CN1245903C - 一种相变材料降温服 - Google Patents
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Abstract
一种相变材料降温服,属于高温工作环境中使用的劳动保护用品。本发明由背心、头套和脖套构成,在所述背心前身的胸部和肋部,后身的上背部和两侧部位布置衣袋,在胃部、腹部及肾脏部位不布置衣袋,形成“门”字形结构;在所述头套上的额、颞、颊部位,脖套的颈前部布置有衣袋;每个衣袋中装有相变材料贮冷袋。在贮冷袋的布置上避开了中医学中不能受凉的人体脏器,如胃部、肾脏等,保证人体的健康,避免长时间受凉造成的酸痛不适感。本发明采用相变温度为25~27℃的相变材料,能够在人体表面与贮冷袋表面之间维持合适的热流量。该降温服作为有效的降温防护装备,可在工厂、军事设施、宇航等涉及到的高温工作环境中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种以相变材料为蓄热介质的降温服装,属于一种高温工作环境中使用的劳动保护用品。
背景技术
当作业人员身着高热阻值且透水透气性较差的防护服装时,或在高温作业环境中工作时,人体的产热量难以全部散出,会在体内蓄存。这种情况下体温将持续上升,在非感染性病理发热的条件下,体温上升到38.3℃引发轻症中署,体温上升到40.0℃时,出汗停止,出现重症中暑,若不采取措施,人就会有生命危险。
目前常见的解决方案是在防护服基础上增加冷却***,通过冷却***吸收人体产热量,降低人体蓄热率,使人体在穿防护服的期间不致因蓄存过多热量而中暑。所增加的冷却***主要有三类。第一类是管道供冷***,包括气相冷却(Air Cooling,AC)和液相冷却(LiquidCooling),由于有供冷管道和作业人员相连,造成人员行动不便,且附属设备体积较大,应用上受到限制;第二类是蒸发冷却***(Evaporative Cooling,EC);第三类是相变蓄能冷却***,包括冰袋冷却和其他相变材料冷却,参见“张富丽,热防护服的微气候冷却***综述.中国个体防护装备,2003,3:29~30”。
由于相变材料能够在一种狭窄明确的温度范围,即通常所说的相变范围内改变其相态,以潜热的形式吸收、贮存大量的热量,选择相变温度接近人体体表温度的相变材料,既可以有效吸收人体的多余热量,又不会造成皮肤过度的冷暴露和血管收缩、组织酸痛等一系列负面生理反应。
市场上现有的使用相变材料作为蓄热介质的降温服装,具有以下缺陷。首先,相变材料的相变温度不合理,若材料相变温度过低,将导致热流量过高造成皮肤过度的冷暴露和血管收缩、组织酸痛等一系列负面生理反应;相变温度过高则材料难以有效熔化,不足以抵消人体产热,降温效果不明显。如使用冰袋作为贮冷袋,与之贴近的皮肤表面温度过低造成使用者的不适感;或使用熔点为29.92℃的六水合氯化钙(CaCl2·6H2O),由于熔点过高与皮肤表面温度(33~34℃)差值较小,在服装阻隔下不能有效融解吸热,参见“何健,夏季降温服,CN 2229148Y,1996.6.19”。其次,相变材料用量和分布不合理,仅仅将降温服制成简单的背心形状并在背心上布满贮冷袋,当体温较高区域相变材料完全融化后,其他区域的相变材料还未融解,造成相变材料总体用量上的浪费,也使得降温服总体重量过大,影响使用者的正常活动;并且均布的相变材料对腹部和腰部不宜受凉的部位有过大的冷刺激,危害使用者的健康。因而根据人体温度分布和舒适性实验,对相变材料的相变温度、用量和在服装上的分布进行优化是有效且十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种相变材料降温服,使其可在高温环境下保持人体的热舒适性,而且不会对使用者的健康造成伤害。
本发明的技术方案如下:
一种相变材料降温服,其特征在于:所述的降温服由背心、头套和脖套构成,在所述背心前身的胸部和肋部,后身的上背部和两侧部位布置衣袋,在胃部、腹部及肾脏部位不布置衣袋,形成“门”字形结构,在所述头套上的额、颞、颊部位,脖套上的脖颈前部同时布置有衣袋;每个衣袋中装有相变温度为25~27℃的相变材料贮冷袋。
本发明的技术特征还在于:所述的相变材料由氯化钙、氯化钠、氯化钾和水四种物质组成,其相变温度为26.5~27℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点及突出性效果:相变材料袋在人体躯干呈“门”字形分布,放置在人体主要肌群,如胸大肌、背阔肌等,该区域具有对冷刺激耐受性强,副作用小的特点。同时,在相变材料布置上避开了中医学中不能受凉的人体脏器,如胃部、肾脏等,保证人体的健康,避免长时间受凉造成的酸痛不适感。对于人体头部和颈部,由于热感觉敏感度较大,对这些区域布置相变材料袋进行降温可以获得更理想的冷却效果,有效控制整体热感觉。使用相变温度为25~27℃的相变材料贮冷袋,能够在人体表面与相变材料表面之间维持合适的热流量。
附图说明
图1为相变材料袋在人体正面分布区域图。
图2为相变材料袋在人体背面分布区域图。
图3为降温服背心前身结构示意图。
图4为降温服背心后身结构示意图。
图5为降温服头套结构示意图。
图6为降温服脖套结构示意图。
图7为降温服整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1、图2所示,贮冷袋布置在头部1、颈部2、胸部及肋部3、上背部和两侧部位5区域内,即在所述背心前身的胸部和肋部,后身的上背部和两侧部位布置衣袋,在头套上的额、颞、颊部位,脖套的颈前部布置有衣袋,该区域具有散热量大,降温效果明显,降温引起不适感较轻微的优点。而在胃部及腹部4、肾脏部位6区域内不布置贮冷袋,对该区域长时间的冷刺激将引发人体酸痛不适感,对脏器过度降温还将损害人体健康。其他区域如臂、大腿出于人体活动便利考虑,也不应布置贮冷袋。贮冷袋在人体躯干部的分布形成“门”字形结构。
如图3、4、5、6所示,选用轻薄、透气性较好的布料缝制成背心7及头套和脖套,在其上缝制有数个衣袋8,每个衣袋中装有相变温度为25~27℃的相变材料贮冷袋9。最好采用氯化钙(CaCl2)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、水组成的相变材料,相变温度为26.5~27℃,相变潜热为190kJ/kg。该材料具有性能稳定,能够反复多次使用;原材料易得且价格便宜;无毒性的优点。
本发明中所述的贮冷袋9由塑料袋或橡胶袋进行封装,形状为扁平状或盒状,以增加与身体表面的接触面积。在使用中相变材料吸收人体热量后逐渐发生相变,使用完毕后将贮冷袋取出,放置在低于相变温度的环境如水槽或冰柜中,凝固为晶体后可重复使用。
该降温服经隔离病房中工作的医护人员试穿,降温效果良好,在当值时间内能有效吸收防护服内热量,且不影响医护人员正常的工作活动。降温服设计作用时间可根据作业人员的实际工作时间决定,依据作用时间选择合适的相变材料用量。该降温服作为有效的降温防护装备,可在工厂、军事设施、宇航等涉及到的高温工作环境中应用。
Claims (1)
1.一种相变材料降温服,其特征在于:所述的降温服由背心、头套和脖套构成,在所述背心前身的胸部和肋部,后身的上背部和两侧部位布置衣袋,在胃部、腹部及肾脏部位不布置衣袋,形成门字形结构;在所述头套上的额、颞、颊部位,脖套的颈前部布置有衣袋;每个衣袋中装有相变温度为25~27℃的相变材料贮冷袋;所述的相变材料由氯化钙、氯化钠、氯化钾和水四种物质组成。
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