型電偶臂的溫差電動勢率，叫是正直，(^是負值，T為相應 接頭上的絕對溫度。
[0040] 如果在放熱的熱端上予以散熱，使它保持一定的溫度Th，那么另一接頭就開始冷 卻，直到從周圍介質傳入這個接頭的熱量Qo和沿著電偶臂傳入的熱量Q hc的總和等于所吸收 的帕爾貼熱量時，即
[0041] Qp = Q〇+Qhc
[0042] 此時冷接頭的溫度達到平衡，設溫度為Tc。
[0043] 沿著電偶臂流入冷端的熱量為
[0044]
[0045] 式中R為電偶臂的總電阻，其值為
[0046]
[0047] K是電偶臂的總熱導，其值為
[0048]
[0049] 上面兩式中的ln、lp、〇n、〇p、Sn、Sp、kn、kp分別為η和p型半導體的長度、電導率、截 面積和熱導率。
[0050] 根據以上計算公式以及根據參考書上的建議使用經驗數據與現今各元件的參數 進行選型。
[0051] 在本實施例中，假設夏日日平均溫度為30.4°C，設計冷端溫度為25°C，熱端溫度為 3 5 °C。因而，對于帽體內的小空間要達到預定的制冷效果，要求制冷量Q 〇為1.5~2.5 W。因 此，半導體制冷片32a選用型號為TEC1-06304,顆粒對數為63,該半導體的長度為40mm，寬 度為20mm，厚度為5mm，最大溫差為60度，額定電壓6-7.5V，最大電流為3.4-3.8A，制冷量為 IOW，引線規格為150mm，工作環境溫度為-55 °C至88 °C。
[0052]散熱部40用于對熱端進行散熱，散熱部40能夠采用水冷裝置對第二表面B進行散 熱，或者采用風機對第二表面B進行散熱。為了獲得可靠的實驗數據對帽體10進行了十次模 擬試驗，依次記錄了環境溫度、沒有安裝半導體制冷片32a時的帽內溫度、采用風機進行風 冷時制冷片冷端溫度、采用水冷裝置進行水冷時制冷片冷端溫度，具體如下表所示：
[0054]根據上表可見，采用水冷裝置時冷端溫度更低，即、效果更好，因此，在本實施例 中，采用散熱部采用水冷裝置對第二表面B進行散熱。
[0055]最后，對調溫帽100進行數值模擬，在本實施例中，采用的外罩11的外徑為200mm、 內徑為196mm、外表面高度為150mm、內表面高度為148mm，內襯12的內徑為180mm、高度為 117mm〇
[0056]另外，邊界條件為:外罩11外側弧溫度為環境溫度為32.23°C ;外罩11內部溫度為 帽內空氣溫度為34.21°C ;人體頭部為人體溫度為37 °C ;制冷片內側溫度水冷時22°C，風冷 時 27。。；
[0057]再者，模擬參數為:織物的導熱系數0.0774W/(m*k);密封狀態下，空氣的導熱系數 0.023W/(m*k);用水來對人體進行代替，37°C的水的導熱系數0.062631W/(m*k);空氣的對 流傳熱系數12.5W/(m*k)。
[0058] 然后，ANSYS模擬，由于半導體制冷片冷端溫度與帽子以及人體的溫度相差不是很 大，因此忽略空氣由于浮力引起的自然對流，而直接將空氣假想為一個整體，對空氣進行熱 傳導分析。
[0059] 最后，模擬結果如圖4和圖5所示，圖4為風冷散熱的效果圖，圖5為水冷散熱的效果 圖。從圖4和圖5所示的，半導體制冷片31能夠達到降溫的效果。但是由于空氣層過厚，也就 是襯墊與帽子之間的距離過大，導致對人體頭部的降溫的效果不明顯，可以改變內襯12的 位置，讓其距離外罩11只有10mm，而不是原來的33mm，來提高該制冷帽的制冷效果。
[0060]實施例的作用與效果
[0061 ]根據本實施例所涉及的調溫帽，因為太陽能板覆蓋在外罩上將太陽輻射轉換為電 能，半導體制冷片嵌合在外罩的內壁上，半導體制冷片的N型半導體接線端與控制單元的正 極輸出端相連接，P型半導體接線端與控制單元的負極輸出端相連接，使得半導體制冷片的 第一表面進行吸收熱量，從而對使用者的頭部進行降溫，因此，本實施例的調溫帽僅利用太 陽輻射就能夠實現對頭部的降溫，使得使用者的舒適感更高，同時能夠節能環保。
[0062] 在本實施例中，由于水冷裝置對第二表面進行散熱，因此，本實施例實現更好的制 冷效果。
[0063] 在本實施例中，由于蓄電單元能夠在太陽能板產生的電壓高于6V時進行充電，因 此，本實施例實現更好的利用太陽能，具有節能環保的優點。
[0064] 上述實施方式為本發明的優選案例，并不用來限制本發明的保護范圍。
[0065] 在實施例中通過蓄電單元來儲蓄電能，而在本發明中，也可以不使用蓄電單元，使 得調溫帽更加輕便，因為容易攜帶。
【主權項】
1. 一種調溫帽，戴在使用者的頭部，利用太陽輻射對所述使用者的頭部進行降溫，其特 征在于，包括： 帽體，用于與所述使用者頭部相貼合，包含:外罩、與所述外罩形成容腔的內襯、設在所 述容腔內的安裝槽； 電能產生部，包含:分別對稱地覆蓋在所述外罩上的兩側并且利用所述太陽輻射產生 電能的至少兩個太陽能板；以及 調溫部，利用所述電能來降低所述帽體的溫度，包含:與所述電能產生部相連接并且設 在所述安裝槽內的控制單元、與所述控制單元相連接的調溫單元， 其中，所述調溫單元包含:相互并聯的多個半導體制冷片， 所述半導體制冷片為片體，對稱地嵌合在所述外罩上，具有第一表面、第二表面、N型半 導體接線端、P型半導體接線端，所述第一表面朝向所述內襯，所述第二表面朝外， 所述N型半導體接線端與所述控制單元的正極輸出端相連接，所述P型半導體接線端與 所述控制單元的負極輸出端相連接，使得所述第一表面進行吸收熱量成為冷端，所述第二 表面進行放熱成為熱端。2. 根據權利要求1所述的調溫帽，其特征在于： 其中，所述電能產生部還包含:設在所述安裝槽內的蓄電單元， 所述蓄電單元與所述太陽能板相連接，用于對所述電能進行儲存。3. 根據權利要求2所述的調溫帽，其特征在于： 其中，所述控制單元與所述蓄電單元相連接。4. 根據權利要求1所述的調溫帽，其特征在于： 其中，所述控制單元用于穩定所述正極輸出端和所述負極輸出端之間的輸出電壓。5. 根據權利要求1所述的調溫帽，其特征在于： 其中，所述半導體制冷片采用TEC1-06304型號的半導體，且該半導體的長度為40mm，寬 度為20mm，厚度為5mm。6. 根據權利要求1所述的調溫帽，其特征在于，還包括： 散熱部，設在所述外罩上并且與所述第二表面相對應，用于對所述第二表面進行散熱。7. 根據權利要求6所述的調溫帽，其特征在于： 其中，所述散熱部采用風機，所述風機的出風口朝向所述第二表面。8. 根據權利要求6所述的調溫帽，其特征在于： 其中，所述散熱部采用水冷裝置，所述水冷裝置鋪設在所述第二表面上。
【專利摘要】本發明提供了一種調溫帽，包括：帽體，用于與使用者頭部相貼合，包含：外罩、內襯、安裝槽；電能產生部，包含：至少兩個太陽能板；以及調溫部，利用電能來降低帽體的溫度，包含：控制單元、與控制單元相連接的調溫單元，其中，調溫單元包含：相互并聯的多個半導體制冷片，半導體制冷片為片體，對稱地嵌合在外罩上，具有第一表面、第二表面、N型半導體接線端、P型半導體接線端，第一表面朝向內襯，第二表面朝外，N型半導體接線端與控制單元的正極輸出端相連接，P型半導體接線端與控制單元的負極輸出端相連接，使得第一表面進行吸收熱量成為冷端，第二表面進行放熱成為熱端。
【IPC分類】A42B1/24, A42B1/00
【公開號】CN105639814
【申請號】
【發明人】程少康, 胡天恩, 李小軍, 陳立國, 蘇麗麗, 趙明杰, 陳凱, 王菲菲, 高文通, 賀之瑤, 王楚平
【申請人】上海理工大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月22日