CN107242620A - 循环相变物理控温服 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为循环相变物理控温服，作用在于炎热的夏季和寒冷的冬天将人体体感温度维持在较为舒适温度。包括三层结构：第一层为外层，其作用是将太阳光中的大部分红外线辐射及部分可将光反射出去达到减少对外热辐射的吸收作用。第二层为中间隔热层，通过降低热传递和热对流减少热交换，增加控温效果。第三层为内层，在隔热层以内的微气候中，相变材料融化能够吸人体释放的热量。如果相变材料完全融化，可将内层取下放入凉水中浸泡1‑2分钟，材料又由液相变为固相，取出后继续使用，如此反复循环即能达到长时间的控温效果。冬季浸泡内层的凉水改为45℃左右的热水即可。因此内层有两种熔点不同的相变材料，分别用于冬、夏两季。

Description

循环相变物理控温服

技术领域

本发明涉及一种通过相变材料的热学性能来对人体表面微气候物理控温的效果，尤其是在炎热夏季为人体维持稳定舒适的体感温度。

背景技术

现实生活中衣服的种类五花八门，种类繁杂，衣服的作用大多数以保暖、装饰和护身为主。目前社会经济的高速发展，需要大量的户外从业人员作为基础。在炎热的夏季，气温往往高达35℃以上，诸如此类建筑工人、炼钢工人以及大量在高温、闷热环境中的工作人员需要忍受极大的酷热煎熬，人们迫切需要一种能将体感温度维持在低于气温至较为舒适感觉的衣服。传统的衣服作用方式决定了它在这类环境中不能是将温度控制在人体舒适的温度内。同样，在酷寒的严冬，尤其是在北方地区一些酷寒环境中的工作人员，即使穿的很厚，衣服使用的材质隔热效果很好，也不能或仅能达到一个较温暖的体感环境，对此有人使用了暖宝宝，其原是利用铁粉氧化释放化学能缓慢发热的原理，这种方法不可重复、代价高且对资源浪费严重。目前出现了一些降温或升温的衣服，结构繁复而效果差、体积笨重、使用不方便、使用时间短、不够低碳环保且制造成本高。

发明内容

为了解决上述问题，发明了一种循环相变物理控温服，其首要功能是能够在炎热夏季长时间为人体提供29℃左右的舒适稳定的微气候环境，其次是在酷寒的严冬为人体保持较为温暖的温度。使用简便，持续时间长，低碳环保。

本发明是这样实现的：

基于相变材料的特殊的热学性能，以及新型石墨烯材料极强导热性能特点和人体热辐射分布特征等基础。本发明提供一种相变物理控温衣服，包括三层结构：第一层为外层，采用涂有防晒助剂的聚酯纤维衣料，其作用是将太阳光中的大部分紫外线反射出去，并将一部分可见光辐射反射，达到第一层防晒并减少衣服对外热辐射的吸收，在控温中起辅助作用。其特点是衣料厚度很小且重量很轻，upf大于30，uva紫外线透射率小于5%。第二层为中间隔热层，与外层紧密贴合，其作用是将外环境与人体分割为两个部分，减少热交换，增加控温效果。第三层为内层，是控温的核心部分，是独立的一层，不与隔热层和外层相连接，由不沾水层内封藏相变材料构成，厚度2mm，重量1kg。相变材料熔点为28.2℃，化学式C₁₈H₃₈，由固相到液相时吸热量约为200J/g。人体上身热辐射功率约为15-20W，两小时的发热量约为144KJ，在隔热层以内的微气候中，如果人体辐射的热量全部为相变材料所吸收，加上其他的一些外部热吸收，1kg相变材料完全融化能够吸收热量200KJ，足够两小时内将人体体感温度控制在29℃以内，在相变材料中加入具有极强导热性能的石墨烯材料，按照加入的比例可控制导热的速度。在炎热的夏季，29℃是一个不热也不会过冷的舒适温度。如果相变材料完全融化，可将其取下放入凉水（夏季自来水15-25℃）中浸泡2分钟左右，其温度又会迅速回到28℃以下，材料又有液相变为固相。将内层从凉水中取出，由于采用的是不沾水材料，因此取出后即可立即使用，如此循环反复，从而制造一个长时间的舒爽微气候环境。对于冬季，同理，内层中使用的相变材料熔点改为38℃的材料，其又液相到固相的放热能量也能达到200J/g左右，加上人体本身热辐射，以及隔热层的控热效果，能将人体表面微气候控制在38℃约4小时。浸泡内层的凉水改为45℃左右的热水即可。本发明内层有两种熔点不同的相变材料，分别用于冬、夏两季，低碳、不消耗或少消耗能源，不产生垃圾，使用简便，效果稳定。

附图说明

图1为循环相变物理控温服横截面示意图，图中：1、反射防晒层 2、中间隔热层 3、内层相变材料层。

图 2 为拆分内层与隔热层、外层示意图。

图 3 为将内层放入凉水中示意图。

图 4 为扣合内层与隔热层、外层示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的以及效果有更加清楚的了解，按对照附图详细说明本发明的具体实施方法。

如图1所示，循环相变物理控温服分为内外三层，第一层为外层，采用涂有防晒助剂的聚酯纤维衣料，其作用是将太阳光中的大部分紫外线反射出去，并将一部分可见光辐射反射，达到第一层防晒并减少衣服对外热辐射的吸收，在控温中起辅助作用。其特点是衣料厚度很小且重量很轻，upf大于30，uva紫外线透射率小于5%。第二层为中间隔热层，与外层紧密贴合，其作用是将外环境与人体分割为两个部分，减少热交换，增加控温效果。第三层为内层，是控温的核心部分，是独立的一层，不与隔热层和外层相连接，由不沾水层内封藏相变材料构成，厚度2mm，重量1kg。相变材料熔点为28.2℃，化学式C₁₈H₃₈，由固相到液相时吸热量约200J/g。人体上身热辐射功率约为15-20W，两小时的发热量约为144KJ，在隔热层以内的微气候中，如果人体辐射的热量全部为相变材料所吸收，加上其他的一些外部热吸收，1kg相变材料完全融化能够吸收热量200KJ，足够两小时内将人体体感温度控制在28度左右，在相变材料中加入具有极强导热性能的石墨烯材料，按照加入的比例可控制导热的速度。

如果相变材料完全融化，内层和隔热层、外层分开。

将内层取下放入凉水（夏季自来水15-25℃）中浸泡2分钟左右，其温度又会迅速回到28℃以下，相变材料又有液相变为固相。

将内层从凉水中取出，由于采用的是不沾水材料，因此取出后即可立即使用，如此循环反复，从而制造一个长时间的舒爽微气候环境。

对于冬季，同理，内层中使用的相变材料熔点改为38℃的材料，其又液相到固相的放热能量也能达到200J/g，加上人体本身热辐射，以及隔热层的控热效果，能将人体表面微气候控制在38℃约4小时。浸泡内层的凉水改为45℃左右的热水即可。

Claims (5)

1.循环相变物理控温服，其特征在于，包括前外层反射防晒层、中间隔热层和内层控温层三个部分。

2.根据权利要求1所述的相变物理控温衣外层和中间隔热层，其特征在于，外层防晒层为涂有防晒涂层的聚酯纤维材料，作用在于减少紫外辐射以及部分热辐射的透射作用，中间隔热层为隔热纤维材质，作用在于减少人体表面微气候与外界热对流。

3.根据权利要求1所述的相变物理控温衣，其特征在于，内层控温层以相变材质为核心，对人体表面微气候进行控温作用。

4.根据权利要求3所述的相变材质，化学式为C₁₈H₃₈，熔点28.2℃，融化吸热能力约200J/g。

5.根据权利要求1所述的相变物理控温衣，其特征在于，相变材质利用固-液升温或降温，再由冷水或热水对其液-固相变进行降温或升温处理，如此循环反复使用。