基于压缩机制冷的便携式带电作业水循环降温制冷衣

技术领域

本发明涉及配电线路作业技术领域，具体涉及基于压缩机制冷的便携式带电作业水循环降温制冷衣。

背景技术

配电线路的带电作业中，由于配电网的电压低，三相导线之间的空间距离小，而且配电设施密集，使作业范围窄小，在人体活动范围内很容易触及不同电位的电力设施，因此，安全防护方式之一是作业人员穿戴绝缘防护用具。整套绝缘防护用具包括绝缘衣、裤、靴、帽、手套、肩套、袖套、胸套、背套等，其材质主要有橡胶制品、树脂E.V.A制品、塑料制品等,这些材料均为优良的绝缘材料，不仅具有高电气绝缘强度，而且应有较好的防潮性和柔软性，使作业人员在穿戴绝缘服后在保证其绝缘性的同事仍可比较方便的工作。

由于带电作业主要在户外进行，夏季炎热酷暑对带电作业人员带来极大的不便。尤其是身着绝缘服后，绝缘服本身不透气，带电作业人员头顶烈日，更加闷热。在高温环境下，人的生理功能尤其是体温调节、水盐代谢、血液循环等功能都出现异常改变，比如大量出汗，使心血管的负担加重。如果高温超过了人体的耐受力，轻则降低工作效率，重则并影响判断力甚至直接引起中暑，给作业人员人身带来安全隐患。通过自身装置降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰，如采取降温措施或降温用具，将极大的改善作业人员的工作条件。

目前，国内外均有具有降温功能的降温服，已用于高温、高热、高湿环境下防暑降温，如冶金、铸造、玻璃、消防、厨师等；以及露天工作、活动的人群，如交警、环卫、铁路、建筑、石油、司机等；另外还用于户外、训练、登山、垂钓、高尔夫等休闲活动或农业场所等。但还未见用于电力行业特别是带电作业的工作中。目前降温服主要包括以下几种类型：

第一种是以冷凝剂、相变材料作为冷源的冰背心。将作为冷源的材料直接注入由防漏材料制成的衣服中，或者注入由防漏材料做成条状或袋装冷包、再将冷包插入衣服中。通过对衣服或冷包进行低温浸泡或放入冰箱降温等方式对其进行降温，使背心在一定时间内保持较低温度，从而起到冷却降温作用。

第二种是采用空气压缩制冷。在衣服上安装压缩空气流经涡流管产生低温冷气，在衣服中通入冷气，通过背心内的小孔输入到使用者的背部、胸部及脸部，使使用者的上身处于舒适的温度，对人体进行冷却。使用时用腰带将涡流管主机佩戴于腰间，将空调服穿于工作服内，接入压缩空气机，打开空气调节阀进行降温工作，通过调节阀门可进行温度控制。该类降温服的特点是：温度低，可连续不间断工作。但空气压缩制冷的成本极高，并且空气压缩机体积大，比较重不适合移动使用。

第三种为微形风扇吹汗排热，也就是微形风扇式的降温衣，通过将衣服连接到配有冷却空气喷嘴（壶）的清洁压缩空气源。使使用者得到连续冷气流，促进身体的自然蒸发冷却。此外气流隔绝了沙砾，灰尘和纤维，保证使用者的干燥和洁净。这类降温服的作用相当于风扇，吹起来外形不佳，特别在高温天气，很难满足人体对降温的需求。

第四种是通过半导体冷片作为冷源的冰背心，这种产品由于对电量要求以及散热等要求较高。

第五种是通过冷却水循环降温，俗称水冷冰背心、冷却背心。通过循环水导入冷源中的冷量，从而降低人体皮肤和血液的温度。由制冷系统、水泵、输送管道及水冷服等几部分组成一个微环境水冷服系统。该系统通过将水制冷，经由管道输送至穿着在人体上的水冷服上，冷水在水冷服上的管道流动，通过传导和对流带走热量，从而使人体保持凉爽。该类降温服以水为传热介质，由于水的传热能力是同体积空气的数千倍，因此冷却效率比通风降温系统更高，而且输送传热介质的能耗更小。

综合市面及在研的各类降温服，目前的降温服主要特点如下：

(1) 可自由随身携带，不影响移动或运动。

(2) 背心的设计完全符合人的体形，适合贴身穿着，冷量散发均匀。

(3) 恒温效果，部分型号可调节温度。

(4)制冷时间长，可通过添加冷源循环使用。

(5) 体积小，重量轻。

从带电作业现场需求考虑，采用小型化带电作业压缩机制冷型水循环降温服更适合现场试用，但面临着新的要求和亟待解决的问题，在压缩机主机在进行制冷工作时，压缩机主机的自身散热大多通过散热扇的方式进行风冷散热，导热散热效果差，因此，将降温措施及降温用具应用于配网带电作业上，还需要做进一步研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于压缩机制冷的便携式带电作业水循环降温制冷衣，解决了在压缩机主机在进行制冷工作时，压缩机主机的自身散热大多通过散热扇的方式进行风冷散热，导热散热效果差的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

基于压缩机制冷的便携式带电作业水循环降温制冷衣，该制冷衣包括背心本体、水流循环管道和制冷装置，

所述水流循环管道呈蛇形走线状布设于所述背心本体的内部，所述水流循环管道的两端分别通过软管与所述制冷装置的两端连通；

所述制冷装置包括机箱、蓄水箱、循环泵、压缩机主机和散热装置，所述机箱的内部分别安装有所述蓄水箱和压缩机主机，所述压缩机主机将所述蓄水箱内的冷却水进行恒温制冷，并将制冷后的所述冷却水流入所述水流循环管道形成循环水流，对所述背心本体进行循环降温制冷。

优选的，所述机箱的顶部左前侧分别设有出水接头和回水接头；

所述出水接头的一端通过所述软管与所述水流循环管道的进水端相连通，另一端与所述蓄水箱的出水端相连通；

所述回水接头的一端通过所述软管与所述水流循环管道的回水端相连通，另一端与所述蓄水箱的回水端相连通；

且所述蓄水箱的出水端或回水端任一端部安装有供所述冷却水在所述水流循环管道内进行循环输送的所述循环泵。

优选的，所述机箱的顶部左后侧还包括设置的加水口，所述加水口用于对所述蓄水箱内部进行加注水。

优选的，所述机箱的顶部中部还包括由前至后依次设置的显示屏、指示灯和提手；

所述显示屏为LED数码管显示屏；

所述指示灯包括运行绿灯、故障黄灯和电量红灯；

位于所述显示屏右侧还包括设置的调温旋钮，所述调温旋钮采用带开关的档位旋钮，设置从10℃到20℃，每档调节2℃，温度控制精度在1℃；

位于所述调温旋钮的后侧还包括设置的电源输入插座，位于所述调温旋钮的右侧还包括设置的拔插式锂电池组，所述电池组的顶部设有电池把手和电源输出插座；

所述电源输入插座和所述电源输出插座之间通过相适配的电源线进行快速拔插接通导电。

优选的，所述散热装置包括第一散热装置、第二散热装置和感温探头；

所述第一散热装置包括进风口、出风口和散热扇，所述机箱的前侧壁开设有所述进风口，所述进风口上嵌设有金属防尘网，所述机箱的后侧壁开设有若干出风口，所述出风口上安装有所述散热扇；

所述第二散热装置包括铝质的呈蛇形走线状布设的冷却管和电磁阀，所述冷却管布设于所述压缩机主机周围，且所述冷却管与所述压缩机主体之间布设的距离为5-10mm，所述冷却管的一端与所述蓄水箱的出水端相连通，所述冷却管的另一端与所述蓄水箱的回水端相连通，且所述冷却管的两端均安装有所述电磁阀；

所述感温探头安装于所述压缩机主机上，用于对所述压缩机主机对冷却水工作制冷时产生的热量进行实时监测。

优选的，所述冷却管的外壁镀覆有石墨烯涂层，且所述石墨烯涂层的厚度为0.5-2mm。

优选的，所述冷却管的外壁上还包括沿所述冷却管布设路线套设的环形散热翅片，所述环形散热翅片为铜质散热材质制成。

优选的，所述蓄水箱内部还包括设置的热电偶温度传感器和超声波液位传感器；

所述热电偶温度传感器用于对所述蓄水箱内经所述压缩机工作制冷时的水温进行实时监测；

所述超声波液位传感器用于对所述蓄水箱内的水量进行实时监测。

优选的，所述蓄水箱的内壁和所述水流循环管道的外壁均包覆有隔热层保温，所述隔热保温层由外至内依次为XPE泡棉层和玻璃纤维泡棉层。

优选的，还包括设置的智能嵌入式PWM控制器，所述控制器分别与所述循环泵、所述压缩机主机、所述显示屏、所述指示灯、所述调温旋钮、所述电池组、所述散热扇、所述电磁阀、所述感温探头、所述热电偶温度传感器和所述超声波液位传感器电性相连。

本发明的有益效果为：

本发明在采用上述部件的设计和使用下，不仅可以达到对制冷衣进行恒温制冷的效果，同时解决了在压缩机主机在进行制冷工作时，压缩机主机的自身散热大多通过散热扇的方式进行风冷散热，导热散热效果差的问题，同时电池采用模块化设计，快速拆装电池以提升巡航时间，快速连接降温服与压缩机主机；且LED数码管显示屏由于是主动发光，在阳光下也显示清晰，方便观察；

而且本发明结构新颖、设计合理，体积小、便携性高，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中制冷装置的正视图；

图3为本发明中制冷装置的后视图；

图4为本发明中机箱内部冷却管布设的局部结构示意图；

图5为本发明的电路连接图。

图中：1-背心本体、2-水流循环管道、3-制冷装置、31-机箱、32-蓄水箱、33-循环泵、34-压缩机主机、351-进风口、352-出风口、353-散热扇、354-冷却管、355-电磁阀、356-感温探头、4-出水接头、5-回水接头、6-加水口、7-显示屏、8-指示灯、81-运行绿灯、82-故障黄灯、83-电量红灯、9-提手、10-调温旋钮、11-电源输入插座、12-电池组、13-电池把手、14-电源输出插座、15-热电偶温度传感器、16-超声波液位传感器、17-控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-5所示：本发明具体公开了一种基于压缩机制冷的便携式带电作业水循环降温制冷衣，该制冷衣包括背心本体1、水流循环管道2和制冷装置3，

水流循环管道2呈蛇形走线状布设于背心本体1的内部，水流循环管道2的两端分别通过软管与制冷装置3的两端连通；

制冷装置3包括机箱31、蓄水箱32、循环泵33、压缩机主机34和散热装置，机箱31的内部分别安装有蓄水箱32和压缩机主机34，压缩机主机34将蓄水箱32内的冷却水进行恒温制冷，并将制冷后的冷却水流入水流循环管道2形成循环水流，对背心本体1进行循环降温制冷。

具体的，机箱31的顶部左前侧分别设有出水接头4和回水接头5；

出水接头4的一端通过软管与水流循环管道2的进水端相连通，另一端与蓄水箱32的出水端相连通；

回水接头5的一端通过软管与水流循环管道2的回水端相连通，另一端与蓄水箱32的回水端相连通；

且蓄水箱32的出水端或回水端任一端部安装有供冷却水在水流循环管道2内进行循环输送的循环泵33。

具体的，机箱31的顶部左后侧还包括设置的加水口6，加水口6用于对蓄水箱32内部进行加注水。

具体的，机箱31的顶部中部还包括由前至后依次设置的显示屏7、指示灯8和提手9；

显示屏7为LED数码管显示屏7；

指示灯8包括运行绿灯81、故障黄灯82和电量红灯83；

位于显示屏7右侧还包括设置的调温旋钮10，调温旋钮10采用带开关的档位旋钮，设置从10℃到20℃，每档调节2℃，温度控制精度在1℃；

位于调温旋钮10的后侧还包括设置的电源输入插座11，位于调温旋钮10的右侧还包括设置的拔插式锂电池组12，电池组12的顶部设有电池把手13和电源输出插座14；

电源输入插座11和电源输出插座14之间通过相适配的电源线进行快速拔插接通导电。

具体的，散热装置包括第一散热装置、第二散热装置和感温探头356；

第一散热装置包括进风口351、出风口352和散热扇353，机箱31的前侧壁开设有进风口351，进风口351上嵌设有金属防尘网，机箱31的后侧壁开设有若干出风口352，出风口352上安装有散热扇353；

第二散热装置包括铝质的呈蛇形走线状布设的冷却管354和电磁阀355，冷却管354布设于压缩机主机34周围，且冷却管354与压缩机主体之间布设的距离为5-10mm，冷却管354的一端与蓄水箱32的出水端相连通，冷却管354的另一端与蓄水箱32的回水端相连通，且冷却管354的两端均安装有电磁阀355；

感温探头356安装于压缩机主机34上，用于对压缩机主机34对冷却水工作制冷时产生的热量进行实时监测。

具体的，冷却管354的外壁镀覆有石墨烯涂层，且石墨烯涂层的厚度为0.5-2mm。

具体的，冷却管354的外壁上还包括沿冷却管354布设路线套设的环形散热翅片，环形散热翅片为铜质散热材质制成。

具体的，蓄水箱32内部还包括设置的热电偶温度传感器15和超声波液位传感器16；

热电偶温度传感器15用于对蓄水箱32内经压缩机工作制冷时的水温进行实时监测；

超声波液位传感器16用于对蓄水箱32内的水量进行实时监测。

具体的，蓄水箱32的内壁和水流循环管道2的外壁均包覆有隔热层保温，隔热保温层由外至内依次为XPE泡棉层和玻璃纤维泡棉层。

具体的，还包括设置的智能嵌入式PWM控制器17，控制器17分别与循环泵33、压缩机主机34、显示屏7、指示灯8、调温旋钮10、电池组12、散热扇353、电磁阀355、感温探头356、热电偶温度传感器15和超声波液位传感器16电性相连。

工作原理：本发明进行使用时，通过设置的制冷装置3工作，即压缩机主机34将蓄水箱32内的冷却水进行恒温制冷，循环泵33将制冷后的冷却水输送流入水流循环管道2形成循环水流，对背心本体1进行循环降温制冷的目的；

而且其中水流循环管道2呈蛇形走线状布设于背心本体1的内部，可以进一步提高对背心本体1的降温制冷效果；

而且其中通过机箱31的顶部左前侧分别设有出水接头4和回水接头5，通过软管可以实现快速拔插连通，方便快捷；

而且其中通过机箱31的顶部左后侧还包括设置的加水口6，方便加水口6用于对蓄水箱32内部进行加注水；

而且其中通过机箱31的顶部中部还包括由前至后依次设置的显示屏7、指示灯8和提手9；

显示屏7可以方便作业人员观察水温、液位变化，且显示屏7为LED数码管显示屏7，由于工作在室外，太阳光直射，普通的液晶显示屏7可视度很差，不方便操作工人观察，LED数码管显示屏7由于是主动发光，在阳光下也显示清晰；

指示灯8包括运行绿灯81、故障黄灯82和电量红灯83，可以方便作业人员通过运行绿灯81、故障黄灯82和电量红灯83不同的颜色灯光的亮起，了解制冷装置3的工作状态；

提手9的设置，方便作业人员携带使用；

而且其中位于显示屏7右侧还包括设置的调温旋钮10，调温旋钮10采用带开关的档位旋钮，设置从10℃到20℃，每档调节2℃，温度控制精度在1℃，进一步提高温度调节控制的便利性和精确性；

其中位于调温旋钮10的后侧还包括设置的电源输入插座11，位于调温旋钮10的右侧还包括设置的拔插式锂电池组12，电池组12的顶部设有电池把手13和电源输出插座14，拔插式锂电池组12的设置可以方便作业人员通过观察电量红灯83的亮起，了解电池组12的电量，可实现快速插拔更换电次以提升续航时间；电源输入插座11和电源输出插座14之间通过相适配的电源线进行快速拔插接通导电，方便拆卸和导通；

而且散热装置包括第一散热装置、第二散热装置和感温探头356，当压缩机主机34工作对蓄水箱32内的冷却水进行恒温制冷时，压缩机主机34上会产生大量热量，通过设置的感温探头356监测到压缩机主机34上的温度超过控制器17的预设阈值时，会发送信号至控制器17，控制器17控制散热装置工作，即第一散热装置和第二散热装置同步工作，便于对压缩机主机34进行快速及时散热；

当第一散热装置工作对压缩机主机34进行散热时，控制散热扇353工作，外界空气流经进风口351进入，对机箱31内部的压缩机主机34进行吹风散热，而机箱31内部的热空气流经出风口352快速排出，同时进风口351上嵌设有金属防尘网，可以避免粉尘随外界空气流进入机箱31内部，达到防尘过滤的目的；

当第二散热装置工作时，控制冷却管354两端的电磁阀355打开，上述经蓄水箱32的出水端输出至水流循环管道2内的冷却水，会经电磁阀355的打开分流进入冷却管354内部，对压缩机主机34上产生的热量进行快速吸热降温，同时吸收热量后的冷却水经冷却管354的另一端输送回流至蓄水箱32的回水端，达到不断循环输送的目的；进而通过第一散热装置和第二散热装置的同步工作，可以进一步提高对压缩机主机34工作时进行散热降温的效果；

而且其中通过冷却管354的外壁镀覆有石墨烯涂层，且石墨烯涂层的厚度为0.5-2mm，可以进一步提高冷却管354的吸热降温效果；

冷却管354的外壁上还包括沿冷却管354布设路线套设的环形散热翅片，环形散热翅片为铜质散热材质制成，进一步提高了提高冷却管354的吸热降温效果；

而且其中通过蓄水箱32内部还包括设置的热电偶温度传感器15和超声波液位传感器16，热电偶温度传感器15用于对蓄水箱32内经压缩机工作制冷时的水温进行实时监测，方便压缩机主机34对蓄水箱32内的冷却水进行恒温制冷；

超声波液位传感器16用于对蓄水箱32内的水量进行实时监测，方便显示屏7上随时观察蓄水箱32内的液位变化，进行随时加注冷却水；

而且其中蓄水箱32的内壁和水流循环管道2的外壁均包覆有隔热层保温，隔热保温层由外至内依次为XPE泡棉层和玻璃纤维泡棉层，进一步提高隔热保温效果；

本发明在采用上述部件的设计和使用下，不仅可以达到对制冷衣进行恒温制冷的效果，同时解决了在压缩机主机34在进行制冷工作时，压缩机主机34的自身散热大多通过散热扇353的方式进行风冷散热，导热散热效果差的问题，同时电池采用模块化设计，快速拆装电池以提升巡航时间，快速连接降温服与压缩机主机34；且LED数码管显示屏7由于是主动发光，在阳光下也显示清晰，方便观察；

上述循环泵33、压缩机主机34、显示屏7、指示灯8、调温旋钮10、电池组12、散热扇353、电磁阀355、感温探头356、热电偶温度传感器15和超声波液位传感器16等电器元件的控制方式是通过与其配套的智能嵌入式PWM控制器17进行控制的，且控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，仅对其进行使用，未对其进行改进，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细对控制方式和电路连接进行赘述。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。