CN103055439A - 一种用于呼吸器中的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于呼吸器中的冷却装置，冷却装置包括装置壳体（1）和气流筒，壳体和气流筒之间形成密封腔，密闭腔用于盛放冷却剂，气流筒内壁以及气流筒外壁分别安装有换热片。呼吸器中的高温氧气进入气流筒，经气流筒内部换热片的引流挡板阻挡导向引流孔，增强了导热性能，高温气体的热量快速通过传输到气流筒外部，再经冷却剂熔融吸热高效降温，带出高温气体的温度，从而将高温气体迅速降为35℃以下供给人体呼吸。本发明有效解决了救援、作业呼吸器的降温问题，弥补了目前化学制氧呼吸器无冷却降温装置，只能应用于短时间自救不能用于作业的不足，扩大救援、作业呼吸器的应用范围，使呼吸器使用者呼吸更舒适、顺畅，确保使用者安全。

Description

一种用于呼吸器中的冷却装置

技术领域

本发明涉及呼吸保护器领域，特别涉及一种呼吸器中的冷却降温装置。

 

背景技术

救援、作业呼吸器是入井或防护人员在井下或特殊环境中发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸等事故时防止人体吸入有害气体中毒或缺氧窒息的一种随身携带的呼吸保护器具。其主要用途就是发生各种事故时，供使用人员佩戴脱险，免于中毒或窒息死亡；适用于海运轮船、地下铁道、有害气体存储库、娱乐场所、大型商场及高层居民建筑等场所中。为了满足特殊环境下逃生和救护的要求，世界上许多国家加大了对各种呼吸器的研究，逐步地开发了过滤式呼吸器、化学氧呼吸器、压缩氧（空气）呼吸器以及消防自救呼吸器等多种呼吸器。在很多环境下，由于环境温度过热，或是在产生氧气的过程中产生大量热量（化学氧呼吸器），导致佩戴者吸入气体过热，呼吸舒适度不高。

目前，市场上已有的化学制氧呼吸器均未设置冷却降温装置，经化学反应产氧放热问题一直未得到解决，因此影响了化学氧呼吸器的进一步应用开发和市场推广；而压缩氧气呼吸器，只有简单的干冰（兰冰）盛放盒，无专业的降温装置，使用操作繁杂，降温效果不佳。

因此，本领域迫切需要一种能够在呼吸器中设置的通用的冷却降温装置，使救援、作业呼吸器中的高温氧气冷却降温至适宜人体呼吸的35℃以下，以提升佩戴者的呼吸舒适度。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供一种通用于救援、作业呼吸器的新型高效冷却降温装置。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括装置壳体（1）和气流筒（8），壳体（1）和气流筒（8）之间形成密封腔，密闭腔用于盛放冷却剂（7），气流筒（8）内壁以及气流筒（8）外壁分别安装有换热片（4）。

优选地，每个所述换热片（4）上包括多个引流通道（9），每个所述引流通道（9）包括一个引流孔（91）和一个引流挡板（92），所述引流孔（91）为换热片上的通孔，所述引流挡板（92）一侧边与引流孔（91）侧边相连的。

优选地，所述引流挡板（92）与引流孔（91）端面间的夹角小于90°。

优选地，所述装置壳体（1）、气流筒（8）以及换热片（4）材料均为铝或铜，所述气流筒（8）和换热片（4）厚度一致。

优选地，所述气流筒（8）截面为圆形或方形。

优选地，所述气流筒（8）内壁以及气流筒（8）外壁安装的换热片（4）均为多片，所述换热片（4）与气流筒（8）中的气流方向平行。

优选地，所述冷却剂（7）为有机纳米降温材料。

优选地，所述引流挡板（92）与引流孔（91）端面为大小一致的矩形或半圆形，所述矩形边长或半圆形直径范围在0.3-0.5cm。

优选地，所述换热片（4）为一体冲压成型。

本发明另一目的在于提出一种呼吸器中，其特征在于，所述呼吸器包括上述任一的冷却装置。

本发明的冷却降温装置气流通道内部的换热片的结构设计以及组合方式能够高效地对气流起到拦截缓冲作用，增大换热量；同时气流筒外部分布的换热片，使通道内气流热量大量而迅速的导出，经过气流筒外部冷却剂层的有机纳米降温材料的熔融吸热，气体温度能够由50-60℃迅速降为适宜人体呼吸的35℃以下。本发明的冷却降温装置导热性能好、换热面积大、效率高、操作简便、环保，安装方便，可以适用于多种呼吸器，生产工艺简单，便于大规模生产。

附图说明

图1为本发明第一实施例中冷却装置的截面示意图。

图2为本发明第一实施例中冷却装置的剖面示意图。

图3为本发明第一实施例中冷却装置的换热片的结构示意图。

图4为本发明第二实施例中冷却装置的截面示意图。

图5为本发明冷却装置的换热片的变形结构示意图。

1-冷却装置外壁、2-冷却剂灌装口、3-气流通道、4-换热片、5-进气口、6-出气口、7-冷却剂、8-气流筒、9-引流通道、91-引流孔、92-引流挡板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参考说明书附图描述根据本发明实施例的冷却装置。

具体实施例一

图1，图2分别为本发明第一实施例的冷却装置的截面示意图和剖面示意图，所述冷却装置包括装置壳体（1）和气流筒（8），壳体（1）为长方体罐体，长方体罐体的底面边长为15cm，高为18cm。气流筒为与冷却装置壳体（1）同轴的方形筒，气流筒内部形成一气流通道（3），气流方向如图2箭头方向。壳体（1）和气流筒（8）之间形成一个密闭腔，密闭腔内充满冷却剂（7）。

气流筒（8）内部以及外部均分布有多片换热片（4），换热片（4）与气流筒（8）中的气流方向平行。气流筒（8）内部换热片（4）横插在气流筒内壁两侧，多个换热片之间相互平行。气流筒（8）外部换热片横插于气流筒外壁。

装置壳体（1）、气流筒（8）以及换热片（4）材料为铝，装置壳体（1）、气流筒（8）和换热片（4）厚度均为0.3cm，换热片（4）宽度和气流筒（8）底面边长同为4cm，换热片（4）高度为20cm。

每个换热片（4）上包括多个引流通道（9）。如图3所示，每个所述引流通道（9）包括一个引流孔（91）和一个引流挡板（92），引流孔（91）为垂直于换热片开凿的通孔，在本实施例中，引流孔端面为矩形；引流挡板（92）用于将气流导向所述引流孔（91），其一侧边与引流孔（91）端面一侧边相连，且与引流孔（91）端面成形成夹角θ，θ为45°，夹角θ的方向与气流通道（3）进气方向一致。引流挡板（92）板面与引流孔（91）端面为大小一致的矩形，所述矩形边长分别为0.3和0.5cm。引流挡板（92）与换热片厚度一致，同为0.3cm。所述换热片（4）可以由铝板一体冲压成型。

呼吸器中的高温氧气由上级结构单元经过进气口（5）进入冷却装置的气流通道（3），高温气体进入引流通道后，部分气体经气流筒内部换热片（4）的引流挡板（92）阻挡导向引流孔（91），促进气流的湍动，增强换热片的传热性能。经过气流筒内部换热片（4）的阻拦缓冲，高温气体的热量快速通过传输到气流筒（8）外部，再经气流筒外部换热片的换热和冷却剂（7）熔融吸热高效降温，带出高温气体的温度，从而将高温气体迅速降为适宜人体呼吸的35℃以下，再由下级结构单元供给人体呼吸。

具体实施例二

如图4所示，本实施例中冷却装置的装置壳体（1）为圆柱罐体，圆柱罐体的底面直径为10cm，高度为27cm。气流筒为与冷却装置壳体（1）同轴的圆筒，气流筒内部形成一气流通道（3）。壳体（1）和气流筒（8）之间形成的密闭腔内充满有机纳米降温材料，作为冷却剂（7），该降温材料的融点在5摄氏度到35摄氏度之间，熔化热在100kJ/kg到2000kJ/kg之间，通过熔融吸热降温。

气流筒（8）内部以及外部均分布有多片换热片（4），换热片（4）与气流筒（8）中的气流方向平行。气流筒（8）内部换热片（4）横插在气流筒内壁两侧，多个换热片呈”W”型排布；气流筒（8）外部多个换热片呈放射状均匀横插于气流筒外壁。

装置壳体（1）、气流筒（8）以及换热片（4）材料为钢，装置壳体（1）厚度均为0.5cm，气流筒（8）和换热片（4）厚度均为0.3cm，气流筒（8）底面直径为3cm，换热片（4）高度为25cm。

每个换热片（4）上包括多个引流通道（9）。每个引流通道（9）包括一个引流孔（91）和一个引流挡板（92），引流孔（91）为垂直于换热片开凿的通孔，引流挡板（92）板面与引流孔（91）端面为大小一致的半圆形（如图5b），半圆形直径为0.4cm；引流挡板（92）直线侧边与引流孔（91）端面的直线侧边相连，且与引流孔（91）端面成形成夹角θ，θ为60°，夹角θ的方向与气流通道（3）进气方向一致，引流挡板（92）与换热片厚度一致，同为0.3cm。所述换热片（4）可以由钢板一体冲压成型。

不限于以上实施例，本发明中冷却装置装置壳体（1）、气流筒（8）以及换热片（4）材料也可以采用铝合金等其他导热性能强的金属，装置壳体为其他几何形状的罐状结构，壁厚为0.3-0.5cm，装置壳体的口径为10-15cm，高度为18-27cm；换热片宽度为2.5-4cm，高度为5-25cm；夹角θ的范围在30°-75°。

换热片引流通道（9）的排布方式可以是逐行逐列排布（如图3），也可以交错排布（如图5a、5b），引流孔孔径为0.3-0.5cm。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括装置壳体（1）和气流筒（8），壳体（1）和气流筒（8）之间形成密封腔，密闭腔用于盛放冷却剂（7），气流筒（8）内壁以及气流筒（8）外壁分别安装有换热片（4）。

2.如权利要求1所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，每个所述换热片（4）上包括多个引流通道（9），每个所述引流通道（9）包括一个引流孔（91）和一个引流挡板（92），所述引流孔（91）为换热片上的通孔，所述引流挡板（92）一侧边与引流孔（91）侧边相连的。

3.如权利要求2所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述引流挡板（92）与引流孔（91）端面间的夹角小于90°。

4.如权利要求1所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述装置壳体（1）、气流筒（8）以及换热片（4）材料均为铝或铜，所述气流筒（8）和换热片（4）厚度一致。

5.如权利要求1所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述气流筒（8）横截面为圆形或方形。

6.如权利要求1所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述气流筒（8）内壁以及气流筒（8）外壁安装的换热片（4）均为多片，所述换热片（4）与气流筒（8）中的气流方向平行。

7.如权利要求5所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述冷却剂（7）为有机纳米降温材料。

8.如权利要求1所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述引流挡板（92）与引流孔（91）端面为大小一致的矩形或半圆形，所述矩形边长或半圆形直径范围在0.3-0.5cm。

9.如权利要求1所述的用于呼吸器中的冷却装置，其特征在于，所述换热片（4）为一体冲压成型。

10.一种呼吸器中，其特征在于，所述呼吸器包括如权利要求1-9任一项所述的冷却装置。

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