CN106841006A - 一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，包括模拟出汗装置及实验环境箱，其特征在于：模拟出汗装置包括水箱、微型流量调节器及导管，导管包括第一导管与第二导管，通过第一导管连接水箱与微型流量调节器，微型流量调节器内安装有压力阀系统及导流管，导流管的一端连接第一导管，导流管的另一端连接第二导管，导流管上安装有压力阀系统；第二导管的另一端连接有针管，实验环境箱内安装有热板，热板上放置试样织物，针管插入热板与试样织物之间。将模拟出汗装置搭配导管与针管使用，借助导管与针管将模拟汗液直接输送至出汗点，该过程无需打开环境箱，达到对环境状态无损的目的，从而显著提升测量结果的精确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟装置，尤其是涉及一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置。
背景技术
热阻湿阻测试仪是通过模拟人体皮肤产生的热量和水蒸气穿透织物的过程，在稳定的温湿度环境下，测试多种材料的热阻及湿阻值。可用于织物、薄膜、涂层、泡沫、皮革及多层复合材料等的热阻湿阻测试，具体如衣物，棉被，保暖服装的舒适性能的测试，纺织面料人体舒适度测试等。
SGHP-10.5服装热阻湿阻检测系统是利用环境箱模拟各着装环境进行热阻湿阻测试，对精度要求高(温度±0.1℃，湿度±3％，风速±0.05m/s)。在做服装模拟显汗状态下的热湿阻测试中，每次打开箱门都会破坏一次原有的稳定环境。为解决上述问题，传统方法是将含湿织织物放入环境箱，并等到环境箱到达稳定状态，在该过程中就伴随着水分的蒸发，而且每种面料之间所蒸发的时间不同、蒸发量不同，所以此方法所得结果准确性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，针对现有技术中的缺陷，将模拟出汗装置搭配导管与针管使用，借助导管与针管将模拟汗液直接输送至出汗点，该过程无需打开环境箱，达到对环境状态无损的目的，从而显著提升测量结果的精确性。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，包括模拟出汗装置及实验环境箱，其特征在于：模拟出汗装置包括水箱、微型流量调节器及导管，水箱、微型流量调节器、实验环境箱通过导管相互连接，水箱内安装有加热装置，导管包括第一导管与第二导管，通过第一导管连接水箱与微型流量调节器，微型流量调节器内安装有压力阀系统及导流管，导流管的一端连接第一导管，导流管的另一端连接第二导管，导流管上安装有压力阀系统，压力阀系统调节导流管流量；第二导管的另一端连接有针管，实验环境箱内安装有热板，热板上放置试样织物，针管插入热板与试样织物之间。
进一步，加热装置包括电加热管，电加热管插入水中，电加热管内安装有电热丝。电热丝通电后产生热量，对水箱的实验用水进行加热，加热温度控制在35℃，该温度与热板温度一致；保持水温与热板温度一致，测量过程更科学，测量结果误差小，精度高。
进一步，电加热管内灌入氧化镁粉，借助氧化镁粉将电热丝封装固定于电加热管内。氧化镁粉是绝缘性良好的材料，采用该材料封装电热丝，安全可靠，不会有漏电等安全事故发生。
进一步，压力阀系统包括压力阀门、压力传感器及压力阀控制器，压力阀安装于导流管上，压力传感器接入导流管内，压力传感器检测导流管内流量，压力传感器连接压力阀控制器，压力阀控制器控制压力阀门。
进一步，压力阀控制器内包括有信号识别电路、逻辑控制电路及电子开关组，信号识别电路识别压力传感器信号，信号识别电路连接逻辑控制电路，逻辑控制电路连接电子开关组，电子开关组控制压力阀门。
进一步，实验环境箱内安装有实验台，实验台上安装热板。实验台用于安装热板，提供稳定的测试环境。
进一步，实验环境箱的右侧设有阀门，通过阀门将针管与第二导管接入实验环境箱内。关闭阀门后，实验环境箱具有良好的密封性，不会破坏其内部的实验环境；打开阀门可以调节针管、试样织物的位置；其结构简单，实用性强。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，针对现有技术中的缺陷，将模拟出汗装置搭配导管与针管使用，借助导管与针管将模拟汗液直接输送至出汗点，该过程无需打开环境箱，达到对环境状态无损的目的，从而显著提升测量结果的精确性。其具体优异效果表现为以下几点：
1、本发明在投入使用过程中，无需打开实验环境箱，进而无需等待将试样织物放进实验环境箱直至实验环境箱达到稳定的过程，避免了水分蒸发带来的误差。
2、水箱用于加热实验用水，加热至35℃，使其达到汗液温度，模拟汗液；该装置具有加热速度快，温度控制精确的优点，且电热丝借助氧化镁粉封装，安全可靠，适合长期使用。
3、微型流量调节器用于调节施加在试样织物上的模拟汗液量，能够精确控制模拟汗液量，其工作原理如下：当模拟汗液经过导流管，该模拟汗液作用于压力传感器，压力传感器产生压力信号(不同的流水施加于压力传感器产生的压力信号时不同)，该压力信号传递至压力阀控制器，在信号识别电路中转化为对应的电流信号，逻辑控制电路根据该电流信号对电子开关组发出指令，再由电子开关组执行该指令；流量过大时，电子开关组调小压力阀门的开度；流量过大时，电子开关组调大压力阀门的开度；基于上述结构实现对流量的精确控制，能够根据实验要求定量加入模拟汗液，所得测试结果具有优异的准确性。
4、由于针管的孔隙较小，添加模拟汗液缓慢且精确，可避免因孔隙过大而注射过量的模拟汗液，导致实验失败，所得结果产生偏差。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为模拟出汗装置的结构示意图；
图2为实验环境箱的结构示意图；
图3为模拟出汗装置与实验环境箱的连接示意图；
图4为图3中Ⅰ处的放大示意图；
图5为压力阀系统的原理示意图；
图6为试样织物RCF变化过程图；
图7为试样织物REF变化过程图。
具体实施方式
如图1至图7所示，一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，包括模拟出汗装置及实验环境箱15，模拟出汗装置11与实验环境箱15相互连接；模拟出汗装置11包括水箱1、微型流量调节器4及导管，导管分为第一导管3与第二导管4，水箱1与微型流量调节器4通过第一导管3相互连接，微型流量调节器4与实验环境箱15通过第二导管4相互连接。水箱1内安装有加热装置，加热装置包括电加热管2，电加热管2插入水中，电加热管2内安装有电热丝(图中未标出)。电热丝通电后产生热量，对水箱1的实验用水进行加热，加热温度控制在35℃，该温度与热板温度一致；保持水温与热板温度一致，测量过程更科学，测量结果误差小，精度高。电加热管2内灌入氧化镁粉，借助氧化镁粉将电热丝封装固定于电加热管2内。氧化镁粉是绝缘性良好的材料，采用该材料封装电热丝，安全可靠，不会有漏电等安全事故发生。
微型流量调节器4内安装有压力阀系统及导流管6，导流管6的一端连接第一导管3，导流管6的另一端连接第二导管4；实验用水经水箱1加热后转化为模拟汗液，模拟汗液首先流入第一导管3，通过第一导管3输送至导流管6，通过导流管6后流入第二导管4，再由第二导管4输送至实验环境箱15内。导流管6上安装有压力阀系统，压力阀系统调节导流管6流量；压力阀系统包括压力阀门5、压力传感器7及压力阀控制器8，压力阀安装于导流管6上，压力传感器7接入导流管6内，压力传感器7检测导流管6内流量，压力传感器7连接压力阀控制器8，压力阀控制器8控制压力阀门5。压力阀控制器8内包括有信号识别电路18、逻辑控制电路19及电子开关组20，信号识别电路18识别压力传感器7信号，信号识别电路18连接逻辑控制电路19，逻辑控制电路19连接电子开关组20，电子开关组20控制压力阀门5。微型流量调节器4用于调节施加在试样织物16上的模拟汗液量(即流量)，能够精确控制模拟汗液量，其工作原理如下：当模拟汗液经过导流管6，该模拟汗液作用于压力传感器7，压力传感器7产生压力信号(不同的流水施加于压力传感器7产生的压力信号时不同)，该压力信号传递至压力阀控制器8，在信号识别电路18中转化为对应的电流信号，逻辑控制电路19根据该电流信号对电子开关组20发出指令，再由电子开关组20执行该指令；流量过大时，电子开关组20调小压力阀门5的开度；流量过大时，电子开关组20调大压力阀门5的开度；基于上述结构实现对流量的精确控制，能够根据实验要求定量加入模拟汗液，所得测试结果具有优异的准确性。
第二导管4的另一端接入实验环境箱15内，且在接入一端的端口处连接有针管10；实验环境箱15的右侧设有阀门13，通过阀门13将针管10与第二导管4接入实验环境箱15内。关闭阀门13后，实验环境箱15具有良好的密封性，不会破坏其内部的实验环境；打开阀门13可以调节针管10、试样织物16的位置；其结构简单，实用性强。实验环境箱15内安装有实验台14，实验台14上安装热板12，热板12的温度为35℃，与模拟汗液的温度一致；热板12上放置试样织物16，针管10插入热板12与试样织物16之间。
实施例：采用上述装置进行热湿阻测试
在平铺第一块试样织物16后，将模拟出汗装置11的针管10端口插入试样织物16与热板12之间，由于出汗位置对热湿阻也会造成影响，因此将出汗点设置为热板12中心点。关上环境箱，按ISO 11092标准(35℃，40％RH)测试一次，在确保该织物在环境箱内已达到热湿平衡状态后，模拟出汗装置11模拟出汗(如跑步状态下平均出汗250g/h·m2，则将实验设置为30min持续模拟出汗5ml)，直至该试样织物经历吸湿、透湿、干燥后恢复至平衡状态，测试结束，测试过程中不打开实验环境箱15。待第一块试样织物16完成测试后，取出第一块试样织物16，并将第二块试样织物16铺设到热板12上，根据上述测试过程进行第二块试样织物16测试，完成后取出第二试样织物16。
完成上述测试，得到两快试样织物16在模拟出汗状态下的动态过程数据，从中分离出出汗点至恢复点的信息(见图6与图7)。研究对象为去除空气层热、湿阻的织物热阻RCF与织物湿阻REF。
由图6与图7可以得到两块试样织物16出汗状态下(0～30mins)以及停止出汗后(30mins以后的)RCF值、PEF值变化。运用自行研制的动态出汗装置，在不破坏原有稳定环境的条件下，模拟从人体出汗、织物吸湿到干燥的全部动态过程，探究人体出汗状态下织物热阻、湿阻的动态变化过程。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，包括模拟出汗装置及实验环境箱，其特征在于：所述模拟出汗装置包括水箱、微型流量调节器及导管，所述水箱、所述微型流量调节器、所述实验环境箱通过所述导管相互连接，所述水箱内安装有加热装置，所述导管包括第一导管与第二导管，通过所述第一导管连接所述水箱与所述微型流量调节器，所述微型流量调节器内安装有压力阀系统及导流管，所述导流管的一端连接所述第一导管，所述导流管的另一端连接所述第二导管，所述导流管上安装有所述压力阀系统，所述压力阀系统调节所述导流管流量；所述第二导管的另一端连接有针管，所述实验环境箱内安装有热板，所述热板上放置试样织物，所述针管插入所述热板与所述试样织物之间。
2.根据权利要求1所述一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，其特征在于：所述加热装置包括电加热管，所述电加热管插入水中，所述电加热管内安装有电热丝。
3.根据权利要求2所述一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，其特征在于：所述电加热管内灌入氧化镁粉，借助所述氧化镁粉将电热丝封装固定于所述电加热管内。
4.根据权利要求1所述一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，其特征在于：所述压力阀系统包括压力阀门、压力传感器及压力阀控制器，所述压力阀安装于所述导流管上，所述压力传感器接入所述导流管内，所述压力传感器检测所述导流管内流量，所述压力传感器连接所述压力阀控制器，所述压力阀控制器控制所述压力阀门。
5.根据权利要求4所述一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，其特征在于：所述压力阀控制器内包括有信号识别电路、逻辑控制电路及电子开关组，所述信号识别电路识别所述压力传感器信号，所述信号识别电路连接所述逻辑控制电路，所述逻辑控制电路连接所述电子开关组，所述电子开关组控制所述压力阀门。
6.根据权利要求1所述一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，其特征在于：所述实验环境箱内安装有实验台，所述实验台上安装所述热板。
7.根据权利要求1所述一种对环境状态无损的模拟人体出汗装置，其特征在于：所述实验环境箱的右侧设有阀门，通过所述阀门将所述针管与所述第二导管接入实验环境箱内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170613 |