基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服制造技术

本实用新型专利技术公开了基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服，其节流装置分别与冷凝器和蒸发器连接；微型压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接；蒸发器还与微型水泵和蜂窝结构管路连接，微型水泵通过小型蓄水箱与蜂窝结构管路连接；锂离子电池组与控制器连接；节流装置采用毛细管，毛细管的管径为0.5‐0.8mm；穿戴组件由多层组成；从内到外依次设置舒适层、透气层、隔热层和表面层；蒸发器采用板式换热器；水冷系统的管网布置形式采用蜂窝结构，分布呈网状；冷凝器采用平行流换热器；小型风扇与平行流换热器平行放置。本实用新型专利技术能够使得衣服内微环境的温度维持在使用者设定的温度的±1.5℃范围内，为人体提供一个舒适的衣内微环境。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空调服，特别是涉及一种基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服，该空调服参考蜂窝结构的特点实现紧凑、轻量化，直接为人体提供一种舒适的微气候环境。
技术介绍
人体对温度是很敏感的，长时间在高温环境下工作，危险性随时都存在。从国内外大量的现场调研结果发现，热环境的水平影响人们的劳动效率，其影响程度随劳动类型、紧张程度的不同而不同。有研究表明，在偏离热舒适区域的环境温度下从事体力劳动，小事故和缺勤现象发生的机率增加，产量下降；当环境有效温度超过27℃，需要运用神经操作、警觉性和决断技能的工作，效率会明显降低；在热环境中暴露时间的长短也会影响工作效率。人体为了维持正常的体温，必须使产热和散热保持平衡。人体与外界的热交换形式包括对流、辐射和蒸发。在高温条件下，仅依靠人体自身的散热，效果有限，因此，需要借助外界条件给人体散热，维持产热与散热平衡。近年来，针对在高温环境下工作的人们，已经开发了许多种防护服，如通过相变材料的相变吸收热量来降低温度，但其相变材料需要定期更换，不能够重复使用；还有就是在防护服上装上微型风扇，通过风扇来加强衣服内空气流动，增强对流换热来降温，不过其调节能力差，效果不明显。此外，还有一些制冷技术用在人体降温上，如半导体制冷、吸附式制冷等。一般情况下，半导体制冷的COP值比较低，要获得足够的冷量，需要消耗较多的能量，所以半导体制冷较少用于空调服。目前，吸收式制冷常用的工质对为溴化锂‐水溶液，但溴化锂‐水溶液对一般金属有较强的腐蚀性，对系统的寿命有较大的影响，也会使得系统比较复杂。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服，能够有效地解决上述背景中人体在高温环境下散热不足、工作效率低下的问题，使得衣服内微环境的温度维持在使用者设定的温度的±1.5℃范围内，为人体提供一个舒适的衣内微环境。本技术使用蒸气压缩式制冷有质量流量小、冷凝温度低及COP高等优点，且技术成熟，其关键零部件如压缩机的小型化可满足穿戴设备的要求，很适合用于穿戴式空调服。本分吗蜂窝夹层的蜂窝孔格大小、高矮及其构成格子的薄片厚度等决定表板局部屈曲、孔格壁板屈曲的临界应力及夹层结构的保温性能。这些尺寸的选择，能够保证在承受一定的屈曲载荷的同时具有一定的保温性能。同时，蜂窝结构容易大范围布置，能够使得温度分布均匀。本技术目的通过如下技术方案实现：一种基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服，包括穿戴组件、锂离子电池组、控制器、微型压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、微型水泵、小型蓄水箱、蜂窝结构管路和小型风扇；节流装置分别与冷凝器和蒸发器连接；微型压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接；蒸发器还与微型水泵和蜂窝结构管路连接，微型水泵通过小型蓄水箱与蜂窝结构管路连接；锂离子电池组与控制器连接；所述节流装置采用毛细管，毛细管的管径为0.5‐0.8mm，毛细管设置为螺旋状，毛细管的直线长度为400～500mm；所述穿戴组件由多层组成；从内到外依次设置舒适层、透气层、隔热层和表面层；所述蒸发器采用板式换热器；节流装置接制冷剂入口，制冷剂出口接到微型压缩机吸气口；微型水泵的出水口接板式换热器的载冷剂入口，载冷剂出口接蜂窝结构管路进口；所述水冷系统的管网布置形式采用蜂窝结构，分布呈网状；所述蜂窝结构管路设置在透气层和隔热层之间；蜂窝结构管路与透气层和隔热层胶合；蜂窝结构管路由软铜管形成一系列六边形孔格网状结构，软铜管的管径为2‐4mm；蜂窝结构管路进口位于蜂窝结构管路出口的下方，蜂窝结构管路进口与板式换热器的载冷剂出口连接，蜂窝结构管路出口与小型蓄水箱的进口连接；所述控制器包括按键模块、记忆模块、温度传感器、压缩机控制模块、风机控制模块、水泵控制模块、LED显示模块和处理器；处理器分别与按键模块、记忆模块、温度传感器、压缩机控制模块、风机控制模块、水泵控制模块和LED显示模块连接；按键模块3‐1用于用户设定温度，操作系统；压缩机控制模块与微型压缩机连接；风机控制模块与风扇连接；水泵控制模块与微型水泵连接；所述冷凝器采用平行流换热器；小型风扇与平行流换热器平行放置。为进一步实现本技术目的，优选地，所述的微型压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、微型水泵、小型蓄水箱与锂离子电池组安装在一个支承框架上，支承框架设置在穿 戴组件的背部上。优选地，所述的毛细管的管径为0.67mm。优选地，所述的舒适层采用普通的服装材料；透气层的材料由在布基上覆盖聚四氟乙烯制得；隔热层的材料采用芳纶或芳砜纶混纺水刺非制造布；表面层采用普通的服装材料。优选地，所述的软铜管的管径为3mm。优选地，所述的蜂窝结构的单个孔格边长为0.5‐1.5cm。优选地，所述的控制器采用RY‐DB1501或RY‐DB1308型控制器，所述微型压缩机采用ACXZ14DC型微型制冷压缩机。优选地，所述的平行流换热器的翅片采用锯齿形翅片；平行流换热器采用铝合金材料制备。优选地，所述的基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服的总重量控制在4kg以下。优选地，所述按键模块选用QYF‐JP02型芯片，记忆模块选用EEPROM型芯片，压缩机控制模块选用RY‐DB1501，风机控制模块选用YK003型芯片，水泵控制模块选用LM2596型芯片，LED显示模块选用TM1638型芯片，处理器选用STC89C52型芯片。本技术基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服的主要原理：微型制冷系统主要包括微型压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、控制元件等，由锂离子电池组给整个微型制冷系统供电。从微型压缩机出来的高温高压气态制冷剂直接进入冷凝器中，热量向外界散发，制冷剂冷凝成高压液体，然后流经节流装置，成为低温低压的气液混合物，接着流入蒸发器中，吸收载冷剂水散发的热量，蒸发为低温低压气体，在压缩机的吸力作用下进入压缩机，重新开始新的循环。水泵将载冷剂水从小型蓄水箱中输送到板式换热器中进行热量交换，水的温度降低，接着进入衣服内的蜂窝结构管路，吸收人体的热量后温度升高，再回到小型蓄水箱中，如此反复循环。控制系统会根据衣服内的微环境的温度的变化调节压缩机转速，改变制冷剂流量，使衣服内微环境的温度保持在设定温度附近，误差不超过1.5℃。从而为人们提供舒适的微气候环境。本技术穿戴组件可以根据需求制成背心、长袖上衣、裤子等样式的空调服。本技术微型制冷系统的关键部件为微型压缩机，微型压缩机采用微型制冷压缩机，该微型压缩机的直径54mm，高69.3mm以内，重量不大于670g，采用直流电供电，电压12V或24V，制冷剂为R134a；压缩机转速范围为1800～6500r/min，可提供300W左右的冷量。本技术平行流换热器的翅片采用锯齿形翅片，能够极大地提高换热系数。同时配备一个小型风扇，加强对流体的扰动，获取更大的换热系数，使流体具有较大的过冷度，提高系统制冷量。所述平行流换热器的制造材料采用铝合金，减轻其自身重量。本技术节流装置采用毛细管，毛细管的管径约为0.67mm，比蒸发器用的管径小得多。毛细管的优点是结构简单，无运动部件，价格低廉；使用时不需装设储液器贮液器，制冷剂充注量少，这对减轻系统的总重量，提高便携性很有帮助；而且压缩机停止运转后，冷凝器与蒸发器内的压力可较快地自动达到平衡，减轻电本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服，其特征在于，包括穿戴组件、锂离子电池组、控制器、微型压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、微型水泵、小型蓄水箱、蜂窝结构管路和小型风扇；节流装置分别与冷凝器和蒸发器连接；微型压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接；蒸发器还与微型水泵和蜂窝结构管路连接，微型水泵通过小型蓄水箱与蜂窝结构管路连接；锂离子电池组与控制器连接；所述节流装置采用毛细管，毛细管的管径为0.5‐0.8mm，毛细管设置为螺旋状，毛细管的直线长度为400～500mm；所述穿戴组件由多层组成；从内到外依次设置舒适层、透气层、隔热层和表面层；所述蒸发器采用板式换热器；节流装置接制冷剂入口，制冷剂出口接到微型压缩机吸气口；微型水泵的出水口接板式换热器的载冷剂入口，载冷剂出口接蜂窝结构管路进口；水冷系统由管网、小型蓄水箱与微型水泵组成；所述水冷系统的管网布置形式采用蜂窝结构，分布呈网状；所述蜂窝结构管路设置在透气层和隔热层之间；蜂窝结构管路与透气层和隔热层胶合；蜂窝结构管路由软铜管形成一系列六边形孔格网状结构，软铜管的管径为2‐4mm；蜂窝结构管路进口位于蜂窝结构管路出口的下方，蜂窝结构管路进口与板式换热器的载冷剂出口连接，蜂窝结构管路出口与小型蓄水箱的进口连接；所述控制器包括按键模块、记忆模块、温度传感器、压缩机控制模块、风机控制模块、水泵控制模块、LED显示模块和处理器；处理器分别与按键模块、记忆模块、温度传感器、压缩机控制模块、风机控制模块、水泵控制模块和LED显示模块连接；压缩机控制模块与微型压缩机连接；风机控制模块与风扇连接；水泵控制模块与微型水泵连接；所述冷凝器采用平行流换热器；小型风扇与平行流换热器平行放置。...

【技术特征摘要】
1.基于仿生蜂窝结构的穿戴式空调服，其特征在于，包括穿戴组件、锂离子电池组、控制器、微型压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、微型水泵、小型蓄水箱、蜂窝结构管路和小型风扇；节流装置分别与冷凝器和蒸发器连接；微型压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接；蒸发器还与微型水泵和蜂窝结构管路连接，微型水泵通过小型蓄水箱与蜂窝结构管路连接；锂离子电池组与控制器连接；所述节流装置采用毛细管，毛细管的管径为0.5‐0.8mm，毛细管设置为螺旋状，毛细管的直线长度为400～500mm；所述穿戴组件由多层组成；从内到外依次设置舒适层、透气层、隔热层和表面层；所述蒸发器采用板式换热器；节流装置接制冷剂入口，制冷剂出口接到微型压缩机吸气口；微型水泵的出水口接板式换热器的载冷剂入口，载冷剂出口接蜂窝结构管路进口；水冷系统由管网、小型蓄水箱与微型水泵组成；所述水冷系统的管网布置形式采用蜂窝结构，分布呈网状；所述蜂窝结构管路设置在透气层和隔热层之间；蜂窝结构管路与透气层和隔热层胶合；蜂窝结构管路由软铜管形成一系列六边形孔格网状结构，软铜管的管径为2‐4mm；蜂窝结构管路进口位于蜂窝结构管路出口的下方，蜂窝结构管路进口与板式换热器的载冷剂出口连接，蜂窝结构管路出口与小型蓄水箱的进口连接；所述控制器包括按键模块、记忆模块、温度传感器、压缩机控制模块、风机控制模块、水泵控制模块、LED显示模块和处理器；处理器分别与按键模块、记忆模块、温度传感器、压缩机控制模块、风机控制模块、水泵控制模块和LED显示模块连接；压缩机控制模块与微型压缩机连接；风机控制模块与风扇连接；水泵控制模块与微型水泵连接；所述冷凝器采用平行流换热器；小型风扇与平行流换热器平行放置。2.根据权利要求1所述的基于仿生蜂窝结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：简弃非，罗立中，林成迪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44