一种具有充气结构的服装

技术领域

本发明涉及服装领域，尤其涉及一种具有充气结构的服装。

背景技术

本发明中充气服装主要是指充气保暖服装或其它防护性服装。例如，(1)苏文桢等基于美国NuDown公司的充气背心开发的一件新型的充气夹克，衣身充气面料由内外2层膜-织物复合材料通过热压黏合形成封闭气囊，各气囊之间通过空气通道相连，不充气气囊厚度为0.3cm，充满气气囊厚度为1.85cm。气囊呈菱形状且均匀分布于上半身，由连接气囊的橡胶充气泵和泄压阀实现对服装的充、放气的控制。袖子为防水型覆膜涂层面料和聚酯纤维里料的复合。(2)苏文桢等研制的充气夹克Mountain，该充气夹克衣身分成若干大小相等且相通的正六边形气囊，气囊中无其他填充物，最大充气厚度为1.9cm，廓形呈H型，气囊呈非直线排列，运动舒适性有所提升。(3)郝静雅等与兴丰强科技有限公司合作研发的一款充气马甲，该充气马甲衣身分成若干大小相等且相通的正六边形气囊，气囊中无其他填充物，最大充气厚度为2.5cm，款式为H型等宽立领男士马甲。

由上可知，目前绝大多数充气结构服装产品，款式多为宽松马甲。马甲款式可以保证体核相对温度稳定，裸露四肢方便人体活动且增加透湿透气性，从而提升着装舒适性。但发明人在实施的过程中发现至少存在以下缺点：

(1)热湿舒适性方面，马甲忽略了四肢所需的保暖防护，热舒适是体核温度和皮肤平均温度综合作用的结果，躯干和四肢温差过大不利于人体健康。躯干部分透湿只靠领口、袖口、下摆的开口和风箱效应透湿不够且不均匀。

(2)版型结构方面，充气马甲多为男女同款，但是充气结构服装一般较为硬挺，若不针对女性体型特征进行结构优化，会导致女性穿着充气结构服装时腹部产生过大松量从而使得风箱效应加剧，运动舒适度下降等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种具有充气结构的服装，主要应用于保暖服装或其它防护性服装，本发明目的是为了解决现有充气马甲忽略了四肢所需的保暖防护以及未针对男女性别特有的体型特征进行结构优化的问题。

具体的，主要通过以下技术方案来实现：

一方面，本发明提供了一种具有充气结构的服装，该服装包括：

可拆卸结构的充气层，采用PVC材料或涂层面料并结合热压工艺制作；所述充气层包括躯干部分、袖子部分和领子部分，其中，躯干部分充气层内部填充有物料，厚度为1～3cm，还设计有充放气口，不与袖子部分充气层连通；袖子部分充气层内部填充有物料，厚度为 0.5～2cm，还设计有充放气口；领子部分充气层不充气；其中，躯干部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率大于袖子部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率，袖子部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率大于领子部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率；所述充气层各部分的每个板片边缘采用热压工艺形成热压区域；

所述充气层的外表面采用纯棉布料包裹，形成棉布层。

优选地，将所述服装维度增加6～6.5cm。

优选地，所述服装长度延伸覆盖至人体臀线位置处。

优选地，袖子部分充气层包括外侧袖片充气层和靠近体侧袖片充气层，其中，靠近体侧袖片充气层厚度为0.5～1cm，且靠近体侧袖片充气层为全封闭结构。

优选地，所述热压区域的热压分割线距离板片边缘0.75cm。

优选地，在所述躯干部分充气层的背部和腋下设置有热压区域。

优选地，所述棉布层上设计有拉链，使得所述棉布层与位于棉布层外部的防风层通过所述拉链连接。

优选地，所述服装的打孔总面积/服装面积＝0.09。

优选地，打孔间距为1cm。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明针对人体不同区域的保暖性需求以及保暖性变化需求进行了分区设计，使得四肢也具有一定的保暖以及保暖可调节性，但是整体调节阈值和峰值低于躯干部分，设置独立的充放气口，也更能满足个体差异对于躯干和四肢保暖性的需求差异；

(2)女性胸腰差远大于男性，男女同款的马甲并不没有合理的分布人体生理活动和人体基本活动的松量需求，尤其腰腹松量往往过大，产生风箱效应，严重影响服装局部的保暖性，因此，结合相关人体热湿分布规律以及运动状态变化对人体体表特征影响规律进行了合理的结构线设计，能够使得服装更好满足人体对保暖和活动需求；

(3)由于充气部分为了保证不透气，是完全无法透湿的，但是双层之间热压胶连的位置是可以进行打孔的，结构线的分布较为均匀，选择合适的打孔方案可以在保证结构牢度的同时，提供一定的散湿散热量，使得服装整体的散湿散热更均匀。

附图说明

图1为现有技术中提供的人体3种状态下皮肤温度分布示意图；

图2为现有技术中提供的人体3种状态下皮肤湿度分布示意图；

图3为现有技术中提供的不同运动状态下人体体表区域分割示意图；

图4为本发明实施例提供的一种具有充气结构的服装的外层制版图；

图5为本发明实施例提供的一种具有充气结构的服装的充气层制版图；

图6为本发明实施例提供的热压区域设计示意图；

图7为本发明实施例提供的热压区域局部示意图；

图8为现有技术中提供的人体各部位占身体面积比分布图；

图9为本发明实施例提供的充气结构打孔设计示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚的理解本发明的核心思想，下面将结合附图对其进行详细的说明。

本发明提供的一种具有充气结构的服装，主要应用于保暖服装或其它防护性服装，选用长袖款式，根据四肢和躯干对保暖性需求的不同进行充气结构的分区设计；根据女性体型及生理特点进行服装结构设计，松量安排合理，便于行动；分割线宽度合理安排，使得服装在保留必要结构线、散湿区域的同时，具备最佳的保暖能力；分割处合理安排合适直径及间距的通孔来提供散湿。整体使得充气结构服装更加贴合女性生理结构，分区针对性满足人体部位不同的保暖性需求，更加均匀的排湿排汗能力，以及在人体活动时的灵活性。主要解决现有充气马甲忽略了四肢所需的保暖防护以及未针对男女性别特有的体型特征进行结构优化的问题。

一种具有充气结构的服装，包括复合充气层，充气层采用PVC材料或涂层面料并结合热压工艺制作，PVC材料容易清洁，而采用热压工艺不适合机洗，因此，将充气层设计为可拆卸的款式，方便拆卸清洗。所述充气层的外表面采用纯棉布料包裹，形成棉布层，棉吸湿导湿性能良好，亲肤性强，用其包裹充气层能增加服装整体的着装舒适度。在所述棉布层上设计有拉链，使得所述棉布层与位于棉布层外部的防风层通过所述拉链连接。因此，棉布层可以和外部的防风层进行结合穿着，也可单独穿着。所述充气层包括躯干部分、袖子部分和领子部分，其中，躯干部分充气层内部填充有物料，厚度为1～3cm，还设计有充放气口，不与袖子部分充气层连通；袖子部分充气层内部填充有物料，厚度为0.5～2cm，还设计有充放气口；领子部分充气层不充气；其中，躯干部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率大于袖子部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率，袖子部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率大于领子部分充气层内部填充物料的热阻变化斜率。

需要说明的是，人体身体各部位出汗量并不均等，其中50％出汗来自于躯干，其余来自头部、颈部、四肢，且躯干部分出汗强度越接近底部越弱。分别对男性与女性身体的18个局部分区出汗量及出汗率分布差异进行对比，研究发现男性局部出汗率高于女性，但是差异并不明显。男性与女性出汗率分布规律有相似性，例如，两者出汗量均由躯干到身体两侧出现逐渐减少到趋势；个别部位出汗率分布差异较大，例如，女性胸部出汗率明显高于男性，分析原因应该是女性受试者再实验过程中穿着文胸的原因。

另外，王永进等研究人体在排球运动过程中的生理变化特征，并进行了总结，如图1 所示，休息状态下，人体前额、胸部、腋下以及后背上部靠近颈部、后背下部靠近腰部的皮肤温度行相对较高；排球运动状态下，由于躯干运动产生的空气对流，对局部散热产生了影响,除了头部前额、脚部温度较高外，其他部位的温度都呈现下降的趋势；运动后休息状态下，由于运动产生的对流停止，人体体表的前额、腋下、胸部、后背上部、后背下部以及上臂部的温度迅速上升,并超过运动前的体表温度。如图2所示，为人体在不同运动状态下出汗率分布情况。在排球运动前,人体出汗基本为潜汗，其中前额和腋下相对湿度值最高；在进行排球运动时,虽然有因运动产生的空气对流对散热造成的影响，但是身体大部分部位的温度呈现下降趋势,也正因为温度下降,大量的多余热量需要以液态汗也就是显汗的形式对外散失,所以体表不同部位都呈现上升趋势，其中前额、前胸上部、后背上部、后背下部以及上臂部的上升趋势最为明；当运动后再次休息时，身体所有部位的相对湿度都超过100％,体表均呈现湿的状态，因此体表已经没有明显的湿度分区了。因此，总的来说，人体出汗量与人体散热需求相关，在动—静—动的活动状态变化过程中，上半身躯干部分对于散热需求更大，所以出汗量也相应较多，出汗率分布由躯干向两侧出现递减趋势。研究表明，皮肤伸展大的方向与皱纹的方向垂直，王永进等研究了人体运动状态对于体表特征变化的影响，总结了人体体表所需的13条运动结构线，如图3所示。

因此根据以上理论进行了服装结构线的设计，如图4和5所示，充气层结构的具体设计如下：

复合充气层结构设计主要包括气块分布合理性，充气放气便捷性，充放气调节阈值，气块分布、间隔合理性，透湿透气性改善。根据相关研究表明，人体四肢与躯干对保暖需求不一致，但人体热舒适是产热与散热平衡以及皮肤温度和人体核心温度两者的综合作用的结果，所以也不能完全忽视对四肢的防寒保暖。因此，针对不同区域选择了不同的充气结构，分区絮料填充：

(1)躯干部分：躯干确是人体保暖性需求较高的部位，但是人体热舒适取决于产热与散热平衡以及皮肤温度和人体核心温度两者的综合作用的结果，直接忽视双臂保暖是不合理的，并且躯干部分大范围保暖性调节双臂保暖性无法调节造成的差异很大，不利于人体健康。因此，躯干对保暖性要求很高，温度耐受范围小，调节需求也更大，需要填充2～3cm充气厚度时表现良好、热阻变化斜率较大、较轻的充气结构。设置独立充放气口，不与袖片连通，但躯干各片之间进行连通。

(2)袖子部分：双臂对保暖性需求较小，调节需求与躯干不完全一致，对灵活性要求更高，需要填充较薄、较轻、保暖性能良好、热阻变化斜率大的充气结构。设置独立充放气口，不与躯干连通。袖子部分充气层包括外侧袖片充气层和靠近体侧袖片充气层，外侧袖片充气厚度调节在0.5～2cm之间，靠近体侧袖片保暖性需求小，且充气过厚不利于运动，故该部分设计为全封闭结构，充气厚度为0.5～1cm。

(3)领子部分：领部不充气，单层优倍暖填充弥补保暖性差距。

本发明采用较为修身的7开身、3片袖版型，将省道与结构线符合运动状态下人体体表变化规律，再使得服装更贴合女性身体曲线的同时符合人体运动规律。

为了保持胸腰臀松量合理，当将所述服装维度增加6～6.5cm，以弥补因充气厚度增加内部松量损失，而长度设计，根据相关研究表明，当服装长度位于胯部上下时，其保暖效果会小于稳态环境下絮片的保暖效果，随着服装长度继续加长，保暖效果会逐渐变好。但是服装长度过长会影响人体活动，并且会加剧运动过程中产生的风箱效应，使得服装保暖性下降。充气结构本身较为硬挺，人体贴合性较差，因此，为了兼顾服装保暖性和着装舒适度，最终将服装长度设计为延伸覆盖至人体臀线位置处。

如图6和图7所示，热压区域的具体设计如下：

热压区域需要兼顾保暖、密封、连接、分散透气孔的功能。所以热压区域的设计结合了人体散热、散湿分布规律相关研究，人体运动对体表特征变化的相关研究，以及实际使用操作方面的考量。充气层填充与棉布层内，故充气层板片直接使用复合充气结构服装外层版净版，将净版进行拼合，保留不能拼合的结构线，尽可能减少板片数量，保证气流通常，加工便捷。当气块间隔在1.5cm时对充气层热阻几乎无影响，热压区域为每个板片边缘热压0.75cm拼合后为1.5cm，气块间距为1.5cm，使得充气结构在保有必要分割、散湿热压区域状态下热阻最大化。

因为充气结构充气部分完全无法透湿，单靠服装开口和少量空气流动不足以满足人体散湿需求，并且散湿不够均匀。所以为了能提供合适的散失口，需要在合理的位置增加热压区域。背部和腋下为人体上半身透湿透气需求较大的区域，在这些区域特意增加了热压区域。配合外层吸湿、导湿性能优良的纯棉布料，能进一步增加服装的舒适性。

热压区域和充气部分会形成自然的厚度落差，形成一定的活动松量，故可以利用热压分割线来预留部分运动松量。结构线分割参考人体运动体表区域分割图，相关研究表明皮肤伸展大的方向与皱纹的方向垂直，故根据人体皱纹走向对腋下、背部增加的区域进行结构设计，在满足保暖、透湿的前提下满足人体运动松量的需求。

预留填充絮片需要的开口，填充完毕后再进行热压。大身侧片均有多余连接部分或插入连接部分的开口，作为各片之间气体流通的通道。预留充气口，方便充放气操作。

本发明所述服装的打孔设计如下：

根据服装覆盖面积及该区域内所需的散湿量的量化计算来分析打孔数量及排布的合理性。Stevenson的人体表面积计算公式如下：

A

式中：A

W——体重，kg

H——身高，cm。

根据计算Stevenson的人体表面积计算公式，计算GB/T 1335.2——2008《中华人民共和国国家标准服装号型女子》中A体型系列，身高160cm，体重50kg结果为1.4631m

冬季服装设计中，透湿满足人体浅汗排湿即可，根据Fanger提出的通过皮肤表面不显汗蒸发所丧失的热量(E

E

E

式中：E

t

P

在温度10℃，相对湿度50％的环境下，取人体平均皮肤温度33℃，根据上式计算结果为：13.61W/m

综上可知，身高160cm、体重50kg女性在在温度10℃，相对湿度50％的环境下，人体平均皮肤温度为33℃，穿着该符合充气结构服装时所需蒸发散热量为：9.52W。

由于充气层充气部分完全无法透湿透气，但连接部位打孔不影响整体的充气结构，且为热湿空气提供了通道，提升了服装的透湿透气性能。

充气结构打孔设计方案如图9所示，打孔总面积/服装面积＝0.09，打孔间距为1cm，测得单位蒸发散热量为54.72W/m

下面通过几个实验案例的数据对本发明公开的一种具有充气结构的服装的热阻以及适用对象进行说明：

(1)经暖体假人测试，该充气服装，躯干部位充气厚度为1cm时，服装在上身部位的热阻约为2.2克罗。根据人体的热平衡方程，该热阻值适合一个4km/h走行的人在4℃左右、相对湿度50％、风速<0.1米/秒的环境中长时间保持热中性。该热阻值适合一个安静站立的人在15℃左右、相对湿度50％、风速<0.1米/秒的环境中长时间保持热中性。

(2)经暖体假人测试，该充气服装，躯干部位充气厚度为2cm时，服装在上身部位的热阻约为2.8克罗。根据人体的热平衡方程，该热阻值适合一个4km/h走行的人在-2℃左右、相对湿度50％、风速<0.1米/秒的环境中长时间保持热中性。该热阻值适合一个安静站立的人在11℃左右、相对湿度50％、风速<0.1米/秒的环境中长时间保持热中性。

(3)经暖体假人测试，该充气服装，躯干部位充气厚度为3cm时，服装在上身部位的热阻约3.4克罗。根据人体的热平衡方程，该热阻值适合一个4km/h走行的人在-8℃左右、相对湿度50％、风速<0.1米/秒的环境中长时间保持热中性。该热阻值适合一个安静站立的人在8℃左右、相对湿度50％、风速<0.1米/秒的环境中长时间保持热中性。

本发明选用长袖款式，根据四肢和躯干对保暖性需求的不同进行充气结构的分区设计；根据女性体型及生理特点进行服装结构设计，松量安排合理，便于行动；分割线宽度合理安排，使得服装在保留必要结构线、散湿区域的同时，具备最佳的保暖能力；分割处合理安排合适直径及间距的通孔来提供散湿。整体使得充气结构服装更加贴合女性生理结构，分区针对性满足人体部位不同的保暖性需求，更加均匀的排湿排汗能力，以及在人体活动时的灵活性。解决了现有充气马甲忽略了四肢所需的保暖防护以及未针对男女性别特有的体型特征进行结构优化的问题。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。