一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服的制作方法

1.本实用新型涉及制冷空调服，具体地说是涉及一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服。


背景技术：

2.为了改善在高温闷热环境中工作人员的工作状况，目前市面上开发出很多种类的空调服，有风冷式、水冷式的，半导体制冷器件制冷的空调服，空调服的作用主要是为户外执勤的边防战士、交警、建筑及冶金人员、电焊人员、特殊医务人群等提供具有为人体散热和防暑降温功能的工作服。
3.采用风冷式结构的空调服，有如在2007年公告的“基于微/纳米风扇阵列驱动的人体降温空调服”专利申请号为200510102700.2，其采用1至1000枚，每一枚整体体积在1mm3到1cm3范围的微小型风扇，以并联方式通过编织在衣物内的电路连线一外接微电源；通过电源驱动风扇对人体局部体表强化对流及蒸发散热；该技术实质是使用了微/纳米风扇为人体提供流动的空气，优势在于风速更加均匀，也利于美观，使皮肤表面形成强制对流换热，其不足之处在于由于风扇体积小导致单个风扇无法达到强化散热的需求，需要大量风扇组成阵列向衣服内部鼓风，由于采用的微/纳米风扇与微/纳米电源等零部件数量庞大，且多为运动部件，成本高昂，电路复杂度高，易在人体运动过程中使服装产生各种形变而显著增大产品的失效风险，同时在涉沙、涉水的户外运动环境也会限制产品的使用。
4.2020年11月公告的“具有颈部风道结构的空调服”，专利号为202020068899.1，以及2021年5月公告的“一种透气型的空调服”，专利号为202021598909.0，上述2种空调服主要依靠设有的风扇向衣服内部鼓风，增加流经人体表面空气量达到强化散热的功能。此2种空调服存在的不足是如果风量太小达不到预期散热效果，风量太大会导致衣服隆起、鼓包等，影响形象，还有风机运行时产生的噪音和震动也会造成额外的不适感。这种空调服尤其不适合在有毒的环境下穿着，如在医院有病毒的科室使用时，采用向衣服内部鼓风的方式会导致病毒或毒气直接吹入接触人体皮肤表面产生感染风险。
5.在2019年公开的“一种水循环可穿戴式空调”，专利申请号为2018101264202，其包括水循环系统、冷热发生装置等。其中，冷热发生装置中包含了半导体制冷器件，在制冷模式下可为循环水制冷降温。该技术的缺陷在于服装内部的循环水会随着使用时间逐渐蒸发或泄露，使产品失效。同时，人体的各种运动姿势难免会使毛细管出现弯折、扭曲，导致堵塞，使产品暂时失效；服装内部的循环水以及其管路导致服装难以拆卸清洗，同时显著增加服装重量。
6.还有的产品公开了采用半导体制冷器件制冷的空调服，其中有采用直接接触人体皮肤进行降温的，该技术的缺陷在于半导体制冷器件截面积较小，只能对接触到的小面积皮肤进行冷却，且由于制冷器件产生的制冷量过于集中，会导致该部分皮肤过度降温使人体不适，而制冷器件未覆盖的皮肤依然很热。另外制冷器件的制冷量集中也会导致冷凝水的出现，浸湿服装，造成更大的困扰。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是要解决现有技术存在的问题，而提供一种结构简单，能产生低于环境温度15℃的温差，能够在穿着过程中实现对人体背部进行较大面积均匀降温的基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服。
8.为达到上述目的，本实用新型采用的技术措施是：提供一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服，设有空调服主体、硅胶软板、半导体制冷器件、导线、移动电源、风机和腰带；所述的空调服主体的背部外侧通过固定件固定有一硅胶软板，硅胶软板另一侧面均匀分布有由若干组低功率半导体制冷器件组成的半导体制冷器件阵列，半导体制冷器件阵列、移动电源和风机均通过导线电性连接；空调服主体的腰部配有腰带，所述的移动电源别于腰带上；所述的腰带上也通过固定件固定有风机与分气带，所述的风机与分气带连接，所述的分气带两端设有扁平部分用于将分气带固定在腰带上，分气带中间段有带状腔，带状腔的一端封闭，另一端开口与风机出风口连接，分气带的中间段一侧边上设有分气孔，孔口朝向半导体制冷器件阵列，风机产生的风通过分气孔垂直吹向半导体制冷器件，降低半导体制冷器件热端温度，强化制冷性能，半导体制冷器件制冷用于使硅胶软板整体降温传递冰感为人体降温。
9.所述的若干组低功率半导体制冷器件采用串、并联连接构成均匀分布的半导体制冷器件阵列。
10.所述的空调服主体上用于固定硅胶软板的固定件及用于将分气带固定在腰带上的固定件均为配套的夹扣或拉链。
11.所述的移动电源为集成有开关的聚合物锂电池或手机充电宝。
12.进一步的，所述的半导体制冷器件在其热面增设小型翅片散热器用于提高半导体制冷器件散热能力及提升制冷效率。
13.本实用新型的空调服中选择使用市售的小型低功率半导体制冷器件，这是由于小型的低功率半导体制冷器件仅产生低于环境温度15℃的温差，可避免半导体制冷器件工作时产生过低的局部温度使人体感到不适。同时小功率器件自身发热量小，在散热环境较差的条件下也能高效率运行。
14.需要注意的是所述小型的低功率半导体制冷器件的实现方式有两种，第一种方式是将常规器件中的电子元件分为若干份，分别制作成独立的小型器件，这种方式不会增加半导体材料用量，所有小器件的功率总和与单个常规器件相等，不会导致产品续航能力降低，但是制冷与散热面积则大幅增加，有利于器件更高效的运行。第二种方式为直接减少常规器件的输入功率，该方式也能大幅减少器件自身的发热量，但存在制冷效率较低且成本高的问题。本实用新型中的小型低功率半导体制冷器件须选择第一种方式的器件，即采用减少半导体制冷器件内部的热电元件数量制作的低功率半导体制冷器件。
15.本实用新型中所述的腰带为通用的皮带或厚布腰带；所述的空调服主体可采用各行业普通的工装作为空调服主体，长短袖、有领无领皆适宜。
16.本实用新型基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服与现有技术相比具有的有益效果是：
17.⑴
、本实用新型的防暑降温空调服中没有任何液态流动制冷工质，避免了存在制冷工质泄露导致产品失效的问题。本空调服无需向衣内鼓风，对封闭式的服装如医院使用
的封闭式防护服也能起到良好的降温效果，同时不会产生与有毒气体接触导致的风险。
18.⑵
、本实用新型的空调服中使用的半导体制冷器件、移动电源、翅片散热器和风机均具有体积小、功耗低、调温效果好及使用安全等优点。尤其是采用低功率小型半导体制冷器件，其工作时能产生低于环境温度15℃的低温，能持续地向人体背部传递低温凉爽，且不会在运行过程中因温度太低而产生冷凝水。
19.⑶
、本实用新型的防暑降温空调服可方便携带和穿用，在户外工作穿用本空调服时，将硅胶软板与配套的空调服主体固定好，在腰带上也固定好移动电源风机和分气带，打开开关就能够有效地制冷，解决高温环境对人体健康造成的影响及工作效率低下的问题，使人体在作业时能获得冰凉体感，避免高温环境下频发人员中暑等问题。
20.⑷
、本实用新型的防暑降温空调服使用集成有开关的聚合物锂电池或手机充电宝等可拆卸式移动电源，一次充电可以使用4～12小时，能满足使用者的要求。
21.⑸
、本实用新型的空调服主体可直接使用各行业的普通工装，清洗前只需将硅胶软板拆卸下来，取下腰带上的移动电源和风机就可方便清洗空调服主体。本空调服结构简单，尤其是简化的空调服仅通过半导体制冷器件热面与空气的自然对流换热，或通过翅片散热器强化换热效率，即可正常为人体送清凉。因此本空调服具有用户友好、成本低、适用性广等特点。
附图说明
22.图1为本实用新型的分布式的防暑降温空调服结构示意图。
23.图2为本实用新型中的风机与分气带、腰带连接的结构示意图。
24.图3为本实用新型中在半导体制冷器件上增设有翅片散热器的阵列结构示意图。
25.图4为本实用新型实施例2的简化的分布式的防暑降温空调服结构示意图。
26.上述图中：1—空调服主体；2—硅胶软板；3—半导体制冷器件；4—导线；5—腰带；6—移动电源；7—风机；8—固定件；9—翅片散热器；10—分气带；11—分气孔。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本实用新型的一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服作进一步说明，但本实用新型的实施不限于此。
28.实施例1：本实用新型提供一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服，其结构如图1、2所示，包括空调服主体1，硅胶软板2、半导体制冷器件3、导线4、移动电源6、风机7和腰带5；所述的空调服主体的背部设有与硅胶软板配套的固定件8，如图1所示，本实施例的固定件为夹扣，硅胶软板的一个面通过夹扣贴扣在空调服主体的背部，硅胶软板另一个面贴有若干组由低功率的半导体制冷器件3组成的半导体制冷器件阵列，半导体制冷器件阵列与移动电源6、风机7通过导线4电性连接；空调服主体腰间配有腰带5，移动电源别于腰带上，所述风机连接分气带10，所述分气带采用柔性材质制作，分气带两端设有扁平部分用于将分气带通过夹扣固定在腰带上，分气带中间段有带状腔，带状腔的一端为封闭端，另一端开口与风机出风口连接，分气带的中间段一侧边上设有分气孔11，孔口朝向半导体制冷器件阵列，风机产生的风通过分气孔垂直吹向半导体制冷器件，降低半导体制冷器件热端温度，强化半导体制冷器件制冷性能，半导体制冷器件制冷使硅胶软板整体均匀降温，传
递冰感为人体带来冰爽的低温，起到帮助人体散热降温的作用。
29.优选的，所述的半导体制冷器件采用低功率小型器件，仅产生低于环境温度15℃的温差，避免产生过低的局部温度使人体感到不适，也一定程度保证了所述硅胶软板2的柔性。本实施例中所述的移动电源为集成有开关的手机充电宝。
30.本实施例的制冷空调服适合在闷热、高温的环境使用，如钢厂高温冶金设备附近，装甲车内部等。所述半导体制冷器件3工作时，风机对气流的扰动使所述半导体制冷器件热面形成强制对流换热，强化了所述半导体制冷器件的散热能力，使得制冷效率进一步增加，产生更大的制冷量，同时，所述风机7产生的气流流经人体背部与头部也可为背部与头部的皮肤产生散热降温的作用。
31.实施例2：本实用新型提供一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服，本实施例的空调服结构与实施例1基本相同，不同的是本实施例中所述的移动电源为集成有开关的聚合物锂电池；所述的固定件为拉链；所述半导体制冷器件3上粘贴有小型翅片散热器9，如图3所示。所述的翅片散热器9用于提高半导体制冷器件3散热能力，增设的翅片散热器不会显著增加空调服重量与体积，但是可提升所述半导体制冷器件3的制冷效率，使人体获得更低的温度体验。
32.实施例3：本实用新型提供一种基于半导体制冷器件的分布式防暑降温空调服，为简化的半导体制冷空调服，如图4所示，本实施例的空调服结构与实施例2的基本相同，不同的只是空调服主体为短袖无立领的工装，由于所用的半导体制冷器件3上设有小型翅片散热器9，使半导体制冷器件的效率提高了，同时小功率器件自身发热量小，在无风机辅助散热的环境条件下也能高效率运行，因此可以减少风机7、分气带10的设置。本实施例的空调服适合在一般野外高温但空气流动性较好的环境下使用。
33.本实用新型的空调服结构简单，散热降温效果好，空调服主体可直接采用各行业普通工装，穿着舒服，且空调服主体易与硅胶软板、腰带分离，便于清洗，具有用户友好、成本低、适用性广等特点。