Система индивидуальной терморегуляции организма (сито)
Полезная модель относится к охлаждающим и нагревающим системам локального действия, функционирующим на основе эффекта Пельтье, и предназначена для использования при создании комфортных условий, например, водителям и пассажирам транспортных средств. Имеются два замкнутых жидкостных контура, первый из которых заведен под подушку сидения оператора и снабжен дросселирующим вентилем с приводом, а второй пропущен через контурный радиатор, расположенный в области головы оператора. Расширительный бачок связан с жидкостными контурами и выполнен с датчиком уровня жидкости. Насос и работающий на эффекте Пельтье термоэлектрический генератор (ТЭГ) включены одновременно в оба жидкостных контура. Один из вентиляторов установлен у контурного радиатора с возможностью направления воздушного потока в зону дыхания оператора, а два других - у радиаторов термомодулей ТЭГ с возможностью отвода обтекающего их воздуха в окружающую среду. Пульт управления и блок управления взаимосвязаны друг с другом. Питающий вход блока управления соединен с источником питания постоянного тока, сигнальные входы - с выходами датчиков температуры и уровня жидкости, а соответствующие выходы - с питающими входами термомодулей ТЭГ, насоса, привода дросселирующего вентиля и вентиляторов. Блок управления выполнен с возможностью изменения полярности напряжения, подаваемого на термомодули ТЭГ, регулирования напряжений, поступающих к приводу дросселирующего вентиля и вентилятору у контурного радиатора, а также с возможностью снятия питающих напряжений с составных узлов в случае снижения уровня жидкости в расширительном бачке ниже допустимого. Предложенная система при простом конструктивном построении обеспечивает эффективное локальное воздействие на оператора холода или тепла, что предопределяет для него повышенную комфортность. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.
Полезная модель относится к охлаждающим и нагревающим системам локального действия, функционирующим на основе эффекта Пельтье, и предназначена для использования при создании комфортных условий водителям и пассажирам транспортных средств, водителям внутризаводского транспорта - электро- и автопогрузчиков, башенных и мостовых кранов, персоналу военной техники - бронетранспортеров, танков, автофургонов, персоналу цехов и отделов, работающему на стационарных рабочих местах. Базой для создания полезной модели является изобретение «Термоэлектрический генератор «Зодиак» (RU 2176191 C1, B60H 3/00, 27.11.2001, авторы: Исаев Л.А. и Чичигин А.Ф.).
Известны технические решения по охлаждению или нагреванию ягодиц пользователя (DE 4432497 A1, B60N 2/44, 14.03.1996; JP 10193958 A, A47C 7/74, 28.07.1998), его затылка (DE 10346064 A1, B60N 2/48, 21.04.2005; JP 2000139613 A, A47C 7/38, 23.05.2000), лобной и теменной частей головы (US 6297728 B1, G08B 21/00, 02.10.2001). Для выработки холода и тепла в указанных известных устройствах используется термоэлектрический генератор, работающий на эффекте Пельтье, а для передачи тепла и холода применяются воздушные каналы и вентиляторы.
Недостатки известных устройств определяются невысокой эффективностью воздействия на оператора (пользователя), обусловленной однозонными подводами холода и тепла.
Между тем, по данным медицинских исследований оптимальным для организма человека является комплексное воздействие, при котором, помимо зоны ягодиц, воздействию подвергается зона дыхания. В связи с этим задача изобретения заключается в создании комплексной системы индивидуальной терморегуляции организма (СИТО) с обеспечением технического результата, проявляющегося в повышении эффективности воздействия на оператора и его комфортности.
Для достижения указанного технического результата предложена СИТО, содержащая два замкнутых жидкостных контура, первый из которых заведен в подушку сидения оператора и снабжен датчиком температуры и дросселирующим вентилем с приводом, а второй пропущен через контурный радиатор, расположенный в области головы оператора, расширительный бачок, связанный с жидкостными контурами и выполненный с датчиком уровня жидкости, насос и работающий на эффекте Пельтье термоэлектрический генератор, включенные одновременно в оба жидкостных контура, вентиляторы, один из которых установлен у контурного радиатора с возможностью направления воздушного потока в зону дыхания оператора, а два других - у радиаторов термомодулей термоэлектрического генератора с возможностью отвода обтекающего их воздуха в окружающую среду, взаимосвязанные друг с другом пульт управления и блок управления, питающий вход которого соединен с источником питания постоянного тока, сигнальные входы - с выходами датчиков температуры и уровня жидкости, а соответствующие выходы - с питающими входами термомодулей термоэлектрического генератора, насоса, привода дросселирующего вентиля и вентиляторов, при этом блок управления выполнен с возможностью изменения полярности напряжения, подаваемого на термомодули термоэлектрического генератора, регулирования напряжений, поступающих к приводу дросселирующего вентиля и вентилятору у контурного радиатора, а также снятия питающих напряжений с термомодулей термоэлектрического
генератора, насоса, привода дросселирующего вентиля и всех вентиляторов в случае снижения уровня жидкости в расширительном бачке ниже допустимого.
Достижению технического результата способствуют частные существенные признаки полезной модели.
В СИТО участок первого жидкостного контура в подушке сидения оператора выполнен в виде спирали.
В СИТО источник питания постоянного тока имеет выходное напряжение 12-27 В.
На фиг.1 представлена функциональная схема предложенной СИТО, а на фиг.2 показано размещение относительно оператора воздействующих на него органов охлаждения-обогрева (с двумя возможными вариантами воздействия в области головы).
Имеются замкнутые жидкостные (например, водяные) контуры 1 и 2. Участок 3 контура 1, выполненный в виде спирали, заведен в подушку сидения оператора и снабжен встроенным в подушку датчиком 4 температуры (поверхности сидения) и дросселирующим вентилем 5 с приводом. Контур 2 пропущен через контурный радиатор 6, расположенный в области головы оператора. Расширительный бачок 7 связан с жидкостными контурами 1 и 2 и выполнен с датчиком 8 уровня жидкости. Насос 9 и работающий на эффекте Пельтье термоэлектрический генератор 10 включены одновременно в оба жидкостных контура 1 и 2. Вентилятор 11 установлен у контурного радиатора 6 с возможностью направления воздушного потока в зону дыхания оператора. Вентиляторы 12 и 13 установлены у радиаторов (теплообменников) термомодулей (не показаны) термоэлектрического генератора 10 с возможностью отвода обтекающего их воздуха в окружающую среду. Пульт 14 управления и блок 15 управления взаимосвязаны друг с другом. Питающий вход блока 15 управления соединен с источником питания постоянного тока с выходным
напряжением 12-27 В, сигнальные входы - с выходами датчика 4 температуры и датчика 8 уровня жидкости, а соответствующие выходы - с питающими входами термомодулей термоэлектрического генератора 10, насоса 9, привода дросселирующего вентиля 5 и вентиляторов 11-13. Блок 15 управления выполнен с возможностью изменения полярности напряжения, подаваемого на термомодули термоэлектрического генератора 10, регулирования напряжения, поступающих к приводу дросселирующего вентиля 5 и вентилятору 11, а также снятия питающих напряжений с термомодулей термоэлектрического генератора 10, насоса 9, привода дросселирующего вентиля 5 и вентиляторов 11-13 в случае снижения уровня жидкости в расширительном бачке 7 ниже допустимого.
Работает СИТО следующим образом.
Команды на задание того или иного режима СИТО подаются с пульта 14 управления на блок 15 управления. С выходов блока 15 управления подводятся напряжения питания соответствующих уровней на питающие входы термомодулей термоэлектрического генератора 10, насоса 9, привода дросселирующего вентиля 5 и вентиляторов 11-13. Режимы охлаждения и обогрева задаются путем выбора в блоке 15 управления соответствующей полярности напряжения, подаваемого на термомодули термоэлектрического генератора 10. Температура охлаждения-обогрева поддерживается с использованием сигналов от датчика 4 температуры. Полярность напряжения, подводимого к насосу 9, остается всегда неизменной.
В режиме охлаждения включаются насос 9, вентиляторы 11-13 и термоэлектрический генератор 10. При подаче на термомодули генератора 10 постоянного напряжения соответствующей полярности на их поверхностях, контактирующих с жидкостным бачком (не показан), выделяется холод, а на поверхностях, контактирующих с радиаторами (теплообменниками), - выделяется тепло, которое с ребер радиаторов воздушным потоком, образуемым вентиляторами 12 и 13, передается в
окружающую среду. Холод через поверхности жидкостного бачка передается циркулирующей в нем жидкости, которая подается параллельными потоками в участок 3 подушки сидения и контурный радиатор 6, расположенный в области головы оператора. Холод, вырабатываемый участком 3, с поверхности подушки сидения передается в тело сидящего на ней оператора, а охлажденный воздух с помощью вентилятора 11 направляется на лицевую часть его головы в зону дыхания (фиг.2). Температура поверхности подушки подбирается и выдерживается с помощью дросселирующего вентиля 5 оператором индивидуально по комфортным ощущениям. Обдув головы холодным воздухом регулируется оборотами вентилятора 11 вручную с пульта 14 управления. В случае применения СИТО на транспортном средстве в качестве упомянутой окружающей среды может быть использован салон транспортного средства, общая температура которого мало подвержена изменениям от направляемого в него тепла радиаторами 12 и 13.
В режиме обогрева работают насос 9 и при необходимости вентилятор 11 обдува головы. Вентиляторы 12 и 13 отвода тепла от термомодулей не работают. В режиме обогрева на термомодули термоэлектрического генератора 10 подается постоянное напряжение обратной полярности и вместо холода с поверхностей термомодулей в жидкостной бачок выделяется тепло, которое циркулирующей жидкостью передается на участок 3 подушки сидения и в контурный радиатор 5.
При снижении в указанных режимах уровня жидкости в расширительном бачке 7 ниже допустимого на выходе датчика 8 формируется соответствующий сигнал, который поступает в блок 15 управления. Последний снимает питающие напряжения с термомодулей термоэлектрического генератора 10, насоса 9, привода дросселирующего вентиля 5 и вентиляторов 11-13. СИТО отключается.
В режиме вентиляции работает только вентилятор 11 обдува головы.
Таким образом, предложенная СИТО при относительно простом конструктивном решении обеспечивает эффективное локальное воздействие холода или тепла на оператора, что предопределяет для него повышенную комфортность.
Данная СИТО не требует существенных затрат на обслуживание, не чувствительна к вибрациям, бесшумна, экологична и характеризуется легким переходом из режима охлаждения в режим обогрева. Отсутствие механически движущихся узлов и легко испаряющихся жидкостей повышает ресурс работы термоэлектрического генератора 10, который составляет более 200000 часов.
1. Система индивидуальной терморегуляции организма, содержащая два замкнутых жидкостных контура, первый из которых заведен в подушку сиденья оператора и снабжен датчиком температуры и дросселирующим вентилем с приводом, а второй пропущен через контурный радиатор, расположенный в области головы оператора, расширительный бачок, связанный с жидкостными контурами и выполненный с датчиком уровня жидкости, насос и работающий на эффекте Пельтье термоэлектрический генератор, включенные одновременно в оба жидкостных контура, вентиляторы, один из которых установлен у контурного радиатора с возможностью направления воздушного потока в зону дыхания оператора, а два других - у радиаторов термомодулей термоэлектрического генератора с возможностью отвода обтекающего их воздуха в окружающую среду, взаимосвязанные друг с другом пульт управления и блок управления, питающий вход которого соединен с источником питания постоянного тока, сигнальные входы - с выходами датчиков температуры и уровня жидкости, а соответствующие выходы - с питающими входами термомодулей термоэлектрического генератора, насоса, привода дросселирующего вентиля и вентиляторов, при этом блок управления выполнен с возможностью изменения полярности напряжения, подаваемого на термомодули термоэлектрического генератора, регулирования напряжений, поступающих к приводу дросселирующего вентиля и вентилятору у контурного радиатора, а также снятия питающих напряжений с термомодулей термоэлектрического генератора, насоса, привода дросселирующего вентиля и всех вентиляторов в случае снижения уровня жидкости в расширительном бачке ниже допустимого.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что участок первого жидкостного контура в подушке сидения оператора выполнен в виде спирали.
3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что источник питания постоянного тока имеет выходное напряжение 12-27 В.
