本發(fā)明屬于個(gè)體冷卻服裝領(lǐng)域，更具體地，涉及一種智能液冷服。

背景技術(shù)：

惡劣的高溫工作環(huán)境存在于多個(gè)行業(yè)，如夏天露天作業(yè)的建筑工地、交通指揮、道路清潔、軍隊(duì)露天訓(xùn)練場等，常常面臨35℃以上的高溫；封閉式坦克和裝甲車在夏季日照下車內(nèi)溫度可高達(dá)50℃；玻璃制造、冶金、煉鋼等行業(yè)車間溫度經(jīng)常在50℃～70℃以上。由于工作場所和環(huán)境的限制，這些行業(yè)基本不可能配置空調(diào)等常用的室內(nèi)控溫裝置，而普通的風(fēng)冷受其方式固有的冷卻效果的限制，無法滿足現(xiàn)場人員的散熱需求。另外一些行業(yè)如消防和傳染病防護(hù)，工作人員必須穿著封閉式的防護(hù)服，在出入火災(zāi)現(xiàn)場的消防員所處的火場溫度更是基本都在80℃以上，也面臨熱量蓄積無法排熱降溫的問題。

隨著人們對舒適性要求的提高，已經(jīng)有一些冷卻服來應(yīng)對一些高溫的工作環(huán)境，這些冷卻服裝使用冷卻工質(zhì)建立了圍繞人體表面的微環(huán)境來降低人體表面溫度。冷卻服裝可以有多種分類方式，根據(jù)所使用的冷卻介質(zhì)的不同，冷卻服裝可以分為液體冷卻服、氣體冷卻服和相變材料冷卻服。

液體冷卻服具有較強(qiáng)的冷卻能力，能夠保證穿著者較強(qiáng)的安全性與舒適性，在保證一定的可持續(xù)工作時(shí)間的同時(shí)，又能維持適中的重量，降低了穿著者的負(fù)重負(fù)擔(dān)。但是現(xiàn)有的液冷服裝只考慮了高溫對人體的影響，濕度的影響則很少涉及，而且都不具備智能調(diào)控功能。在一個(gè)較舒適的溫度范圍內(nèi)，空氣濕度對人體舒適性的影響很小。但當(dāng)溫度升高一定程度后，濕度的影響開始顯現(xiàn)出來，甚至人體感受上等同于高溫對人體的影響。當(dāng)外界環(huán)境濕度較高時(shí)，人體皮膚表面的水分蒸發(fā)速度下降，人體散熱減小，人體就會感覺到越來越熱。例如，當(dāng)溫度為26度，相對濕度高達(dá)90％時(shí)，人體就覺得仿佛處于溫度31度的溫度。而在相對濕度20％的環(huán)境中，長時(shí)間處于熱應(yīng)激狀態(tài)也會造成人體熱調(diào)節(jié)機(jī)能失調(diào)，水鹽代謝失衡，引發(fā)高溫中暑或熱衰竭癥狀，甚至導(dǎo)致心血管疾病加重乃至死亡。

隨著人體對舒適性的要求越來越高，液體冷卻服固定的工作方式或簡單的調(diào)節(jié)冷卻工質(zhì)流量的方式已不能滿足要求。由于存在個(gè)體差異，每個(gè)人對溫度和濕度的感覺不一樣，而且由于環(huán)境的變化，個(gè)人對冷卻效果的需求也發(fā)生變化。但是目前的液冷服冷卻功率不能隨環(huán)境自動(dòng)變化，不能對濕度進(jìn)行控制，已不能適應(yīng)不同人群和變化環(huán)境的需求。

所以一種既可降低人體溫度、濕度，又能自動(dòng)調(diào)節(jié)的液冷服對于提高人體熱舒適性是非常重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一款擁有降溫和除濕兩大功能的智能液冷服，能夠提高人體在高溫高濕環(huán)境下的熱舒適性，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)體表溫度及濕度。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種智能液冷服，包括：基礎(chǔ)服裝、配風(fēng)系統(tǒng)(1)、液冷系統(tǒng)(2)和傳感及主控系統(tǒng)(3)；配風(fēng)系統(tǒng)(1)包括鼓風(fēng)機(jī)(1a)和配風(fēng)管網(wǎng)(1b)，其中配風(fēng)管網(wǎng)(1b)的管路上開設(shè)多個(gè)出風(fēng)口，由鼓風(fēng)機(jī)(1a)驅(qū)動(dòng)空氣在配風(fēng)管網(wǎng)(1b)中循環(huán)；液冷系統(tǒng)(2)包括冷源(2c)、微型水泵(2a)、液冷管網(wǎng)(2d)、循環(huán)冷卻液，由微型水泵(2a)驅(qū)動(dòng)循環(huán)冷卻液在液冷管網(wǎng)(2d)和冷源(2c)之間循環(huán)；傳感及主控系統(tǒng)(3)，包括分布在人體表面的溫度傳感器(3a)和濕度傳感器(3b)，溫度傳感器(3a)和濕度傳感器(3b)監(jiān)測溫濕度指標(biāo)并反饋給控制主板(3c)，控制主板(3c)根據(jù)檢測的溫濕度結(jié)果智能控制鼓風(fēng)機(jī)(1a)、微型水泵(2a)的工作；基礎(chǔ)服裝包括外衣(4)、隔熱層(5)、透氣內(nèi)襯(6)；液冷管網(wǎng)(2d)和配風(fēng)管網(wǎng)(1b)設(shè)置在隔熱層(5)及透氣內(nèi)襯(6)之間。

進(jìn)一步地，外衣(4)采用彈性材料制成。

進(jìn)一步地，透氣內(nèi)襯(6)為網(wǎng)眼布制成。

進(jìn)一步地，控制主板(3c)通過通訊模塊與移動(dòng)設(shè)備互聯(lián)，用戶使用移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)向控制主板(3c)發(fā)送指令調(diào)節(jié)溫濕度。

進(jìn)一步地，配風(fēng)管網(wǎng)(1b)的管路和液冷管網(wǎng)(2d)的管路均是沿透氣內(nèi)襯(6)表面迂回設(shè)置，管路間距大于管路的最小彎曲半徑。

進(jìn)一步地，配風(fēng)管網(wǎng)(1b)的管路間距是其外徑尺寸的2.5～3.5倍。

進(jìn)一步地，液冷管網(wǎng)(2d)的管路間距是其外徑尺寸的2.5～3.5倍。

進(jìn)一步地，傳感及主控系統(tǒng)(3)包括分布在人體表面的多個(gè)溫度傳感器(3a)和多個(gè)濕度傳感器(3b)，控制主板(3c)的溫濕度監(jiān)測芯片為多路復(fù)用芯片。

進(jìn)一步地，冷源(2c)采用冰塊蓄冷，以水作為循環(huán)冷卻液。

進(jìn)一步地，微型水泵(2a)、和液冷管網(wǎng)(2d)之間設(shè)有逆止閥(2b)。

本發(fā)明的智能液冷服通過配風(fēng)系統(tǒng)，將外部干燥的空氣引入至人體表面降低人體濕度，冷卻工質(zhì)經(jīng)換熱管網(wǎng)吸收人體熱量降低人體溫度，并且通過控制主板實(shí)現(xiàn)對液冷服的智能控制。該智能液冷服可以滿足不同人體的舒適性需求，并且可以適應(yīng)各種突變的高溫高濕環(huán)境。

附圖說明

圖1圖1智能液冷服整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2液冷服內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1配風(fēng)系統(tǒng) 1a鼓風(fēng)機(jī) 1b配風(fēng)管網(wǎng) 2液冷系統(tǒng)

2a微型水泵 2b逆止閥 2c冷源 2d液冷管網(wǎng)

3傳感及主控系統(tǒng) 3a濕度傳感器 3b溫度傳感器 3c控制主板

4外衣 5隔熱層 6透氣內(nèi)襯

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，整件衣服分為：配風(fēng)系統(tǒng)1、液冷系統(tǒng)2和傳感及主控系統(tǒng)3。配風(fēng)系統(tǒng)1包括鼓風(fēng)機(jī)1a和配風(fēng)管網(wǎng)1b，其中配風(fēng)管網(wǎng)1b是在通風(fēng)管路上均勻開設(shè)出風(fēng)口，將外界干燥空氣引入人體表面，降低人體表濕度。液冷系統(tǒng)2包括冷源2c、微型水泵2a、液冷管網(wǎng)2d、逆止閥2b等部件，由微型水泵2a驅(qū)動(dòng)冷卻工質(zhì)在體表循環(huán)，從而降低人體表溫度。傳感及主控系統(tǒng)，它通過均布在人體表面的溫度傳感器3a和濕度傳感器3b監(jiān)測溫濕度指標(biāo)并由控制主板3c進(jìn)行智能控制。鼓風(fēng)機(jī)1a、冷源2c、微型水泵2a、逆止閥2b、控制主板3c等部件外掛在衣服外部(在其他實(shí)施例中，也可以在衣服內(nèi)部集成容納這些部件的空間，但應(yīng)當(dāng)注意配重)。溫度傳感器3a、濕度傳感器3b、液冷管路和配風(fēng)管路布置在衣服隔熱層和透氣內(nèi)襯之間，且溫度傳感器3a、濕度傳感器3b沿體表分布。

衣服整體采用背心式設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)服裝采用三層結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為外衣4、隔熱層5、透氣內(nèi)襯6。外衣4采用彈性優(yōu)良的萊卡棉布，中間為隔熱層5，透氣內(nèi)襯6采用網(wǎng)眼布。液冷管網(wǎng)2d為內(nèi)徑4mm，外徑6mm的硅膠管。配風(fēng)管網(wǎng)1b采用內(nèi)徑6mm，外徑8mm的硅膠管。配風(fēng)管網(wǎng)的管路液冷管網(wǎng)的管路采用之字形縫紉在外基礎(chǔ)服裝上，管路布置間隔在20mm左右。管路在布置時(shí)布置得越密集，人體表面與管路系統(tǒng)的接觸面積也越大，換熱性能也越有效，但要考慮管路最小彎曲半徑、管路重量以及對人體活動(dòng)的影響。管路的最小彎曲半徑是在管路布置中涉及到的一個(gè)重要參數(shù)，其代表在沒有引起管路截面徑向變形的前提下，管路可以彎曲得到的最小曲率半徑。如果管路彎曲段的半徑小于最小彎曲半徑，就會引起管路被壓癟的情況，使得管內(nèi)流動(dòng)阻力急劇增加，并且會造成管路損壞，使用壽命縮短。冷源2c裝置采用冰塊蓄冷，以水作為循環(huán)冷卻液，所用冷源裝置采用600g的-2～0℃的冰塊。在通風(fēng)管路上開設(shè)了多個(gè)出風(fēng)口，以實(shí)現(xiàn)對人體表面的均勻送風(fēng)。微型水泵2a、鼓風(fēng)機(jī)1a和傳感及主控系統(tǒng)3均由移動(dòng)電源供電。

在液冷服中間布置了溫度傳感器3a和濕度傳感器3b，它把溫濕度信號傳給控制主板3c，對液冷服進(jìn)行精確控制，控制主板3c通過藍(lán)牙與手機(jī)互聯(lián)?？梢酝ㄟ^控制主板(3c)對液冷服進(jìn)行自動(dòng)控制，也可以用手機(jī)實(shí)時(shí)控制液冷服的運(yùn)行狀態(tài)。溫濕度傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的I2C通信協(xié)議，在發(fā)出測量命令之后，MCU等待測量完成，采用的主控制板為ATmega328P。設(shè)備地址SHT2x Address：0x40，在啟動(dòng)傳輸后，先傳輸7位設(shè)備地址(1000 000)和一個(gè)SDA方向位(讀R:1,寫W:0)。指令集為溫度測量：1110 0011，相對濕度測量：1110 0101。相對濕度可以由以下公式計(jì)算得到(RH％)：

RH＝6+125*SRH/2¹⁶

其中，SRH是芯片讀取到的原始數(shù)據(jù)。

由于溫濕度傳感器的設(shè)備地址是固定的，無法通過設(shè)備地址選擇不同的從機(jī)，所以I2C總線上掛多路溫濕度測量會發(fā)生信號沖突，于是選擇了TCA954I2C多路復(fù)用芯片進(jìn)行多路測量。在選擇了TCA954的通道后，就可以按照溫濕度傳感器的指令集對其進(jìn)行溫濕度測量。使用藍(lán)牙串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)備配對成功后，打開藍(lán)牙串口開始數(shù)據(jù)傳輸，默認(rèn)傳輸速率9600bps，一件智能液冷服只能與一部手機(jī)連接。藍(lán)牙串口連接后開始接收數(shù)據(jù)，根據(jù)手機(jī)反饋給控制板選擇不同的智能算法。單機(jī)狀態(tài)下，該智能液冷服可以敏感察覺出人體和環(huán)境的溫濕度變化并及時(shí)做出調(diào)整，時(shí)刻維持良好的人體舒適值。當(dāng)與手機(jī)互聯(lián)后，用戶可方便定義適應(yīng)自身的溫濕度指標(biāo)，可以及時(shí)了解和調(diào)節(jié)服裝工作狀態(tài)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。