专利名称：热能存储单元结构式冷服装置的制作方法
技术领域：
一种热能存储单元结构式冷服装置，属制冷技术行业，应用于人体微环境制冷降温的场合。一般用于在高温环境下工作的炼钢工人、矿工以及坦克、装甲车等军用车辆内的乘员身上，此外还可以用对在夏季身着防护服的医护人员的降温。
背景技术：
近几十年来，国内外在改善个体微环境方面作了大量的研究工作，已经研制了不同形式的冷服，但是现有冷服多用于军用以及航天应用等方面，价格比较昂贵；而且通常这些冷服的结构比较复杂，不适合便携使用。
2003年为解决医护人员夏季穿着防护服闷热之苦的液冷服被研制成功，这种冷服采用物理冰块作为降温材料，在人体的多个部位设计了不同的口袋，用于插入降温所需的冰袋。不过此冷服存在人体受热不均、物理冰块的冷量维持时间短，冰袋体积比较大不便于携带等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改善人体局部微环境的冷服装置，它以热能存储单元模块作为冷源，利用分布在服装上的载冷剂软管实现冷量的传递。这种冷服装置的整体结构紧凑，降温效果优于常规冷服。由于它独特的服装结构以及采用的热能存储模块，使其具有人体受热均匀、使用方便(可根据实际情况增减模块数量)、冷量重复获得、冷效持续时间长、服装重量轻等特点，具有较好的应用前景。
一种热能存储单元结构式冷服装置，其特征在于，包括起冷却降温作用的热能存储单元模块1，储液盒2，载冷剂软管3；热能存储单元模块1是一个独立的密闭容器，由外部的相变材料容器6和内部的热管5以及密封在它们之间的相变介质9组成，热管5内部密封有工作介质；储液盒2为另一密闭容器，固定于服装上人体需要降温的部位，储液盒2两端伸出末端密封的载冷剂软管3，载冷剂软管3分散固定在服装上，储液盒2和载冷剂软管3内部贯通并充满热传导介质；当热能储存单元模块1为服装供冷时，将热能储存单元模块1插入储液盒2中，热管5内部的工作介质通过热传导将储存于相变介质9中的冷量传递给储液盒2和载冷剂软管3内部的热传导介质，利用二者内部热传导介质的流动将冷量均匀地传递给人体；当热能储存单元模块1蓄冷时，将热能存储单元模块1固定在制冷装置上，热管5的冷凝端从制冷装置获得冷量，再通过热管5内部的工作介质将冷量传递给相变介质9，并储存于相变介质9中。
所述的制冷装置，用于给热能存储单元模块1提供冷量，使其重新获得制冷能力，它包括压缩机、冷凝器常规部件组成的制冷单元8和制冷单元蒸发器7，制冷单元蒸发器7内部布置有密闭的制冷剂管道10，制冷剂管道10内部循环流动有制冷剂，制冷单元8为密闭在制冷剂管道10内部循环的制冷剂提供冷量，当热能存储单元模块1固定于制冷单元蒸发器7上时，热管5的冷凝端从制冷剂管道10内部循环流动的制冷剂获得冷量，再通过热管5内部的工作介质将冷量传递给相变介质9，并储存于相变介质9中。
本发明的特点主要体现在以下三方面首先是服装的样式设计。将传统的口袋式插入改为模块式插入，设计小巧、紧凑，携带更加方便，并采用了分散的载冷剂软管布置在人体所需部位，从而克服了原有冰袋引起的受热不均的问题。
其次是本发明中的核心部件——热能存储单元模块，它首次将热管技术应用到冷服当中，由热管与外部的相变容器以及其间的相变材料共同组成，其功能是将冷量储存，并在模块顶部与储液盒接触时释放冷量，由此替代了原有的冰袋，解决了冰袋体积较大、服装较沉等缺点。
最后是一套供冷装置，当热能存储单元模块的冷量释放完以后，放入供冷装置中，使其重新获得冷量以便重复使用。
整个冷服装置结构紧凑，穿着、使用方便，冷量可重复获得，因此有很好的应用前景。
图1背式蓄冷服装置；图中1.热能存储单元模块，2.储液盒，3.载冷剂软管，4.服装；
图2热能存储单元模块与服装连接处的剖视图；图中2.储液盒，3.载冷剂软管，5.热管；图3制冷装置系统向热能存储单元模块供冷示意图；图中1.热能存储单元模块，5.热管，7.制冷单元蒸发器，8.制冷单元，10.制冷剂管道；图4热能存储单元模块示意图；图中5.热管，6.相变材料容器，9.相变介质。
具体实施例方式本发明主要用于改善个体微环境，从而达到人体局部降温的目的。主要包括冷服装置的设计样式(以背式蓄冷服装置为代表(如图1))它由三大部件组成热能存储单元模块1，储液盒2和载冷剂软管3；同时还包括冷服装置的辅助设备即制冷装置(如图3)，其主要作用是为热能存储单元模块1蓄冷。
热能存储单元模块1是整个冷服装置的核心，为圆柱体结构，它是一密闭容器(见图4)，由外部的相变材料容器6和轴心处的热管5以及它们之间的相变介质9——水/冰共同组成，将热管技术应用到热能存储单元模块中，进而应用到了该冷服装置当中，使具有储备冷量及重新获得冷量的功能。热管本身的运行不需要额外动力，它依靠密封在里面的工作液体介质R134a或其它介质的蒸发和冷凝来传热。
使用此冷服装置时将已经储存有冷量的热能存储单元模块1插入储液盒2，此时储液盒2中的热传导介质——酒精与模块进行冷量交换，然后通过载冷剂软管3将携带有冷量的酒精传递到人体所需部位，与人体局部微环境换热。当热能存储单元模块1中的冷量释放完后，将其接到制冷装置的插口进行蓄冷，其基本过程是把热管5的冷凝端与常规制冷装置中的制冷单元蒸发器7相连，蒸发器吸收热管冷凝端放出的热量，即热管冷凝端重新获得冷量，这样热能存储单元模块1就可被重复使用。
热能存储单元模块的设计内部热管密封腔内的工作介质选为R134a，密封腔的材料为不锈钢，形状从导热性、易加工性、强度、设计的灵活性、可靠性等方面综合考虑，选择圆柱状体结构形式，热能存储模块的容器的材料选用乙酸丁酸纤维素(cellulose acetate butyrate)，简称CAB，热能存储单元模块里存储的相变介质为水/冰。其中热管的直径取为0.635cm，端厚取为0.48cm，容器管壁厚取为0.16cm，热能存储单元长度取为45.7cm。
每个热能存储单元(不包括相变蓄冷材料)重0.5kg，相变蓄冷材料的体积为0.0006m3，相变蓄冷材料的重量为0.52kg，这样的重量比起常规冷服减小近1/2；而且每个热能存储单元的热存储能力为482KJ，其制冷时效较常规的明显延长，约是现有冷服的2倍。
权利要求
1.一种热能存储单元结构式冷服装置，其特征在于，包括起冷却降温作用的热能存储单元模块(1)，储液盒(2)，载冷剂软管(3)；热能存储单元模块(1)是一个独立的密闭容器，由外部的相变材料容器(6)和内部的热管(5)以及密封在它们之间的相变介质(9)组成，热管(5)内部密封有热传导工作介质；储液盒(2)为另一密闭容器，固定于服装上人体需要降温的部位，储液盒(2)两端伸出末端密封的载冷剂软管(3)，载冷剂软管(3)分散固定在服装上，储液盒(2)和载冷剂软管(3)内部贯通并充满热传导介质；当热能储存单元模块(1)为服装供冷时，将热能储存单元模块(1)插入储液盒(2)中；当热能储存单元模块(1)蓄冷时，将热能存储单元模块(1)固定在制冷装置的蒸发器上。
2.根据权利要求1所述的一种热能存储单元结构式冷服装置，其特征在于，所述的制冷装置，包括制冷单元(8)和制冷单元蒸发器(7)，制冷单元蒸发器(7)内部布置有密闭的制冷剂管道(10)，制冷剂管道(10)内部循环流动有制冷剂。
全文摘要
一种热能存储单元结构式冷服装置，属制冷技术行业，应用于人体微环境制冷降温的场合。现有冷服装置适用面窄、价格昂贵、结构复杂，不适合便携使用。本发明主要包括起冷却降温作用的热能存储单元模块(1)，储液盒(2)，载冷剂软管(3)，热能存储单元模块(1)从制冷装置获得冷量，并将冷量储存于相变介质(9)中，使用时将热能储存单元模块(1)插入服装的接口，储存于相变介质(9)中的冷量通过热传导传递给固定于服装上人体需要降温的部位的储液盒(2)内部的热传导介质，由从储液盒(2)两端伸出末端密封的载冷剂软管(3)，将冷量均匀传递给人体。整个冷服结构紧凑，穿着和使用方便，冷量可重复获得，具有很好的应用前景。
文档编号A41D13/005GK1932418SQ20061011350
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者刘忠宝, 王志敏 申请人:北京工业大学