热防护服及热防护服用温度调控装置的制作方法

专利名称：热防护服及热防护服用温度调控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及个人防护领域中的热防护服装。
背景技术：
现实生活中很多工作需要面对高温环境。最有代表性的是消防、冶金等行业，会遇 到几百度甚至上千度的高温。在高温环境中工作，热防护是必不可少的。为了更有效的工 作，人们研制了各种各样的热防护服。消防系统有消防避火服、热屏蔽服、消防战斗服等，冶 金系统也有相应的高温热防护服。目前用于高温热防护的防护服装大多采用被动热防护，被动热防护的作用是主要 是屏蔽隔热。图1示出了被动热防护服的基本原理。被动热防护服包括耐高温面料防火隔 热毡，阻燃的舒适层衬里等。该防热结构能够阻断热传导，可以防止外界高温环境的热量迅 速进入防护服内部，因而可以用于短时间穿越高温区。人的活动会因自身代谢产生大量的热量。医学统计，人在舒适的环境，安静状态下 的代谢是100W左右，当剧烈活动时达到600W以上。一般情况下这些热量通过皮肤散发到 体外，当外界温度低于皮肤温度时，通过皮肤直接散热，当外界环境温度接近或稍高于皮肤 温度时，通过出汗方式应急排热，以此来维持人体正常体温。当穿上被动热防护服时，虽然 隔离了外界的热量传入，但也隔离了服装内部的热量向外部的散发。体表温度超过体温时， 就会影响人的正常健康。另外，再好的热屏蔽也会有一定的漏热，一般不会低于100W，这样服装内就会有 200-700W的产热量。很小的空间内有这么大的热量源，如果不能及时散发出去，温度会急剧 升高，后果是可想而知的。当人体通过出汗都解决不了问题时，生命危险就真的降临了。事 实上，消防中的伤亡事故往往是由于内部高温造成的。因而，目前的热防护服装(例如消防用的避火服)只能短时间使用，时间长了，外 界热量漏入以及人体本身代谢产热会造成服内温度上升，失去防护功能。也就是说，目前 防护服装主要采用被动热防护方式，没有内部温度控制，所以服内的温度是由外界漏热和 人体代谢热决定的，没有热舒适性可谈，只有热可容忍性，只能起到隔离外界高温的作用使 短时间内体表环境温度不至于上升太快。另外，为了能够进行有效的隔热，目前的热防护服装的防热层都非常厚，非常笨 重、运动性差、穿着很不舒适。
发明内容本实用新型鉴于现有技术的以上情况作出，用以解决因现有技术的局限和缺点而 存在的一个或更多个问题，至少提供一种有益的选择。为实现上述目的，本实用新型的实施方式提供了以下的方面。方面1、一种热防护服，其特征在于，该热防护服包括流体入口，用于从该热防护服外部输入流体；
4[0012]调温层，均布在服装内壁的管路系统，对外连接流体入口与流体出口，利用管路中 的流体与穿着者进行热交换；流体出口，用于向该热防护服的外部输出经热交换的流体。方面2、根据方面1所述的热防护服，其特征在于，所述热防护服还包括屏蔽隔热 层，所述屏蔽隔热层采用隔热材料，所述隔热层在所述调温层的外面。方面3、根据方面1所述的热防护服，其特征在于，所述调温层包括一个或更多个 独立的调温单元。方面4、根据方面3所述的热防护服，其特征在于，所述热防护服还包括第一分流 汇流器和第二分流汇流器，所述第一分流汇流器包括第一分流器和第一汇流器，所述第二 分流汇流器包括第二分流器和第二汇流器，所述第一分流器和所述第二分流器相连通，所 述第一汇流器和所述第二汇流器相连通，所述流体入口与所述第一分流器和所述第二分流 器之一相连，所述流体出口与所述第一汇流器和所述第二汇流器之一相连，各所述调温单 元的入口与所述第一分流器和所述第二分流器之一相连，各所述调温单元的出口与所述第 一汇流器和所述第二汇流器之一相连。方面5、根据方面4所述的热防护服，其特征在于，所述一个或更多个调温单元包 括以下调温单元中一个或更多个左下肢调温单元，用于对左下肢部分进行调温；右下肢调温单元，用于对右下肢部分进行调温；腰臀部调温单元，用于对腰臀进行调温；左背部与上肢调温单元，用于对左背部和左上肢部分进行调温；右背部与上肢调温单元，用于对右背部和右上肢部分进行调温；头部调温单元，用于对头颈或头颈部进行调温。方面6、根据方面1所述的热防护服，其特征在于，所述调温层包括多根软管，所述 软管的入口与所述流体入口相连通，所述软管的出口与所述流体出口相连通。方面7、根据方面5所述的热防护服，其特征在于，所述左下肢调温单元或右下肢 调温单元各包括一根或多根并行软管，所述一根或多根并行软管自第一分流器或第二分流 器出发下行至大腿根部，然后在腿的前部横向行走，至两侧折回，如此下行至裤口附近后， 沿着腿的后部空隙并排顺直而上，在大腿后侧沿着下行的管路返回至所述第一汇流器或第 二汇流器。方面8、根据方面5所述的热防护服，其特征在于，所述腰臀部调温单元包括第一 组软管和第二组软管，所述第一组软管和所述第二组软管分别从第一分流器和第二分流器 出发，分别沿躯干前部延伸至臀部，在臀部合并并行缠绕，绕至腰关节以上后两侧分开，分 别沿背部中线左右两侧向上至领口，左右两侧分别沿领子向前绕，从躯干前侧向下，分别回 到所述第一汇流器和第二汇流器。方面9、根据方面5所述的热防护服，其特征在于，所述左背部与上肢调温单元和 右背部与上肢调温单元各包括一根或多根并行软管，该一根或多根并行软管自所述第一分 流器或所述第二分流器出发向上经背部到左肩部或右肩部，进入左袖子或右袖子，沿左袖 子或右袖子内侧下行至袖口，再沿左袖子或右袖子外侧中间横向绕回肩部，经躯干前侧回 到所述第一汇流器或所述第二汇流器。
5[0028]方面10、根据方面1所述的热防护服，其特征在于，所述热防护服是夹克或马甲式样。方面11、根据方面1所述的热防护服，其特征在于，所述流体入口和所述流体出口 中的至少一个包括密封接口。方面12、一种热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，该热防护服用温度调 控装置包括输出口、冷源、循环装置和输入口，所述输入接口用于从所述热防护服输入流体；所述冷源用于冷却所述流体；所述输出口用于输出经冷却的流体；所述循环装置用于使所述流体在所述输入口、所述冷源和所述输出口之间流动。方面13、根据方面12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述 冷源是相变制冷装置或制冷机。方面14、根据方面12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述 冷源是装有冰块的水箱。方面15、根据方面12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述 热防护服用温度调控装置还包括温度调节单元，所述循环装置包括泵，所述温度调节装置 控制所述泵的转速或占空比。方面16、根据方面12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述 热防护服用便携式温度调控装置还包括温度调节单元和三通调节阀，来自所述输入口的流 体分别流入所述冷源和所述三通调节阀的一个入口，来自所述冷源的流体流入所述三通调 节阀的另一个入口，所述三通调节阀的出口与所述输出口联通，所述温度调节装置控制流 入所述三通调节阀的来自所述输入口的流体和来自所述冷源的流体的比例。如上所述，即使被动防热的效果再好，总是还有一部分热量漏入服装内部，一般不 少于100W，随着时间的推移，漏入的总热量增多，造成服内温度提高。再者被动防热隔离外 部热量传入的同时也阻止了内部热量的散发。人体每时每刻都在和外界进行热交换，人体 代谢产生热量(约100到600W)，当人穿着被动热防护服装时，代谢产生的热量也没法散出 去，造成体表环境温度升高。带来严重的不适。因此穿着以往的高温防护服作业时，往往会 出大量的汗来维持体温，一方面出汗过多会造成脱水，影响健康，另一方面过多出汗会影响 服装内环境的舒适性，严重影响工作效率，也带来很多的安全隐患。本实用新型的热防护服采用被动隔热和主动温控相结合的方式。通过被动的隔热 结构，隔离外界环境的高温，尽量减少外界热量漏入服装内部。采用主动地温控，把体表环 境的热量(包括外界环境漏热和人体代谢产热)通过热交换排出到服装外面，为穿着者提 供舒适的温度环境。有利于穿着者身体健康，有利益提高穿着者的工作效率，使高温环境 下工作更安全。在本实用新型中，对人体部位的指示，如肩关节、臀部、躯干前侧等，根据上下文， 可以指穿着者的身体部位，也可以指热防护服的与穿着者的身体部位相对应的部位。

图1示出了现有被动高温防护服的隔热原理；[0043]图2示出了依据本实用新型的主动和被动相结合的防热服的工作原理和防热结 构的示意图；图3具体示出了依据一种实施方式的热防护服的服装结构；图4示出了依据本实用新型的调温层的工作原理和功能划分；图5示出了依据本实用新型的一种实施方式的调温层的具体布置图；图6示出了依据本实用新型一种实施方式的温度调节装置的原理示意图；图7-8示出了包含该温度控制装置的热防护服用背包的结构示意图；图9-10示出了依据本实用新型的一种实施方式的密封快速断接器的示意图；图11-12示出了图9-10所示的密封快速断接器之间的对接与互锁；图13-14示出了滑块和出水芯的一种具体实现的立体图；图15-20示出了依据本实用新型的其它实施方式的密封快速断接器的示意图；图21示出了依据本实用新型的一种实现方式采用的的分流汇流器的原理图；图22示出了依据本实用新型的一种实现方式所采用的的流体流向图；图23-25示出了依据本实用新型的一种实现方式所采用的的分流汇流器具体结 构图。附图标记图3:63-服装外套64-服装内衬[0058]图2265--热流体66-冷流体[0059]图2367-_腰臀部调温单元入口68-上肢背部调温单元入口[0060]69-下肢调温单元入口70--下肢调温单元出口[0061]71.-上肢背部调温单元出口72--腰臀部调温单元出口[0062]图2473--头部调温单元74-左足调温单元[0063]75.-右足调温单元
具体实施方式
下面参照附图对依据本实用新型实施方式的热防护服等的原理和结构进行描述。 这些实施方式、对这些实施方式的说明和描述都是示例性的，不是对本实用新型保护范围 的限制。图2是示出了依据本实用新型的防热服的工作原理和结构的示意图。如图2所示， 依据本实施方式的防热服包括被动隔热层(外层)和主动调温层(内层)。该主动调温层 可以与外部的温度控制装置(在图中的实施方式中示出为复合背包)相连接，从而带走人 体代谢热以及外界漏热。图3具体示出了依据一种实施方式的热防护服的组成。如图3所示，依据一种实施 方式的热防护服包括7层材料，从结构上构成了服装外套63 (层1、2、3)和服装内衬64(层 4、5、6、7)。构成服装外套63的层1、2、3和构成服装内衬64的层4、5合起来构成被动热防 护，构成内衬的第7层为调温层，调温层和热防护服外部的温度调控装置构成主动温控系 统。在一个实施例中，层1、2、3分别为防火布1、防火毡2和防水层3。将这三层材料缝合 在一起，形成一个有机的整体，起到屏蔽隔热的作用，其作用是尽量减少外界高温传入服装 内部。其缝合、材料、组成等可以采用本领域技术人员所熟知的各种方式。下面以举例的方式进行简单的介绍。防火布1可以采用耐火无机纤维。根据需要，该耐火无机纤维采用可以耐高温 1000°C以上、热反射系数高、导热系数低的耐火无机纤维。该防火布1形成了热防护服的高 温保护层。其作用可以有以下的方面1)因为防火布耐高温、遇火不燃烧，所以可以起到阻 燃防火的作用；2)因为其具有较高的反射系数，可以反射外部的热辐射，因而可减少外部 的热渗透；3)是因为导热系数低，有阻隔热传导的作用。防火毡2可以采用本领域技术人员所熟知的无机纤维针刺毡。其特点是不燃烧、 耐高温、导热系数低，作用主要是形成蓬松的空气层，阻隔热传导。防水层3可以采用耐高温、防水的涂胶不燃布，用以避免服装因湿透而降低隔热 性能。再次强调一下，上述对被动隔热层(外层)的描述只是示例性的，可以具有更多的 层，例如层4或层5。也可以省略其中的一层或两层(例如省略防水层)，这些视需要而定。 各层也可以由本领域的技术人员所知的其它材料制成。构成服装内衬的第4层和第5层例如是绗缝在一起的阻燃隔热毡，进一步隔离外 界的热流进入服装内部。舒适层6为防水透湿层，可以使水气及时排除，使人体保持干爽。 舒适层6是可选的，可以没有这一层。调温层7和温度调控装置一起工作，把外界漏热和人 体代谢热排出到服装外面。在一种实施方式中，服装内衬和服装外套之间可以用阻燃拉链 连结，便于拆洗以及更换。下面对调温层7进行详细的说明。图4示出了调温层的工作原理和功能区划分。图5示出了依据本实用新型的一种 实施方式的调温层的具体布置图。调温层可以覆盖下肢、躯干、上肢和头部。对于不同应用 场合的热防护服，何以适当地取舍，以适合不同的应用。外界环境500°C以上，一般要求全覆 盖，100-500°C可以适当减少四肢的管路分布，100°C以下的，可以只保留躯干部位。在本实用新型的一种实施方式中，调温层7包括多根软管(例如塑料管)，这些软 管中可以流过液体或气体。在这些软管的外部用丝网或布等材料将这些软管连接起来并附 着到舒适层6上，就如同在衣服内加了一层里衬一样。依据一种实施方式，如图4和图5所 示，将这些软管分成多个组，分别对应人体的不同部位。例如在图4的示例中，将这些软管 分成了 4个组，即头部组、上肢背部组、腰臀组(躯干组)、和下肢组。从而将调温层分成了 若干个调温单元(下肢单元、腰臀单元(躯干单元)、上肢背部单元和头部单元)，分别对应 人体的不同部位。例如处于上肢背部单元中的一组软管一端与分流器转接器(分流器) 相连，然后经上肢，背部，在另一端与集流器转接器(汇流器)相连。在一种实施方式中，软 管分布密度与人体的各部位产热比例相一致，增加热舒适性。软管铺设结构和走向与人体 活动性相关，增加运动舒适性。各软管的输入端连接到第一接口(流体入口，或与流体入口 相连的分流器)，各软管的输出端连接到第二接口(流体出口，或与流体出口相连的汇流器 转接器)。这些软管构成了本实用新型的热交换部件(液冷管路或气冷管路)。应该注意， 虽然在该实施例中将该热交换部件示出为软管的形式，但应该注意，这只是示例性的，不是 对本发明的限制。使用软管可以进行适当的缠绕，并可以调整其疏密等，可以使穿着更加舒 适。但是也可以采用其他的方式，如局部具有块状体或板状体的方式，该块状体或板状体可 以带有允许从中流过气体或液体的中空沟槽，或者是成为小水箱式的块状体或板状体。
8[0075]在一种实施方式中，第一接口和第二接口设置在胸部位置。在另一种实施方式中， 第一接口和第二接口设置在腰部位置。也可以设置在其它位置，如肩部。第一接口和第二 接口通过较粗的软管连接到热防护服外部，软管的末端可以安装双密封快速断接器，通过 双密封快速断接器与服装外的温度调控装置连接。也就是说，第一接口和第二接口中的一 个或它们两者可以包括密封接口。采用包括密封接口的第一接口或第二接口可以方便热防 护服与温度调控装置相连与断开，从而方便服装的维护等。但可以由不带接口的中间完全 连通的管将热防护服与温度调控装置(背包等)相连接。在上面的实施方式中，将调温层分成了若干个调温单元，这样可以提高调温效率， 但这不是限制性的，也可以不进行这种划分。在不划分的情况下，一根软管可以以自己布线 方式覆盖穿着者身体的一些部位。另外，虽然在图4中，各调温单元之间存在明显的间距， 但这只是为了说明的方便，实践中并不要求具有这样的间距。另外，为了运动的灵活性，依据本实用新型的一种实施方式，在关节处，软管以不 妨碍关节运动的方向布置。如图5所示，例如软管以与关节运动涉及最少的方向布置(例 如图中的横向布置，即相对于穿着者左右向布置)。在一种实施方式中，在关节及其附近，减 少软管的布置密度。另外，可以在关节处不设置软管(这里说的不设置，并不是说软管不 经过此处)。这样，在例如曲臂、弯腰、曲腿时，可以不因软管的存在而妨碍运动。在本实用新型的一种实施方式中，调温层由第一接口(冷流体输入端)、热交换部 件(流体管路)和第二接口(热流体输出端)构成。温度调控装置与空气呼吸器集成在一 起形成复合背包(将在后文描述)。调温层的第一接口和第二接口通过快速断接器分别与 温度调控装置第一接口(冷流体输出端)和第二接口(热流体输入端)相连。当然如上 所述，调温层的第一接口和第二接口可以直接分别与温度调控装置第一接口(冷流体输出 端)和第二接口(热流体输入端)相连。调温层的热交换部件可以由很多软管(优选的是细塑料软管，更优选地是长度基 本相同的细塑料管)并行环绕而成，覆盖了服装的内表面。热交换部件分为多个调温单元。 在一种实施方式中，包括下肢调温单元、躯干调温单元、上肢调温单元和头部调温单元。也 可以对这些调温单元进行组合或进一步的划分，例如可以将上肢调温单元与头部调温单元 相组合，或将躯干调温单元与上肢调温单元相组合等。也可以将这些调温单元进一步划分， 例如可以将下面的躯干调温单元分成前躯干调温单元和后躯干调温单元。各单元之间相互 独立，都分别与所述的第一接口和第二接口相连。下面结合图5对依据本实用新型的一种实施方式的各调温单元的设置方式进行 说明。为了说明方便，在本文中，根据上下文，某些对人体的位置的描述是指服装的与穿着 者的该部位相对应的部分。如图5所示，下肢调温单元分为左下肢调温单元和右下肢调温单元。左下肢调温 单元和右下肢调温单元在结构上对称的，现在仅以左下肢调温单元为例进行说明。一组等 长细管并行自与第一接口相连的左分流汇流器的分流器出发沿服装的前襟(也可称躯干 前部)向下至大腿根部，从内侧绕至腿后，从裤腿中间向下至裤口，然后盘旋向上布满腿 部，前侧为横走线(不影响关节弯曲)，管路折返位置位于后片的两侧。绕至大腿根部，自外 侧向里沿初始端外侧向上，经腹部回到左分流汇流器的汇流器。该左分流汇流器的汇流器 与右分流汇流器的汇流器以及第二接口相连通(例如通过稍粗的管)。该左分流汇流器的
9分流器与右分流汇流器的分流器以及第一接口相连通(例如通过稍粗的管)。躯干部调温单元两组等长细管分别从两侧的分流汇流器的分流器出发，分别 从下肢单元外侧沿躯干前部向下至臀部，并在臀部将左右两组细管会合并行缠绕，臀部和 腰关节处横向走线，管路弯曲处于躯干的前侧，目的是不影响腰关节的弯曲，绕至腰关节以 上，两侧管子分开，分别沿背部中线左右两侧向上至领口，左右两侧人别沿领子向前绕，从 前襟向下至胸部，各自回到两侧的分流汇流器的汇流器。背部与上肢单元分为左背部与上肢单元和右背部与上肢单元。左背部与上肢单元 和右背部与上肢单元在结构上是对称的，因而下面仅以左背部与上肢单元为例进行介绍。 并行的多根细管自左分流汇流器的分流器出发沿躯干调温单元外侧向上经背部到肩部，进 入袖子，关节侧曲折下行之袖口由前片中间绕回(方法可以与下肢相同)经前襟回到左分 流汇流器的汇流器。头部调温单元头部和身体分离，多根细管在头部缠绕，左右汇集成总管从面颊两 侧引出连接双密封断接器，在服装内部与第一、第二接口相连预留的断接器相连。各细管例如用外径4mm，内径2. 5mm的PVC无毒塑料管制成。外径选择主要根据舒 适性和便于缠绕。并且根据需要可以选择不同的材料。以上缠绕方式只是示例，可以有各种的缠绕方法。为了穿着和配合方便，可以把绗缝隔热毡和舒适层与调温层复合在一起。既起到 进一步隔热的作用，同时更有助于固定管路，使穿脱更方便；作为防护服可分离的内层，便 于清洗，晾晒和更换。调温层(例如液冷管)可布满全身，覆盖整个身体，包括头部、小腿和手臂；可以进 行全身的防护，特别适合高温的场合。例如图5的缠绕方式更适合地面活动，特别是腰部，膝关节和肘关节等关节部位， 横向缠绕保证了关节的灵活性，保证关节弯曲时不影响管路的畅通。第一接口和第二接口可以是转动密封的，在保证流体密封(不外流)的情况下自 由转动，便于与背包连接。转动密封结构可以与分流汇流器连接在一起，通过密封圈保持密 封，扣件接头可以轴向转动。液冷帽与服装分离，用断接器或管与服装相连，便于穿着，便于头部活动。头部独 立供冷源，头部防护更可靠。图6示出了依据本实用新型一种实施方式的温度调节装置的示意图。图7示出了 包含该温度控制装置的热防护服用背包。如图6所示，依据一种实施方式的温度调节装置 包括冷源11、三通调节阀12、水泵组件13、温度传感器14、15和16、流量传感器17、测控装 置18、以及第一接头19和第二接头20。本实用新型的温度调节装置的冷源可以采用多种形式。在一种实施方式中，采用 相变制冷的原理。比如采用放有冰块的水箱，冰溶解时吸收热量来降低水箱中的水的温度。 或者通过某种液体的蒸发(或其他相变)吸收热量来降低水箱中的水的温度。在另一种实 施方式中，采用便携式制冷机直接制冷。采用这种方式，可以提高制冷效率，并可以长时间 使用，但是便携式制冷机体积和重量较大。在本实用新型的一种实施方式中，在水箱中放入包覆的冰块，冰块溶化后还能再 生利用，这种方式不仅方便，成本低，同时也有助于环保。为了进一步提高方便性，冰块可以
10用冰冻市售矿泉水代替。取材方便、随时随地都可以找到。除了冰块之外还可以用其它相变材料代替。三通调节阀12的作用是调节循环流体的温度(例如出口处的温度)。调节阀可以 由操作者手动来选择开度，从而调节冷热水的混合比例，控制流体循环的温度。在这种情况 下，所述三通调节阀自身也构成了温度调节单元。在采用装有冰的水箱作为冷源的情况下，在冰没有完全融化前水箱温度基本上为 0°C左右。一般控制回水的温度最高不超过30°C。调节阀12可以进行0-30°C连续调节。在 另选的方式中，可以设置几档，例如10-15度一档、15-20度一档、20度到30度一档等，或设 置冷、中、热三档等，档的设置可以根据实际需要进行设置。温度传感器14、15和16测量水箱温度、出水温度、回水温度、服内温度和外界环境 温度等。流量传感器17测量液体流量。测控装置18可以根据进出口温度计算服装的换热 量，从而控制泵的转速来控制流速，或控制流入三通调节阀的冷水或热水的比例，从而控制温度。第一接口 19和第二接口 20分别与服装的软管上的接口相连。冷水从冷源(水箱)11出来经过三通调节阀12与通过第二接口 20来自热防护服 的热水按比例混合，经过水泵组件13将冷水通过第一接口 19输入到服装的调温层7，与近 体环境进行热交换然后，经过第二接口 20，回到冷源11和调节阀12。温度调节采取两种措施，第一是通过三通调节阀进行手动或自动调节(例如低、 中、高三档)，其原理就是调节水箱冷水和热水的混合比例，例如可以只有三档；第二是控 制水泵进行流量调节，连续运行时调节电机的转速，或间歇工作时调节脉冲宽度，或占空 比。实践证明这两种工作模式都能满足温度控制的要求。当冷源，比如冰，以固体状态存在时，水箱的温度0°C左右，当冰完全溶化后，水箱
温度开始升高。在实用新型的另一种实施方式中，还设有报警装置。设定某温度值比如10°C为 报警温度，使得报警后有足够的时间安全撤离高温工作区。报警装置例如可以是闪烁的灯 (例如LED灯)、或发声部件、或振动部件，或者是这些部件的组合。应该注意，以上的组成只是示例性的，不是对本实用新型的限制。例如可以省略温度传感器14、15和16、流量传感器17和测控装置18，而只通过三 通调节阀12来调节温度。另外，可以省略三通调节阀12，使冷热水的混合比例固定，而通过由测控装置18 控制泵13的转速或占空比来调节温度。另外，可以省略图中的三通、调节阀12以及三通和调节阀12之间的流路。这时来 自第二接口 20的经热交换的水都流入冷源11中，仅通过流速控制来调节温度。另外，可以增加或减少温度传感器的个数。所述控制装置可以根据第二接口处的 温度进行自动调节，也可以由服装的穿着者根据自身的感觉进行调节。这些变型例都在本 实用新型的范围内。因而，在本实用新型中，泵13对应于循环装置。调节阀12、测控装置18、温度传感 器、流量传感器等或它们的组合对应于温度调节单元。在一种实施方式中，为了增加循环的可靠性，循环泵采用双备份。泵的输出端接二选一的三通。始终保持工作泵的环路畅通。同时切断备份泵的通道，以免造成短路。下面结合图7和图8来说明本实用新型的背包的两种具体实施方式
。图7示出了本实用新型的复合背包的一种示例性实施方式。如图7所示，复合背 包兼有呼吸器和温度调节双重作用。用于不能自由呼吸的场合如火场、有浓烟的场合、有 毒气体等严重污染的地方等。如图7所示的，背包两侧是高压气瓶及附属的减压阀、压力表 等(未示出)。中间部分是冷源(图中示出为水箱)。中间设备舱里主要是实现液体循环的 相关设备，有循环水泵、三通调节阀、温度传感器和流量传感器等。下端为电源控制舱。背 包的外面包覆屏蔽隔热层，隔离外界高温。背包的进出水管安装快速断接器，可以很方便的 与服装连接。安装快速断接器只是一种实施方式，可以通过水管与热防护服直接相连。电源控制舱中有电源、控制器、无线模块(有通信要求时还可以安装通信控制器， 用无线方式实现与外界的语音和视频通信)。电源可以采用12V Li电池组供电；控制器可以由单片机实现，根据需要，可以实 现多通道的温度测量，流量测量，可以根据指令控制循环泵的工作速度和频率，实现流量控 制。还可以提供有报警功能。无线模块实现服装与外界的数据通信，传递服装和人员的信息和技术参数，便于 指挥控制人员及时掌握情况，并作出决断。图8所示为不带呼吸器的轻便背包，用于可以自由呼吸的场合，比如火场以外作 业的消防人员，冶金等其他高温场合，该背包由制冷水箱和循环控制装置构成。结构简单，
重量轻。上面对背包的布局只是示例性的，不是对本实用新型的限制，可以采用其他的布局。本实用新型的背包可以和服装一体地形成，也可以分别设置，使用时连接起来。如上所述，调温层可以由很多管子构成的。为了保证管路的畅通，有时需要管路始 终充满液体，在服装和背包分离设置时，需要连接起来才能正常工作，更换背包和存放时都 要分别放置。因此需要经常连接和切断，因而应该避免泄露。优选地，本实用新型的背包的 接口和热防护服的接口之间可以采用密封的快速断接器连接。这种密封的快速断接器在相 互之间没有连接时，自身是密封的，即其不会式流体流出。另外，在其相互连接之后，也应该 是可以相互连接的。目前，在市场上可以得到的各种密封器，例如目前在洗衣机等领域中使 用的密封断接器。但这些密封断接器器件在相互断开时是不密封的。即该密封断接头在不 与另一断接头(或水龙头等流体源)相连时，是不密封的。本实用新型的实施方式提供了一种密封断接头，其不但在相互连接时能够实现流 体的密封，在处于断开的状态下也能够实现自身的密封。根据本实用新型的一种实施方式，一种密封断接头，该密封断接头用于与另一断 接头形成密封流体通道，该密封断接头包括壳体，所述壳体包括管路接口和对接流体出入 口 ；自密封结构，用于在该密封断接头未与所述另一断接头连接时，密封所述对接流体出入 口，并在该密封断接头与所述另一断接头连接时，打开所述对接流体出入口 ；互连接及密封 结构，用于与所述另一断接头进行连接，从而形成所述密封流体通道。根据本实用新型的一种实施方式的密封断接头，该密封断接头用于与另一断接头 形成密封流体通道，该密封断接头包括壳体和与该壳体固定连接的中空芯体；所述中空
12芯体包括管路接口和对接流体出入口 ；自密封结构，用于在该密封断接头未与所述另一断 接头连接时，密封所述对接流体出入口，并在在该密封断接头与所述另一断接头连接时，打 开所述对接流体出入口 ；互连接及密封结构，用于与所述另一断接头进行连接，从而形成所 述密封流体通道。下面参照图9-14对此进行详细的介绍。图9-10示出了依据本实用新型的一种实施方式的密封快速断接器的外形和结构 示意图。如图9所示，依据本实用新型的断接器分为相互配合的两种密封接头第一接头 19和第二接头20，可以分别作为热防护服的接口和温度调控装置的接口，也可以分别作为 热防护服的两个接口，或分别作为温度调控装置的两个接口。使用这两种接头，不但可以保 证热防护服与温度调控装置连接后的密封性，还可以保证断开后的各自密封。为了描述的方面，假定第一接头19与防护服连接，称为进水接头19，假定第二接 头20与背包连接，称为出水接头20。这只是示例性的，不是对本实用新型的限制。出水接 头20可以与防护服连接从而用作进水接头19，进水接头19也可以与背包等连接，从而用作 出水接头20。如图10所示，依据本实用新型的一种实施方式，进水接头19包括进水底座21、 进水套22、进水滑块23、锁环24、第一弹簧25、第二弹簧26、以及第一密封圈27。进水底座 21和进水套22形成了进水接头19的壳体，该壳体包括管路接口 28和对接流体出入口 29。 如图9所示，进水底座21与进水套22可以通过内螺纹43与外螺纹44来固定连接，并涂密 封胶保证密封性。进水底座21与进水套22的连接方式可以有很多，图中所示的只是示例性 的，只要形成具有内部空间，并方便第一弹簧25、进水滑块23容纳在该内部空间中即可。第 一弹簧25、进水滑块23和第一密封圈27形成了自密封结构。具体地，在一种实施方式中， 进水滑块23包括第一部分进水滑块端面45、凹槽31和第二部分第一弹簧安装面46、通 孔30、空腔47，第一部分的大小适于与对接口相配合，第二部分具有过水通道。图13-14示 出了进水滑块23的一种具体实现的结构图。进水滑块23的空腔47与肩部有侧向圆周均 布的通孔30，这些通孔30和空腔47贯通；进水滑块23的顶端(第一部分)具有凹槽31， 凹槽31内装有第一密封圈27。在没有外力时，进水滑块23在第一弹簧25的推动下，贴近进水套22的顶端，进水 滑块23的第一部分进入对接流体出入口 29，使第一密封圈27和进水套22的对接流体出 入口 29的自密封面形成密封连接，实现进水滑块23、第一密封圈27、对接流体出入口 29内 表面之间的密封。虽然在图中示出为进水滑块23的第一部分通过密封圈与对接流体出入 口 29形成密封，但进水滑块23与对接流体出入口 29可以实现直接的密封。这时，例如进 水滑块23的第一部分形成为截面锥面，对接流体出入口 29的内表面也形成相应的倒截面 锥面，从而进水滑块23可以在第一弹簧25的推动下，与对接流体出入口 29形成密封。进 水滑块23的第一部分形成了内对接面。在与出水滑块33对接时，如图11-12所示，进水滑块23受到从内对接面施加的 力，压缩第一弹簧25沿进水套22的内壁滑动，使进水套22的对接流体出入口 29和进水底 座21的管路接口 28之间联通。第二弹簧26、锁环24、进水套22上的钢珠沟槽42、以及第一密封圈密封面40组成 了进水接头19的互联密封结构。[0130]第二弹簧26和锁环24安装在进水底座21和进水套22的中部凸起之间，锁环24 内壁有突起，一方面被进水套22的突起阻挡在出水套34 —侧，另一方面作为第二弹簧安装 面48。第二弹簧26就安装在进水底座21和锁环24内壁突起之间，锁环24可以在外力的 推动下压缩第二弹簧26，向进水底座21方向做有限的移动。进水套22的前端有一钢珠沟 槽42。下面将结合对出水接头20的说明来说明进水接头19的互联密封结构和出水接头 20的互联密封结构之间的配合。如图10，依据本实用新型的一种实施方式，出水接头20包括中空的出水芯32、出 水滑块33、出水套34、卡环35、第三弹簧36、第二密封圈37(2个)，第三密封圈38和钢珠 39 (例如圆周均布3个)。出水芯32顶端有沿圆周均布出水孔(对接流体出入口 29)和内部联通，出水芯32 的另一端具有管路接口 28。出水芯32与出水套34固定连接，例如可以通过密封螺纹相互 连接。在出水套32和出水芯34之间形成中空空间。出水滑块33和出水芯32同心安装，可以沿出水芯32外壁移动，出水滑块33和出 水套34之间有同心安装的第三弹簧36，卡环35安装在出水套32的内壁上，目的是限制出 水滑块33的活动范围，使其不会滑动到出水芯32外。应该注意，卡环35也可以安装在出 水芯32上，限制出水滑块33在出水芯32上的滑动范围，使其不会滑动到出水芯32外。出水接头20的密封靠出水滑块33内侧的第二密封圈37 (2个)与出水芯32形成 第二密封圈密封面49密封。当处于断开状态时，第三弹簧36推动出水滑块33移动到出水 芯32的顶端。两个第二密封圈37正好在出水孔对接流体出入口 29的两侧，实现密封，如 图10所示。出水滑块33上还形成有第三密封圈密封面41。当断接器对接时，首先进水套22和出水滑块33对接在一起整体移动，进水套22 上第一密封圈密封面40和出水滑块33上的第三密封圈密封面41通过第三密封圈38形成 密封。然后出水芯32头部和进水滑块23对接一起向继续运动。如图11-12所示，运动结 果是一方面，出水芯32的头部顶住进水滑块23，进入进水套22内部，露出了出水芯32上 的对接流体出入口 29，从而形成了对接头之间的对接。另一方面，进水套22顶住出水滑块33，向前推进，进入到出水套34的里面。由于 钢珠39直径大于出水套34的壁厚，在对接过程中，钢珠39通过钢珠安装孔50突出到出水 套34壁外，阻挡锁环24，锁环24后移。继续向前推进，当钢珠39进入进水套34上的沟槽 时，在锁环24推力的作用下，钢珠39内收进入钢珠沟槽42，锁环24阻力消失，在第二弹簧 26的推动下锁环24向右移动，覆盖住钢珠39，使之不能脱离沟槽，断接器对接锁死。当要断开进水接头19与出水接头20的连接时，向后拉动锁环24，出水套34中的 钢珠39脱离进水套22的钢珠沟槽沟42道释放出来，断接器解锁，第一弹簧25推动进水滑 块23向进水套22顶端移动，第三弹簧36推动出水滑块33向出水芯32的顶端运动，出水 接头20和进水接头19自然断开。在上面的示例中，由卡环35用作防止出水滑块33和出水套34之间分离的结构， 但可以采用其它的部件，如出水套34上适当位置的凸起等。另外，在上面的示例中，将钢珠 39作为互联用的部件，但也可以采用其它的部件。在上面的示例中，在进水套22的内壁上 形成第一密封圈密封面40，而在出水滑块33的外壁上形成对应的第三密封圈密封面41，但 也可以在进水套22的外壁上形成第一密封圈密封面40，而在出水套34的内部上形成对应
14第三密封圈密封面41。总之形成对接并使对接后的管路密封的方法和结构很多，可以采用 各种方式。图15-20示出了其它方式的密封断接头结构的示意图。如图15-16所示，对接流 体出入口 29可以不是图13-14所示的圆孔。另外，如图15所示，两个密封圈中的一个用作 了限制出水滑块33脱落的限制部件。另外，该限制部件也可以通过中空芯体(出水芯32) 的外壁与所述出水滑块33的内壁的形状契合来实现。图17-20示出了两种实施方式的互连接。根据一种实施方式，出水套34的外部设 有外螺纹51，进水套22上的锁环24的内侧具有相对应的内螺纹52。当出水接头20和进 水接头19对接时，出水套34的外螺纹51与锁环24内侧的内螺纹52向配合，从而实现固 定的互联。另一方面，这种螺纹连接也可以是密封螺纹连接，从而可以实现更好的密封。根 据这种实施方式，避免了进水接头19的进水套22上的弹簧、凹槽等的使用，提供了一种有 一的选择。根据另一种实施方式，在进水套22上的锁环24上设有“J”形槽，在出水套34 的外部设有凸起。当对接时，该凸起进入“J”形槽的直线段并到达转弯处，此时稍微转动锁 环24，从而时该凸起进入“J”形槽的环抱段中，并保留在该处。解除对接时，可以先使该凸 起到达“J”形槽的转弯处，并稍微转动锁环24，然后拉动凸起使其“J”形槽的直线段退出。 在这种方式中，凸起和“J”形槽可以有多处，优选地沿圆周均布。另外，应该注意的是，虽然在以上的实施方式中，将热防护服与背包结合起来使 用，但热防护服也可以以其它方式使用，例如其流体入口接收来自外部的任意冷流体(例 如来自水龙头或其它来源的冷水)，而流体出口排出经热交换的流体。这样的热防护服可 以代替空调工作，或在没有空调的环境下工作。在一般的热环境下(例如100度以下时，如 36到60摄氏度)，可以将热防护服制成夹克或马甲的式样。由于只对个体进行调温，而没 有必要对穿着者所在的整个环境进行调温，能够起到节省能源的作用。对于不同的服装，分流器和汇流器的具体形式可以有多种。可以是一个总的分流 汇流器，集成在一个部件上，也可以是分开的分流器和汇流器。本实用新型的的一个示例 中，为了便于调温层管路布线优化，把分流器分为两部分，左分流器和右分流器；把汇流器 分为两部分左汇流器和右汇流器；再把左侧的分流器和汇流器集成为一个部件左分流汇流 器，右侧的分流器和汇流器集成为一个部件右分流汇流器，如图21所示。这两个分流汇流 器(左右两个)，可以分置于胸前部位。图22示出了依据本实用新型的一种实现方式采用的的分流汇流器的构成的流体 流向设计图。与原理图类似，各分流汇流器由分流器部分与第一接口连接53，汇流部分与第 二接口连接54，左侧分流器与右侧分流器联通通过外接软管联通，左侧汇流器与右侧汇流 器通过外接软管联通。左侧分流器连接左侧各调温单元的入口，左侧汇流器连接左侧调温单元的出口， 右侧分流器连接右侧各调温单元的入口，右侧汇流器连接右侧调温单元的出口。左分流汇流器55与右分流汇流器56也可以是相同的结构，这样分流器连通管57 和汇流器连通管58有交叉，影响穿着的舒适性和流通的可靠性。本实例中的分流汇流器的 连通软管是平行的，没有交叉。分流汇流器还可以有其他形式，比如只有一个总的分流汇流 器，或者，分流器和汇流器分开，一个分流器，一个汇流器等。分流汇流器向服装外部连接是靠一个转动密封结构实现的，转动密封结构的密封
15靠卡环35和密封圈62实现。左侧分流汇流器55通过转动密封接头59、外接软管连接进 水接头19，形成第一接口 53，即冷流体输入接口 60。右侧分流汇流器56通过转动密封接头 59、外接软管连接出水接头20，形成第二接口 54，即热流体输出接口 61，图23-25所示。应该注意，在本实用新型的不同实施方式中，分流汇流器不是必须的，并且可以采 用本领域技术人员所知的任何方式的分流汇流器。本实用新型的服装可以为连体结构，前端开穿脱口。胸前两侧为调温层的进出口 断接器。背包上也安装相应的断接器，背上背包后，服装和背包进出口断接器相连。背包上 的断接器沿着肩部背带，带上头盔后，正好把露在外面的管路覆盖，避免和外界高温直接接 触。调温层的帽子可以是连体，也可以为分体。分体帽子可以通过快速断接器在服装内部 先和调温层连在一起。这样不影响体的外形结构。背包的气管连接呼吸面罩，背包上还连接有电源开关和调温手柄，由作业人员根 据需要调节温度。对于有通信要求的防热服，头盔上安装摄像头，头盔内部上装有送话器和受话器， 摄像头和送受话器通过电连接器连接到背包上的通信控制器，通过无线方式与指挥控制台 实现通信功能。针对当前产品被动防护模式存在的缺点，本设计采用了被动防热(屏蔽隔热)+主 动温控的复合热防护模式。如图2所示。在放热服装中具有主动调温层，该主动调温层与 外部温度控制装置(如图2中所示的背包)相配合来带走人体代谢热以及外界漏热。这种 新的防热模式不但能够屏蔽外界高温(屏蔽隔热)，而且能够通过调温层调节体表环境温 度，满足人体的舒适性。调温层不但可以带走人体代谢热，还可以带走外界漏热，因此可以 延长工作时间，采用本技术的防护服比目前的防护服在高温环境下工作时间上至少延长2 到3倍，而且比较舒适。通过更换背包，还可以连续工作很长时间。舒适的温度环境可以提高作业人员的安全性，高温作业一般是应急作业，时间就 是生命，时间就是金钱，延长工作时间的意义是十分重大的。本实用新型的热防护服可以没有热屏蔽部分或将热屏蔽部分制作的较薄，从而非 常轻便，增加运动舒适性。
权利要求一种热防护服，其特征在于，该热防护服包括流体入口，用于从该热防护服外部输入流体；调温层，均布在服装内壁的管路系统，对外连接流体入口与流体出口，利用管路中的流体与穿着者进行热交换；流体出口，用于向该热防护服的外部输出经热交换的流体。
2.根据权利要求1所述的热防护服，其特征在于，所述热防护服还包括隔热层，所述隔 热层采用隔热材料，所述隔热层在所述调温层的外面。
3.根据权利要求1所述的热防护服，其特征在于，所述调温层包括一个或更多个独立 的调温单元。
4.根据权利要求3所述的热防护服，其特征在于，所述热防护服还包括第一分流汇流 器和第二分流汇流器，所述第一分流汇流器包括第一分流器和第一汇流器，所述第二分流 汇流器包括第二分流器和第二汇流器，所述第一分流器和所述第二分流器相连通，所述第 一汇流器和所述第二汇流器相连通，所述流体入口与所述第一分流器和所述第二分流器之 一相连，所述流体出口与所述第一汇流器和所述第二汇流器之一相连，各所述调温单元的 入口与所述第一分流器和所述第二分流器之一相连，各所述调温单元的出口与所述第一汇 流器和所述第二汇流器之一相连。
5.根据权利要求4所述的热防护服，其特征在于，所述一个或更多个调温单元包括以 下调温单元中一个或更多个左下肢调温单元，用于对左下肢部分进行调温； 右下肢调温单元，用于对右下肢部分进行调温； 腰臀部调温单元，用于对腰臀进行调温； 左背部与上肢调温单元，用于对左背部和左上肢部分进行调温； 右背部与上肢调温单元，用于对右背部和右上肢部分进行调温； 头部调温单元，用于对头部或头颈部进行调温。
6.根据权利要求1所述的热防护服，其特征在于，所述调温层包括多根软管，所述软管 的入口与所述流体入口相连通，所述软管的出口与所述流体出口相连通。
7.根据权利要求5所述的热防护服，其特征在于，所述左下肢调温单元或右下肢调温 单元各包括一根或多根并行软管，所述一根或多根并行软管自第一分流器或第二分流器 出发下行至大腿根部，然后在腿的前部横向行走，至两侧折回，如此下行至裤口附近后，沿 着腿的后部空隙并排顺直而上，在大腿后侧沿着下行的管路返回至所述第一汇流器或第二 汇流器。
8.根据权利要求5所述的热防护服，其特征在于，所述腰臀部调温单元包括第一组软 管和第二组软管，所述第一组软管和所述第二组软管分别从所述第一分流器和所述第二分 流器出发，分别沿热防护服的躯干前部延伸至臀部，在臀部合并后并行缠绕，绕至腰关节以 上后两侧分开，分别沿背部中线左右两侧向上至领口，左右两侧分别沿领子向前绕，从躯干 前侧向下，分别回到所述第一汇流器和第二汇流器。
9.根据权利要求5所述的热防护服，其特征在于，所述左背部与上肢调温单元和右背 部与上肢调温单元各包括一根或多根并行软管，该一根或多根并行软管自所述第一分流器 或所述第二分流器出发向上经背部到左肩部或右肩部，进入左袖子或右袖子，沿左袖子或右袖子内侧下行至袖口，再沿左袖子或右袖子外侧中间横向绕回肩部，经躯干前侧回到所 述第一汇流器或所述第二汇流器。
10.根据权利要求1所述的热防护服，其特征在于，所述热防护服是夹克或马甲式样。
11.根据权利要求1所述的热防护服，其特征在于，所述流体入口和所述流体出口中的 至少一个包括密封接口。
12.一种热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，该热防护服用温度调控装置包 括输出口、冷源、循环装置和输入口，所述输入口用于从所述热防护服输入流体；所述冷源用于冷却所述流体；所述输出口用于输出经冷却的流体；所述循环装置用于使所述流体在所述输入口、所述冷源和所述输出口之间流动。
13.根据权利要求12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述冷源 是相变制冷装置或制冷机。
14.根据权利要求12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述冷源 是装有冰块的水箱。
15.根据权利要求12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述热防 护服用便携式温度调控装置还包括温度调节单元，所述循环装置包括泵，所述温度调节装 置控制所述泵的转速或占空比。
16.根据权利要求12所述的热防护服用便携式温度调控装置，其特征在于，所述热防 护服用便携式温度调控装置还包括温度调节单元和三通调节阀，来自所述输入口的流体分 别流入所述冷源和所述三通调节阀的一个入口，来自所述冷源的流体流入所述三通调节阀 的另一个入口，所述三通调节阀的出口与所述输出口联通，所述温度调节装置控制流入所 述三通调节阀的来自所述输入口的流体和来自所述冷源的流体的比例。
专利摘要本实用新型涉及热防护服及热防护服用温度调控装置。该热防护服包括流体入口，用于从该热防护服外部输入流体；调温层，在所述热防护服被穿着时，靠近穿着者的身体，利用所述流体与所述穿着者的身体进行热交换；流体出口，用于向该热防护服的外部输出经热交换的流体。本实用新型的热防护服可以延长作业时间，并可具有穿着舒适、运动灵活等优点。
文档编号A41D13/00GK201742965SQ20092017105
公开日2011年2月16日 申请日期2009年8月17日 优先权日2009年8月17日
发明者赵拥军 申请人:赵拥军