引导热红外能的方法和包括覆盖物的设备技术

引导热红外能的方法和包括覆盖物的设备。本发明专利技术涉及一种回射加热器。本发明专利技术公开了一种朝着或远离目标引导热红外能的设备。所述设备包括具有多个回射元件的覆盖物。所述多个回射元件被配置为回射主要在热红外波长的电磁波束，沿着波束接收路径从目标接收电磁波束，并沿着波束反射路径朝着所述目标反射回电磁波束。所述波束反射路径具有与其相应的波束接收路径基本相同的倾斜角和/或方位角。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种回射加热器。本专利技术公开了一种朝着或远离目标引导热红外能的设备。所述设备包括具有多个回射元件的覆盖物。所述多个回射元件被配置为回射主要在热红外波长的电磁波束，沿着波束接收路径从目标接收电磁波束，并沿着波束反射路径朝着所述目标反射回电磁波束。所述波束反射路径具有与其相应的波束接收路径基本相同的倾斜角和/或方位角。【专利说明】回射加热器
本申请涉及一种朝着或远离目标引导热红外能的设备和方法。
技术介绍
在给定的一组环境条件下维持物体的温度可能难以实现。这种温度稳定性涉及将温暖的物体维持在温暖的温度下，将冷的物体维持在冷的温度下。另外，应该高效且经济地实现温度稳定性。 在宽泛的环境和情形下期望温度稳定性。这些环境和情形包括(例如不限于): I)使诸如飞机机械师等的个人在寒冬的天气或炎夏的天气下室外工作时保持舒适和高工作能力； 2)使诸如士兵或航班乘客等的个人在飞行器上飞行过程中保持舒适； 3)在关闭操作期间对引擎或电池进行保暖；以及 4)在使用之前保持诸如复合预浸料卷等的物体凉爽。 通常，人和物体通过四种机制获得或损失热:传导、对流、蒸发和辐射。维持温度稳定性的方法常常解决这四种机制中的一种或更多种，包括(例如不限于): I)使用对流加热器、强制通风加热器或空调。这些方法生成热或冷的空气流并减少通过传导和对流产生的损失。 2)使用绝缘材料。这包括机器上或建筑物墙壁中的绝缘覆盖层，并且可包括人穿戴的外套或手套。这一方法减少了通过传导、对流(以及在一些情况下，通过辐射)产生的损失。 3)遮荫。无论是天然的还是人造的，这均阻挡辐射热源。 4)使用辐射加热器。这生成辐射热(通常为红外的)，因此通过辐射来加热。 5)使用“太空毯”或反射绝缘材料。当卷绕在人或物体上时，这些材料将人或物体所发射的一些红外能反射回去。然而，除非绝缘材料完全包围人或物体，否则红外反射的效果很低，大部分红外能损失于环境中。航天器上所使用的多层绝缘材料(MLI)是一个例子。 6)以上方法的组合。例如，包含由电池供电的加热器或者包括利用镜面反射来将热返回给穿着者的反射层的夹克。 存在用足够的绝缘材料包裹人或物体并不切实际的情形。这些情况例如包括: I)诸如机械师等的个人在寒冷的天气下工作，但需要使用他们的手指以进行精细工作； 2)诸如机械师等的个人在寒冷的天气下需要反复到高处以进行工作，在这种情况下沉重外套的重量将妨碍他们够到工件的能力或者导致重复性压迫损伤； 3)在寒冷的办公室中的职员需要他们的手指自由打字，以及需要能够执行其它精细的运动技能； 4)机器或材料必须在冬天不过冷或者在日光下不过热，同时仍允许人触及以进行工作。 主动加热/冷却系统在许多情形下同样不实际或不是最佳的。例如，可能需要将这些系统非常靠近个人和物体放置以维持其温度稳定性。这限制了个人的移动性和/或物体的易接近性或便携性。
技术实现思路
公开了一种朝着或远离目标引导热红外能的设备。所述设备包括具有多个回射(retroreflective)元件的覆盖物。所述多个回射元件被配置为回射主要在热红外波长的电磁波束，沿着波束接收路径接收来自目标的电磁波束，并沿着波束反射路径朝着所述目标反射回电磁波束。所述波束反射路径具有与其相应的波束接收路径基本相同的倾斜角(elevat1n angle)和 / 或方位角。 还公开了一种朝着或远离目标引导热红外能的方法。所述方法包括将覆盖物相对于所述目标置于平均距离Ax处。从所述覆盖物回射主要在热红外波长的电磁波束。所述覆盖物沿着波束接收路径从所述目标接收所述电磁波束，并沿着波束反射路径将所述电磁波束反射回所述目标。波束反射路径具有与其相应的波束接收路径基本相同的倾斜角和/或方位角。 已讨论的特征、功能和优点可在各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中组合，其进一步的细节可参照下面的描述和附图看出。 【专利附图】【附图说明】 图1示出站在寒冷的环境中的个人。 图2示出站在距以镜面方式反射红外波束的表面距离Λ X处的个人。 图3示出应用于位于紧邻个人的表面的至少一部分和/或形成该表面的至少一部分的红外回射覆盖物的一个示例。 图4示出站在四面有墙壁的工作空间中的个人，其中一面墙壁的表面包括红外回射覆盖物。 图5示出站在四面有墙壁的工作空间中的个人，其中所有四面墙壁和天花板具有红外回射覆盖物。 图6Α和图6Β示出在期望使诸如个人或物体的目标保持凉爽的环境中如何使用红外回射覆盖物。 图7示出在期望使目标保持凉爽的环境中如何使用红外回射覆盖物的另一示例。 图8示出用于制备和使用示例性红外回射覆盖物的方法。 图9示出隅角立方反射器(corner cube reflector)形式的回射元件。 图10是图9所示的隅角立方反射器的正视图。 图11是示出用于红外回射覆盖物的一个示例的尺度和值的表。 图12和图13示出由多个水平槽构成的槽反射器形式的红外回射覆盖物。 图14示出图12和图13所示的红外回射覆盖物的修改版本。 图15和图16不出另一隅角立方反射器形式。 图17A和图17B示出在红外透明材料片材的后表面中形成有回射元件的红外回射覆盖物。 图18A和图18B示出具有红外透明材料的回射球体的红外回射覆盖物。 图19A、图19B和图19C示出在前表面处具有折射形状并且在后表面处具有反射形状的红外回射覆盖物。 图20A和图20B示出由红外透明纤维织成的红外回射覆盖物。 【具体实施方式】 每一个物体依据斯特藩-玻尔兹曼定律来发射热辐射，其中，热辐射率L (瓦/球面度/m2)与温度T的四次方成正比。因此，给定辐射率对应于给定温度，当物体具有特定温度T时，其也具有特定辐射率L。个人10 (图1)的辐射热平衡可通过以下方程式来估计: P=eA (Tskin4-Tenv4) 其中P是由个人释放的辐射功率，e是发射率，是斯特藩-玻尔兹曼常数，A是面积(投影到非凹面包围表面)，Tskin是具有对应辐射率Lskin的个人10的皮肤温度，Tenv是具有对应辐射率Lmv的环境15的温度。在例如307° K的皮肤温度下的人皮肤的发射率可介于约0.9和0.98之间。例如，成人的皮肤面积可在约1.24m2至超过2m2的范围内。利用2m2作为示例面积，个人10辐射大约978瓦。个人10可从环境15吸收辐射能或向环境15发射辐射能。例如，净辐射热平衡可为正，指示个人10在向环境15损失热。另选地，净辐射热平衡可为负，指示个人10在从环境15获得热。在温度约为Τ_=296° K的示例性办公室中，个人10吸收844W。个人10还通过传导、对流和蒸发/凝结获得或损失热。然而，在这些情形下，只要对于久坐的成人而言总净热平衡为大约116瓦(或者从对于睡着的成人而言约80瓦至对于做剧烈运动的成人而言超过1000瓦的范围)，个人10向环境15损失热的速度大约与个人的身体新陈代谢生成热的速度一样快，个人10将既不会感觉太热，也不会感觉太冷。 图1示出站在寒冷的环境15 (如，冬天的机场维护工作区)中的个人10。热通过传导和对流从个人10散逸到邻近空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括覆盖物(40)的设备，所述覆盖物具有多个回射元件，所述回射元件被配置为回射主要在热红外波长的电磁波束，其中，所述多个回射元件被配置为沿着波束接收路径(45)从目标(10)接收电磁波束，并沿着波束反射路径(50)朝着所述目标反射回所述电磁波束，并且其中，所述波束反射路径具有与其相应的波束接收路径基本相同的倾斜角和/或方位角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·蒂洛森，Z·J·哈里斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US