一种可穿戴个人降温系统

技术领域

本发明属于制冷装备领域，尤其涉及一种可穿戴个人降温系统。

背景技术

现代社会，很多职业依然需要在高温下进行作业，例如，建筑工人、环卫工人、交警以及军人等。会导致人体缺氧、耐力降低、注意力分散、记忆力衰退、反应迟钝等一系列生理变化。这些生理变化严重影响这工作人员的工作情绪和身体健康，并大大降低工作质量和工作效率。

公告号为CN105455242A的中国专利公开了一种基于微型制冷的穿戴式空调服，其冷凝器通过节流装置和蒸发器连接；微型压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接；锂离子电池组与控制器连接；节流装置采用毛细管；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；蒸发器采用毛细管网；毛细管网设置在透气层和隔热层之间，毛细管网的结构为集分水式结构，在穿戴组件的上下端分别设有一圈收集管路；上下收集管路之间间隔设有多条直线型的软铜管，蒸发器进口位于蒸发器出口下方，蒸发器进口与节流装置连接，蒸发器出口与微型压缩机的进气管路连接。

然而上述空调服存在以下问题：受到普通压缩机的构造原理的限制，导致普通压缩机在工作时不可以发生倾斜甚至倒置，压缩机发生倾斜将会导致压缩机供油不稳定，压缩机性能大大降低甚至损坏。而上述空调服的使用者为交警、工人等，其在使用时可能需要弯腰、奔跑甚至倒置，从而上述空调服的使用效果和工作效率将受到严重影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种可穿戴个人降温系统，搭载了对置式直线压缩机，不受机体角度的限制，能够在倾斜或倒置的情况下正常运行。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种可穿戴个人降温系统，包括制冷系统、循环降温系统和穿戴组件；

制冷系统包括依次连接且形成闭合回路的压缩机、冷凝器、节流器和蒸发器，蒸发器内填充有制冷剂；所述压缩机为对置式无油线性驱动压缩机；

循环降温系统包括依次连接且形成闭合回路的热交换组件、循环泵和冷却管路；热交换组件内填充有用于和制冷剂进行热交换的热交换介质；所述冷却管路安装在穿戴组件上；

还包括控制器，所述压缩机、循环泵均与控制器连接。

进一步的，所述压缩机包括机壳，机壳内中部设置有压缩腔，压缩腔中部的一侧设置有吸气阀，另一侧设置排气阀；压缩腔内对称且滑动设置有一对金属的柱塞，每个柱塞远离压缩腔的一端都连接有板簧组件，所述板簧组件包括若干环形的板簧，所述柱塞和板簧的内缘固定连接，机壳内壁与板簧的外缘固定连接；每个柱塞的外侧均设置有永磁体和线圈，线圈连接电源。

进一步的，所述热交换组件为水箱，所述蒸发器设置于水箱内。

进一步的，所述水箱内设置有温度传感器，所述温度传感器与控制器连接。

进一步的，所述热交换介质为水，所述水箱设置有注水口。

进一步的，所述节流器选用毛细管。

进一步的，所述冷凝器一侧设置有风扇，所述风扇与控制器连接。

进一步的，还包括保护罩，所述制冷系统、热交换组件、循环泵和控制器均置于保护罩内。

进一步的，所述保护罩位于风扇出风口的一侧留有散热腔，散热腔呈穹顶状，散热腔上设置有散热孔。

进一步的，所述穿戴组件包括依次设置的内里、背心、外套和背包，所述冷却管路排布在背心上。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明为可穿戴个人降温系统，能够为户外高温作业者提供清凉和舒适，提升高温作业者的工作状态，延长工作时间，也能够避免因高温产生的休克、晕厥和高温症；本发明采用空调制冷原理，比风扇的制冷效果更好；本发明的冷却管路布满整个背心，从而能够对使用者的前胸、后背都进行降温，为使用者的机体提供舒适的环境；

2、本发明采用无油线性驱动压缩机，不需要使用润滑油，从而没有方向上的限制，符合可穿戴空调服的使用要求，能够在倾斜甚至倒置的情况下正常运行；

3、本发明采用对置式柱塞结构，能够抵消柱塞运动带来的振动。并且整个压缩机的壳体、端盖、柱塞、板簧组件、永磁体以及线圈均对称设计，从而极大地降低结构设计上能够引发的振动；

4、采用板弹簧组件支撑柱塞的活塞杆，使得活塞杆运动时不会产生摩擦阻力；

5、进气阀和排气阀中间分置，结构设计合理，工作效率高；

6、本发明中冷凝器的冷凝温度能够达到40度，蒸发温度达到20度，并且能效比（cop，为制冷量和输入功率的比值）大于3。

附图说明

图1为实施例一中降温系统的结构示意图；

图2为实施例一中背心的结构示意图；

图3为实施例一中背包的结构示意图；

图4为实施例二的整体结构示意图；

图5为实施例二中板簧的结构示意图。

图中，10、压缩机；20、冷凝器；210、风扇；30、节流器；40、蒸发器；410、加注接头；50、保护罩；510、散热腔；520、散热孔；60、水箱；610、温度传感器；70、冷却管路；710、快速接头；80、循环泵；90、背心；100、背包；

1、电源接头；2、端盖；3、机壳；31、中轴线；4、衬套；41、缸套；42、压缩腔；43、导气室；5、板簧组件；51、支撑板簧；52、平衡板簧；53、外缘；54、内缘；55、螺旋线槽；56、板簧臂；6、柱塞；61、活塞体；62、活塞杆；7、永磁体；71、线圈；8、吸气阀；9、排气阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

实施例一

本发明提供一种可穿戴个人降温系统，包括制冷系统、循环降温系统、保护罩、控制器和穿戴组件。

如图1所示，制冷系统安置于保护罩内。制冷系统包括依次连接且形成闭合回路的压缩机10、冷凝器20、节流器30和蒸发器40，蒸发器40内填充有制冷剂。

其中，冷凝器20水平且横向安置于保护罩50的上部，并且在冷凝器20的上方设置风扇210，风扇210的出风口竖直向上，保护罩50位于风扇210出风口的上方留有散热腔510，散热腔510呈穹顶状，散热腔510上设置有散热孔520。

压缩机10横向设置于保护罩50的中部，该压缩机10采用对置式无油线性驱动压缩机。

蒸发器40设置于保护罩50的底部，本实施例中的蒸发器40采用换热盘管。蒸发器40内的制冷剂采用氟利昂。蒸发器40的出口连接压缩机10的进口，另外，在蒸发器40的出口管道上设置有用于添加氟利昂的加注接头410。

节流器30选用选用毛细管，连接于压缩机10出口和蒸发器40进口。

循环降温系统包括依次连接且形成闭合回路的热交换组件、循环泵80和冷却管路70。

其中，本实施例中热交换组件为水箱60，并且蒸发器40设置于该水箱60内。水箱60内填充水，作为热交换介质，与制冷剂进行热交换。水箱60内还设置有温度传感器610，用于监测水箱60温度。

循环泵80设置于水箱60的一侧并与水箱60出口连接，循环泵80出口连接冷却管路70，冷却管路70的出口接入水箱60的入口。另外，为了方便冷却管路70与水箱60、循环泵80的连接，在保护罩50的侧壁安装一个双通道的快速接头710，一个用于冷却管路70和循环泵80的连接，另一个用于冷却管路70和水箱60的连接。快速接头710和冷却管路70、循环泵80之间可通过软管连接。

控制器，设置于水箱60左侧的位置，固定于保护罩50底壁上（图中，控制器未示出），本实施例中控制器采用型号为S7-200的PLC控制器。所述压缩机10、风扇210、循环泵80、温度传感器610均与控制器连接。在保护罩50的底部还设置有电池盒，其内放置有电池，电池与控制器连接，用于给控制器供电。

如图2和3所示，穿戴组件包括依次设置的内里、背心90、外套以及背包100。其中，保护罩50放置于背包100内，冷却管路70由若干细管组成，均匀的排布在背心90上。背心90夹在内里和外套之间，用于防护冷却管路70。穿戴组件还包括双肩包，双肩包固定在外套背部。保护罩50置于双肩包内。

使用方法和工作原理：

使用时，先将穿戴组件穿在使用者的身上并将双肩包套于双肩；然后开启控制器的开关，压缩机10、循环泵80、风扇210和温度传感器610同时开始工作。

制冷系统的工作原理如下：

压缩机10启动并做功，将高温低压的氟利昂蒸汽从蒸发器40抽入压缩机10中压缩为高温高压的蒸汽，然后输送到冷凝器20中与空气进行热交换，冷凝器20将高温高压的蒸汽冷凝为低温高压的液态氟利；低温高压的液态氟利昂经由毛细管节流，变成低温低压的液态氟利昂，然后流入到蒸发器40中，与水箱60中的水进行热交换，低温低压的液态氟利昂将水的热量吸收后变成高温低压氟利昂蒸汽；然后再次被压缩机10吸入，到达循环制冷的目的。

其中，冷凝器20上方安置的风扇210能够加速空气流动，从而加速冷凝器20对蒸汽的冷凝作用。

循环降温系统的工作原理如下：

循环泵80工作，将水箱60中与氟利昂换热降温后的水抽出，然后输送到冷却管路70中，从而对人体进行降温。冷却管路70中吸收人体热量后的水流回水箱60继续循环使用。

实施例二

本发明还提供一种可穿戴空调服用无油线性驱动压缩机，如图4和5所示，包括机壳3，该壳体为对称结构，以其中心的中轴线31为对称轴对称。机壳3为中空的壳体，其两侧设置端盖2，端盖2上设置有电源接头1，用于连接电源。

机壳3内中部设置有一衬套4，衬套4内固定有缸套41，缸套41中空，其空心部分为压缩腔42。压缩腔42横向设置，压缩腔42内沿中轴线31对称且滑动设置有一对柱塞6，该柱塞6包括活塞体61和活塞杆62，活塞杆62的长度不小于柱塞6长度的一半。活塞体61滑动连接于压缩腔42内并且与压缩腔42间隙配合，活塞体61侧壁开设气槽611，避免活塞体61和压缩腔42之间形成真空，从而降低活塞体61在压缩腔42内滑动时的阻力。活塞杆62伸出压缩腔42，并通过板簧组件5支撑。该板簧组件5由若干个板簧组成。板簧为环形结构，包括内缘54和外缘53，其中部开设若干螺旋线槽55，从而在相邻的螺旋线槽55之间形成板簧臂56，使得内缘54和外缘53在板簧的轴线方向上能够产生弹性形变。

在本实施例的结构中，板簧的内缘54和活塞杆62固定连接，外缘53和机壳3内壁固定连接。从而使得活塞杆62能够在无摩擦力的情况下运动，同时也起到支撑柱塞6的作用。按照作用分类，本实施例中的板簧组件5包括若干支撑板簧51和若干平衡板簧52，所述支撑板簧51由若干板簧相互紧贴并安装在活塞杆62的端部，平衡板簧52间隔均匀的分布在活塞体61和支撑板簧51之间的活塞杆62上。支撑板簧51起到主要的支撑作用，而平衡板簧52起到平衡整个柱塞6的作用，其尽可能的均布在活塞杆62的整个杆体上，从而提高柱塞6的平衡性。

衬套4中部朝向缸套41延伸设置有凸台，从而在衬套4和缸套41之间留出间隙。间隙中设置永磁体7和线圈71，线圈71接入电源接头1。由于通电导体在磁场中会产生力，力的大小取决于磁场强度和电流大小，运动方向取决于磁场方向和电流方向；因此，本实施例中，当线圈71接入交流电源中后，金属的柱塞6将会在线圈71和永磁体7的作用下在压缩腔42内往复运动。

压缩腔42中部连通设置有一对导气室43，其中一个导气室43连接有吸气阀8，另一个导气室43连接排气阀9。吸气阀8和排气阀9均为单向阀。

具体实施说明：

将壳体两端的电源接头1接入交流电源，线圈71通电，在永磁体7的磁场的作用下，对活塞体61产生力的作用，从而驱动活塞体61在压缩腔42内往复运动。当两个活塞体61向两侧分开运动，压缩腔42内产生负压，吸气阀8在气压作用下自动打开，从而将吸气阀8外部的低压气体吸入压缩腔42内；当两个活塞体61相对运动时，压缩腔42内的气压急剧增大，当压缩腔42内的气压大于吸气阀8以及排气阀9外部的气压时，吸气阀8自动关闭，排气阀9自动打开，将高压气体排出。

本发明的优势：

1、本发明为无油压缩机，不需要使用润滑油，从而没有方向上的限制，符合可穿戴空调服的使用要求，能够在倾斜甚至倒置的情况下正常运行；

2、本发明采用对置式柱塞结构，能够抵消柱塞运动带来的振动。并且整个压缩机的壳体、端盖、柱塞、板簧组件、永磁体以及线圈均对称设计，从而极大地降低结构设计上能够引发的振动；

3、采用板弹簧组件支撑柱塞的活塞杆，使得活塞杆运动时不会产生摩擦阻力；

4、进气阀和排气阀中间分置，结构设计合理，工作效率高；

5、本发明中冷凝器的冷凝温度能够达到40度，蒸发温度达到20度，并且能效比（cop，为制冷量和输入功率的比值）大于3。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。