CN111520708A - 一种催化燃烧供热装置、加热式穿戴物、加热设备以及非供电式高温黑体 - Google Patents

一种催化燃烧供热装置、加热式穿戴物、加热设备以及非供电式高温黑体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种催化燃烧供热装置，是为了解决现有技术中的发热源体积较大、低温电量不足、充电时间长、发热不均匀的缺陷而提出的，包括：燃料提供部、燃烧反应发生部以及触媒；所述触媒设置在燃烧反应发生部中，用于使燃料进行无焰燃烧。燃烧反应发生部为双向炉头；燃料提供部包括第一油箱和第二油箱，分别与双向炉头的两端连接。触媒为铂金催化剂。双向炉头内设置有用于放置触媒的可拆卸支架。双向炉头包括燃烧反应室、散热器以及油气输送通道。本发明还包括一种加热式穿戴物、加热设备以及非供电式高温黑体。本发明可在户外不具备充电环境的情况下，进行持续供热。

Description

一种催化燃烧供热装置、加热式穿戴物、加热设备以及非供电 式高温黑体
技术领域
本发明涉及无焰燃烧供热装置领域，具体涉及一种催化燃烧供热装置、加热式穿戴物、加热设备以及非供电式高温黑体。
背景技术
便携式的供热、发热装置可以为冬季长时间户外作业、游玩、运动人员提供温度保障。现有的化学发热贴、电热片等发热源，存在着体积较大、低温电量不足、充电时间长、发热不均匀等缺点。而现有的催化燃烧怀炉使用方式是挂在胸前或放置在外套口袋中，由于体积较大，质量较重，无法大量携带导致热源有限，只能提供局部的供热，同时由于体积的关系，不能实现冬季户外为身体末端(手、脚)提供温度保障，难以为冬季户外长时间作业人员提供舒适、稳定和长时间的温度保障，迫切需要新的高效的供热方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决现有技术中的发热源体积较大、低温电量不足、充电时间长、发热不均匀的缺陷。
根据本发明的第一方面，提供了一种催化燃烧供热装置，包括：燃料提供部、燃烧反应发生部以及触媒；所述触媒设置在燃烧反应发生部中，用于使燃料进行无焰燃烧。
优选地，所述燃烧反应发生部为双向炉头；所述燃料提供部包括第一油箱和第二油箱，分别与双向炉头的两端连接。
优选地，所述触媒为铂金催化剂。
优选地，双向炉头内设置有用于放置触媒的可拆卸支架。
优选地，所述双向炉头包括燃烧反应室、散热器以及油气输送通道。
优选地，装置厚度小于7mm。
优选地，当燃料为4ml时，装置供热时间大于10小时。
根据本发明的第二方面，提供一种加热式穿戴物，包括穿戴物以及设置在所述穿戴物中的至少一个发热源，所述发热源用于通过触媒持续供热；所述发热源为如本发明第一方面所述的催化燃烧供热装置。
优选地，所述穿戴物为衣服，所述发热源设置在衣服的夹层内。
进一步地，所述衣服的内衬上设置有拉链或魔术贴，用于使所述发热源从夹层中取出或放入。
优选地，所述穿戴物为手套，所述发热源设置在所述手套内。
优选地，所述穿戴物为鞋，所述发热源设置在鞋的后跟部内。
根据本发明的第三方面，提供一种加热设备，包括至少一个如本发明第一方面所述的催化燃烧供热装置，用于设置在目标物表面以使目标物加热。
优选地，所述加热设备用于电池预加热；加热设备还包括保温外壳，且所述目标物为电池，所述发热源设置在保温外壳内，所述发热源用于为放置在保温外壳内的电池进行预加热。
优选地，所述加热设备用于炊具加热；加热设备还包括炊具主体、加热外壳以及发热源，所述发热源设置在加热外壳底部，用于为炊具主体供热。
进一步地，加热设备还包括集热器，用于吸收太阳能并向所述加热外壳传递热量。
根据本发明的第四方面，提供一种非供电式高温黑体，包括二维转台以及设置在所述二维转台上的发热源，所述发热源用于通过触媒持续供热；所述发热源为如本发明第一方面所述的催化燃烧供热装置。
本发明的技术效果是：
1、采用超薄(7mm)的结构形式，将燃烧反应室，散热器，油气输送通道等功能高度集成，工作质量为18.2g；
2、采用含有铂金的催化剂载体置于超薄炉头内，有效燃烧供热50℃～70℃，仅需要4ml燃料最长供热时间＞10小时；
3、本发明整体结构简单，燃料替换方便，供热时间长，重量轻便于携带，可以作为冬季户外长时间作业人员供热保暖的新手段，是一种供热新思路、新探索。
4、无需供电，可作为电加热方式的替代或补充；
5、在户外不具备充电环境的情形下，也能够提供持续稳定的供热。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一个实施例的催化燃烧供热装置的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的催化燃烧供热装置的剖视图；
图3为本发明一个实施例的双向炉头剖视图；
图4为本发明一个实施例的加热式衣服的示意图；
图5为本发明一个实施例的加热式手套的示意图；
图6为本发明一个实施例的加热式鞋的示意图；
图7为本发明一个实施例中用于加热电池的加热设备的示意图；
图8(a)为本发明一个实施例中用于加热炊具主体的加热设备的示意图；图8(b)为图8(a)中的加热设备进行收纳后的示意图。
图9为本发明一个实施例的非供电式高温黑体的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
具体实施方式一：
本实施方式提供一种催化燃烧供热装置，包括燃料提供部、燃烧反应发生部以及触媒；触媒设置在燃烧反应发生部中，用于使燃料进行无焰燃烧。本实施方式中，反应原理与一般的怀炉相同，燃料提供部中装有挥发性燃料和棉，燃料经过棉的毛细作用逐渐挥发，在触媒的催化作用下，燃料和氧气发生反应而释放热量，这一氧化过程不产生火焰。
在图1至图3示出的实施例中，燃烧反应发生部为双向炉头1；燃料提供部包括第一油箱21和第二油箱22，分别与双向炉头1的两端连接。触媒为铂金催化剂。双向炉头1内设置有用于放置触媒的可拆卸支架3。双向炉头1进一步包括燃烧反应室4、散热器5以及油气输送通道6。
图1和图2中，整个装置主要由双向炉头1和油箱2组成。双向炉头1通过两侧接口将两个油箱2连接，构成了催化燃烧供热装置主体，主体厚度不超过7mm。双向炉头1采用高度集成化设计，如图3所示，包含燃烧反应室4，散热器5，油气输送通道6。油箱2内部设计有加强筋，提高了油箱2的结构强度同时也有利于热传导，满足催化燃烧反应要求。双向炉头1内安装有可拆卸替换的催化剂支架3，保证催化剂失效后可以及时更换。
本实施方式设计过程中，充分考虑结构参数对反应时间和温度的影响，进行了大量试验研究。以铂金催化剂安放位置作为单一变量，通过独立重复试验，得到了铂金催化剂安放的最优位置；以装置材料作为单一变量，发现装置的材料对燃烧时间的影响不显著，最终确定了经济性与工艺性最优的316L不锈钢作为装置的材料。
本实施方式与现有怀炉的不同之处在于，通过双向炉头连接两个对称设置的油箱，缩减了单个油箱的体积，更有利于供热装置的轻薄化，使供热装置在满足10小时以上供热时间的情况下，厚度能够控制在7mm以内，完全不同于现有技术中厚重的怀炉设计。这种轻薄化使得供热装置更容易嵌入到穿戴物等物品中，大大拓宽了使用燃料进行供热的应用范围。因为现有技术中当需要在物品、设备中嵌入加热装置时，会首选电加热片等发热方式，本实施方式克服了一部分技术偏见，能够使怀炉类加热装置也能达到与电加热相近的轻薄特性，并且发热更加均匀，具有显著的效果。在一个实施例中，铂金催化剂对可燃气体混合物的无焰燃烧有促进作用。使用铂金催化剂燃烧约可降低200-300°的氧化温度，降低氧化氮的形成，燃烧效率可达99.8％。根据不同的环境温度下试验测得核心(非外置区域)燃烧温度在300℃～518℃，触摸区域和有效供热区域温度在50℃～80℃，使用时可套上专用保暖袋使温度保持在40℃～60℃。
<例子1>
本例的装置结构图如图1至图3所示。本例中，利用含有铂金的催化剂能够降低燃烧温度且无焰燃烧的特性，实现装置主动发热。双向炉头1选用316L不锈钢材料，该材料可承受1200℃～1500℃的高温，根据试验结果，装置用500℃外焰点燃铂金催化剂，持续10S，该材料能够适应环境要求；双向炉头1经过轻量化结构设计，保证整个结构的刚度和强度，同时又对功能高度集成的情况下使重量最轻；油箱2选用传热系数较高的铜合金和铝合金材料，保证了热量有效的传递，使燃烧反应更稳定；油箱2采用对称设计，高效的利用了空间，贮存燃料体积最大化；油箱2内部装入脱脂精细棉花，燃料传递稳定；油箱2外部设置有防滑突起区域，防止滑落的同时也避免了点火时烫伤手指；催化剂支架3选用延展性较好的紫铜，折弯成型，可以夹持催化剂，并将催化剂装入双向炉头1内，替换方便；工作时将燃料灌入油箱2，脱脂精细棉花将燃料吸附，同时脱脂精细棉花的毛细作用将燃料向反应区域输送，挥发后经过双向炉头1中的含有铂金的催化剂，与空气进行氧化反应产生二氧化碳和水汽，并释放热能。本例中，供热温度能够达到50℃～70℃，当燃料为4ml时，供热时间大于10h。
具体实施方式二：
本实施方式提供一种加热式穿戴物，包括穿戴物以及设置在穿戴物中的至少一个发热源，发热源用于通过触媒持续供热；发热源为如具体实施方式一所述的催化燃烧供热装置。
由于具体实施方式一中的供热装置的轻薄特性，使得其更容易与穿戴物结合，形成一种通过新型加热方式进行供热的保暖衣物。
在图4示出的实施例中，穿戴物为衣服，发热源设置在衣服的夹层内。衣服的内衬上设置有拉链或魔术贴，用于使发热源从夹层中取出或放入。发热源可以设置在紧贴后背的区域201或者设置在侧面区域202。
在图5示出的实施例中，穿戴物为手套，发热源设置在手套内，手套上可设置用于收纳供热装置的区域301。
在图6示出的实施例中，穿戴物为鞋，鞋底可拆卸(图6中仅示出拆卸下来的鞋底)，发热源设置在鞋的后跟部内。后跟部可设置有空腔302，发热源可设置在空腔内。为了使发热源充分接触空气，可以在鞋底上部设置换气通道303以及换气孔304。
本实施方式中可看出，由于供热装置重量轻、厚度薄的特点，很容易设置在衣服、手套和鞋子内部而不引起穿戴不适。同时实验数据标明，4ml的燃料可达到10小时的稳定供热，通过电加热方式的供热效果更好。并且本实施方式的加热式穿戴物尤其适用于为专业户外运动、野外生存、军用战术装备等提供温度保障。在户外无法充电的情况下，依然能够提供较长时间的供热。可作为电加热的替代方案或补充方案进行使用。
具体实施方式三：
本实施方式提供一种加热设备，包括至少一个如具体实施方式一所述的催化燃烧供热装置，用于设置在目标物表面以使目标物加热。即通过接触或非接触方式对待加热装置进行加热。
在图7示出的实施例中，加热设备用于电池预加热；加热设备还包括保温外壳401，且目标物为电池402，发热源403设置在保温外壳内，发热源403用于为放置在保温外壳401内的电池402进行预加热。本例利用供热装置体积小、重量轻、供热时间长等优点，将装置布置于供电电池周围，可有效缓解高寒地区冬季电池耗电过快的问题，延长充电设备的使用时间。
在图8示出的实施例中，加热设备用于炊具加热；加热设备还包括炊具主体501、加热外壳502以及发热源(图中仅示出发热源所在区域503)，发热源设置在加热外壳502底部，用于为炊具主体501供热。加热设备还可以包括集热器504以及支撑架505，集热器504用于吸收太阳能并向加热外壳502传递热量。具体使用时，将供热装置设置在外壳底部，可在外壳上设计气路和油汽路，保证燃烧反应正常进行。炊具主体的侧壁设置有可调节的装置槽，可以增加超薄催化燃烧供热装置，以适应更苛刻的环境。外壳设置保温材料，外部涂有吸热材料，用于吸收太阳能集热器的能量。
本实施方式中，利用供热装置作为户外炊具的热源，可实现食物加热保温，可以将供热装置多组并用，布置在炊具或者需要加热保温的设备周围，使用的时候逐一点燃，外部增加保温隔热材质的保温层，是热辐射和热传导的能量向炊具或待加热装置方向流动，达到加热保温目的，通过增加气路和供氧设备，实现在户外进行加热、煮、炒等功能。采用无焰加热方式，大大提高了户外炊具的安全防火能力，热量传递为辐射和热传导。供热装置每1cm2有效表面积负荷大约为3.7-7.5kJ/h，表面平均温度为350-450℃，在高发热量下，向前的辐射能效率为56％-66％。同时具有重量轻，降低污染排放的优点。
具体实施方式四：
本实施方式提供一种非供电式高温黑体，如图9所示，包括二维转台601以及设置在二维转台601上的发热源602，发热源602用于通过触媒持续供热；发热源602为如具体实施方式一所述的催化燃烧供热装置。
本例中，由于催化燃烧热量传递为辐射和热传导，辐射出的红外线波段4μm以上的占80％。温度可以通过改善催化剂的种类进行调节，可以作为户外非供电式高温黑体，用以作为设备的矫正、模拟辐射头目标源等民用军用红外仿真领域。具有降低设备重量，温度稳定等优点，在未接电环境下也能够完成高温黑体的作用。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (17)

1.一种催化燃烧供热装置，其特征在于，包括燃料提供部、燃烧反应发生部以及触媒；所述触媒设置在燃烧反应发生部中，用于使燃料进行无焰燃烧。
2.根据权利要求1所述的催化燃烧供热装置，其特征在于，所述燃烧反应发生部为双向炉头(1)；所述燃料提供部包括第一油箱(21)和第二油箱(22)，分别与双向炉头(1)的两端连接。
3.根据权利要求1所述的催化燃烧供热装置，其特征在于，所述触媒为铂金催化剂。
4.根据权利要求2所述的催化燃烧供热装置，其特征在于，双向炉头(1)内设置有用于放置触媒的可拆卸支架(3)。
5.根据权利要求2所述的催化燃烧供热装置，其特征在于，所述双向炉头包括燃烧反应室(4)、散热器(5)以及油气输送通道(6)。
6.根据权利要求5所述的催化燃烧供热装置，其特征在于，装置厚度小于7mm。
7.根据权利要求6所述的催化燃烧供热装置，其特征在于，当燃料为4ml时，装置供热时间大于10小时。
8.一种加热式穿戴物，其特征在于，包括穿戴物以及设置在所述穿戴物中的至少一个发热源，所述发热源用于通过触媒持续供热；所述发热源为如权利要求1至7中任意一项所述的催化燃烧供热装置。
9.根据权利要求8所述的加热式穿戴物，其特征在于，所述穿戴物为衣服，所述发热源设置在衣服的夹层内。
10.根据权利要求8所述的加热式穿戴物，其特征在于，所述衣服的内衬上设置有拉链或魔术贴，用于使所述发热源从夹层中取出或放入。
11.根据权利要求8所述的加热式穿戴物，其特征在于，所述穿戴物为手套，所述发热源设置在所述手套内。
12.根据权利要求8所述的加热式穿戴物，其特征在于，所述穿戴物为鞋，所述发热源设置在鞋的后跟部内。
13.一种加热设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至7所述的催化燃烧供热装置，用于设置在目标物表面以使目标物加热。
14.根据权利要求13所述的加热设备，其特征在于，所述加热设备用于电池预加热；加热设备还包括保温外壳，且所述目标物为电池，所述发热源设置在保温外壳内，所述发热源用于为放置在保温外壳内的电池进行预加热。
15.根据权利要求13所述的加热设备，其特征在于，所述加热设备用于炊具加热；加热设备还包括炊具主体、加热外壳以及发热源，所述发热源设置在加热外壳底部，用于为炊具主体供热。
16.根据权利要求15所述的加热设备，其特征在于，还包括集热器，用于吸收太阳能并向所述加热外壳传递热量。
17.一种非供电式高温黑体，其特征在于，包括二维转台以及设置在所述二维转台上的发热源，所述发热源用于通过触媒持续供热；所述发热源为如权利要求1至7中任意一项所述的催化燃烧供热装置。
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