Zariadenie na úpravu teploty

Číslo patentu: U 4990

Dátum: 05.02.2008

Autori: Pusztay Gábor, Székely Sándor

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka zariadenia na úpravu teploty, spojeného s časťami odevu a/alebo podobným ochranným výstrojom, ktorý je pripojený a sčasti pokrýva telo živej bytosti, najmä ľudskej bytosti, vybaveným zariadením na vyvíjanie tepelne energie a teplo-výrnenným zariadením V tepelnom styku s nim, ktoré poskytuje telu tepelnú energiu alebo ju z neho odoberá.Bolo urobených niekoľko pokusov vylúčiť alebo znížiť fyziologicky nepriaznivé účinky nadmeme horúcej alebo chladnej okolitej teploty na osoby pracujúce trvalo vonku, pomocou napríklad častí odevov. Tomuto účelu slúžia bud odevné výrobky vyrobené z tepehie izolujúceho materiálu alebo zahrňujúce vložky vyrobené z takéhoto materiálu alebo pri niekoľkých riešeniach, pomocou elektrickej energie, pričom elektrické ohrievacie jednotky sú umiestnené vnútri časti odevu alebo pokrývky, občas ako vrstva vytvárajúca vonkajšiu vložku, ktorá je pripojená k zdroju prúdu, najčastejšie k akumulátorovým jednotkám, ktoré sú tiež pridružené k týmto častiam odevu. Riešenia tohto typu sú opísané napriklad v patentových prihláškach BG 568 699, GB 163 205 a US 2003/0131840. Bežným znakom takýchto riešení je, že ich účinný výstup značne závisí na samotnom energetickom zdroji a vyššia účinnosť po dlhší čas vyžaduje vyššiu kapacitu akumulátorov, ale ich zahmutie do časti odevu alebo ich nosenie nejakým spôsobom spolu s časťami odevov kladie vážne obmedzenia a medze na toho,ktorý tieto časti odevu nosí, a je to obvykle dosť únavné.Ďalším bežným riešením je ohriať vzduch spaľovaním palív nejakého druhu a viest ohriaty vzduch do odevu alebo pod neho. Ohrev sa vykonáva malým prenosným vykurovacím zariadením,ktoré vyvíja teplo pre ohrievací proces, obvykle spaľovaním alkoholu alebo ropného derivátu nejakého druhu. Osoba nosiaca tieto časti odevu si obvykle musí obliecť a niesť toto zariadenie na chrbte ako nejaký batoh, čo je nepohodlnć a tiež spojené s nezanedbateľným požíamym rizikomS ohľadom na vyššie uvedené je úlohou nájsť riešenie zabezpečujúce to, že pomocou zariadenia podľa tohto technického riešenia bude osoba schopná existovať pri extrémne horúcej alebo chladnej okolitej teplote relatívne dlho, a tiež to, že príslušné zariadenie bude malé, pohodlné, flexibilné pri používaní a relativne vysoko účinné.Túto úlohu spĺňa zariadenie na úpravu teploty, spojené s časťami odevu a/alebo podobným ochranným výstrojom, ktorý je pripojený a sčasti pokrýva telo živej bytosti, najmä ľudskej bytosti, a vybavené zariadením na vyvíjanie tepelnej energie a teplo-výmenným zariadením V tepelnom styku s ním, poskytujúce telu tepelnú energiu, ktorého podstata spočíva vtom, že teplo-výmenné zariadenie je vložka skonštruovaná ako ohybná hadica obsahujúca a dopravujúca kvapalne teplo-výmenné médium,ktorá je upevnená ako had z hadice pod vnútornou podšívkou odevu, pričom sa teplo-výmenné médium skladá z vody a/alebo nemrznúcej kvapaliny, vedených v priechode teplo-výmenným blokom,vytvoreným v zariadení na vyvíjanie tepelnej energie, ktorým je malý prenosný propán-butánový horák zapuzdrený v puzdre, ktoré je tepelne izolované od prostredia a pripojené k jednej strane teplo-výmenného bloku medzi vodou a vzduchom.Podľa výhodného uskutočnenia navrhovaného zariadenia je hadica vytvorená ako silikónová hadica s priemerom 5 až 10 mm.Pre hadicu je tiež výhodné, aby bola vedená tiež v častiach odevu, ktoré pokrývajú končatiny.Tiež je výhodné, ak je malý prenosný propán-butánový horák spájkou na plyn.Tiež je výhodné podľa technického riešenia, ak je spájka na plyn zabudovaná oddelene do puzdra.Pre predmetné zariadenie je výhodné, ak je samotné puzdro tepelne izolované.Podľa výhodného uskutočnenia predmetného zariadenia je spájka na plyn regulovaná termostatom.Ak je to tak, je možne udržovať vopred stanovenú hodnotu teploty bez ohľadu na zásahy nositeľa a bez ohľadu na zvýšenie alebo zníženie okolitej teploty.Keď sa používa zariadenie na úpravu teploty, aktivácia zariadenia na vyvíjanie tepelnej energie spúšťa proces, pri ktorom sa teplo-výmenné médium ohrieva v teplo-výmennom zariadeni a cirkuluj e v hadicovom systéme predovšetkým nútenou cirkuláciou alebo príležitostne gravitáciou, čím ohrieva osobu, ktorá toto zariadenie nesie. Reguláciou spaľovania/výkonu prístroja, ktoré vyvíja tepelnú energiu, sa dá teplota odevu nastaviť podľa klimatických podmienok prostredia.Vytýčená úloha bola ďalej splnené zariadením na úpravu teploty, spoj eným s časťami odevu a/alebo podobným ochrarmým výstrojom, ktorý je pripojený a sčasti pokrýva telo živej bytosti, najmä ľudskej bytosti, a vybavený zariadením na vyvíjanie tepelnej energie a teplo-výmenným zariadením v tepelnom styku s ním, poskytujúcim tepelnú energiu telu, pričom je teplo-Výmenným zariadením vložka skonštruovaná ako ohybná hadica obsahujúca a dopravujúca kvapalné teplo-výmenné médium,ktorá je upevnená ako had z hadice pod vnútornou podšivkou odevu, pričom sa teplo-výmenné médium skladá z vody a/alebo nemrznúcej kvapaliny, vedenej zariadením na vyvíjanie tepelnej energie,ktoré je realizované ako teplo-výmenný had z hadice, ktorá je v tepelnom styku s obvodom chladiacej vody alebo so systémom výfukovej trubice vozidla, vybaveného motorom s vnútomým spaľovaním,ako je motorka, a používajúceho jeho teplo na ohrev v nej cirkulujúceho teplo-výmenného média.Podľa výhodného uskutočnenia navrhovaného zaradenia je hadica vyrobená ako silikónová hadica s priemerom 5 až 10 mm.Pre hadicu je tiež výhodné, aby bola vedená tiež v tých častiach odevu, ktoré pokrývajú končatiny.Podľa výhodného uskutočnenia navrhovaného zariadenia je teplo-výmenný had z hadice regulovaný terrnostatom. Ak je to tak, je možné udržovať vopred stanovenú hodnotu teploty bez ohľadu na zásah nositeľa a bez ohľadu na akékoľvek zvýšenie alebo pokles okolitej teploty.Prehľad obrázkov na výkresochV nasledujúcom bude navrhované riešenie opísané podrobne s odkazom na priložené výkresy,znázorňujúce príkladné uskutočnenie navrhovaného zariadenia, pričom obr. l znázorňuje príklad použitia možného uskutočnenia zariadenia podľa technického riešenia vo výrobku, ktorým je vrchný odev, obr. 2 znázorňuje schému, čiastočné v reze, možného uskutočnenia zariadenia na vyvíjanie tepla navrhovaného zariadenia aobr. 3 znázorňuje ďalšie možné uskutočnenie podľa technického riešenia v spojení s jednotkou tepelného výmenníka vozidla, výhodne motorky.Príklady uskutočnenia technického riešeniaObr. 1 znázorňuje výhodné, príkladné, realizovateľné uskutočnenie navrhovaného zariadenia. Ako je znázornené, hadica 1, pripojená k zariadeniu 2 na vyvíjanie tepelnej energie, usporiadanému alebo nesenému na vonkajšej časti odevu alebo nezávisle na ňom, je skonštruovaná ako had z hadice, ktorý je vnútri výrobku, ktorý je vrchným odevom, ako je vesta, ktorú má daná osoba na sebe. Obrázok znázorňuje symbolické usporiadanie hadice 1 vnútri odevného výrobku, ale skutočné usporiadanie však závisí na danej časti odevu a oblasti využitia. Hadica 1 môže byť skonštruovaná ako had z hadice tak,ako je to znázomené na ľavej časti obrázku, v časti odevu pre pažu, t. j. umiestnená ako špirála v časti odevu pre pažu, ale tiež tak, ako je to zobrazené na pravej strane obrázku, kde je hadica 1 vytvarovaná ako had z trubice, ktorý je rovnobežný s časťou odevu pre pažu. Hustota kladenia hadice l sa voli vždy ako funkcia oblasti využitia a tiež tak, ako si to praje osoba, ktorá je nositeľom, pretože tepelná kapacita, ktorá bude prenášaná zariadením podľa technického riešenia nositeľovi odevu, sčasti závisí na hustote kladenia hadice 1.Skúsenosť učí, že by mala byť hadica 1 zhotovená z plastovej, Výhodne silikónovej hadice s náležitými mechanickými parametrami, ako aj teplotným odporom. Podľa relevantných experimentov by sa mala, aby sa dosiahla špecifická úloha, používať silikónová hadica s priemerom 5 až 10 mm, aj keď požadovaný účinok sa dá zabezpečiť aj s hadicou 1 s menším priemerom. Ked sa zariadenie používa,tak teplo-výmenné médium prechádza cez zariadenie 2 vyvíjajúce teplo a po prijatí alebo emitovani tepelnej energie na tomto mieste preteká hadicou 1. V najjednoduchšom prípade sa používa ako teplovýmenné médium voda, hoci v prípade chladenia môže byť po zvážení ekologických účinkov voda zmiešaná s nernrznúcou kvapalinou alebo dokonca môže byť nahradená neriedenou nemrznúcou kvapalinou. Pretože je systém uzavretý, na tento účel sú dokonale vhodné komerčne dostupné nemrznúce kvapaliny na prevádzku vozidiel používaných na vcrej ných komunikáciách.Obr. l znázorňuje zariadenie 2 na vyvíjanie tepelnej energie alebo presnejšie puzdro 3, ktoré ho obsahuje, len schematicky, pričom príklad uskutočnenia je podrobnejšie znázomený na obr. 2.Pri tomto riešení je zariadenie 2 na vyvíjanie tepla V puzdre 3 zariadením vyvijajúcim tepelnú energiu spaľovaním palív určitého druhu, ako je malý prenosný propán-butánový horák alebo prenosná spájka 4 na plyn. Takého zariadenia, ako spájka 4 na plyn, sú komerčne dostupné na mnohých miestach, ale ako príklad nech je uvedená spájka na plyn typu S 1300 fonny Steinel alebo spájka typuPyropen WP formy Weller. Takéto spájky na plyn sú spravidla vybavené piezoelektrickým iskriacim zariadením a zariadením regulujúcim výkon. Majú maximálnu kapacitu v rozsahu 100 až 150 W a pracujú s butánom (plyn do zapaľovačov), t. j. môžu byť ľahko naplnené alebo doplňované. Hrot 5 spájky 4 na plyn je obvykle spojený s teplo-výmenným blokom 6, ktorý je tiež z kovu. Teplovýmenný blok 6 obsahuje priechod pre teplo-výmenné médium, určený na spojenie prostredníctvom spojovacieho hrdla 8 s hadicou 1. Ako je zrejmé z obr. 2, teplo-výmenný blok 6 je obklopený tepelnou izoláciou 9 a spájka 4 na plyn môže byť uvedená do činnosti alebo vypnutá pomocou spínača 10.Teplo-výmenný blok 6 je výhodne vyrobený z medi alebo hliníka s dobre známou teplo-výmennou kapacitou, a priechod 7 v teplo-výmennom bloku môže byť vytvorený bud oddelene alebo môže byť teplo-výmenný blok zložený dohromady z niekoľkých časti. V tomto prípade môže byt oddelený priechod pre médium, ktorý je tiež vyrobený výhodne z medi, umiestnený vo vhodne tvarovaných zárezoch teplo-výmenného bloku 6. Priechod 7 V teplo-výmennom bloku 6 by mal byť samozrejme čo najdlhší, aby sa optimálne využila kapacita zariadenia 2 na vyvíjanie tepelnej energie a z rovnakého dôvodu je teplo-výmenný blok 6 pokrytý tepelnou izoláciou 9. Zariadenie 2 na vyvíjanie tepelnej energie, realizované spájkou 4 na plyn a teplo-výmenným blokom 6, môže byť upevnené dobre známym spôsobom, napríklad priskrutkovaním v puzdre 3 tak, že jeho spojovacie hrdlo 8 je pripojené k silikónovej hadici vytvárajúcej hadicu 1 tým, že vyčnieva z vhodných otvorov vyrezaných na puzdre 3.V prípade uvedeného riešenia, toho najjednoduchšieho, teplo-výmenné médium, napr. voda, ohriata v teplo-výmennom bloku 6, gravitačne cirkuluje V potrubí 1, ale účinnosť a prevádzková bezpečnosť tohto riešenia je adekvátna len v niekoľkých špeciálnych prípadoch. Preto navyše k už uvedeným zložkám môže byť do puzdra 3 vložené ďalšie čerpadlo na kvapalinu, ovládané výhodne batériou alebo akurnulátorom, zapojenými v sérii, aby sa zabezpečila cirkulácia kvapaliny dobre známym spôsobom. Čerpadlom môže byť každé radiálne čerpadlo, axiálne čerpadlo, peristalticke čerpadlo atď., prevádzkované na nízke napätie, zvolené na využitie po zvážení kapacitných požiadaviek a úrovne hluku,ktoré vytvára. K čerpadlám vhodným na tento účel zariadenia podľa predmetného technického riešenia patrí napríklad extemé čerpadlo firmy Conrad Electronics s názvom Extra distribuované pod objednávkovým číslom 570265.Puzdro je výhodne vyrobené z tuhého plastu alebo kovu a je určené na upevnenie, nejakým známym spôsobom ku kusu odevu obsahujúceho hadicu l, k inému ochrannému odevu ako je nejaká pokrývka alebo je súčasťou kusa samotného odevu alebo je upevnené na osobu, ktorá nesie ochranný výstroj napríklad ako vak na páse.Realizácia hadice 1 ako hada z hadice zaisťujúceho jeden priechod kvapaliny, nie je jedinou možnosťou, ako zrealizovať navrhované riešenie. Aby sa zabránilo upchávaniu vytvorením vzduchovej zátky alebo nejakým druhom nečistoty a aby sa udržoval tok kontinuálne, môže byť hadica l rozdelená do niekoľkých paralelných vetiev.Ak sa používa riešenie, ktoré je znázomené výhradne ako výhodné riešenie uskutočnenia, t. j. použivá sa spájka 4 na plyn ako zariadenie 2 na vyvíjanie tepelnej energie, potom v dôsledku malého výstupného výkonu spájky 4 na plyn sa kvapalina používaná ako teplo-výmenné médium ohrieva na približne 40 až 50 °C a je možné zabezpečiť kontinuálnu prevádzku počas 4 až 6 hodín, a teda k tomu musí byť zvolený zodpovedajúci zdroj prúdu pre čerpadlo, ktoré zabezpečuje cirkuláciu. Výborne vhodné pre tento cieľ sú napríklad teraz používané vysokokapacitné akumulátory Ni-Mh.Na vypúšťanie spalín je nutné v puzdre 3 vytvoriť príslušné otvory alebo sa dá použiť špeciálny ventilátor na vháňanie vzduchu dovnútra puzdra 3, aj ked v dôsledku pomeru 1 15 pri používanej zmesi plynu a vzduchu nepredstavuje použitie zariadenia 2 na vyvíjanie tepelnej energie žiadny nepríjemný zápach.Tiež je výhodné skonštruovať miesto pre výfuk, ako je trubicové hrdlo na hadici 1. Teplovýmenné médium pri ohreve expanduje, ale ked sa vhodne volí materiál hadice l (napr. ako hadica zo silikónu), nie je potreba mať ani expanznú nádržku.Ak sa umiestni v rozsahu hadice 1 jednotka so senzorom alebo termostat na meranie teploty v priamej blízkosti hadice 1, a táto jednotka so senzorom, vedená výhodne pozdlž hadice 1 je pripojená k zariadeniu 2 na vyvíjanie tepelnej energie, ako je spínacia jednotka riadiaca činnosť plynovej spájky 4, potom v najjednoduchšom prípade môže byť teplota v stupňoch, stanovená teplotným senzorom,udržovaná v odeve alebo ochrannom výstroji bez aktívneho prispevku nositeľa zariadenia. Okrem teplotného senzoru sa dajú pre elektronické nastavenie požadovanej teploty v odeve použit na zabezpečenie v kombinácii s teplotným senzorom aj ine nastavovacie jednotky.Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia navrhovaného zariadenia znázomeného na obr. 3 je zariadenie 2 na vyvíj anie tepelnej energie realizované tiež ako had z hadice V tepelnom styku s vozidlom vybaveným motorom s vnútomým spaľovaním, ako je napríklad motorka, kde je pripojené na jej chladiaci okruh alebo na systém výfuku a používa jeho teplo na ohrev teplo-výmenného média, ktoré vňom cirkuluje. V takomto prípade môže byt napríklad had z hadice na účely tepelnej výmeny vyrobený z teplu odolávajúeeho, mechanicky tuhého materiálu, napríklad z kovu, výhodne z medi, na vinutý na výfukovej trubici motorky alebo pripojený k jeho kovovému, teplo vyžarujúcemu povrchu spôsobom zabezpečujúcim prenos tepla, známym v odbore, a pripojený k hadici 1 jedným z obchodne dostupných, dobre známych rýchlo-spojkových riešení. V tomto prípade je možné, ak sa používa motorka, t. j. počas cesty, zaistiť výlučne činnosti čerpadla umiestneného v zariadení 2 na vyvíjanie tepelnej energie náležitú cirkuláciu teplo-výmenného média a prenášanie tepla k osobe, ktorá túto časť odevu nosi.1. Zariadenie na úpravu teploty, spojené s časťami odevu a/alebo podobným ochranným výstrojom, ktoré je pripojené a sčasti pokrýva telo živej bytosti, najmä ľudskej bytosti, a vybavené zariadením na vyvíjanie tepelnej energie a teplo-výmenným zariadením v tepelnom styku s ním, poskytujúce tepelnú energiu telu, v y z n a č u j ú c e s a tý m , že teplo-výmenné zariadenie je vložka skonštruovaná ako ohybná hadica (l) obsahujúca a dopravujúca kvapalné teplo-výmenné médium,ktorá je upevnená ako had z hadice pod vnútomou podšivkou odevu, pričom sa teplo-výmenné mediurn skladá z vody a/alebo nemrznúcej kvapaliny, vedených v priechode (7) teplo-výmenným blokom (6), vytvorenýrn v zariadení (2) na vyvíjanie tepelnej energie, ktorým je malý prenosný propánbutánový horák zapuzdrený v puzdre (3), ktoré je tepelne izolované od prostredia a pripojené k jednej strane teplo-výmenného bloku (6) medzi vodou a vzduchom.2. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č uj ú c e s a tý m , že hadica (l) je vytvorená ako silikónová hadica s priemerom 5 až 10 mm.3. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a tý m , že hadica (1) je vedená v častiach odevu, ktoré pokrývajú končatiny.4. Zariadenie podľa nároku l, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že malý prenosný propánbutánový horák je spájka (4) na plyn.5. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 4, v y z n a č uj ú c e s a t ý m , spájka (4) na plyn je zabudovaná oddelene do puzdra (3).6. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č uj ú c e s a t ý m , že samotné puzdro (3) je tepelne izolované.7. Zariadenie podľa nároku l, V y z n a č uj ú c e s a tý m , že spájka (4) na plynje regulovaná termostatom.8. Zariadenie na úpravu teploty, spojené s časťami odevu a/alebo podobným ochranným výstrojom, ktoré je pripojené a sčasti pokrýva telo živej bytosti, najmä ľudskej bytosti, a vybavené zariadením na vyvíjanie tepelnej energie a teplo-výmenným zariadením v tepelnom styku s ním, poskytujúce tepelnú energiu telu, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že teplo-výmenné zariadenie je vložka skonštruovaná ako ohybná hadica (l) obsahujúca a dopravujúca kvapalné teplo-výmenné médium,ktorá je upevnená ako had z hadice pod vnútomou podšivkou odevu, pričom sa teplo-výmenné medium skladá z vody a/alebo nemrznúcej kvapaliny, vedených zariadením (2) na vyvíjanie tepelnej energie, ktoré je realizované ako teplo-výmenný had z hadice (l), ktorá je v tepelnom stylm s obvodom chladiacej vody alebo so systémom výfukovej trubice vozidla vybaveného motorom s vnútorným spaľovaním, ako je motorka, a používajúceho jeho teplo na ohrev v nej cirkulujúceho teplovýmenného média.9. Zariadenie podľa nároku 8, v y z n a č uj ú c e s a tý m , že hadica (l) je vyrobená ako silikónová hadica s priemerom 5 až 10 mm.10. Zariadenie podľa nároku 8, v y z n a č u j ú c e s a tým , že hadica (l) je vedená tiež v tých častiach odevu, ktoré pokrývajú končatiny.ll. Zariadenie podľa nároku 8, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že teplo-výmenný had z hadice (1) je regulovaný termostatom.

MPK / Značky

MPK: F28D 21/00, A41D 13/00, B62J 33/00

Značky: úpravu, zariadenie, teploty

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-u4990-zariadenie-na-upravu-teploty.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie na úpravu teploty</a>

Podobne patenty