КОМБИНЕЗОН С ЭЛЕКТРООБОГРЕВОМ Российский патент 2021 года по МПК B63C11/28 

Изобретение относится к теплозащитной одежде, а именно к комбинезонам с активным обогревом, предназначенным для защиты тела пользователя от неблагоприятных воздействий окружающей среды при низких температурах (холода, ветра, влажности) и повышения комфорта, работоспособности и безопасности человека, длительное время находящегося вне помещений при низкой температуре окружающей среды, например, операторов специальной техники, нефтяников, водолазов, альпинистов, охотников, рыболовов.

Известна электрообогревательная водолазная одежда (патент RU №2072939, МПК В63С 11/28, Н05В 3/36, опубликован 10.02.1997), содержащая электрообогревательные элементы, размещенные между пластинами пористого эластичного материала, пропитанного термоаккумулирующим диэлектриком с температурой фазового перехода 35-38°С, упакованные в герметичные секции-пакеты из эластичного не токопроводного материала, закрепленные на трикотажном комбинезоне. Недостатками электрообогревательной водолазной одежды являются невысокая эффективность теплоотдачи нагревательных элементов, отсутствие возможности управления обогревом, значительное снижение подвижности пользователя из-за многослойности и плотности расположения секций-пакетов, невозможность использования с облегающей верхней одеждой, например, спортивным снаряжением.

Известен теплокомбинезон водолаза (патент RU №140820, МПК В63С 11/24, опубликован 20.05.2014), надеваемый непосредственно на термобелье водолаза и содержащий нагрудную и наспинную части обогреваемого жилета с внутренней стороны которого вставлены гибкие нагревательные пластины, а руки и ноги водолаза (в районе дельтовидных мышц, предплечий, бедер и икр ног) обогреваются адаптированными съемными дополнительными секциями гибких нагревательных пластин, устанавливаемых при необходимости с помощью застежек на «липучках».

Гибкие нагревательные пластины состоят из четырех слоев: внутренний слой, слой с размещенными нагревательными проводами из тепловолокна, защитный изолирующий слой, отражающий слой из металлической фольги. Блок управления с кнопкой управления режимами обогрева обеспечивает выбор одной из заданных предельных температур, при достижении которой срабатывают датчики температуры и отключается обогрев. Недостатками теплокомбинезона являются снижение эффективности теплопередачи из-за изоляции нагревательного провода от обогреваемой поверхности внутренним слоем нагревательной пластины, небольшая площадь обогрева (не более 65% при использовании дополнительных элементов), неэластичность нагревательных элементов (в том числе снижение гибкости за счет многослойности и использования слоя металлической фольги), что снижает степень прилегания нагревательных элементов к обогреваемой поверхности в виду высокой сложности ее формы, а также комфорт пользователя при высокой двигательной активности, низкая надежность изделия в целом из-за большого количества разъемных коммутационных соединений и ненадежного способа крепления дополнительных нагревательных элементов, что также снижает удобство использования изделия при активных движениях пользователя.

Наиболее близким техническим решением является электрообогревательная водолазная одежда (патент RU №2558409, МПК В63С 11/28, В63С 11/04, Н05В 3/36, опубликован 10.08.2015), которая может быть использована также для обогрева людей при низких температурах окружающей среды, состоящая из верхней части для обогрева торса и рук и нижней части для обогрева ног, содержащая электрообогревательные элементы, размещенные на внутренней поверхности эластичного материала, прилегающего к телу водолаза, а в качестве нагревательных элементов используется провод, изготовленный из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра. Децентрализованное размещение нагревательного провода, закрепленного на внутренней поверхности эластичного материала верхней части и нижней части, позволяет локально подключать отдельные секции нагревательного провода с помощью соединительных проводов к автономному источнику электроэнергии, и для регулирования прогрева водолазной одежды нагревательные элементы могут подключаться ступенчато и группами, причем работают не непрерывно, а в случае необходимости, поддерживая температуру плюс 30-35°С. Недостатками электрообогревательной водолазной одежды являются низкие надежность и удобство эксплуатации изделия в целом из-за большого количества разъемных коммутационных соединений, отсутствие возможности выбора оптимального режима обогрева, снижение безопасности и удобства эксплуатации из-за возможного смещения и/или наложения нагревательных элементов при активности пользователя, не предусмотрена возможность фиксации автономного источника питания на теле пользователя.

Недостатками описанной в патенте электрообогревательной водолазной одежды являются:

- большое количество разъемных коммутационных соединений, значительно снижающих надежность изделия и удобство эксплуатации;

- длинный коммутационный провод для подключения аккумуляторных батарей может доставлять дискомфорт пользователю и снижать удобство эксплуатации в целом при высокой физической активности пользователя;

- возможно наложение нагревательных секций верхней и нижней частей электрообогревательной одежды (фуфайки и кальсон), что приведет к локальному перегреву в зоне наложения секций;

- возможно смещение (задирание, сползание) нагревательных элементов при одевании и эксплуатации;

- не предусмотрена возможность фиксации аккумуляторных батарей на теле пользователя.

Задачей предлагаемого изобретения является создание эффективной безопасной удобной одежды с электрообогревом, надеваемой под верхнюю одежду любого типа, в том числе в составе водолазного снаряжения «сухого» типа, способствующей равномерному обогреву и сохранению работоспособности пользователя в условиях низких температур окружающей среды за счет поддержания оптимального для пользователя температурного режима при обеспечении комфорта эксплуатации.

Техническим результатом является создание комбинезона с электрообогревом на основе гибких нагревательных элементов с эффективной теплоотдачей и высокой пожаробезопасностью, с простой коммутацией элементов, обогревающего практически всю поверхность тела человека с возможностью выбора оптимального для пользователя температурного режима при обеспечении комфортной носки в течение длительного времени без стеснения движений пользователя при физической активности совместно с любой верхней одеждой, водолазным снаряжением «сухого» типа и летным снаряжением.

Технический результат достигается за счет того, что комбинезон с электрообогревом представляет собой единую тканевую основу, эластичную по двум направлениям, с закрепленными на внутренней стороне нагревательными резистивными проводами из металлизированных полимерных нитей, плотно прилегающими к телу пользователя и расположенными на всей поверхности комбинезона по волнообразной траектории, исключающей прямые участки, с блоком управления, обеспечивающим возможность выбора режима обогрева для управления интенсивностью обогрева при сохранении пространственной структуры температурного поля, закрепленным энергетическом блоке, размещаемом по желанию пользователя и/или в зависимости от расположения используемого снаряжения (например, водолазного, спортивного), в верхнем (в районе грудной клетки, спереди или сзади) или нижнем положении (в районе бедер) с подключением к соответствующему разъему. Обеспечена возможность подключения к системе обогрева комбинезона дополнительных элементов обогрева рук, стоп ног и головы. Для повышения комфорта пользователя при необходимости отправления естественных надобностей комбинезон может быть оснащен ширинкой с застежкой типа «молния» спереди и гигиеническим клапаном с застежкой типа «молния» сзади.

Использование единой эластичной тканой основы для всего изделия в целом в виде комбинезона позволяет сократить количество коммутационных соединений и исключить возможность наложения нагревательных элементов, что повышает безопасность, надежность изделия и удобство эксплуатации, а также сокращает время подготовки изделия к использованию.

Фиксация энергоблока с аккумуляторными батареями и блоком управления в удобном для пользователя положении без использования длинных соединительных проводов повышает комфорт пользователя при физической активности и позволяет использовать комбинезон с электрообогревом совместно с верхней одеждой и различным дополнительным снаряжением.

Варианты исполнения изобретения представлены на фиг. 1 (общий вид комбинезона с электрообогревом), фиг. 2 (варианты размещения энергоблока), фиг. 3 (комбинезон с электрообогревом с дополнительными элементами обогрева).

На фигурах обозначены следующие позиции:

1 - эластичная по двум направлениям тканевая основа;

2 - гибкий нагревательный провод;

3 - блок управления мощностью обогрева;

4 - комплект аккумуляторных батарей;

5 - поясной чехол энергоблока;

6 - плечевой чехол энергоблока;

7 - ширинка с застежкой типа «молния»;

8 - гигиенический клапан с застежкой типа «молния»;

9 - карман чехла энергоблока для размещения аккумуляторных батарей;

10 - разъем для подключения энергоблока к нагревательной системе комбинезона;

11 - дополнительные элементы обогрева рук;

12 - дополнительные элементы обогрева стоп ног;

13 - дополнительный элемент обогрева головы.

Изобретение представляет собой комбинезон с электрообогревом (см. фиг. 1), состоящий из эластичной по двум направлениям тканевой основы 1 с закрепленными на ней гибкими нагревательными проводами 2, энергоблока, состоящего из блока управления мощностью обогрева 3 и комплекта аккумуляторных батарей 4, размещенных в поясном 5 или плечевом 6 чехле энергоблока.

Тканевая основа 1 нагревательных элементов изготовлена из эластичного по двум направлениям флиса высокой плотности (не менее 270 г/м²) и выполнена в виде комбинезона с расположенной спереди застежкой типа «молния», что обеспечивает удобство надевания и комфорт пользователя при использовании изделия под верхней одеждой, а также исключает возможность наложения или смещения нагревательных элементов даже при высокой активности пользователя. Расположение нагревательных элементов допускает размещение на тканевой основе 1 комбинезона ширинки 7 спереди (см. фиг. 2а, 2б) и гигиенического клапана 8 сзади (см. фиг. 2в) для обеспечения возможности отправления естественных надобностей, что повышает удобство использования комбинезона совместно с верхней одеждой в течение длительного времени.

Нагревательные элементы представляют собой гибкий нагревательный провод, изготовленный из полимерных нитей с резистивным напылением металлов (например, лавсановые нити, металлизированные серебром или медью), закрепленный на тканевой основе по волнообразной траектории, исключающей прямолинейные участки, таким образом сохраняется эластичность основы по двум направлениям и обеспечивается плотное прилегание комбинезона к телу пользователя.

Гибкий нагревательный провод 2 расположен на внутренней поверхности тканевой основы 1 и находится в непосредственном контакте с обогреваемой поверхностью за счет плотного прилегания эластичной тканевой основы, что позволяет снизить теплопотери и повысить эффективность теплопередачи (нагревательный элемент передает тепло непосредственно обогреваемому объекту), что приводит к росту КПД изделия в целом. При этом нагревательный элемент безопасен и удобен в использовании благодаря следующим свойствам нагревательного провода на основе металлизированных полимерных нитей:

- пожаробезопасность;

- прочность;

- небольшой диаметр сечения, высокая гибкость;

- быстрая скорость нагрева;

- комфортная для кожи максимальная температура нагрева (не более 45°С).

Волнообразная траектория укладки нагревательного провода 2, исключающая прямолинейные участки, рассчитывается с учетом длины провода, необходимой для обеспечения заданной максимальной температуры обогрева и обеспечивает равномерный обогрев всей поверхности тела пользователя при сохранении высокой эластичности комбинезона, что способствует как повышению эффективности обогрева, так и обеспечению комфорта двигательной деятельности.

Источником питания комбинезона с электрообогревом является комплект литий-полимерных аккумуляторных батарей 4, оснащенных платой балансировки с контроллером заряда-разряда и защитой от короткого замыкания. Литий-полимерные батареи обладают более высокой пожаро- и взрывобезопасностью по сравнению с литий-ионными батареями, что повышает безопасность изделия в целом. Для зарядки аккумуляторных батарей необходимо подсоединить соответствующий разъем энергоблока, расположенный в кармане чехла с застежкой типа «молния», к зарядному устройству, работающему от сети переменного тока 220 В.

Энергоблок представляет собой чехол-разгрузку с расположенными в нем блоком управления 3 и комплектом аккумуляторных батарей 4. Основой энергоблока в зависимости от предпочтений пользователя является поясной 5 или плечевой 6 чехол из неопрена со встроенными коммутационными проводами. Перед началом эксплуатации блок управления 3 и аккумуляторные батареи 4 фиксируются в карманах 9 выбранного чехла энергоблока и подключаются к встроенным в чехол коммутационным проводам. Не требуется вынимать блок управления 3 и аккумуляторные батареи 4 из чехла энергооблока во время эксплуатации и в перерывах между эксплуатацией (зарядка аккумуляторных батарей выполняется через встроенный разъем чехла энергоблока). Замена чехла происходит по желанию пользователя для повышения комфорта при изменении условий эксплуатации.

Энергоблок подключается к комбинезону с электрообогревом через один из двух разъемов 10. Разъемы 10 для подключения энергоблока к нагревательной системе комбинезона расположены на передней части комбинезона в верхней части грудной клетки и в районе пояса, что обеспечивает возможность размещения энергоблока как в верхнем, так и в нижнем положении (см. фиг. 2), в зависимости от желания пользователя в каждой конкретной ситуации, без использования длинных соединительных проводов, снижающих удобство эксплуатации изделия. С помощью поясного чехла энергоблока 5 блок управления 3 размещается на поясе, а комплект аккумуляторных батарей 4 на внешней стороне бедра (нижнее положение); с помощью плечевого чехла 6 блок управления 3 размещается на предплечье, а аккумуляторные батареи на груди или спине (верхнее положение).

Блок управления 3 позволяет пользователю осуществлять управление обогревом, создавая оптимальные температурные условия и экономя электроэнергию. После включения устройства на блоке управления 3 включается вибросигнал, свидетельствующий о работоспособности устройства. Блок управления обогревом 3 осуществляет возможность выбора оптимального для пользователя температурного режима с помощью ШИМ-контроллера, что позволяет сохранить равномерность обогрева поверхности тела при смене интенсивности, т.к. при любом режиме обогрева используются все нагревательные элементы, изменяется только их температура в зависимости от величины тока. Путем последовательного нажатия на кнопку блока управления можно включить обогрев и выбрать один из возможных режимов с мощностью обогрева от 0% до 100% с заданным шагом.

Возможен вариант исполнения комбинезона с электрообогревом с подключением к системе обогрева дополнительных элементов обогрева рук 11, стоп ног 12 и головы 13 (фиг. 3), при этом управление мощностью обогрева дополнительных элементов регулируется блоком управления вместе с мощностью обогрева комбинезона.

За счет уменьшения количества разъемных коммутационных соединений, достигается повышение надежности изделия в целом а также повышение безопасности и удобства эксплуатации за счет невозможности смещения и/или перекрывания нагревательных элементов даже при высокой двигательной активности пользователя и возможности фиксации энергоблока в удобном для пользователя положении при этом возможность выбора оптимального режима обогрева при высокой полезной теплоотдаче нагревательных элементов за счет прямого контакта с обогреваемой поверхностью обеспечивает высокую степень теплового комфорта пользователя в течение длительного времени.

Изобретение относится к теплозащитной одежде, а именно к комбинезонам с активным обогревом, предназначенным для защиты тела пользователя от неблагоприятных воздействий окружающей среды при низких температурах. Комбинезон с электрообогревом содержит соединенные с автономным источником электропитания через коммутационную систему электронагревательные элементы на основе нагревательных резистивных проводов из металлизированных полимерных нитей, которые закреплены по волнообразной траектории, исключающей прямые участки. Изнутри эластичной тканевой основаы по двум направлениям выполнена застежка типа «молния» спереди. Тканевая основа обладает возможностью подключения к системе обогрева комбинезона дополнительных элементов обогрева рук, стоп ног и головы. Управление мощностью обогрева дополнительных элементов регулируется блоком управления вместе с мощностью обогрева комбинезона. На передней части комбинезона в верхней части грудной клетки и в районе пояса расположены два разъема для подключения энергоблока к нагревательной системе, а энергоблок, объединяющий комплект аккумуляторных батарей и блок управления обогревом с помощью поясного или плечевого чехла, имеет возможность размещения как в верхнем, так и в нижнем положении при подключении к соответствующему разъему. Достигается эффективная теплоотдача и высокая пожаробезопасность, а также комфортность при использовании комбинезона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинезон с электрообогревом, содержащий соединенные с автономным источником электропитания через коммутационную систему электронагревательные элементы на основе нагревательных резистивных проводов из металлизированных полимерных нитей, закрепленные по волнообразной траектории, исключающей прямые участки, изнутри на эластичной по двум направлениям тканевой основе, выполненной в виде комбинезона с застежкой типа «молния» спереди, обеспечена возможность подключения к системе обогрева комбинезона дополнительных элементов обогрева рук, стоп ног и головы, при этом управление мощностью обогрева дополнительных элементов регулируется блоком управления вместе с мощностью обогрева комбинезона, отличающийся тем, что на передней части комбинезона в верхней части грудной клетки и в районе пояса расположены два разъема для подключения энергоблока к нагревательной системе, а энергоблок, объединяющий комплект аккумуляторных батарей и блок управления обогревом с помощью поясного или плечевого чехла, имеет возможность размещения как в верхнем, так и в нижнем положении при подключении к соответствующему разъему.

2. Комбинезон с электрообогревом по п.1, отличающийся тем, что на тканевой основе спереди расположена ширинка с застежкой типа «молния», а сзади гигиенический карман с застежкой типа «молния».