專利名稱：一種相變材料降溫服的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以相變材料為蓄熱介質的降溫服裝，屬于一種高溫工作環境中使用的勞動保護用品。
背景技術：
當作業人員身著高熱阻值且透水透氣性較差的防護服裝時，或在高溫作業環境中工作時，人體的產熱量難以全部散出，會在體內蓄存。這種情況下體溫將持續上升，在非感染性病理發熱的條件下，體溫上升到38.3℃引發輕癥中暑，體溫上升到40.0℃時，出汗停止，出現重癥中暑，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服基礎上增加冷卻系統，通過冷卻系統吸收人體產熱量，降低人體蓄熱率，使人體在穿防護服的期間不致因蓄存過多熱量而中暑。所增加的冷卻系統主要有三類。第一類是管道供冷系統，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人員相連，造成人員行動不便，且附屬設備體積較大，應用上受到限制；第二類是蒸發冷卻系統(Evaporative Cooling，EC)；第三類是相變蓄能冷卻系統，包括冰袋冷卻和其他相變材料冷卻，參見“張富麗，熱防護服的微氣候冷卻系統綜述。中國個體防護裝備，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改變其相態，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面生理反應。
市場上現有的使用相變材料作為蓄熱介質的降溫服裝，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面生理反應；相變溫度過高則材料難以有效熔化，不足以抵消人體產熱，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，當體溫較高區域相變材料完全融化后，其他區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，影響使用者的正常活動；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行優化是有效且十分必要的。
發明內容
本發明的目的是提供一種相變材料降溫服，使其可在高溫環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。
本發明的技術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、頭套和脖套構成，在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側部位布置衣袋，在胃部、腹部及腎臟部位不布置衣袋，形成“門”字形結構，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。
本發明的技術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組成，其相變溫度為26.5～27℃。
本發明與現有技術相比具有以下優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學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，對這些區域布置相變材料袋進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域圖。
圖2為相變材料袋在人體背面分布區域圖。
圖3為降溫服背心前身結構示意圖。
圖4為降溫服背心后身結構示意圖。
圖5為降溫服頭套結構示意圖。
圖6為降溫服脖套結構示意圖。
圖7為降溫服整體結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明。
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、上背部和兩側部位5區域內，即在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側部位布置衣袋，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點。而在胃部及腹部4、腎臟部位6區域內不布置貯冷袋，對該區域長時間的冷刺激將引發人體酸痛不適感，對臟器過度降溫還將損害人體健康。其他區域如臂、大腿出于人體活動便利考慮，也不應布置貯冷袋。貯冷袋在人體軀干部的分布形成“門”字形結構。
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。該材料具有性能穩定，能夠反復多次使用；原材料易得且價格便宜；無毒性的優點。
本發明中所述的貯冷袋9由塑料袋或橡膠袋進行封裝，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境如水槽或冰柜中，凝固為晶體后可重復使用。
該降溫服經隔離病房中工作的醫護人員試穿，降溫效果良好，在當值時間內能有效吸收防護服內熱量，且不影響醫護人員正常的工作活動。降溫服設計作用時間可根據作業人員的實際工作時間決定，依據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裝備，可在工廠、軍事設施、宇航等涉及到的高溫工作環境中應用。
權利要求
1.一種相變材料降溫服，其特征在于所述的降溫服由背心、頭套和脖套構成，在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側部位布置衣袋，在胃部、腹部及腎臟部位不布置衣袋，形成門字形結構；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組成，其相變溫度為26.5～27℃。
全文摘要
一種相變材料降溫服，屬于高溫工作環境中使用的勞動保護用品。本發明由背心、頭套和脖套構成，在所述背心前身的胸部和肋部，后身的上背部和兩側部位布置衣袋，在胃部、腹部及腎臟部位不布置衣袋，形成“門”字形結構；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學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。本發明采用相變溫度為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裝備，可在工廠、軍事設施、宇航等涉及到的高溫工作環境中應用。
文檔編號A41D13/005GK1602771SQ200410009720
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月29日 優先權日2004年10月29日
發明者朱穎心, 張寅平, 周翔, 王馨, 林坤平 申請人:清華大學