CN101349014A - 一种降温空调面料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降温空调面料及其制作方法，所述降温空调面料包括固定在普通面料内的微型超声雾化器芯片阵列；和与所述微型超声雾化器芯片阵列电连接的微电源；本发明的首次引入了微/纳米超声雾化器芯片的技术路线，从而实现了对人体局部体表热量的强化对流及蒸发散热，达到了防暑降温的目的，另外本发明的降温空调面料结构紧凑，具有很高的性能价格比，可以制成裤子、内衣、外衣甚至是腰带、帽子、鞋等用品。

Description

一种降温空调面料

技术领域

本发明涉及一种服装面料，特别是一种用于制作衣、裤、帽、鞋等服装的可以加速人体皮肤表面水分蒸发散热的降温空调面料。

背景技术

人体处于酷热环境时，为了维持热平衡，一般需要通过增加出汗来加大排热。然而，若环境过热，人体的出汗机能不足以维持人体的热平衡时，体温会逐渐上升。如果此时空气中相对湿度很高(比如湿热地带)，汗液难以蒸发，人就会因汗流浃背而感到闷热不适，极易发生中暑，尤其是露天作业下的劳动者和体弱多病者，更是如此。对于从事高温作业(例如执勤的警察、交警)、野外作业(例如地质勘测、军人)的人群，甚至对于旅游和观看比赛等，预防中暑尤为重要。

我们知道，人体散热的途径不外乎四类：传导、对流、辐射和蒸发等。因此，在高温环境下，能够改善上述因素之一的途径均可能用于发展新的降温空调服。高温环境下，人体皮肤表面若仅靠自然对流和蒸发，则散热效果有限。因此，一种可能的途径是采用风扇来增强换热。试验研究表明，这种方式在降低体温方面十分有效，但若体表汗液蒸发量较小时，其散热性能会受到很大限制。若能加速皮肤表面的汗液蒸发，则可显著强化相应的散热量。以往此方面的技术思路主要是从纺织纤维设计着手，通过特定材料来加速汗液排放，但效果有限。而在人体一些特殊部位如脚底，因鞋内狭小空间的限制，汗液排放存在很大困难。显然，要加速汗液的排散，需要采取特殊措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降温空调面料，可根据需要制成上衣、裤子、鞋子等款式多样的防暑降温衣物，从而达到高效调节人体或生物体体表温度的目的。

本发明的另一目的是提供一种上述降温空调面料的制作方法。

本发明提供的一种降温空调面料，包括：

固定在普通面料内的微型超声雾化器芯片阵列；和

与所述微型超声雾化器芯片阵列电连接的微电源2。

上述技术方案中，所述微型超声雾化器芯片主要由压电陶瓷芯片制成。

进一步地，所述微型超声雾化器芯片为1-1000个，并可以组成各种图案和排布。

上述技术方案中，所述微型超声雾化器芯片之间为电并联连接。

上述技术方案中，所述微电源2的电压为3-12V，即使发生漏电，也不会对人体造成损伤；

所述普通面料为毛料、棉布、麻、涤沦或具有防热辐射性能和吸湿性能的材质。

所述微型超声雾化器芯片通过连接导线3电连接至电源2，所述连接导线3为金丝、铜丝、铝丝、碳丝或银丝材质制成的导线，导线外层涂有无毒耐酸碱腐蚀的绝缘漆或采用裸露结构。

所述微电源2的体积在1mm³到10cm³之间，为紧凑型锂电池、半导体温差电池或太阳能电池；其数量为1至100枚，所述电池的总体积在1mm³到10cm³之间。

所述微型超声雾化器芯片尺寸可在1μm到100mm之间。本发明中，可根据需要设计成不同大小体积，如微米或纳尺度下的微型超声雾化器芯片易于编制到衣物上，对局部汗液直接进行汽化蒸发；而大尺寸的微型超声雾化器芯片则可作为衣物或鞋帽的一部分。微型超声雾化器芯片可为正方形、圆形或更多复杂形状。

本发明还提供了一种上述降温空调面料的制作方法，包括以下步骤：

(1)将导电线路缝制到普通面料内部；

(2)将微型超声雾化器芯片阵列固定到所述普通面料上，并与所述导电线路电连接。

上述制作方法中，所述普通面料上设有与微型超声雾化器芯片阵列位置对应的通孔阵列，所述微型超声雾化器芯片被缝制到所述通孔上。

进一步地，所述通孔周围紧密扦边。

上述制作方法中，还可以在所述普通面料上设置与所述微型超声雾化器芯片位置对应的纽扣，所述纽扣与所述电源电连接，所述微型超声雾化器芯片通过所述纽扣可拆卸地固定在所述普通面料上，并通过纽扣与所述导电线路电连接。

当然，由本发明的核心思想出发，还可拓展出功能更多的组合式防暑降温服。比如，布料可选用市面上已有的防热辐射性能及吸湿性均比较好的材料，从而还可对阳光有很好的反射作用，这样本发明的性能会进一步提高。目前很多材料都能满足这一要求，主要的缺陷是透气性很差，不利于蒸发散热。采用本发明提供的基于微/纳米级微型超声雾化器芯片阵列驱动的降温空调面料可以有效地解决这一矛盾。此外，为适应广大人群对美观的要求，缝制于普通面料上的微型超声雾化器芯片的阵列排布可根据需要设计成各式各样的图案。例如年轻人可以设计成富有青春气息的图案，儿童则可以设计成拼音字母等图形。另外，最里层的衬里采用吸湿性比较好的棉、麻织物制成有利于吸汗，不影响人体的舒适感。

本发明提供的基于微型超声雾化器芯片的超声雾化功能驱动的降温空调面料具有很多优点：首先，由于该面料借助于局部的微小压电陶瓷芯片的工作来实现局部雾化，因而以一种相对简便的方式促成了人体皮肤表面的蒸发及对空气的传热，因而有效地避免了汗液的粘附，显著增强了散热效果。由于微型超声雾化器芯片体积极小，重量轻，人体没有不适感，而且，这种推进到局部的相变热量输运方式使降温更直接，效率更高；也因如此，可拓展到人体几乎所有部位的强化蒸发散热上，而大体积的装置在许多部位如头部、腹部、下肢等很难作到这一点。所以，微/纳米微型超声雾化器芯片技术的引入使得任意部位的强化蒸发散热更加随意而方便，由这一观念出发，有可能推动更多新的人体空调技术的产生。

综上所述，本发明所实现的基于微型超声雾化器芯片驱动的降温空调面料，结构紧凑，具有很高的性能价格比。解决了现有服装透气性及排汗功能较差的弱点。本发明的核心在于首次引入了微/纳米超声雾化器芯片的技术路线，从而实现了对人体局部体表热量的强化对流及蒸发散热，达到了防暑降温的目的。本发明的涉及的基于微型压电陶瓷芯片的超声雾化功能驱动的防暑降温空调服不仅仅局限于上衣，也可以单独或者同时应用到裤子、内衣、外衣甚至是腰带、帽子、鞋等其他用品。

本发明提供的一种突破传统概念的强化汗液蒸发的降温空调面料，所采用的强化蒸发器件系体积及尺寸高度紧凑化的超声波雾化换能器，其由压电陶瓷芯片制成。将这些芯片组成的阵列编织到衣服、鞋帽内，即可对所触及的皮肤表面的汗液进行强化雾化，从而促进该处气流的受迫对流及汗液蒸发，大量由此集成的超声波雾化换能器阵列工作时，即可完成对身体特定部位皮肤表面的温度进行调节，由于这些微型超声雾化器芯片体积小，耗能低，重量轻，人体穿着后无明显不适，衣物的使用与常规情况没有差别，由此即可实现比较适体的空调衣服。

该技术的建立扩展了当前仅靠采用材料实现汗液蒸发的措施，这种编织有微型超声雾化器芯片阵列的面料也是对传统服装形式及用途的一个突破，首次提出了汗液超声雾化蒸发的概念。

本发明所提供的降温空调面料可根据需要制成上衣、袖套、裤子、鞋子、帽沿款式多样的人体防暑降温服装，弥补了传统衣物基本上无局部汗液强化蒸发散热的缺陷，而且，通过对人体体表、衣物等人为喷洒水，通过压电陶瓷芯片超声波雾化换能器促进汗液蒸发，还可达到更为主动有效的降低体温。这类技术甚至可拓展到床垫、凉席、坐垫等物件上。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1是一种基于本发明的降温空调面料的人体降温空调服的结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明的一个实施，图中人体降温空调服的降温空调面料，包括：

固定在普通面料上的微型超声雾化器芯片阵列；所述微型超声雾化器芯片阵列中的每个微型超声雾化器芯片1以并连方式通过编织在衣物内的电路连线3与一外接微电源2连通；所述微电源2的电压为8V，一般情况下，电压应控制在36V以下，优选3-12V，这样，即使发生漏电，也不会对人体造成损伤；

所述电路连线3与所述微电源2之间的电路连线上设有用于控制微型超声雾化器芯片1开启或关断的开关4。

所述微型超声雾化器芯片1的数量为1至1000枚。

所述衣物的衣料为毛料、棉布、麻、涤沦等普通面料或其他具有防热辐射性能和吸湿性能的特种材质。

所述连接导线3的材料为金丝、铜丝、铝丝、碳丝或银丝，导线外涂有无毒的绝缘漆或采用裸露结构。

所述微电源2的体积在1mm³到10cm³之间，为紧凑型锂电池、半导体温差电池或太阳能电池甚至是基于人工动能的压电产能器；其数量为1至100枚，其总体积在1mm³到10cm³之间，可从市场上直接购置到。

本实施例的降温空调面料可根据需要制成上衣、裤子以及款式多样的服装，且结构紧凑、可靠性高，弥补了传统衣服基本无强化蒸发元件的缺陷。如下仅以上衣背心为例说明本装置的加工步骤，其余的如裤子、帽子、鞋等装置与此类似，只需保证适体即可，在此不一而足。

具体制作方式如下：

1.微/纳米微型超声雾化器芯片1的加工：由于微型超声雾化器芯片是一种常规装置，若尺寸要求不大时(厘米以上)，可直接在市场上购买到，如SUNNYTEC型号STW-S44-25*1650B，其标称频率1.65MHz，负载电容1800PF，工作温度4-40℃。这类器件雾化量大，耐酸碱的腐蚀。若要求尺寸较小时，可采用微/纳米加工方法制作，此方面将常规的微型超声雾化器芯片制造过程扩展到微型加工领域即可，当前的技术能保证该过程的实施。总体上，本发明提供的防暑降温空调服所用的微型超声雾化器芯片尺寸可有多种选择，如每个微型超声雾化器芯片的整体体积可在1mm³到1cm³范围之间，其内部零件尺寸甚至可在纳米量级，但也不限于此，可大可小；而微型超声雾化器芯片1的工作尺寸可在数百纳米到数毫米量级，因而可在需要时对人体体表极微小区域灵活地实施强化蒸发，达到对人体无微不至的呵护。所采用微型超声雾化器芯片数目可在1到1000枚之间，按阵列方式编织在衣物内；特殊要求下，可将微型超声雾化器芯片作得极小，这样，人体并不会有异物感，但由于借助于微/纳米级微型超声雾化器芯片对皮表的直接热量输运，人体会有明显的舒适感。

2.衣服布料5的制作及连接导线3的封装：取一定量布料，按标准衣服加工步骤，裁剪和缝制出相应形状的衣服结构(见附图1)。之后，将连接导线3按一定的纵横交错结构编织到衣物中，构成衣服的一部分。当然，此导线在布料加工过程中就可提前进行，比如采用目前防静电衣服的制作方法，在制造布料时，将相应的金属丝交错布置到普通布料中即可，此制作采用有编程控制的缝纫设备不难作到。所述电路连线3可由金、铜、铝、碳等制成，也可采用由银丝等具有杀菌功能的导线制成；一般情况下，导线可外涂无毒的绝缘漆，也可采用裸露结构，这是因为电源电压较低，在安全范围之内。所述布料5可为毛料、棉布、麻、涤沦等普通材料，也可以为其他各种特种材料，无特殊限制。

3.微型超声雾化器芯片与衣物的连接和固定：在衣服上不同部位裁出系列通孔(如附图1)，用于安置每一微型超声雾化器芯片1，微型超声雾化器芯片1外壁设置有多个小的针孔，便于针线在此处编织，从而可将微型超声雾化器芯片牢固地缝制到周围的布料中。一般情况下，通孔周围应采用缝纫机紧密扦边，以确保该处结构不致散边，现有的缝纫技术足以实现该要求。这里，每一微型超声雾化器芯片均由连接导线引出，将其连接到已预先缝制在衣物内的纵横交错的电路3上，即构成一个电源输出结点(见附图1)。一旦开启微电源2，即可驱动微型超声雾化器芯片工作，完成相应的强化雾化功能。根据需要，可将许多微型超声雾化器芯片编制固定到衣物的各个部位，形成特定图案(见附图1)。为便于降温空调面料的清洗和拆卸，微型超声雾化器芯片的固定方式还可采用编织之外的结构，如在衣服及微型超声雾化器芯片上预先缝制出相应的钮扣，且钮扣与编织于衣服中的电路连线相通，这样，在使用时，直接将微型超声雾化器芯片通过纽扣与衣物连接即可。根据环境温度的不同，可改变微型超声雾化器芯片电压的大小，从而产生不同的转速及雾化能力。

4.微电源2及开关4的布置及固定方式。本发明中，所述微电源2可为1枚总体体积在1mm³到10cm³的电源，其可从市场上直接购置到如紧凑性锂电池或其他化学电池甚至是半导体温差电池、太阳能电池等。微电源2数目可在1到上百枚，但不限于此。电源电压确保在36伏以下(更优选为3-12伏)，因此，即使漏电，也不会对人体造成损伤。该电源2可与衣服独立布置，比如固定在腰带上，通过电源连线与衣服上的电路总开关4连接。电源上连有开关，所述开关4用于控制微型超声雾化器芯片阵列的开启和关闭。该功能也可通过在衣服上的多枚开关实现，实施对局部的开启和关断。

将电源、微型超声雾化器芯片及导线等实现电连接后，即构成带有局部强化蒸发功能的基于微/纳米微型超声雾化器芯片阵列驱动的降温空调面料。

本发明的降温空调面料的使用过程非常简单，与常规衣物没有差别，只是在使用之前，可根据需要将特定的微型超声雾化器芯片阵列的开关打开，即可行使高效的防暑降温功能。需要注意的是本发明所提供的服装在清洗前，可先将微型超声雾化器芯片阵列卸下，且清洗时不宜用力过猛，以免损害编织于其中的连接电路。

以上所述的降温空调面料也不仅仅局限于上衣，还可以单独或者同时应用到裤子、内衣、外衣甚至是腰带、帽子、鞋等其他防护用品。

Claims (10)

1.一种降温空调面料，包括：

固定在普通面料内的超声雾化器芯片阵列；和

与所述超声雾化器芯片阵列电连通的微电源2。

2.根据权利要求1所述的降温空调面料，其特征在于，上述技术方案中，所述超声雾化器芯片由压电陶瓷芯片制成。

3.根据权利要求2所述的降温空调面料，其特征在于，所述微型超声雾化器芯片之间为电并联连接。

4.根据权利要求2所述的降温空调面料，其特征在于，所述微型超声雾化器芯片尺寸为1μm-100mm。

5.根据权利要求2所述的降温空调面料，其特征在于，所述微型超声雾化器芯片为正方形、圆形或三角形。

6.根据权利要求1所述的降温空调面料，其特征在于，所述普通面料为毛料、棉布、麻、涤沦或具有防热辐射性能和吸湿性能的面料。

7.一种上述权利要求1-6任一项所述的降温空调面料的制作方法，包括以下步骤：

(1)将与电源电连接的导电线路缝制到普通面料内部；

(2)将微型超声雾化器芯片阵列固定到所述普通面料上，并于所述导电线路电连通。

8.根据权利要求7所述的降温空调面料的制作方法，其特征在于，所述普通面料上设有与微型超声雾化器芯片位置对应的通孔，所述微型超声雾化器芯片被缝制到所述通孔上。

9.根据权利要求7所述的降温空调面料的制作方法，其特征在于，所述通孔周围紧密扦边。

10.根据权利要求7所述的降温空调面料的制作方法，其特征在于，所述普通面料上设有与所述微型超声雾化器芯片位置对应的纽扣，所述纽扣与所述导电线路电连接，所述微型超声雾化器芯片通过所述纽扣可拆卸地固定在所述普通面料上，并通过所述纽扣与所述导电线路电连接。