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Gegenstand
der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung
zum Kühlen
einer Oberfläche
im Wesentlichen durch Verdunstungskälte, wobei die Kühlvorrichtung
mindestens eine Kammer aufweist mit einer inneren Lage, die während der
Kühlung
an der Kühlflächenseite
anliegt, sowie mit einer äußeren Lage, die
von der Kühlfläche abgewandt
ist und mit einem Kühlmedium,
das in der Kammer zwischen innerer und äußerer Lage angeordnet ist,
wobei das Kühlmedium
ein Hydrogel aufweist, das im trockenen Zustand ein Granulat bildet,
Wasser bindet und im mit Wasser geladenen Zustand das Wasser durch
Verdampfen unter Erzeugung von Verdunstungskälte freisetzt.
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Es
sind verschiedene Vorrichtungen zur Kühlung bekannt. So können beispielsweise
Lappen oder Tücher
mit Wasser getränkt
werden und auf die zu kühlende
Fläche
aufgelegt werden. Diese haben den Nachteil, dass die Kühlwirkung
nach relativ kurzer Zeit, sobald das Tuch getrocknet ist, nachlässt. Außerdem sind
solche Auflagen feucht und werden daher häufig als unangenehm und unpraktisch
empfunden.
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Herkömmliche
Kühlauflagen
enthalten deshalb meistens eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein
anderes Material, das im Kühl-
oder Gefrierschrank vorgekühlt
wird. Solche Kühlpads
oder Kühlkissen,
wie sie beispielsweise in der
DE 299 20 079 U1 beschrieben werden, sind
somit nicht kurzfristig einsetzbar und können auch nicht transportiert
und über
längere
Zeit einsetzbar gehalten werden, sondern bedürfen einer vorherigen Kühlung und
kühlen
Lagerung.
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Aus
der
US 5,785,980 ist
eine Kühlvorrichtung
zur Kühlung
von Personen bekannt, die ein hydriertes Gel enthält. Derartige
Kühlvorrichtungen
benötigen
keine Vorkühlung
in einem Kühl-
oder Gefrierschrank und bieten dennoch einen guten Kühlungseffekt.
Nachteilig bei diesen Kühlvorrichtungen ist
allerdings, dass durch die Struktur der jeweiligen inneren und äußeren Lage
die Gesamtkühlvorrichtung
relativ instabil ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung
der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die neben guten Kühlungseigenschaften
eine gute Stabilität
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruches 1.
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Erfindungsgemäß weist
die Kühlvorrichtung ein
dreidimensionales Abstandstextil auf, dass der Kühlvorrichtung zusätzliche
räumliche
Stabilität
verleiht. Diese zusätzliche
Stabilität
ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. Insbesondere wenn mit den
Kühlvorrichtungen
Blessuren an Gliedmaßen
von Menschen oder Tieren gelindert werden sollen, ist es günstig, beispielsweise
erfindungsgemäße Kühlvorrichtungen
einzusetzen, die als stabile Bandagen ausgebildet sind.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die das Abstandstextil ein Abstandsgewirk,
Abstandsgestrick oder Abstandsgewebe. Überraschenderweise hat sich
gezeigt, dass der Einsatz derartiger Abstandstextilien der Kühlvorrichtung
besonders gute Eigenschaften verleiht, insbesondere hohe mechanische Stabilität bei gleichzeitig
geringem zusätzlichen
Gewicht und guter Wasserdampfdurchlässigkeit. Des Weiteren trocknen
die Abstandstextilien im Gegensatz zu anderen denkbaren Materialien,
die der Kühlvorrichtung
räumliche
Stabilität
verleihen könnten, nach
dem Beladen der Kühlvorrichtung
mit Wasser äußerst schnell.
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Dreidimensionale
Abstandstextilien weisen bevorzugt zwei insbesondere parallel verlaufende, voneinander
beabstandete, textile Lagen auf, die miteinander über zwischen
den Lagen verlaufende Fäden
oder dergleichen verbunden sind. Die Fäden sind dabei zumindest in
Grenzen abstandshaltend ausgebildet, sodass die textilen Lagen in
einem bestimmten druckelastischen Abstand gehalten werden. Das Material
und die Struktur der textilen Lagen hat Einfluss auf das Abstandstextil
und damit auf die Kühlvorrichtung.
Die insbesondere parallel verlaufenden textilen Lagen weisen häufig offen
strukturierte Oberflächen
auf. Alternativ oder zusätzlich
können diese
angerauht oder geschmirgelt sein.
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Die
zwischen den textilen Lagen verlaufenden Fäden bestehen je nach gewünschter
Eigenschaft des Abstandstextils aus entsprechend ausgewählten Materialien.
Auch der Verlegungswinkel der Fäden,
d.h. die Ausrichtung der Fäden
gegenüber den
textilen Lagen beeinflusst die Eigenschaften des Abstandstextils.
Der Abstand und die jeweilige Dicke der textilen Lagen haben ebenfalls
Auswirkungen auf das Abstandstextil.
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Die
erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
hat neben der Kühlung
von Gliedmaßen
vielfältige
Einsatzmöglichkeiten.
So kann sie auch in Form eines Behältnisses zur Kühlung von
Flaschen, Dosen oder dgl. eingesetzt werden. Sie kann Teil einer
Kopfbedeckung sein, wie etwa eines Cappys. Sie kann als Kühlband ausgebildet
sein, das als Schlüsselband oder
als Stirnband getragen wird. Des Weiteren ist eine Kühl-Auflagendecke
für Haustiere,
ein Halsband für
Haustiere, eine Pferde-Kühlgamasche
oder -bandage denkbar. Der Fachmann des Standes der Technik erkennt
die vielfältigen
speziellen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das dreidimensionale Abstandstextil
zwischen der inneren und der äußeren Lage
der Kühlvorrichtung
angeordnet. Alternativ ist es allerdings denkbar, die innere und/oder äußere Lage
selbst als Abstandstextil auszubilden.
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Das
Hydrogel kann zwischen einer der textilen Lagen des Abstandstextils
einerseits und der inneren Lage oder der äußeren Lage der Kühlvorrichtung
andererseits angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist das Hydrogel
zwischen der inneren Lage und der der inneren Lage benachbarten
textilen Lage des Abstandstextils angeordnet.
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Zwischen
dem Hydrogel und der textilen Lage des Abstandstextils, die dem
Hydrogel zugewandt ist, ist bevorzugt eine Zwischenlage aus einem flächigen,
textilen Material angeordnet, vorzugsweise aus Vlies, deren dem
Hydrogel zugewandte Oberfläche
derart ausgebildet ist, dass einem Verhaken oder Festsetzen des
Granulats an der Zwischenlage entgegengewirkt wird. Diese Zwischenlage
kann mit der entsprechenden, benachbarten textilen Lage des Abstandstextils
fest verbunden sein. Insbesondere wenn diese textile Lage des Abstandstextil
eine rauhe Oberflächenstruktur,
Vertiefungen oder Löcher aufweist,
in denen sich Hydrogelgranulat verhaken könnte, ist die zusätzliche,
flächige
Zwischenlage vorteilhaft.
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Unter
bestimmten Umständen
kann es alternativ allerdings gerade gewollt sein, wenn zumindest eine,
vorzugsweise beide der textilen Lagen des Abstandstextils jeweils
von deren Oberseite zur Unterseite verlaufende Durchtrittsöffnungen
aufweisen und keine einem Granulatverhaken entgegenwirkende Zwischenlage
vorgesehen ist. Wenn dann die textile Lage, die dem Hydrogel zugewandt
ist, mit derartigen Durchtrittsöffnungen
versehen ist, kann sich das Hydrogel in Granulatform, d.h., im trockenen
Zustand, an diesen Öffnungen
verhaken bzw. erfährt
an der mit Öffnungen
versehenden Oberfläche
der textilen Lage eine erhöhte
Reibung, sobald es sich entlang dieser Oberfläche bewegt. Durch das Verhaken sind
die einzelnen Hydrogelpartikel in den beschriebenen Öffnungen
räumlich
weitgehend festgelegt. Damit wäre
es besonders gut möglich,
Kammern mit relativ großer
Länge und
Breite zu bilden, ohne dass die einzelnen Granulatpartikel im trockenen
Zustand durch die gesamte Kammer hin und her wandern und sich ungünstigstenfalls
sogar ungewollt nur in einem bestimmten Bereich sammeln. Eine gleichmäßige Verteilung
der Granulatpartikel würde
somit auch bei großer
Kammergröße erreicht.
Dabei sind die Abmessungen der Öffnungen
vorteilhafterweise derart auf die Granulatpartikelgröße abzustimmen,
dass die einzelnen Granulatpartikel nicht vollständig durch diese hindurchtreten
können.
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Wenn
das dreidimensionale Abstandstextil selbst die innere Lage bildet,
ist das Hydrogel vorteilhafterweise zwischen dem Abstandstextil
und der äußeren Lage
angeordnet. Wenn das Abstandstextil die äußere Lage bildet, ist das Hydrogel
entsprechend zwischen dem Abstandstextil und der inneren Lage angeordnet.
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Vorzugsweise
ist eine Mehrzahl von mit Hydrogel gefüllten Kammern vorgesehen, wobei
benachbarte Kammern durch Zwischenkammern ohne Hydrogel miteinander
verbunden sind, die im mit Wasser beladenen Zustand der Kühlvorrichtung
bei Anlage derselben an eine Kühlfläche von
der Kühlfläche vorzugsweise
beabstandet sind. Dabei können die
Zwischenkammern bevorzugt durch die innere und äußere Lage gebildet sein. Auch
in den Zwischenkammern ist dabei bevorzugt ein dreidimensionales
Abstandstextil angeordnet. Dabei können die hydrogelgefüllten Kammern
und/oder die Zwischenkammern gebildet sein, indem die innere und
die äußere Lage
der Kühlvorrichtung
miteinander durch linienartige Verbindungen, vorzugsweise Nähte, verbunden
sind. Demnach werden die Kammern/Zwischenkammern durch Verbinden
bzw. Vernähen
der inneren und äußeren Lage
gebildet. Was das dreidimensionale Abstandstextil betrifft, so kann
es ebenfalls durch die linienartigen Verbindungen bzw. die Nähte mit
der inneren und der äußeren Lage
verbunden sein.
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Das
Abstandstextil kann in die Kammern der Kühlvorrichtung und/oder die
Zwischenkammern alternativ auch lose, d.h. unverbunden, eingelegt
werden, ohne dass eine zusätzliche
Verbindung der Zwischenlage mit der inneren und/oder äußeren Lage der
Kühlvorrichtung
notwendig ist. Insbesondere wenn diejenige Seite der textilen Lage
des Abstandstextils, die an der inneren und/oder äußeren Lage
der Kühlvorrichtung
anliegt, eine besondere Rauhigkeit aufweist, wird einem Verrutschen
des Abstandstextils in der Kühlvorrichtung
entgegengewirkt.
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Das
Abstandstextil und/oder die Zwischenlage aus Vlies oder dergleichen
ist bevorzugt wasserdampfdurchlässig,
um im Einsatz eine optimale Verdunstung des Wassers aus dem mit
Wasser beladenen Granulat durch die Materialien hindurch zu ermöglichen.
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Was
die innere und/oder äußere Lage
betrifft, so kann sie aus einem flächigen Textil bestehen. Das
Material der inneren Lage und/oder der äußeren Lage kann in jeder Materialrichtung
wasserdampfdurchlässig
sein. Bevorzugt ist das Material der inneren Lage zumindest in Richtung
der auf die Kühlfläche zugewandten
Seite, vorzugsweise auch in Richtung der von der Kühlfläche abgewandten
Seite, für flüssiges Wasser
undurchlässig.
Das Material der äußeren Lage
kann in Richtung der von der Kühlfläche abgewandten
Seite für
flüssiges
Wasser undurchlässig
sein. In einer weiteren Ausführungsform
ist das Material der inneren Lage verschieden von dem Material der äußeren Lage.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
den beigefügten Unteransprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus der beiliegenden
Zeichnung.
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Dabei
zeigt:
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1 einen
schematischen Teilschnitt durch eine Kammer einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
in Perspektivansicht.
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Wie
in 1 dargestellt ist, weist eine nur teilweise dargestellte
Kammer 10 einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eine innere Lage 11 sowie eine äußere Lage 12 aus
flächigem,
textilem Material auf, wobei die beiden Lagen 11, 12 zur
Bildung der Kammer 10 in den jeweiligen Kammerendbereichen miteinander
verbunden (nicht dargestellt), insbesondere vernäht oder verklebt sind. Die
innere Lage 11 ist im Gebrauch einer nicht dargestellten,
zu kühlenden
Fläche
zugewandt und liegt an dieser an.
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Zwischen
der inneren und der äußern Lage 11 bzw. 12 ist
als Zwischenlage ein Abstandsgewirk 13 angeordnet.
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Zwischen
dem Abstandsgewirk 13 und der inneren Lage 11 ist
ein Granulat angeordnet, nämlich ein
Hydrogel 14. Die Kühlvorrichtung
selbst besteht dabei aus zumindest einer, üblicherweise mehreren, an den
Enden miteinander verbundenen Kammern 10.
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Das
Abstandsgewirk 13 weist eine flächige, textile obere Lage 15 und
eine flächige,
textile untere Lage 16 auf. Die beiden textilen Lagen 15 und 16 verlaufen
parallel zueinander und sind räumlich
voneinander beabstandet. In dem sich aus der Beabstandung ergebenden
Zwischenraum verlaufen Fäden 17,
die sich von der oberen textilen Lage 15 des Abstandsgewirks
zu der unteren textilen Lage 16 erstrecken und zu den Lagen 15, 16 im
Wesentlichen senkrecht verlaufen. Natürlich können die Fäden auch in verschiedenen anderen
Winkeln zu den textilen Lagen 15, 16 verlaufen.
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Sowohl
die untere textile Lage 16 als auch die obere textile Lage 15 weisen
nicht dargestellte, von der jeweiligen Lagenoberseite zu der Lagenunterseite
verlaufende Durchtrittsöffnungen
bzw. Kanäle
auf. Als Lagenoberseite der jeweiligen textilen Fläche wird
die den Fäden 17 zugewandte
Seite verstanden, als Lagenunterseite die von den Fäden 17 abgewandte
Seite. Die Lagenoberseiten der textilen Lagen 15, 16 können zusätzliche
Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweisen, die in einer besonderen
Ausführungsform
auch durch die Konturen der Durchtrittsöffnungen gebildet sein können.
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Das
Hydrogel 14 kann sich im trockenen Zustand, d.h. in Granulatform,
teilweise in den Öffnungen
in den Lagenoberseite der unteren textilen Lagen 16 verhaken.
Einer Bewegung des Granulats, etwa wenn die Kammer 10 schräg gehalten
wird, wird durch die Durchtrittsöffnungen
der Lagenunterseite der unteren textilen Fläche 16 entgegengewirkt.
Den gleichen Effekt hätten
zusätzliche
Erhebungen und/oder Vertiefungen auf den Lagenoberseiten. In anderen
Ausführungsformen
ist dieser Effekt des Verhakens nicht gewollt. Dann kann zwischen
die textile Lage 16 und das Hydrogel 14 eine flächige Zwischenlage
mit im Wesentlichen glatter Oberlfäche, bspw. ein Vlies, angeordnet
werden. Bevorzugt kann das Vlies auf die textile Lage 16 aufgeklebt
werden. Die glatte Oberfläche
wirkt einem Verhaken des Hydrogelgranulats entgegen.
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Die
Aktivierung, im folgenden Beladung, des Hydrogels 14 der
Kühlvorrichtung
erfolgt durch Benetzung bzw. Tränken
des trockenen Granulats 14 in wässriger Lösung, wobei die Wasserkomponente normales
Leitungswasser, deionisiertes oder destilliertes Wasser, bevorzugt
elektrolytisch behandeltes, sterilisiertes Wasser ist. Hierbei entsteht
aus dem Granulat das eigentliche Hydrogel, wobei das Granulat Wasser
bindet. Das mit Wasser "geladene" Granulat wird als
Hydrogel im Sinne der Erfindung bezeichnet. Als "geladen" wird ein Granulat verstanden, das einen
Großteil
der maximalen möglichen
Menge Wasser aufgenommen hat, vorzugsweise mindestens 90%. Die Kühlauflage,
die mit einem "geladenen Granulat", also einem Hydrogel 14 gefüllt ist,
befindet sich dann ebenfalls im geladenen Zustand.
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Solange
ein Wasserdampfdruckunterschied zwischen dem Hydrogel als Produktinhalt
und der Umgebung besteht, bis zum Trocknen, setzt das Hydrogel dampfförmiges Wasser
frei und kühlt
durch die hierbei entstehende Verdunstungskälte die Kühlfläche. Vorzugsweise setzt die
erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
im mit Wasser geladenen Zustand das Wasser durch Verdampfen unter
Erzeugung von Verdunstungskälte
innerhalb eines Zeitraums von mindestens 3 Stunden, vorzugsweise
mindestens 6 Stunden frei. Bei bestimmten Fertigprodukten mit integriertem
Hydrogel kann, je nach gewählter
Qualität der
Textilhülle,
die Zeitspanne wenigstens 12 Stunden betragen.
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Vorzugweise
ist die Kühlvorrichtung
wiederverwendbar, d.h., das in der Kühlvorrichtung enthaltene Hydrogel
kann nach dem Trocknen erneut befeuchtet werden und setzt dann wieder
Verdunstungskälte
frei. Die Kühlvorrichtung
ist bevorzugt so gestaltet, dass sie auch im mit Wasser geladenen
Zustand räumlich
flexibel bleibt. Durch die räumliche Flexibilität passt
sich die Kühlvorrichtung
auch im geladenen Zustand an die Oberfläche des zu kühlenden Gegenstandes,
beispielsweise die Rundung eines Gefäßes oder den Nacken oder Arm
einer Person, an und sorgt so für
optimale Kühlung.
Kammergröße und -geometrie
und Granulatgröße und -menge
sowie Granulatzusammensetzung und Mixes mit im Einzelfall besonders
bevorzugten Additiven stehen bevorzugt so in Relation zueinander,
dass das Hydrogel sich nicht wegen zu geringer Füllmenge als Klumpen in den
Randbereichen sammelt.
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Geeignete
Materialien für
die äußere und/oder
innere Lage der Kühlvorrichtung
bzw. sind bekannte Naturfasern oder Kunstfasern. Bevorzugte Materialien
für die äußere Lage
und/oder die innere Lage sind Mikrofaserstoffe. Als Mikrofaser werden Chemiefasern
aus Filamenten und Spinngarnfasern (beispielsweise aus den Faserrohstoffen
Polyamid, Polyester, Polypropylen) bezeichnet, deren Fasern im Bereich
von 0,1 bis 1,0 dtex, davon unter 0,3 dtex große Fasern als Ultra-Microfasern.
Die Maßangabe von
feinen Filamentgarnen, der sogen. Titer (Garnsträke) dtex (decitex) bedeutet
1/10 g pro 1.000 m Länge.
Aufgrund der während
der Herstellung sehr dicht geschlagenen Textilgewebe entstehen sehr
viele und sehr kleine Poren zwischen den einzelnen Fasern und Garnen.
Diese sind zu klein, als dass ein Wassertropfen mit seiner hohen
Oberflächenspannung
in das Gewebe ein- oder durch es hindurchdringen könnte, im
Gegensatz zu Wasserdampf. Bevorzugt werden Mikrofasern aus Polyester
(PES), Polyamid (PA) oder Polypropylen (PP), die aufgrund ihrer technischen
Eigenschaften ein unterschiedlich hohes Feuchteaufnahme- und -abgabevermögen bieten. Besonders
geeignet sind lufttexturierte Stoffe und/oder möglichst hygroskopische (durch
Quellung deutliche Mengen Wasser in ihr Material aufnehmende Fasern)
Fasern/Filamente. Die Materialien können weiterhin elastische Chemiefaserstoffe,
beispielsweise Elastan, Spandex oder vergleichbare elastische Stoffe
enthalten.
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Weitere
geeignete Materialen für
die äußere und/oder
innere Lage der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
sind Kunststofffolien oder -filme, Latex, Kautschuk, Kunststoffschäume, metallbeschichtete Kunststofffolien,
kaschierte Papiere, Metallfolien oder Mischungen hieraus, beispielsweise
auch mit den o.e. Mikrofaserstoffen. Verwendbar sind auch Kombinationen
aus den erwähnten
Materialien, in Sandwichform verbunden, wodurch verschiedenste Zusatzfunktionen
des jeweiligen Endproduktes erzielbar sind. Beispielsweise kann
der Fachmann durch die gewählte
Materialkombination eine im Einzelfall gewünschte, zeitlich limitierte
oder nur partielle, lokale Kühlung
des Fertigproduktes erzielen.
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Für die angestrebten
Zwecke eignen sich, textilbezogen, insbesondere Polyester, Polyamid oder
Polypropylen (PP). PP hat neben den funktionellen Eigenschaften
zusätzlich
ein ca. 30% leichteres Eigengewicht als Polyester (sogar leichter
als Wasser), was für
bestimmte erfindungsgemäße Produkte,
die insbesondere im Outdoor-Bereich am Körper getragen werden, vorteilhaft
sein kann.
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Insbesondere
soll die höchste
Verdunstungskälte
auf der Seite der inneren Lage, also in Richtung der Kühlfläche erzeugt
werden.
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Für die äußere Lage
können
bevorzugt textile Materialien verwendet werden, die neben ihrer Durchlässigkeit
für Wasserdampf
einen äußeren Schutz
gegen Eindringen von Wassertropfen bieten, dabei gleichzeitig auf
der Außenfläche schmutz-, öl- und fettabweisend
ausgerüstet
sind. Für
den Produkteinsatz im sogenannten Outdoor-Bereich kann der Fachmann
zusätzlich
mit UV-Schutz ausgerüstete textile
Außenflächen wählen. Ebenfalls
je nach Produktbestimmung eignet sich eher eine Polyesterbasis,
wenn beispielsweise der Außenstoff
thermobedruckt werden soll, also ein Polyamid, das ab ca. 180°C begrenzt temperaturresistent
ist. Für
andere Einsatzgebiete stehen dem Fachmann Vliesstoffe zur Verfügung.
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- 10
- Kammer
- 11
- innere
Lage
- 12
- äußere Lage
- 13
- Zwischenlage
(Abstandstextil)
- 14
- Hydrogel
- 15
- textile
Lage
- 16
- textile
Lage
- 17
- Fäden