DE102006035189B4

DE102006035189B4 - Flat structure, fleece, knitted fabric, woven fabric, spacer fabric, heat or sound insulation as well as hollow fiber for the transport of heat energy

Info

Publication number: DE102006035189B4
Application number: DE200610035189
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Blinn (FH), 66954; Antoni Prof. Dr. 65347 Picard
Original assignee: Fachhochschule Kaiserslautern; Fachhochschule Kaiserslautern 66482
Current assignee: Fachhochschule Kaiserslautern; Fachhochschule Kaiserslautern 66482
Priority date: 2006-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-07-30
Also published as: DE102006035189A1

Abstract

Flächige Struktur vorbestimmter Dicke mit einer ersten Oberfläche (3) und einer zweiten Oberfläche (5), geeignet zum Transport von Wärmeenergie, wobei die flächige Struktur (1) mindestens eine Hohlfaser (6) besitzt, deren Länge ein Vielfaches der Dicke der Struktur (1) entspricht und deren Verlauf innerhalb der Struktur (1) vielfach zwischen der ersten Oberfläche (3) und zweiten Oberfläche (5) wechselt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (6) einen dicht verschlossenen Hohlraum (9) bildet, der teilweise mit einer verdampfbaren Arbeitsflüssigkeit (10) gefüllt ist, wobei der auf oder an der ersten Oberfläche (3) verlaufende Abschnitt der Hohlfaser (6) einen Kondensationsbereich (25) und der auf oder an der zweiten Oberfläche (5) verlaufende Abschnitt der Hohlfaser (6) einen Verdampfungsbereich (24) für diese Arbeitsflüssigkeit (10) bildet.Flat structure of predetermined thickness with a first surface (3) and a second surface (5), suitable for transporting thermal energy, the flat structure (1) having at least one hollow fiber (6), the length of which is a multiple of the thickness of the structure (1 ) and their course within the structure (1) often changes between the first surface (3) and the second surface (5), characterized in that the hollow fiber (6) forms a tightly closed cavity (9), which is partially vaporizable Working liquid (10) is filled, the section of the hollow fiber (6) running on or on the first surface (3) being a condensation area (25) and the section of the hollow fiber (6) running on or on the second surface (5) being an evaporation area (24) forms for this working fluid (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine flächige Struktur zum Transport von Wärmeenergie gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Vlies, Gewirk oder Gewebe gemäß Patentanspruch 20, ein Abstandsgewebe gemäß Patentanspruch 21, eine Wärme- oder Schalldämmung gemäß Patentanspruch 22 sowie eine Hohlfaser gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 23.The invention relates to a planar structure for the transport of heat energy according to the preamble of patent claim 1, a nonwoven, knitted or woven fabric according to claim 20, a spacer fabric according to claim 21, a thermal or acoustic insulation according to claim 22 and a hollow fiber according to the preamble of claim 23 ,

Gattungsgemässe Strukturen besitzen einen weiten Anwendungsbereich. Sie sind überall dort vorteilhaft einsetzbar, wo die Struktur Bereiche unterschiedlicher Temperaturen trennt und die Temperatur in zumindest einem Bereich in Richtung der Temperatur des anderen Bereichs verändert werden soll. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet stellen Bekleidungen und technische Textilien dar.Generic structures have a wide range of applications. They can be used advantageously wherever the structure separates regions of different temperatures and the temperature is to be changed in at least one region in the direction of the temperature of the other region. A preferred field of application is clothing and technical textiles.

Ein grosses Interesse an solchen Strukturen besteht beispielsweise von Seiten der Schuh- und Textilindustrie, insbesondere der Bekleidungsindustrie. Dort gewinnt neben einem ansprechenden Design immer mehr der Tragekomfort und die Tragehygiene an Bedeutung. Beide werden massgeblich vom materialabhängigen Wärme- und Dampfdurchgang durch einen Schuh oder ein Kleidungsstück bestimmt.There is a great interest in such structures, for example, from the footwear and textile industry, in particular the clothing industry. In addition to an appealing design, wearing comfort and personal hygiene are becoming increasingly important. Both are largely determined by the material-dependent heat and steam passage through a shoe or a garment.

Vor Probleme ist die Textilindustrie immer dann gestellt, wenn ein Kleidungsstück zum Tragen in einem grossen Temperaturbereich bestimmt ist. Dies trifft beispielsweise für Allwetterbekleidungen zu, die sowohl im Winter als auch im Frühjahr oder Herbst zum Einsatz kommen und daher sehr unterschiedlichen Anforderungen genügen müssen. Entsprechendes gilt für Winterbekleidung, die vor tiefen Temperaturen schützen soll, gleichzeitig aber auch in warmer Umgebung, wie zum Beispiel bei kurzen Aufenthalten in beheizten Räumen, beispielsweise in Kaufhäusern, noch tragbar sein muss.The textile industry is always faced with problems when a garment is intended to be worn over a wide temperature range. This applies, for example, to all-weather clothing, which is used both in winter and in spring or autumn and therefore has to meet very different requirements. The same applies to winter clothing, which should protect against low temperatures, but at the same time in a warm environment, such as for short stays in heated rooms, for example, in department stores, still be portable.

Ein weiteres Beispiel stellen Sportbekleidungen dar, wie sie unter anderem für den Ski- oder Motorradsport Verwendung finden. Diese sollen einerseits vor Auskühlung schützen, beispielsweise beim Anstehen am Lift, der Bergfahrt in einer Sesselbahn oder durch den Fahrtwind beim Motorradfahren. Andererseits soll ein Aufheizen der jeweiligen Person während der sportlichen Betätigung oder bei Fahrten im Stau oder in der Stadt möglichst vermieden werden.Another example is sports clothing, such as those used for skiing or motorcycle use. On the one hand, these are intended to protect against cooling down, for example when standing at the lift, uphill in a chairlift or through the airstream when riding a motorcycle. On the other hand, a heating of the respective person during exercise or when driving in traffic jams or in the city should be avoided as far as possible.

Dieselbe Problematik stellt sich in Verbindung mit technischen Textilien und anderen textilen Gegenstände, wie zum Beispiel Schlafsäcken, Zelten oder Decken, deren Benutzung im Sinne eines breiten Einsatzbereichs sowohl bei hohen als auch niedrigen Temperaturen möglich sein soll. Ähnlich verhält es sich mit Verdecken von Kabrioletts, bei denen angesichts tiefer Temperaturen im Winter ein hohes Wärmedämmvermögen erwartet wird, während im Sommer hingegen einen Wärmestau im Fahrzeuginneren verhindert werden soll.The same problem arises in connection with technical textiles and other textile articles, such as sleeping bags, tents or blankets, whose use in the sense of a wide range of applications is to be possible both at high and low temperatures. The situation is similar with the concealment of convertibles, where, given the low temperatures in winter, a high degree of thermal insulation is expected, whereas in summer, heat accumulation inside the vehicle is to be prevented.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich aber auch auf industrielle Bereiche. So besitzen Schalldämmungen aufgrund ihrer porösen Struktur im Regelfall auch ein hohes Wärmedämmvermögen. Bei der Schallisolierung von Wärmequellen, wie zum Beispiel von Verbrennungsmotoren, stellt sich diese Eigenschaft jedoch zumeist als kontraproduktiv heraus, da mit der Schallisolierung aufgrund deren inhärenter Wärmedämmeigenschaften gleichzeitig eine Überhitzung der Wärmequelle droht.The field of application of the invention also extends to industrial areas. Due to their porous structure, sound insulation usually also has a high thermal insulation capacity. In the sound insulation of heat sources, such as internal combustion engines, this property, however, turns out to be mostly counterproductive, since the sound insulation due to their inherent thermal insulation properties simultaneously threatens overheating of the heat source.

Darüber hinaus ist die Verwendung gattungsgemäßer Strukturen auch im Kraftwerksbau denkbar, wo die im Zuge der Gewinnung elektrischer Energie anfallende Wärmemenge abgeführt werden muss.In addition, the use of generic structures is also conceivable in power plant construction, where the amount of heat resulting from the production of electrical energy has to be dissipated.

Zum Transport von Wärmeenergie sind sogenannte Heatpipes bekannt. Diese bestehen aus einem gasdichten, an beiden Enden verschlossenen Rohr, das mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist. Wird das eine Ende der Heatpipe in den Bereich einer Wärmequelle gestellt, so findet infolge der damit einhergehenden Erwärmung der Arbeitsflüssigkeit ein Verdampfungsvorgang im Inneren statt, wobei die dafür erforderliche Wärmeenergie der Wärmequelle entzogen wird.For the transport of heat energy so-called heat pipes are known. These consist of a gas-tight, closed at both ends tube, which is filled with a working fluid. If the one end of the heat pipe is placed in the region of a heat source, as a result of the associated heating of the working fluid, an evaporation process takes place in the interior, wherein the heat energy required for this purpose is withdrawn from the heat source.

Der beim Verdampfen entstehende Dampfdruck bewirkt eine Ausbreitung des Dampfes in Richtung des anderen Endes der Heatpipe, das sich in einer gegenüber dem ersten Ende kälteren Umgebung befindet. Dort findet infolge der Abkühlung des Dampfes ein Kondensationsvorgang statt, im Zuge dessen Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben wird. Das dabei entstehende Kondensat gelangt schwerkraftbedingt oder mit Hilfe von Kapillarkräften wieder zurück zum ersten Ende der Heatpipe, wodurch der Kreislauf der Arbeitsflüssigkeit geschlossen wird.The vapor pressure generated upon evaporation causes the vapor to spread toward the other end of the heat pipe, which is in a colder environment than the first end. There is a condensation process takes place as a result of the cooling of the steam, in the course of which heat energy is released to the environment. The resulting condensate passes by gravity or with the help of capillary forces back to the first end of the heat pipe, whereby the cycle of the working fluid is closed.

Auf diese Weise ist ein Wärmetransport von einer warmen Umgebung in Richtung einer kalten Umgebung möglich. Dieser Effekt wird beispielsweise in der Elektro- oder Elektronikindustrie ausgenutzt, um elektrische oder elektronische Bauteile, wie zum Beispiel Prozessoren, geräuscharm zu kühlen.In this way, a heat transfer from a warm environment in the direction of a cold environment is possible. This effect is exploited for example in the electrical or electronics industry to cool noise electrical or electronic components, such as processors.

Aus der US 5 269 369 A ist darüber hinaus auch schon die Verwendung von Heatpipes in Verbindung mit Bekleidungen und Decken zur Erreichung eines Wärmeausgleichs in der Ebene der Bekleidung oder Decke bekannt. Dort wird vorgeschlagen, an der Innenseite einer Textilie eine Vielzahl von Schläuchen anzuordnen, die sich von wärmeren Körperbereichen, wie zum Beispiel dem Torso, zu kälteren Körperbereichen, wie zum Beispiel den Extremitäten, erstrecken. Durch Verdunstung einer Arbeitsflüssigkeit im Bereich des Torso und einer Dampfströmung durch die Schläuche zu den Extremitäten soll auf diese Weise mit körpereigener Wärmeenergie ein Erwärmen der Extremitäten erreicht werden.From the US 5 269 369 A moreover, the use of heatpipes in conjunction with clothing and blankets to achieve a heat balance in the plane of the clothing or blanket is already known. There, it is proposed to arrange on the inside of a textile, a plurality of hoses to be cooled by warmer parts of the body, such as the torso Body areas, such as the extremities, extend. By evaporation of a working fluid in the region of the torso and a flow of steam through the tubes to the extremities warming of the extremities should be achieved in this way with the body's own heat energy.

Die WO 2006/073269 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Kühlen einer Wärmequelle, die beispielsweise von elektrischen Komponenten, Prozessoren oder elektronischen Displays gebildet wird. Im Sinne einer möglichst weitgehenden Miniaturisierung ist die Vorrichtung in das Gehäuse des elektronischen Geräts integriert, wobei das flüssigkeitsdichte Gehäuse ein Kühlmedium aufnimmt. Das Kühlmedium ist geeignet, einen Phasenwechsel durchzuführen, um unter Ausnutzung des Funktionsprinzips einer Heatpipe Wärme von einer Wärmequelle abzutransportieren. Den Rückfluss des Kondensats bewerkstelligt dabei eine von einer Faseransammlung gebildete Kapillarstruktur, die die Kühlflüssigkeit absorbiert. Die Fasern können eine Hohlfaserstruktur, einen unregelmäßigen Querschnitt zur Bildung offener Kanäle oder eine aufgeraute Oberfläche aufweisen, um die Kapillarwirkung zu verbessern oder zu ermöglichen. Um den Rückfluss des Kondensats nicht zu behindern, sind die Fasern folglich nicht in Kammern unterteilt. Die Fasern sind also nicht in der Lage, selbst als Heatpipe zu fungieren.The WO 2006/073269 A1 describes a device for cooling a heat source, which is formed for example by electrical components, processors or electronic displays. In terms of miniaturization as far as possible, the device is integrated in the housing of the electronic device, wherein the liquid-tight housing receives a cooling medium. The cooling medium is suitable for carrying out a phase change in order to remove heat from a heat source by utilizing the operating principle of a heat pipe. The reflux of the condensate accomplished thereby a capillary structure formed by a fiber accumulation, which absorbs the cooling liquid. The fibers may have a hollow fiber structure, an irregular cross-section to form open channels, or a roughened surface to enhance or facilitate capillary action. Consequently, in order not to hinder the reflux of the condensate, the fibers are not divided into chambers. The fibers are therefore not able to act as a heat pipe itself.

Die DE 1 710 622 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung unsinkbarer Textilien. Der dortige Grundgedanke besteht darin, eine Hohlfaser durch Anordnung von Querwänden in luftdicht abgeschlossene Kammern zu unterteilen. Um einen maximalen Auftrieb zu erzeugen, sind die Kammern vollständig mit Luft gefüllt. Ein aus solchen Fasern hergestelltes Kleidungsstück besitzt neben der erwünschten Unsinkbarkeit zwar ebenfalls eine gute Wärmeisolation, ist jedoch zur aktiven Wärmeregulierung im Sinne eines Wärmetransports weg von der Wärmequelle ungeeignet.The DE 1 710 622 A1 discloses a process for making unsinkable fabrics. The local idea is to divide a hollow fiber by arranging transverse walls in hermetically sealed chambers. To create maximum buoyancy, the chambers are completely filled with air. Although a garment made from such fibers, in addition to the desired unsinkability, also has good thermal insulation, it is unsuitable for active thermal regulation in terms of heat transfer away from the heat source.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Struktur, ein Vlies, Gewirk, Gewebe, Abstandsgewebe oder eine Wärme- oder Schalldämmung zu schaffen, mit der bzw. dem ein selbstregulierender Temperaturausgleich zwischen zwei von der Struktur, dem Vlies, Gewirk, Gewebe, Abstandsgewebe oder der Wärme- oder Schalldämmung räumlich getrennten Bereichen möglich ist.It is the object of the present invention to provide a structure, a nonwoven, knitted fabric, woven fabric, spacer fabric or a thermal or acoustic insulation with which a self-regulating temperature balance between two of the structure, the nonwoven, knitted fabric, woven fabric, spacer fabric or the heat or sound insulation spatially separated areas is possible.

Diese Aufgabe wird durch eine flächige Struktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einem Vlies, Gewirk oder Gewebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20, einem Abstandsgewebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21, einer Wärme- oder Schalldämmung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 sowie einer Hohlfaser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst.This object is achieved by a planar structure with the features of claim 1, a nonwoven, knitted or woven fabric with the features of claim 20, a spacer fabric having the features of claim 21, a thermal or acoustic insulation with the features of claim 22 and a hollow fiber solved with the features of claim 23.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments emerge from the subclaims.

Der Grundgedanke der Erfindung beruht auf der Ausnutzung des Arbeitsprinzips einer Heatpipe zum Transport von Wärmeenergie innerhalb einer flächigen Struktur. Allerdings beschränkt sich die Erfindung nicht einfach auf die Verwendung bekannter Heatpipes innerhalb einer solchen flächigen Struktur, sondern sieht vor, den Arbeitsraum für die Arbeitsflüssigkeit einer Heatpipe in Form einer Hohlfaser bereitzustellen. Diese wechselt in ihrem Verlauf mehrmals von einer Oberfläche der Struktur zur anderen, wodurch sich wechselweise Abschnitte ergeben, die auf der ersten oder zweiten Oberfläche der Struktur liegen.The basic idea of the invention is based on the utilization of the working principle of a heat pipe for the transport of heat energy within a flat structure. However, the invention is not limited to the use of known heat pipes within such a planar structure, but provides to provide the working space for the working fluid of a heat pipe in the form of a hollow fiber. This changes in its course several times from one surface of the structure to the other, resulting in alternate sections that lie on the first or second surface of the structure.

Dadurch entsteht eine Struktur, beispielsweise in Form einer Textilie oder Isolierung, bei der bei Temperaturen unterhalb der zum Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit notwendigen Grenztemperatur das ursprünglich vorhandene materialabhängige Wärmedämmvermögen zum Tragen kommt. Mit einsetzender Verdampfung bei Erreichen der Grenztemperatur beginnt dann das Wechselspiel aus Verdampfen und Kondensation und es setzt ein Wärmetransport ein, der das ursprüngliche Wärmedämmverhalten der erfindungsgemäßen Struktur überlagert. Eine erfindungsgemäße Struktur zeichnet sich somit durch einen selbstregulierenden Wärmedurchgangswiderstand aus.This results in a structure, for example in the form of a textile or insulation, in which at temperatures below the temperature limit necessary for evaporation of the working fluid, the originally existing material-dependent thermal insulation capacity comes into play. With onset of evaporation on reaching the limit temperature then begins the interplay of evaporation and condensation and it starts a heat transfer, which superimposed on the original thermal insulation behavior of the structure of the invention. A structure according to the invention is thus characterized by a self-regulating heat transfer resistance.

Der sich daraus ergebende Vorteil wird beispielsweise bei der Schallisolierung eines Verbrennungsmotors deutlich. Aufgrund ihrer wärmedämmenden Eigenschaften verhindert eine erfindungsgemäße Schallisolierung bei den während der Warmlaufphase vorhandenen niedrigen Temperaturen, dass die Abwärme des Motors entweicht. Die wärmedämmenden Eigenschaften kommen zunächst voll zum Tragen mit dem Ergebnis, dass der Motor schnell die Betriebstemperatur erreicht. Mit Erreichen der Betriebstemperatur, die der Grenztemperatur entspricht, beginnt die Arbeitsflüssigkeit in den Hohlfasern zu verdampfen und es beginnt der Wärmetransport durch die Schallisolierung. Dadurch wird die Abwärme abgeführt und ein Überhitzen des Motors verhindert.The resulting advantage is evident for example in the sound insulation of an internal combustion engine. Due to their heat-insulating properties, a sound insulation according to the invention prevents the existing during the warm-up phase, low temperatures that the waste heat of the engine escapes. The heat-insulating properties are initially fully effective with the result that the engine quickly reaches the operating temperature. Upon reaching the operating temperature, which corresponds to the limit temperature, the working fluid begins to evaporate in the hollow fibers and it begins the heat transfer through the sound insulation. As a result, the waste heat is dissipated and prevents overheating of the engine.

Eine im Sinne der Erfindung geeignete Hohlfaser lässt sich im Endlosverfahren industriell herstellen und ist daher sehr kostengünstig in der Produktion. Die Hohlfaser kann allein die Struktur bilden, indem eine Vielzahl solcher Fasern miteinander verwoben werden. Es ist aber auch möglich, eine erfindungsgemäße Faser in eine erfindungsgemäße Struktur einzuweben oder in feste Materialien, wie zum Beispiel geschäumte oder gegossene Platten und dergleichen einzubetten. Dadurch lassen sich erfindungsgemäße Strukturen in großem Umfang industriell herstellen, so dass erstmals die Voraussetzungen für die wirtschaftliche Herstellung eines Gewebes, Gewirks oder Vlieses mit selbstregulierendem Wärmedurchgangswiderstand geschaffen werden. Erst dadurch ist eine breite Vermarktung der Erfindung in einem wirtschaftlich vernünftigen Rahmen möglich.A suitable within the meaning of the invention hollow fiber can be produced industrially by continuous process and is therefore very inexpensive to produce. The hollow fiber alone can form the structure by interweaving a plurality of such fibers together. However, it is also possible to weave a fiber according to the invention into a structure according to the invention or to embed it in solid materials, such as, for example, foamed or cast plates and the like. As a result, inventive structures can be large Produce industrial scale, so that for the first time the conditions for the economic production of a woven, knitted fabric or fleece are created with self-regulating heat transfer resistance. Only then is a broad marketing of the invention in an economically reasonable framework possible.

In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung ist die Hohlfaser einer erfindungsgemäßen Struktur lediglich an ihrem Anfang und Ende ausreichend gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen. Eine solche Ausführungsform der Erfindung eignet sich insbesondere bei horizontaler Anordnung einer erfindungsgemäßen Struktur, wobei eine gleichmäßige Verteilung der Arbeitsflüssigkeit während der Dampfphase stattfindet.In the simplest embodiment of the invention, the hollow fiber of a structure according to the invention is sealed sufficiently gas- and liquid-tight only at its beginning and end. Such an embodiment of the invention is particularly suitable for horizontal arrangement of a structure according to the invention, wherein a uniform distribution of the working fluid takes place during the vapor phase.

Demgegenüber bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Hohlfaser über ihre Länge in Kammern unterteilt ist, deren Enden auf der ersten bzw. zweiten Oberfläche der flächigen Struktur liegen. Diese Ausführungsform der Erfindung bietet eine große Funktionssicherheit, da auch bei Ausfall einer oder mehrerer Kammern die übrigen Kammern funktionstüchtig bleiben. Zudem zeichnet sich diese Ausführungsform der Erfindung durch eine gleichmäßige Verteilung der Arbeitsflüssigkeit innerhalb der Hohlfasern bei beliebiger räumlicher Lage der Struktur aus, da ein Austausch unter den einzelnen Kammern und damit eine unbeabsichtigte Konzentration der Arbeitsflüssigkeit in einem Teil der Struktur nicht möglich ist. Es stellt sich daher ein gleichmäßig über die gesamte Fläche der Struktur verteilter einheitlicher Wirkungsgrad ein.In contrast, however, an embodiment of the invention is preferred in which the hollow fiber is subdivided over its length into chambers whose ends lie on the first or second surface of the planar structure. This embodiment of the invention offers great reliability, since even if one or more chambers fail, the remaining chambers remain functional. In addition, this embodiment of the invention is characterized by a uniform distribution of the working fluid within the hollow fibers in any spatial position of the structure, since an exchange under the individual chambers and thus an unintentional concentration of the working fluid in a part of the structure is not possible. Therefore, a uniform efficiency distributed uniformly over the entire area of the structure is established.

Grundsätzlich kann der Verlauf der Hohlfaser zwischen der ersten und zweiten Oberfläche beliebig sein, sofern die Dampfströmung in die eine Richtung und der Rücklauf des Kondensats in die andere Richtung gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird ein wellenförmiger Verlauf der Hohlfaser bevorzugt, da dadurch die Herstellung flexibler Strukturen begünstigt wird und ungewollte Knickstellen vermieden werden, die eine Dampfströmung behindern würden.In principle, the course of the hollow fiber between the first and second surface can be arbitrary, as long as the steam flow in one direction and the return of the condensate in the other direction is ensured. According to the invention, a wave-shaped course of the hollow fiber is preferred, as this favors the production of flexible structures and unwanted kinks are avoided, which would hinder a flow of steam.

In vorteilhafter Weiterbildung dieses Gedankens kann an den Oberflächen der erfindungsgemäßen Struktur eine Umlenkung der Hohlfaser jeweils um etwa 180 Grad erfolgen, wodurch sich eine annähernd parallele Anordnung der im Kernbereich der Struktur liegenden Abschnitte der Hohlfaser ergibt. Diese Ausführungsform der Erfindung weist eine hohe Dichte von Verdampfungs- und Kondensationsstellen an den Oberflächen der Struktur auf mit dem Ergebnis einer sehr hohen Wärmetransportleistung.In an advantageous development of this idea, the hollow fibers can be deflected by about 180 degrees on the surfaces of the structure according to the invention, resulting in an approximately parallel arrangement of the sections of the hollow fiber lying in the core region of the structure. This embodiment of the invention has a high density of evaporation and condensation sites on the surfaces of the structure, resulting in a very high heat transfer performance.

Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch ein Verlauf der Hohlfasern, bei dem die Hohlfaser an der ersten und zweiten Oberfläche Knickstellen aufweist, die gleichzeitig die Enden bzw. die Anfänge der einzelnen Kammern bilden. Solche Ausführungsformen der Erfindung besitzen einen zickzackförmigen Verlauf der Hohlfaser, der infolge der geradlinigen Abschnitte zwischen den Strukturoberflächen zu einer erhöhten Stabilität und damit Steifheit der Struktur insgesamt beiträgt, was insbesondere in Verbindung mit Abstandsgeweben von Bedeutung ist.In the context of the invention, however, there is also a course of the hollow fibers, in which the hollow fiber has kinks on the first and second surface, which at the same time form the ends or the beginnings of the individual chambers. Such embodiments of the invention have a zigzagged course of the hollow fiber, which as a result of the straight sections between the structural surfaces contributes to increased stability and thus rigidity of the structure as a whole, which is particularly important in connection with spacer fabrics.

In Abhängigkeit der flüssigkeitsspezifischen Grenztemperatur kann eine erfindungsgemäße Struktur durch Wahl einer bestimmten Arbeitsflüssigkeit auf einen bestimmten Anwendungszweck eingestellt werden. Als geeignete Arbeitsflüssigkeit kommen neben Wasser auch Alkohole und Azeton in Frage, die sich infolge ihres verhältnismäßig niedrigen Siedepunkts für viele Anwendungen anbieten. Beispielsweise können zur Herstellung von Schuhen und Bekleidungen Strukturen verwendet werden, deren Arbeitsflüssigkeit ab einer Grenztemperatur von 25° bis 35°Celsius verdampft.Depending on the liquid-specific limit temperature, a structure according to the invention can be adjusted to a specific application by selecting a specific working fluid. In addition to water, alcohols and acetone which are suitable for many applications due to their relatively low boiling point are suitable working fluids. For example, for the production of shoes and clothing structures can be used, the working fluid evaporates from a limit temperature of 25 ° to 35 ° Celsius.

Zur Beeinflussung der Grenztemperatur der Arbeitsflüssigkeit kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Hohlfaser bzw. deren Kammern mit einem Unter- oder Überdruck beaufschlagt sein. Auf diese Weise lässt sich eine erfindungsgemäße Struktur genau auf eine bestimmte Grenztemperatur einstellen, ab welcher die Kühlwirkung einsetzen soll. Auch ermöglicht eine mit Unterdruck beaufschlagte Hohlfaser die Verwendung von unbedenklichen Arbeitsflüssigkeiten, beispielsweise von Wasser, deren Siedepunkt ansonsten unter atmosphärischen Bedingungen zu hoch und daher deren Verwendung ausgeschlossen wäre.To influence the limit temperature of the working fluid, the hollow fiber or its chambers can be subjected to an underpressure or overpressure in an advantageous embodiment of the invention. In this way, a structure according to the invention can be set exactly to a certain limit temperature, from which the cooling effect is to begin. Also, a pressurized hollow fiber allows the use of harmless working fluids, such as water, the boiling point would otherwise be too high under atmospheric conditions and therefore their use would be excluded.

Bevorzugterweise werden erfindungsgemäße Hohlfasern aus Metall, Glas, Keramik oder Kunststoff hergestellt, sofern diese ausreichend gas- und flüssigkeitsdicht sind. Um bestimmte materialspezifische Eigenschaften optimal auszunutzen, können die Hohlfasern auch mehrschichtig aufgebaut sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass die innere Schicht der Hohlfaser die Dichtfunktion übernimmt, während die äußere Schicht für eine ausreichende Stabilität, Festigkeit und Schutz der Hohlfaser sorgt oder das äußere Erscheinungsbild der Hohlfaser bestimmt. Vor allem bei Hohlfasern mit Unter- oder Überdruck ist die Gasdichtheit der Hohlfaser von großer Bedeutung, da ansonsten durch Diffusionsvorgänge ein allmählicher Druckausgleich die Grenztemperatur verändern und damit die Funktionstüchtigkeit der Erfindung beeinträchtigen würde.Preferably, hollow fibers according to the invention are made of metal, glass, ceramic or plastic, provided that they are sufficiently gas- and liquid-tight. In order to optimally exploit certain material-specific properties, the hollow fibers can also be constructed in multiple layers. Thus, for example, it is conceivable that the inner layer of the hollow fiber assumes the sealing function, while the outer layer provides sufficient stability, strength and protection of the hollow fiber or determines the external appearance of the hollow fiber. Especially in hollow fibers with underpressure or overpressure, the gas tightness of the hollow fiber is of great importance, since otherwise by diffusion processes a gradual pressure equalization would change the limit temperature and thus impair the functionality of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besitzen die Hohlfasern an ihrer Innenseite eine Oberflächenstruktur mit Kapillarwirkung um einen Rückfluss des Kondensats auch entgegen der Wirkung der Schwerkraft sicherzustellen. Auch ist es möglich, eine Oberflächenstruktur an der Außenseite der Hohlfasern vorzusehen, die infolge der damit einhergehenden Oberflächenvergrößerung eine Wärmeaufnahme und somit ein Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit begünstigt. Zudem kann die Oberflächenstruktur an der Außenseite der Hohlfaser auch eine Kapillarwirkung besitzen um Feuchtigkeit, beispielsweise Schweiß, durch die Bekleidung hindurch nach außen zu transportieren.According to an advantageous embodiment of the invention, the hollow fibers have on their inner side a surface structure with capillary action to ensure a reflux of the condensate, even against the action of gravity. Also, it is possible to have a surface texture on the Provide the outside of the hollow fibers, which favors heat absorption and thus evaporation of the working fluid due to the associated increase in surface area. In addition, the surface structure on the outside of the hollow fiber may also have a capillary action to transport moisture, such as sweat, through the clothing to the outside.

Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung bei der die Hohlfasern in eine Vielzahl von Kammern unterteilt sind, die zumindest teilweise unterschiedliche Längen besitzen. Durch eine alternierende Abfolge von Kammern unterschiedlicher Länge entstehen Hohlfasern, die ohne Rücksicht auf ihre relative Lage zu den Oberflächen in eine erfindungsgemäße Struktur eingelegt oder eingewoben werden können. Diese Ausführungsform der Erfindung gewährleistet, dass immer ein gewisser Anteil an Kammern im Sinne der Erfindung innerhalb der Struktur angeordnet ist und selbst dann die Funktionstüchtigkeit der Erfindung noch sichergestellt ist, wenn dazwischen liegende Kammern nicht erfindungsgemäß angeordnet sind und daher nicht zum Wärmetransport beitragen.Also preferred is an embodiment of the invention in which the hollow fibers are divided into a plurality of chambers, which have at least partially different lengths. By an alternating sequence of chambers of different lengths arise hollow fibers, which can be inserted or woven into a structure according to the invention regardless of their relative position to the surfaces. This embodiment of the invention ensures that always a certain proportion of chambers within the meaning of the invention within the structure is arranged and even then the functionality of the invention is still ensured if intervening chambers are not arranged according to the invention and therefore do not contribute to the heat transfer.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to several embodiments illustrated in the drawings. Show it

1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Struktur, die 1 a section through a structure according to the invention, the

2 bis 4 Schnitte durch weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Struktur, 2 to 4 Sections through further embodiments of a structure according to the invention,

5 eine Ansicht auf einen Längsabschnitt einer erfindungsgemäßen Hohlfaser und die 5 a view of a longitudinal section of a hollow fiber according to the invention and the

6a bis d Querschnitte verschiedener Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Hohlfaser. 6a to d cross sections of various embodiments of a hollow fiber according to the invention.

In 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt mit einer flächigen Struktur 1, beispielsweise einem wärmedämmendem Gewebe, Gewirk oder Vlies, das ein- oder mehrlagig ausgebildet sein kann, mit starren oder flexiblen Eigenschaften. Eine solche Struktur 1 eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Kleidungsstücken oder technischen Textilien wie zum Beispiel Decken, Schlafsäcken und dergleichen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf gewebeartige Strukturen beschränkt, sondern umfasst ebenso feste Strukturen, beispielsweise Schall- und Wärmedämmplatte aus Polyurethan oder Polyethylen oder aus Mineral- oder Glaswolle.In 1 a first embodiment of the invention is shown with a flat structure 1 , For example, a heat-insulating fabric, knitted fabric or non-woven, which may be formed in one or more layers, with rigid or flexible properties. Such a structure 1 is suitable for example for the production of garments or technical textiles such as blankets, sleeping bags and the like. However, the invention is not limited to fabric-like structures, but also includes solid structures, such as acoustic and thermal insulation panel made of polyurethane or polyethylene or mineral or glass wool.

Die flächige Struktur 1 bildet die Trennung zwischen einem Bereich 2, dem die erste Oberfläche 3 der Struktur 1 zugewandt ist, und einem Bereich 4, dem die zweite Oberfläche 5 zugeordnet ist. Die Temperatur im Bereich 2 ist dabei niedriger als die Temperatur im Bereich 4. Bei einem Kleidungsstück, zum Beispiel einer Jacke, entspräche der Bereich 4 die einer Person zugewandte Innenseite der Jacke, der Bereich 2 hingegen deren Außenseite.The flat structure 1 forms the separation between an area 2 to which the first surface 3 the structure 1 facing, and an area 4 to which the second surface 5 assigned. The temperature in the range 2 is lower than the temperature in the range 4 , For a garment, such as a jacket, the area would be equivalent 4 the person facing the inside of the jacket, the area 2 whereas its outside.

In die Struktur 1 ist eine Hohlfaser 6 eingewoben, eingeflochten oder eingebettet. Die in 1 dargestellte Hohlfaser 6 ist stellvertretend für eine Vielzahl solcher Hohlfasern 6 dargestellt und kann als Endlosfaser in und/oder senkrecht zur Darstellungsebene vielfach hin und her geführt sein. Alternativ dazu kann auch eine Vielzahl unterschiedlicher Hohlfasern 6 parallel bzw. senkrecht zueinander angeordnet sein. Ebenso wäre es denkbar, dass die flächige Struktur 1 vollständig aus Hohlfasern 6 besteht, indem die einzelnen Hohlfasern 6 durch eine geeignete Webtechnik zur erfindungsgemäßen Struktur 1 miteinander verwoben sind.Into the structure 1 is a hollow fiber 6 woven, woven or embedded. In the 1 illustrated hollow fiber 6 is representative of a variety of such hollow fibers 6 shown and can be performed as continuous fiber in and / or perpendicular to the plane of representation many times back and forth. Alternatively, a variety of different hollow fibers 6 be arranged parallel or perpendicular to each other. Likewise, it would be conceivable that the planar structure 1 completely made of hollow fibers 6 exists by the individual hollow fibers 6 by a suitable weaving technique for the structure according to the invention 1 interwoven.

Wie in 1 dargestellt, verläuft die Hohlfaser 6 innerhalb der Struktur 1 in Wellenform mit einem sich ständig wiederholenden Wechsel von der ersten Oberfläche 3 zur zweiten Oberfläche 5 und umgekehrt. Auf diese Weise werden Scheitelpunkte 7 im Bereich 2 und Scheitelpunkte 8 im Bereich 4 gebildet, die über die erste Oberfläche 2 bzw. zweite Oberfläche 5 überstehen oder bündig damit verlaufen.As in 1 shown, the hollow fiber runs 6 within the structure 1 in waveform with a repetitive change from the first surface 3 to the second surface 5 and vice versa. In this way, vertices become 7 in the area 2 and vertices 8th in the area 4 formed over the first surface 2 or second surface 5 survive or flush with it.

Der auf oder an der ersten Oberfläche 3 verlaufende Abschnitt der Hohlfaser 6 wird im weiteren als Kondensationsbereich 25 bezeichnet, der auf oder an der zweiten Oberfläche 5 verlaufende Abschnitt der Hohlfaser 6 als Verdampfungsbereich 24.The on or at the first surface 3 extending section of the hollow fiber 6 is further referred to as condensation area 25 denoted on or at the second surface 5 extending section of the hollow fiber 6 as evaporation area 24 ,

Die Hohlfasern 6 bestehen aus einem gasdichten Material und können sowohl aus einer Schicht bestehen als auch mehrlagig aufgebaut sein, was später unter den 6a bis d näher erläutert ist. Als geeignete Materialien für die Hohlfaser 6 bieten sich unter anderem Metall, Glas, Keramik, Kunststoffe oder metallisierte Kunststoffe an.The hollow fibers 6 are made of a gas-tight material and can both consist of a layer as well as be multi-layered, which later under the 6a to d is explained in more detail. As suitable materials for the hollow fiber 6 Among others, metal, glass, ceramics, plastics or metallised plastics are available.

Der Anfang und das Ende einer jeden Hohlfaser 6 ist dicht verschlossen, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben, wodurch von jeder Hohlfaser 6 ein ausreichend gas- und flüssigkeitsdichter Hohlraum 9 gebildet wird, der wiederum teilweise mit einer Arbeitsflüssigkeit 10 gefüllt ist. Die Art der Arbeitsflüssigkeit 10 hängt von derem spezifischen Siedepunkt und der bestimmungsgemäßen Verwendung der erfindungsgemäßen Struktur 1 ab, worauf bereits hingewiesen worden ist. Als bevorzugte Flüssigkeiten kommen Wasser sowie verschiedene Alkohole oder Azeton in Betracht.The beginning and the end of each hollow fiber 6 is sealed, for example, by welding or gluing, whereby each hollow fiber 6 a sufficiently gas and liquid-tight cavity 9 is formed, in turn, partially with a working fluid 10 is filled. The type of working fluid 10 depends on the specific boiling point and the intended use of the structure according to the invention 1 from what has already been pointed out. Preferred liquids are water as well as various alcohols or acetone.

Der Hohlraum 9 kann mit einem Unter- oder Überdruck beaufschlagt sein. Auf diese Weise lässt sich die Grenztemperatur einstellen, ab der die vorhandene Arbeitsflüssigkeit 10 verdampft. Dadurch können unbedenkliche Arbeitsflüssigkeiten wie zum Beispiel Wasser für Anwendungsfälle eingesetzt werden, die sich ansonsten wegen ihres hohen Siedepunkts verbieten würden.The cavity 9 can be subjected to an underpressure or overpressure. In this way, the limit temperature can be set, from which the existing working fluid 10 evaporated. As a result, safe working fluids such as water can be used for applications that would otherwise prohibit because of their high boiling point.

Vorteilhafte Querschnitte durch eine erfindungsgemäße Hohlfaser 6 sind in den 6a bis d dargestellt, die gleichermaßen für die in 1, als auch für die in den 2 bis 4 offenbarten Hohlfasern 6 gelten.Advantageous cross sections through a hollow fiber according to the invention 6 are in the 6a to d, which are equally applicable to the in 1 , as well as for those in the 2 to 4 disclosed hollow fibers 6 be valid.

Demnach kann beispielsweise die Hohlfaser 6 einen der in den 6a bis d gezeigten Querschnitte besitzen. 6a zeigt eine Hohlfaser 6, deren Mantel 11 beispielsweise aus einem metallisierten Kunststoff besteht. Im Hohlraum 9 sind drei achsparallele strangartige Kunststoffelemente 12 mit jeweils kreisförmigem Vollquerschnitt angeordnet. Die Kunststoffelemente 12 berühren sich mit ihrem Umfang gegenseitig und stützen sich zudem am Innenumfang des Mantels 11 ab. Im Kontaktbereich mit dem Mantel 11 bilden die Kunststoffelemente 12 zur Schaffung einer Kapillarstruktur spitz zulaufende Zwickel 13 aus. Die Zwickel 13 bewirken den Rücktransport der Arbeitsflüssigkeit 10 vom Kondensationsbereich 25 zum Verdampfungsbereich 24. Die größeren freien Querschnittsbereiche zwischen dem Mantel 11 und den Kunststoffelementen 12 bilden Strömungskanäle 14 für die vom Verdampfungsbereich 24 zum Kondensationsbereich 25 führende Dampfströmung.Accordingly, for example, the hollow fiber 6 one of the in the 6a to d shown cross sections have. 6a shows a hollow fiber 6 whose coat 11 for example, consists of a metallized plastic. In the cavity 9 are three axially parallel strand-like plastic elements 12 arranged in each case with a circular full cross section. The plastic elements 12 touch each other with their circumference and also rely on the inner circumference of the shell 11 from. In the contact area with the jacket 11 form the plastic elements 12 to create a capillary pointed gusset 13 out. The gussets 13 cause the return transport of the working fluid 10 from the condensation area 25 to the evaporation area 24 , The larger free cross-sectional areas between the jacket 11 and the plastic elements 12 form flow channels 14 for the evaporation area 24 to the condensation area 25 leading steam flow.

6b zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hohlfaser 6', bei der der gesamte vom Mantel 15 umschlossene Querschnitt der Dampfströmung als Strömungskanal 16 zur Verfügung steht. Um dennoch eine Kapillarströmung innerhalb der Hohlfaser 6' zu erhalten, ist die Innenwandung 17 des Mantels 15 mit einer feinen Längsriffelung versehen, die ursächlich ist für den Transport der Arbeitsflüssigkeit 10 zurück zum Verdampfungsbereich 24. 6b shows an embodiment of a hollow fiber according to the invention 6 ' in which the entire of the coat 15 enclosed cross section of the vapor flow as a flow channel 16 is available. Nevertheless, a capillary flow within the hollow fiber 6 ' to get is the inner wall 17 of the coat 15 provided with a fine longitudinal corrugation, which is the cause of the transport of the working fluid 10 back to the evaporation area 24 ,

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hohlfaser 6'' zeigt 6c. Die dort offenbarte Hohlfaser 6'' besitzt einen zweilagigen Mantel mit einer inneren metallischen Schicht 18, die die Dichtigkeit gewährleistet, während die sich umfangsseitig nach außen anschließende Kunststoffschicht 19 der Hohlfaser 6'' ihre Festigkeit gibt.Another embodiment of a hollow fiber according to the invention 6 '' shows 6c , The hollow fiber disclosed there 6 '' has a two-ply coat with an inner metallic layer 18 , which ensures the tightness, while the circumferentially outwardly adjoining plastic layer 19 the hollow fiber 6 '' gives her firmness.

In dem von der Hohlfaser 6'' umschlossenen Hohlraum erstreckt sich eine elastische Kunststoff- oder Metallwendel 20 mit Kreisquerschnitt, die mit Torsionsvorspannung in die Hohlfaser 6'' eingebracht worden ist und sich aufgrund der vorhandenen Rückstellkräfte über ihre gesamte Länge an die Innenseite der ersten Schicht 18 anlegt. Dort bildet die Wendel 20, analog den unter 6a beschrieben Kunststoffelementen 12, eine Kapillarstruktur ergebende Zwickel aus, die den Fluss der Arbeitsflüssigkeit 10 bewirken.In the of the hollow fiber 6 '' enclosed cavity extends an elastic plastic or metal coil 20 with circular cross section, with torsional bias in the hollow fiber 6 '' has been introduced and due to the existing restoring forces over its entire length to the inside of the first layer 18 invests. There forms the helix 20 , analogous to the under 6a described plastic elements 12 , a capillary structure resulting gusset, the flow of the working fluid 10 cause.

Der Durchmesser der Wendel 20 ist im Hinblick auf den Innendurchmesser der Hohlfaser 6'' so bemessen, dass ein zentraler kreisförmiger Strömungskanal 21 für die Dampfströmung vom Verdampfungsbereich 24 zum Kondensationsbereich 25 verbleibt.The diameter of the coil 20 is in view of the inner diameter of the hollow fiber 6 '' so dimensioned that a central circular flow channel 21 for the vapor flow from the evaporation zone 24 to the condensation area 25 remains.

Eine weitere Querschnittsform einer erfindungsgemäßen Hohlfaser 6''' geht aus 6d hervor. Die Hohlfaser 6''' besitzt einen Kunststoffmantel 27, der zum einen einen großvolumigen exzentrisch angeordneten Strömungskanal 28 zur Durchleitung des Dampfes umschließt und zum anderen einen dazu achsparallelen, kleinvolumigen und ebenfalls exzentrisch angeordneten Strömungskanal 29 zur Rückführung des Kondensats zum Verdampfungsbereich. Dabei ist der Abstand der beiden Strömungskanäle 28 und 29 voneinander derart, dass sich umfangsseitig ein Überschneidungsbereich ergibt, der eine schlitzförmige Verbindungsöffnung 30 zwischen den beiden Strömungskanälen 28 und 29 bildet. Da bei dieser Querschnittsausbildung der Hohlfaser 6''' die Dampf- und Kondensatströmung räumlich getrennt voneinander verlaufen, ist deren gegenseitige Behinderung ausgeschlossen.Another cross-sectional shape of a hollow fiber according to the invention 6 ''' comes from 6d out. The hollow fiber 6 ''' has a plastic jacket 27 , on the one hand a voluminous eccentrically arranged flow channel 28 for the passage of the steam encloses and on the other hand an axially parallel, small-volume and also eccentrically arranged flow channel 29 to return the condensate to the evaporation zone. Here is the distance between the two flow channels 28 and 29 from each other such that the circumference results in an overlap area, which has a slot-shaped connection opening 30 between the two flow channels 28 and 29 forms. Since in this cross-sectional formation of the hollow fiber 6 ''' the steam and condensate flow are spatially separated from each other, their mutual disability is excluded.

Die Querschnittsformen der 6a bis d zeigen mögliche Ausführungsbeispiele, deren einzelne Merkmale im Sinne der Erfindung auch untereinander kombiniert werden können. Beispielsweise ist es möglich, eine Kapillarstruktur entsprechend der Längsriffelung an der Innenseite 17 der Hohlfaser 6' auch auf die Hohlfaser gemäß 6a, c oder d zu übertragen oder den Mantel der Hohlfasern 6, 6' oder 6''' mehrschichtig auszubilden. Ebenso liegen im Rahmen der Erfindung Ausführungsformen, bei denen die Hohlfaser 6 weniger oder mehr als drei Kunststoffelemente 12 besitzt oder bei denen eine Kapillarstruktur nicht nur an der Innenseite 17 einer Hohlfaser 6, 6', 6'' oder 6''' angeordnet ist, sondern auch an deren Außenseite.The cross-sectional shapes of 6a to d show possible embodiments, the individual features in the context of the invention can also be combined with each other. For example, it is possible to have a capillary structure corresponding to the longitudinal corrugation on the inside 17 the hollow fiber 6 ' also on the hollow fiber according to 6a , c or d to transfer or the mantle of hollow fibers 6 . 6 ' or 6 ''' train in multiple layers. Likewise, within the scope of the invention are embodiments in which the hollow fiber 6 less or more than three plastic elements 12 has or where a capillary structure not only on the inside 17 a hollow fiber 6 . 6 ' . 6 '' or 6 ''' is arranged, but also on the outside.

Die in 1 dargestellte Struktur 1 stellt eine äußerst einfache, aber bereits funktionstüchtige Ausführungsform der Erfindung dar. Wird im Bereich 4 die von der Arbeitsflüssigkeit 10 abhängige Grenztemperatur erreicht, so beginnt die in den Scheitelpunkten 8 der Hohlfaser 6 vorhandene Arbeitsflüssigkeit 10 zu verdampfen. Infolge des sich beim Übergang in die Gasphase entwickelnden Dampfdrucks setzt eine Dampfströmung in Richtung der Kondensationsbereich 25 ein.In the 1 illustrated structure 1 represents an extremely simple, but already functional embodiment of the invention. Is in the field 4 the of the working fluid 10 dependent limit temperature is reached, that begins in the vertices 8th the hollow fiber 6 existing working fluid 10 to evaporate. As a result of the vapor pressure developing during the transition to the gas phase, a vapor flow sets in the direction of the condensation region 25 one.

Dort wird der Dampf infolge der im Bereich 2 unterhalb der Grenztemperatur liegenden Temperaturen abgekühlt und es kommt zur Kondensation im Bereich der Scheitelpunkte 7, das heißt der Dampf kondensiert wiederum zur Arbeitsflüssigkeit 10. Schwerkraftbedingt oder infolge Kapillarwirkung gelangt die Arbeitsflüssigkeit 10 zurück in den Scheitelbereich 8 der Hohlfaser 6 und damit in den Verdampfungsbereich 24, wo aufgrund der dort vorherrschenden höheren Temperaturen erneut ein Aufheizen der Arbeitsflüssigkeit 10 stattfindet.There the steam is due to in the area 2 Cooling below the limit temperature temperatures and it comes to condensation in the region of the vertices 7 that is the Steam in turn condenses to the working fluid 10 , Due to gravity or due to capillary action reaches the working fluid 10 back to the vertex area 8th the hollow fiber 6 and thus in the evaporation area 24 , where due to the prevailing higher temperatures again heating the working fluid 10 takes place.

Durch eine Vielzahl solcher Phasenwechselzyklen der Arbeitsflüssigkeit 10 in einer Vielzahl von Hohlfasern 6 wird ein beträchtlicher Wärmetransport vom warmen Bereich 4 zum kalten Bereich 2 bewirkt und damit eine Kühlung des warmen Bereich 4 erreicht.Through a variety of such phase change cycles of the working fluid 10 in a variety of hollow fibers 6 becomes a considerable heat transfer from the warm area 4 to the cold area 2 causes and thus a cooling of the warm area 4 reached.

Unterhalb der Grenztemperatur findet kein Wärmetransport statt, so dass bei Absinken der Temperatur im warmen Bereich 4 unter die Grenztemperatur die ursprünglich vorhandenen physikalischen Eigenschaften der Struktur 1, wie zum Beispiel die Wärmedämm- und Dampfdiffusioneigenschaften und dergleichen wieder voll zum Tragen kommen. Insbesondere in der Bekleidungsindustrie ist es dadurch möglich, Kleidungsstücke, wie zum Beispiel Jacken, Hosen und dergleichen, herzustellen, die zum Tragen bei sowohl tiefen als auch hohen Temperaturen gleichermaßen geeignet sind.Below the limit temperature no heat transport takes place, so that when the temperature drops in the warm range 4 below the limit temperature the original physical properties of the structure 1 , such as the thermal insulation and vapor diffusion properties and the like come fully to fruition. In particular, in the clothing industry, it is thereby possible to make garments, such as jackets, trousers and the like, which are equally suitable for wearing at both low and high temperatures.

Die in 2 offenbarte Weiterentwicklung der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen durch eine Unterteilung der Hohlfasern 6 in eine Vielzahl von Kammern 22. Dazu werden die Hohlfasern 6 mittig im Verdampfungsbereich 24 oder Kondensationsbereich 25, was im Regelfall den Scheitelbereichen 7 und 8 der Hohlfaser 6 entspricht, mit Sperrstellen 23 versehen, die einen Austausch der Arbeitsflüssigkeit 10 von einer Kammer 22 zur benachbarten Kammer 22 unterbinden.In the 2 revealed further development of in 1 illustrated embodiment of the invention differs from the previously described by a subdivision of the hollow fibers 6 in a variety of chambers 22 , These are the hollow fibers 6 in the middle in the evaporation area 24 or condensation area 25 , which is usually the vertex areas 7 and 8th the hollow fiber 6 corresponds, with locking points 23 provided an exchange of working fluid 10 from a chamber 22 to the adjacent chamber 22 prevention.

Die Sperrstellen 23 werden beispielsweise durch Ausführung einer Quetschung, Verdrillung oder Schweißung der Hohlfaser 6 hergestellt. Letzteres kann beispielsweise als Thermo- oder Ultraschallschweißung erfolgen.The locking points 23 For example, by performing a pinch, twist or weld the hollow fiber 6 produced. The latter can be done for example as a thermal or ultrasonic welding.

Dadurch entsteht eine Vielzahl von Kammern 22, deren eines Ende im Verdampfungsbereich 24 liegt und deren anderes Ende im Kondensationsbereich 25. Auf diese Weise ist eine Dampf- und Flüssigkeitsströmung zwischen diesen beiden Bereichen 24 und 25 möglich.This creates a variety of chambers 22 whose one end is in the evaporation zone 24 lies and the other end in the condensation region 25 , In this way there is a flow of vapor and liquid between these two areas 24 and 25 possible.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der Bildung einer Vielzahl redundanter Kammern 22, die sicherstellen, dass bei Leckage einer oder mehrerer beliebiger Kammern 22 die Funktionstüchtigkeit einer erfindungsgemäßen Struktur 1 insgesamt erhalten bleibt.The advantage of this embodiment is the formation of a plurality of redundant chambers 22 to ensure that in case of leakage of one or more arbitrary chambers 22 the functionality of a structure according to the invention 1 overall.

3a zeigt eine erfindungsgemäße Struktur 1 mit einem zickzackförmigen Verlauf der Hohlfaser 6. Ansonsten entspricht die erfindungsgemäße Struktur 1 der unter den 1 oder 2 beschriebenen Ausführungsform. Durch den geradlinigen Verlauf der Hohlfaser 6 zwischen dem Verdampfungsbereich 24 und Kondensationsbereich 25 ergibt sich eine Verstärkungswirkung, die eine erfindungsgemäße Struktur 1 insgesamt stabiler und steifer macht. 3a shows a structure according to the invention 1 with a zigzag course of the hollow fiber 6 , Otherwise, the structure according to the invention corresponds 1 the under the 1 or 2 described embodiment. Due to the straight course of the hollow fiber 6 between the evaporation area 24 and condensation area 25 this results in a reinforcing effect, which is a structure according to the invention 1 altogether more stable and stiffer.

Bei der in 3b dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden zur Unterteilung der Hohlfaser 6 in Kammern 22 die Sperrstellen von Knickstellen 26 gebildet. Dazu wird eine Hohlfaser 6 derart umgefaltet, dass beide durch die Knickstelle 26 getrennten Kammern 22 im gleichen Winkel α gegenüber der ersten oder zweiten Oberfläche 3, 5 verlaufen. Bei dieser Vorgehensweise ergeben sich Knickstellen 26 in oder parallel zur Ebene der ersten oder zweiten Oberfläche 3, 5.At the in 3b illustrated embodiment of the invention are for subdivision of the hollow fiber 6 in chambers 22 the locking points of kinks 26 educated. This is a hollow fiber 6 folded over so that both through the kink 26 separate chambers 22 at the same angle α with respect to the first or second surface 3 . 5 run. This procedure results in kinks 26 in or parallel to the plane of the first or second surface 3 . 5 ,

4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer aufrecht angeordneten Struktur 1. Die Hohlfasern 6 durchziehen die Struktur 1 wellenförmig, wobei eine Umlenkung der Hohlfaser 6 in den Scheitelpunkten um etwa 180 Grad erfolgt. Dadurch ergeben sich einzelnen Abschnitte, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und zwischen dem warmen Bereich 4 und dem kalten Bereich 2 ein Gefälle zum kalten Bereich 2 hin aufweisen. 4 shows an embodiment of the invention in connection with an upright structure 1 , The hollow fibers 6 go through the structure 1 wavy, with a deflection of the hollow fiber 6 in the vertices about 180 degrees. This results in individual sections that are substantially parallel to each other and between the warm area 4 and the cold area 2 a slope to the cold area 2 towards.

Eine solcher Verlauf der Hohlfaser 6 innerhalb der Struktur 1 zeichnet sich durch eine hohe Dichte an Verdampfungsbereichen 24 und Kondensationsbereichen 25 aus mit dem Vorteil eines hohen Wärmetransportvermögens. Außerdem wird durch das einseitige Gefälle der Hohlfaser 6 ein schwerkraftbedingtes Zurückfließen der Arbeitsflüssigkeit 10 nach deren Kondensation erreicht.Such a course of the hollow fiber 6 within the structure 1 characterized by a high density of evaporation areas 24 and condensation areas 25 with the advantage of a high heat transfer capacity. In addition, due to the unilateral slope of the hollow fiber 6 Gravity-related backflow of the working fluid 10 reached after the condensation.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung können die Scheitelpunkte der Hohlfaser 6 zur Bildung von Kammern mit Sperrstellen versehen sein. Ebenso ist es möglich diese Ausführungsform in liegender Position zu verwenden.Also in this embodiment of the invention, the vertices of the hollow fiber 6 be provided to form chambers with locking points. It is also possible to use this embodiment in a lying position.

5 betrifft eine Abwandlung der Hohlfaser 6, deren Kammern 22 teilweise unterschiedliche Längen aufweisen. Bei Kammern 22 mit einheitlicher Länge ist es für die Funktion der Erfindung notwendig, dass die Sperrstellen 23 im Endzustand der Struktur 1 an der richtigen Stelle sitzen, also etwa mittig im Kondensationsbereich 24 oder Verdampfungsbereich 25. 5 relates to a modification of the hollow fiber 6 whose chambers 22 sometimes have different lengths. In chambers 22 with uniform length, it is necessary for the function of the invention that the locking points 23 in the final state of the structure 1 sit in the right place, so in the middle in the condensation area 24 or evaporation area 25 ,

Falls die erfindungsgemäßen Hohlfasern 6 bereits mit den Absperrstellen 23 vorgefertigt sind, was deren Herstellung erheblich erleichtert, so muss in diesen Fällen eine erhöhte Sorgfalt beim Einbau der Hohlfasern 6 in die Struktur 1 aufgewendet werden, um die bestimmungsgemäße Lage der Sperrstellen 23 innerhalb der Struktur 1 zu gewährleisten, nämlich mit den Verdampfungsbereichen 24 an der wärmeren Oberfläche 5 und den Kondensationsbereichen 25 an der kälteren Oberseite 3 der Struktur 1. Diese Sorgfalt erübrigt sich bei einer nachträglichen Herstellung der Absperrstellen 23 an der Hohlfaser 6 nach deren Einbau in eine erfindungsgemäße Struktur 1. Allerdings ist damit ein nachträglicher Arbeitsschritt an der erfindungsgemäßen Struktur 1 auszuführen.If the hollow fibers according to the invention 6 already with the shut-off points 23 are prefabricated, which facilitates their production considerably, so must in these cases increased care in the installation of hollow fibers 6 into the structure 1 be spent to the intended location of the locking points 23 within the structure 1 to ensure, namely with the evaporation areas 24 on the warmer surface 5 and the condensation areas 25 on the colder top 3 the structure 1 , This care is unnecessary in a subsequent production of the shut-off 23 on the hollow fiber 6 after its incorporation into a structure according to the invention 1 , However, this is a subsequent step in the structure of the invention 1 perform.

Um die Vorteile beider Varianten zu vereinen, wird mit der Ausführungsform gemäß 5 vorgeschlagen, benachbarte Kammern 22 einer Hohlfaser 6 mit unterschiedlichen Längen auszubilden. Die Längenverteilung kann dabei zufällig oder nach einem bestimmten Muster erfolgen. 5 zeigt eine Hohlfaser 6 mit einer Längenverteilung der Kammern 22 derart, dass die Längen a bis e fünf aufeinander folgender Kammern 22 von links nach rechts zunimmt, bevor sich diese Längenabfolge wiederholt.To unite the advantages of both variants, with the embodiment according to 5 proposed, adjacent chambers 22 a hollow fiber 6 with different lengths. The length distribution can be done randomly or according to a specific pattern. 5 shows a hollow fiber 6 with a length distribution of the chambers 22 such that the lengths a to e of five consecutive chambers 22 increases from left to right before repeating this length sequence.

Eine derart ausgebildete Hohlfaser 6 kann ohne Rücksicht auf die relative Lage der Sperrstellen 23 in eine erfindungsgemäße Struktur 1 eingearbeitet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Längen a bis e der einzelnen Kammern 22 ist gewährleistet, dass immer ein gewisser Anteil von Kammern 22 im Sinne der Erfindung innerhalb der Struktur 1 angeordnet sein wird, nämlich mit einer Sperrstelle 23 im Verdampfungsbereich 24 und einer Sperrstelle 23 im Kondensationsbereich 25. Dabei wird in Kauf genommen, dass stets auch ein gewisser Anteil an Kammern 22 nicht optimal positioniert ist und daher nicht oder nur eingeschränkt zum erfindungsgemäßen Wärmetransport beiträgt.Such a trained hollow fiber 6 can regardless of the relative location of the locking points 23 in a structure according to the invention 1 be incorporated. Due to the different lengths a to e of the individual chambers 22 is guaranteed that always a certain proportion of chambers 22 within the meaning of the invention within the structure 1 will be arranged, namely with a blocking point 23 in the evaporation area 24 and a lockout 23 in the condensation area 25 , It is accepted that always a certain proportion of chambers 22 is not optimally positioned and therefore not or only partially contributes to the heat transfer according to the invention.

Claims

Flat structure of predetermined thickness with a first surface ( 3 ) and a second surface ( 5 ), suitable for transporting heat energy, wherein the planar structure ( 1 ) at least one hollow fiber ( 6 ) whose length is a multiple of the thickness of the structure ( 1 ) and their course within the structure ( 1 ) often between the first surface ( 3 ) and second surface ( 5 ), characterized in that the hollow fiber ( 6 ) a sealed cavity ( 9 ), which partially with an evaporable working fluid ( 10 ) is filled, wherein the on or at the first surface ( 3 ) extending portion of the hollow fiber ( 6 ) a condensation region ( 25 ) and on or at the second surface ( 5 ) extending portion of the hollow fiber ( 6 ) an evaporation zone ( 24 ) for this working fluid ( 10 ).

Structure according to claim 1, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) over their length in chambers ( 22 ), whereby at least part of the chambers ( 22 ) one end of the chamber ( 22 ) on the first surface ( 3 ) and the other end of the chamber ( 22 ) on the second surface ( 5 ) is arranged.

Structure according to claim 2, characterized in that the ends of the chambers ( 22 ) with locking points ( 23 ) are provided.

Structure according to claim 3, characterized in that the locking points ( 23 ) of welds, mechanical crush points, or kinks are formed.

Structure according to one of claims 2 to 4, characterized in that at least a part of the chambers ( 22 ) has a different length (a, b, c, d, e).

Structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hollow fibers ( 6 ) within the structure ( 1 ) wavy or zigzag.

Structure according to claim 6, characterized in that the hollow fibers ( 6 ) within the structure ( 1 ) undulating and in the evaporation area ( 24 ) and / or condensation region ( 25 ) are deflected by about 180 degrees.

Structure according to one of claims 2 to 7, characterized in that the chambers ( 22 ) are subjected to negative or positive pressure.

Structure according to one of claims 1 to 8, characterized in that the working fluid ( 10 ) in the hollow fiber ( 6 ) evaporated from a limit temperature in the range of 25 ° to 35 ° Celsius.

Structure according to one of claims 1 to 9, characterized in that the hollow fibers ( 6 ) made of metal, glass, ceramic, plastic or a metallized plastic.

Structure according to one of claims 1 to 10, characterized in that the hollow fibers ( 6 ) are multi-layered.

Structure according to claim 11, characterized in that the different layers ( 18 . 19 ) have different physical properties.

Structure according to one of claims 1 to 12, characterized in that the hollow fibers ( 6 ) have a surface structure inside and / or outside.

Structure according to Claim 13, characterized in that the surface structure is suitable for capillary action on the working fluid ( 10 ) exercise.

Structure according to claim 13 or 14, characterized in that the surface structure consists of corrugation in the longitudinal direction of the hollow fiber ( 6 ) consists.

Structure according to one of claims 1 to 15, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) in cross section into several subregions ( 13 . 14 ; 16 ; 21 ; 28 . 29 ) is divided.

Structure according to claim 16, characterized in that at least one subregion ( 13 ; 29 ) has a smaller cross section than the other subregions ( 14 ; 28 ) owns.

Structure according to claim 16 or 17, characterized in that for the subdivision of the hollow fiber ( 6 ) into subareas ( 13 . 14 ; 16 ; 21 ) one or more cylindrical separating elements ( 12 ; 20 ) in the hollow fiber ( 6 ) are arranged on the inside of the hollow fiber ( 6 ) issue.

Structure according to claim 18, characterized in that the separating elements ( 12 ; 20 ) paraxial to the longitudinal axis of the hollow fiber ( 6 ) or helical in the hollow fiber ( 6 ).

Nonwoven, knitted or woven fabric, preferably textile fabric, having a structure ( 1 ) according to one of claims 1 to 19.

Spacer fabric with a structure ( 1 ) according to one of claims 1 to 19.

Heat or sound insulation with a structure ( 1 ) according to one of claims 1 to 19.

Hollow fiber ( 6 ) for producing a planar structure suitable for transporting heat energy ( 1 ) of predetermined thickness with a first surface ( 3 ) and a second surface ( 5 ), wherein the length of the hollow fiber ( 6 ) a multiple of the thickness of the structure ( 1 ) and the course of the hollow fiber ( 6 ) within the structure ( 1 ) often between the first surface ( 3 ) and the second surface ( 5 ), characterized in that the hollow fiber ( 6 ) a sealed cavity ( 9 ), which partially with an evaporable working fluid ( 10 ) is filled, wherein the on or at the first surface ( 3 ) extending portion of the hollow fiber ( 6 ) a condensation region ( 25 ) and on or at the second surface ( 5 ) extending portion of the hollow fiber ( 6 ) an evaporation zone ( 24 ) for the working fluid ( 10 ).

Hollow fiber according to claim 23, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) has a wave-shaped or zigzag course.

Hollow fiber according to claim 23 or 24, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) by arranging locking points ( 23 ) into a plurality of chambers ( 22 ) is divided.

Hollow fiber according to claim 25, characterized in that the locking points ( 23 ) in the deflection region of the hollow fiber ( 6 ) are arranged.

Hollow fiber according to claim 25 or 26, characterized in that the chambers ( 22 ) at least partially have different lengths (a, b, c, d, e).

Hollow fiber according to one of claims 25 to 27, characterized in that the locking points ( 23 ) are formed by welding, mechanical crushing or kinking.

Hollow fiber according to one of claims 23 to 28, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) is subjected to over or under pressure.

Hollow fiber according to one of claims 23 to 29, characterized in that the working fluid ( 10 ) in the hollow fiber ( 6 ) evaporated from a limit temperature in the range of 25 ° to 35 ° Celsius.

Hollow fiber according to one of claims 23 to 30, characterized in that the fibers ( 6 ) are multi-layered and the different layers ( 18 . 19 ) have different physical properties.

Hollow fiber according to one of claims 23 to 31, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) consists of metal, glass, ceramic, plastic or a metallized plastic.

Hollow fiber according to one of claims 23 to 32, characterized in that the hollow fibers ( 6 ) have a surface structure inside and / or outside.

Hollow fiber according to claim 33, characterized in that the surface structure is suitable for capillary action on the working fluid ( 10 ) and preferably from a corrugation in the longitudinal direction of the hollow fiber ( 6 ) consists.

Hollow fiber according to one of claims 23 to 34, characterized in that the hollow fiber ( 6 ) in cross section into several subregions ( 13 . 14 ; 16 ; 21 ; 28 . 29 ) is divided.

Hollow fiber according to claim 35, characterized in that at least one subregion ( 13 ; 29 ) has a smaller cross section than the other subregions ( 14 ; 28 ) owns.

Hollow fiber according to claim 35 or 36, characterized in that for the subdivision of the hollow fiber ( 6 ) into subareas ( 13 . 14 ; 16 ; 21 ; 28 . 29 ) one or more cylindrical separating elements ( 12 ; 20 ) in the hollow fiber ( 6 ) are arranged on the inside of the hollow fiber ( 6 ) issue.

Hollow fiber according to claim 37, characterized in that the separating elements ( 12 ; 20 ) paraxial to the longitudinal axis of the hollow fiber ( 6 ) or helical in the hollow fiber ( 6 ).