Одежда, обеспечивающая комфорт, безопасность и низкое потребление энергии

Авторы патента:


Одежда, обеспечивающая комфорт, безопасность и низкое потребление энергии
Одежда, обеспечивающая комфорт, безопасность и низкое потребление энергии

 


Владельцы патента RU 2432888:

Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" (RU)

Использование: в экстремальных условиях, особенно при сильных перепадах температуры в качестве одежды, обеспечивающей безопасность и комфорт при минимальных затратах энергии. Сущность изобретения: одежда содержит наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены дополнительные средства термоизоляции, нагрева и охлаждения. Выходы системы управления температурой подключены к дополнительным средствам нагрева и охлаждения. Система управления температурой выполнена с возможностью прогнозирования и компенсации быстрых перепадов температуры, возникающих между телом человека и окружающей средой. А ее третий выход соединен со средством термоизоляции. Техническим результатом является снижение расхода энергии, потребляемой одеждой, при сохранении комфортных ощущений от ее использования и безопасности при ее ношении. 2 ил.

 

Изобретение относится к конструированию специальных видов одежды и может быть использовано в экстремальных условиях, особенно при сильных перепадах температуры в качестве одежды, обеспечивающей безопасность и комфорт при минимальных затратах энергии, а также как средство закаливания организма, позволяющее строго дозировать тренирующее воздействие. Кроме того, в отличие от распространенных образцов рабочей одежды, толщина которой коррелирует с ожидаемыми перепадами температуры и может достигать неприемлемых для удобства перемещения и выполнения точных операций значений, предлагаемое решение позволяет конструировать тонкие и комфортные комбинезоны.

Известен датчик, формирующий сигнал, соответствующий ощущениям человека. Датчик состоит из нагревателя, внутренней и внешней оболочек, преобразователя температуры, встроенного во внешнюю оболочку (см. JP 4127026, G01K 13/00, 1992-04-28). Это устройство хорошо моделирует ощущение тепла, может явиться частью системы, обеспечивающей комфорт и безопасность, но само по себе их не обеспечивает.

Известна одежда со вставками в виде термоизолирующих камер переменной толщины (см. WO 2009115851, A41D 13/002, 2009-09-24). Микрокомпрессор создает воздушные потоки, которые изолируют или охлаждают отдельные участки тела оператора, система управления постоянно отслеживает температуру отдельных участков и обеспечивает перераспределение потоков сжатого воздуха с целью ее поддержания на заданном уровне.

К недостаткам известной системы следует отнести пассивный характер регулирования температуры, что не позволяет сгладить резкие перепады. Кроме того, программа процессора ориентирована на постоянное поддержание оптимальной температуры тела, что приводит к значительному расходу энергии, а значит, и к большому весу аккумуляторных батарей.

Наиболее близкой к предложенной является одежда из многослойной ткани, между слоями которой расположены нагревательные и охладительные элементы (см. WO 2009115851, A41D 13/002, 2001-04-24). Одежда рассчитана на экстремальные условия применения, в которых человек не может находиться длительное время (при наступлении термодинамического равновесия). А постоянное охлаждение или нагрев сопряжены со значительным расходом энергии.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является снижение расхода энергии, потребляемой одеждой, при сохранении комфортных ощущений от ее использования и безопасности при ее ношении. Дополнительным результатом от использования одежды является возможность дозирования тренирующих, закаливающих нагрузок.

Указанный результат достигается тем, что в одежде, обеспечивающей комфорт, безопасность и низкое потребление энергии и содержащей наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены дополнительные средства термоизоляции, нагрева и охлаждения, а также систему управления температурой, выходы которой подключены к дополнительным средствам нагрева и охлаждения, система управления температурой выполнена с возможностью прогнозирования и компенсации быстрых перепадов температуры, возникающих между телом человека и окружающей средой, а ее третий выход соединен со средством термоизоляции.

Иными совами, предлагаемая одежда, как и известная, является многослойной и содержит, по меньшей мере, две оболочки - наружную и внутреннюю.

Между оболочками располагаются дополнительные слои, камеры с воздухом, в том числе подкачиваемые (т.е. средства термоизоляции), мембраны, нагревательные и охладительные элементы по отдельности и в сочетаниях. И хотя в описании известного решения дополнительные средства термоизоляции (дополнительные - значит не относящиеся к оболочкам, промежуточные) в явном виде не упомянуты, к ним можно отнести промежуточные слои многослойной ткани.

Предлагаемая одежда содержит также систему управления температурой, которая может быть выполнена в виде группы первичных преобразователей температуры (они могут располагаться на внутренней и внешней поверхности одежды в нескольких характерных точках), подключенных к процессору, управляющему работой нагревательных элементов, охладителей и средства термоизоляции, например, группы поддуваемых камер.

При этом процессор выполнен с возможностью определения градиента температуры между телом человека и окружающей средой или между внутренней и внешней поверхностью одежды на основании выходных сигналов первичных преобразователей, расчета, прогнозирования характера изменения температуры на внутренней поверхности одежды при текущих ее параметрах (характеристиках, состоянии) и управления средствами нагрева (охлаждения) и термоизоляции в соответствии с алгоритмом, обеспечивающим компенсацию наиболее быстрых, резких, «высокочастотных» колебаний температуры внутренних слоев одежды или тела человека и «пропускание» медленных, низкочастотных составляющих температурных колебаний, «недокомпенсацию» постоянной составляющей разницы температур тела и окружающей среды. При этом постоянную времени средств нагрева и охлаждения выбирают менее постоянной времени «высокочастотных» колебаний температуры, что обеспечивает их компенсацию. Что в данном случае считать высокочастотными, а что низкочастотными колебаниями, определяется исключительно усредненным или индивидуальным ощущением дискомфорта, возникающим при быстрых перепадах температуры кожи или степенью тренировочного воздействия, которое необходимо оказать на организм. Последнее определяется двумя факторами: величиной и скоростью изменения пропускаемого одеждой перепада температуры и величиной остаточного, нескомпенсированного перепада.

Система управления температурой включается на короткое время при возникновении градиента температуры достаточной величины и отключается после компенсации резкого перепада, после чего работает только средство термоизоляции.

На фиг.1 показана схема предлагаемой одежды, на фиг.2 - временная диаграмма ее работы.

Одежда (фиг.1) состоит из многослойной оболочки 1, на внутренней поверхности которой размещены первичные преобразователи температуры 2, а на наружной - первичные преобразователи температуры 3. Оболочка 1 включает слои 4-9: 4 - наружная оболочка, 9 - внутренняя оболочка, 8 - слой с подогревом, например с электроподогревом, 7 - охлаждаемый слой, например, путем прокачки хладагента, 6 - вентилируемая камера для удаления конденсата, 5 - камера переменной толщины (за счет поддува сжатым воздухом или изменения размера встроенных элементов).

Выход источника хладагента 10 подключен к трубкам охлаждаемого слоя 7, выход компрессора 11 - к патрубкам подачи сжатого воздуха камеры переменной толщины 5 и вентилируемой камеры 6, а входы источника хладагента 10 и компрессора 11 - к соответствующим выходам процессора (контроллера) 12. Третий выход процессора 12 соединен с элементами подогрева слоя 8.

Работу устройства поясним на примере переходов из помещения с комнатной температурой (18°С) в помещение с повышенной температурой (32°С) и от комнатной к наружной, пониженной (-5°С). Кривая 13 на фиг.2 показывает, как менялась бы температура внутренней поверхности многослойной оболочки 1 после скачка температуры на ее наружной поверхности от 18 до 32°С. При этом здесь и далее не учитывается генерация тепла человеческим организмом или его способность к самоохлаждению. Из рассмотрения фиг.2 видно, что на начальном этапе происходит наиболее быстрое изменение температуры, ее резкий рост. Это вызывает ответную реакцию организма: повышение давления, учащение пульса, потоотделение, стресс, что готовит организм к перегреву, но вызывает чувство дискомфорта.

Соответственно кривые 14 и 15 показывают две возможных реакции системы управления в предлагаемом техническом решении. Предположим сначала, что градиент температуры, зафиксированный первичными преобразователями температуры 2, 3 и измеренный процессором 12, составляет 32-18=14°C. Тепловой расчет многослойной оболочки 1 в процессоре 12 показывает, что прогнозируемая скорость изменения температуры на начальном участке выше приемлемой, комфортной величины. Далее процессор 12, управляя источником хладагента 11 (нагнетая хладагент в охлаждаемый слой 7), вентилируя камеру 6 и регулируя (уменьшая) толщину камеры 5, сглаживает эти высокочастотные составляющие кривой температурного режима и приводит последнюю к виду 15 или 16 в зависимости от выбранного режима работы. Это оказывается возможным благодаря наличию средств контроля температуры (первичных преобразователей температуры 2, 3), средств прогнозирования и управления (процессора 12) и средств изменения температуры (источника хладагента 10 и компрессора 11).

Пусть теперь градиент температуры, зафиксированный первичными преобразователями температуры 2, 3 и измеренный процессором 12, составляет 18+5=23°С. Процессор 12 действует по тому же алгоритму: прогнозирует (производя тепловой расчет многослойной оболочки 1) скорость изменения температуры на начальном участке (кривая 16), определяет, что она выше приемлемой, комфортной величины и включает систему компенсации быстрых перепадов температуры, возникающих между телом человека и окружающей средой, то есть в данном случае на короткое время включает нагревательные элементы, размещенные в слое 8, и включает компрессор 11, подающий сжатый воздух в камеру переменной толщины 5, выполняющую в данном варианте роль средства термоизоляции. Если сглаживание, т.е. переход от кривой 16 к кривым 17, 18, может быть осуществлено только за счет увеличения объема камеры переменной толщины 5, процессор 11 не включает нагревательные элементы, размещенные в слое 8.

В качестве средств нагрева, охлаждения и термоизоляции может использоваться подкачка воздуха, теплого, охлажденного или с температурой окружающей среды соответственно. Но лучший результат получается при использовании мембраны (слоя с малой теплоемкостью и малой постоянной времени разогрева), которая динамично меняет свою температуру в соответствии с импульсными внешними воздействиями и перепадами температуры, создавая наиболее комфортную обстановку для сенсоров человеческой кожи под управлением процессора (контроллера) с термодатчиками (первичными преобразователями температуры) и с возможностью всевозможных индивидуальных подстроек, включая режим закаливания и плавного изменения глубины компенсации - вплоть до выключения такой защитной функции.

Измерение наружной температуры необходимо проводить именно на наружной поверхности одежды, поскольку быстро меняющийся градиент температуры между внешним и внутренним слоем одежды возникает не только вследствие изменения окружающей температуры, но и характеристик теплообмена (например, при увеличении влажности с переходом в другое, такое же холодное, помещение, охлаждение увеличивается, как и при прохождении мимо вентилятора, тогда как солнце и излучение от отопительных агрегатов, наоборот, дополнительно прогревают поверхности независимо от окружающей температуры).

Целесообразно использовать перестраиваемую теплопроводность слоев одежды, например, наличие наполнителя с низкой теплопроводностью (синтетический пух и т.п.) между двумя плотными слоями позволяет существенно менять теплопроводность такого пирога, просто смыкая эти слои каким-либо внешним давлением (хотя бы в ограниченном количестве точек соприкосновения), или наоборот, позволяя наполнителю расправиться, отдаляя слои и образуя "термос".

Еще раз необходимо подчеркнуть, что в предложении используется именно особенность восприятия человеком температуры - когда регистрируются именно относительные перепады (даже очень небольшие - в доли градуса), тогда как к медленным изменениям даже в 10 и более градусов адаптация происходит почти незаметно. Позволяя, несмотря на наличие одежды, самому организму осуществлять такую адаптацию в требуемом широком диапазоне, мы существенно снижаем риск заболеваний и добиваемся эффекта закаливания.

Таким образом, предлагаемая одежда содержит систему управления температурой, которая не пропускает (активно компенсирует, сглаживает) быстрые колебания температуры внутренних слоев, прилегающих к телу человека, обеспечивая в результате комфортное для рецепторов медленное изменение температуры, мало зависящее от быстрых перепадов характеристик окружающей среды. Поскольку описанная система компенсации перепадов температуры работает только при возникновении градиентов температуры выше определенной величины, то есть не осуществляет постоянную компенсацию разницы температур (постоянно работает только перестраиваемое средство термоизоляции, например), расход энергии в предложении существенно ниже, чем в известных решениях, в то время как безопасность и ощущение комфорта практически те же. Тем не менее, это не исключает возможность, например, в аварийной ситуации, при опасности переохлаждения, а также в случае ранения и т.п. переключения одежды в специальный режим с использованием всех энергетических ресурсов для поддержания заданной температуры.

Одежда, обеспечивающая комфорт, безопасность и низкое потребление энергии, содержащая наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены дополнительные средства термоизоляции, нагрева и охлаждения, а также систему управления температурой, выходы которой подключены к дополнительным средствам нагрева и охлаждения, отличающаяся тем, что система управления температурой выполнена с возможностью прогнозирования и компенсации быстрых перепадов температуры, возникающих между телом человека и окружающей средой, а ее третий выход соединен со средством термоизоляции.



 

Похожие патенты:

Джемпер // 2430202
Изобретение относится к области трикотажного производства, а именно к способу изготовления трикотажных изделий типа джемпера на двухфонтурных машинах, и может быть использовано в производстве верхних трикотажных изделий.

Изобретение относится к области охраны труда и технике безопасности и предназначено для индивидуальной защиты от воздействия электростатического поля. .

Изобретение относится к швейному производству и касается поясного декоративного элемента одежды. .

Изобретение относится к швейному производству и касается поясного декоративного элемента одежды. .

Изобретение относится к области швейного производства и касается узла изделия "Mammalia light" для кормления грудью. .

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к изготовлению верхней одежды, преимущественно из шерстяной орнаментной ткани с утеплителем на ее изнаночной стороне.

Изобретение относится к области швейного производства предметов женской одежды и касается узла-секрета для кормления грудью. .

Изобретение относится к исследованию по тепловому состоянию человека комфортности адаптационной одежды с контролируемой внутренней температурной средой. .

Изобретение относится к швейной промышленности, а именно к проектированию защитной одежды от вредных биологических факторов (насекомых, микроорганизмов), и используется при изготовлении брюк, полукомбинезонов, комбинезонов.

Изобретение относится к швейной промышленности, в частности к области изготовления одежды для священнослужителей, а более конкретно к изготовлению фелони

Изобретение относится к изготовлению верхней одежды, преимущественно из орнаментной ткани

Изобретение относится к швейной промышленности, а именно к одежде, предназначенной для профилактики нарушений осанки. Предлагаемое изделие используется как верхняя одежда. Сущность изобретения заключается в том, что универсальная модель верхней одежды, выполненная в виде жилета длиной до линии талии, включающая спинку с двумя симметричными парами вертикальных рельефных швов, первая из которых отстоит от середины спинки на расстоянии 15-20 мм, вторая пара отстоит от первой на расстоянии 15-20 мм, со вставленными ребрами жесткости из ригилина в расстроченные не менее чем на 8 мм припуски рельефных швов, первая пара ребер жесткости, начинаясь от горловины спинки, заканчивается не менее чем на 50 мм ниже уровня проймы, а вторая пара ребер жесткости, начинаясь от плечевого шва спинки, заканчивается на уровне проймы, полочки с центральной застежкой, подкладку одежды, части полупоясов шириной не менее 100-120 мм, начинающихся от низа изделия вверх, пояс спинки, выполненный из трикотажного полотна с эластичной тесьмой внутри него, концы которого и концы полупоясов закреплены в местах соединения спинки и полочек, причем свободные концы полупоясов соединяются спереди застежкой «велкро», настроченной по всей ширине торцевых концов не менее чем на 50 мм в длину. Задачей изобретения является разработка одежды для профилактики и формирования правильного статико-динамического стереотипа и навыка правильной осанки, которая достигается путем уменьшения функциональной компоненты искривления и поддержания осанки в вертикальной симметричной позе и незаметно для окружающих и самого человека, являясь при этом эстетически привлекательной, внешне обычной верхней одеждой, пригодной для постоянной носки. 2 ил.

Изобретение относится к защитному элементу для велошорт. Защитный элемент для велошорт содержит переднюю и заднюю защитные области, соединенные между собой посредством сужения, при этом защитные области и сужение имеют поверхность, причем поверхность (10) имеет трехмерную структуру и предусмотрены подушечки (5, 6, 7, 11, 12, 13) с вентиляционными каналами (16). В структуре образованы ниши (8) и/или карманы (9) и между подушечками (5, 6, 7, 11, 12, 13) и поверхностью (10) расположена прокладка (17). 11 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к подушке, обладающей амортизирующими свойствами, для велосипедных брюк. Она содержит наружную оболочку (2) и сердцевину (3), а также, по меньшей мере, один слой (4), расположенный между наружной оболочкой и сердцевиной (3). Сердцевина (3) и слои (4) выполнены, по меньшей мере, из одного материала наполнителя, которые имеют различные коэффициенты твердости. Сердцевина (3) и/или слои (4) обладают возможностью изменять свои амортизирующие свойства за счет надувания. 3 н. и 14. з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение можно использовать в текстильной, легкой и других отраслях промышленности при изготовлении защитной одежды в условиях высоких температур окружающей среды. Теплосъемный эффект одежды зависит от свойств используемых материалов и рациональности конструкции, выполненной в виде жилета, разделенного на несколько зон, который одевается на тело человека и регулируется с помощью бретелей и застежкой с фиксаторами. Теплосъемная конструкция одежды состоит из теплоизолирующего воздухопроницаемого ячеистого слоя толщиной, равной 0,5 см, высокой степени деформации на изгиб с расположенными на нем карманами с терморегулирующими блоками охлаждения и влагорегулирующими блоками со специальным гидрогелем (абсорбент), расположенными в закрепленных на ячеистом слое карманах. Гидрогель и охлаждающий элемент представлены в виде чередующихся блоков, помещенных в специальные упорядоченные чередующиеся карманы разных размеров. Для улучшения физического состояния человека и удобства в эксплуатации участки в зонах наибольшего потоотделения на туловище, а именно межлопаточной области и области груди симметрично справа и слева и на участках ниже уровня подмышечных впадин. Каждый элемент в отдельности находится в полимерной оболочке. Теплосъемная конструкция одежды проста в изготовлении и эксплуатации при защите от повышенных температур. 1 ил.

Изобретение относится к швейной отрасли, а именно к изготовлению одежды для мужчин с ограниченными двигательными возможностями. Верхний мужской костюм с подкладкой из трикотажного полотна для людей в инвалидном кресле состоит из куртки и брюк. Куртка (1) с воротником стойкой (2) и рукавами (3) покроя реглан, по верхней части рукавов (3) проходит сквозная застежка (4) на разъемную тесьму-молнию от низа рукавов до верхнего края воротника-стойки (2). Манжеты (5) рукава (3) с магнитными кнопками. На переде куртки (1) боковые детали выполнены из эластичного трикотажного полотна для обеспечения комфортного движения руками. Сквозная застежка-планка 12 с фиксацией на ряд магнитных кнопок. Спинка куртки (1) со встречной складкой (13) посередине имеет боковые вставки (15) из эластичного трикотажа, обеспечивающие свободу движения при управлении коляской. Длина низа куртки поднята спереди и опущена сзади. Использование в костюме магнитных кнопок обусловлено функциональными требованиями. Куртка (1) со стороны подкладки имеет съемный трансформирующийся жилет из сетчатой ткани с накладными карманами (17) для вкладывания магнитоэластов с целью реабилитационного воздействия на биологически активные зоны инвалида. Брюки со смещенным в сторону передних половинок боковыми швами со сквозными застежками-молнией (19) и магнитными кнопками. Брюки имеют подрезы, мягкие складки, коленные вытачки для обеспечения комфорта в области сгиба колен. На передних и задних половинках брюк со стороны подкладки вниз от пояса (14) располагаются внутренние карманы (28) из сетчатой ткани, для вкладывания магнитоэластов. Расширяются эксплуатационные и реабилитационные возможности одежды для инвалидов-колясочников. 1 ил.

Способ производства предмета одежды (1; 50), включающий следующие операции: подготовка одного или нескольких набитых полуобработанных частей, которые предназначены для образования предмета одежды (1; 50) и каждая из которых содержит тканевое покрытие (5; 52), выстегивания согласно заданной схеме набитых полуобработанных частей и создание нерегулярных зон в набитых полуобработанных частях. В частности, операция создания нерегулярных зон в полуобработанных частях состоит в ограничении резервов цвета в соответствии с зонами (54) стегального шва набитых полуобработанных частей посредством нанесения цвета (6; 53), изображения (7) и/или подобного на тканевое покрытие (5; 52) набитых и стеганных полуобработанных частей с тем, чтобы декорировать или покрыть тканевое покрытие (5; 52) полуобработанных частей. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к швейной отрасли, а именно к изготовлению одежды в виде комбинезона, предназначенной для переноски (перемещения) вручную инвалидов-колясочников. Комбинезон состоит из передних и задних половинок, соединенных по боковой и шаговым линиям, детали переда (1) и спинки (2) выполнены не отрезными. По центру деталей переда, начиная от колена, с лицевой и изнаночной сторон ткани (для обеспечения прочности), настрочены вертикальные ленты-ремни (5), далее проходящие на спинку через плечевой шов и заканчивающиеся на уровне линии талии в центре спинки (2), образуя «V-образную» форму. На спинке в области лопаток горизонтально настрочена лента-ремень (6), огибающая спину и фиксируемая на уровне груди закрепками (7), образуя на груди петли-захваты (9). На уровне верхней части бедра и выше колена настрочены горизонтальные ленты-ремни (8), образующие петли-захваты (9) над коленями. Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей одежды для инвалидов-колясочников. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к трансформируемой одежде и, в частности, к одежде, изменяющейся в размерах и обеспечивающей удобство человека при совершении динамических движений. Трансформируемый жилет состоит из детали спинки, двух деталей переда, разъёмно соединяющихся посредством застежки на тесьму-«молнию», расположенной по центру переда, содержит три пары плечевых и три пары боковых деталей, выполненных из эластичного материала, которые взаимозаменяются попарно посредством присоединения с помощью застежек на тесьму-«молнию» к деталям переда и спинки по плечевым и боковым участкам, обеспечивая регулировку изделия по длине и ширине на участках обхвата груди, обхвата талии и линии низа. При этом посредством использования дополнительных частей застежек на тесьму-«молнию», расположенных на боковых частях деталей переда, происходит регулирование степени прилегания изделия к телу человека в зависимости от изменения толщины пакета материалов под изделием. 3 ил.
Наверх