УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (ВАРИАНТЫ)

Предметом настоящей заявки на полезную модель является устройство для изменения температуры, соединяемое с предметами одежды и/или аналогичными защитными средствами, соединяемыми с телом живого существа, в частности человека, и покрывающими его по меньшей мере частично, оборудованное тепловыделяющим устройством и теплообменником, находящимся с ним в тепловом контакте и передающим тепло телу или отводящим его от тела.
Известно несколько попыток устранить или уменьшить физиологически неблагоприятное воздействие слишком высокой или низкой температуры окружающей среды на людей, постоянно работающих на открытом воздухе, при помощи, например, предметов одежды. Этой цели служат предметы одежды, выполненные из теплоизоляционного материала или включающие подкладку, выполненную из подобного материала, либо в нескольких случаях имеющие источник электроэнергии, причем электронагревательные элементы расположены внутри предмета одежды или под его верхним покрытием, часто в качестве внешнего слоя подкладки, и соединены с источником энергии, часто аккумуляторными батареями, также соединенными с указанными предметами одежды. Этот тип решения описан, например, в заявках на патент Болгарии №568699, Великобритании №163205 и США №2003/0131840, соответственно. Общим признаком указанных решений является значительная зависимость их выходной мощности от самого источника энергии. То есть, для большей производительности в течение большего периода времени требуются перезаряжаемые аккумуляторы большой емкости, в то время как внедрение последних в одежду или их ношение любым прочим способом вместе с одеждой налагает существенные ограничения на того, кто носит подобный предмет одежды, и обычно является весьма утомительным.
Еще одно стандартное решение представляет собой нагревание воздуха посредством сжигания какого-либо топлива и проведение нагретого воздуха в одежду или под одежду. Нагревание выполняют посредством
переносного тепловыделяющего оборудования небольшого размера, производящего тепло, необходимое для процесса нагревания, обычно посредством сжигания спирта или любых нефтепродуктов. Как правило, человеку, на которого надеты предметы одежды, необходимо нести устройство, расположенное на его спине, в виде рюкзака, что вызывает неудобство и достаточно высокую опасность возникновения пожара.
Ввиду вышеуказанного, нашей целью является предоставление решения, обеспечивающего человеку возможность находиться при чрезмерно высокой или низкой температуре в течение достаточно длительного периода времени при помощи устройства в соответствии с настоящим изобретением. При этом данное устройство должно быть небольшим, удобным и простым в применении и обладающим относительно высоким коэффициентом полезного действия.
Указанной цели достигают посредством устройства для изменения температуры, соединенного с предметами одежды и/или аналогичными защитными средствами, соединяемыми с телом живого существа, в частности человека, и покрывающими его по меньшей мере частично, и оборудованного тепловыделяющим устройством и теплообменником, находящимся с ним в тепловом контакте и передающим тепло телу или отводящим тепло от тела. Указанный теплообменник представляет собой вставку, образованную гибкими трубопроводом, содержащим и транспортирующим жидкую теплопередающую среду, которая состоит из воды и/или антифриза. Аппарат закреплен под внутренней подкладкой одежды в виде трубчатого змеевика, а теплопередающая среда проходит через канал теплообменного блока, выполненного в тепловыделяющем устройстве, выполненном в виде небольшой переносной пропан-бутановой горелки, расположенной в корпусе, теплоизолированном от окружающей среды, и соединенной с одной стороной теплообменного блока для воды/воздуха.
В соответствии с предпочтительным вариантом предложенного устройства трубопровод выполнен из силиконовой трубки диаметром 5-10 мм.
Кроме того, переносная пропанобутановая горелка предпочтительно представляет собой паяльник с питанием от газа.
В соответствии с изобретением газовый паяльник предпочтительно отдельно встроен в корпус, сформированный для этой цели.
Предложенное устройство преимущественно сформировано теплоизолированным.
В соответствии с предпочтительным вариантом, газовый паяльник выполнен с возможностью регулирования при помощи термореле, так что обеспечивается возможность поддержания заранее заданной температуры без вмешательства человека, на которого надета данная одежда, и независимо от увеличения или понижения температуры окружающей среды.
При эксплуатации устройства для изменения температуры, приведение в действие аппарата, производящего тепловую энергию, запускает процесс, в котором теплопередающая среда циркулирует по трубопроводной сети при помощи искусственной циркуляции или в некоторых случаях под воздействием гравитации, согревая, таким образом, человека, который носит устройство. Обеспечена возможность регуляции температуры одежды в соответствии с любыми температурными условиями при помощи управления горением/мощностью тепловыделяющего устройства.
Кроме того, указанной цели достигают с помощью устройства для изменения температуры, соединяемого с предметами одежды и/или аналогичными защитными средствами, соединяемыми с телом живого существа, в частности человека, и покрывающими его по меньшей мере частично, и оборудованного тепловыделяющим устройством и теплообменником, находящимся с ним в тепловом контакте и передающим тепло телу или отводящим тепло от тела. При этом указанный теплообменник представляет собой вставку, образованную гибкими трубопроводом, содержащим и транспортирующим жидкую теплопередающую среду, которая состоит из воды и/или антифриза и проходит через теплообменник. Теплообменник закреплен под внутренней подкладкой одежды в виде змеевика, находящегося в тепловом контакте с контуром водяного охлаждения или системой выхлопной трубы транспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания, например, мотоцикла, и использующего тепло для нагревания циркулирующей по нему теплопередающей среды.
В соответствии с предпочтительным вариантом предложенного устройства трубопровод выполнен из силиконовой трубки диаметром 5-10 мм.
Кроме того, трубопровод предпочтительно проходит в частях одежды, закрывающих конечности.
В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения теплообменный змеевик выполнен регулируемым с помощью термореле, так что обеспечена возможность поддержания заранее заданной температуры без вмешательства человека, на которого надета данная одежда, и независимо от увеличения или понижения температуры окружающей среды.
Ниже подробно описано предложенное решение со ссылками на приложенные чертежи, на которых в качестве примера приведен вариант выполнения устройства и на которых:
Фиг.1 изображает пример применения возможного варианта выполнения устройства в верхней части одежды в соответствии с изобретением
Фиг.2 изображает схематическое изображение, отчасти в разрезе, возможного варианта выполнения тепловыделяющего устройства для предложенного устройства,
Фиг.3 изображает возможный дополнительный вариант выполнения устройства в соответствии с изобретением, соединенного с теплообменным элементом транспортного средства, предпочтительно мотоцикла.
На фиг.1 в качестве примера изображен предпочтительный, выполнимый вариант предложенного устройства. Как показано на чертеже, трубопровод 1, соединенный с тепловыделяющим устройством 2, смонтированным или расположенным на наружной стороне предмета одежды или отдельно от него, выполнен в виде змеевика внутри верхнего предмета одежды, например, куртки, которая надета на человека. На чертеже схематически показано расположение трубопровода 1 внутри предмета одежды, однако его реальное расположение зависит от конкретного предмета одежды и его области применения. Трубопровод 1 может быть выполнен в виде змеевика, расположенного в рукаве, как показано на левой части чертежа, то есть расположенного в рукаве в виде спирали. Однако, как показано в правой части чертежа, трубопровод 1
выполнен в виде змеевика, параллельного рукаву предмета одежды. Плотность распределения трубопровода 1 выбирают в зависимости от области применения и пожеланий человека, который носит его, так как плотность распределения трубопровода отчасти определяет количество тепла, подаваемого человеку, на которого надет данный предмет одежды, или отводимого от него в случае охлаждения.
Наш опыт подсказал, что трубопровод 1 должен быть выполнен из гибкой пластиковой, предпочтительно силиконовой, трубки, обладающей пригодными механическим характеристиками и термостойкостью. В соответствии с соответствующими экспериментами для достижения заданной цели необходимо использовать силиконовую трубку диаметром 5-10 мм, несмотря на то, что требуемого результата также можно добиться, используя трубопровод 1 меньшего диаметра. При эксплуатации устройства теплопередающая среда, проходящая через тепловыделяющее устройство 2 и поглощающая или выделяющая тепловую энергию, переходит в трубопровод 1. В простейшем случае в качестве теплопередающей среды используют воду. Однако при охлаждении, принимая во внимание воздействие окружающей среды, воду можно смешивать с антифризом или даже заменять ее антифризом. Для реализации этой цели пригодны имеющиеся в продаже антифризы, так как данная система представляет собой систему закрытого типа.
На фиг.1 схематически показано тепловыделяющее устройство 2 или, точнее, корпус 3, включающий это устройство, а вариант его выполнения в качестве примера более подробно изображен на фиг.2.
В соответствии с настоящим решением тепловыделяющее устройство 2 в корпусе 3 представляет собой устройство, производящее тепловую энергию посредством сжигания какого-либо топлива, например, малогабаритную переносную пропан-бутановую горелку или переносной газовый паяльник, то есть газовый паяльник 4. Устройства подобные газовому паяльнику 4, имеются в продаже во многих местах, однако, назовем в качестве примера газовый паяльник типа S130, выпускаемый компанией Steinel, или паяльник типа Pyropen WPI компании Weller. Такие газовые паяльники обычно оборудованы пьезоэлектрическим устройством поджига и устройством управления мощностью, имеют максимальную
производительность в пределах 100-150 ватт и заправляются бутаном (газом, используемым в зажигалках), то есть могут быть легко заправлены и перезаправлены. Наконечник 5 газового паяльника 4 обычно соединен с теплообменным блоком 6, также выполненным из металла. Теплообменный блок 6 включает канал для теплопередающей среды, соединяющий между собой соединительный конец 8 и трубопровод 1. Как показано на фиг.2, теплообменный блок 6 окружен теплоизоляцией 9, а газовый паяльник 4 выполнен с возможностью приведения его в действие или выключения при помощи переключателя 10.
Теплообменный блок 6 предпочтительно выполнен из меди или алюминия, известных своей теплопроводностью, а в теплообменном блоке 6 может быть либо выполнен отдельный канал 7, либо теплообменный блок 6 может быть составлен из нескольких частей. В последнем случае отдельный канал 7 для среды, предпочтительно сформированный из меди, выполнен с возможностью его размещения в углублениях соответствующей формы теплообменного блока 6. Очевидно, что для оптимального использования мощности тепловыделяющего устройства канал 7 в теплообменном блоке 6 выполняют максимальной длины, а также защищают теплообменный блок 6 теплоизоляцией 9. Тепловыделяющее устройство 2, выполненное в виде газового паяльника 4 и теплообменного блока 6, может быть закреплено известным образом, например, при помощи винтов, в корпусе 3, а его соединительный конец 8 соединен с силиконовой трубкой, которая, проходя через соответствующее отверстие, вырезанное в корпусе 3, формирует трубопровод 1.
В указанном простейшем решении теплопередающая среда, например, вода, подогреваемая в теплообменном блоке 6, циркулирует в трубопроводе 1 под воздействием гравитации, однако КПД и операционная безопасность этого решения отвечают требованиям только в немногих особых случаях. Таким образом, помимо указанных компонентов в корпус 3 может быть дополнительно включен жидкостный насос, преимущественно с питанием от батареи или перезаряжаемой аккумуляторной батареи, последовательно присоединенный известным образом для обеспечения циркуляции жидкости. В качестве насоса может быть использован любой центробежный, осевой, перистальтический и т.п.насос с низковольтным
питанием, подобранный в соответствии с требованиями к его мощности и производимым им уровнем шума. В соответствии с настоящим изобретением насосы, пригодные для данной цели, включают, например, наружный насос "Extra" от Conrad Electronics, распространяемый под порядковым номером 570265.
Корпус предпочтительно выполнен из жесткого пластика или металла для закрепления любым способом, известным специалисту в этой области, на предмете одежды, включающем трубопровод 1, или на другом защитном предмете одежды, например покрывале, или на самом предмете одежды, или на человеке, на которого надето защитное средство, например в виде поясной сумочки.
Варианты выполнения предложенного устройства не ограничиваются трубопроводом в виде змеевика, включающем один жидкостный канал. Для предотвращения засорения из-за образования воздушной пробки или загрязнения любого рода и для обеспечения непрерывности потока трубопровод 1 может быть разделен на несколько параллельных рукавов.
При использовании решения, приведенного исключительно в качестве примера, то есть при применении газового паяльника 4 в качестве тепловыделяющего устройства 1, учитывая небольшую полезную мощность газового паяльника 4, жидкость, используемую в качестве теплообменной, нагревают приблизительно до 40-50°, гарантируя возможность обеспечения непрерывного действия на период в 4-6 часов. Следовательно в этом случае следует выбирать соответствующий источник энергии насоса, обеспечивающего циркуляцию жидкости. Так, для реализации этой цели пригодны применяемые в настоящее время никель-металлогидридные аккумуляторные батареи большой емкости.
Для удаления продуктов горения в корпусе 3 либо выполняют соответствующие отверстия, либо устанавливают специальный вентилятор во внутренней части корпуса 3. Однако эксплуатация тепловыделяющего устройства 1 с соотношением газа и воздуха 1:15 обуславливает отсутствие неприятного запаха.
Дополнительно, целесообразно создать место, пригодное для деаэрации, например, утолщенный конец на трубопроводе 1. При нагревании теплопередающая среда увеличивается в объеме, однако в случае
использования верного материала (например, силиконовой трубки) нет необходимости в предоставлении расширительного резервуара.
Если около трубопровода 1 помещают блок электрических датчиков, датчик или термостат для измерения температуры в непосредственной близости к трубопроводу, и данный блок датчиков, проходящий предпочтительно вдоль трубопровода 1 соединен с тепловыделяющим устройством 1, например, с устройством переключения, управляющим работой газового паяльника 4, то в простейшем случае обеспечивается возможность поддержания температуры, определяемой датчиком температуры, в одежде или защитном средстве, без приложения активных усилий человека, на которого надето данное устройство. Несомненно, существует возможность использования прочих регулирующих устройств помимо датчика температуры для установления при помощи электронных средств заданной температуры в одежде вместе с датчиком температуры.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом выполнения предложенного устройства, показанным на фиг.3, тепловыделяющее устройство 2 также выполняют в виде змеевика, находящегося в тепловом контакте с транспортным средством, оборудованным двигателем внутреннего сгорания, типа мотоцикла. Например, змеевик выполняют соединенным с контуром водяного охлаждения или системой выхлопной трубы транспортного средства и использующим их для обогрева циркулирующей по нему теплопередающей среды. В данном случае змеевик для теплообмена, выполненный из термостойкого, механически твердого материала, преимущественно из металла, предпочтительно из меди, может быть намотан на выхлопную трубу мотоцикла или соединен с ее металлической тепловыделяющей поверхностью. Змеевик присоединяют обеспечивающим теплопередачу способом, известным специалистам в этой области, и соединяют с трубопроводом при помощи одной из известных и имеющихся в продаже быстросоединяемых муфт. В данном случае при эксплуатации мотоцикла, то есть во время путешествия, надлежащую циркуляцию теплопередающей среды и передачу тепла человеку, на которого надет указанный предмет одежды, можно обеспечить исключительно работой насоса, расположенного в тепловыделяющем устройстве 2.