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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