CN112013556A - 自热防寒取暖系统、防寒服、防寒室及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自热防寒取暖系统、防寒服、防寒室及控制方法，用于解决现有技术中防寒服和日用取暖能源取得不便，无法适用极低温环境的问题。一种自热防寒取暖系统，包括：反应器，所述反应器包括容纳腔和隔热层，所述隔热层用于将反应器和外界隔热；纳米金属容器，所述纳米金属容器用于容纳纳米金属，所述纳米金属容器和所述容纳腔连通；氧化剂容器，氧化剂容器用于容纳氧化剂，且氧化剂容器和所述容纳腔连通，氧化剂容器和所述容纳腔之间的流量通过第一阀门控制；导热结构，导热结构用于将所述容纳腔的热量导出。纳米金属和氧化剂容易携带，重量轻，且当反应完以后可以随时进行补充，无需考虑供电问题，有效规避现有的携带电池存在重量大，且电池无法在极低温下正常工作的问题。

Description

自热防寒取暖系统、防寒服、防寒室及控制方法

技术领域

本发明涉及防寒设备领域，特别是涉及一种自热防寒取暖系统、防寒服、防寒室及控制方法。

背景技术

警察、地质勘探人员或者其他需要在户外低温环境下工作的人员，需要一种能抵御低温的防寒装置，包括人体防寒和日用取暖。传统的棉、毛服装等防寒设备使用笨重，户外帐篷或者简易的营房在极寒环境下并不能达到保温要求。传统上利用油、电等加热的防寒取暖装置，能源的取得和运输不便，而风力、太阳能的使用也具有一定的局限性。

如何实现在极端环境下的防寒和取暖，且需要尽量减轻重量，使用方便等技术要求的防寒设备现有技术中没有合适的解决方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自热防寒取暖系统、防寒服、防寒室及控制方法，用于解决现有技术中防寒服无法适用极低温环境的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自热防寒取暖系统，包括：

反应器，所述反应器包括容纳腔和隔热层，所述隔热层用于将反应器和外界隔热；

纳米金属容器，所述纳米金属容器用于容纳纳米金属，所述纳米金属容器和所述容纳腔连通；

氧化剂容器，氧化剂容器用于容纳氧化剂，且氧化剂容器和所述容纳腔连通，所述氧化剂容器和所述容纳腔之间的流量通过第一阀门控制；

导热结构，所述导热结构用于将所述容纳腔的热量导出。

可选的，所述纳米金属容器位于所述容纳腔外，且所述纳米金属容器和所述容纳腔连通，所述纳米金属容器和所述容纳腔之间设有第二阀门控制。

可选的，所述反应器为所述纳米金属容器，所述容纳腔上设有换料口，所述换料口上设有可开合封盖。

可选的，所述纳米金属容纳腔为开口结构，所述纳米金属容器可拆卸安装在所述容纳腔内，当所述纳米金属容器和所述容纳腔安装时，所述纳米金属容器将所述开口结构和外界隔热且密封，所述纳米金属容器侧壁上设有通孔，所述通孔用于接收所述氧化剂容器内的氧气剂；

所述纳米金属容纳腔上设有导气孔，所述导气孔用于将氧化剂导入到所述纳米金属容器内。

可选的，所述导热结构为换热片，所述换热片穿过所述隔热层，所述换热片将所述容纳腔内的热量导出。

可选的，所述导热结构部分置于所述容纳腔内，或者所述反应器的壁上设有所述导热结构。

可选的，所述导热结构为传热介质管道系统，所述传热介质管道系统包括采热段、散热段和水泵，所述采热段、所述散热段和水泵形成管道循环系统，所述纳米金属和所述氧化剂能够在所述反应器内混合反应并发热，所述采热段用于和所述容纳腔进行热交换。

可选的，所述采热段置于所述导热结构和所述纳米金属容器之间的夹层接触面处，或者所述反应器的壁内设有所述采热段。

可选的，所述传热介质为熔融盐。

可选的，所述氧化剂为臭氧或者氧气。

可选的，所述纳米金属为纳米铁粉，纳米钴粉、纳米镍粉或纳米锌粉。

一种防寒服，包括所述的自热防寒取暖系统，所述自热防寒取暖系统的导热结构置于所述防寒服的夹层接触面处。

可选的，所述防寒服的夹层设有导热纤维。

一种防寒室，包括所述的自热防寒取暖系统，所述导热结构安装在所述防寒室内，或者所述导热结构设置在所述防寒室的夹层接触面处。

一种控制方法，包括如下步骤：

配置第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述容纳腔的温度，所述第二温度传感器用于检测保温空间的温度；

还包括：

升温控制步骤：第一温度传感器检测到的容纳腔温度，根据容纳腔的温度反馈控制第一阀门的流量，实现对氧化剂投入量的控制；

传热控制步骤：第二温度传感器检测到的保温空间的温度，根据保温空间的温度反馈控制水泵的流量。

如上所述，本发明的自热防寒取暖系统、防寒服、防寒室及控制方法，至少具有以下有益效果：

通过纳米金属和氧化剂产生化学反应，产生大量热量并通过有效工质储能，然后由导热结构导出输送给保温空间，纳米金属和氧化剂容易携带，重量轻，且当反应完以后可以随时进行补充，无需考虑供电或加油问题，有效规避现有的携带如电池存在重量大，且电池无法在极低温下正常工作的问题。

附图说明

图1显示为本发明的自热防寒取暖系统的实施方式一的示意图。

图2显示为本发明的自热防寒取暖系统的实施方式二的示意图。

图3显示为本发明的自热防寒取暖系统的实施方式三的示意图。

图4显示为本发明的自热防寒取暖系统的实施方式四的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1至图4，本发明提供一种自热防寒取暖系统的实施例，包括：反应器1、纳米金属容器2、氧化剂容器3和导热结构，所述反应器1包括容纳腔11和隔热层，所述隔热层用于将反应器1和外界隔热；所述纳米金属容器2用于容纳纳米金属，所述纳米金属容器2和所述容纳腔11连通；氧化剂容器3用于容纳氧化剂，且氧化剂容器3和所述容纳腔11连通，所述氧化剂容器3和所述容纳腔11之间的流量通过第一阀门31控制；所述导热结构用于将所述容纳腔11的热量导出。通过纳米金属和氧化剂产生化学反应，产生大量热量通过有效工质储能，然后由导热结构导出输送给保温空间，纳米金属和氧化剂容易携带，重量轻，且当反应完以后可以随时进行补充，无需考虑供电或加油问题，有效规避现有的携带电池存在重量大，且电池无法在极低温下正常工作的问题。本实施例中的传热介质可以是现有技术中采用的任何传热介质，本实施例中不做限制；本实施例中的纳米金属可以是能够氧化发热的任何金属，本实施例不做限制。

本实施例中，请参阅图1至图2，所述纳米金属容器2位于所述容纳腔11外，且所述纳米金属容器2和所述容纳腔11连通，所述纳米金属容器2和所述容纳腔11之间设有第二阀门控制21。即通过第二阀门控制21纳米金属进入到容纳腔11内的量，同时通过第一阀门31控制氧化剂的量，能够实现更多模式的控制。当纳米金属使用完以后，向纳米金属容器2补充即可，此时对纳米金属容器2没有太高的隔热和密封要求。

本实施例中，请参阅图4，所述反应器1为所述纳米金属容器2，所述容纳腔11上设有换料口111，所述换料口111上设有可开合封盖112。即纳米金属容器2可以为不可拆卸结构，在纳米金属反应完以后，可以通过换料口111掏出或者抽出，然后导入新的纳米金属，导入完成后，通过可开合封盖112盖住，可开合封盖112可以设置隔热结构，具体的可开合封盖112可以为螺纹塞状结构。

本实施例中，请参阅图3，所述纳米金属容纳腔11为开口结构，所述纳米金属容器2可拆卸安装在所述容纳腔11内，当所述纳米金属容器2和所述容纳腔11安装时，所述纳米金属容器将所述开口结构和外界隔热且密封，所述纳米金属容器2侧壁上设有通孔22，所述通孔22用于接收所述氧化剂容器3内的氧气剂。即纳米金属容器2在使用完成后可以直接更换新的，实现快速补给，具体纳米金属容器2本身如何装入纳米金属此处不做限制，具体比如可以是设置类似于以上实施例提到的换料口111和可开合封盖112的配合，所述纳米金属容纳腔11上设有导气孔，所述导气孔用于将氧化剂导入到所述纳米金属容器2内，氧化剂加入以后通过导气孔进入到纳米金属容纳腔11内，然后发生化学反应放热。

本实施例中，请参阅图2，所述导热结构为换热片4，所述换热片4穿过所述隔热层，所述换热片4将所述容纳腔11内的热量导出。换热片4一部分位于容纳腔11内，一部分位于容纳腔11外，换热片4用于给保温空间供热。或者所述反应器1的壁上设有所述导热结构，即可以是换热片4作为反应器1的一个或者多个侧壁，集或者换热片4安装在反应器1的侧壁上，在换热片4具体可以为金属换热片4，具体的比如铜质结构，还可以是石墨烯材质换热片4等。

本实施例中，请参阅图3和图4，所述导热结构为传热介质管道系统，所述传热介质管道系统包括采热段51、散热段52和水泵53，所述采热段51、所述散热段52和水泵53形成管道循环系统，所述纳米金属和所述氧化剂能够在所述反应器1内混合反应并发热，所述采热段51用于和所述容纳腔11进行热交换。通过控制水泵53的流量实现对热量输出的精准控制，即本系统一方面发热量可以控制，同时热量输出也可以精准控制。

本实施例中，可选的，所述采热段51置于所述导热结构和所述纳米金属容器2之间的夹层接触面处。

本实施例中，请参阅图3和图4，所述反应器1的壁内设有所述采热段51。壁内设置采热段51，使得能够实现管道系统的实时连通，且当纳米金属容器2为可拆卸结构时，纳米金属容器2的拆卸和安装均不会对管道系统造成影响。

本实施例中，可选的，所述传热介质为熔融盐。熔融盐是盐的熔融态液体，通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体。形成熔融态的无机盐其固态大部分为离子晶体，在高温下熔化后形成离子熔体，因此最常见的熔融盐是由碱金属或碱土金属与卤化物、硅酸盐、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐组成。熔融盐具有较好的储热和导热性能。

本实施例中，可选的，所述氧化剂为臭氧或者氧气。

本实施例中，可选的，所述纳米金属为纳米铁粉，纳米钴粉、纳米镍粉或纳米锌粉。

一种防寒服，包括以上任一实施例所述的自热防寒取暖系统，所述自热防寒取暖系统的导热结构置于所述防寒服的夹层接触面处。能够发热对防寒服进行保温，特别适用于极低温的情况。可选的，所述防寒服的夹层设有导热纤维。能够让导热结构的热量更好的散发到各个位置，实现较为均匀的保温。关于导热结构具体如何在防寒服内安装，本领域技术人员可以选择。

一种防寒室，包括所述的自热防寒取暖系统，所述导热结构安装在所述防寒室内，或者所述导热结构设置在所述防寒室的夹层接触面处。防寒室具体比如可以是帐篷，或者营房，比如在高原地区的极端环境下的营房或者帐篷。

一种控制方法，包括如下步骤：

配置第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述容纳腔11的温度，所述第二温度传感器用于检测保温空间的温度；

还包括：

升温控制步骤：第一温度传感器检测到的容纳腔11温度，根据容纳腔11的温度反馈控制第一阀门31的流量，实现对氧化剂投入量的控制；

传热控制步骤：第二温度传感器检测到的保温空间的温度，根据保温空间的温度反馈控制水泵53的流量。

通过制热和传热的组合控制，实现多模式可调，同时传热的控制，使得热量的输出可以进行自由选择，比如传热的温度保持保温空间处于人体事宜温度。如果传热不可控，那么需要对导热结构在保温空间内设置和人体隔离的隔热层，避免被烫伤。

综上所述，本发明通过纳米金属和氧化剂产生化学反应，产生大量热量后由工质储能，然后由导热结构导出输送给保温空间，纳米金属和氧化剂容易携带，重量轻，且当反应完以后可以随时进行补充，无需考虑供电问题，有效规避现有的携带电池存在重量大，且电池无法在极低温下正常工作的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种自热防寒取暖系统，其特征在于，包括：

反应器，所述反应器包括容纳腔和隔热层，所述隔热层用于将反应器和外界隔热；

纳米金属容器，所述纳米金属容器用于容纳纳米金属，所述纳米金属容器和所述容纳腔连通；

氧化剂容器，氧化剂容器用于容纳氧化剂，且氧化剂容器和所述容纳腔连通，所述氧化剂容器和所述容纳腔之间的流量通过第一阀门控制；

导热结构，所述导热结构用于将所述容纳腔的热量导出。

2.根据权利要求1所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述纳米金属容器位于所述容纳腔外，且所述纳米金属容器和所述容纳腔连通，所述纳米金属容器和所述容纳腔之间设有第二阀门控制。

3.根据权利要求1所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述反应器为所述纳米金属容器，所述容纳腔上设有换料口，所述换料口上设有可开合封盖。

4.根据权利要求1所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述纳米金属容纳腔为开口结构，所述纳米金属容器可拆卸安装在所述容纳腔内，当所述纳米金属容器和所述容纳腔安装时，所述纳米金属容器将所述开口结构和外界隔热且密封，所述纳米金属容器侧壁上设有通孔，所述通孔用于接收所述氧化剂容器内的氧气剂；

所述纳米金属容纳腔上设有导气孔，所述导气孔用于将氧化剂导入到所述纳米金属容器内。

5.根据权利要求1所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述导热结构为换热片，所述换热片穿过所述隔热层，所述换热片将所述容纳腔内的热量导出。

6.根据权利要求5所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述导热结构部分置于所述容纳腔内，或者所述反应器的壁上设有所述导热结构。

7.根据权利要求1所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述导热结构为传热介质管道系统，所述传热介质管道系统包括采热段、散热段和水泵，所述采热段、所述散热段和水泵形成管道循环系统，所述纳米金属和所述氧化剂能够在所述反应器内混合反应并发热，所述采热段用于和所述容纳腔进行热交换。

8.根据权利要求7所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述采热段置于所述导热结构和所述纳米金属容器之间的夹层接触面处，或者所述反应器的壁内设有所述采热段。

9.根据权利要求7所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述传热介质为熔融盐。

10.根据权利要求7所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述氧化剂为臭氧或者氧气。

11.根据权利要求7所述的自热防寒取暖系统，其特征在于：所述纳米金属为纳米铁粉，纳米钴粉、纳米镍粉或纳米锌粉。

12.一种防寒服，其特征在于：包括如权利要求1-11所述的自热防寒取暖系统，所述自热防寒系统的导热结构置于所述防寒服夹层接触面处。

13.根据权利要求12所述的防寒服，其特征在于：所述防寒服的夹层设有导热纤维。

14.一种防寒室，其特征在于：包括如权利要求1-11所述的自热防寒取暖系统，所述导热结构安装在所述防寒室内，或者所述导热结构设置在所述防寒室的夹层接触面处。

15.一种控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

配置第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述容纳腔的温度，所述第二温度传感器用于检测保温空间的温度；

还包括：

升温控制步骤：第一温度传感器检测到的容纳腔温度，根据容纳腔的温度反馈控制第一阀门的流量，实现对氧化剂投入量的控制；

传热控制步骤：第二温度传感器检测到的保温空间的温度，根据保温空间的温度反馈控制水泵的流量。

Images