一种基于半导体制冷技术的空调工作服
技术领域
本发明涉及劳动保护用品技术领域，尤其涉及一种基于半导体制冷技术的空调工作服。
背景技术
炎炎夏日，许多工作人员常需面临着在高寒高热环境下的作业情形，高温环境下的室外工作人员稍一工作就汗流浃背，人员容易中暑，存在较大安全隐患，而且工作效率也受到严重影响。
根据作业要求，工作人员通常穿着本岗位的工作服，而一般这种工作服不是较薄就是较厚，且透气性较差，只具备单一的保暖或降温功能。此外，有些工作服设计的较厚虽是能一定程度保护工作人员，但是在面对高热流的恶劣环境时，人体的热量散发反而会受到阻碍，若不能及时散出热量，会导致人体出现头晕、胸闷等症状，严重时可引起晕厥甚至死亡。
现有的技术方案中，如专利CN203555192U公开了一种降温/升温服，其服装体由单层或双层带微气泡超薄、不透气不透水面料制成，利用日常用的背包或挎包等资源携带冷源，冷源为灌装或瓶装冰块，穿戴时包裹在服装体内侧，降温效果不佳，降温时间短。
全球开始禁止使用制冷剂，以节能紧迫性和环保的迫切性为背景，以及电子、新材料等相关技术的渗透,为热电制冷技术提供了新的发展机遇和动力，基于半导体制冷技术的应用和研究对整个社会的意义是非常重大的，基于半导体制冷技术的空调工作服的研制与应用具有显著的经济效益和社会意义。
半导体制冷又称之为热电制冷,它没有压缩机和制冷剂,由半导体组成的一种冷却装置, 半导体制冷片,也叫热电制冷片，是一种热泵。利用半导体的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成电电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，具有无运动部件，可靠性也较高、控制方便、布局灵活、适应性强等特点。应用在一些空间要求高，无制冷剂污染的场合。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中工作人员在高热环境下的作业时容易中暑，存在较大安全隐患，工作效率容易受到严重影响，传统的工作服无法根据穿戴者的需要调节温度、降温效果不佳、降温时间短、材料不环保且携带不方便的技术问题，提供一种基于半导体制冷技术的空调工作服，利用半导体的Peltier效应，使得空调工作服能够根据穿戴者的不同需要以及环境温度的变化对穿戴者进行调温操作，使穿戴者在进行穿戴该工作服时更加舒适，实现温度调节及风量调节，满足工作人员在高温天气长时间工作要求。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于半导体制冷技术的空调工作服，包括工作服本体和制冷装置，所述制冷装置制冷装置包括制冷水循环系统和主控部分，所述制冷水循环系统包括安全保护模块、风扇控制电路和若干半导体制冷片，所述主控部分包括温控电路和驱动电路，所述安全保护模块依次与驱动电路、温控电路和若干半导体制冷片相连，所述驱动电路还与风扇控制电路相连。
本发明基于半导体技术，研制的空调工作服能实现温度调节及风量调节，满足工作人员在高温天气长时间工作要求。
作为优选，所述驱动电路包括：
电源电路，给所述半导体制冷片、温控电路和风扇控制电路供电，所述电源电路包括开关电源、锂电池和锂电池充电器；
开关电路，控制整个电路的导通与切断，所述开关电路包括锂电池开关电路和市电开关电路，所述市电开关电路包括开关K1和开关K2，所述锂电池开关电路包括开关K3和开关K4，所述开关电源的正极输出端分别与开关K2的一端和开关K1相连，所述开关K2的另一端与所述锂电池开关电路的开关K4的一端相连，所述锂电池开关电路的开关K3的一端一路与锂电池的正极相连，另一路与锂电池充电器的正极相连，所述开关K4的另一端耦接于温控电路和风扇控制电路之间。
作为优选，所述温控电路包括温度传感器、温度显示模块和微电脑控制器，所述温度传感器和温度显示模块分别与微电脑控制器连接，所述微电脑控制器输入端的一路耦接于开关电路和半导体制冷片之间，以向开关电路和半导体制冷片发送温度信号，以控制半导体制冷片的制冷工作。
作为优选，所述风扇控制电路包括降压模块、风扇调速器和两个空调工作服风扇，所述降压模块的24V负极输出端一路与锂电池的负极相连，另一路与锂电池充电器的负极相连，所述降压模块的12V负极输出端一路与微电脑控制器的输出端的一路相连，另一路与风扇调速器的输出端的一端相连，所述风扇调速器的输入端的一路与开关K4的一端相连，所述两个空调工作服风扇均与风扇调速器相连。
作为优选，所述工作服本体背面设有一背包，所述背包包括背包本体和骨架，所述骨架包括前幅骨架，所述背包本体的上端设置有第一背包盖和第二背包盖，第一背包盖和背包本体通过前幅骨架转动连接，所述第一背包盖和第二背包盖通过快速锁扣来锁合背包主体。
作为优选，所述主控部分设于所述背包本体的容腔内，所述背包本体的两侧设有换气孔，所述若干半导体制冷片安装于所述工作服本体的正面、背面及两侧腋下的夹层中，所述制冷水循环系统安装于所述背包本体背面的固定结构上。
作为优选，所述快速锁扣包括扣齿与旋钮，扣齿固设在第一背包盖上，第二背包盖上设置有与扣齿相对应的旋钮，旋钮内设有与扣齿相配合的扣槽。
作为优选，所述背包主体正面上下两端均设有魔术扣钩面部分，所述背包包括防水雨披，所述防水雨披正面设有防水层，背面上下两端设有与背包主体正面上下两端的魔术扣钩面部分对应的毛面。
作为优选，所述制冷水循环系统包括微型水泵和贮水箱，贮水箱设有进水管、出水管、排气管和放空管，贮水箱上部为真空室，下部为储液室，出水管位于贮水箱的下方，进水管位于贮水箱的上方，进水管内设有真空阀门，所述排气管的管口安置在进水管的入口端，所述的真空阀门通过密封圈固定安装于真空阀门孔上。
作为优选，所述空调服工作服包括遥控控制系统，所述遥控控制系统包括无线通讯单元和遥控控制终端，所述无线通讯单元的一端与温度传感器相连，另一端与遥控控制终端相连。
本发明的有益效果是：利用半导体的Peltier效应，对制冷水循环系统的贮水箱进行改进，使得水泵可以快速启动，实现空调工作服能够根据穿戴者的不同需要以及环境温度的变化进行手动或利用遥控操作终端远程进行调温操作，使穿戴者在进行穿戴该工作服时更加舒适，实现温度调节及风量调节，满足工作人员在高温天气长时间工作要求，无噪音，无污染，对温度可精准的调节控制，安全性高，另外在工作服本体上设置背包，方便拆卸。
附图说明
图1是本发明的一种结构框图。
图2是本发明的一种电路原理图。
图3是本发明制冷水循环系统的一种原理图。
图4是本发明主控部分的一种结构俯视图。
图5 是本发明贮水箱的一种结构图。
图6是本发明空调工作服的一种结构图。
图7是本发明空调工作服背包的一种结构图。
图中：1.安全保护模块，101.漏电保护器，2.风扇控制电路，201.降压模块，202.风扇调速器，203.空调工作服电扇，3.半导体制冷片，4.温控电路，401.微电脑控制器，402.温度显示模块，403.温度传感器模块，5.驱动电路，501.开关电路，502.电源电路，6.无线通讯单元，7.遥控控制终端，8.贮水箱，801.出水管，802.进水管，803.放空管，804.排气管，805.真空阀门，806.密封圈，807.真空阀门孔，9.背包本体，901. 魔术扣钩面部分，902. 换气孔，903. 前幅骨架，904. 旋钮，905. 扣齿，906. 第二背包盖，907.第一背包盖，10.水泵，11.降温风扇，12.导风管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的一种基于半导体制冷技术的空调工作服，如图1所示，包括工作服本体和制冷装置，制冷装置包括制冷水循环系统和主控部分，制冷水循环系统包括安全保护模块1、风扇控制电路2和若干半导体制冷片3，主控部分包括温控电路4和驱动电路5，安全保护模块1依次与驱动电路5、温控电路4和若干半导体制冷片3相连，驱动电路5还与风扇控制电路2相连。
如图2所示，驱动电路5包括：
电源电路502，给半导体制冷片3、温控电路4和风扇控制电路2供电，电源电路502包括开关电源、锂电池和锂电池充电器；
开关电路501，控制整个电路的导通与切断，开关电路501包括锂电池开关电路和市电开关电路，市电开关电路包括开关K1和开关K2，锂电池开关电路包括开关K3和开关K4，开关电源的正极输出端分别与开关K2的一端和开关K1相连，开关K2的另一端与锂电池开关电路的开关K4的一端相连，锂电池开关电路的开关K3的一端一路与锂电池的正极相连，另一路与锂电池充电器的正极相连，开关K4的另一端耦接于温控电路4和风扇控制电路2之间。
温控电路4包括温度传感器403、温度显示模块402和微电脑控制器401，温度传感器403和温度显示模块402分别与微电脑控制器401连接，微电脑控制器401输入端的一路耦接于开关电路和半导体制冷片3之间，以向开关电路和半导体制冷片3发送温度信号，以控制半导体制冷片3的制冷工作。半导体制冷片3与微电脑控制器401之间耦接水泵和散热器风扇。
空调服工作服包括遥控控制系统，遥控控制系统包括无线通讯单元6和遥控控制终端7，无线通讯单元6的一端与温度传感器相连，另一端与遥控控制终端7相连。由于在工作过程中，取下背包或者找工作伙伴协助开启空调工作服的制冷装置较为麻烦，因此可以通过遥控控制终端对制冷装置中的主控部分进行控制，解放双手，方便实用。
风扇控制电路2包括降压模块201、风扇调速器202和两个空调工作服风扇，降压模块201的24V负极输出端一路与锂电池的负极相连，另一路与锂电池充电器的负极相连，降压模块201的12V负极输出端一路与微电脑控制器401的输出端的一路相连，另一路与风扇调速器202的输出端的一端相连，风扇调速器202的输入端的一路与开关K4的一端相连，两个空调工作服风扇均与风扇调速器202相连。
空调工作服有两种供电方案备选：一种是由市电220V经漏电保护器供电给开关电源，由开关电源提供直流12伏电源；另一种是由21.6伏锂电池供电给降压模块201，经降压模块201提供直流12伏电源，并备有锂电池充电器。
以上任意一种电源供电合闸后，当打开锂电池21V、锂电池12V开关，降压模块201提供直流12伏电源给风速调速器202及微电脑控制器， 风速调速器202可调节空调服风扇的转速。微电脑控制器可设定需要的温度，温度传感器监测到空调服风扇位置的温度并在显示屏显示当前温度，当到达设定温度时微电脑控制器切断半导体制冷片及散热器风扇的电源。
直流12伏直流电源输送至风速调速器及微电脑控制器, 风速旋钮可实现空调服九叶旋风风扇无级调速。微电脑控制器可设定需要的温度,温度传感器监测到空调服风扇位置的温度并在显示屏显示当前温度,当到达设定下限温度时微电脑控制器切断半导体制冷片及散热器风扇的电源，当到达上限设定温度时微电脑控制器接通半导体制冷片、水泵、散热器风扇的电源，12伏直流水泵将加压的制冷水注入水冷头进水口，半导体制冷片吸收水冷头中的制冷水热量，半导体制冷片的热的一侧传导至散热器片，在散热风扇下强制散热，经降温的制冷水从冷头出水口至两只水箱，通过空调风扇将制冷风吹进工作服。当到达设定温度时微电脑控制器切断半导体制冷片、水泵、散热器风扇的电源。
如图3所示，制冷水循环系统包括微型水泵（即12V直流水泵）、水管、水冷头、半导体制冷片3、散热片、散热风扇和贮水箱8。
如图5所示，贮水箱8设有进水管802、出水管801、排气管804和放空管803，贮水箱8上部为真空室，下部为储液室，出水管801位于贮水箱8的下方，进水管802位于贮水箱8的上方，进水管802内设有真空阀门，所述排气管804的管口安置在进水管802的入口端，所述的真空阀门通过密封圈806固定安装于真空阀门孔807上。
贮水箱平时处于闭合状态，只有当水泵工作时才打开。水泵启动前，贮水箱的进水管与吸水管连接好，出水管连接水泵，关好放空管的开关，打开排气管的开关，阀门处于闭合状态，往贮水箱内注满水，再关上排气管的开关。
当打开锂电池21V、锂电池12V开关，锂电池21伏直流电压经降压模块201转换为12伏直流电压给微电脑控制器及其他附件供电。微电脑控制器可设定需要的温度，温度传感器监测到空调服风扇位置的温度，并在显示屏显示当前温度，当到达设定温度时微电脑控制器切断水泵的电源。水泵启动时，水泵先抽取贮水箱内的水，使贮水箱内形成负压状态，阀门自动打开，12伏直流水泵将加压的制冷水注入水冷头进水口，半导体制冷片吸收水冷头的热量，经降温的制冷水从冷头出水口至两只水箱，通过空调服风扇将制冷风吹进工作服，经过热量转换后换的制冷水注入贮水箱，进入下一个制循环。
如图6所示，工作服本体背面设有一背包，背包包括背包本体9和骨架，主控部分设于背包本体9的容腔内，主控部分如图4所示，若干半导体制冷片3安装于工作服本体的正面、背面及两侧腋下的夹层中，制冷水循环系统安装于背包本体9背面的固定结构上。如散热风扇设于空调工作服背包下部，两个散热风扇之间由导风管连接背包主体正面上下两端均设有魔术扣钩面部分901，背包包括防水雨披，防水雨披正面设有防水层，背面上下两端设有与背包主体正面上下两端的魔术扣钩面部分901对应的毛面。防水雨披平时不用的时候可以折叠放进背包中，需要使用的时候将防水雨披上的毛面与背包上的魔术扣钩面部分粘合，保护器件不受雨水损害。
如图7所示，骨架包括前幅骨架903，背包本体9的上端设置有第一背包盖907和第二背包盖906，第一背包盖907和背包本体9通过前幅骨架903转动连接，第一背包盖907和第二背包盖906通过快速锁扣来锁合背包本体。快速锁扣包括扣齿905与旋钮904，扣齿905固设在第一背包盖907上，第二背包盖906上设置有与扣齿905相对应的旋钮904，旋钮904内设有与扣齿905相配合的扣槽。
常见的骨架背包是使用铝型材作为骨架，产品重量大，受撞击时易变形不回弹；铝型材需要机加工、焊接、布料需要把框架套住，生产工艺复杂且成本高，且耗工耗时，大大的影响生产效率。本实施例中需要使用的背包需要装载空调工作服相关元器件，传统的背包开关较为麻烦，工作过程中还需要将背包放下，拉开拉链才能对背包内的主控部分进行调试，因此本实施例中的背包设置快速搭扣，骨架自动打开，方便使用。
将完成研制的基于半导体制冷技术的空调工作服实际投入使用后，环境温度28℃时，空调工作服能控制在25℃左右，由13AH锂电池能正常工作6小时，各项性能达到预期目标。
本发明利用半导体的Peltier效应，对制冷水循环系统的贮水箱进行改进，使得水泵可以快速启动，实现空调工作服能够根据穿戴者的不同需要以及环境温度的变化进行调温操作，使穿戴者在进行穿戴该工作服时更加舒适，实现温度调节及风量调节，满足工作人员在高温天气长时间工作要求，无噪音，无污染，对温度也可精准的调节控制，安全性高，另外在工作服本体上设置背包，方便拆卸。
