CN102742956A - 太阳能热电调温安全帽 - Google Patents

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罗清海
夏森林
邹祝英
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Nanhua University
University of South China
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Abstract

一种太阳能热电调温安全帽，它包括一个表面布满柔性太阳能光伏电池的帽壳，所述的帽壳由帽檐和帽顶组成，在帽顶的两侧对称开一个用来安装热电制冷组件的矩形缺口。帽壳的帽顶内设有一个盛满乙醇溶液的柔性内套，两个热电制冷组件分别安装在帽顶两侧的缺口内，在帽壳的外表面设有一层钢丝网防护层，钢丝网防护层与帽壳外表面连接组合在一起。在帽壳的帽檐上设有一个转换开关。安装在帽顶两侧的两个热电制冷组件上的四个热电模块通过导线并联在一起，四个并联在一起热电模块与由帽壳上的柔性太阳能光伏电池阵列、转换开关串联连接，通过电流方向的转换，实现热电模块制冷/制热功能的转换。

Description

太阳能热电调温安全帽
技术领域
本发明涉及太阳能光伏电技术和热电制冷技术领域，特别一种太阳能热电调温的环境友好的安全帽。
背景技术
太阳能光伏电池用于把太阳的光能直接转化为电能。柔性太阳能光伏电池可以折叠、卷曲，甚至粘贴在其它物体的表面，具有成本低、重量轻、应用范围广、携带方便等优点。一些柔性太阳能光伏电池组件在使用过程中可耐摔耐踩，可折叠，可重新装配，充分满足了耐久力、功能及可靠性的要求。
热电制冷又称之为半导体制冷、温差电制冷，集成半导体PN结及绝电导热基板构成热电模块，热电模块在直流电作用下，主要通过帕尔贴效应工作，没有压缩机和制冷剂，通过直流电源提供动力，改变电流方向，即可实现制冷/制热功能转换。小型、微型热电制冷技术有很好的适用性，并得到广泛应用，具有***构造简单，工作温度区间大、温控精度高、操控方便、运行可靠、布局灵活、适应性强等特性。
现有的安全帽透气性能差，不能实现头部微环境温度的主动调控，在酷热的环境下佩戴安全帽工作往往感觉闷热难耐，不利于佩戴者身心健康及工作效率和质量，并容易诱发生产安全事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种将太阳能光伏电技术和半导体制冷技术相结合的太阳能热电调温安全帽，通过安全帽上的柔性太阳能光伏电池向热电模块提供电力，再通过热电模块的制冷/热泵性能实现佩戴者头部微环境温度的精确调控，为生产者提供一种舒适的安全帽。
本发明的技术方案是：一种太阳能热电调温安全帽，它由帽壳、两个热电制冷组件、柔性内套、转换开关、防护钢丝网组成。所述的帽壳由帽檐和帽顶组成，帽壳外侧布满柔性太阳能光伏电池，在帽顶的两侧对称开一个用来安装热电制冷组件的矩形缺口。帽壳的帽顶内设有一个盛满乙醇溶液的柔性内套，柔性内套和帽顶贴合在一起。两个热电制冷组件分别安装在帽顶两侧的缺口内，热电制冷组件上的传热金属片和柔性内套贴合在一起。在帽壳的外表面设有一层钢丝网防护层，钢丝网防护层与帽壳外表面连接组合在一起。在帽壳的帽檐上设有一个转换开关。
所述的热电制冷组件由翅片散热器、两个热电模块和传热金属片组成。热电模块一侧贴合在传热金属片上，另一侧贴合在翅片散热器基板上，传热金属片与翅片散热器通过带隔热套的螺钉连接固定，将两个热电模块夹在传热金属片和翅片散热器之间。
安装在帽顶两侧的两个热电制冷组件上的四个热电模块通过导线并联在一起，四个并联在一起热电模块与由帽壳上的柔性太阳能光伏电池阵列、转换开关串联连接，通过电流方向的转换，实现热电模块制冷/制热功能的转换。
工作时，由帽壳上的柔性太阳能光伏电池阵列向热电模块提供动力。通过换向开关改变热电模块的电流方向，热电模块的制冷/热的功能发生转换。夏季，热电模块在制冷工况下运行，传热金属片连接热电模块的冷端，冷却柔性内套夹层内的乙醇溶液，降低头部的环境温度，翅片散热器向外部环境散热维持热电模块运行。冬季，热电模块在制热工况下运行，传热金属片连接热电模块的热端，传热不锈钢片加热柔性内套夹层内的乙醇溶液，提高头部环境温度，翅片散热器向外部环境吸热维持热电模块运行。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、制造帽壳的柔性太阳能光伏电池重量轻，有一定的抗折弯、耐磨损性能，经过表面处理后，具有防水性能，通过在帽壳的外部覆盖一层钢丝网防护层，对光伏电池起到了防护作用，同时不影响光伏电池的光电转换功能。
2、本发明提供的太阳能热电调温安全帽在夏季和冬季为佩戴者提供了舒适的头部微环境。
3、柔性内套充填无毒乙醇溶液，提高安全帽的佩戴舒适度的同时，提高意外冲击的缓冲性能，更有利于保障佩戴者的安全。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为附图1中的A-A剖视图；
附图3为附图1中的I部放大图；
附图4为帽壳的结构示意图；
附图5为附图4中的左视图。
附图6为本发明电路连接示意图。
具体实施方式
一种太阳能热电调温安全帽，它由帽壳1、两个热电制冷组件3、柔性内套5、转换开关4、防护钢丝网2组成。所述的帽壳1由帽檐1-1和帽顶1-2组成，帽壳外侧布满柔性太阳能光伏电池，在帽顶1-2的两侧对称开一个用来安装热电制冷组件3的矩形缺口1-3。帽壳1的帽顶1-2内设有一个盛满乙醇溶液6的柔性内套5，柔性内套5和帽顶1-2贴合在一起。两个热电制冷组件3分别安装在帽顶1-2两侧的缺口1-3内，热电制冷组件3上的传热金属片3-3和柔性内套5贴合在一起。在帽壳1的外表面设有一层钢丝网防护层2，钢丝网防护层2与帽壳1外表面连接组合在一起。在帽壳1的帽檐1-1上设有一个转换开关4。
所述的热电制冷组件3由翅片散热器3-1、两个热电模块3-2和传热金属片3-3组成，两个热电模块3-2固定安装在传热不锈钢片3-3上，翅片散热器3-1固定安装在两个热电模块3-2上。热电模块3-2一侧贴合在传热金属片3-3上，另一侧贴合在翅片散热器3-1的基板上，传热金属片3-3与翅片散热器3-1通过带隔热套的螺钉连接固定，将两个热电模块3-2夹在传热金属片3-3和翅片散热器3-1之间。
安装在帽顶1-2两侧的两个热电制冷组件3上的四个热电模块3-2通过导线并联在一起，四个并联在一起热电模块3-2与由帽壳1上的柔性太阳能光伏电池阵列、转换开关4串联连接，通过电流方向的转换，实现热电模块3-2制冷/制热功能的转换。

Claims (2)

1.一种太阳能热电调温安全帽，其特征是：它由帽壳、两个热电制冷组件、柔性内套、转换开关、防护钢丝网组成；所述的帽壳由帽檐和帽顶组成，帽壳外侧布满柔性太阳能光伏电池，在帽顶的两侧对称开一个用来安装热电制冷组件的矩形缺口；帽壳的帽顶内设有一个盛满乙醇溶液的柔性内套，柔性内套和帽顶贴合在一起；两个热电制冷组件分别安装在帽顶两侧的缺口内，热电制冷组件上的传热金属片和柔性内套贴合在一起；在帽壳的外表面设有一层钢丝网防护层，钢丝网防护层与帽壳外表面连接组合在一起；在帽壳的帽檐上设有一个转换开关。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热电调温安全帽，其特征是：所述的热电制冷组件由翅片散热器、两个热电模块和传热金属片组成，热电模块一侧贴合在传热金属片上，另一侧贴合在翅片散热器的基板上，传热金属片与翅片散热器通过带隔热套的螺钉连接固定，将两个热电模块夹在传热金属片和翅片散热器之间；安装在帽顶两侧的两个热电制冷组件上的四个热电模块通过导线并联在一起，四个并联在一起热电模块与由帽壳上的柔性太阳能光伏电池阵列、转换开关串联连接，通过电流方向的转换，实现热电模块制冷/制热功能的转换。
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