CN108050544A - 一种相变潜热间断燃烧手炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相变潜热间断燃烧手炉，包括炉体、炉盖，所述炉体内设有第一蓄热容器，在第一蓄热容器内设置相变蓄热介质，第一蓄热容器顶部设置第一容器盖，第一容器盖上设有排气孔，第一蓄热容器上方放置木炭，在炉体侧壁上设有用于为木炭燃烧提供氧气的通气孔。本手炉结构简单，采用相变蓄热材料进行蓄热，能够保证木炭的充分燃烧以及长时间持续供暖。

Description

一种相变潜热间断燃烧手炉

技术领域

本发明主要涉及可随身携带的取暖工具技术领域，具体是一种相变潜热间断燃烧手炉。

背景技术

在寒冷的地方进行野外作业时，有时候戴着手套操作是极为不便的，例如车辆应急抢修、野外施工、捕捞及清洗水产品等，这时肯定需要一个暖手的工具。在空间较小的岗亭内值班，或寒冷环境露宿的帐篷内，也需要一个功率小但能长期持续稳定工作的热源。

采用移动电源供电可随身携带的电子取暖工具，存在电池重量大，持续供热时间短、充电时间过长等缺点。长期生活在不通电的地区，如森林管护、地质勘探、野外探险等，如果没有移动发电设备，充电也比较麻烦。即使是太阳能发电，也受到天气的限制。燃煤的取暖设备目前都比较笨重，携带不便。燃油的暖手炉，如美国Zippo，价格高，需要经常保养，且燃油无法通过安检。空气氧化型暖手宝是一次性的，使用时撕开包装袋，内部的物质在空气中逐渐氧化释放热量，价格高，不环保，发热功率过小。

手炉在中国已经有了两千多年的历史。如今虽然有各种新型取暖设备，但以燃烧方式取暖的手炉仍然有着不可替代的优势。

我国传统的手炉以木炭作为燃料，非常实用、经济，但同时也存在着一定的设计缺陷。一是必须采取闷烧(即用炭灰覆盖燃烧的木炭，限制氧气供应)的方式才能燃烧五小时左右，空烧(暴露在空气中，不限制氧气供应)最多只能燃烧半小时。闷烧是最常用的燃烧方法，但容易出现一氧化碳中毒，全过程中必须保持室内通风，但这与追求取暖的初衷想违背。二是温度不可控，忽高忽低。闷烧时必须用保温材料覆盖手炉，以确保产生的热量足以支持木炭的燃点，否则容易熄火，空烧往往会引起手炉温度过高，向外界供暖过度的同时又造成木炭浪费。三是如果只采取空烧的方式，一方面需要频繁添加木炭，另一方面是稍不留神就会熄火。而传统手炉冷却很快，再次点燃木炭需要助燃剂，造成烟雾等空气污染。目前有一种手炉，采用水作为储热材料，但水只能是液态一种形式(固态温度太低，气态体积太大)，储热性能有限，不适用于应用在体积本身较小的手炉上。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种相变潜热间断燃烧手炉，本手炉结构简单，采用相变蓄热材料进行蓄热，能够保证木炭的充分燃烧以及长时间持续供暖。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种相变潜热间断燃烧手炉，包括炉体、炉盖，所述炉体内设有第一蓄热容器，在第一蓄热容器内设置相变蓄热介质，第一蓄热容器顶部设置第一容器盖，第一容器盖上设有排气孔，第一蓄热容器上方放置木炭，在炉体侧壁上设有用于为木炭燃烧提供氧气的通气孔。

所述炉盖上设有感温头和温度报警器。

所述炉盖底部设置第二蓄热容器，在第二蓄热容器内设置相变蓄热介质，第二蓄热容器顶部设置第二容器盖，第二容器盖上设有排气孔，在第二蓄热容器上方设置温差发电装置。

所述温差发电装置包括温差发电板、与温差发电板连接的温差发电控制电路和锂电池，温差发电板一端与第二蓄热容器接触形成热端，另一端暴露在炉盖外部形成冷端。

所述温差发电板的冷端安装有与空气接触的散热片。

所述温差发电板与第二蓄热容器之间、温差发电板与散热片之间均设有导热硅脂。

所述温度报警器设置在一长方形盒体内，置于炉盖一端，所述温差发电控制电路和锂电池设置在另一长方形盒体内，置于炉盖另一端，两端的盒体形成炉盖的把手。

所述炉体和第一蓄热容器为铜质或铝质容器。

所述相变蓄热介质为石蜡。

所述炉盖上还设置有一氧化碳报警器。

本发明的有益效果：

1、本发明通过相变蓄热介质的应用能够使手炉内部保持一个相对固定的温度，以利于长时间向外输出稳定热量，同时熄火后添加的木炭因为周围环境的温度高，也更容易被点燃；采用充分暴露木炭的燃烧形式，能够有效避免一氧化碳中毒。

2、本发明通过温度报警器能够对手炉温度进行检测和警示报警，避免温度下降过多出现点火困难的情况，同时能够根据温度提示进行间歇燃烧，避免不完全燃烧造成木炭的浪费、免去频繁添加木炭的劳作之苦。

3、本发明熄火后仍能持续供热四小时以上，熄火后可置于有易燃物的环境。通过附设的一氧化碳报警器再加上氧气充足的燃烧方式，即使野外考察时放在睡觉的帐篷内也非常安全。

4、本发明同时设置了温差发电装置，取暖之外还可以给手机、GPS等电子产品充电，对于野外工作尤其便利，同时能够做到能源的有效利用。

附图说明

附图1为本发明总体结构示意图；

附图中所示标号：1、炉体；2、第一蓄热容器；3、相变蓄热介质；4、第一容器盖；5、排气孔；6、第二蓄热容器；7、炉盖；8、第二容器盖；9、温差发电控制电路和锂电池；10、一氧化碳报警器；11、电缆；12、散热片；13、温差发电板；14、温度报警器；15、感温头；16、通气孔；17、木炭。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如附图1所示，本发明为一种相变潜热间断燃烧手炉，包括炉体1、炉盖7，炉体1内设有第一蓄热容器2，在第一蓄热容器2内设置相变蓄热介质3，第一蓄热容器2顶部设置第一容器盖4，第一容器盖4上设有排气孔5，第一蓄热容器2上方放置木炭17，在炉体1侧壁上设有用于为木炭17燃烧提供氧气的通气孔16。

在本发明中，炉体1和第一蓄热容器2均采用导热性能良好的铜质材料制成，打开炉盖7后可将木炭17放入炉体1内，打开第一容器盖4后可将液态的相变蓄热介质3注入到第一蓄热容器2内。由于现在的相变蓄热材料研究日新月异，已经有了非常大的技术突破，本发明即是将相变蓄热材料应用到手炉结构中，实现手炉的持续长时间供热。

本发明在使用时，木炭17置于第一蓄热容器2上方，在炉体1内燃烧，由于在炉体1上设置有通气孔16，因此空气中的氧气可持续进入炉体1内，使木炭17充分燃烧，不产生一氧化碳，同时炉体1内过多的热量被相变蓄热介质3吸收，手炉的炉体1温度不会过高，而当木炭产生热量小于手炉散发热量或者木炭熄灭后，手炉温度下降到一定的程度时，相变蓄热介质能够释放出一定的热量，使手炉持续供热。当炉体内的热量不足以向外界供暖时，可向炉中添加新的木炭，残余的火星可以将新木炭点燃，如果不能自燃，待木炭吸收了相变蓄热介质3释放的热量后，温度上升，也非常容易用火柴或打火机点燃，而且通过氧气的充分供应燃烧过程可以顺畅进行，不会中途熄火。当需要炉体1内的炭灰时，将炉盖7打开，取出第一蓄热容器2，将木炭灰烬倒出即可。

本发明的相变蓄热介质3优先选用高熔点石蜡，熔点在90°左右，石蜡也可用其它相变蓄热材料代替，如六水硝酸镁Mg(NO3)2·6H2O，十二水合硫酸铝钾KAl(SO4)2·12H2O等结晶水合盐类，或者锡铅铋合金等低熔点合金，或者硬脂酸CH3(CH2)16COOH等有机物，上述这些相变蓄热材料的熔点都在90℃左右，均能实现能源的充分利用。液态相变蓄热介质3从第一蓄热容器2的第一容器盖4处注入，注入完成后，旋紧第一容器盖4。手炉实际使用过程中，当相变蓄热材料融化后体积膨胀，多余的空气可通过排气孔15排出，只要手炉不倾倒，液态相变蓄热材料一般不会流淌出来。

在本发明中，为了能够实时检测到炉体1内的温度，在炉盖7上设有感温头15和温度报警器14。感温头15伸入至炉体1内用于测量炉体1内的温度，温度报警器14与感温头15连接，可设定报警温度(可具体设置为高温120°时报警，低温70°时报警)。通过感温装置的设置能够合理控制手炉进行间断性燃烧。在温度报警器14高温报警时，可将木炭17熄灭，节省用料，当熄火后温度报警器14低温报警时，加入新的木炭并点燃。

在本发明的炉盖7底部设置第二蓄热容器6，在第二蓄热容器6内设置相变蓄热介质3，第二蓄热容器6顶部设置第二容器盖8，第二容器盖8上设有排气孔5，在第二蓄热容器6上方设置温差发电装置，温差发电装置包括温差发电板13、与温差发电板13连接的温差发电控制电路和锂电池9，温差发电板13一端与第二蓄热容器6接触形成热端，另一端暴露在炉盖7外部形成冷端，温差发电板13的冷端安装有与空气接触的散热片12，温差发电板13与第二蓄热容器6之间、温差发电板13与散热片12之间均设有导热硅脂。半导体温差发电板13设置在铜质的第二蓄热容器6和散热片12之间，要达到较好的温差发电效果，温差发电板13的热端和冷端应该保持较大的温度差距。手炉通常应用于寒冷的地方，采用导热性好的金属(如铜、铝)制成与空气接触面积较大的散热片，完全可以使半导体温差发电板13冷端的温度很低，而相变蓄热介质逐渐凝结的过程中释放的热量可以使热端在较长的时间内保持较高的温度，因此该温差发电装置能够达到良好的温差发电效果，发出的电量可通过锂电池进行存储，为本手炉自身以及手机等外部设备供电，达到能源的高效利用。

如图1所示，本发明在炉盖7上还安装有一氧化碳报警器10，用于检测炉体周围一氧化碳含量，及时报警警示。其中如图所示，温度报警器14设置在一长方形盒体内，置于炉盖7一端，一氧化碳报警器10、温差发电控制电路和锂电池9设置在另一长方形盒体内，置于炉盖7另一端，两端的盒体充当炉盖7的把手，便于用手握持，以免烫伤。

本发明的具体使用方法如下：

相变潜热手炉初次使用时，需要打开炉盖7。直接用火柴或打火机不容易点燃冰冷的木炭17，先点燃一张纸或其他易燃物，然后用来点燃木炭17，当木炭17燃烧两分钟左右火焰状况稳定下来以后，用火钳把木炭17夹到手炉中，此时木炭17暴露在空气中燃烧，通过炉体1上的通风孔16补充氧气。木炭17燃尽后，温度有所上升，相变蓄热介质3开始熔化，再加入新的木炭17，直到相变蓄热介质3完全熔化。此时设置好温度报警器14，达到120℃时报警，以防温度过高，120℃报警后，可以将火熄灭，熄火后低于70℃时报警，此时加入新的木炭17并点燃，以产生新的热量。由于相变蓄热介质3的作用，炉体1内始终保持较高的温度，新放入的木炭17非常容易点燃。而传统手炉一旦熄火，炉体温度迅速下降，此时重新点燃木炭是比较困难的，点燃后也容易熄灭，因为炉体内的温度太低。使用相变潜热型手炉时，当木炭17燃烧产生热量大于手炉散发热量时，炉体温度上升，相变蓄热介质3吸收热量，由固态向液态转变，当木炭17燃烧产生热量小于手炉散发热量，或者木炭熄灭，手炉温度下降到一定程度时，相变蓄热介质3由液态向固态转变，释放热量。与传统手炉闷烧的方式不同，燃烧的木炭不必用灰烬覆盖，始终在空气中暴露，不会产生一氧化碳。取暖完毕后，为防烫伤，可以戴上手套，或者等待自然冷却后，将手炉盖子打开，将底部容纳相变蓄热介质3的第一蓄热容器2取出，将木炭灰烬倒出。

根据实践经验，当手炉温度上升到120℃左右时，熄灭木炭，相变蓄热介质放热过程足够支持向外界供暖4小时以上，能使温差发电板冷端和热端的温度保持较大差异并维持3小时以上，充分满足半导体温差发电的需要。

Claims (10)

1.一种相变潜热间断燃烧手炉，包括炉体(1)、炉盖(7)，其特征在于：所述炉体(1)内设有第一蓄热容器(2)，在第一蓄热容器(2)内设置相变蓄热介质(3)，第一蓄热容器(2)顶部设置第一容器盖(4)，第一容器盖(4)上设有排气孔(5)，第一蓄热容器(2)上方放置木炭(17)，在炉体(1)侧壁上设有用于为木炭(17)燃烧提供氧气的通气孔(16)。

2.如权利要求1所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述炉盖(7)上设有感温头(15)和温度报警器(14)。

3.如权利要求2所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述炉盖(7)底部设置第二蓄热容器(6)，在第二蓄热容器(6)内设置相变蓄热介质(3)，第二蓄热容器(6)顶部设置第二容器盖(8)，第二容器盖(8)上设有排气孔(5)，在第二蓄热容器(6)上方设置温差发电装置。

4.如权利要求3所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述温差发电装置包括温差发电板(13)、与温差发电板(13)连接的温差发电控制电路和锂电池(9)，温差发电板(13)一端与第二蓄热容器(6)接触形成热端，另一端暴露在炉盖(7)外部形成冷端。

5.如权利要求4所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述温差发电板(13)的冷端安装有与空气接触的散热片(12)。

6.如权利要求5所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述温差发电板(13)与第二蓄热容器(6)之间、温差发电板(13)与散热片(12)之间均设有导热硅脂。

7.如权利要求4所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述温度报警器(14)设置在一长方形盒体内，置于炉盖(7)一端，所述温差发电控制电路和锂电池(9)设置在另一长方形盒体内，置于炉盖(7)另一端，两端的盒体形成炉盖(7)的把手。

8.如权利要求1所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述炉体(1)和第一蓄热容器(2)为铜质或铝质容器。

9.如权利要求1～8任一项所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述相变蓄热介质(3)为石蜡。

10.如权利要求1～8任一项所述的一种相变潜热间断燃烧手炉，其特征在于：所述炉盖(7)上还设置有一氧化碳报警器(10)。