專(zhuān)利名稱：輕型空調(diào)帽盔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制冷溫度可自動(dòng)控制的輕型空調(diào)帽盔，尤其是一種采用高分子材料及其復(fù)合材料制作的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、散熱和蓄冷穩(wěn)定持久、工作能耗低、又具吸汗和彈性功能、佩戴舒適的輕型帽盔。
目前，公知的空調(diào)帽盔構(gòu)造主要由散熱裝置、熱電堆和蓄冷裝置順序連接，并配以相應(yīng)的控制電路組合而成，其散熱裝置由金屬材料制作，體積大，份量重，由于安裝空間有限，其散熱不充分，耗能也較高，其蓄冷裝置也由金屬材料制作，或由密封金屬管及其他密封空芯材料灌裝蓄冷劑制做，因此，蓄冷裝置或蓄冷效果差，或蓄冷效果雖好，但結(jié)構(gòu)笨重、工作能耗高。此外，由于金屬的剛性，帽盔配戴使用缺乏舒適感，也不具有吸汗功能。例如，本人1993年9月24日申請(qǐng)并獲得授權(quán)的實(shí)用新型專(zhuān)利“空調(diào)帽”(中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL93237659.2)即存在上述問(wèn)題，這也是空調(diào)帽盔至今沒(méi)有批量投放市場(chǎng)的主要原因之一。
本實(shí)用新型的目的是提供一種輕型空調(diào)帽盔，它不僅具有自動(dòng)控溫的制冷功能，而且其散熱裝置和蓄冷裝置結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、工作能耗低、散熱和蓄冷效果穩(wěn)定持久，蓄冷裝置又具彈性和吸汗功能、配戴使用更具舒適感。輕型空調(diào)帽盔對(duì)人體頭部具有降溫消暑及安全保護(hù)作用，主要用于夏季旅游或高溫環(huán)境作業(yè)的一種旅游帽盔和工作帽盔。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的正對(duì)帽盔帽沿、即主帽沿方向，將半導(dǎo)體熱電堆嵌裝于帽盔體內(nèi)，使熱電堆熱端面朝向帽盔體外側(cè)，熱電堆冷端面朝向帽盔體內(nèi)側(cè)，帽盔體外側(cè)設(shè)置散熱裝置，帽盔體內(nèi)側(cè)設(shè)置導(dǎo)熱裝置和蓄冷裝置。
散熱裝置由緊密粘接熱電堆熱端面的彈性散熱器、依次連接的副帽沿以及彈性散熱器與主帽沿之間安裝的微型風(fēng)機(jī)組成。彈性散熱器由近似金屬導(dǎo)熱系數(shù)的高分子材料導(dǎo)熱硅橡膠制作，其緊密粘接熱電堆熱端面的兩側(cè)面及平行于粘接面的另一側(cè)面，雙面均有多個(gè)相互平行的凸起散熱肋條。由于彈性散熱器由導(dǎo)熱硅橡膠制作，比金屬散熱器重量輕，又具彈性，因此，彈性散熱器可制做成散熱面積大、厚度薄、重量輕、可隨帽盔體形狀自如彎曲安裝的非金屬散熱器，使散熱裝置在不影響其散熱功能的情況下結(jié)構(gòu)緊湊、重量減輕。副帽沿安裝于主帽沿上方，與主帽沿和帽盔體之間均留有氣流通道，彈性散熱器位于副帽沿與帽盔體之間，副帽沿正對(duì)彈性散熱器水平方面，設(shè)有若干排百葉窗通氣孔道，因此，副帽沿不僅可為彈性散熱器遮擋高溫陽(yáng)光，并使迎面而來(lái)的外界氣流經(jīng)主、副帽沿之間的氣流通道、彈性散熱器雙面散熱肋條及副帽沿與帽盔體之間的氣流通道，將彈性散熱器周?chē)臒峥諝庋杆俅瞪ⅰ８泵毖厣系陌偃~窗通氣孔道亦使迎面而來(lái)的外界氣流可直接吹向彈性散熱器，經(jīng)副帽沿與帽盔體之間的氣流通道，將彈性散熱器一面肋條的周?chē)鸁峥諝庋杆俅底?，使彈性散熱器散熱功能增?qiáng)。在彈性散熱器與主帽沿之間安裝的微型風(fēng)機(jī)，靠近彈性散熱器底部安裝，其風(fēng)向可平行穿過(guò)彈性散熱器雙面肋條，經(jīng)過(guò)副帽沿與帽盔體之間的氣流通道可將彈性散熱器雙面肋條周?chē)臒峥諝庋杆俅底?。?dāng)帽盔在自然通風(fēng)不良或環(huán)境溫度過(guò)高情況下，使微型風(fēng)機(jī)通電工作，可始終保持彈性散熱器散熱良好。以上各項(xiàng)技術(shù)方案，從多方面同時(shí)增強(qiáng)彈性散熱器之散熱功能，使與彈性散熱器緊密粘接的熱電堆之熱端面工作溫度下降，熱電堆工作能耗降低、制冷功效增強(qiáng)。帽盔體由工程塑料制做，對(duì)人體頭部具有安全保護(hù)作用。
導(dǎo)熱裝置由熱電堆冷端面依次連接的導(dǎo)熱主片、導(dǎo)熱副片和導(dǎo)熱層組成，導(dǎo)熱主片與熱電堆冷端面緊密粘接，導(dǎo)熱主片、導(dǎo)熱副片及導(dǎo)熱層為導(dǎo)熱系數(shù)較高的同一輕型金屬薄片，三者或依次緊密粘接相連，或由整張材料經(jīng)一次沖壓成型，制做成一體化單件導(dǎo)熱片。
蓄冷裝置由依次連接導(dǎo)熱層的彈性蓄冷體和吸汗層組成，其中，彈性蓄冷體由導(dǎo)熱系數(shù)近似金屬的、并具有一定厚度的導(dǎo)熱硅橡膠制做，吸汗層由吸水高分子纖維制成的無(wú)紡布制做，為一薄層透氣無(wú)紡布料。導(dǎo)熱層、彈性蓄冷體及吸汗層為三種不同材料、經(jīng)高溫高壓合成特定形狀的復(fù)合材料組成一體化彈性蓄冷器，其面向人體前額部分，為數(shù)個(gè)或數(shù)拾個(gè)相互平行的凸起弧形肋條，使其與前額整個(gè)接觸面之間形成數(shù)個(gè)或數(shù)拾個(gè)相互平行的縱向通氣孔道。由復(fù)合材料制組成的彈性蓄冷器，其朝向前額的外層面為吸汗層。
當(dāng)熱電堆通電工作時(shí)，熱電堆冷端面制冷量即迅速傳遞給緊密粘接其上的導(dǎo)熱主片以及與導(dǎo)熱主片連接為一體的導(dǎo)熱副片和導(dǎo)熱層，隨即，作為復(fù)合材料外層的導(dǎo)熱層又將制冷量迅速傳遞給復(fù)合材料的內(nèi)層彈性蓄冷體，彈性蓄冷體在蓄冷的同時(shí)，又將制冷量通過(guò)復(fù)合材料的另一外層吸汗層傳遞到人體前額，吸取前額熱量，同時(shí)將前額熱量快速逆向傳遞，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱裝置和蓄冷裝置內(nèi)部的冷熱自動(dòng)循環(huán)，使前額表面始終處于制冷區(qū)域。此外，通過(guò)彈性蓄冷器與前額之間分布的多個(gè)相互平行的縱向通氣孔道，前額的熱量可得到快速散發(fā)，彈性蓄冷器緊靠前額的吸汗層，因具有透氣、吸汗功能，彈性蓄冷器又具彈性，因此，帽盔配戴使用更具舒適感。
本實(shí)用新型的溫度自動(dòng)控制，采用簡(jiǎn)單的單管開(kāi)關(guān)電路。在開(kāi)關(guān)管基極回路串聯(lián)連接普通型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，該熱敏電阻與彈性散熱器緊貼相連，能快速感應(yīng)彈性散熱器實(shí)際散熱溫度，開(kāi)關(guān)管集電極電路串聯(lián)連接一工作電流為數(shù)拾毫安的微型直流風(fēng)機(jī)，熱電堆主回路經(jīng)串聯(lián)連接一控制電流用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻后，經(jīng)電源開(kāi)關(guān)直接與電源并聯(lián)連接，該熱敏電阻靠近彈性散熱器位置安裝，能快速感應(yīng)彈性散熱器周?chē)h(huán)境溫度。本單管開(kāi)關(guān)電路，除熱電堆、兩只熱敏電阻、微型風(fēng)機(jī)、指示燈及電源開(kāi)關(guān)外，其余開(kāi)關(guān)管、二極管及電阻等全部電子元器件和電源均集中封裝于電控包中，電控包固定于帽盔體后部邊沿處，電源由堿性電池或充電電池組成。本單管開(kāi)關(guān)電路所用全部電子元器件均按說(shuō)明書(shū)附圖3所示電路原理圖實(shí)施電連接。
本單管開(kāi)關(guān)電路的溫度自動(dòng)控制，同時(shí)經(jīng)兩條回路實(shí)現(xiàn)。第一條回路即主回路。當(dāng)接通電源開(kāi)關(guān)，熱電堆通電工作，此時(shí)，若帽盔處于自然通風(fēng)良好或環(huán)境溫度不高狀態(tài)，則串接在熱電堆主回路的熱敏電阻亦溫升不高，其阻值變化不大，使熱電堆維持一定的低電流工作，從而熱電堆制冷量亦較低。若帽盔處于自然通風(fēng)不良或環(huán)境溫度升高狀態(tài)，則該熱敏電阻感應(yīng)溫度升高，其阻值隨之降低，致使通過(guò)熱電堆的電流增大，從而增大熱電堆制冷量，增強(qiáng)其制冷效果。因此，環(huán)境溫度愈高，該熱敏電阻感應(yīng)溫度愈高，其阻值亦愈小，致使熱電堆工作電流愈大，產(chǎn)冷量愈高，最終使熱電堆制冷溫度隨環(huán)境溫度的改變而改變，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的溫度自動(dòng)控制。
第二條回路，即控制回路。當(dāng)熱電堆通電工作時(shí)，若帽盔處于自然通風(fēng)良好且彈性散熱器溫升不高狀態(tài)，則串聯(lián)在開(kāi)關(guān)管基極回路的熱敏電阻因與彈性散熱器緊貼相連，故感應(yīng)溫度不高，其阻值變化不大，使開(kāi)關(guān)管處于原截止?fàn)顟B(tài)，因此，開(kāi)關(guān)管集電極回路無(wú)電流通過(guò)，微型風(fēng)機(jī)不工作，熱電堆制冷量維持原恒定值。若帽盔處于自然通風(fēng)不良或彈性散熱器溫度升高狀態(tài)，則緊貼于彈性散熱器的熱敏電阻感應(yīng)溫度亦升高，其阻值降低，當(dāng)該熱敏電阻隨彈性散熱器溫度升高，其阻值降至一限定值時(shí)，開(kāi)關(guān)管即刻導(dǎo)通，串接于開(kāi)關(guān)管集電極回路的微型風(fēng)機(jī)即通電工作，使彈性散熱器雙面肋條加速散熱，致使因彈性散熱器溫度升高導(dǎo)致熱電堆制冷量下降得到快速回升，從而自動(dòng)控制熱電堆始終維持恒定的所需制冷溫度，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的溫度自動(dòng)控制。
由于本單管開(kāi)關(guān)電路熱電堆始終工作在低電壓、小電流工作狀態(tài)，因此，彈性散熱器溫度不會(huì)無(wú)限上升，兩只熱敏電阻阻值也不會(huì)隨感應(yīng)溫度的升高而無(wú)限下降，因此，熱電堆工作電流可始終維持在小電流范圍內(nèi)，使電池電源放電緩慢、熱電堆制冷時(shí)間持久。
由于采用上述方案，輕型空調(diào)帽盔所用散熱器重量減輕，散熱面積增大，且與帽盔體可隨意彎曲連接，使整個(gè)散熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊輕便、散熱功能增強(qiáng)、工作能耗降低，其所用蓄冷裝置，亦同時(shí)具有導(dǎo)熱、蓄冷、吸汗、散熱及彈性等多種功能，使其配戴使用更具實(shí)用和舒適感，此外，空調(diào)帽盔制冷溫度之自動(dòng)控制電路簡(jiǎn)單可靠，工作能耗低，制冷效果持久穩(wěn)定。
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是輕型空調(diào)帽盔實(shí)施例的側(cè)面橫向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、主帽沿 2、副帽沿 3指示燈 15、百葉窗 4、帽盔體 5、電源開(kāi)關(guān) 6、鉚釘 7、外扣帶 8、電控包 9、鉚釘 10、內(nèi)襯扣帶圖2是
圖1的橫向剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖中10-1、右內(nèi)襯扣帶 10-2、左內(nèi)襯扣帶 11、鉚釘 12、內(nèi)襯支撐 21、熱敏電阻 22、彈性散熱器 23、微型風(fēng)機(jī) 24、熱電堆25、導(dǎo)熱主片 26、熱敏電阻 27、導(dǎo)熱副片 28、導(dǎo)熱層 29、彈性蓄冷體 30、吸汗層 1、2、4、6、8、9均與圖2相同圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中13、電源 5、電源開(kāi)關(guān) 3、指示燈 14、二極管 23、微型風(fēng)機(jī) 15、開(kāi)關(guān)管 16、電阻 17、電阻 21、熱敏電阻 26、熱敏電阻 24、熱電堆在
圖1所示實(shí)施例側(cè)面橫向結(jié)構(gòu)示意圖中，主帽沿1與帽盔體4由左右兩側(cè)的鉚釘6連接為一體，副帽沿2安裝于主帽沿1之上，并與主帽沿1和帽盔體4之間，均留有氣流通道，副帽沿2正面水平方向有若干排百葉窗15通氣孔道，工作指示燈3位于副帽沿2正中頂部，電源開(kāi)關(guān)5位于帽盔體4左側(cè)或右側(cè)，電控包8安裝于帽盔體4的后部，外扣帶7由鉚釘6固緊連接，外扣帶7與內(nèi)扣帶10均用于帽盔佩戴時(shí)與頭部扣緊之用。
在圖2所示實(shí)施例橫向剖面結(jié)構(gòu)圖中，熱電堆24嵌裝于帽盔體4正中前部，彈性散熱器22用導(dǎo)熱膠與熱電堆24之熱端面緊密粘接安裝，熱敏電阻21緊貼彈性散熱器22一側(cè)，熱敏電阻26靠近彈性散熱器22另一側(cè)，微型風(fēng)機(jī)23位于彈性散熱器22下部與主帽沿1之間，其風(fēng)向可平行穿過(guò)彈性散熱器22雙面肋條，彈性散熱器22位于副帽沿2與帽盔體4之間，副帽沿2水平方面的若干排百葉窗15通氣孔道正對(duì)彈性散熱器22一面散熱肋條，且副帽沿2與主帽沿1和帽盔體4之間，均留有氣流通道。
熱電堆24朝向帽盔體4內(nèi)部的冷端面一側(cè)，亦用導(dǎo)熱膠與導(dǎo)熱主片25緊密粘接，導(dǎo)熱主片25、導(dǎo)熱副片27及導(dǎo)熱層28依次緊密粘接相連，或由同一金屬薄片制做成一體化單件導(dǎo)熱片，導(dǎo)熱層28與彈性蓄冷體29及吸汗層30順序相接，經(jīng)高溫高壓合成特定形狀的復(fù)合材料組成一體化彈性蓄冷器，其面向帽盔體4內(nèi)側(cè)，分布有數(shù)個(gè)或數(shù)拾個(gè)相互平行的凸起弧形肋條。鉚釘11與左、右內(nèi)襯扣帶10-1和10-2相連接，左、右內(nèi)襯扣帶10-1和10-2組成內(nèi)襯扣帶10，內(nèi)襯支撐12由鉚釘6固定在帽盔體4內(nèi)側(cè)，并與內(nèi)扣帶10通過(guò)活動(dòng)搭扣連接于一體，固定在帽盔體內(nèi)部，活動(dòng)搭扣的連接結(jié)構(gòu)與普通頭盔完全相同。
在圖3中，熱敏電阻21為控制電流用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，靠近彈性散熱器22安裝，熱電堆24嵌裝于帽盔體4之中，熱敏電阻26為普通型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，根據(jù)電路需要可數(shù)只串聯(lián)使用，熱敏電阻26與彈性散熱器22緊貼安裝，微型風(fēng)機(jī)23為微型直流風(fēng)機(jī)，安裝于彈性散熱器22下部與主帽沿1之間，二極管14為微型風(fēng)機(jī)23反向感應(yīng)電流保護(hù)器件，開(kāi)關(guān)管15為晶體三極管，指示燈3用以指示電路工作狀態(tài)，電源13為堿性電池或充電電池，電源13、二機(jī)管14、開(kāi)關(guān)管15及其基極電阻16和17均集中安裝于電控包8之中，并與安裝于電控包8之外的熱敏電阻21和26、微型風(fēng)機(jī)23、指示燈3、電源開(kāi)關(guān)5及熱電堆24，均按圖3所示電路原理圖實(shí)施電連接。
權(quán)利要求1.一種輕型空調(diào)帽盔，其特征在于它主要由位于帽盔體4外側(cè)的主帽沿1、副帽沿2、彈性散熱器22、熱敏電阻21和26、微型風(fēng)機(jī)23、集中封裝電源13及開(kāi)關(guān)管15部分電子器件的電控包8和嵌裝于帽盔體4中的熱電堆24、以及位于帽盔體4內(nèi)側(cè)的導(dǎo)熱主片25、導(dǎo)熱副片27、導(dǎo)熱層28、彈性蓄冷體29和吸汗層30阻合于帽盔體4之上，其中，熱敏電阻21和26、微型風(fēng)機(jī)23、電控包8及熱電堆24相互間為電連接結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型空調(diào)帽盔，其特征在于彈性散熱器22由導(dǎo)熱系數(shù)近似金屬的導(dǎo)熱硅橡膠制做成較金屬比重輕、又具彈性功能和特定形狀的非金屬散熱器，其與熱電堆24粘接面平行的正反兩面，均有多個(gè)相互平行的凸起散熱肋條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型空調(diào)帽盔，其特征在于由導(dǎo)熱層28、彈性蓄冷體29和吸汗層30順序相接，經(jīng)高溫高壓有機(jī)合成具有特定形狀的復(fù)合材料組成一體化彈性蓄冷器，其中導(dǎo)熱層28為輕金屬薄片，彈性蓄冷體29為導(dǎo)熱系數(shù)近似金屬的導(dǎo)熱硅橡膠，吸汗層30為吸水高分子纖維制成的透氣無(wú)紡布料，吸汗層30所處的復(fù)合材料外層面布滿相互平行的凸起弧形肋條，使其與人體前額整個(gè)接觸面自然形成數(shù)個(gè)或數(shù)拾個(gè)相互平行的縱向通氣孔道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型空調(diào)帽盔，其特征在于彈性散熱器22位于副帽沿2與帽盔體之間，副帽沿2水平方面有若干排百葉窗15，副帽沿2與主帽沿1和帽盔體4之間，均留有氣流通道，微型風(fēng)機(jī)23位于彈性散熱器22與主帽沿1之間，其風(fēng)向可平行穿過(guò)彈性散熱器雙面肋條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型空調(diào)帽盔，其特征在于熱敏電阻21與彈性散熱器22緊貼連接，熱敏電阻26與彈性散熱器22靠近連接，熱敏電阻21和26與熱電堆24及電控包8相互間為電連接結(jié)構(gòu)，其中，熱敏電阻21串接于熱電堆24主回路，熱敏電阻26串接與開(kāi)關(guān)管15基極回路，微型風(fēng)機(jī)23串接于開(kāi)關(guān)管集電極電路中。
專(zhuān)利摘要一種制冷溫度可自動(dòng)控制的輕型空調(diào)帽盔，它由安裝于帽盔體上的主帽沿、副帽沿、彈性散熱器、熱敏電阻、微型風(fēng)機(jī)、電控包、熱電堆、導(dǎo)熱片和彈性蓄冷器等主要部件組成。熱敏電阻、微型風(fēng)機(jī)、電控包和熱電堆相互間為電連接結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、散熱和蓄冷穩(wěn)定持久，工作能耗低、又具吸汗和彈性功能。本實(shí)用新型對(duì)人體頭部具有降溫消暑及安全保護(hù)作用，主要用于夏季旅游或高溫作業(yè)的一種旅游帽盔和工作帽盔。
文檔編號(hào)A42B1/00GK2532706SQ022198
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者孟友良 申請(qǐng)人:孟友良