HRP20080116A2 - Odjevni predmet s adaptivim mikroklimatskim stanjima - Google Patents

Abstract

Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima sastoji se od više antropometrijski oblikovanih segmentiranih termoizolacijskih komora (1) međusobno povezanih mrežastom strukturom ili polupropusnom membranom (2) i smještenih između vanjske osnovne tkanine i podstave. Na donjem dijelu poruba smješten je odvojivi nosač (3) sa slogovima ventila (4) za upuhivanje i ispuhivanje zraka u komore i s ugrađenim senzorima tlaka, sabirnicom (5), mikrokompresorom (6), upravljačkim mikrokontrolerskim sustavom (7), baterijskim slogom (8) i priključkom za punjenje baterija (9). Odjevni predmet ima i dva sloga senzora za mjerenja termodinamičkih stanja vanjskog okoliša (10) i mikroklime unutrašnjosti (11). U hladnim uvjetima upuhuje se stlačeni zrak u komore koje porastom tlaka kontinuirano povećavaju svoju debljinu, a u toplim uvjetima se smanjuje debljina komora ispuhivanjem zraka, dok se pri posebnim potrebama uključuje i dodatna prisilna cirkulacija preko mlaznice (12) smještene uz spojnu kanalnu strukturu. Nakupljeni kondenzat iz komora se ispušta ventilom (13). U slučaju ispražnjenosti baterija tijekom nošenja ili kvara sustava moguće je termoizolacijske komore (1) puniti s pomoću ručne pumpe (14) koja se priključuje na zrakovod preko priključnih spojki (15). Na sustav komora se postavlja napet oplet od elastičnog pletiva koji pospješuje ispuhivanje komora.

Description

Područje na koje se izum odnosi

Ovaj izum se odnosi na odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima i stoga se prema međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) može klasificirati kao A 41 D 13/00 (Svakodnevne životne potrepštine, Odjeća, Vanjska odjeća, Zaštitna odjeća, Profesionalna, industrijska i športska zaštitna odjeća).

Tehnički problem

Ljudsko tijelo se od hladnoće i prevelike vrućine štiti odjećom. Kad je hladno, oblači se više slojeva voluminoznih odjevnih predmeta u kojima dominira debeli zračni sloj koji učinkovito štiti tijelo od prodora hladnoće i s pomoću kojeg se formira ugodno mikroklimatsko stanje u prostoru između ljudskog tijela i prvog sloja odjeće. S porastom vanjske temperature ili porastom fizičkih aktivnosti tijela, smanjuje se potreba za prevelikom termičkom zaštitom pa se postupno skida sloj po sloj odjeće.

Pri ekstremno visokim temperaturama također se pribjegava korištenju višeslojne odjeće koja štiti tijelo od previsokih temperatura (npr. beduini u pustinjama). Toplinska ravnoteža se i u takvim slučajevima postiže optimalnim brojem odjevnih predmeta na tijelu, odnosno uspostavom zračnog sloja koji će dovesti u ravnotežu utjecaj vanjske temperature i temperaturu tijela koje se hladi znojenjem, pri čemu se također stvara podnošljivo mikroklimatsko stanje.

Zajedničko obilježje pri nošenju odjeće i pri niskim i pri visokim temperaturama je konstantan razmak između vanjske stjenke odjeće i tijela, pa je i vrijednost termoizolacijskih svojstava stalna, odnosno ne može se mijenjati, a time ni podešavati. Jedina moguća reakcija podešavanja na osjet hladnoće je oblačenje višeslojnog odjevnog predmeta, a pri povećanom osjetu topline tijela je reakcija u vidu skidanja sloja po sloja odjeće dok se ne uspostavi toplinska ravnoteža i mikroklimatsko stanje koje rezultira toplinskom ugodom.

Nedostaci takvog, dosad konvencionalnog nošenja odjeće, su općenito potrebna oblačenja i skidanja više slojeva odjeće, problemi nošenja i problemi odlaganja trenutačno nepotrebne odjeće te razmjerno veliki i grubi skokovi izolacijskih svojstava tijekom mijenjanja pojedinih odjevnih predmeta.

Uporabna svojstva odjeće mogu se značajno poboljšati ukoliko bi im se prigradile naprave u obliku termoizolacijskih komora s pomoću kojih je moguće kontinuirano mijenjati vrijednost termičke izolacije, odnosno zaštite od vanjskih temperatura. To je osobito odjeća u čijem se okolišu i u njoj samoj u širokom rasponu mijenja temperatura, a osobito je namijenjena kao radna odjeća za cestarske, carinske, pomorske, servisne i druge službe koje rade na otvorenim prostorima, vojne odore, odjeću za sportaše i rekreativce, bolesnike i dr.

Uporabna svojstva odjeće s pridodanim tehničkim napravama i izvedbama za kontinuirano promjenjivu i podesivu termičku zaštitu, uvođenje posebno oblikovanih zona za toplinsku zaštitu dijelova tijela koja su osjetljivija na temperaturne promjene, dodatne naprave za forsirano hlađenje tijela forsiranim strujanjem zraka i postizanje adaptivnog optimuma mikroklimatskih stanja upravljanjem u odjeći putem senzora, upravljačkih sklopova i aktuatora, dodatno bi se mogla značajno povećati, što i je svrha ove prijave patenta.

Stanje tehnike

Patentna dokumentacija, kojom su različiti izumitelji zaštitili svoja intelektualna prava, predstavlja najbolje reference za izradu pregleda stanja razvitka tzv. pametne ili inteligentne odjeće sa svojstvima termičke zaštite od preniskih ili previsokih temperatura okoliša. Patentna aktivnost ogleda se na više različitih područja, koja se mogu svrstati u sljedeće skupine:

a) pasivne termičke zaštite od niskih temperatura koja može biti:

• na temelju različitih rješenja pri konstruiranju odjeće,

• odabirom složenih izvedbi zaštitnih slojeva,

b) poluaktivne termičke zaštite od niskih temperatura složenim laminatnim konstrukcijama,

c) hlađenja odjevnog predmeta prirodnom ili prisilnom ventilacijom pri višim temperaturama i

d) sa sustavima aktivne termičke regulacije koja obuhvaća različite načine grijanja ili hlađenja unutrašnjosti odjevnog predmeta.

Prema spoznajama autora najbliže tehničko rješenje uređaja s promjenjivim termoizolacijskim svojstvima je ono od D. Rogale, S. F. Rogale, Z. Dragčević i G. Nikolić u patentu „Inteligentni odjevni predmet s aktivnom termičkom zaštitom“ HR PK20030727 dok za hlađenje prisilnom ventilacijom nije pronađeno nikakvo, ni približno slično rješenje.

Tijekom eksperimentiranja s izrađenim prototipovima inteligentne odjeće s aktivnom termičkom zaštitom uočeno je više mogućih poboljšanja i novih, značajno boljih tehničkih rješenja i izvedbi koja su bitno različita tako da predstavljaju potpuno novo rješenje za postizanje adaptivnih mikroklimatskih stanja u odjeći.

Aktivna termička zaštita prema HR PK20030727 postiže se različitim kombinacijama aktiviranja ramene, prsne ili pojasne brtvene komore čime se pospješuje ili onemogućava efekt dimnjaka unutar odjevnog predmeta. Komore funkcioniraju po sistemu puna/prazna odnosno aktivirana/neaktivirana pa mogu poprimiti samo dva ekstremna stanja. Aktivirana komora zabrtvi međuprostor između vanjske školjke odjeće i tijela te onemogućuje efekt dimnjaka, a neaktivirana dozvoljava cirkulaciju zraka.

Međustanja, odnosno mogućnost postizanja kontrolirane debljine, nije moguće postići kod tog rješenja već se različiti stupnjevi termičke zaštite postižu različitim kombinacijama aktiviranih i neaktiviranih komora, odnosno postiže se samo šest diskretnih stanja termičke zaštite.

S aspekta racionalnog utroška stlačenog zraka, aktiviranje odnosno deaktiviranje komora znači veliki utrošak komprimiranog zraka jer se često neke komore u cijelosti ispuhuju, a druge napuhuju, a već kod sljedećeg stupnja zaštite netom napuhane komore valja ispustiti, a nove aktivirati i sl., što iziskuje i veći utrošak električne energije za pogon mikrokompresora što kod autonomnog izvora napajanja, zbog ograničenog kapaciteta baterija, može postati značajnim problemom.

Na mjestu aktiviranih komora zabrtvljuje se protok zraka, onemogućava ventilacija i cirkulacija zraka i tu je termička zaštita najveća, a tamo gdje komore nisu aktivirane omogućena je cirkulacija, a termička zaštita je minimalna. Tako se može dogoditi da neki dijelovi tijela imaju najveću termičku zaštitu, a susjedni, u neposrednoj blizini, minimalnu. Zbog toga se subjektivni osjećaj topline može javiti na jednom dijelu tijela, a već u njegovoj neposrednoj blizini osjećaj hladnoće.

Napuhane brtvene komore šire se pretežito u pravcima najmanjeg otpora i zbog toga nejednoliko, pa su moguće deformacije oblika i debljina komora koje utječu na estetiku odjevnog predmeta.

S aspekta konstrukcije komora odjevnog predmeta, brtvene komore moraju biti vodoravno smještene i raspoređene u tri razine (ramena, prsna i pojasna) pa zbog toga nije moguće prići konstrukciji komora koje imaju specifičan i optimalan oblik namijenjen ispunjenju fiziološkog osjećaja potrebe za toplinom koje nije jednako za sve dijelove tijela. Brtvene komore također nisu podesne za primjenu termoizolacijskih komora rebraste konstrukcije.

Smještaj cjevčica za upuhivanje zraka u ramene, prsne i pojasne brtvene komore također je uvjetovao prigradnju senzora tlaka te elektroventila za upuhivanje i ispuhivanje zraka iz komora u neposrednoj blizini otvora za cjevčice što je bilo nepodesno za ugradnju u odjeću.

Ispuhivanje zraka kod prikazanog rješenja nije prisilno pa se zrak ispuhuje vrlo sporo uzrokujući određenu inertnost sustava, a pri tome ispuhavanje zraka nije potpuno pa komore zadržavaju nepotrebno velika termoizolacijska svojstva.

Pri prikazanom postojećem patentnom rješenju nije uočen niti je spomenut problem znojenja, odnosno odvođenja znoja iz mikroklime takve odjeće, pa time nije niti riješen način odvođenja suvišnog znoja i s njim topline pri uporabi spomenutih komora na ljudskom tijelu. Dapače, brtvene komore, budući da su zrakonepropusne, izrazito sprječavaju odvođenje zraka iz mikroklime odjeće.

Problem pojave kondenzata vode koji se oslobađa iz stlačenog zraka u termoizolacijskim komorama pri spomenutom tehničkom rješenju također nije uočen, a nije ni riješen. Kondenzirana voda se pojavljuje u takvom tipu komora, otežava komoru, smanjuje njezina izolacijska svojstva i pogubno djeluje na elemente integrirane mikropneumatike.

Prikazano postojeće patentno rješenje koristi samo temperaturne senzore za prosudbu termodinamičkih stanja, a korisnost uporabe senzora i mjerenja relativne vlažnosti zraka, toplinskog toka komore i znojenja nije uočena, niti spomenuta. Sveobuhvatna mjerenja termodinamičkih stanja značajno doprinose realnijem i točnijem sagledavanju stanja mikroklime odjeće.

Iz načinjenog osvrta razvidno je da u naznačenom patentu postoji funkcionirajuće rješenje, ali da ima spomenute nedostatke koji se mogu ukloniti razvojem odjevnog predmeta s adaptivnim mikroklimatskim stanjima.

Izlaganje suštine izuma

Primarni cilj izuma je da se načini odjevni predmet koji može mijenjati toplinsku izolaciju reguliranom kondukcijom topline na način da u širokom temperaturnom području može adaptirati optimalna mikroklimatska stanja u svojoj unutrašnjosti. To se postiže na nov način, aktivacijom termoizolacijskih komora promjenjive debljine u koje se upuhuje stlačeni zrak, pri čemu komore kontinuirano mijenjaju svoju debljinu u skladu s porastom tlaka zraka u njima, a time i povećavaju termoizolacijska svojstva komora budući da zbog povećanog zračnog sloja raste otpor vođenja topline na bazi kondukcije. Time se u većoj mjeri čuva tjelesna toplina nositelja takve odjeće. Termoizolacijske komore smještaju se između vanjske školjke odjevnog predmeta i njegove podstave kao nezavisni i cjeloviti umetak, a sastoje se od više manjih komora koje su oblikovane tako da se dobro prilagođuju obliku ljudskog tijela.

Konstrukcija umetka utemeljena je na primjeni više segmentiranih termoizolacijskih komora koje su konstruirane prema antropometrijskim razmjerima populacije nositelja (muškarci, žene i djeca različitih uzrasta i tjelesnih razvijenosti) i omogućuje nov način segmentirane toplinske zaštite dijelova ljudskog tijela na način da se osjetljiviji dijelovi tijela oblažu komorama različitih debljina koje mogu, pri istim tlakovima, dostignuti veće debljine. Na taj način se ciljano i kontrolirano mijenja razina toplinske zaštite prema individualnim potrebama.

Segmentacija komora ujedno je iskorištena na način da se također uvedu i dodatna nova tehnička rješenja:

Prvo je da se termoizolacijske komore povezuju s pomoću mrežastih plošnih struktura ili se povezuju širokim vrpcama iskrojenim od plošnih polupropusnih membrana (Goretex, Simpatex). Mrežaste strukture i polupropusne membrane omogućuju protok zraka zasićenog znojem pa na taj način omogućavaju odvođenje znoja. Oblici komora se mogu ergonomski oblikovati tako da pri ekstremnim ergonomskim pokretima tijela ne dolazi do presavijanja komora već se umetak presavija na mjestima spoja između komora. Time se čuvaju izvorni oblici segmentiranih komora, ne mijenja se njihova toplinska vodljivost i estetika odjevnog predmeta ostaje sačuvana.

Za slučaj previsokih temperatura u mikroklimi odjeće, kad niti ispuhane komore pri kojima odjevni predmet ima minimalnu toplinsku zaštitu, odnosno kad niti maksimalna toplinska vodljivost nije dovoljna da se ostvari ugodna mikroklima, ovim izumom predviđena je dodatna prisilna cirkulacija zraka unutar odjeće. Za te potrebe se stlačeni zrak, kojim se uobičajeno pune komore, preusmjerava na mlaznice za hlađenje. Mlaznice za hlađenje se postavljaju na prednjoj, bočnim i stražnjoj sredini odjevnog predmeta, u pravilu uz spojne kanalne strukture nastale povezivanjem segmentiranih komora s pomoću mrežica ili polupropusnih opni. U tim područjima se ionako odvija pojačana cirkulacija zraka zasićenog znojem, a prisilna cirkulacija zraka upuhanog u spojne kanale samo će dodatno snažno pojačati hlapljenje i odvođenje znoja, a time i dodatno hladiti tijelo uz stvaranje ugodne mikroklime odjeće.

Sekundarni cilj izuma je da se adaptacija mikroklimatskih stanja odjevnog predmeta izvodi automatski. Za te potrebe rabe se različiti senzori (temperature, relativne vlažnosti zraka, toplinskog toka, znojenja, brzine strujanja zraka) kojima se cjelovito motri termodinamsko stanje okoliša odjevnog predmeta i njegove mikroklime kao i upravljačkim sustavom na bazi mikrokontrolera koji prikuplja i interpretira rezultate mjerenja senzorima i donosi odluke. Za provođenje odluka sustav je opremljen još i dodatnim integriranim elementima mikropneumatike (elektroventilima, zrakovodima, mikrokompresorom), sustavom električnog napajanja i sabirnicama tako da automatski povećava i podešava potrebnu toplinsku zaštitu u hladnom okolišu ili izvodi prisilnu internu cirkulaciju u cilju hlađenja tijela i osigurava povoljnu mikroklimu odjeće. Za slučaj ispražnjenosti baterija ili kvara na nekom od tehničkih sustava, koristi se ručno upumpavanje zraka u termoizolacijske komore primjenom ručne pumpe.

Daljnji cilj izuma je bio poboljšanje brzine i cjelovitosti ispuhivanja segmentiranih komora s obzirom da se u poznatim sličnim rješenjima komore nisu cjelovito ispuhivale. Kod ovog rješenja to se postiže primjenom napetog elastičnog opleta od pletiva koje svojom napetošću prekriva sve termoizolacijske komore na način da ih ujedno lagano ravnomjerno pritišće i tako pospješuje izlazak zraka iz komora.

Nadalje, kao naredni daljnji cilj izuma je izvedba tehničkog rješenja uklanjanja kondenzirane vode u komorama na način da se pri njihovu dnu postavi ispusni ventil namijenjen povremenom ispustu nakupljenog kondenzata iz komora.

Dodatni cilj izuma je koncentracija dijela senzora, elektroventila, mikrokompresora, zrakovoda, mlaznica, upravljačkog sustava, baterijskog sloga i sabirnica na jedinstvenom nosaču pričvršćenom uz porub ili donji rub odjevnog predmeta. Nosač navedenih komponenata je lako odvojiv od komore što se može jednostavno postići dobro poznatim kopčama, gumbima, utisnim gumbima (tzv. drukerima), s pomoću patent zatvarača, čičak trake i sl., s namjerom da se olakša odvojena proizvodnja od komora, racionalni utrošak materijala, lagana, brza i jednostavna montaža, jednostavan servis, popravak ili zamjena elemenata. Smještaj uz porub odjevnog predmeta ima još dva korisna obilježja: oštri rubovi sastavnica ne mogu oštetiti komore i ne utiču na estetiku gornjeg dijela odjevnog predmeta, a sila težine nosača ravnomjerno je raspoređena i jednoliko opterećuje odjevni predmet zatežući ga prema dolje, što mu daje pristali izgled.

Svi prikazani ciljevi dobro opisuju suštinu izuma koja se sastoji od primjene novih i originalnih tehničkih rješenja kako bi se mogla konstruirati i proizvesti nova vrsta odjevnih predmeta s adaptivnim mikroklimatskim stanjima.

U narednoj tablici prikazana su temeljna obilježja, polazišta patentne zaštite, razlike i novosti izuma između HR PK20030727 i ove prijave iz koje je vidljiva i cjelovita originalnost izuma za kojeg se traži zaštita.

[image]

Iz načinjene komparativne analize je razvidno da se konstrukcija i rad odjevnog predmeta s adaptivnim mikroklimatskim stanjima temelji na potpuno novim principima.

Kratak opis crteža

Popratni crteži koji su uključeni u opis i koji čine dio opisa izuma ilustriraju do sada najbolje razmotren i realiziran način za realnu izvedbu izuma, a pomažu i pri objašnjavanju osnovnih principa izuma.

Sl. 1 je prikaz umetka adaptivnog odjevnog predmeta s prikazom oblikovanih segmentiranih termoizolacijskih komora, spojnih kanalnih struktura s mrežama ili polupropusnim opnama te glavnim gradbenim elementima smještenim na pojasni nosač.

Sl. 2 je prikaz električke sheme upravljačkog sustava s dva mikrokontrolera namijenjenih mjerenjima i upravljanju radom odjevnog predmeta s adaptivnim mikroklimatskim stanjima.

Sl. 3 je shematski prikaz spajanja elemenata mikropneumatike (mikrokompresora, ručne pumpe, zrakovoda, elektroventila, ispusnih ventila i mlaznica)

Detaljan opis najmanje jednog od načina ostvarivanja izuma

Najbolji način ostvarivanja izuma prikazan je na sl. 1. Na njoj je jasno razvidan smještaj segmentiranih termoizolacijskih komora i njihovo povezivanje mrežastim plošnim strukturama ili polupropusnim membranama kao i smještaj svih elemenata tehničkih podsustava potreban za realizaciju izuma. Ostali detalji spajanja termoizolacijskih komora i realizacije upravljačkog sustava, koji se ne mogu razabrati sa sl. 1, biti će opisani u narednom tekstu.

Međusobno spajanje termoizolacijskih komora može se izvesti šivanjem, ultrazvučnim, toplinskim ili visokofrekventnim tehnikama spajanja kao i ljepljenjem.

Termoizolacijske komore se mogu izraditi od više vrsta folija. Kao najbolje od više ispitivanih vrsta polimernih visokoelastičnih folija za izradu termoizolacijskih komora pokazale su se folije tt. Bayer Epurex Films GmbH iz Njemačke. Sve vrste folija podvrgnute su ekstremnim opterećenjima i tlakovima, a najbolje rezultate pokazala je visokoelastična poliuretanska folija oznake Walopur 4201AU.

Karakterizira je gustoća materijala od 1,15 g/cm3, točka omekšavanja 140 – 150 C0 i vrlo visoko istezanje pri sili prekida koje iznosi 550 %. Osim toga, materijal ima visoku UV postojanost, hidrolitičku postojanost, dobra svojstva spajanja toplinskim i ultrazvučnim metodama te dobru mikrobiološku otpornost, važnu za ugradnju u odjeću.

Odabrana visokoelastična poliuretanska folija pokazala je bolja svojstva spajanja ultrazvukom nego spajanje s pomoću vrućeg klina ili struje vrućeg zraka.

Spajanje termoizolacijskih komora izvedeno je specijalnim ultrazvučnim strojem za spajanje folija načinjenih od umjetnih polimera. Stroj je proizvela tt. PFAFF, a oznaka mu je Seamsonic 8310-003. Polimerne materijale spaja ultrazvučnom sonotrodom koja radi na frekvenciji od 35 kHz, a ultrazvučne vibracije prenosi na rotirajući disk od slitine aluminija i titana, promjera 105 mm i širine u rasponu od 2 do 10 mm. Brzina spajanja može iznositi od 0,6 – 13,6 m/min.

Debljina spojenog kompozita materijala mora biti u rasponu od 50 μm do 2 mm. Raspon između sonotrode i protuvaljka može se mijenjati s točnošću od 20 μm uz silu spajanja od 0 - 800 N. Stroj je opremljen procesnim mikroračunalom koje izračunava i podešava kontinuiranu gustoću ultrazvučne energije spajanja pri nejednolikim brzinama spajanja čime se postiže vizualna jednoličnost spajanja i čvrstoća ultrazvučnog spoja.

Rezultati realizacije mikrokontrolerskog sustava, koji je važan za realizaciju odjevnog predmeta s adaptivnim mikroklimatskim stanjima, prikazani su na električkoj shemi, sl. 2

Sustav se temelji na dva mikrokontrolera. Snažniji mikrokontroler tt. Microchip oznake PIC16F877P služi za izvođenje mjerenja, aktivaciju mikrokompresora, ventila za upuhivanje i ispuhivanje te praćenje ponašanja odjevnog predmeta pri adaptaciji mikroklimatskog stanja, a manji mikrokontroler iste tvrtke oznake PIC16F628P služi za racionalno trošenje električke energije s pomoću složenog upravljanja aktiviranjem trošila i PWM napajanja trošila potrebnim strujama.

Mikrokontroleri su međusobno povezani podatkovnom sabirnicom, a drugi dio podatkovne sabirnice spaja se s mikrokontrolera PIC16F877P na paralelni LCD displej.

Od integriranih krugova u mikrokontrolerskom sustavu nalazi se i integrirani krug IC3, oznake MAX232 tt. Microchip. Integrirani krug IC3 predstavlja pretvornik razina i omogućava serijsku komunikaciju sa vanjskim elektroničkim računalom. Vanjsko elektroničko računalo može se priključiti na mikrokontrolerski sustav odjevnog predmeta preko konektora s oznakama DB9/2, DB9/3 i DB9/5 u cilju programiranja mikrokontrolera i dijagnostike stanja.

Na gornjem dijelu električke sheme prikazan je šesteropolni konektor s oznakom ANA, na kojega se priključuje senzorska sabirnica analognih signala iz mjernog pojačala senzora tlaka u termoizolacijskim komorama i dalje se preko podatkovne sabirnice dovode na A/D pretvornike mikrokontrolera PIC16F877P. Desno od spomenutog konektora nalazi se djelitelj napona za mjerenja napona na baterijskom sklopu u cilju utvrđivanja stanja napunjenosti baterija, kao i MOSFET tranzistor T10 oznake IRF520 koji povremeno, preko otpornika R6 ispituje stanje i napunjenost baterijskog sustava.

U mikrokontrolerskom sustavu postoje i tri tipke. Tipkom S1 se resetira mikrokontrolerski sustav, a tipke S2 i S3 služe za programsko upravljanje sustavom.

Prikaz podataka odvija se na paralelnom LCD displeju alfanumeričkog tipa, koji može prikazati po 16 znakova u dva retka. Kontrast prikaza namješta se trimer potenciometrom oznake R10. Displej ima i mogućnost pozadinskog osvjetljenja (BACK LIGHT). Pozadinsko osvjetljenje se spaja na konektor s oznakom BL preko tranzistora T9. Radi uštede energije i pozadinskim osvjetljenjem se upravlja PWM načinom upravljanja.

Na desnoj strani električke sheme prikazani su i konektori za priključak temperaturnih senzora. Posljednji od konektora prikazanih na desnoj strani sheme je konektor s oznakom PUMP. Na njega se spaja mikrokompresor. Mikrokompresor se uključuje signalom s priključka broj 16 mikrokontrolera PIC16F877P kojim se aktivira MOSFET tranzistor T11 koji služi kao pojačalo izlaznog signala, budući da mikrokontroler nema dostatne snage za izravan pogon mikrokompresora.

Na lijevoj strani električke sheme prikazano je osam MOSFET tranzistora, od T1 do T8. Ti se tranzistori pobuđuju signalima iz mikrokontrolera PIC16F628P, koji je zadužen za racionalni utrošak električne energije. Izlazni signali iz mikrokontrolera su PWM tipa i njima se pobuđuju baze tranzistora T1 do T8. Navedeni tranzistori služe kao izlazna pojačala za pogon elektroventila za upuhivanje i ispuhivanje zraka iz termoizolacijskih komora.

Elektroventili su spojeni na konektor JP2, oznake VENTS, preko aktuatorske sabirnice. Mikrokontrolerski sklop napaja se pomoću stabilizatora napona IC4 oznake 7805.

Na sl. 3 je prikazan shematski prikaz spajanja elemenata mikropneumatike (mikrokompresora, ručne pumpe, zrakovoda, elektroventila, ispusnih ventila i mlaznica) na termoizolacijske komore. Elementi mikropneumatike smješteni su na odvojivi nosač kako je to prikazano na sl. 1.

Način primjene izuma

Izum je namijenjen za odjevne predmete koji se koriste za rad ili boravak u ekstremno hladnim ili toplim uvjetima ili u uvjetima gdje su česte promjene vanjskih temperatura i tjelesnih aktivnosti. Velika je primjena za vojne i policijske namjene, servisne službe, čuvarske službe, službe osiguranja otvorenih objekata i prostora, radnike u hladnjačama, sportaše poput planinara, alpinista, jedriličara te slične slučajeve.

Izum se primjenjuje na način da se uložak od segmentiranih i međusobno povezanih termoizolacijskih komora različitih debljina oblikovanih prema obliku ljudskog tijela postavlja između vanjske osnovne tkanine i unutrašnje podstave odjevnog predmeta. Tijekom nošenja, senzori termodinamičkog stanja stalno utvrđuju parametre stanja u okolišu odjevnog predmeta i unutar njegove mikroklime i mjerne podatke prosljeđuju upravljačkom uređaju. Upravljački uređaj ima displej za prikaz podataka i tipke ili tipkovnicu za unošenje podataka i upravljanje uređajem, pa je pomoću njih omogućeno definiranje poželjne mikroklime, praćenje mjerenja i trenutačnog stanja te praćenje adaptacije odjevnog predmeta u cilju postizanja željene mikroklime pri čemu su mogući različiti slučajevi i potrebe.

U slučaju da se utvrdi da je u hladnom okolišu potrebna adaptacija u vidu povećanja termičke zaštite odjeće uključuje se mikrokompresor i elektroventili za upuhivanje zraka te se započinje punjenje komora koje kontinuirano povećavaju svoju debljinu u skladu s ostvarenim tlakom zraka u komorama. Na taj se način povećava vrijednost termičke izolacije odjevnog predmeta i time smanjuje količina odvedene tjelesne topline.

Za slučaj da se, npr. zbog tjelesne aktivnosti, javi potreba za smanjenjem potrebne termičke zaštite, uključuju se ispusni ventili pri čemu se ispuhuje zrak iz komora, smanjuje njihova debljina i termička izolacijska svojstva.

Ispuhavanje zraka iz komora potpomaže i ubrzava napeti oplet od elastičnog pletiva kojim je obujmljen čitav sustav komora.

Kada se niti uz posve ispuhane komore i uz minimalnu termičku izolaciju ne može postignuti dovoljno hlađenje tijela, uključuje se prisilna cirkulacija zraka unutar odjevnog predmeta mlaznicama za hlađenje na koje se preusmjerava hladan stlačen zrak iz mikrokompresora.

Ukoliko dođe do pretjeranog pražnjenja pogonskih baterija ili kvara u sustavu upravljanja, termoizolacijske komore se mogu napuhuju ručnom pumpom preko priključka na zrakovodni sustav.

Zrak zasićen znojem, oslobođen unutar mikroklime odjeće, tijekom nošenja se odvodi kroz spojne strukture načinjene od mrežaste strukture ili polupropusnih membrana, a pri potrebi pojačanog hlađenja pri uključenim mlaznicama se još i dodatno pojačava strujanje, hlađenje tijela i odvodnja znoja iz mikroklime odjeće u okoliš.

Kondenzirana voda u komorama se povremeno ručno ispušta ispusnim ventilom.

Povremeno pranje termoizolacijskih komora i eventualni popravak nekog dijela tehničkog sustava odvija se na način da se nosač s koncentriranim elementima odvaja od sustava termoizolacijskih komora.

Claims (7)

1. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima koji se sastoji od više međusobno spojenih segmentiranih termoizolacijskih komora oblikovanih prema obliku ljudskog tijela ili prema potrebi različitih debljina kada se žele toplinski zaštititi određeni dijelovi tijela, a sve zajedno u obliku uloška koji se stavlja između vanjske osnovne tkanine i unutrašnje podstave naznačen time da se u komore može upuhivati stlačeni zrak, pri čemu u skladu s porastom tlaka, komore kontinuirano povećavaju svoju debljinu i svoja termoizolacijska svojstva čime smanjuju kondukciju topline s tijela u okolišni prostor tako da se na taj način može podesiti optimum termofizioloških parametara mikroklime u unutrašnjosti odjevnog predmeta i ugode nošenja.

2. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima prema zahtjevu 1 naznačen time da ima vanjske i unutarnje senzore termodinamičkog stanja okoliša i mikroklime unutrašnjosti, upravljačku jedinicu za interpretaciju mjerenja, donošenje odluka i aktivaciju mikrokompresora s ventilima za upuhivanje zraka za slučaj kad treba povećati debljinu komora i razinu toplinske zaštite ili za aktivaciju ispusnih ventila za ispuhavanje zraka iz komora kad treba smanjiti njihovu debljinu, odnosno razinu termičke zaštite čime se omogućuje automatska uspostava adaptacije mikroklimatskog stanja spram izmjerenih uvjeta.

3. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima prema zahtjevima 1 i 2 naznačen time da ima pomoćnu ručnu pumpu za upuhivanje stlačenog zraka u komore za slučaj istrošenosti pogonskih baterija ili kvara sustava te da ima mogućnost ručnog ispuštanja zraka iz komora čime se omogućuje ručno upravljanje i uspostava potrebnog mikroklimatskog stanja unutrašnjosti odjeće.

4. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima prema zahtjevima 1 do 3 naznačen time da u donjem dijelu, uz spojne kanalne strukture, ima mlaznice za hlađenje u koje se preusmjerava zrak iz mikrokompresora te da se kroz njih upuhuje struja hladnog zraka u unutrašnjost odjevnog predmeta između tijela i umetka s komorama kako bi se ostvarila pojačana cirkulacija zraka i dopunsko hlađenje tijela za slučaj potrebe kad niti potpuno ispuhane komore ne mogu osigurati dovoljno odvođenje topline tijela u okoliš.

5. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima prema zahtjevima 1 do 4 naznačen time da uz donje rubove ima izveden odvojivi nosač za koncentrirane slogove elemenata za upravljanje debljinom komora na koji su pričvršćeni mikrokompresor, ventili, mlaznice, zrakovodi, senzori, sabirnice, upravljački sustav, sustav za napajanje, priključci za punjenje baterija, programiranje upravljačkog sustava i ručnu pumpu, displeji, upravljačke tipke i drugi elementi karakteristični za specifične primjene komora.

6. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima prema zahtjevima 1 do 5 naznačen time da su segmentirane termoizolacijske komore spojene širokim trakama načinjenim od mrežaste strukture ili polupropusnih membrana na način kojim je omogućen učinkovit odvod zraka zasićenog znojem iz mikroklimatskog prostora odjevnog predmeta u vanjskih okoliš te da ti mrežasti ili membranski spojevi ujedno tvore spojne kanalne strukture koje omogućavaju učinkovito strujanje i hlađenje strujom hladnog zraka iz mlaznica za hlađenje.

7. Odjevni predmet s adaptivnim mikroklimatskim stanjima prema zahtjevima 1 do 6 naznačen time da ima ispusni ventil za ispuštanje kondenzata nakupljenog u komorama i da oko sustava termoizolacijskih komora ima napet oplet od elastičnog pletiva kojim se potiče forsirano pražnjenje komora.