CN106165925A - 一种矿用气冷软甲 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用气冷软甲，包括软甲本体，软甲本体内侧设有供气总管和若干供气支管，供气总管呈环形设置于软甲本体内侧下缘，若干供气支管相互平行竖向布设于软甲本体内侧且与供气总管相连通，每个供气支管上设有若干供气孔，软甲本体在人体体表与软甲本体之间形成压缩空气流动散热通道，供气总管通过压缩空气供气接管与压缩空气供气系统相连。本发明采用支撑式结构，采用将供气支管以一定间距遍布气冷软甲内表面，并在供气支管上开设一定密度供气孔的方式，将压缩空气吹向人体并在体表的压缩空气流动散热通道流动以冷却人体，强化人体皮肤表面汗液的蒸发吸热和对流散热，提高了压缩空气利用效率和体表散热效率，提高了气冷软甲的散热效果。

Description

一种矿用气冷软甲

技术领域

本发明涉及一种矿山井下高温作业环境或其它高温作业环境需要进行个体降温防护的局部性气体冷却服，特别涉及一种矿用防粘连易清洗且能在体表形成导流间隙的气冷软甲。

背景技术

高温工作环境严重影响工人的工作效率，并容易造成人的中枢神经系统失调，使人疲劳、精神恍惚，从而造成事故率上升。穿着冷却服是抵御高温侵害的有效方法之一。

早期的冷却服主要用于军事与航空航天领域，自20世纪70年代中后期，冷却服的研究不再局限于军事和航空航天，医疗、消防、矿山、冶金和体育等领域也都根据行业作业环境特点，研发适合行业特点的冷却服。如：消防用冷却服、医疗用冷却服、钢铁企业用冷却服、化工企业用冷却服、矿山企业用冷却服，等等。归纳各种冷却服的冷却原理和冷却介质特点，可将冷却服分为气体冷却服、液体冷却服和相变冷却服三大类。

气体冷却服主要利用自然状态的空气或者压缩空气或者经制冷设备产生的冷空气，以蒸发和对流换热的方式实现对人体的冷却。根据冷却方式，气体冷却服可分为蒸发性冷却服和对流性冷却服，蒸发性冷却服主要依赖汗液从皮肤表面蒸发带走人体热量，对流性冷却服则主要利用体表与冷空气之间的温差传热方式带走人体热量。根据送冷风部位面积大小，气体冷却服可分为全身性和局部性气体冷却服。根据气体吹向人体表面的方式又可分为管道式和服装透过式气体冷却服。

全身性气体冷却服主要应用于极端高热（极寒）环境或者有其他特殊要求的湿热（冷）环境中。局部性气体冷却服主要是将气体送向身体特定部位，以达到高效率散热的目的。

据相关研究表明，工人高强度工作时，人体各部位的出汗、散热是不一样的，上身躯干的散热量较身体其他部位的散热量要大得多。因此，在非极端湿热环境下，一般采用局部性气体冷却服，如，冷却背心（或上衣）。

液体冷却服是利用设置在服装内部的管束内的低温液体循环流动、吸收人体散发的热量，一般由液体冷却服装主体、微型制冷系统及布置在液冷服内的液体载冷剂循环管路组成。根据使用环境的需要，液体冷却服也有局部性冷却服和全身性冷却服之分。根据载冷剂循环管的布置方式，液冷服又分为片式液冷服、单管回转式液冷服和多管路直通式液冷服。

相变冷却服是通过储存在服装内部的储冷材料的相变，吸收人体产生的热量。相变冷却服一般设计成普通外套的样式，在服装内外设置多个口袋，将封好的相变储冷材料放入其中即可。根据相变冷却服使用相变储冷材料和储冷方式的不同，可分为传统相变冷却服和新型相变冷却服，传统相变冷却服主要使用无机、有机及其混合物的相变储冷材料，储冷材料多采用封装在服装口袋里的方式；而新型相变冷却服是指利用纳米技术将相变材料制作成微胶囊的形式，并将微胶囊添加到服装面料中的方式。由于相变冷却服是将储冷材料背负在穿着者服装里，增加了穿着者的负担。为尽可能减少负重，又能到达预期降温效果，一般采用局部冷却的方式。

矿用冷却服是指用于矿山企业井下高温作业环境的冷却服。如：陈宁、马砺等人设计的矿用气动降温服，其降温核心为一套涡旋管制冷器。通过外界输入0.7~0.8MPa的压缩空气进入涡旋管制冷器后产生10℃左右的冷空气和高于环境温度的热空气，热空气直接排入工作环境，冷空气则沿输气管输入服装内部，再沿遍布于服装内部的细塑料软管上的微型孔进入人体皮肤表面的微空间，吸收人体散热，实现给人体降温的目的。

岳丰田等人发明的矿用全身性冷却服，由外向内分为外保温层、制冷层、内保温层，在制冷层上设有口袋和冰水管路。使用时将冰袋放入口袋，冰融化时可带走部分热量，同时冰水流入管道进入人体其他部位，再带走其他部位的热量，最后冰水由裤脚排出。

梁国志等人制作了一种相变冷却服，采用由高分子化合物聚乙烯醇为基本原料，以硼砂溶液为胶凝剂，添加冰点降温助剂等配制成的凝胶状蓄冷剂，服装总重1.2~1.5kg，每次使用时间4~5h。

中国矿业大学（北京）的聂百胜与武汉纺织大学的丁敬芝等人设计的矿用相变冷却服，由三层材料组成，外层为隔热材料，中间层为相变材料，里层为压缩气体。服装包括降温帽、降温衣、降温裤，使用高分子吸水树脂为蓄冷材料。

但是，矿山井下工人劳动强度大、工作时间长（多在6~8小时以上），工作时间内常常大汗淋漓，致使工作服装极易被浸湿、粘连在体表，而且工作空间十分狭窄、粉尘等污染物遍布整个工作空间，又使工作服装极易被污染物及汗渍所污染，每天都需要清洗。

综合过去、现在曾经使用过的冷却服，普遍存在以下突出问题：（1）冷却服里层易被汗液或冷凝水浸湿，致使服装里层常常粘连在体表，造成穿着者不适；（2）冷却服结构复杂，清洗困难；（3）对于气体冷却服，为了能将冷空气送到身体各个部位，在冷却服里层设置了通风层或布气囊，但该通风层或布气囊弹性恢复能力较差，汗液浸湿后易粘连，阻塞内部气流流动，达不到预期冷却效果；（4）现有的设有通风层或布气囊的气体冷却服，多同时在冷却服各部位设置均匀出气孔，目的是将吸收了体表热量的热空气及时排出；这种设计方式的优点在于及时排出体表热量，但没有充分发挥输入冷气的作用，如蒸发换热作用。

正是由于矿山井下环境恶劣和劳动强度高等特殊性，致使过去、现行的冷却服在矿山井下环境使用存在诸多问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、易清洗、防粘连、制冷效果好的矿用气冷软甲。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种矿用气冷软甲，包括软甲本体，软甲本体内侧设有供气总管和若干供气支管，供气总管呈环形设置于软甲本体内侧下缘，若干供气支管相互平行竖向布设于软甲本体内侧且与供气总管相连通，每个供气支管上设有若干供气孔，所述软甲本体借助供气总管、供气支管的支撑在人体体表与软甲本体之间形成压缩空气流动散热通道，所述供气总管通过压缩空气供气接管与设置在采掘工作面空间的压缩空气供气系统相连。

上述矿用气冷软甲中，所述软甲本体为肩部连体的褡裢式马甲，软甲本体包括马甲前部和马甲后部，马甲前部通过两肩带与马甲后部连接，马甲前部的侧边与马甲后部的侧边搭扣连接。

上述矿用气冷软甲中，所述马甲前部的侧边与马甲后部的侧边连接处设有按扣或纽扣或拉链或绳结。

上述矿用气冷软甲中，所述供气总管包括设置于马甲前部内侧下缘的总管Ⅰ、设置于马甲后部内侧下缘的总管Ⅱ和用于连接或分离总管Ⅰ和总管Ⅱ的二通插接件Ⅰ。

上述矿用气冷软甲中，所述供气支管包括呈U形的支管Ⅰ和均呈直线形的支管Ⅱ、支管Ⅲ，所述支管Ⅰ分布在两个肩带所在竖直平面内，支管Ⅰ一端与马甲前部的总管Ⅰ相连通，支管Ⅰ中部依次紧贴马甲前部内侧、肩带内侧、马甲后部内侧设置，支管Ⅰ另一端与马甲后部的总管Ⅱ相连通；所述支管Ⅱ竖直分布在马甲前部未设置支管Ⅰ的区域内侧，支管Ⅱ的下端与马甲前部的总管Ⅰ连通；支管Ⅲ竖直分布在马甲后部未设置支管Ⅰ的区域内侧，支管Ⅲ的下端与马甲后部的总管Ⅱ连通，支管Ⅱ和支管Ⅲ的上端均设有密封堵头。

上述矿用气冷软甲中，所述供气总管上设有带二通插接件Ⅱ的连接管，所述压缩空气供气接管为弹簧式压缩空气供气软管，压缩空气供气接管一端设有与连接管的二通插接件Ⅱ相匹配的二通插接件Ⅲ，压缩空气供气系统的供气干管上每隔一定间距设置一组供气插接件，压缩空气供气接管另一端设有与供气干管上的供气插接件相匹配的二通插接件Ⅳ。

上述矿用气冷软甲中，所述供气支管上供气孔的开孔方向与人体体表平行。

上述矿用气冷软甲中，各供气支管上的供气孔分布密度不同。

上述矿用气冷软甲中，所述软甲本体、供气总管、供气支管均采用塑胶或橡胶材料制作而成。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用支撑式结构，软甲本体借助供气总管、供气支管的支撑在人体体表与软甲本体之间形成压缩空气流动散热通道，采用将供气支管以一定间距遍布气冷软甲内表面、并在供气支管上开设一定密度供气孔的方式，将压缩空气以一定的速度直接吹向人体体表，并在体表的压缩空气流动散热通道内流动以冷却人体，充分利用压缩空气膨胀吸热，强化人体皮肤表面汗液的蒸发吸热和对流散热，提高了压缩空气利用效率和体表散热效率，提高了气冷软甲的散热效果。

2、本发明采用具有一定弹性恢复能力、易清洗、不燃、无毒、与人体皮肤具有相似柔韧度的塑胶或橡胶材料作为软甲本体、供气总管、供气支管的制作材料，解决了以往冷却服面料易粘连、难清洗的问题，确保气冷软甲与皮肤之间的压缩空气流动散热通道畅通，确保压缩空气在体表的压缩空气流动散热通道内的流动速度和散热效果。

3、本发明将软甲本体制作成肩部连体的搭连式马甲，马甲前部通过两肩带与马甲后部连接，马甲前部的侧边与马甲后部的侧边通过按扣或纽扣或拉链或绳结开合，总管Ⅰ和总管Ⅱ之间用密封性能好的二通插接件Ⅰ连接或分离，方便工人穿着。

4、本发明采用密封性能好的二通插接件，实现气冷软甲与外接压缩空气供气接管、外接压缩空气供气接管与压缩空气供气系统供气干管的快速连接或分离，解决了外接压缩空气供气接管对工作人员的限制和灾害期间的逃生问题。

5、本发明的外接压缩空气供气接管选用弹簧式压缩空气供气软管，并通过限制外接弹簧式压缩空气供气软管长度、限制压缩空气供气系统供气干管高度及供气干管上供气插接件间距的方式，解决了外接压缩空气供气接管在工作面空间杂烂无章、相互缠绕的问题，同时保证工作人员在采掘工作面空间全范围内的不同工位的供气。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的下部结构示意图。

图3为本发明的主视图。

图4为本发明的后视图。

图5为本发明的供气支管的结构示意图。

图6为本发明的压缩空气供气接管的结构示意图。

图7为本发明的矿山压缩空气供气系统供气干管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明包括软甲本体1，软甲本体1内侧设有供气总管4和若干供气支管6，供气总管4呈环形设置于软甲本体1内侧下缘，若干供气支管6相互平行竖向布设于软甲本体1内侧且与供气总管4相连通，所述供气总管4上设有带二通插接件Ⅱ的连接管3，用于外接压缩空气供气接管9，每个供气支管6上设有若干不同密度的、开孔方向与人体体表平行的供气孔7，实现对人体不同部位供给不同的供气量和产生不同的供气速度，提高压缩空气利用效率和体表的散热效率；所述软甲本体1借助供气总管4、供气支管6的支撑在人体体表与软甲本体1之间形成压缩空气流动散热通道。

为方便气冷软甲穿着，所述软甲本体1采用肩部连体的褡裢式马甲，软甲本体1包括马甲前部1-1和马甲后部1-2，马甲前部1-1通过两肩带1-3与马甲后部1-2连接，马甲前部1-1的侧边与马甲后部1-2的侧边搭扣连接，所述马甲前部1-1的侧边与马甲后部1-2的侧边连接处设有按扣2，按扣2也可以是纽扣或拉链或绳结。

所述供气总管4包括设置于马甲前部1-1内侧下缘的总管Ⅰ4-1、设置于马甲后部1-2内侧下缘的总管Ⅱ4-2和用于连接或分离总管Ⅰ4-1和总管Ⅱ4-2的二通插接件Ⅰ5。

所述供气支管6包括呈U形的支管Ⅰ6-1和均呈直线形的支管Ⅱ6-2、支管Ⅲ6-3，所述支管Ⅰ6-1分布在两个肩带1-3所在竖直平面内，支管Ⅰ6-1一端与马甲前部1-1的总管Ⅰ4-1相连通，支管Ⅰ6-1中部依次紧贴马甲前部1-1内侧、肩带1-3内侧、马甲后部1-2内侧设置，支管Ⅰ6-1另一端与马甲后部1-2的总管Ⅱ4-2相连通；所述支管Ⅱ6-2竖直分布在马甲前部1-1未设置支管Ⅰ6-1的区域内侧，支管Ⅱ6-2的下端与马甲前部1-1的总管Ⅰ4-1连通；支管Ⅲ6-3竖直分布在马甲后部1-2未设置支管Ⅰ6-1的区域内侧，支管Ⅲ6-3的下端与马甲后部1-2的总管Ⅱ4-2连通，支管Ⅱ6-2和支管Ⅲ6-3的上端均设有密封堵头8。

所述软甲本体1、供气总管4、供气支管6均采用具有一定弹性恢复能力、易清洗、不燃、无毒、与人体皮肤具有相似柔韧度的塑胶或橡胶材料制作而成，如图3所示，解决了以往冷却服面料易粘连、难清洗的问题，确保气冷软甲与皮肤之间的压缩空气流动散热通道畅通，确保压缩空气在压缩空气流动散热通道内的流动速度和散热效果。

为方便气冷软甲与压缩空气供气接管9的连接与分离，所述供气总管4上设有带二通插接件Ⅱ的连接管3，用于连接压缩空气供气接管9；为防止压缩空气供气接管9在采掘工作面空间杂烂无章、相互缠绕，所述压缩空气供气接管9为弹簧式压缩空气供气软管，如图4所示，每根弹簧式压缩空气供气软管长度不超过10m，压缩空气供气接管9一端设有与连接管3的二通插接件Ⅱ相匹配的二通插接件Ⅲ3a；为方便穿着气冷软甲的工人能在采掘工作面空间全范围内移动，将矿山压缩空气供气系统引入采掘工作面空间，在采掘工作面空间设置为气冷软甲供气的供气干管10，供气干管10距地板高度控制在1.5~1.6m之间；为防止压缩空气供气接管9限制工作人员的活动范围，矿山压缩空气供气系统的供气干管10上每隔一定间距设置一组供气插接件11，如图5所示，每两组供气插接件11的间距根据连接气冷软甲的弹簧式压缩空气供气软管长度及工作人员的活动半径而定。压缩空气供气接管9另一端设有与供气干管10上的供气插接件11相匹配的二通插接件Ⅳ11a。

本发明采用支撑式结构，软甲本体1借助供气总管4、供气支管6的支撑在人体体表与软甲本体1之间形成压缩空气流动散热通道，采用将供气支管6以一定间距遍布气冷软甲内表面、并在供气支管6上开设一定密度供气孔7的方式，将压缩空气以一定的速度直接吹向人体体表，并在体表的压缩空气流动散热通道内流动以冷却人体，充分利用压缩空气膨胀吸热，强化人体皮肤表面汗液的蒸发吸热和对流散热，提高了压缩空气利用效率和体表散热效率，提高了气冷软甲的散热效果。

Claims (9)

1.一种矿用气冷软甲，其特征在于：包括软甲本体，软甲本体内侧设有供气总管和若干供气支管，供气总管呈环形设置于软甲本体内侧下缘，若干供气支管相互平行竖向布设于软甲本体内侧且与供气总管相连通，每个供气支管上设有若干供气孔，所述软甲本体借助供气总管、供气支管的支撑在人体体表与软甲本体之间形成压缩空气流动散热通道，所述供气总管通过压缩空气供气接管与设置在采掘工作面空间的压缩空气供气系统相连。

2.根据权利要求1所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述软甲本体为肩部连体的褡裢式马甲，软甲本体包括马甲前部和马甲后部，马甲前部通过两肩带与马甲后部连接，马甲前部的侧边与马甲后部的侧边搭扣连接。

3.根据权利要求2所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述马甲前部的侧边与马甲后部的侧边连接处设有按扣或纽扣或拉链或绳结。

4.根据权利要求2所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述供气总管包括设置于马甲前部内侧下缘的总管Ⅰ、设置于马甲后部内侧下缘的总管Ⅱ和用于连接或分离总管Ⅰ和总管Ⅱ的二通插接件Ⅰ。

5.根据权利要求4所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述供气支管包括呈U形的支管Ⅰ和均呈直线形的支管Ⅱ、支管Ⅲ，所述支管Ⅰ分布在两个肩带所在竖直平面内，支管Ⅰ一端与马甲前部的总管Ⅰ相连通，支管Ⅰ中部依次紧贴马甲前部内侧、肩带内侧、马甲后部内侧设置，支管Ⅰ另一端与马甲后部的总管Ⅱ相连通；所述支管Ⅱ竖直分布在马甲前部未设置支管Ⅰ的区域内侧，支管Ⅱ的下端与马甲前部的总管Ⅰ连通；支管Ⅲ竖直分布在马甲后部未设置支管Ⅰ的区域内侧，支管Ⅲ的下端与马甲后部的总管Ⅱ连通，支管Ⅱ和支管Ⅲ的上端均设有密封堵头。

6.根据权利要求1所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述供气总管上设有带二通插接件Ⅱ的连接管，所述压缩空气供气接管为弹簧式压缩空气供气软管，压缩空气供气接管一端设有与连接管的二通插接件Ⅱ相匹配的二通插接件Ⅲ，压缩空气供气系统的供气干管上每隔一定间距设置一组供气插接件，压缩空气供气接管另一端设有与供气干管上的供气插接件相匹配的二通插接件Ⅳ。

7.根据权利要求1所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述供气支管上供气孔的开孔方向与人体体表平行。

8.根据权利要求1所述的矿用气冷软甲，其特征在于：各供气支管上的供气孔分布密度不同。

9.根据权利要求1所述的矿用气冷软甲，其特征在于：所述软甲本体、供气总管、供气支管均采用塑胶或橡胶材料制作而成。