一种多功能户外防护服操控系统及其操控方法 |
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| 申请号 | CN202210213827.5 | 申请日 | 2022-03-07 | 公开(公告)号 | CN114754504B | 公开(公告)日 | 2023-07-25 |
| 申请人 | 江苏科技大学; | 发明人 | 沈九兵; 谭牛高; 王长坤; 李志超; 张琦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种多功能户外防护服操控系统及其操控方法，所述系统包括微型 压缩机 、储液罐、膨胀 阀 、 蒸发 器 、可膨胀气袋、第一 冷凝器 、第二冷凝器和第三冷凝器，微型压缩机出口接至各冷凝器，各冷凝器出口共同接至储液罐，储液罐出口经膨胀阀接至 蒸发器 ，蒸发器出口经可膨胀气袋接至压缩机入口。通过阀 门 切换，所述系统可实现制热、制冷、保温和制 水 不同运行模式，当遭遇极端天气，人体失温时，防护服启动制热模式，优先保证人体核心器官的 温度 ，保证人体正常生理机能正常运行，配合制冷、保温和制水模式的运行，能够保障不同人群在复杂的环境中较高的安全系数。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多功能户外防护服操控系统，其特征在于，包括微型压缩机（1）、储液罐（2）、膨胀阀（3）、蒸发器（4）、可膨胀气袋（5）、第一冷凝器（6）、第二冷凝器（7）和第三冷凝器（8）；所述微型压缩机（1）出口一路经第一截止阀（9）接至第三冷凝器（8）入口，另一路经第二截止阀（10）后分别接至第一冷凝器（6）和第二冷凝器（7）的入口，所述第一冷凝器（6）的出口和第二冷凝器（7）的出口与第三冷凝器（8）的出口通过管路共同接至储液罐（2）入口，所述储液罐（2）出口经膨胀阀（3）接至蒸发器（4）入口，所述蒸发器（4）出口一路经管路接至第三截止阀（11），另一路经第四截止阀（13）接至可膨胀气袋（5）入口，所述可膨胀气袋（5）出口通过管路接至第五截止阀（12），所述第三截止阀（11）和第五截止阀（12）通过管路共同接至微型压缩机（1）的入口；所述蒸发器（4）为一种换热面积可调的折叠式换热器；所述操控系统包括制热模式、制冷模式、保温模式和制水模式； |
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| 说明书全文 | 一种多功能户外防护服操控系统及其操控方法技术领域[0001] 本发明属于多功能防护服设计技术领域，涉及一种能够同时满足不同环境下的多功能户 外防护服操控系统及其操控方法。 背景技术[0002] 当在户外进行施工作业，特别是偏远山区、高原地带或者沙漠地区，经常昼夜温差大， 且容易遇到不可预测的极端天气，短时间内环境温度急剧降低，容易造成人体失温，造成人 员伤亡事故。如果有一款多功能衣服可以在遇到极端天气时，能够迅速自动开启它的防护功 能，将人体大部分身体与外界环境隔来，降低人体的散热系数且能保证身体核心器官的温度， 为等待救援争取时间，能够极大的提高户外工人员的安全系数。 [0003] 饮用水和温度是维持生命最基本的条件，面临极端天气或者生存困境时，如何维持人体 的体温和保证饮用水，显得尤其重要。如果有一款轻便的防护服，在遇到炎热天气的时候可 以制冷模式，降低身体表面的温度；在遇到温度骤降的天气时可以保暖制热模式，维持体温 正常；在遇到蚊虫较多时可以开启防叮咬模式，使蚊虫不能叮咬到皮肤；在遇到极度缺水的 情况时，可以开启制水模式，维持身体机能的用水需求。 发明内容[0005] 本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种能适应多种环境的多功能户外防 护服操控系统及其操控方法。 [0006] 为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是： [0007] 一种多功能户外防护服操控系统，包括微型压缩机1、储液罐2、膨胀阀3、蒸发器4、 可膨胀气袋5、第一冷凝器6、第二冷凝器7和第三冷凝器8；所述微型压缩机1出口一路经 第一截止阀9接至第三冷凝器8入口，另一路经第二截止阀10后分别接至第一冷凝器6和第 二冷凝器7的入口，所述第一冷凝器6的出口、第二冷凝器7的出口与第三冷凝器8的出口 通过管路共同接至储液罐2入口，所述储液罐2出口经膨胀阀3接至蒸发器4入口，所述蒸 发器4出口一路经管路接至第三截止阀11，一路经第四截止阀13接至可膨胀气袋5入口， 所述可膨胀气袋5出口通过管路接至第五截止阀12，所述第三截止阀11和第五截止阀12通 过管路共同接至微型压缩机1的入口； [0008] 进一步，所述第一冷凝器6和第二冷凝器7均为片式冷凝器，第一冷凝器6设置于防护 服颈部，第二冷凝器7设置于防护服人体心脏位置； [0009] 进一步，所述微型压缩机1为微型变频压缩机。 [0011] 进一步，所述的膨胀气袋5由多个微型小气袋同列串联、多列并联组成，设置于防护服 腹部及背部主要位置，气体进入后会膨胀成气囊； [0012] 进一步，所述微型压缩机1是一种可由蓄电池驱动转速可调的压缩机，可以根据系统的 需求，调整压缩机转速满足防护服的功能要求。 [0013] 进一步，所述蒸发器4为一种换热面积可调的折叠式换热器，可外置于防护服外部，也 可置于防护服内，但相应的位置设有通气孔；根据功能需要，蒸发器4底部还可设置接水盘， 蓄存空气经蒸发器表面得到的凝结水； [0014] 为实现本发明的目的，本发明采用的另一技术方案是： [0015] 一种多功能户外防护服操控系统的操控方法，包括制热模式、制冷模式、保温模式和制 水模式四种操控方法； [0016] 制热模式时，先关闭所有截止阀，所述蒸发器4展开到最大换热面积，储液罐2内的制 冷剂通过膨胀阀3进入蒸发器4吸热蒸发后，打开第四截止阀13进入可膨胀气袋5，等可膨 胀气袋5膨胀到一定体积时关闭第四截止阀13。打开第三截止阀11和第二截止阀10，启动 微型压缩机1，制冷剂先在可调节式蒸发器4内释放冷量后经过第三截止阀11进入微型压缩 机1的吸气口，经压缩机升温升压后，变成中温中压气体经过第二截止阀10进入第一冷凝器 6和第二冷凝器7释放热量后，变成液体进入储液罐2。 [0017] 制冷模式时，关闭第三截止阀11和第二截止阀10，其他截止阀全部打开，调整可调节 式蒸发器4至最小面积。制冷剂由储液罐2经过膨胀阀3、蒸发器4、第四截止阀13后进入 可膨胀气袋5，制冷剂在可膨胀气袋5内吸收热量变成气体，经过第五截止阀12进入微型压 缩机1吸气口，制冷剂经压缩机升温升压后，经过第一截止阀9进入第三冷凝器8，释放热 量变成液体后进入储液罐2。 [0018] 保温模式时，打开第四截止阀13，其他截止阀全部关闭，所述蒸发器4展开到最大面积。 制冷剂经过膨胀阀3降压后进入蒸发器4吸热蒸发后进入可膨胀气袋5，使可膨胀气袋5体 积不断膨胀隔离人体皮肤与外界环境接触的距离，可膨胀气袋5体积的增大降低了人体表面 与环境之间的传热系数起到了保温作用，同时还能有效提升防护服防蚊虫叮咬的作用。 [0019] 制水模式时，打开第三截止阀11和第一截止阀9，其他截止阀关闭，根据环境温度调整 蒸发器4的换热面积。储液罐2内的制冷剂经膨胀阀3降压后进入蒸发器4吸热蒸发后经第 三截止阀11进入微型压缩机1吸气口，制冷剂升温升压后经过第一截止阀9进入第三冷凝器 8内放热冷凝成液体，燃后进入储液罐2。流经蒸发器4空气中的水蒸气被蒸发器4冷凝成液 态水，供给人饮用。 [0020] 当环境条件恢复到人体适宜温度时，打开第五截止阀12和第一截止阀9，其他截止阀全 部关闭，启动微型压缩机1，将可膨胀气袋5中的制冷剂全部回收到储液罐2中。 [0021] 与现有防护服相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果： [0022] 设计的系统能够同时满足多种环境下的防护需求，采用贴片式冷凝器，可以维持人体核 心器官的温度需求，采用微型小气袋可以保证衣服良好的透气性，采用可调式蒸发器可以实 现满足防护服系统在不同模式下的换热需求，采用微型压缩机可以满足防护服系统在不同模 式下的功率需求，冷凝器外表面采用可折叠式光电转换材料既可以增加冷凝器的散热效果， 又可以为防护服系统提供所需的电能。冬天成年男子因为寒冷身体发生颤抖，所产生的新陈 代谢热量Φ＝400W，而人体向周围环境的总散热量高达Φ＝800W，1平方的晶硅太阳能板大 约为120W，设计系统冷凝器外表面的光电材料面积以0.25平方算，如果一天6个小时的太 阳，即180W，热泵系统的制热系数以3.5算，能够产生630W的热量，能够在接近两小时维 持人体体温正常。附图说明 [0023] 图1为本发明系统的构造示意图， [0024] 图中：1是微型压缩机、2是储液罐、3是膨胀阀、4是蒸发器、5是可膨胀阀气袋、6是 第一冷凝器、7是第二冷凝器、8是第三冷凝器、9是第一截止阀、10是第二截止阀、11是 第三截止阀、12是第五截止阀、13是第四截止阀。 [0025] 图2为本发明系统的布置示意图。 具体实施方式[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发 明的技术方案做进一步的详细说明。 [0027] 如附图1至图2所示，一种多功能户外防护服操控系统，包括微型压缩机1、储液罐2、 膨胀阀3、蒸发器4、可膨胀气袋5、第一冷凝器6、第二冷凝器7和第三冷凝器8；所述微 型压缩机1出口一路经第一截止阀9接至入口，另一路经第二截止阀10后分别接至第一冷凝 器6和第二冷凝器7的入口，所述第一冷凝器6的出口、第二冷凝器7的出口与第三冷凝器 8的出口通过管路共同接至储液罐2入口，所述储液罐2出口经膨胀阀3接至蒸发器4入口， 所述蒸发器4出口一路经管路接至第三截止阀11，一路经第四截止阀13接至可膨胀气袋5 入口，所述可膨胀气袋5出口通过管路接至第五截止阀12，所述第三截止阀11和第五截止 阀 12通过管路共同接至微型压缩机1的入口； [0028] 所述第一冷凝器6和第二冷凝器7均为片式冷凝器，第一冷凝器6设置于防护服颈部， 延缓人体热量从防护服颈部的散失，强化保温效果；第二冷凝器7设置于防护服胸口位置， 当遭遇极端天气，人体失温时，防护服启动制热模式，优先保证人体核心器官的温度，保证 人体正常生理机能正常运行； [0029] 所述的一种多功能防护服系统，其特征在于，所述第三冷凝器8表面附有可折叠的光电 转换材料板，设置于防护服臂膀处，能通过胳膊移动，调整太阳辐射角度，强化发电效果， 发的电可接至蓄电池蓄存，再由蓄电池为微型压缩机供电；当系统需要对制冷剂进行冷凝时， 可以收起可折叠式光电材料板，提高板式冷凝器8的传热效果。 [0030] 膨胀气袋5由多个微型小气袋同列串联、多列并联组成，设置于防护服腹部及背部位置， 气体进入后会膨胀成气囊；需要保温时，气囊鼓起，减小人体散热，需要制冷时，低温制冷 剂气体进入气囊，能吸收人体热量进行降温，不需要启动防护功能时，气囊内气体排出，减 小防护服占用空间，方便收纳； [0031] 所述的一种多功能户外防护服系统，其特征在于，所述微型压缩机1是一种可由蓄电池 驱动转速可调的压缩机，可以根据系统的需求，调整压缩机转速满足防护服的功能要求。 [0032] 所述的一种多功能防护服系统，其特征在于，所述蒸发器4为一种换热面积可调的折叠 式换热器，可外置于防护服外部，也可置于防护服内，但相应的位置设有通气孔，实际设计 时还可以作为防护服配件或装饰件，随时安装使用；根据功能需要，蒸发器4底部还可设置 接水盘，蓄存空气经蒸发器表面得到的凝结水； [0033] 一种多功能户外防护服操控系统的操控方法，包括制热模式、制冷模式、保温模式和制 水模式四种操控方法； [0034] 制热模式时，先关闭所有截止阀，所述蒸发器4展开到最大换热面积，储液罐2内的制 冷剂通过膨胀阀3进入蒸发器4吸热蒸发后，打开第四截止阀13进入可膨胀气袋5，等可膨 胀气袋5膨胀到一定体积时关闭第四截止阀13。打开第三截止阀11和第二截止阀10，启动 微型压缩机1，制冷剂先在可调节式蒸发器4内释放冷量后经过第三截止阀11进入微型压缩 机1的吸气口，经压缩机升温升压后，变成中温中压气体经过第二截止阀10进入第一冷凝器 6和第二冷凝器7释放热量后，变成液体进入储液罐2。 [0035] 制冷模式时，关闭第三截止阀11和第二截止阀10，其他截止阀全部打开，调整可调节 式蒸发器4至最小面积。制冷剂由储液罐2经过膨胀阀3、蒸发器4、第四截止阀13后进入 可膨胀气袋5，制冷剂在可膨胀气袋5内吸收热量变成气体，经过第五截止阀12进入微型压 缩机1吸气口，制冷剂经压缩机升温升压后，经过第一截止阀9进入第三冷凝器8，释放热 量变成液体后进入储液罐2。 [0036] 保温模式时，打开第四截止阀13，其他截止阀全部关闭，所述蒸发器4展开到最大面积。 制冷剂经过膨胀阀3降压后进入蒸发器4吸热蒸发后进入可膨胀气袋5，使可膨胀气袋5体 积不断膨胀隔离人体皮肤与外界环境接触的距离，可膨胀气袋5体积的增大降低了人体表面 与环境之间的传热系数起到了保温作用，同时还能有效提升防护服防蚊虫叮咬的作用。 [0037] 制水模式时，打开第三截止阀11和第一截止阀9，其他截止阀关闭，根据环境温度调整 蒸发器4的换热面积。储液罐2内的制冷剂经膨胀阀3降压后进入蒸发器4吸热蒸发后经第 三截止阀11进入微型压缩机1吸气口，制冷剂升温升压后经过第一截止阀9进入第三冷凝器 8内放热冷凝成液体，燃后进入储液罐2。流经蒸发器4空气中的水蒸气被蒸发器4冷凝成液 态水，供给人饮用。 [0038] 当环境条件恢复到人体适宜温度时，打开第五截止阀12和第一截止阀9，其他截止阀全 部关闭，启动微型压缩机1，将可膨胀气袋5中的制冷剂全部回收到储液罐2中。 |
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