專利名稱：蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種個人冷卻系統(tǒng)，具體涉及一種蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，蒸發(fā)器直接參與人體散熱。
背景技術(shù)：
個人冷卻系統(tǒng)利用蓄冷或主動制冷裝置，在高溫環(huán)境下維持人體的可耐受溫度，以達(dá)到延長人體在高溫惡劣環(huán)境下工作時間的目的。蓄冷式個人冷卻系統(tǒng)包括蓄冷裝置，通常包含冰或其它相變材料、以及在蓄冷材料和人體之間的冷水循環(huán)回路；主動制冷式個人冷卻系統(tǒng)包括制冷裝置，通常是蒸汽壓縮式制冷裝置或吸附式制冷裝置、以及在制冷裝置和人體之間的冷水循環(huán)回路。這些個人冷卻系統(tǒng)都是利用循環(huán)冷水帶走人體產(chǎn)生的熱量，以達(dá)到給人體體表散熱降溫的目的。
通常地，如已公開的實用新型專利“管式液冷防暑降溫背心”(89218510. 4)，由外置的蓄冰制冷箱與設(shè)置在衣服上的液冷管道連接，管道內(nèi)置循環(huán)流動的單相液體，以微型電動循環(huán)泵驅(qū)動液體經(jīng)過熱交換器帶走人體的熱量。還有，如已公開的中國專利申請“微氣候人體降溫系統(tǒng)及其制冷系統(tǒng)”(申請?zhí)?01010272847. 7)，人體降溫系統(tǒng)中冷卻服裝和制冷系統(tǒng)分置，冷卻服裝內(nèi)通過冷水循環(huán)達(dá)到降溫目的，因此，蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器采用冷媒-水換熱器，通冷水的軟管從蒸發(fā)器中弓I出，接至液冷服，冷水通過服裝內(nèi)的循環(huán)換熱再回到蒸發(fā)器。個人冷卻系統(tǒng)的工作過程是制冷劑在蒸發(fā)器中與冷卻水換熱，冷卻水降溫后流至冷卻服，再與人體換熱。也就是說，通常的主動制冷式個人冷卻系統(tǒng)是通過冷水循環(huán)、間接地利用蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的制冷量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的“蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)”取消了冷卻水換熱這個中間環(huán)節(jié)，將軟管式蒸發(fā)器直接置于冷卻服內(nèi)，制冷劑直接與人體換熱。該系統(tǒng)省去了冷媒-水換熱器、冷水箱、冷水、冷水循環(huán)泵及其管路，顯著縮小了制冷裝置的尺寸，減輕了重量，極大地提高了輕便化程度；而且，由于制冷劑直接參與人體冷卻過程，蒸發(fā)溫度升聞，制冷效率提聞，從而減少電池電量的消耗，有利于提聞個人冷卻系統(tǒng)的續(xù)航能力；省去冷卻水換熱的環(huán)節(jié)對于精確控溫有利，響應(yīng)時間也將縮短。另外，本發(fā)明采用特定的制冷劑工質(zhì)，克服了軟管式蒸發(fā)器直接置于冷卻服內(nèi)，因使用常規(guī)制冷劑產(chǎn)生的軟管內(nèi)相對高壓造成的服裝穿著不舒適的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，利用蒸汽壓縮式制冷循環(huán)對人體降溫，蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)部，制冷劑直接與人體換熱；冷卻服外模塊連接在冷卻服模塊外側(cè)腰部位置，形成一體化。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。本發(fā)明的蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其包括冷卻服外模塊，其包括微型壓縮機(jī)、冷凝器、風(fēng)扇、節(jié)流裝置、電池、直流變頻器；冷卻服模塊，其包括冷卻服、蒸發(fā)器、控制板、束緊帶；制冷劑在所述冷卻服外模塊中經(jīng)壓縮、冷凝、節(jié)流減壓，以相對低溫、低壓的液態(tài)形式進(jìn)入所述冷卻服模塊的蒸發(fā)器內(nèi)，吸收人體的散熱以達(dá)到降溫效果，制冷劑蒸發(fā)成氣態(tài)，被壓縮機(jī)抽吸回到冷卻服外模塊，完成一個制冷循環(huán)；電池給微型壓縮機(jī)、風(fēng)扇、節(jié)流裝置、直流變頻器供電，之間用導(dǎo)線相連，直流變頻器用于控制微型壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述制冷回路采用Rll作為制冷劑工質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述冷卻服外模塊包括微型壓縮機(jī)、冷凝器、風(fēng)扇、電子膨脹閥、電池、直流變頻器，微型壓縮機(jī)、冷凝器、電子膨脹閥連接在所述制冷劑回路上；電池供給微型壓縮機(jī)工作，壓縮制冷劑蒸汽，使其升溫、升壓；風(fēng)扇由電池供電，驅(qū)動空氣流經(jīng)冷凝器，冷凝制冷劑蒸汽至液態(tài)，空氣升溫后被風(fēng)扇排出；制冷劑蒸汽在電子膨脹閥中等焓膨脹，進(jìn)一步降溫、降壓，電子膨脹閥由電池供電，其開度可調(diào)，通過改變開度控制制冷劑流量及膨脹比，進(jìn)而調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷量；直流變頻器對微型壓縮機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述冷卻服模塊B包括冷卻服、蒸發(fā)器、控制板；蒸發(fā)器采用密度小、耐壓好、彎曲半徑小的軟管，盤繞在冷卻服內(nèi)部，制冷劑液體通過蒸發(fā)器盤 管與人體換熱，自身蒸發(fā)成氣態(tài)，將人體產(chǎn)生的熱量帶走，達(dá)到人體冷卻的目的；冷卻服外設(shè)有橫向束緊帶，可以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器軟管與身體的貼合程度，以實現(xiàn)良好、舒適的換熱；控制板安裝在冷卻服腰部，由用戶通過按鍵，控制直流變頻器調(diào)節(jié)微型壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在蒸發(fā)器置于冷卻服內(nèi)的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)省去了冷卻水循環(huán)管路，制冷劑循環(huán)管路直接參與人體散熱，減小了系統(tǒng)的尺寸和重量、減小了系統(tǒng)功耗、提高了輕便化程度，而且冷卻服外模塊與冷卻服模塊合為一體，方便攜帶，用戶不再因制冷機(jī)與冷卻服分置而行動受限。本系統(tǒng)適合于高溫環(huán)境下的移動作業(yè)，例如戶外徒步、消防、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)等；另夕卜，由于制冷劑通過蒸發(fā)器直接與人體換熱，蒸發(fā)溫度升高，制冷效率提高，從而降低了系統(tǒng)的電耗，提高了系統(tǒng)的續(xù)航能力，而且控制過程更加快速、精確。


圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的整體示意圖。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻服外模塊部件圖。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻服模塊示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例包括冷卻服外模塊A、冷卻服模塊B。在圖I所示的實施例中，冷卻服外模塊A連接在冷卻服模塊B外側(cè)的腰部位置。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
，冷卻服外模塊A包括微型壓縮機(jī)I、置于微型壓縮機(jī)出口處的冷凝器2、安裝在冷凝器空氣側(cè)的風(fēng)扇3、置于冷凝器出口處的節(jié)流裝置4、電池5、直流變頻器6。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
，冷卻服模塊B包括冷卻服7、包括盤繞在冷卻服內(nèi)部的盤管8的蒸發(fā)器、安裝在冷卻服外側(cè)諸如胸部或腹部位置上的控制板9、橫向設(shè)在冷卻服外胸部的束緊帶10。微型壓縮機(jī)I由電池5供電，吸入制冷劑蒸汽進(jìn)行壓縮，使其升溫升壓，升壓的結(jié)果是制冷劑蒸汽的冷凝溫度升高，便于之后的冷凝。制冷劑蒸汽被微型壓縮機(jī)I排出后進(jìn)入冷凝器2，被風(fēng)扇3抽進(jìn)來的空氣冷卻，在較高溫度下冷凝成液體，同時放出熱量由空氣帶走，熱空氣被風(fēng)扇排出。制冷劑液體進(jìn)入節(jié)流裝置4，等焓膨脹降壓，蒸發(fā)溫度降低，隨后，降壓后的制冷劑液體離開冷卻服外模塊A，進(jìn)入冷卻服模塊B中的蒸發(fā)器8，隨盤繞的蒸發(fā)管路流經(jīng)人體表面，吸收人體散熱，自身蒸發(fā)成氣態(tài)，被吸入微型壓縮機(jī)1，回到冷卻服外模塊A，，完成一個制冷循環(huán)。其中，微型壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速由直流變頻器6控制，用戶通過控制板9按自身需求調(diào)節(jié)制冷量。冷卻服外設(shè)有橫向束緊帶，可以用來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器軟管與身體的貼合程度，以達(dá)到良好、舒適的換熱。
以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括 冷卻服外模塊(A), 冷卻服模塊(B)， 其中所述冷卻服外模塊(A)通過制冷劑管路與冷卻服模塊(B)聯(lián)通，且所述單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器(8)被置于冷卻服內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于 所述冷卻服外模塊(A)包括微型壓縮機(jī)(I)、平行流冷凝器(2)、風(fēng)扇(3)、節(jié)流裝置(4)、電池(5)、直流變頻器(6)； 所述冷卻服模塊(B)包括冷卻服(7)、所述蒸發(fā)器(8)、控制板(9)， 其中所述蒸發(fā)器(8)包括軟管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于，微型壓縮機(jī)(I)、冷凝器(2)、節(jié)流裝置(4)、蒸發(fā)器(8)通過管線連接成一個回路，制冷劑依次流經(jīng)各部件，先后經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流膨脹、蒸發(fā)等過程，完成一個制冷循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其中所述制冷劑采用常壓或接近常壓沸騰的制冷劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其中所述制冷劑是從R11、R134a、R141b中選出的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于 電池(5)給微型壓縮機(jī)(I)、風(fēng)扇(3)、節(jié)流裝置(4)、直流變頻器(6)供電； 直流變頻器(6)用于控制微型壓縮機(jī)(I)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)制冷量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于 制冷劑蒸汽在平行流冷凝器(2)管內(nèi)冷凝放熱； 風(fēng)扇(3)驅(qū)動空氣流經(jīng)平行流冷凝器(2)管外翅片，并將熱風(fēng)排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括蒸發(fā)器(8)的所述軟管盤繞在冷卻服(7)的內(nèi)側(cè)，制冷劑液體在蒸發(fā)器盤管中蒸發(fā)成制冷劑蒸氣，將人體的產(chǎn)熱帶走，所述制冷劑蒸汽被吸入壓縮機(jī)，完成一個制冷循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其中 控制板(9)安裝在冷卻服胸部或腰部，顯示信息及文字頂部向下，便于低頭觀看； 控制板(9)上設(shè)置有按鍵，用于控制直流變頻器來調(diào)節(jié)微型壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)制冷量。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括冷卻服外設(shè)置的橫向束緊帶(10)，用于調(diào)節(jié)蒸發(fā)器軟管與身體的貼合程度，以實現(xiàn)可調(diào)、良好、舒適的換熱。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種便攜的單循環(huán)個人冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)將微型制冷機(jī)與冷卻服集成于一體，即將微型制冷機(jī)的蒸發(fā)器直接置于冷卻服內(nèi)部，蒸發(fā)器直接吸收人體散出的熱量以達(dá)到個人冷卻的目的，制冷循環(huán)的其他部分置于冷卻服外部。與制冷循環(huán)與液冷循環(huán)分離的雙循環(huán)分體式個人冷卻系統(tǒng)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)省去了冷媒-冷水蒸發(fā)器、冷卻水、冷卻水泵及其管路，從而可以顯著減小系統(tǒng)的重量和功耗。另外，蒸發(fā)器直接參與人體散熱，蒸發(fā)溫度得以大幅度提高，因此，本發(fā)明的系統(tǒng)制冷效率更高。此外，本發(fā)明系統(tǒng)消除了傳統(tǒng)液冷服內(nèi)溫度的不均勻性，冷卻服穿著溫度更舒適。本發(fā)明使得用戶可以自由靈活地行動，非常適合戶外徒步、消防、防化、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)等。
文檔編號F25B39/02GK102920063SQ201110230218
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者袁衛(wèi)星, 楊波, 楊宇飛, 袁修干 申請人:北京航空航天大學(xué)