专利名称：一种相变材料降温服的制作方法
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℃引发轻症中暑，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系统，通过冷却系统吸收人体产热量，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。所增加的冷却系统主要有三类。第一类是管道供冷系统，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；第二类是蒸发冷却系统(Evaporative Cooling，EC)；第三类是相变蓄能冷却系统，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系统综述。中国个体防护装备，2003，329～30”。
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。
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。
具体实施例方式
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。
权利要求
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。
2.按照权利要求1所述的相变材料降温服，其特征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℃。
全文摘要
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。
文档编号A41D13/005GK1602771SQ200410009720
公开日2005年4月6日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者朱颖心, 张寅平, 周翔, 王馨, 林坤平 申请人:清华大学