本發(fā)明涉及一種用于獨(dú)立地加熱或冷卻穿戴者身體的透氣衣物，其在可能需要加熱以及冷卻的許多應(yīng)用中特別有用，例如摩托運(yùn)動(dòng)和危險(xiǎn)的化工工作服。

背景技術(shù)：

不可滲透透氣膜是本領(lǐng)域已知的，并且廣泛用于生產(chǎn)衣物和其他衣服。膜是不可滲透的在某種意義上說膜抵抗液體水和風(fēng)的進(jìn)入，而同時(shí)是可透水汽的，使得由衣物的穿戴者發(fā)出的水分(汗水/汗)能夠穿過膜。這避免了衣物內(nèi)的水分積聚，否則水分積聚會(huì)導(dǎo)致粘滯不適的感覺。許多該類型的不可滲透透氣織物在本領(lǐng)域中是已知的，并且通常包括可透水分蒸汽的聚氨酯和膨脹的聚四氟乙烯膜(eptfe)。

不可滲透透氣織物用于各種各樣的服裝應(yīng)用。在某些應(yīng)用中，例如用于摩托車騎行者或用于軍事用途的應(yīng)用，衣物也可以穿戴有用作為加熱衣物內(nèi)部的器具的單獨(dú)的中層衣物(加熱背心)，以使穿戴者保暖。因此，用于摩托車騎行者的加熱背心是已知的，其包括外衣物層，外衣物層包括外部織物、隔離層、加熱的面板層以及襯里層；呈從衣物外部到內(nèi)部經(jīng)過的順序。因此，隔離層遠(yuǎn)離穿戴者位于不可滲透透氣織物和加熱層之間，用于使熱量損失最小化。

在本領(lǐng)域中也是已知的是為衣物提供有冷卻器具，藉此衣物的穿戴者可被冷卻。在衣物本身不能或不應(yīng)該被去除的情況下(例如，如果衣物分別是化學(xué)防護(hù)服或保護(hù)性摩托車衣服)的情況，冷卻器具是特別需要的，因此需要提供用于使穿戴者冷卻的器具以最小化潛在的熱應(yīng)激和由穿戴者經(jīng)受的不適。專利申請us2006/0026743描述了一種用于冷卻穿戴者身體的衣物，其包括大致氣體不可滲透的外殼和與外殼間隔開的氣體可滲透內(nèi)殼，以形成空腔。提供風(fēng)扇用于迫使空氣進(jìn)入空腔，從而使空氣穿過內(nèi)殼并借助于使穿戴者的皮膚上的水分蒸發(fā)而使穿戴者的身體冷卻。

專利申請gb2362803公開了一種溫度調(diào)節(jié)衣物，其包括加熱以及冷卻元件(冷卻元件為珀?duì)柼麩犭娧b置的形式)。冷卻裝置位于衣物的衣領(lǐng)內(nèi)；而加熱元件位于衣物的前部和后部。

專利說明書us7,089,995描述了用于冷卻和/或加熱人體的熱力學(xué)效應(yīng)的衣物，其中熱交換流體(例如水)在身體的特定選擇區(qū)域之間循環(huán)。流體可以被電加熱。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的目的是提供設(shè)有冷卻和加熱器具的改進(jìn)的透氣衣物，其具有摩托運(yùn)動(dòng)持久力或耐力方面增強(qiáng)性能，這可以舒適地穿戴，而不代表針對使用者額外的重量，并且通過在用戶上留下僅小的尺寸導(dǎo)致不明顯的穿戴，冷卻和加熱器具可以由穿戴者適當(dāng)?shù)乜刂埔愿鶕?jù)天氣條件和使用者的活動(dòng)來控制他/她的體溫并且在穿戴時(shí)在熱和冷之間能夠開啟/關(guān)閉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于獨(dú)立地加熱或冷卻穿戴者身體的透氣衣物。本質(zhì)上，透氣衣物的特征在于其包括：

旨在朝向使用著的穿戴者身體的內(nèi)可電加熱底布；

加壓空氣供應(yīng)器具，用于將加壓空氣供應(yīng)到可電加熱底布和穿戴者身體之間的空間中；

中間穿孔底布；

外防水但可透水汽的底布；以及

用于在中間穿孔底布和外底布之間保持間隙的器具，構(gòu)成空氣室以允許湍化氣流遍及整個(gè)衣物。

本發(fā)明的一個(gè)重要特征是電加熱是以可電加熱的穿孔或不連續(xù)底布的形式提供的，電加熱旨在朝向穿戴者的身體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，提供電加熱底布在許多方面是有利的。首先，可加熱底布與穿戴者的身體之間的接近接觸使得穿戴者的身體非常快速地感覺被加熱。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這是特別有益的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，提供加熱底布形式的熱輸入比例如通過在衣物內(nèi)的氣流中提供熱源更好。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過升高加壓空氣的溫度進(jìn)行加熱在加熱穿戴者方面以及在不損害整個(gè)系統(tǒng)的效率、重量和體積的情況下提供熱感方面不太有效。此外，在循環(huán)空氣中提供熱源可能構(gòu)成安全性問題。提供白熾熱源(例如以吹風(fēng)機(jī)的方式)需要使用加熱到高溫的熱源，高溫構(gòu)成安全問題。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果以白熾熱源方式提供加熱，則需要更多的功率。

使用根據(jù)本發(fā)明的可電加熱穿孔(或不連續(xù))底布允許消耗最小的電功率，同時(shí)為穿戴者提供安全性和良好的熱感。此外，以這種方式的直接加熱允許更快的響應(yīng)時(shí)間，使得穿戴者更快地感覺到溫暖。

可電加熱底布能夠以框狀形式供應(yīng)或可設(shè)有穿孔，使得來自空腔的加壓空氣能夠穿過可加熱底布并且直接緊密接觸穿戴者的身體。同時(shí)，允許水蒸汽通過底布逸出。當(dāng)然，穿戴者的身體可提供有其他衣服，如t恤或其他正常的內(nèi)衣。

大體上選擇可電加熱層的結(jié)構(gòu)，以便不會(huì)過度地?fù)p害衣物的整體水分蒸汽滲透性。因此，可電加熱底布優(yōu)選地包括穿孔，穿孔占據(jù)被加熱底布的面積的40-80％(例如50-70％)，以允許氣流通到穿戴者的皮膚。穿孔的直徑通常為5至20mm，特別是8至16mm，用于良好的空氣分布。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，可電加熱底布本身可以由載有導(dǎo)電或半導(dǎo)電顆粒的聚合物形成，或者替代地由包含能夠通過施加電流而被電阻加熱的半導(dǎo)電紗線組成部分的紡織物形成。替代地，可電加熱底布是電毯結(jié)構(gòu)的形式，其中織物交叉鋪設(shè)有電導(dǎo)體的圖案(例如電線)，織物可以是穿孔的或開口網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，以便允許氣流通過織物。含碳的硅氧烷聚合物包括保持在硅氧烷聚合物基質(zhì)中的碳顆粒。典型地為2-24伏特的電壓施加到可電加熱底布上，以提供通常為10至50瓦特(例如15至30瓦特)的電阻加熱。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流穿過可加熱底布時(shí)，碳顆粒在加熱時(shí)傾向于分開，這自調(diào)節(jié)導(dǎo)熱性，并因此自調(diào)節(jié)由可加熱底布發(fā)出的熱量。這有助于本發(fā)明的內(nèi)在的安全性質(zhì)。

為了有利于均勻的氣流，在一個(gè)實(shí)施例中，可電加熱穿孔底布與穿孔底布間隔開，穿孔底布與外可透水汽的底布形成空腔。以這種方式，中間穿孔底布的內(nèi)表面可以設(shè)有突起，其高度在0.5mm至10mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1mm至5mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3mm至6mm的范圍內(nèi)。因此，升高的突起將限定多個(gè)通道，空氣可通過通道循環(huán)。突起可以是圓形的橫截面，但也可以是其它合適的橫截面，并且優(yōu)選地均勻分布在中間穿孔底布的表面上。有利地，可以通過將由聚合物材料形成的升高的點(diǎn)的圖案放置在中間穿孔底布的表面上來提供突起。類似的突起可以設(shè)置在外可透水汽的底布的內(nèi)表面上。

加壓空氣供應(yīng)腔可形成在外可透水汽的底布和中間穿孔底布之間。

衣物通常設(shè)有加壓空氣供應(yīng)器具，其可以以常規(guī)方式提供，例如通過風(fēng)扇。

通常，使用20-100l/m²/s(例如40-60l/m²/s)的氣流速度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在通常情況下可以給出良好的冷卻。循環(huán)加壓空氣的風(fēng)扇通常產(chǎn)生0.5至2mb(例如0.7至2mb)的壓力。

透氣(即可透水汽的)外底布可以是包括例如膨脹ptfe層的2層或3層結(jié)構(gòu)。防水但可透水汽的外底布也可以是微孔材料，諸如高分子量微孔聚乙烯或聚丙烯、微孔聚氨酯或聚酯。

可透水汽的材料的優(yōu)點(diǎn)在于，通過穿過織物，允許來自穿戴者身體的汗液從衣物內(nèi)逸出，從而防止衣物內(nèi)的液體水積聚，從而造成粘滯感。為了被認(rèn)為是可透水汽的，防水透氣底布大體上應(yīng)具有至少1500g/m²/24hrs、優(yōu)選大于3,000g/m²/24hrs、更優(yōu)選大于4000g/m²/24hrs的水蒸汽滲透性。然而，某些材料可能超過20,000g/m²/24hrs的值。本發(fā)明的衣物的整體水蒸汽滲透性通常會(huì)稍微低于值(例如5,000-10,000g/m²/24hrs)。

如前所述，加壓空氣供應(yīng)腔可在外防水但可透水汽的底布和內(nèi)穿孔底布之間形成。為了在其間保持間隙，外底布的內(nèi)表面和中間穿孔底布中的任一個(gè)或兩者可以設(shè)有如上所述的間隔突起。

根據(jù)需要，可以提供常規(guī)的穿孔襯里(例如網(wǎng)眼針織物)或開放結(jié)構(gòu)紡織物作為與穿戴者接觸的衣物的最內(nèi)層底布。應(yīng)選擇最內(nèi)層底布的結(jié)構(gòu)和類型，以便不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的加熱或冷卻效果。

衣物可能是有導(dǎo)線的(tethered)或無導(dǎo)線的(untethered)。當(dāng)衣物是有導(dǎo)線的時(shí)，其適于電連接到諸如摩托車的電池的外部電源。如果衣物是無導(dǎo)線的，則衣物包括其自身的電源，并且自身的電源通常采取向加壓空氣供應(yīng)器具提供電功率的電池(通常是可充電電池)的形式?？商峁┻m當(dāng)?shù)碾娍刂破骶摺Ｍǔ?，提供開關(guān)用于使可電加熱底布通電和斷電，并且提供另外的開關(guān)用于使加壓空氣供應(yīng)器具通電和斷電。這些開關(guān)中的一個(gè)或兩個(gè)可以設(shè)有器具，器具用于改變饋送到可加熱底布和/或加壓空氣供應(yīng)器具的電功率。也可提供恒溫控制器具。衣物不僅能夠被加熱和冷卻，而且還是可透水分蒸汽的以允許多余的水分的排出。無論加熱和加壓空氣供應(yīng)器具是否可操作，該水分都能夠離開衣物?？呻娂訜岬撞己椭虚g穿孔底布中的穿孔允許水分朝向衣物的外側(cè)穿過，并最終穿過外防水但可透水汽的底布。無論加熱是通電還是由于空氣供應(yīng)器具而使空腔膨脹，都會(huì)發(fā)生以上情況。

防水透氣衣物可以包括夾克、滑雪服、褲子等。防水透氣衣物也可以用于露營睡袋(露營睡袋是防水睡袋)。衣物對于摩托運(yùn)動(dòng)特別有用，當(dāng)騎行者在較冷的天氣條件下騎摩托車時(shí)可能需要加熱，以抵消風(fēng)寒的影響。然而，一旦騎行者下車，例如進(jìn)入熱的建筑物，則需要關(guān)閉加熱器具并使加壓空氣冷卻器具通電。以這種方式，穿戴者可獨(dú)立于外部環(huán)境條件而保持在舒適的溫度。穿戴者不需要脫下衣物或拉開衣物拉鏈。在穿戴者處于較暖的天氣環(huán)境并進(jìn)行高有氧摩托車活動(dòng)的另一情況下，系統(tǒng)的冷卻功能可用于保持穿戴者的涼爽，同時(shí)仍然允許穿戴者穿戴他/她的防護(hù)外衣。

附圖說明

附圖通過非限制性示例來說明本發(fā)明的透氣衣物對象的優(yōu)選實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的透氣衣物的示意性橫截面；

圖2和圖3示出了分別處于冷卻模式和加熱模式的圖1的透氣衣物；以及

圖4示出了不同步驟，穿戴者通過不同的步驟在使用中可以操作圖1的衣物。

具體實(shí)施方式

圖1示意性地示出了橫截面，橫截面示出了透氣衣物1的結(jié)構(gòu)用于獨(dú)立加熱(見圖3)或冷卻(見圖2)穿戴者的身體2。如常規(guī)的，可在衣物結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上提供輕便的網(wǎng)眼針織襯里3以用于舒適。透氣衣物1包括外防水但可透水汽的底布4，在外防水但可透水汽的底布內(nèi)表面上具有間隔升高的突起6。中間穿孔底布8從外底布4向內(nèi)朝向穿戴者間隔開并且包括穿孔10。中間穿孔底布8限定加壓空氣供應(yīng)腔、空氣室12，空氣借助于風(fēng)扇在壓力下被引入空氣室?？諝膺M(jìn)入加壓空氣供應(yīng)腔，然后通過穿孔10朝向穿戴者的身體2分布。內(nèi)穿孔底布8的內(nèi)表面還包括間隔突起14?？呻娂訜岽┛椎撞?6自中間穿孔底布8向內(nèi)間隔開并且設(shè)有通過導(dǎo)線18連接的加熱器具(未示出)，用于向可加熱穿孔底布16提供電功率?？呻娂訜岬撞?6中的穿孔允許從加壓空氣供應(yīng)腔、空氣室12供應(yīng)的空氣，沿大致垂直的方向以均勻分布的方式緊密接觸到穿戴者的身體2的皮膚上。

在使用中，當(dāng)需要加熱時(shí)(圖3)，電功率被提供給鄰近身體2的可電加熱穿孔底布16并提供即時(shí)熱感。同時(shí)，也可由風(fēng)扇20提供低空氣供應(yīng)，以便將潮濕的空氣從穿戴者的身體2清除。當(dāng)需要冷卻時(shí)(圖2)，設(shè)置在可加熱底布16中的加熱器具被關(guān)閉，并且風(fēng)扇20被操作以向加壓空氣供應(yīng)腔12提供大量氣流，然后穿過可加熱穿孔底布16并且到穿戴者的身體2上。這種加壓空氣給穿戴者提供即時(shí)冷卻感。加熱和冷卻裝置兩者都經(jīng)由電氣控制器具(未示出)自在透氣衣物1上攜帶的一個(gè)或多個(gè)電池電源來操作。

透氣服裝1為摩托運(yùn)動(dòng)提供個(gè)人環(huán)境舒適管理系統(tǒng)，對個(gè)人用戶的需求具有快速響應(yīng)，這是因?yàn)橥笟夥b的熱滯后在開啟開關(guān)時(shí)低于1分鐘，在關(guān)閉開關(guān)時(shí)低于3分鐘。使用者的皮膚溫度可降低或增加3℃以上(在31-33℃內(nèi))，rh降低大于25％，心率降低可能達(dá)到大于10bpm的值。此外，離開摩托車透氣衣物1可使用長達(dá)2小時(shí)，并且可以被穿戴有防護(hù)外殼衣物。

穿戴和使用透氣衣物1的方式在圖4所示的場景中示出。如前四個(gè)場景所示，透氣衣物1與正常的標(biāo)準(zhǔn)摩托車全套衣物一起穿戴。第五和第六場景表明，主電源可以是摩托車電池。在下面的場景中，透氣衣物1的穿戴者，也就是騎行者，通過綁在騎行者的大腿上的并位于左手容易觸及的控制單元激活透氣衣物1的加熱/冷卻。最后的場景表明，透氣衣物1也可用于無導(dǎo)線的冷卻模式，其中通過可充電的鋰離子電池供電2小時(shí)。