度控制电路、系统以及特种服装 |
CN104489965B (zh) * | 2014-11-29 | 2015-12-02 | 深圳市前海安测信息技术有限公司 | 环境温度自适应健康保健衣服 |
CN105021312A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-11-04 | 山东科技大学 | 用于热水容器利用温差发电的智能温度采集与指示系统 |
US10076142B2 (en) * | 2015-08-13 | 2018-09-18 | F.R.E.D. Llc | Durable reflective safety apparel with active laser illumination |
US10420175B2 (en) * | 2015-09-25 | 2019-09-17 | Intel Corporation | Wireless warmers |
CN105361275A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-02 | 汤忠良 | 燃料式取暖服 |
CA2916131A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Jannatec Technologies | System for regulating body temperature of a subject |
CN105661681A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-15 | 江苏工程职业技术学院 | 一种可智能调温的太阳能工作服 |
US10842205B2 (en) | 2016-10-20 | 2020-11-24 | Nike, Inc. | Apparel thermo-regulatory system |
RU194096U1 (ru) * | 2019-09-17 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "БВН Инжениринг" | Куртка с автоматической системой терморегуляции |
AU2021206679A1 (en) * | 2020-01-07 | 2022-09-01 | Cipher Skin | Heating and cooling garment system |
DE102020111808A1 (de) | 2020-04-30 | 2021-11-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Elektromotorisch angetriebenes Kleinfahrzeug |
CN112716068A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-04-30 | 山东第一医科大学附属省立医院(山东省立医院) | 一种自动调节水循环恒温衣 |
IT202100015608A1 (it) * | 2021-06-15 | 2021-09-15 | Claudio Gianotti | Dispositivo termoelettrico per il raggiungimento della normotermia umana |
CN113439895A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-28 | 浙江先导热电科技股份有限公司 | 一种接触式半导体制冷空调服 |
US20230145153A1 (en) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | Calvin Doyle | Cool Pack |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3049896A (en) * | 1960-04-27 | 1962-08-21 | Environment Inc | Personnel isolation and protection systems |
US4470263A (en) * | 1980-10-14 | 1984-09-11 | Kurt Lehovec | Peltier-cooled garment |
JPS6240191A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-21 | 艶金興業株式会社 | 電熱衣服 |
US4642413A (en) * | 1985-10-11 | 1987-02-10 | Energy Conversion Devices, Inc. | Power generating optical filter |
JPS62106914U (no) * | 1985-12-26 | 1987-07-08 | ||
JPH0377692A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-03 | Fuji Electric Co Ltd | 塩素発生器の制御装置 |
US5148002A (en) * | 1991-03-14 | 1992-09-15 | Kuo David D | Multi-functional garment system |
US5361591A (en) * | 1992-04-15 | 1994-11-08 | Oceaneering International, Inc. | Portable life support system |
JPH0674522A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 空気調和機の制御方法 |
JPH06346303A (ja) * | 1993-06-07 | 1994-12-20 | Kanebo Ltd | 被服用温度調節装置 |
GB9501052D0 (en) * | 1995-01-19 | 1995-03-08 | Cancer Res Campaign Tech | Improvements relating to prodrugs |
DE19745889A1 (de) * | 1997-09-26 | 1999-04-01 | Wenzel Marcus | Kleidungsstück, wie eine Jacke oder eine Hose |
JP3222415B2 (ja) * | 1997-12-10 | 2001-10-29 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 車両用空調装置 |
US6005222A (en) * | 1998-09-17 | 1999-12-21 | Hicks; Stewart | Cold weather garment |
US6163378A (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-19 | Khoury; Jehad | Spectroscopic time integrative correlation for rapid medical diagnostic and universal image analysis |
FR2805338B1 (fr) * | 2000-02-17 | 2002-05-24 | Robert Schegerin | Systeme de refrigeration individuel cryogenique |
JP2002058694A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-26 | Teion Kogaku:Kk | 生体用冷却・加熱装置 |
US6739138B2 (en) * | 2001-11-26 | 2004-05-25 | Innovations Inc. | Thermoelectric modules and a heating and cooling apparatus incorporating same |
-
2003
- 2003-10-17 PT PT103030A patent/PT103030A/pt not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-10-13 DE DE602004014009T patent/DE602004014009D1/de active Active
- 2004-10-13 AU AU2004279277A patent/AU2004279277B2/en not_active Ceased
- 2004-10-13 DK DK04775190T patent/DK1679984T3/da active
- 2004-10-13 CA CA2543468A patent/CA2543468C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-10-13 US US10/576,198 patent/US20070199137A1/en not_active Abandoned
- 2004-10-13 KR KR1020067009085A patent/KR101126392B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2004-10-13 JP JP2006535295A patent/JP4708355B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-10-13 WO PCT/PT2004/000024 patent/WO2005034662A1/en active Application Filing
- 2004-10-13 AT AT04775190T patent/ATE395840T1/de active
- 2004-10-13 EP EP04775190A patent/EP1679984B8/en not_active Not-in-force
- 2004-10-13 ES ES04775190T patent/ES2308243T3/es active Active
-
2006
- 2006-05-16 NO NO20062219A patent/NO328018B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4708355B2 (ja) | 2011-06-22 |
ES2308243T3 (es) | 2008-12-01 |
AU2004279277B2 (en) | 2010-08-12 |
CA2543468A1 (en) | 2005-04-21 |
EP1679984B1 (en) | 2008-05-21 |
NO20062219L (no) | 2006-07-11 |
KR20060123738A (ko) | 2006-12-04 |
PT103030A (pt) | 2005-04-29 |
AU2004279277A1 (en) | 2005-04-21 |
EP1679984B8 (en) | 2008-08-13 |
ATE395840T1 (de) | 2008-06-15 |
DK1679984T3 (da) | 2008-09-29 |
US20070199137A1 (en) | 2007-08-30 |
EP1679984A1 (en) | 2006-07-19 |
KR101126392B1 (ko) | 2012-03-28 |
WO2005034662A1 (en) | 2005-04-21 |
CA2543468C (en) | 2012-07-24 |
JP2007509244A (ja) | 2007-04-12 |
DE602004014009D1 (de) | 2008-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO328018B1 (no) | Selvstyrende klesplagg med aktiv styring og drevet solceller | |
Luo et al. | Outdoor personal thermal management with simultaneous electricity generation | |
Hu et al. | Emerging materials and strategies for personal thermal management | |
Peng et al. | Review of clothing for thermal management with advanced materials | |
Zhao et al. | Radiative sky cooling-assisted thermoelectric cooling system for building applications | |
Sajjad et al. | Personal thermal management-A review on strategies, progress, and prospects | |
CN210227009U (zh) | 一种兼具保暖和降温功能的工作服 | |
US20100084125A1 (en) | Microclimate control system | |
AU2004206205A1 (en) | Personal cooling and heating system | |
US20180295785A1 (en) | Liquid-cooled led plant growing systems and methods | |
CN110662929A (zh) | 用于制冷和流体加热设备的太阳能加热 | |
CN103629874B (zh) | 一种衣服可调温装置及方法 | |
Xue et al. | Personal Thermal Management by Radiative Cooling and Heating | |
JP7197758B2 (ja) | 冷熱厚膜集積回路 | |
Wang | Wearable personal thermal management systems (PTMS) | |
CN211833005U (zh) | 防护服 | |
CN201612400U (zh) | 电暖镜 | |
Larson et al. | Space suit thermal control using thermoelectric devices | |
WO2018034766A1 (en) | Wearable personal climate | |
Ma et al. | A review on active heating for high performance cold-proof clothing | |
WO2019073426A1 (en) | FLEXIBLE AND MODULAR THERMOELECTRIC HEAT TRANSFER APPARATUS | |
KR20160137704A (ko) | 열전모듈을 이용한 포터블 냉온 자켓 | |
CN218154899U (zh) | 一种基于压电陶瓷泵的智能可穿戴空调设备 | |
CN211268721U (zh) | 一种控温发热运动服 | |
Mahdiraji | Electrical Energy Harvesting from Cooker’s Wasted Heat with Using Conduction Cooling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |