DE20013797U1

DE20013797U1 - Climate system for diffusion-inhibited protective clothing

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Publication number: DE20013797U1
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Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2010-08-11

Description

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Klimasystem für diffusionsgehemmte SchutzkleidungClimate system for diffusion-inhibited protective clothing

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klimasystem mit außen getragenem Klimagerät und innen getragenem Konverter, welches bei Bedarf Teilzonen des menschlichen Körpers von Personen klimatisiert, die in Schutzanzügen übermäßiger Hitze oder Kälte ausgesetzt sind.The invention relates to an air conditioning system with an externally worn air conditioning unit and an internally worn converter, which, if required, air-conditions partial zones of the human body of persons who are exposed to excessive heat or cold in protective suits.

Die Anwendung zielt insbesondere auf Soldaten in sogenannten Kampfanzügen, welche gasdichte oder sehr stark diffusionsgehemmte Schutzkleidung tragen. Obwohl die meisten dieser Schutzanzüge teilweise einen Schutz gegen äußere Hitzeeinwirkung aufweisen, kommt es während des Einsatzes im Inneren der Anzüge zu großen Hitzestaus, welches negative Auswirkungen auf das Wohlbefinden hat und schließlich zu Beeinträchtigungen des Vorhabens führt. Insbesondere bei Schutzanzügen von Soldaten ist die überhitzung im Inneren sehr groß, da aus Tarngründen keine äußere reflektierende Oberfläche des Anzuges gegen Strahlungserwärmung möglich ist. Bei sogenannten militärischen chemical-biological- warfare- suits ist das oben beschriebene Problem der inneren überhitzung als sehr große Behinderung aufgetreten.The application is aimed in particular at soldiers in so-called combat suits, who wear gas-tight or very strongly diffusion-inhibited protective clothing. Although most of these protective suits offer some protection against external heat, large amounts of heat build up inside the suits during use, which has a negative impact on well-being and ultimately impairs the mission. In soldiers' protective suits in particular, overheating inside is very high, as for camouflage reasons it is not possible to have an external reflective surface on the suit to protect against radiation heating. In so-called military chemical-biological warfare suits, the problem of internal overheating described above has become a very serious hindrance.

Es sind Systeme bekannt, die wie Unterkleidung mit einer integrierten Kühlung versehen sind. Die Funktion derartiger Systeme beruht auf Kühltechnik nach dem Stand der Technik derart, daß dünne Kühlschläuche in das Gewebe einer speziellen Unterkleidung eingearbeitet sind, durch die Kühlmittel gepumpt wird. Die notwendige Kühlenergie stammt von einem tragbaren Kühlaggregat, welches wie ein Mini-Kühl-schrank aufgebaut ist mit allen Varianten der Kühltechnik vom Absorberprinzip bis zur Trockeneis-Speisung. Es sind auch Systeme in der Entwicklung, die mit dem sogenannten Prinzip der Zeolith-Technik arbeiten. Mit diesem Verfahren kühlen beispielsweise Eisenbahn und Luftfahrt ihre Speisen. Die Verbindung zwischen innerer Kühlkleidung und Kühlaggregat besteht aus Schlauchleitungen, die durch den Schutzanzug geführtSystems are known that are equipped with integrated cooling like underwear. The function of such systems is based on state-of-the-art cooling technology in which thin cooling tubes are incorporated into the fabric of special underwear, through which coolant is pumped. The necessary cooling energy comes from a portable cooling unit, which is constructed like a mini-fridge with all variants of cooling technology from the absorber principle to dry ice feeding. Systems are also being developed that work with the so-called principle of zeolite technology. Railways and aviation, for example, use this process to cool their food. The connection between the inner cooling clothing and the cooling unit consists of hose lines that are guided through the protective suit.

werden. Hierbei sind die Schlauchleitungen mit trennbaren Schlauchkupplungen versehen. Die Durchbrüche müssen gasdicht sein, was sich konstruktionstechnisch sehr aufwendig gestaltet. Da das Material von Schutzanzüge aller Art aus Gewichtsgründen sehr dünn ist, benötigt man bei derartigen Systemen zusätzlich aufwendige Verstärkungseinlagen. Es ist ersichtlich,daß diese Systeme teuer in der Herstellung und vom Gewicht her viel zu unhandlich sowie bei Anwendungen in Verbindung mit Kampfanzügen wie oben beschrieben nicht optimal sind.The hose lines are fitted with detachable hose couplings. The openings must be gas-tight, which is very complex in terms of construction. Since the material of all types of protective suits is very thin for weight reasons, such systems also require complex reinforcement inserts. It is clear that these systems are expensive to manufacture and far too bulky in terms of weight, and are not ideal for use in conjunction with combat suits as described above.

Es sind Systeme in der Entwicklung, die die ganze Innenluft austauschen. Auch das bedingt umständliche Zuführungsschläuche und zusätzlich zur eigentlichen Klimaeinheit noch schwere Filtereinheiten, die die kontaminierte Außenluft aufwendig dekontaminieren. Die Mobilität der Anwender ist bei Verwendung dieser Systeme sehr stark behindert. Gerade Soldaten müssen unabhängig vom Kampfauftrag ausgesprochen mobil sein und sollten zusätzlich zu ihren einsatzbedingten Ausrüstungen wie Waffen, Munition etc. nicht zusätzlich mit schweren Klimaaggregaten und Fiitersytemen ausgestattet werden.Systems are being developed that exchange all the air inside. This also requires complicated supply hoses and, in addition to the actual air conditioning unit, heavy filter units that decontaminate the contaminated outside air at great expense. The mobility of the users is severely hampered when using these systems. Soldiers in particular must be extremely mobile regardless of their combat mission and should not be equipped with heavy air conditioning units and filter systems in addition to their mission-related equipment such as weapons, ammunition, etc.

Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines kompakten, sehr leichten Klimasystems, welches keine der oben beschriebenen Nachteile aufweist und gleichzeitig universal unabhängig von der Bauart des verwendeten Schutzanzuges eingesetzt werden kann.The object of this invention is to create a compact, very lightweight air conditioning system which does not have any of the disadvantages described above and at the same time can be used universally regardless of the type of protective suit used.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Fig.1-3 zeigt schematisch einen Soldaten, der mit einem zur Zeit verwendeten sog. NBC- Schutzanzug dargestellt ist. Diese Anzüge sind in Oberkörper- und Beinbekleidung geteilt. Die gestrichelte Linie zeigt den Anwender (2), den Anzug (1), der mit einem Gürtel (3) geschnürt ist, an dem das eigentliche Klimagerät (4) außen befestigt ist. Die Funktion des Klimasystems ist in Fig. 4 dargestellt. Das Klimasystem besteht aus zwei Hauptteilen, dem je nach Bedarf Wärme oder Kälte erzeugenden Teil (1) und dem Konverter als Teil (2). Im Folgenden werden die Teile als Teil 1 undThe invention is explained using several embodiments. Fig.1-3 shows a soldier schematically wearing a so-called NBC protective suit currently in use. These suits are divided into upper body and leg clothing. The dashed line shows the user (2), the suit (1), which is laced with a belt (3) to which the actual air conditioning unit (4) is attached on the outside. The function of the air conditioning system is shown in Fig. 4. The air conditioning system consists of two main parts, the part (1) which generates heat or cold as required, and the converter as part (2). In the following, the parts are referred to as parts 1 and

Teil 2 bezeichnet. Beide Teile sind in einem Längsschnitt dargestellt. Man erkennt die muldenförmige Ausgestaltung (12 ) des Teils 1 und die konvexe kongruent zu Teil 1 geformte Oberfläche(13) von Teil 2. Durch mindestens einen verschiebbaren Dauermagneten (9) und mindestens eine Metallplatte aus Stahl (18) können Teil 1 und Teil 2 zusammen gehalten werden, so daß die beiden Teile als einstückig angesehen werden können. Teil 1 befindet sich außerhalb' des Anzuges und Teil innerhalb, wobei das eigentliche Anzugmaterial (3) zwischen den Teilen 1 und 2 je nach Anwendung als Wärme- oder Kältebrücke eingeklemmt wird. Auch wenn zwischen den Teilen 1 und 2 ein nicht übermäßig dicker Textilstoff zuliegen kommt, reichen die Magnetkräfte aus, beide Teile miteinander zu verbinden. Die bekannte Thermoelementtechnik ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Wärme- oder Kälteerzeuger verwandt worden. Man erkennt in Fig. 4 die Thermoelemente (4), die je nach Anwendung Wärme oder Kälte leitenden Metallkörper (5.6), die Ventilatoren (7), die elektrische Stromversorgung (10) in Form von Hochleistungsakkus, die Funktionssteuerung (11) und die Lüftungsschlitze (8,9). Die Funktion derartiger Systeme ist Stand der Technik und braucht hier nicht näher erläutert werden. Die Wärme- oder Kälteleistung geht von Teil 1 zu Teil 2, wenn beide Teile verbunden sind und wird auch nur marginal reduziert, wenn der Textilstoff(3) des Schutzanzuges zwischen den Teilen 1 und 2 geklemmt ist. Ein Ventilator (16) mit einer Stromversorgung (17) ermöglicht, daß Luft durch die stegartige Ausformung (14) durch Öffnungen(15) geleitet werden kann. Die zueinanderweisenden Flächen von Teil 2 (13) und Teil 1 (5) bestehen aus einem gut wärmeleitenden Metall. So ist ersichtlich, daß Teil 2 als sog. Wärmeaustauscher zu verstehen ist. Anhand der Fig.5, welche noch näher erläutert wird, läßt sich die Funktion gut ableiten. In Anbetracht des bisher Beschriebenen ist die Neuartigkeit der vorliegenden Erfindung gut zuerkennen, wenn die Konfiguration in Fig. 1 nun beschrieben wird. Zwischen dem Anzug (1) und dem Anwender (2) befindet sich eine eingeschlossene Luftschicht (5), deren Volumen dem körpernahen Anliegen des Anzuges entspricht. Wie beschrieben kann Wärme oder Kälte mit marginalem VerlustPart 2. Both parts are shown in a longitudinal section. One can see the trough-shaped design (12) of part 1 and the convex surface (13) of part 2, which is shaped congruently to part 1. Part 1 and part 2 can be held together by at least one movable permanent magnet (9) and at least one metal plate made of steel (18), so that the two parts can be considered as one piece. Part 1 is located outside the suit and part inside, with the actual suit material (3) being clamped between parts 1 and 2 as a heat or cold bridge, depending on the application. Even if a not excessively thick textile material is placed between parts 1 and 2, the magnetic forces are sufficient to connect the two parts to one another. The known thermocouple technology has been used in this embodiment as a heat or cold generator. In Fig. 4 you can see the thermocouples (4), the metal bodies (5.6) that conduct heat or cold depending on the application, the fans (7), the electrical power supply (10) in the form of high-performance batteries, the function control (11) and the ventilation slots (8,9). The function of such systems is state of the art and does not need to be explained in more detail here. The heat or cold output goes from part 1 to part 2 when both parts are connected and is only marginally reduced when the textile material (3) of the protective suit is clamped between parts 1 and 2. A fan (16) with a power supply (17) enables air to be passed through the web-like shape (14) through openings (15). The surfaces of part 2 (13) and part 1 (5) facing each other are made of a metal that conducts heat well. It is therefore clear that part 2 is to be understood as a so-called heat exchanger. The function can be easily deduced from Fig. 5, which will be explained in more detail. In view of what has been described so far, the novelty of the present invention can be clearly seen when the configuration in Fig. 1 is now described. Between the suit (1) and the user (2) there is an enclosed layer of air (5), the volume of which corresponds to the close fit of the suit. As described, heat or cold can be transferred with marginal loss

durch den Anzugstoff gelangen, wenn er zwischen Teil 1 und Teil 2 zuliegen kommt. So kann Teil 1 flexibel an verschiedenen Orten außerhalb des Anzuges getragen und Teil 2 entsprechend im Schutzanzug gegenüber(6) Teil 1 befestigt werden. Das Luftvolumen (5) wird mittels der Ventilatoren durch Teil 2 geführt und entsprechend temperiert, wodurch eine Klimatisierung der Innenluft ohne Durchbrüche im Anzug erreicht wird. So können selbst bauartlich unterschiedliche Anzüge Verwendung finden, ohne umständlich modifiziert werden zu müssen.through the suit fabric when it is placed between part 1 and part 2. This means that part 1 can be worn flexibly in different places outside the suit and part 2 can be attached to part 1 in the protective suit opposite (6). The air volume (5) is guided through part 2 by means of the fans and tempered accordingly, which means that the air inside is air-conditioned without any holes in the suit. This means that even suits with different designs can be used without having to be laboriously modified.

Eine Temperatur des inneren Luftvolumens von ca. 25° ist für ein Wohlbefinden ausreichend. Zusätzlich kann die temperierte Luft an ein sogenantes kombiniertes Ad- und Absorbermaterial, im folgenden mit AA bezeichnet, vorbei geführt werden, welches zusätzlich zur Temperierung deren Feuchtigkeitsgehalt reduziert. In Fig. 5 und 6 ist dies dargestellt. Vorzugsweise an den Aus- oder Eingängen des Konverters ist eine Aufnahme (8) vorgesehen, in die ein magazinartiges AA eingesteckt wird. Das AA bindet die Luftfeuchte und kann zusätzlich das Mehrfache des eigenen Volumens an kondensierten Transpirationswassers speichern. Fig. 6 zeigt im Längsschnitt das magazinartige AA - Teil ( 10) , bevor es eingesetzt wird. Es befindet sich vorzugsweise in einer luftdicht verschlossen Box, deren Verschlußdeckel (13) vor Gerauch abgenommen wird, so daß die Luft an dem AA vorbeiströmen kann. Da das AA stark hygroskopisch ist, wird die Feuchtigkeit im AA gebunden. Fallen aufgrund der Kühlwirkung größere Mengen an flüssiger Feuchtigkeit an, wird diese ebenfalls im AA gebunden. Dabei kann sich das Volumen vergrößern (11). Durch Mehrteilgkeit des AA- Gehäuses (12) kann sich das Gehäuse teleskopartig vergrößern und größere Mengen an Flüssigkeit binden. Um zu gewährleisten, dass die Innenluft des Anzuges auch im Bereich eng anliegender Kleidungsteile, vornehmlich unter außen getragenen Gurtsystemen zirkuliert, kann der Anwender auch wie in Fig. 9,1 dargestellt auch dünnes Abstandsgewebe in Form einer Weste mit Halsloch (2) tragen. Vorzugsweise kann die Weste mit AA-Material (3) versehen werden, welches die Transp/rationsfeuchtigkeit unmittelbar in Körpernähe ad- undA temperature of the internal air volume of around 25° is sufficient for comfort. In addition, the tempered air can be passed past a so-called combined adsorber and absorber material, hereinafter referred to as AA, which reduces its moisture content in addition to temperature control. This is shown in Fig. 5 and 6. A holder (8) is preferably provided at the outputs or inputs of the converter, into which a magazine-like AA is inserted. The AA binds the humidity in the air and can also store several times its own volume of condensed perspiration water. Fig. 6 shows a longitudinal section of the magazine-like AA part (10) before it is inserted. It is preferably located in an airtight box, the lid (13) of which is removed before use so that the air can flow past the AA. Since the AA is highly hygroscopic, the moisture is bound in the AA. If large amounts of liquid moisture are produced due to the cooling effect, this is also bound in the AA. The volume can increase (11). The AA housing (12) can be made up of several parts, allowing the housing to expand like a telescope and bind larger amounts of liquid. To ensure that the air inside the suit also circulates in the area of tight-fitting clothing, primarily under belt systems worn on the outside, the user can also wear thin spacer fabric in the form of a vest with a neck hole (2), as shown in Fig. 9.1. The vest can preferably be provided with AA material (3), which absorbs and absorbs the transp/ration moisture directly near the body.

absorbbieren kann. In diesem Fall hätte die AA-Weste die gleiche Funktion wie die in Fig. 6 dargestellt AA-Box. Beide beschriebenen AA-Systeme sind kostengünstig und als sogenannte Einwegsysteme zu verstehen.can absorb. In this case, the AA vest would have the same function as the AA box shown in Fig. 6. Both AA systems described are inexpensive and can be understood as so-called disposable systems.

Um eine räumlich günstige Luftzirkulation innerhalb des gesamten Innenraumes zu ermöglichen, kann wie in Figur 7 und 8 dargestellt beispielsweise ein Luftverteilungsgürtel ( 3) , der mit dem Teil 2 verbunden ist, verwendet werden.Wie beschrieben kann Teil 1 und Teil 2 auch alsnahezu einstückiges Klimagerät verwandt werden und z.B. bei nicht absolut gasdichter Kleidung außen getragen werden (Fig3,9) und mit einer schlauchartigen Zuführung (8) eine Temperierung des inneren Luftvolumen des Schutzanzuges erreicht werdenIn order to enable a spatially favorable air circulation within the entire interior, an air distribution belt (3) connected to part 2 can be used, as shown in Figures 7 and 8. As described, part 1 and part 2 can also be used as an almost one-piece air conditioning unit and, for example, worn outside when clothing is not absolutely gas-tight (Fig. 3, 9) and a hose-like supply (8) can be used to control the temperature of the inner air volume of the protective suit.

Claims

1. , Novel air conditioning system for diffusion-inhibited protective clothing with an air conditioning unit worn on the outside and a converter worn on the inside, which, if necessary, air-conditions partial zones of the human body of persons who are exposed to excessive heat or cold in protective suits, characterized in that the heat or cold-emitting surface of the actual air conditioning unit lies directly on the outside of the protective suit and that a heat or cold-absorbing surface of the converter lies directly on the inside of the suit.

2. Novel climate system for diffusion-inhibited protective clothing according to claim 1, characterized in that the circulating air in the converter is passed past a moisture removal and adsorption system.

3. Novel climate system for diffusion-inhibited protective clothing according to claim 1, characterized in that the climate-generating part worn on the outside generates heat or cold according to the physical principle of Peltier technology (thermocouples).