一种具有相变材料的降温服的制作方法

本发明涉及降温服技术领域，特别是指一种具有相变材料的降温服。

背景技术：

目前我国国有煤矿大部分采掘深度已经超过800m。由于煤田地温增高率一般是在2～4℃/100m，因此随着矿井采掘深度不断向深部发展，矿井高温问题变得越来越突出，矿井热害成为了制约煤炭工业发展的瓶颈。因此，矿井降温迫在眉睫。当工作人员身穿透水透气较差的防护服装在高温作业环境中工作时，人体的产热量难以全部散出，会在体内蓄存。这种情况下体温将持续上升，在非感染性病理发热的条件下，体温上升到38℃引发轻症中暑，体温上升到40℃时，出汗停止，出现重症中暑，若不采取措施，人就会有生命危险。

目前常见的防治矿井热害的方案主要有增加冷却系统和非人工制冷降温技术、人工制冷降温技术。增加风量是一种非人工制冷降温技术，是一种简单易行的降温方法，但是当围岩温度达到一定高度时其降温幅度是有限的，其受进风温度和周围岩温度等因素的影响，导致增加风量将起不到降温作用。此时，需要使用冷却系统来吸收人体的产热量，降低人体的蓄热率，就会使防护服达到降温的效果。所述增加冷却系统包括三类：第一类管道供冷系统，包括气相冷却和液相冷却，由于有供冷管道与作业人员相连，造成人员行动不便，且附属设备体积较大，应用上受到限制；第二类是蒸发冷却系统；第三类是相变蓄能冷却系统。而井上制冷存在进风巷道冷量损失严重，工作面换热量大的缺点；采用井下制冷的方式存在冷凝热排出困暖，工作面冷量输送不合理等问题；由于湿热耦合的原因，高温工作面同时存在高湿的问题。

降温服发展至今有一定的突破和进展，大致可分为气体、液体、相变三大类。气体和液体降温服存在一定的问题至今并没有广泛的应用。而相变材料降温服与前两者相比存在一定的优势，因此相变材料降温服是目前应用最广泛的降温服，但是现有降温服的降温效果十分有限，只能局部降温，且容易发生局部过冷的问题。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种具有相变材料的降温服，解决了现有相变降温服降温效果差的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种具有相变材料的降温服，包括服装本体，服装本体内设置有相变材料，所述服装本体包括外部的隔热层和内部的透气贴身层，从而降低甚至隔绝了服装内部与外界直接的热量交换。透气贴身层与隔热层之间设置有填充所述相变材料的相变材料填充层，相变材料填充层与透气贴身层之间设置有通风层，通风层开设有进风口和出风口，所述进风口连接有涡旋式制冷装置。相变材料能够在相变范围内改变其相态，以潜热的形式吸收、贮存大量的热量，选择相变温度接近人体的温度的相变材料，既可以有效的吸收人体内的多余热量，又不会造成皮肤过度的冷暴露和血管收缩、组织酸痛等一系列负面的生理反应。通过通风层的冷空气循环，在对工作人员降温的同时还能带走工作人员所产生的汗液，消除了汗液所带来皮肤与透气贴身层之间的不舒适性，从而提高了人体的舒适性。

所述涡旋式制冷装置包括与通风层相连的压缩空气供应端，通风层与压缩空气供应端之间设置有涡流管和流量调节阀，涡流管连接有有温度控制阀，涡流管的冷风出口端与通风层相连。涡流管的工作原理是经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。中心部分的气流角速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管中心的孔板从一端引出，得到制冷需要的冷风。而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管的另一端通过控制阀被引出，形成热气流。可以通过操作控制阀，调节冷热两股气流的流量和温度。然后利用其冷风来达到降温的效果，因而相变材料和涡流管的结合就达到了很好的制冷的效果。

进一步地，所述涡流管与通风层之间设置有降压阀和第一压力表，降压阀能够有效调节涡流管冷风出口端流出的气体的压力，第一压力表可以实时监测其压力。

进一步地，所述涡流管与压缩空气供应端之间设置有第二压力表，第二压力表能够实时监测压缩空气供应端流经涡流管的气体压力。

进一步地，所述涡流管与压缩空气供应端之间设置有流量计，能够实时监测压缩空气流量。

进一步地，所述压缩空气供应端为空气压缩瓶或空压机，使用空气压缩瓶能够便于携带，使用空压机能够源源不断的提供空气源。基于空气丰富廉价，空气压缩瓶里所采用的压缩气体为空气，通过涡流管将热冷空气的分离，进而达到了对冷空气使用的，从而更好的达到制冷的效果。

进一步地，所述服装本体上设置有调速风扇，调速风扇与所述出风口相对应，通过调节调速风扇向通风层通入稳定的风速，使其发生强制对流，为人体提供稳定均匀的冷量，增加空气流动效果的同时还能使工作人员享受到空气流动所带来的舒适性；相变材料的相变所产生冷量，通过调速风扇提供的强制对流动力进行传导，使产生的冷量能够遍布全身循环，从而使全身都达到降温的效果，解决了现有技术只能局部降温所带来的问题。

进一步地，所述相变材料为离散的块状，块状的相变材料镶嵌在服装内部，避免相变材料与服装本体之间发生相对滑动，块状的相变材料设计合理，符合工作人员工作灵活性。相变材料填充层与透气贴身层和隔热层可拆卸连接，方便更换相变材料填充层中的相变材料。

进一步地，所述相变材料上开设有通孔，相变材料填充层与相变材料对应处设置有大量小孔，方便从外部通入的空气与相变材料填充层内的相变材料进行热对流，达到降温的目的；相变材料上覆盖有导热膜，能够把相变材料）产生的冷量均匀的导给人体，防止局部过冷；所述导热膜为石墨烯导热膜或导热硅胶膜。

进一步地，所述相变材料为多孔石墨基储能材料、无机盐相变复合材料、硬脂酸和硅藻土复合相变蓄能材料。

本发明能够使高压空气经过涡流管时被分为冷空气与热空气，通过涡流管上方的温度控制阀，使冷空气通入服装本体达到蓄冷的目的，同时通过调速风扇使得通风层内的空气发生强制对流，以避免局部过冷等问题。本发明最大的特征在于没有以电源为主进行制冷提供冷源，而是以涡流管为主，使服装本体内的相变材料蓄冷。因此该降温服可在许多高温条件下应用，如深层矿井下的采矿作业等。本发明的有益效果为：

1、能够使冷量遍布全身循环，避免了了局部降温，实现全身均匀降温。

2、通过相变材料和涡流管结合，很大程度上降低了使用者的体表温度，使工作人员处于一个舒适的工作环境。

3、在使用过程中，可以通过调节流量调节阀、温度控制阀及风扇的风速，从而实现了温度可控。

4、本发明降温服重量适宜，穿着舒适、安全；工作人员工作范围不受限制，续航时间长等特点。

5、通过添加蓄能和导热系数较好的相变材料，对相变材料层进行有孔设计，增强相变材料的散热和续航时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中服装本体的剖视结构示意图；

图3为本发明中相变材料在服装本体正面分布图；

图4为本发明中相变材料在服装本体被面分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种具有相变材料的降温服，如图1所示，包括服装本体1，服装本体1内设置有相变材料107，相变材料107能够在相变范围内改变其相态，以潜热的形式吸收、贮存大量的热量，选择相变温度接近人体的温度的相变材料107，既可以有效的吸收人体内的多余热量，又不会造成皮肤过度的冷暴露和血管收缩、组织酸痛等一系列负面的生理反应。相变材料107可以为多孔石墨基储能材料、无机盐相变复合材料、硬脂酸和硅藻土复合相变蓄能材料其中的一种或者几种。

如图2所示，所述服装本体1包括外部的隔热层101和内部的透气贴身层102，透气贴身层102为尼龙布或者其他透气性材料，隔热层101降低甚至隔绝了服装内部与外界直接的热量交换。透气贴身层102与隔热层101之间设置有填充所述相变材料107的相变材料填充层103，相变材料填充层103与透气贴身层102之间设置有通风层104，通风层104开设有进风口105和出风口106，所述进风口105连接有涡旋式制冷装置。涡旋式制冷装置使通风层104的冷空气循环，在对工作人员降温的同时还能带走工作人员所产生的汗液，消除了汗液所带来皮肤与透气贴身层102之间的不舒适性，从而提高了人体的舒适性。

所述涡旋式制冷装置包括与通风层104相连的压缩空气供应端，通风层104与压缩空气供应端之间设置有涡流管202和流量调节阀203，流量调节阀203能够调节压缩空气供应端的气体流量；涡流管202连接有有温度控制阀222，涡流管202的冷风出口端212与通风层104相连。涡流管202的工作原理是经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。中心部分的气流角速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管中心的孔板从一端引出，得到制冷需要的冷风。而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管的另一端通过控制阀被引出，形成热气流。可以通过操作控制阀222，调节冷热两股气流的流量和温度，然后利用其冷风来达到降温的效果。因而相变材料107和涡流管202的结合就达到了很好的局部制冷的效果。

所述压缩空气供应端为空气压缩瓶201或空压机，使用空气压缩瓶201能够便于携带，使用空压机能够源源不断的提供空气源。基于空气丰富廉价，空气压缩瓶201里所采用的压缩气体为空气，通过涡流管202将热冷空气的分离，进而达到了对冷空气使用的，从而更好的达到制冷的效果。

实施例2，一种具有相变材料的降温服，所述涡流管202与通风层104之间设置有降压阀203和第一压力表204，降压阀203能够有效调节涡流管202冷风出口端212流出的气体的压力，第一压力表204可以实时监测其压力。

本实施例的其他结构与1相同。

实施例3，一种具有相变材料的降温服，所述涡流管202与压缩空气供应端之间设置有第二压力表205，第二压力表205能够实时监测压缩空气供应端流经涡流管202的气体压力。

本实施例的其他结构与1或2相同。

实施例4，一种具有相变材料的降温服，所述涡流管202与压缩空气供应端之间设置有流量计206，能够实时监测压缩空气流量。

本实施例的其他结构与1或2或3相同。

实施例5，一种具有相变材料的降温服，所述服装本体1上设置有调速风扇3，调速风扇3与所述出风口106相对应，通过调节调速风扇3向通风层104通入稳定的风速，使其发生强制对流，为人体提供稳定均匀的冷量，增加空气流动效果的同时还能使工作人员享受到空气流动所带来的舒适性；相变材料107的相变所产生冷量，通过调速风扇提供的强制对流动力进行传导，使产生的冷量能够遍布全身循环，从而使全身都达到降温的效果，解决了现有技术只能局部降温所带来的问题。

本实施例的其他结构与1或2或3或4相同。

实施例6，一种具有相变材料的降温服，如图3和图4所示，所述相变材料107为离散的块状，块状的相变材料107镶嵌在服装内部，避免相变材料107与服装本体之间发生相对滑动，块状的相变材料107设计合理，符合工作人员工作灵活性。相变材料填充层103分别与透气贴身层102和隔热层101可拆卸连接，方便更换相变材料填充层103中的相变材料107。

本实施例的其他结构与1或2或3或4或5相同。

实施例7，一种具有相变材料的降温服，所述相变材料107上开设有通孔，相变材料填充层103与相变材料107对应处设置有大量小孔，方便从外部通入的空气与相变材料填充层103内的相变材料107进行热对流，达到降温的目的；相变材料107上覆盖有导热膜，能够把相变材料107产生的冷量均匀的导给人体，防止局部过冷；所述导热膜为石墨烯导热膜或导热硅胶膜。

本实施例的其他结构与1或2或3或4或5或6相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。