一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备

本发明涉及可穿戴式温控设备，尤其涉及一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备。

背景技术：

1、高温作业环境下，作业人员的体温调节问题一直是工业生产和劳动保护领域亟待解决的技术难题。在高温环境中，人体容易因过热而出现中暑、脱水等健康问题，影响作业人员的身体健康和工作效率。尤其是在电力行业一线作业、建筑施工、矿山开采等场景中，作业人员常需长时间暴露在炎热环境下，如何通过技术手段实现有效的体表温度控制，提供舒适的作业条件，成为关键技术方向。

2、目前，市场上已存在多种用于高温环境的制冷温控服产品，其实现原理主要包括冰/水蓄冷技术、风冷技术、压缩机制冷技术和化学制冷技术等。这些技术虽各有优点，但在实际应用中仍存在诸多不足：

3、1)冰/水蓄冷技术。

4、冰/水蓄冷技术通过冰袋或冷却液的相变吸热作用，达到快速降温的效果。典型产品多采用冰袋填充于服装内部，通过紧贴皮肤吸收人体热量，实现降温。

5、不足之处：此类技术降温效果明显，但持续时间有限，当冰块或冷却液完全融化后，降温效果几乎消失。频繁更换冷却介质不仅增加了操作复杂性，也降低了使用的便捷性。此外，冰袋需要紧贴皮肤才能显著感受到降温，可能对用户舒适性造成影响。

6、2)风冷技术。

7、风冷技术通过内置风扇产生气流，增加汗液蒸发，增强热量散失效果。典型产品在服装内嵌入风扇，通过气流循环带走热量。

8、不足之处：虽然风冷技术成本较低，但在极端高温环境中，风扇可能吹出热风，反而导致使用者更加不适。此外，该技术对用户身体出汗程度依赖较大，若使用者穿着多层衣物或出汗量不足，降温效果将显著减弱。

9、3)压缩机制冷技术。

10、压缩机制冷技术采用微型压缩机，通过制冷剂循环，实现持续降温效果。这类技术通常在服装内嵌入制冷管道，并在服装外部附加微型压缩机模块。

11、不足之处：压缩机制冷技术虽然降温效果显著且可长时间运行，但设备体积和重量较大，便携性差，使用者长时间穿戴会感到不适。此外，设备运行时的噪音较大，可能影响作业环境。

12、4)化学制冷技术。

13、化学制冷技术通过化学物质的吸热反应，如冷凝胶包或冷却粉，吸收人体热量，达到短期降温效果。

14、不足之处：此类技术使用成本较低，但持续时间短，且降温效果不可控，难以满足长时间高温作业的需求。

15、综上所述，现有制冷温控服产品在高温作业环境中的应用存在以下主要问题：

16、a)持续降温时间有限，难以满足长时间高温作业的需求；

17、b)降温效果易受环境条件和穿戴方式的限制，无法提供一致的降温体验；

18、c)便携性和舒适性较差，影响作业人员的长时间使用感受；

19、d)部分技术存在噪音、震动或操作复杂性的问题，降低了实际应用的可行性。

20、因此，亟需开发一种针对高温作业环境温控服的便携式温控技术，该技术需具备持续、高效的降温能力，同时兼具便携性和舒适性，以满足高温环境下长时间作业的需求。通过创新技术设计，解决现有技术的局限性，为高温作业人员提供更安全、舒适的作业条件。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，具备持续、高效的降温能力，同时兼具便携性、舒适性与实际应用的可行性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，包括：热交换装置、外部气体循环通路、气流循环控制装置与安全保护装置；其中：

4、所述热交换装置与所述外部气体循环通路首尾相接，所述热交换装置用于实现循环气流与可挥发性固态冷却介质之间，所述外部气体循环通路用于实现热交换装置输出的循环气体与外部热交换单元之间的热交换；

5、所述安全保护装置，用于监测并控制热交换装置的内部气压，还用于控制所述热交换装置与所述外部气体循环通路连通状态；

6、所述气流循环控制装置，用于根据个性化设定的温控参数，通过控温模型计算反馈参数，结合所述反馈参数控制调节热交换装置与所述外部气体循环通路中，循环气流的通断或者调节循环气流的流速。

7、由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用可挥发性固态冷却介质，并通过反馈调节循环气流，实现持续、高效、精准有效的温度控制；可挥发性固态冷却介质升华后以气体形式排出，可以减轻设备重量，也避免液体制冷剂可能粘附于皮肤表面的不适，从而提升了便携性和使用舒适性；整个设备噪音与震动较低，操作简便，提升了实际应用的可行性。该设备可适用于电力行业、建筑施工、矿山作业、户外运动以及其他高温作业环境，能够满足个人在高温环境下的降温需求。

技术特征：

1.一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，包括：热交换装置、外部气体循环通路、气流循环控制装置与安全保护装置；其中：

2.根据权利要求1所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述热交换装置包括：冷却腔体及气体管道；所述气体管道设置于冷却腔体的内部，且所述冷却腔体内部设有可挥发性固态冷却介质；

3.根据权利要求2所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述气体管道采用导致材料制成，在冷却腔体的内采用蛇形布局。

4.根据权利要求2所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述冷却腔体外部采用绝热材料，形成绝热腔体。

5.根据权利要求1或2所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述可挥发性固态冷却介质为干冰。

6.根据权利要求1所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述安全保护装置包括：

7.根据权利要求1所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述气流循环控制装置包括：气流调节装置、气流驱动装置、温度监测单元和中央数据汇总处理单元；其中：

8.根据权利要求7所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，结合所述反馈参数控制调节热交换装置与所述外部气体循环通路中，循环气流的通断或者循环气流的流速包括：

10.根据权利要求1所述的一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，其特征在于，所述通过控温模型计算反馈参数包括：

技术总结
本发明公开了一种适用于室外高温作业环境的便携式温控设备，采用可挥发性固态冷却介质，并通过反馈调节循环气流，实现持续、高效、精准有效的温度控制；可挥发性固态冷却介质升华后以气体形式排出，可以减轻设备重量，也避免液体制冷剂可能粘附于皮肤表面的不适，从而提升了便携性和使用舒适性；整个设备噪音与震动较低，操作简便，提升了实际应用的可行性。该设备适用于电力行业、建筑施工、矿山作业、户外运动以及其他高温作业环境，能够满足个人在高温环境下的降温需求。

技术研发人员：胡雪野
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16