专利名称：一种新型衣下空间微气候模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属模拟和测量装置领域，特别是涉及一种新型衣下空间微气候模拟装置。
背景技术：
服装微气候的模拟与测试是服装舒适性测试中的重要研究内容，其目的是通过模 拟构建人体与服装间的微小气候条件，进行人体舒适性和织物透热、透湿等性能的研究。微 气候仪与许多透湿测量装置的主要区别在于透湿测量装置通常没有"衣下空间"，而微气候 仪存在"皮肤"与"服装"之间的"衣下空间"。目前已有多种形式的微气候仪出现，其共同特 点都是可以测量模拟皮肤和织物之间以及环境的温湿度，并通过微气候室和环境的温湿度 条件的差异来判定人体与织物、环境之间的关系，不同的主要是他们的出汗系统设计。Van Beest等研制的织物透湿性测量装置(Beest V， Simple apparatus to measure watervapor resistance oftextile [J] ， Text. Res. J， 1986， 56 (9) :566-568.)，原则上并不是微气候仪， 当简单改造可以构建出微气候仪，与其他微气候仪相似，它使用微孔膜织物作为模拟皮肤， 其最大特点就是根据毛细管原理来测量透湿量，但是没有调节出汗量的能力；原田隆司等 研制的微气候仪(原田隆司、土田和义、内山生，衣服材料0水分i热0移动特性[J]，日本 纤维机械学会志，1982，35(5) :203-209.)是使用盛水容器并在水表面覆盖0. 38 y m的聚四 氟乙烯膜来模拟潜汗，而使用布满O. 3mm孔的0. 6mm铜板来模拟汗量较大的显汗，但不能测 量出汗量；姚穆等研制的织物微气候仪(姚穆、施楣梧、张一心，织物微气候仪II型的研制 [J]，纺织标准与质量，1991， (6) :30-33.)，是在透湿杯上覆盖微孔膜模拟皮肤来模拟人体 表面出汗，通过测量水位的下降量来测量出汗量并通过步进电机控制的水泵向杯中补充水 分，但是不能主动控制出汗量，同时模拟皮肤和透湿杯中水位存在一定的空气层，其透湿阻 力是受空气层的影响的；谌玉红等以热板仪为基础构建了微气候仪(谌玉红、唐世君、蒋培 清等，一种新型的织物热湿传递性能测试仪，天津纺织工学院学报，1998， V17(4) :82-86.)， 但使用注射器定量向模拟皮肤中注水的方式来定量控制蒸发量，但在实验过程中，随着皮 肤水分的减少会影响实验的稳定性；崔慧杰等研制可模拟服装与人体相对运动，"衣下空 间"周期变化的微气候仪(崔慧杰、施鸿才，织物动态热湿舒适性能汽相缓冲作用测试仪 研制[J].纺织学报，1997，18(6) :347)，它以热板仪覆盖模拟皮肤制作，是用喷水使模拟皮 肤润湿来模拟人体出汗的，同样地，其水蒸发量受皮肤含水量的不断减少而变化；陈益松 利用等水位原理为零下低温条件下使用的以平板仪构建的微气候仪设计了自动供水系统 (Fan J，Cheng X and Chen Y S，An experimental investigation ofmoistureabsorption and condensation in fibrous insulations under low temperature, Exp. Therm. Fluid Sci. 2003,27(6) :723-729)，后钱晓明运用虹吸原理进一步改进了该供水系统，但同样不能 主动调节供水量；周小红等研制了低温环境下使用的微气候仪(周小红、王善元、陈儿同 等，低温织物微气候测试仪，纺织学报，2003， 24 (5) :54-56)，其主要结构也是以透湿杯为基 础构建，使用毛细管来测量水蒸发量，同时使用半导体制冷装置制造了一个零下的低温环境，但是，其水蒸发量受制于模拟皮肤和织物的透湿特性，并不能主动控制出汗量。综上所 述，现有的微气候仪主要分为两类，一类是以透湿杯为基础构建，另一类是以平板仪为基础 构建，虽然有一些能够测量水蒸发量，但都不能主动调节蒸发量，实际也就是不能主动调节 衣下微气候的湿度，给模拟人体衣下微气候的实际环境造成了局限。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型衣下空间微气候模拟测量装置， 以解决不同微气候条件下服装面料透湿性能模拟与测量的问题。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种新型衣下空间微气候 模拟装置，由尼龙底座、皮肤出汗模拟部分、衣下微气候模拟实验区组成。皮肤模拟出汗部 分由模拟皮肤通过橡胶圈及加固铁圈紧箍在金属盘上部，控温传感器固定于金属盘侧面， 加热电阻丝布置于金属盘底面，隔热材料在加热电阻丝下方，由水管向模拟皮肤与金属盘 之间的空间通入压力的水，水在由温度和压力联合作用下通过模拟皮肤微孔膜形成模拟汗 汽，模拟皮肤上有一温度传感器检测皮肤温度；衣下微气候模拟实验区由尼龙套筒置于出 汗模拟装置上方，试样压环将织物试样固定于尼龙套筒上，湿度传感器和温度传感器固定 于尼龙套筒上且位于织物试样下方；固定螺丝将金属压环、尼龙套筒、覆盖出汗模拟皮肤的 金属盘、尼龙底座固定在一起。 所述的金属盘底部连接供水管，供水管另一端高于模拟装置固定于金属支架上， 水位高于出汗模拟皮肤0. 3 3. 0米。 所述的织物试样通过压环和螺丝固定于尼龙套筒上，选择不同高度的套筒可以改
变微气候空间的大小。 有益效果 在模拟出汗皮肤测试装置基础上研制了一个微气候透湿性能的测试仪器。它以 独特的供水和模拟出汗方式，弥补了以往微气候仪在供水出汗方面的不足和缺陷，不但能 在内外等温和非等温的情况下测试织物的透湿性能，还能较真实的模拟人体实际穿着的情 况。利用该仪器对Gore-Tex织物进行透湿性能试验，不但可以了解Gore-Tex这种特殊功 能性织物的透湿能力，而且通过与其他普通织物的对比，更直观地了解Gore-Tex织物的穿 着湿舒适性。同时，通过对新型仪器的测试方法和传统的透湿杯测试方法进行相关性研究， 表明该仪器在内外等温条件下与透湿杯法有较强相关性。总之，该仪器的成功研制为人体 衣下空间织物透湿性测试领域提供了一种可靠的模拟测试仪器和测试方法。
图1为本实用新型结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本
实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。[0011] 实施例l —种新型衣下空间微气候模拟装置，由尼龙底座、皮肤出汗模拟部分、衣下微气候 模拟实验区组成。皮肤模拟出汗部分由模拟皮肤8通过橡胶圈及加固铁圈6紧箍在金属盘 3上部，温度传感器4固定于金属盘3侧面，用来控制金属盘(3)底部的加热电阻丝(2)对 金属盘上的水加热，隔热材料1在加热电阻丝2下方起到保温作用，由水管15向金属盘3上 方和模拟皮肤8之间的空间通入压力的水，水在温度和压力作用下通过微孔膜出汗皮肤形 成模拟汗汽，皮肤温度传感器10固定于模拟皮肤8检测表面温度；衣下微气候模拟实验区 由尼龙套筒7置于出汗模拟装置的上方，试样压环9将织物试样13固定于尼龙套筒7上， 湿度传感器11和温度传感器12固定于尼龙套筒7上且位于织物试样13下方；固定螺丝14 将金属压环9、尼龙套筒7、覆盖模拟皮肤8的金属盘3、尼龙底座5固定在一起。 利用一个被直立固定在支架上的供水管15作为储水管，该供水管15中注满了蒸 馏水，形成加压水柱。由于采用微孔膜透湿织物作为模拟皮肤8，因此当水从模拟皮肤8表 面以汗气的形式不断蒸发出去时，供水管15中的水将在水柱压力的作用下自动补充到模 拟皮肤8下面的金属盘3中，那么蒸发掉多少水量就补充进来多少水量，所以实现了供水量 的自动调节与控制，无须人工干涉，又不会产生大量积水现象。由于水管中水位的高度可以 自由设定，不同高度的水柱将产生不同大小的水压，在不同水压作用下，出汗皮肤的出汗速 率将不同，同时改变模拟皮肤8的类型和控制模拟皮肤8不同的表面温度，也可以改变出汗 速率。由于不同透湿能力的试样，在其微气候区产生的水蒸气压力不同，所以导致了水柱水 位下降量的不同，实现了高透湿能力试样测试时水位下降量大、低透湿能力试样测试时水 位下降量�。匝耐甘恐苯颖硐衷谒幌陆档母叨壬�。 由于具备了上述结构，模拟微气候透湿性能测试仪的测试过程如下测试时水在 压力的作用下进入金属盘3中被加热，模拟皮肤用的Gore-Tex织物与水面直接接触，水份 在热与压力的驱动下，以水蒸气的形式透过模拟皮肤8，模拟了人体皮肤出汗的情形。水蒸 气在试样与模拟皮肤8之间的微气候区形成一连续的湿度梯度，在浓度的驱动下，水蒸气 透过试样传递到环境中。被放置于金属盘3中的温度传感器4测量水的温度，从而实现对 加热温度进行精确控制，保证浓度梯度的连续稳定。利用靠近试样内表面的传感器监测微 小气候中试样内表面的温度和相对湿度变化情况，在测试界面上实现实验过程中实时采集 数据的直观显示。通过测试织物试样13的总透湿量可以直接从水位下降的高度中读出。 该测试仪器模拟人体出汗的状态下热量和汗汽从模拟皮肤表面散逸，通过织物内 空气层、织物及织物外表面空气层与环境进行热湿交换的全过程，从而反映织物对水蒸气 的透过能力和对人体热舒适性的影响。微气候仪可根据对织物内外湿度差的测量来估算出 在穿着条件下的实际的湿阻。其温度控制范围为模拟皮肤温度为30 5(TC，供水水位可 控制在50 2500mmH20。本仪器即可以测试与评价织物稳态下湿传递性能，同时也可以测
量微气候区的动态湿传递响应过程。具有以下特点和功能 模拟皮肤8的温度可以在室温到5(TC范围内调节。 模拟出汗系统采用被动供水方式，供水压力可以调节，从而实现皮肤出汗量的调 节。 织物的透湿量可以直接测得，从而计 出穿着条件下织物的湿阻。
权利要求一种新型衣下空间微气候模拟装置，由尼龙底座、皮肤出汗模拟部分、衣下微气候模拟实验区组成，其特征是所述的皮肤模拟出汗部分由模拟皮肤(8)通过橡胶圈及加固铁圈(6)紧箍在金属盘(3)上部，温度传感器(4)固定于金属盘(3)侧面，加热电阻丝(2)布置于金属盘(3)底面，隔热材料(1)在加热电阻丝(2)下方，由水管(15)向模拟皮肤(8)与金属盘(3)之间的空间通入具有压力的水，皮肤温度传感器(10)固定于模拟皮肤(8)上；所述衣下微气候模拟实验区由尼龙套筒(7)置于覆盖有出汗模拟皮肤(8)的金属盘(3)上方，试样压环(9)将织物试样(13)固定于尼龙套筒(7)上，湿度传感器(11)和温度传感器(12)固定于尼龙套筒(7)上且位于织物试样(13)下方；固定螺丝(14)将金属压环(9)、尼龙套筒(7)、覆盖出汗模拟皮肤(8)的金属盘(3)、尼龙底座(5)固定在一起。
2. 根据权利要求1所述的一种新型衣下空间微气候模拟装置，其特征是所述金属 盘底部连接供水管(15)，供水管(15)另一端固定于金属支架上，水位高于出汗模拟皮肤 0. 3 3. 0米。
3. 根据权利要求1所述的一种新型衣下空间微气候模拟装置，其特征是所述的织物试样(13)通过式样压环(9)和螺丝(14)固定于套筒(7)上，选择不同高度的套筒可以改 变微气候空间的大小。
专利摘要本实用新型涉及一种新型衣下空间微气候模拟装置，测试装置置于塑料固定底座(5)上，模拟皮肤(8)固定于金属盘(3)上，由水管(15)通入水，在金属盘(3)侧面有温控传感器(4)，下面是加热电阻丝(2)，上面实验区由尼龙套筒(7)、试样压环(9)、皮肤温度传感器(10)和湿度传感器(11)、温度传感器(12)和织物试样(13)组成，织物试样(13)被试样压环(9)及固定螺丝(14)紧固在尼龙套筒(7)上，皮肤温度传感器(10)固定在模拟皮肤(8)表面，湿度传感器(11)和温度传感器(12)固定在尼龙套筒(7)上靠近织物试样(13)内表面的位置。本实用新型为织物透湿性的测试领域提供了一种可靠的模拟测试仪器。
文档编号G01N15/08GK201488994SQ20092020793
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者张铁蕊, 徐军, 陈益松 申请人:东华大学
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