專利名稱：一種相變材料降溫服的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種以相變材料為蓄熱介質(zhì)的降溫服裝，屬于一種高溫工作環(huán)境中使用的勞動保護(hù)用品。
背景技術(shù)：
當(dāng)作業(yè)人員身著高熱阻值且透水透氣性較差的防護(hù)服裝時，或在高溫作業(yè)環(huán)境中工作時，人體的產(chǎn)熱量難以全部散出，會在體內(nèi)蓄存。這種情況下體溫將持續(xù)上升，在非感染性病理發(fā)熱的條件下，體溫上升到38.3℃引發(fā)輕癥中暑，體溫上升到40.0℃時，出汗停止，出現(xiàn)重癥中暑，若不采取措施，人就會有生命危險。
目前常見的解決方案是在防護(hù)服基礎(chǔ)上增加冷卻系統(tǒng)，通過冷卻系統(tǒng)吸收人體產(chǎn)熱量，降低人體蓄熱率，使人體在穿防護(hù)服的期間不致因蓄存過多熱量而中暑。所增加的冷卻系統(tǒng)主要有三類。第一類是管道供冷系統(tǒng)，包括氣相冷卻(Air Cooling，AC)和液相冷卻(LiquidCooling)，由于有供冷管道和作業(yè)人員相連，造成人員行動不便，且附屬設(shè)備體積較大，應(yīng)用上受到限制；第二類是蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)(Evaporative Cooling，EC)；第三類是相變蓄能冷卻系統(tǒng)，包括冰袋冷卻和其他相變材料冷卻，參見“張富麗，熱防護(hù)服的微氣候冷卻系統(tǒng)綜述.中國個體防護(hù)裝備，2003，329～30”。
由于相變材料能夠在一種狹窄明確的溫度范圍，即通常所說的相變范圍內(nèi)改變其相態(tài)，以潛熱的形式吸收、貯存大量的熱量，選擇相變溫度接近人體體表溫度的相變材料，既可以有效吸收人體的多余熱量，又不會造成皮膚過度的冷暴露和血管收縮、組織酸痛等一系列負(fù)面生理反應(yīng)。
市場上現(xiàn)有的使用相變材料作為蓄熱介質(zhì)的降溫服裝，具有以下缺陷。首先，相變材料的相變溫度不合理，若材料相變溫度過低，將導(dǎo)致熱流量過高造成皮膚過度的冷暴露和血管收縮、組織酸痛等一系列負(fù)面生理反應(yīng)；相變溫度過高則材料難以有效熔化，不足以抵消人體產(chǎn)熱，降溫效果不明顯。如使用冰袋作為貯冷袋，與之貼近的皮膚表面溫度過低造成使用者的不適感；或使用熔點為29.92℃的六水合氯化鈣(CaCl2·6H2O)，由于熔點過高與皮膚表面溫度(33～34℃)差值較小，在服裝阻隔下不能有效融解吸熱，參見“何健，夏季降溫服，CN 2229148Y，1996.6.19”。其次，相變材料用量和分布不合理，僅僅將降溫服制成簡單的背心形狀并在背心上布滿貯冷袋，當(dāng)體溫較高區(qū)域相變材料完全融化后，其他區(qū)域的相變材料還未融解，造成相變材料總體用量上的浪費，也使得降溫服總體重量過大，影響使用者的正?；顒?；并且均布的相變材料對腹部和腰部不宜受涼的部位有過大的冷刺激，危害使用者的健康。因而根據(jù)人體溫度分布和舒適性實驗，對相變材料的相變溫度、用量和在服裝上的分布進(jìn)行優(yōu)化是有效且十分必要的。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種相變材料降溫服，使其可在高溫環(huán)境下保持人體的熱舒適性，而且不會對使用者的健康造成傷害。
本實用新型的技術(shù)方案如下一種相變材料降溫服，其特征在于所述的降溫服由背心、頭套和脖套構(gòu)成，在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側(cè)部位布置衣袋，在胃部、腹部及腎臟部位不布置衣袋，形成“門”字形結(jié)構(gòu)，在所述頭套上的額、顳、頰部位，脖套上的脖頸前部同時布置有衣袋；每個衣袋中裝有相變溫度為25～27℃的相變材料貯冷袋。
本實用新型的技術(shù)特征還在于所述的相變材料由氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀和水四種物質(zhì)組成，其相變溫度為26.5～27℃。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及突出性效果相變材料袋在人體軀干呈“門”字形分布，放置在人體主要肌群，如胸大肌、背闊肌等，該區(qū)域具有對冷刺激耐受性強，副作用小的特點。同時，在相變材料布置上避開了中醫(yī)學(xué)中不能受涼的人體臟器，如胃部、腎臟等，保證人體的健康，避免長時間受涼造成的酸痛不適感。對于人體頭部和頸部，由于熱感覺敏感度較大，對這些區(qū)域布置相變材料袋進(jìn)行降溫可以獲得更理想的冷卻效果，有效控制整體熱感覺。使用相變溫度為25～27℃的相變材料貯冷袋，能夠在人體表面與相變材料表面之間維持合適的熱流量。


圖1為相變材料袋在人體正面分布區(qū)域圖。
圖2為相變材料袋在人體背面分布區(qū)域圖。
圖3為降溫服背心前身結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為降溫服背心后身結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為降溫服頭套結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為降溫服脖套結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為降溫服整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
如圖1、圖2所示，貯冷袋布置在頭部1、頸部2、胸部及肋部3、上背部和兩側(cè)部位5區(qū)域內(nèi)，即在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側(cè)部位布置衣袋，在頭套上的額、顳、頰部位，脖套的頸前部布置有衣袋，該區(qū)域具有散熱量大，降溫效果明顯，降溫引起不適感較輕微的優(yōu)點。而在胃部及腹部4、腎臟部位6區(qū)域內(nèi)不布置貯冷袋，對該區(qū)域長時間的冷刺激將引發(fā)人體酸痛不適感，對臟器過度降溫還將損害人體健康。其他區(qū)域如臂、大腿出于人體活動便利考慮，也不應(yīng)布置貯冷袋。貯冷袋在人體軀干部的分布形成“門”字形結(jié)構(gòu)。
如圖3、4、5、6所示，選用輕薄、透氣性較好的布料縫制成背心7及頭套和脖套，在其上縫制有數(shù)個衣袋8，每個衣袋中裝有相變溫度為25～27℃的相變材料貯冷袋9。最好采用氯化鈣(CaCl2)、氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、水組成的相變材料，相變溫度為26.5～27℃，相變潛熱為190kJ/kg。該材料具有性能穩(wěn)定，能夠反復(fù)多次使用；原材料易得且價格便宜；無毒性的優(yōu)點。
本實用新型中所述的貯冷袋9由塑料袋或橡膠袋進(jìn)行封裝，形狀為扁平狀或盒狀，以增加與身體表面的接觸面積。在使用中相變材料吸收人體熱量后逐漸發(fā)生相變，使用完畢后將貯冷袋取出，放置在低于相變溫度的環(huán)境如水槽或冰柜中，凝固為晶體后可重復(fù)使用。
該降溫服經(jīng)隔離病房中工作的醫(yī)護(hù)人員試穿，降溫效果良好，在當(dāng)值時間內(nèi)能有效吸收防護(hù)服內(nèi)熱量，且不影響醫(yī)護(hù)人員正常的工作活動。降溫服設(shè)計作用時間可根據(jù)作業(yè)人員的實際工作時間決定，依據(jù)作用時間選擇合適的相變材料用量。該降溫服作為有效的降溫防護(hù)裝備，可在工廠、軍事設(shè)施、宇航等涉及到的高溫工作環(huán)境中應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種相變材料降溫服，其特征在于所述的降溫服由背心、頭套和脖套構(gòu)成，在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側(cè)部位布置衣袋，在胃部、腹部及腎臟部位不布置衣袋，形成門字形結(jié)構(gòu)；在所述頭套上的額、顳、頰部位，脖套的頸前部布置有衣袋；每個衣袋中裝有相變溫度為25～27℃的相變材料貯冷袋。
2.按照權(quán)利要求1所述的相變材料降溫服，其特征在于所述的相變材料由氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀和水四種物質(zhì)組成，其相變溫度為26.5～27℃。
專利摘要一種相變材料降溫服，屬于高溫工作環(huán)境中使用的勞動保護(hù)用品。本實用新型由背心、頭套和脖套構(gòu)成，在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側(cè)部位布置衣袋，在胃部、腹部及腎臟部位不布置衣袋，形成“門”字形結(jié)構(gòu)；在所述頭套上的額、顳、頰部位，脖套的頸前部布置有衣袋；每個衣袋中裝有相變材料貯冷袋。在貯冷袋的布置上避開了中醫(yī)學(xué)中不能受涼的人體臟器，如胃部、腎臟等，保證人體的健康，避免長時間受涼造成的酸痛不適感。本實用新型采用相變溫度為25～27℃的相變材料，能夠在人體表面與貯冷袋表面之間維持合適的熱流量。該降溫服作為有效的降溫防護(hù)裝備，可在工廠、軍事設(shè)施、宇航等涉及到的高溫工作環(huán)境中應(yīng)用。
文檔編號A41D13/005GK2742791SQ200420009830

公開日2005年11月30日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者朱穎心, 張寅平, 周翔, 王馨, 林坤平 申請人:清華大學(xué)