CN1089773A - 电热储能恒温服装 - Google Patents

Abstract

电热储能恒温服装是一种通电可储能、断电后可 继续供热的具有良好防寒能力的冬用服装。它利用 电热元件通电发热，使熔点适宜的水合盐晶体受热熔 化，以相变潜能储热，断电后，水合盐晶体凝固放热， 维持服装内恒温。它包括以水合盐为储能介质的主 储能系统、绝热系统和安全系统，若有必要，还包括以 蓄电池组为介质的辅助储能系统。将服装的外形加 以改变，用同样结构可制成电热储能毯、被、鞋帽、座 垫、沙发垫等保健、恒温用品。

Description

电热储能恒温服装是一种具有很好防寒能力的、新型的冬用服装。该发明属于化学热力学、电化学、电工学、热工学在服装领域的应用。

人们已发现了多种盐的水合物晶体在适宜的温度下发生相变成为盐的水溶液，同时吸热，让能量以相变潜能的形式储存。当外界降低温度时，盐的水溶液结晶放热，保证物系的温度恒定。在室温度附近发生相变的有：六水氯化钙、十水硫酸钠等。其中已见将内封六水氯化钙的橡皮袋装入被褥中制成恒温被褥的报道^（1）。另外，本人在92，0303申请了利用电热元件与六水氯化钙晶体组合成电热储能管从而制成电热储能恒温手套的发明（申请号为92101477.5）。

电热储能恒温服装是为了提高服装的抗寒能力而特意研制的一种可以通电储能，断电后放热，能保证服装恒温的冬用服装。它包括储能系统、绝热系统和安全系统。它的主储能系统是由电热元件和水合盐构成，如有必要还可另加辅助储能系统。

主储能系统：该系统以熔点适宜的水合盐晶体为储能物质，该系统内的电热元件通电时让电能转化热能，使服装内被束缚在管、袋中的水合盐晶体（如六水氯化钙、十水硫酸钠等）熔化，经相变潜能形式储存能量;断电后温度降低时，晶体凝固放热，维持服装内温度恒定在晶体的熔点附近。

实现上述转变的途径很多，比较好的有以下几种：

一、一根中空的橡胶或塑料管内装满水合盐晶体或溶液，一根与橡胶或塑料外管等长的表面绝缘的电热丝贯穿其中。每件衣服内只有一根储能管，它均匀地分布在服装内，这根储能管内的水合盐被分隔成若干独立的部分，各部分的水合盐晶体之间互不相通，以防万一绝缘不良两处同时漏电，电压直接加在低电阻的盐水上导致短路。另外，各部分柔性连接使冷后的服装不致太硬，其结构见说明书附图Ⅰ。

二、此管与1相似，不同之处在于采用微球技术将水合盐包裹，或用多孔物如海绵等吸附水合盐，所制管子柔性和绝缘性提高，但制作复杂导热受限。

三、此管用高分子导电聚合物制成中空外管。内、外管壁绝缘，内装熔点适宜的水合盐晶体或包裹了水合盐晶体的微球，吸附了水合盐晶体的多孔性物质亦可。这种管壁与电热丝合二为一，通电于管壁即可发热，见图2。若此高分子导电聚合物的电阻可随温度的升高而增大，所制成的管子就可能有自动限制温度升高的性质，这种管子可以省去限温元件。

四、也可以利用两块铝箔-塑料-铝箔复合材料压合成数百个连在一起而又彼此隔离的小袋，袋内装满水合盐晶体或溶液，晶体可以被微球包裹，也可以被海绵等吸附后压片成型。电热丝或电热膜等电热元件成蛇形贯穿于每一个小袋中，如图3所示。当然，电热元件也可被夹在两大块储能袋之间从外部加热。

仅有主储能系统的服装简单、有效，但美中不足的是，从断电起开始服装放热，一旦放热怡尽，若无交流电源充电，能量无法获得补充。为弥补此不足可以另加辅助储能系统。该系统通过蓄电池组储能后可以在任何时候放热，辅助储能系统可以有以下两种不同形式。

辅助储能系统之一：220伏的交流电经变压、整流、滤波后对高能蓄电池组充电，充电后的蓄电池组在主储能系统能量放尽后，必要时可加电压于分布在服装内另一组低电阻电热丝发热，该系统的电路示意如图4所示。

辅助储能系统之二：本系统是通过交直流可逆互变器与蓄电池组联合实现的。充电时，220伏的交流经变压、整流、滤波后对蓄电池充电，需发热时让蓄电池组放电，经过制波器形成50赫的交流电，经过变压器反向变压成220伏的交流电直接对主系统的储能管加热。其示意图如图5所示。

还可以通过调节以上两种蓄电池组中放电的蓄电池的个数或放电时间调节服装内的温度。

安全系统：安全系统是由通电指示灯、保险丝、限温元件（可用双金属片）与电热储能管电连接，另外，第二层的铝箔也通过插头与地插座接地。见图6

绝热系统：在储热管外的第一层为海绵、棉花或羽绒层，第二层为铝箔层，第三层为外层可以用皮革，布系列制服装式样，其中的铝箔层起防热辐射和外壳接地的作用。

另外，将以上的电热储能恒温服装的外形加改变利用同样的结构就可以制成电热储能座垫、沙发垫;或电热储能毯、被;电热储能鞋帽等。

电热储能恒温服装一改冬季服装的单纯防散热功能为全面的可储能、供热、防热扩散和防热辐射的全新型服装。寒冬时，此服装因其内部可以供热而保持在最适宜的温度;当气候转暖，温度陡升或阳光普照时，服装内的铝箔或真空金属镀膜又因可反射热辐射，加之水合盐晶体的熔化吸热使其内部的温度不至于太高，造成闷热。它的出现，必将对冬季服装的变革带来深远的影响。

最简单实用的电热恒温储能服装制作一例：

1.取33m长的内径为5mm的熔点较高的塑料管一支，另取等长的电热丝一根，电热丝表面用绝缘漆绝缘，要求绝缘强度达F级，即140℃时绝缘效果良好，将电热丝贯穿入塑料管，管内每隔200mm为一小段，内装六水氯化钙晶体，每两小段之间未装晶体的地方，用塑料压机热压合，将晶体隔离，制成储能管如图1所示。

2.另取三脚可接地插头，导线、指示灯、双金属片盒等与储能管电连接。如图6所示。

3.将上述物品固定分布在服装内的一定位置上。

4.内外两面另加海绵保温，海绵内3mm，外8mm厚。

5.用两片铝箔将上述物品包裹，从铝箔外引出一根导线与插头接地脚连接。

6.最外层加皮革，最内层加衬里，制成服装式样。

7.导线可以收回放在服装内特制的小袋中。

以上制成的服装通电一刻钟，可保温10小时。

电热储能恒温被的制法一例：

1.按铝箔→塑料膜→柔性片状电热元件所制电热层（如导电高分子聚合材料，或直接在塑料基片上经真空镀膜形成的电热膜）→塑料膜→铝箔顺序经热压合形成的复合材料片。注意，在电热元件的两端边缘处要先横铺导线再将导线引出。

2.将海绵块浸入熔化的水合盐溶液中，凝固后压缩成水合盐块。

3.将两大片复合材料内夹有规律排列的数百块水合盐块进行热压合后，得到数百个彼此由复合材料片相联，而又相互独立的电热储能袋。

4.铝箔与接地线连接，电热层与指示灯保险丝、限温元件、导线插头电连接。

5.铺保温材料、面料和衬里，制成被形。

[1]，张高富，50种化工产品的生产法，金盾出版，1986。

Claims (9)

1、一种电热储能管，其特征为，一根中空的柔性橡胶、塑料管内盛满水合盐晶体或与水合盐组分相同的盐溶液，这些水合盐可被包裹或被吸附。一根表面高度绝缘的电热丝贯穿其中。

2、一种电热储能管，其特征是，一根内外壁表面绝缘的由导电高分子聚合物制成的中空管，管内装满水合盐晶体，这些晶体可被包裹，被吸附。

3、一种电热储能袋，其特征是，由两大张铝箔-塑料-铝箔复合材料压合而成的，数百个连在一起而又互不相通的小袋，袋中装满水合盐晶体或溶液，这些晶体可以被包裹或被吸附，表面绝缘的电阻丝蛇形贯穿于每一个小袋，若不用电热丝也可用其它电热元件（如电热膜、含导电高分子聚合物的复合材料），在袋内或袋外对其加热。

4、一种电热储能恒温服装，其特征是，接通电源，内部的电热元件将电能转化为热能，所发热量使水合盐晶体熔化，以相变潜能储热，断电冷却时，晶体凝固放热，维持服装内恒温。

5、一种电热储能恒温服装，其特征是，包括储能系统、绝热系统和安全系统三大系统，其中主储能系统采用如1或2或3所示的电热储能管、袋。

6、一种电热储能恒温服装，如5所示，另外在主储能系统之外加上以蓄电池组为辅助储能元件的辅助储能系统。

7、一种电热储能毯、被;其特征是采用如4、5中的电热储能服装相同的结构。

8、一种电热储能沙发垫，其特征是采用如4、5、6中的电热储服装相同的结构。

9、一种电热储能鞋帽，其特征是采用如4、5、6中的电热储能服装相同的结构。

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