一种基于半导体制冷及PCM蓄冷控温的一次性防护服

一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服
技术领域
1.本发明涉及服装制冷技术领域，尤其涉及一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服。


背景技术：

2.在新冠疫情弥漫全球之际，广大的医务工作者由于特殊的工作环境要求，必须隔绝病毒防护自我，全身需要包裹在封闭的防护服中。然而正是在这样防护要求下，体表热量得不到散出，加之忙碌的工作内容，医务人员身穿防护服最少5个小时，多则十几个小时，总是汗流浃背，全身湿透，甚至出现中暑情况，因此，此种问题急待解决。传统的风扇降温和冰块降温，由于防护服的封闭设计，降温效果较差，无法解决医护工作人员的难题。
3.市面上已有的“风冷马甲”，其主要结构形式是衣服里面穿戴马甲，背挂风扇对流冰袋来降温，然而此种方式，冷量输送时间短，输送范围小，同时热量吸收后无法排出，还不易更换冰袋等缺点。另一种“空调服”是通过水媒将空调的蒸发器冷量传递到身体表面，但是这种方式，需要外接质量较重的制冷设备，而且局限了移动，不利于经常移动的工作者，使用便捷性较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服，其具有功能集成轻便化，能够方便医务人员工作，便于移动的优点；再者，利用相变材料的高密度储冷特性及半导体制冷的工作连续性，实现长时间连续性制冷、储冷、送冷，满足长时间的冷量需求。同时检测反馈体感温度，智能控制送冷，实现送风温度的控制，提高人体舒适度。
5.为实现上述目的，本发明提供一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服，其包含：防护衣壳体装置，其为上下衣间连接结构，且在上下衣间连接处设置有凹槽壳体组件，使防护衣壳体装置的上下连通；制冷换热装置，通过固定组件嵌入设置在防护衣壳体装置上的凹槽壳体组件中，其包含pcm蓄冷模块用于吸收热量传输冷量，以实现强制对流换热；所述固定组件包括位扣结构和卡扣结构，用于连接防护衣壳体装置和制冷换热装置；密封腰带装置，其与防护衣壳体装置中的凹槽壳体组件连接，用于固定密封制冷换热装置，使防护衣壳体装置形成密闭空间，进行内部循环换热；反馈控制装置，其设置于防护衣壳体装置外部，通过电路分别与制冷换热装置和密封腰带装置连接，用于人机交换控制及电能的持续供应。
6.其中，所述防护衣壳体装置包括：防护衣壳体，所述凹槽壳体组件设置在防护衣壳体的衣间连接处；软管气流通道，分别设置于防护衣壳体的两侧，且所述软管气流通道开设有多个第一气孔，用于延伸送风范围，实现远端送风。
7.其中，所述凹槽壳体组件包括：凹槽壳体，其上间隔开设有第二气孔，且凹槽壳体上端的第二气孔与下端的第二气孔间隔错开设置，用于冷气的交换与传输；上下支流导流
孔，其开设于凹槽壳体上，且与软管气流通道对应形成导风通道；第一粘贴带贴合线，沿凹槽壳体边缘固定设置，用于与所述密封腰带装置粘贴连接。
8.其中，所述制冷换热装置包括：内壳体，其形状及尺寸与凹槽壳体的形状及尺寸相匹配，且其上、下两端均间隔开设有第三气孔，所述第三气孔与凹槽壳体上的第二气孔一一对应；所述内壳体通过固定组件中的位扣结构与凹槽壳体固定连接；多个所述换热组件设置在内壳体内，用于制冷、蓄冷和送冷；上下导流孔，其开设于内壳体的两端，且与凹槽壳体上的上下支流导流孔对接；两个强力泵送风机，其分别设置在内壳体的两端，每个所述强力泵送风机的上、下两端均设置有出风口，且分别与上下导流孔对齐，从而与软管气流通道连通，实现气流输送；内壳体上还设置有温度传感器，用于检测人体温度及换热组件的温度，以及反馈温度信号。
9.其中，每个所述换热组件包括：两个超小型离心风扇，每个所述超小型离心风扇仅有一个风口，且两个超小型离心风扇的风口设置相反，并均与内壳体上的第三气孔相对应，以实现热风循环气流引入及冷风循环气流排出；每个所述超小型离心风扇的体积小于长50mm
×
高50mm
×
宽3mm；pcm蓄冷模块，其设置在风口相反设置的两个超小型离心风扇之间，用于对热风循环气流进行换热降温；多组吸湿片，每组所述吸湿片对称设置在pcm蓄冷模块和超小型离心风扇之间，用于吸收换热组件内因冷热交换产生的冷凝水。
10.所述密封腰带装置包括：活动密封盖，其上开设有凹槽，并沿活动密封盖边缘固定设置有第二粘带贴合线，使用时与第一粘贴带贴合线粘贴连接，使活动密封盖与凹槽壳体紧密连接，以及使密封腰带装置粘贴固定在防护衣壳体装置上；内壳体封盖，其嵌入设置在活动密封盖的凹槽内，且内壳体封盖上间隔开设有安装孔，使用时通过固定组件中的卡扣结构与制冷换热装置中的内壳体固定密封；半导体制冷片，其嵌入设置在内壳体密封盖的安装孔上，且与pcm蓄冷块一一对应。
11.其中，所述半导体制冷片一端为半导体制冷片冷端面，另一端为半导体制冷片热端面；当内壳体封盖通过固定组件中的卡扣结构与内壳体固定连接时，其半导体制冷片冷端面与pcm蓄冷块紧密贴合，用于传导热量，半导体制冷片热端面与外部环境接触，持续向外散热。
12.优选地，所述半导体制冷片热端面的外侧还设置有散热风扇，用于加快热端热量的散发。
13.其中，所述固定组件还包括腰间扎带，其与内壳体的两端固定连接，使用时收紧腰间扎带使制冷换热装置与人体固定，防止装置左右晃动。
14.其中，所述卡扣结构包括：卡扣
‑
公扣线，其沿内壳体封盖的边缘设置；卡扣
‑
母扣线，其沿内壳体边缘设置，通过卡扣
‑
母扣线与卡扣
‑
公扣线卡扣配合，使内壳体封盖与内壳体固定密封。
15.其中，所述位扣结构包括：位扣
‑
母扣，其间隔设置在凹槽壳体内侧壁上；位扣
‑
母扣，其设置在内壳体外侧壁上，且与位扣
‑
母扣一一对应，起到定位固定作用，使内壳体上的第三气孔与凹槽壳体上的第二气孔对齐。
16.其中，所述反馈控制装置包括：控制及显示单元，其通过反馈检测信号线与内壳体上设置的温度传感器信号连接，用于接收反馈温度信息和发送控温信号；可充蓄电池，其通过电源线分别与制冷换热装置和密封腰带装置电路连接，用于给所述装置内的电器提供电
能，保持正常运转；所述可充蓄电池还与电路控制及显示单元电路连接，提供电能。
17.其中，基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服使用步骤如下：
18.步骤s1、依据防护要求正常穿戴设置有凹槽壳体组件的防护衣壳体；
19.步骤s2、将安装好换热组件和强力泵送风机的内壳体与凹槽壳体通过位扣结构嵌合固定，使第二气孔与第三气孔对齐，并扎紧腰间扎带，防止制冷换热装置晃动；
20.步骤s3、将活动密封盖上的第二粘带贴合线与凹槽壳体上的第一粘贴带贴合线粘贴连接，使半导体制冷片与pcm蓄冷模块贴合，以及使密封腰带装置闭合，实现密封隔离空气和内部循环；
21.步骤s4、接通可充蓄电池，开启超小型离心风机和强力泵送风机，实现循环送冷。
22.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服，具有如下有益效果：
23.1、该装置将蓄冷、送风及除湿等功能集成于腰间，采用小型化元件，结构轻量，方便携带，同时密封隔离外界空气交换，防护自我隔离病毒。
24.2、采用pcm蓄冷和半导体制冷技术，pcm蓄冷保证较大体量的冷量存量，半导体持续制冷、供冷，解决后续冷量不足，继而可以持续送冷降温，解决传统冷量持续时间短的问题。
25.3、通过检测反馈机构感知人体表面温度，反馈控制单元，调整送风量，提升舒适度。同时，通过特殊设计的防护服软管气流通道，可以实现远端送冷风，实现全身冷风输送，提升送冷范围。同时，采用其恒定相变温度的pcm蓄冷块，保证送冷温度恒定的舒适性。
26.4、该装置为分体式设计，可将制冷换热装置与防护服拆卸开，重复二次利用，降低成本。
附图说明
27.图1为本发明的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的整体结构示意图；
28.图2为本发明的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的上下衣间结构示意图；
29.图3为本发明的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的制冷换热装置示意图；
30.图4为本发明的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的密封腰带装置及制冷换热装置结合方式剖面图；
31.图5为本发明的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的位扣结构示意图；
32.图6为本发明的一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的原理及流程示意图。
具体实施方式
33.以下将结合本发明实施例中的附图1～附图6，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
34.需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
35.需要说明的是，在本发明中，诸如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明确列出的要素，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。
36.本发明提供了一种基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服，如图1和图3所示，其包括：防护衣壳体装置，其为上下衣间连接结构，且在上下衣间连接处设置有凹槽壳体组件，使防护衣壳体装置的上下连通；制冷换热装置，通过固定组件嵌入设置在防护衣壳体装置上的凹槽壳体组件中，其包含pcm(phase change material，相变材料)蓄冷模块33用于传递冷量吸收热量，实现强制对流换热；所述固定组件包括位扣结构和卡扣结构；密封腰带装置，其与防护衣壳体装置中的凹槽壳体组件连接，用于固定密封制冷换热装置，使防护衣壳体装置形成密闭空间，进行内部循环换热；反馈控制装置，其设置于防护衣壳体装置外部，通过电路分别与制冷换热装置和密封腰带装置连接，用于人机交换控制及电能的持续供应。
37.如图1和图2所示，所述防护衣壳体装置包括：防护衣壳体1，其中间设置有凹槽壳体组件；软管气流通道11，分别设置于防护衣壳体1的两侧，且所述软管气流通道11开设有多个第一气孔121，用于延伸送风范围，实现远端送风；所述凹槽壳体组件包括：凹槽壳体15，其上间隔开设有第二气孔122，且凹槽壳体上端的第二气孔122与下端的第二气孔122间隔错开设置，用于冷气的交换与传输；上下支流导流孔13，其开设于凹槽壳体15上，且与软管气流通道11对应形成导风通道；第一粘贴带贴合线14，沿凹槽壳体15边缘固定设置，用于与固定密封装置固定连接。
38.如图2和图3所示，所述制冷换热装置包括：内壳体25，其形状及尺寸与凹槽壳体15的形状及尺寸相匹配，且其上、下两端均间隔开设有第三气孔32，所述第三气孔32与凹槽壳体15上的第二气孔122一一对应；所述内壳体25通过固定组件中的位扣结构与凹槽壳体15固定连接；多个所述换热组件设置在内壳体25内，用于制冷、蓄冷和送冷；上下导流孔35，其开设于内壳体25的两端，且与凹槽壳体15上的上下支流导流孔13对接；两个强力泵送风机36，其分别设置在内壳体25的两端，每个所述强力泵送风机36的上、下两端均设置有出风口，且分别与上下导流孔35对齐，从而与软管气流通道11连通，实现气流输送；内壳体25上还设置有温度传感器(图中未显示)，用于检测人体温度及换热组件的温度，并反馈温度信息(包括人体温度和换热组件温度信息)。
39.如图3所示，每个所述换热组件包括：两个超小型离心风扇31(本实施例中超小型离心风扇31的体积为长40mm
×
高40mm
×
宽2.5mm)，其分为超小型引风风扇和超小型排气风扇，每种所述超小型离心风扇31仅有一个风口(即超小型引风风扇为进风口，超小型排气风扇为出风口)，且超小型离心风扇31的风口设置相反，并均与内壳体25上的第三气孔32相对
应，实现热风循环气流引入及冷风循环气流排出；pcm蓄冷模块33，其设置在风口相反设置的两个超小型离心风扇31之间，用于对热风循环气流进行换热降温；多组吸湿片34，每组所述吸湿片对称设置在pcm蓄冷模块33和超小型离心风扇31之间，用于吸收换热组件内因冷热交换产生的冷凝水；热风循环气流通过超小型引风风扇经第三气孔32引入，热风循环气流在pcm蓄冷模块33内强制对流换热，热风循环气流完成降温后获得冷量形成冷风循环气流，同时通过超小型排气风扇和强力泵送风机36将冷风循环气流排出，其中经强力泵送风机36排出的冷风循环气流沿上下导流孔35进入软管气流通道11中，之后沿软管气流通道11将冷风循环气流输送至防护衣的远端，进而实现全身降温的效果。
40.其中，如图4(b)所示，pcm蓄冷模块33上开设有多个定型气流通道331，用于增大换热面积，加快降温速率。
41.如图2和图3所示，所述密封腰带装置包括：活动密封盖21，其上开设有凹槽，并沿活动密封盖21边缘固定设置有第二粘带贴合线24，使用时与第一粘贴带贴合线14粘贴连接，使活动密封盖21与凹槽壳体15紧密连接，进而使密封腰带装置粘贴固定在防护衣壳体装置上；内壳体封盖23，其嵌入设置在活动密封盖21的凹槽内，且内壳体封盖23上间隔开设有安装孔，使用时内壳体封盖23通过固定组件中的卡扣结构与制冷换热装置中的内壳体25固定密封；半导体制冷片22，其嵌入设置在内壳体密封盖23的安装孔上，且与pcm蓄冷块33一一对应；同时，如图4所示，所述半导体制冷片22一端为半导体制冷片冷端面222，另一端为半导体制冷片热端面221；当内壳体封盖23通过固定组件中的卡扣结构与内壳体25固定连接时，其半导体制冷片冷端面222与pcm蓄冷块33紧密贴合，用于传导热量，半导体制冷片热端面221与外部环境接触，持续向外散热；其中，半导体制冷片热端面221的外侧还设置有散热风扇37，用于加快热端热量的散发。
42.如图3和图4所示，所述固定组件包括腰间扎带28，其与内壳体25的两端固定连接，使用时收紧腰间扎带28使制冷换热装置与人体固定，防止装置左右晃动；其中，所述卡扣结构包括：卡扣
‑
公扣线262，其沿内壳体封盖23的边缘设置，卡扣
‑
母扣线261，其沿内壳体边缘设置，通过卡扣
‑
母扣线261与卡扣
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公扣线262卡扣配合，使内壳体封盖23与内壳体25固定密封；所述位扣结构包括：位扣
‑
母扣271，其间隔设置在凹槽壳体15内侧壁上，位扣
‑
母扣272，其设置在内壳体外侧壁上，且与位扣
‑
母扣271一一对应，起到定位固定作用，如图5所示，使内壳体25上的第三气孔32与凹槽壳体15上的第二气孔122对齐。
43.如图1所示，所述反馈控制装置包括：控制及显示单元42，其通过反馈检测信号线41与内壳体25中设置的温度传感器信号连接，用于接收反馈温度信息和发送控温信号，以便适时调整送风量或开启半导体制冷片22，或提示更换pcm蓄冷换热模块33，保证冷量存余；可充蓄电池43，其通过电源线44分别与制冷换热装置和密封腰带装置电路连接，用于给所述装置内的电器(包括超小型离心风扇31、强力泵送风机36、半导体制冷片22以及散热风扇37)提供电能，保持正常运转；所述可充蓄电池43还与电路控制及显示单元42电路连接，提供电能。
44.如图6所示，基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的制冷流程如带箭头的线段所示，在制冷换热装置内，pcm蓄冷模块33可通过超小型离心风扇31直接输送冷风循环气流，也可由强力泵送风机36经防护服壳体装置内的软管气流通道11向远端送风，冷风循环气流在人体表面吸热，同时，达到人体表面吸热；半导体制冷片冷端面222在制冷换热
装置内传递冷量给pcm蓄冷，半导体制冷片热端面221与外部环境接触，通过散热风扇37向环境散热。
45.其中，制冷模式有两种模式：一种为pcm蓄冷模块33单独工作，即通过超小型离心风扇31循环对流换热；另一种为pcm蓄冷模块33与半导体制冷片22联合工作，即超小型离心风扇31循环对流换热，同时利用半导体制冷片22提供冷量，使制冷时间更长久。
46.如图6所示，基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的控制流程如不带箭头的黑线所示，控制及显示单元42通过信号控制多个制冷换热装置内的超小型离心风扇31打开或关闭，控制强力泵送风机36通过软管气流通道11向远端输送冷气，同时控制半导体制冷片22蓄冷开启或停止以及散热风扇37的启动或停止，以实现控制单元对温度、风量的合适控制，人体达到舒适。
47.如图6所示，基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服的监测反馈流程如虚线所示，通过监测人体表面温度，加大或减小超小型离心风扇31的风量；监测pcm蓄冷模块33和半导体制冷片22的冷量存余，将冷量存余反馈给控制及显示单元42，工作人员及时更换pcm蓄冷模块33和调控半导体制冷片22，保证制冷换热装置的冷量存余，从达到持续降温的目的。
48.需要说明的是，基于半导体制冷及pcm蓄冷控温的一次性防护服在使用时的步骤如下：
49.步骤s1、依据防护要求正常穿戴设置有凹槽壳体组件的防护衣壳体1；
50.步骤s2、将安装好换热组件和强力泵送风机36的内壳体25与凹槽壳体15通过位扣结构嵌合固定，使第二气孔122与第三气孔32对齐，并扎紧腰间扎带28，防止制冷换热装置晃动；
51.步骤s3、将内壳体密封盖23和内壳体25过卡扣结构固定，使半导体制冷片22与pcm蓄冷模块33紧密贴合，之后活动密封盖21上的第二粘带贴合线24与凹槽壳体15上的第一粘贴带贴合线14粘贴连接，使密封腰带装置与防护气体装置密封闭合，实现密封隔离空气和形成内部循环；
52.步骤s4、接通可充蓄电池43，开启超小型离心风机31和强力泵送风机36，实现循环送冷。
53.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。