CN100539885C - 用于冷却身体的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却身体的设备(1)，其包括与所述身体相接触的外衣(2)，用于冷却所述外衣(2)的冷却液以及所述冷却液的储存装置，其特征在于，所述外衣(2)包括传导织物层，所述传导织物层具有适于通过接触将热量传导到储存在所述储存装置内的冷却液的导热性。该设备具有高冷却能力，由于其允许冷却物质在非常低的温度下使用，很容易与其应用的身体适配并且非常安全。

Description

用于冷却身体的设备
技术领域
本发明涉及一种用于冷却身体特别是人体的设备，其包括与所述身体相接触的外衣以及用于冷却所述外衣的冷却液。
背景技术
本领域已知的用于冷却人体的设备，其包括与所述身体相接触的外衣和结合在外衣内的网状管路，并且冷却液或能够吸收大量热量的物质通过该管路流通。
美国专利US5,438,707公开了一种用于冷却的设备，其包括具有很小直径网状管路的外衣，网状管路包括多个小开口。冷却系统基于从所述网状管路输入压缩气体，优选的是空气或二氧化碳，并且所述压缩气体通过在所述管子内的小开口快速膨胀。一旦膨胀，气体冷却并且通过膨胀，邻近人体的空气也冷却。通过气体膨胀引起的冷却效果通过由于所述膨胀产生的空气和气体的流动补充，其使穿着者的身体透气且凉爽。
美国专利US4,738,119公开了一种用于冷却的设备，其同样包括具有网状管路的外衣，这种情况下，管路具有微孔结构。冷却系统基于液体二氧化碳高压注入所述管子，液态二氧化碳膨胀并转变为固态二氧化碳(干冰)和气态二氧化碳的混合物。固体二氧化碳升华为气体二氧化碳，并通过管路内的微孔释放到构成外衣的两层织物之间的隔层内，所述管路容纳在其中。气体通过可渗透的内层织物从所述隔层流向使用者身体。当发生升华，固态二氧化碳吸收大量热量，在外衣穿着者身上产生冷却效果。
前述专利公开的设备具有缺点，其中外衣及其使用者的冷却依赖于在所述外衣内结合网状管路，冷却物质通过管路流通。该设备包括一系列缺点，例如外衣相当僵硬并且在外衣内的任何破损影响所述网状管路，使得冷却装置无效。此外，需要考虑的是，所述网状装置的破损，冷却液的泄漏以及，所采用的物质类型的性能，有可能包括对于设备的使用者的严重危险。
在北美专利中所公开设备的另一个缺点是，这些设备不适于使用非常低温的冷却液，由于在所述设备中，冷却液与外衣使用者相接触。
发明内容
本发明的目的是通过研制一种用于冷却身体的设备解决所述缺点，本发明的设备具有下述优点。
根据该目的，本发明的设备包括与所述身体相接触的外衣，用于冷却所述外衣的冷却液以及储存所述冷却液的装置，所述外衣包括传导织物层，所述传导织物层具有适于通过接触将热量传导到储存在所述储存装置内的所述冷却液的导热性，其特征在于，所述冷却液是低温液体，所述低温液体是液氮。
由于通过传导织物层吸收的热量通过接触被传导到储存在所述储存装置内的冷却液，因此该装置具有的优点是，由于冷却液一直储存在所述储存装置内，冷却液不会与将该装置应用到其上的身体直接接触，并且不需要在所述外衣内结合网状管路。由此，外衣的任何最终破损不会迫使该设备不能工作，同时所述外衣是柔软的并且很适于身体。
本发明设备的另一个优点是，由于在冷却液和身体之间没有任何直接接触，可以以非常低的温度采用冷却物质，所述身体不会由这种低温带来负面影响。由于这种效应，本发明设备的冷却能力非常高，由此使其适于处于非常极端温度环境的身体，例如专业人员的身体，例如消防员，锅炉操作人员的身体等等。
在本发明内，冷却液适于任何物质，当其经历相变时，吸收大量与其体积相关的潜热，由此产生冷却效果，或者冷却液适于任何没有相变而能够吸收大量热量的物质。
导热性为材料的特性，其表明热量在所述材料内的传导速度。
优选地，所述传导织物的导热系数超过50W/m.k.。
优选地，所述设备包括通过接触将来自所述传导织物层的热量传导到储存在所述储存装置内的所述冷却液的装置。
所述传导装置的存在避免了传导织物层与所述冷却液或容纳所述冷却液的所述储存装置直接接触。由此，有可能提供设备的热量传导调节，并且由此，调节冷却效果。
有利地是，用于传导热量的所述装置包括至少一个与所述传导织物层相接触的金属件。所述材料具有高导热性的优点。
同样有利地是，所述至少一个金属件包括用于与所述传导织物层相接触的板件以及在所述板件和冷却液之间设置的金属杆。
所述板件增加了接触表面，其中热量变化发生在传导织物与冷却液之间。传导的全部热量由此增加，籍此达到快速冷却效果。
设置在板件和冷却液之间的金属杆组成能够起作用(act upon)的元件，以便控制通过接触板件传导的全部热量。
优选地，所述设备包括用于调节将热量传导到储存在所述储存装置内的冷却液的传导的装置。由于这些特点，有可能控制通过该设备传导的热量，调节所述设备以适于将所述设备应用其上的身体的需要。
液氮具有的优点是，由于其温度为-196℃，其能够吸收大量热量。所述流体还可以是无毒，不易燃且无味，同时低成本的。
优选地，当采用的冷却液处于非常低温时，所述外衣在所述传导织物层和所述身体之间包括至少一层织物层，以便避免将该设备应用到其上的身体的温度降到预设值之下。
优选地，所述储存装置包括至少一个罐。
同样优选地，所述外衣在传导织物层外包括坚固织物层，以便帮助所述罐的连接。
有利地是，当所述冷却液为低温流体时，所述罐包括用于释放处于气态的所述冷却液的装置。
附图说明
为更好地理解已经提出的全部内容，附加一些附图，其仅仅通过非限制性实例的方式示意性地示出实际的实施例。
在所述图中，
图1是穿着在人体上并包括多个冷却液罐的本发明设备的优选实施方式的透视图。
图2表示图1中一个罐和金属件的截面图。
图3表示处于停用位置的图1所示设备的一个罐和金属件的截面细节。
图4表示处于启用位置的图1所示设备的一个罐和金属件的截面细节。
具体实施方式
图1示出穿着在任何使用者人体上的本发明设备1的优选实施方式，其包括外衣2和布置在所述外衣2上的具有液氮4的多个罐3。外衣2包括一层可传导的织物，未示出，其具有适于通过接触将热量传导到储存在所述罐3内的液氮4的导热性。
每个所述罐3包括与所述传导织物层相接触的金属件5，其将热量传导到储存在罐3内的冷却液。所述金属件5包括与传导织物相接触的板件6和肘状实心杆7，实心杆7设置在所述板件6和所述传导织物层之间。
图2示出图1中一个罐3和金属件5的截面，如在图2中可以看到，罐3的下部包括阀8和另一个阀9，液氮4通过阀8导入，液氮4一旦转变为气体则通过阀9被释放。处于气相的氮4在罐3的上部积聚，并且因此设置管10以便将处于气相的氮4引入位于所述罐3下部的阀9。
为将氮4保持在液态，设置具有包括两层11的热绝缘装置的罐3，在热绝缘层之间形成真空。
图2同样示出，罐3包括延伸部分12，其自由端形成不具有热绝缘的平坦区域13。所述平坦区域13特别设计以便通过接触将来自传导织物层的热量传导到罐3内部的液氮4。通过接触的传导通过金属件5的实心杆7的末端15的平坦侧面14实现。
为控制传导到冷却液的热量，在液氮4的情况下，设备1包括装配在罐3外壁延伸部分12的带螺纹的零件16和实心杆7的末端15。当所述带螺纹零件16在一个方向或另一个方向动作时，延伸部分12和末端15相对彼此靠近或相对彼此远离移动，由此从设备1的启用位置到停用位置使热传递得以控制。
图3和图4分别示出在停用和启用位置的设备1的一个罐3和金属件5的细节。
如图4所示，在设备1的启用位置，罐3的延伸部分12的平坦区域13与实心杆7的末端15的平坦侧面14相接触。来自外衣2的传导织物层的热量由此通过板件6，杆7以及罐3延伸部分12的平坦区域13传导到液氮4。
在设备1的停用位置，如图3所示，杆7平坦侧面14和罐3延伸部分13的平坦区域13间隔开，以至传导到冷却液的热量可以忽略。
下面是本发明优选实施方式的设备1的操作方式的描述。
首先，冷却液必须装载到外衣2的每个罐3。为这个目的，必须确定的是，所述设备1处于停用位置。
冷却液，在液氮4的情况下，通过阀8输入罐3。注入从装配加压抽取装置的罐，采用连接所述罐和设备1的罐3的软管实现。空气或气态氮在罐3内通过装载的液氮4代替，所述空气或气态氮通过阀9释放到外侧。
一旦冷却液4已经装载，使用者穿上设备1，以至外衣2与皮肤直接接触。可以在所述设备1上穿戴任何其他外衣，例如灭火套装，如果使用者是消防员时。
设备1必须在达到冷却效果之前的几分钟启用。为启用设备1，移动零件16以至罐3延伸部分12的平坦区域13进而与实心杆7的平坦侧面14相接触。所述实心杆7与板件6相连接，板件6又连接到外衣2的传导织物层。所述传导织物层吸收通过使用者身体接受到的热量，其中热量可能来自内部热源(体育运动)或来自外部热源(如果是消防员则为火)。
一旦设备1已经启用，来自传导织物层的热量通过接触被传导到储存在罐3内的液氮4。
液氮4在其相变时吸收大量热量，并且成为-196℃的气体，由于该原因，液氮4具有相当大的冷却能力，当将所述设备1应用到其上的身体处于高温环境时，使得液氮4非常适于用作设备1的冷却液使用。这是一种例如对消防员身体的情况。
转变为气体的液氮4积聚在罐3内，直到液氮4达到适于通过阀9释放其压力和温度时为止。该气体的释放为外衣2提供额外的冷却，当液氮4被释放其依然处于低于所述外衣的温度。
因为氮的相变出现在温度-196℃，因而在全部液氮4已经转变为气体后设备1的冷却效果依然保持。然而，当该气体变暖并通过阀9释放时，设备1的冷却效果减小直到传导织物层开始不能够吸收其吸收的热量。在这种情况下，使用者在处于极限温度环境时必须着手消除所述前提或采用新装入冷却液的装置替换设备1。
令人惊奇的是，本发明的设备1由于其允许以非常低温度使用冷却物质，因而具有高冷却能力，且冷却效果在不需要冷却液4与所述身体直接接触时获得，很容易适于设备应用到其上的身体并且很安全。
虽然已经描述本发明优选实施方式，其中设备1应用到其上的身体为人体，需要记住的是，所述设备1可以用于冷却任何类型的主体例如食品或饮料，不论其是否为活体。

Claims (5)

1.一种用于冷却身体的设备(1)，所述设备包括与所述身体相接触的外衣(2)、用于冷却所述外衣(2)的冷却液以及所述冷却液的储存装置，所述外衣(2)包括传导织物层，所述传导织物层具有适于通过接触将热量传导到储存在所述储存装置内的所述冷却液的导热性，其特征在于，所述冷却液是低温液体，所述储存装置包括布置在所述外衣(2)上的至少一个罐(3)，所述储存装置包括至少一个与所述传导织物层相接触的金属件(5)，用于通过接触将来自所述传导织物层的热量传导到储存在所述储存装置内的所述低温液体。
2.如权利要求1所述的用于冷却身体的设备，其特征在于，所述金属件(5)包括用于与所述传导织物层相接触的板件(6)，以及设置在所述板件(6)和冷却液之间的金属杆(7)。
3.如权利要求2所述的用于冷却身体的设备，其特征在于，所述设备包括用于调节将热量传导到储存在所述储存装置内的所述冷却液的调节装置，所述调节装置能够将所述罐(3)延伸部分(12)的平坦区域(13)和所述金属杆(7)的平坦侧面间隔开。
4.如权利要求1所述的用于冷却身体的设备，其特征在于，所述外衣(2)包括在所述传导织物层和所述身体之间布置的至少一层织物，以防止设备(1)应用到身体上的身体的温度降到预定值之下。
5.如权利要求1所述的用于冷却身体的设备，其特征在于，所述罐包括用于释放处于气相的冷却液的释放装置(9)。
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