Setor Técnico

[0001] A veste integrada de refrigeração autónoma se relaciona ao campo dos sistemas de troca de calor, especificamente dos sistemas para refrigerar um indivíduo. Mais especificamente, a invenção descrita se relaciona aos sistemas de refrigeração associados aos vestuários cujo fim seja o de manter conforto térmico dos usuários em ambientes de temperaturas elevadas e de prover proteção do usuário contra impactos. Estado da Técnica

[0002] Certos ramos da atividade humana são habitualmente exercidos utilizando- se vestimentas que inibem a troca de calor do corpo humano com o ambiente, também, os meios naturais de refrigeração do corpo humano podem apresentar desempenho insatisfatório em certas condições ambientais específicas.

[0003] Existem diversas invenções propondo soluções de refrigeração individual integradas à uma veste, dentre elas aponta-se as que seguem.

[0004] A patente norte -ame ri cana US 4.580.408, de 8 de abril de 1986, intitulada "Water Vest For Motocross Riders", apresenta um colete para motociclistas composto de painéis de proteção contra impactos que são permeáveis ao ar ambiente, e de telas feitas de um material retentor de água que fica em contato com a pele do usuário, a evaporação da água retida nas telas e intensificada pelo fluxo de ar ambiente que flui através dos painéis refrigera o usuário, sendo que as referidas telas devem estar embebidas em água ao se vestir o colete;

[0005] A patente norte-americana US 5.415.222, de 16 de maio de 1995, intitulada "Micro-Climate Cooling Garment", apresenta um colete com bolsas permeáveis ao ar ambiente, com uma estrutura interna em forma de colmeia. Aderida à esta estrutura em forma de colmeia existe um material que muda de estado físico em determinadas temperaturas;

[0006] O pedido norte -ame ri cano US 2006/0191063, de 31 de agosto de 2006, intitulado "Garment For A Cooling And Hydration System", apresenta um colete que possui um circuito fechado no qual flui água que é resfriada ao passar por um reservatório com gelo, ar pressurizado é injetado no colete para aumentar a área de contato do usuário com o colete;

[0007] O pedido norte-americano US 2009/0165183, de 2 de julho de 2009, intitulado "Heat Exchange Garment", apresenta um colete com bolsas distribuídas pelo interior do colete que são cheias de um material trocador de calor, estas bolsas devem ser congeladas antes de utilizadas no colete;

[0008] A patente norte -ame ri cana US 8.281 .609, de 9 de outubro de 2012, intitulada "Man Portable Micro-Climate", apresenta um colete ao qual um feixe de tubos flexíveis é justaposto, ar ressecado e resfriado flui pelos tubos que são perfurados de tal forma que permita que o ar frio e seco saia e no seu lugar entre ar quente e úmido que estava no interstício do colete com o usuário, este ar quente e úmido é então tratado para que seja ressecado e resfriado e novamente forçado a fluir pela tubulação;

[0009] "MOMO ADC Pro Driver Cooling System" apresenta uma camiseta com um circuito de água justaposto à própria camiseta no qual flui água que é gelada por uma caixa de gelo;

[0010] "Macna Dry Cooling Vest" apresenta um colete no qual a parte interna é feita de um material que retém água e a parte externa é impermeável à água e possui orifícios para a passagem do ar ambiente. Molha-se o colete a fim de que a parte interna fique embebida em água, a evaporação desta água promove a refrigeração do usuário;

[0011] A patente norte -ame ri cana US 7.721 .349, de 25 de junho de 2005, intitulada "Flexible personal evaporative cooling system with warming potential", apresenta uma veste com pequenos reservatórios associados de onde um líquido refrigerante permeia entrando em contato com um material condutor de calor que fica em contato com a pele do usuário e pode conter uma ventoinha associada à veste para ventilar e assim, acelerar o processo evaporativo; e

[0012] A patente norte-americana US 5.775.590, de 19 de fevereiro de 1998, intitulada "Portable mist cooling device", apresenta um dispositivo composto de um reservatório pressurizado manualmente que esguicha um líquido refrigerante próximo à superfície da pele do usuário, inclui uma válvula acionada manualmente para controle da quantidade de líquido utilizado.

[0013] Considerando-se a portabilidade como uma característica comum às várias invenções apresentadas e que dispositivos portáteis possuem autonomia limitada, considera-se então que a autonomia do efeito refrigerante é limitada à quantidade de substância trocadora de calor ou à quantidade de energia elétrica que pode ser carregada pelo usuário dos inventos apresentados. Sobre tais inventos, pode-se constatar que:

[0014] Soluções que adotam um sólido em fusão como substância trocadora de calor apresentam a desvantagem de que a fusão de substâncias sólidas, aptas a serem utilizadas como trocadoras de calor para refrigeração de uma pessoa, absorve muito menos calor do que a evaporação destas mesmas substâncias;

[0015] Soluções que adotam um tecido ou uma tela retentora de líquido para exercer a função de reservatório de líquido refrigerante apresentam a desvantagem de ter sua capacidade de carga de substância trocadora de calor limitada à quantidade de tecido ou tela; e

[0016] Soluções que adotam a solução de resfriar um gás através de processos de expansão adiabática apresentam a desvantagem do elevado consumo de energia elétrica necessário para prover a refrigeração de um indivíduo adulto.

[0017] Acarretando no pouco tempo de autonomia na refrigeração ou no excesso de peso que o usuário deve suportar.

[0018] Considerando-se a independência entre o efeito refrigerador e a atuação do usuário como uma característica muito desejável, os sistemas que dependem do usuário bombear ou acionar manualmente uma válvula apresentam a desvantagem da falta de automatismo acarretando na dependência entre a obtenção do efeito refrigerador e a atuação do usuário e acarretando em um possível excesso de carga de trabalho para o usuário.

Divulgação da Invenção

[0019] A veste de refrigeração autónoma objetiva:

prover refrigeração individual para uma pessoa;

prover autonomia da refrigeração por pelo menos uma hora independentemente de recursos externos;

prover meios para que a refrigeração ocorra automaticamente; prover meios para que o usuário possa ajustar a utilização dos recursos de refrigeração de forma a controlar a intensidade da refrigeração conforme sua necessidade; e

ser portátil.

[0020] Para prover refrigeração individual para uma pessoa, a presente invenção compreende uma veste integrada à um sistema de suporte à refrigeração.

[0021] A evaporação de um líquido em contato com a superfície da pele de uma pessoa provoca um efeito refrigerante. Com base neste fenómeno, presente invenção dispersa um líquido refrigerante sobre telas retentoras de líquido as quais são mantidas em contato com a superfície da pele do usuário da veste em partes do corpo correspondentes ao peito, costas, abdómen, braços ou pernas.

[0022] Para ter autonomia de refrigeração por pelo menos uma hora independentemente de recursos externos, considerando que o referido líquido refrigerante seja principalmente a água, que são necessários 2.5L (litros) de líquido para prover a refrigeração do usuário e que o referido sistema de suporte à refrigeração consome energia elétrica na razão de 15W (watts) então, o sistema de suporte à refrigeração inclui:

um reservatório com capacidade de armazenamento de pelo menos 2.5I (dois litros e meio); e

uma bateria de no mínimo 1250mah (miliampere.hora) de capacidade de carga elétrica.

[0023] Para que a refrigeração ocorra automaticamente, a presente invenção compreende um conjunto de dispositivos interligados de forma que a dispersão do líquido sobre as telas e a ventilação incidente sobre as mesmas telas, ocorra sem necessidade de atuação do usuário.

[0024] Para manter as telas em contato com a superfície da pele do usuário, cada tela é integrada à um painel multifuncional que é fixado à veste nas partes correspondentes ao peito, costas, abdómen, braços ou pernas do usuário, sendo o painel multifuncional permeável ao ar ambiente e adaptado para alojar no seu interstício os componentes do sistema de suporte à refrigeração que atuam diretamente sobre a respectiva tela.

[0025] Para distribuir o líquido entre o reservatório e as várias telas localizadas na veste, uma rede de dutos interliga o reservatório às telas.

[0026] Para que o fluxo de líquido em direção a cada uma das telas seja compatível com a velocidade de sua evaporação, um dispositivo denominado orifício calibrado, que restringe o fluxo de líquido que o atravessa, é conectado a cada um dos ramos terminais da rede de dutos de forma que o fluxo de líquido em cada ramo terminal seja uma função da pressão do líquido na entrada do orifício calibrado e também uma função do próprio calibre deste orifício calibrado.

[0027] Uma eletrobomba de ar pressuriza o reservatório e um pressostato, conectado à eletrobomba de forma a controlar seu acionamento, mantém a pressão dentro do reservatório estável, e consequentemente, mantém a pressão estável na entrada de cada orifício calibrado.

[0028] Para que o usuário possa ajustar a quantidade de líquido que é disperso sobre as telas conforme sua necessidade um dispositivo, doravante denominado temporizador, é conectado à uma válvula solenóide de forma à abrir e fechar o fluxo de líquido na válvula solenóide repetitivamente conforme os tempos de abertura e fechamento ajustados pelo usuário através de uma chave seletora integrada ao temporizador. Sendo o bocal de entrada da válvula solenóide conectado ao bocal de saída de líquido do reservatório e o bocal de saída da válvula conectada á entrada da rede de dutos.

[0029] Para que o usuário possa ajustar a intensidade da ventilação incidente sobre as telas, pelo menos uma ventoinha instalada no interstício de cada painel multifuncional ventila o líquido retido na respectiva tela do painel multifuncional, sendo que o usuário da veste controla o acionamento das ventoinhas através de um botão interruptor de corrente elétrica.

[0030] Considerando-se que a solução adotada atende aos objetivos propostos, a presente invenção apresenta vantagem com relação ao estado da técnica por: dispor de autonomia de pelo menos uma hora independentemente de recursos externos;

poder utilizar líquidos refrigerantes tal como a água de alto poder de absorção de energia durante sua evaporação;

ser automática; e

permitir que o usuário ajuste seu funcionamento conforme sua necessidade. Descrição das Figuras

[0031] FIG. 1 mostra uma visão da parte anterior da veste, evidenciando: a integração da veste com os elementos do sistema de suporte à refrigeração e a disposição e forma dos painéis multifuncionais localizados na parte anterior da veste.

[0032] FIG. 2 mostra uma visão da parte posterior da veste, evidenciando: a integração da veste com os elementos do sistema de suporte à refrigeração, a disposição e forma dos painéis multifuncionais localizados na parte posterior da veste e a localização e forma do reservatório.

[0033] FIG. 3 mostra um exemplar de tela que compreende a camada mais interna dos painéis multifuncionais.

[0034] FIG. 4 mostra um exemplar de camada intermediária dos painéis multifuncionais evidenciando os elementos de sua conformação.

[0035] FIG. 5 mostra um exemplar de ventoinha.

[0036] FIG. 6 mostra um exemplar de camada mais externa dos painéis multifuncionais.

[0037] FIG. 7 mostra um exemplar de painel multifuncional evidenciando a integração: com um ramo terminal da rede de dutos, com um orifício calibrado e com uma ventoinha.

[0038] FIG. 8 mostra o segundo compartimento.

[0039] FIG. 9 mostra a disposição de componentes do sistema de suporte à refrigeração no primeiro compartimento.

Melhor Modo de Reproduzir a Invenção

[0040] A veste, preferivelmente:

é confeccionada a partir de um colete com tecido feito de couro; possui um zíper (101 ) costurado na veste para conectar os lados direito e esquerdo da parte anterior da veste que cobre as áreas abdominal e torácica;

possui tiras elásticas (102 e 103) costuradas nas bordas adjacentes às partes anterior e posterior da veste, entre a área das axilas e da cintura, conectando as partes anterior direita e esquerda à parte posterior que cobre o tronco, sendo o comprimento destas tiras ajustável por uma fivela; e

possui correias de couro (104 e 105) de 2,0 cm de largura e 2,5 mm de espessura costuradas no tecido da veste na forma de alças circundando o vão correspondente à passagem dos braços do usuário, e na forma de duas tiras (208 e 209) que conectam as duas alças passando pela parte posterior abaixo da área cervical e mantendo uma distância de 30,0 cm entre si no ponto médio das correias em forma de tiras; e

possui recortes de partes do tecido original do colete nos lados direito e esquerdo na área do tórax, do abdómen, dorsal e lombar perfazendo um número de oito recortes, feitos no formato do contorno do respectivo painel multifuncional que será sobreposto à cada recorte, mantendo uma margem de 1 ,0 cm do recorte ao contorno da projeção.

[0041] O sistema de suporte à refrigeração que é integrado à veste preferivelmente é composto por: um reservatório, painéis multifuncionais, um pressostato, uma eletrobomba de ar, uma válvula solenóide, um temporizador, um orifício calibrado para cada painel multifuncional, uma ventoinha para cada painel multifuncional, uma fonte de corrente elétrica, três circuitos de alimentação de corrente elétrica, uma rede de dutos com um ramo terminal para cada painel multifuncional, dois interruptores de corrente elétrica e dois compartimentos.

[0042] O reservatório (202), preferivelmente:

é feito de borracha flexível de 1 ,0 mm de espessura envolto em tecido inflexível de nylon; com volume interno de 2.5 litros;

possui formato cilíndrico com diâmetro interno de 10 cm e altura de 35 cm; possui um bocal de entrada (203) no topo do reservatório com 4,0 cm de diâmetro, com haste de 2,5 cm de comprimento com rosca, com uma tampa com rosca e com uma porca que fixa o bocal de entrada prensando a borracha do reservatório contra os flanges do próprio bocal de entrada;

possui um bocal de saída (205) no fundo do reservatório com conexão tipo espiga para mangueiras de 1 /8 pol de diâmetro interno, com haste de 1 ,0 cm de comprimento com rosca e com uma porca que fixa o bocal prensando a borracha do reservatório contra os flanges do próprio bocal de saída;

possui uma passagem de ar (204) no topo do reservatório com conexão tipo espiga para mangueiras de 1 /8 pol de diâmetro interno, com haste de 1 ,0 cm de comprimento com rosca e com uma porca que fixa o bocal prensando a borracha do reservatório contra os flanges da própria passagem de ar; e

é circundado por duas correias (206 e 207) de 2,0 cm de largura e 2,5 mm de espessura, costuradas ao tecido que envolve o reservatório, uma à 3,0 cm do topo e outra à 3,0 cm do fundo do reservatório, sendo estas correias costuradas às correias em forma de tiras.

[0043] Cada painel multifuncional (106, 107, 108, 109, 210, 21 1 , 212 e 213), preferivelmente:

é feito em três camadas justapostas, sendo a camada mais externa de resina reforçada por fibras de aramida com 1 ,0 mm de espessura, a camada intermediária de acetato-vinilo de etileno (eva) com 13,0 mm de espessura, e a camada mais interna, que compreende a tela retentora de líquido, de tecido felpudo de algodão com 300g/m ² de gramatura;

possui contorno trapezoidal, pentagonal ou hexagonal irregulares, conforme a área do corpo onde o respectivo painel multifuncional é sobreposto, com quinas circulares de 2,5 cm de raio e com a camada mais externa moldada conforme a área do corpo humano que cada painel multifuncional sobrepõe;

possui furos (601 e 401 ) que atravessam as camadas externa e intermediária perpendicularmente à superfície do painel multifuncional, sendo os furos de perfil retangular com bordas arredondadas, igualmente espaçados entre si, mantendo uma distância de pelo menos 1 cm de distância das bordas do painel multifuncional, e cobrindo um terço da área superficial do painel multifuncional; possui no centro geométrico da camada intermediária uma cavidade (402) em forma de paralelepípedo de seção transversal quadrada de 40,0 mm de lado e 10,0 mm de profundidade a partir da superfície mais externa, sendo que, perpendicularmente ao plano formado pelo fundo da cavidade é aberto um furo (403) passante e circular de 38,0 mm de diâmetro a partir do centro geométrico do quadrado no plano formado pelo fundo da cavidade;

possui um primeiro canal (404) aberto na lateral da camada intermediária com 5,0 mm de diâmetro, com eixo de simetria paralelo às superfícies da camada intermediária, com início na lateral da camada intermediária e direcionado ao centro geométrico em linha reta, com profundidade tal que o fundo do canal esteja posicionado à 5,0 mm de distância das paredes da cavidade em forma de paralelepípedo;

possui um bico dispersor de líquido formado a partir de um segundo canal (405) com 2,0 mm de diâmetro, aberto na camada intermediária à partir da superfície de contato com a tela e direcionado ao fundo do primeiro canal, interceptando-o tal que comunique o primeiro canal ao interstício entre a camada intermediária e a tela; e

possui um terceiro canal (406 e 701 ) aberto na camada intermediária à partir da superfície de contato com a camada mais externa, perpendicularmente à esta superfície e circundando todo o contorno da camada intermediária à 5 mm de distância da borda desta camada, sendo o perfil de seção transversal ao terceiro canal retangular com 10 mm de profundidade e 1 mm de largura.

[0044] Os painéis multifuncionais são fixados à veste, preferivelmente:

sobrepondo os recortes do tecido original da veste correspondentes à cada respectivo painel multifuncional;

costurando cada tela do painel multifuncional diretamente no tecido da veste ocupando a área correspondente ao respectivo recorte do tecido original da veste;

costurando cada camada intermediária do painel multifuncional diretamente no tecido da veste, sobrepondo a respectiva tela, sendo esta costura feita através do terceiro canal aberto na própria camada intermediária; e

colando com adesivo a camada mais externa do painel multifuncional sobre a respectiva camada intermediária.

[0045] O pressostato (901 ), preferivelmente:

possui configuração normalmente fechado;

possui pressão de comutação ajustado para 5 psi; e

possui tomada de pressão com conexão do tipo espiga para mangueiras com diâmetro interno de 1 /8 pol.

[0046] A eletrobomba de ar (902), preferivelmente:

possui tensão de alimentação de 12v com corrente direta;

possui vazão de 2l/min;

possui bocal de saída com conexão do tipo espiga para mangueiras com diâmetro interno de 1 /8 pol; e

é do tipo bomba de diafragma.

[0047] A válvula solenóide (906), preferivelmente:

possui tensão de alimentação de 12v com corrente direta;

possui configuração do tipo normalmente fechado; e

possui bocais de entrada e saída com conexão do tipo espiga para mangueiras com diâmetro interno de 1 /8 pol.

[0048] A tomada de pressão do pressostato e o bocal de saída da eletrobomba de ar são conectados por segmentos de mangueira com diâmetro interno de 1 /8 pol à um adaptador (907) em forma de Y com engates tipo espiga que é conectado por um outro segmento (908) da mesma mangueira ao bocal da passagem de ar (204) no topo do reservatório.

[0049] O bocal de entrada (910) da válvula solenóide é conectado ao bocal de saída (205) do reservatório através de um segmento de mangueira com diâmetro interno de 1/8 pol.

[0050] A rede de dutos com um ramo terminal para cada painel multifuncional, preferivelmente:

conecta, através de um segmento de mangueira com diâmetro interno de 1 /8 pol, o bocal de saída 909 da válvula solenóide à uma derivação múltipla (905) de engates tipo espiga com saídas em quantidade equivalente à quantidade de painéis multifuncionais; e

conecta, através de segmentos e mangueira com diâmetro interno de 1 /8 pol e externo de 1 /5 pol, cada saída da derivação múltipla 905 à um painel multifuncional.

[0051] Os orifícios calibrados (702), preferivelmente:

possuem adaptação para inserção em mangueiras flexíveis de diâmetro interno de 1/8 pol;

são inseridos à uma profundidade de 2,0 cm a partir do bocal de saída, um em cada ramo terminal da rede de dutos; e

possuem calibre de 0,008 pol (polegadas).

[0052] O bocal de saída de cada ramo terminal da rede de dutos deve ser inserido no primeiro canal (404) de um painel multifuncional à uma profundidade máxima de 2,0 cm e fixado nesta posição com adesivo conforme evidenciado na FIG. 7.

[0053] A fonte de corrente elétrica (904), preferivelmente:

é uma bateria com três células tipo li-íon com capacidade de carga 2150 mah (miliampere-hora) cada, tensão nominal de 3,6 v (volts) cada, conectadas em série totalizando 10,8 v (volts) de tensão nominal.

[0054] O temporizador (903), descrito como um dispositivo com meios para variar repetitivamente entre aberto e fechado o estado de um circuito de alimentação de corrente elétrica, sendo a duração dos tempos de abertura e fechamento do circuito controlados pelo usuário, preferivelmente:

possui tensão de alimentação de 12v com corrente direta;

possui uma chave seletora para controle da duração do tempo de abertura do circuito de alimentação de corrente elétrica conectado diretamente ao corpo do temporizador;

possui uma chave seletora (804) para controle da duração do tempo de fechamento do circuito de alimentação de corrente elétrica conectado ao restante do dispositivo através de cabos com 1 m (metro) de comprimento; e é capaz de variar a duração de tempo de fechamento e de abertura do circuito de alimentação de corrente elétrica entre Os (segundo) e 60s (segundos).

[0055] A ventoinha (703), preferivelmente:

possui tensão de alimentação de 12v com corrente direta;

possui forma de paralelepípedo com seção transversal quadrada com 40 mm (milímetros) de lado e 10 mm (milímetros) de espessura;

possui capacidade de ventilar 4 cfm (pés cúbicos por minuto).

[0056] O primeiro circuito de alimentação de corrente elétrica, preferivelmente:

conecta em série os contatos elétricos da eletrobomba de ar, do pressostato, de um primeiro interruptor de corrente elétrica (802) e da bateria.

[0057] O segundo circuito de alimentação de corrente elétrica, preferivelmente:

conecta em série os contatos elétricos da válvula solenóide, do temporizador, do primeiro interruptor de corrente elétrica e da bateria.

[0058] O terceiro circuito de alimentação de corrente elétrica, preferivelmente:

conecta em paralelo os contatos elétricos de todas as ventoinhas; e conecta em série os nós resultantes das conexões em paralelo das ventoinhas aos contatos elétricos de um segundo interruptor de corrente elétrica (803) e da bateria.

[0059] O primeiro compartimento mostrado na FIG. 9, preferivelmente:

é feito de plástico acrilonitrila butadieno estireno;

é feito na forma de paralelepípedo com lados de 20,0 cm, 10,0 cm, 5,0 cm e com 2,0 mm de espessura;

é fixado ao reservatório na altura do ponto médio do eixo de simetria do reservatório; e

contém a eletrobomba de ar, o pressostato, a válvula solenóide, o temporizador, a bateria e a derivação múltipla.

[0060] O segundo compartimento mostrado na FIG. 8, preferivelmente:

é feito de plástico acrilonitrila butadieno estireno;

é feito na forma de paralelepípedo com lados de 6,0 cm, 3,0 cm e 1 ,5 cm e com 2,0 mm de espessura; possui duas tiras (806 e 807) de comprimento regulável por uma fivela em cada tira, que são fixadas com adesivo ao segundo compartimento nas extremidades da superfície formado pelo plano de lados 6,0 cm e 3,0 cm, sendo estas tiras utilizadas para fixar o compartimento ao antebraço do usuário;

é conectado ao primeiro compartimento por um conduíte (805) com 1 m de comprimento; e

contém os primeiro e segundo interruptores de corrente elétrica e a chave seletora do temporizador, cujos cabos de condução de corrente elétrica passam por dentro do referido conduíte.