DE202011001473U1

DE202011001473U1 - Kühlbares flexibles Flächengebilde

Info

Publication number: DE202011001473U1
Application number: DE202011001473U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Ottobock SE and Co KGaA
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2021-01-14

Abstract

Flexibles Flächengebilde, eine flexible Matrix ganz oder teilweise mit PCM oder PCM-haltigen Bereichen versetzt, umfassend, wobei Mittel vorgesehen sind, durch die ein Medium eines Wärmetauschers in wärmeleitenden Kontakt mit den PCMs der flexiblen Matrix gebracht wird, so dass Wärme von den PCMs abgeführt und/oder den PCMs zugeführt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein kühlbares flexibles Flächengebilde, beispielsweise ein Textil, eine Folie und/oder ein Gewebe aus Fasern, das körpernah getragen wird, also in direktem Wärmekontakt mit dem Körper eines Lebewesens steht.
Aus der US 5,722,482 ist ein textiles Flächengebilde mit einem Phasenwechselmaterial (Phase Change Material, PCM) bekannt. Dieses Flächengebilde ist vorgesehen, um die Körperwärme abzupuffern, das heißt sie dient als Kälteschutz, zum längeren Erhalt der körpereigenen Wärme.
Aus der DE 10 2010 020 262 ist eine Vorrichtung zum Temperaturausgleich für Gegenstände bekannt, bei der ein Phasenwechselmaterial zusammen mit einem Wärmetauscher für einen Abbau gestauter Körperwärme sorgen. Die betroffenen Gegenstände befinden sich in direktem Wärmekontakt mit dem Körper, werden aber nicht zwangsläufig auf der Haut getragen.
Nachteilig an dem aus der US 5,722,482 bekannten flexiblen Flächengebilde ist, dass keine Mittel vorgesehen sind, mit denen die gestaute Körperwärme abführbar ist. Nachteilig an der DE 10 2010 020 262 ist, dass hier keine konkrete Ausführungsform für flexible Flächengebilde gegeben wird.
Deshalb ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein flexibles Flächengebilde zu schaffen, das den Einsatz von PCMs körpernah ermöglicht und gleichzeitig die Flexibilität von Textilien zeigt.
Die Lösung der Aufgabe wird in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen gegeben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein flexibles Flächengebilde, eine flexible Matrix ganz oder teilweise mit PCM oder PCM-haltigen Bereichen versetzt, umfassend, wobei Mittel vorgesehen sind, durch die ein Medium eines Wärmetauschers in wärmeleitenden Kontakt mit den PCMs der flexiblen Matrix gebracht wird, so dass Wärme von den PCMs abgeführt und/oder den PCMs zugeführt werden kann.
Die Mittel – durch die das Medium in Wärmekontakt mit den PCMs treten kann – im Folgenden auch einfach „Mittel” genannt, umfassen Strömungsstrukturen wie Kanäle oder Erhebungen mit verschiedenen Profilen wie Rillen, Kanäle, beispielsweise auch mäanderförmige Kanäle, Noppen, Pyramiden, oder anderes. Das Muster, das sie bilden, kann völlig beliebig sein, es kann auch als Werbeträger dienen. Die Strömungsstrukturen beeinflussen natürlich die Geschwindigkeit, mit der das Medium über die PCMs strömt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden die Strömungsstrukturen zumindest teilweise die Oberflächenstruktur der flexiblen Matrix.
Die Mittel umfassen neben den Strömungsstrukturen auch noch eine Vorrichtung, durch die das Medium des Wärmetauschers bewegt wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegt das PCM in Form eines Paraffins und/oder Polymers, bzw. Polymergemisches und/oder als Salzhydrats vor.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Medium gasförmig, also beispielsweise Umgebungsluft. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Träger des flexiblen Flächengebildes selbst, beispielsweise durch eigene Bewegung (z. B Schuh, Sattel) die Bewegung des Mediums durch die Strömungsstrukturen zur Abfuhr der Wärme der PCMs einstellen kann. Andererseits kann auch ein kleiner Ventilator oder eine sonstige Vorrichtung vorgesehen sein, die das Bewegen/Strömen des Mediums bewirkt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Strömung des Mediums so eingestellt, dass die Temperatur der PCMs unterhalb oder im Schmelzbereich der PCMs gehalten wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Bereiche mit PCMs kleine Inseln in der flexiblen Matrix.
So werden beispielsweise in ein am Körper getragenes flexibles Flächengebilde kleine Inseln mit PCMs eingebaut, wobei die Eigenschaften des flexiblen Flächengebildes erhalten bleiben und in Bereichen PCM-haltige Materialien in die flexible Matrix eingebaut sind, also der vorhandenen Matrix noch eine weitere Eigenschaft der Wärmespeicherung, kombiniert mit der Kopplung an einen Wärmetauscher, zugefügt wird.
Beispielsweise bildet das flexible Flächengebilde eine Einlage in einem Schuh, einem Helm, Sattel oder einem Sitz oder in einer Prothese und/oder Orthese, wobei zwischen dem festen Teil und dem wärmeproduzierenden Körper, also beispielsweise zwischen der Prothese und dem Körperstumpf die Einlage, beispielsweise aus Silikon, beispielsweise zur Weichteilstabilisierung, vorgesehen ist.
Bereits bekannte Einlagen dienen beispielsweise als flexible Matrix, deren Eigenschaften, insbesondere die Flexibilität und das Anliegen der Einlage am sich bewegenden Körper, durch die partielle Einarbeitung von PCM-haltigen Inseln und einer Strömung fördernden Oberflächenstruktur nicht wesentlich beeinträchtigt werden.
Als Material für die flexible Matrix können alle Arten bekannter Polstermaterialien eingesetzt werden. Neben dem bereits erwähnten Silikon sind da beispielsweise noch Polyurethan, thermoplastische Polymere, Copolymere, Polyethylen und andere.
Die Strömungsstruktur kann so gestaltet werden, dass ein der Oberfläche entlang strömendes Medium besonders langsam über die Inseln und/oder Bereiche mit PCMs geleitet wird, so dass dort bevorzugt Wärmeaustausch vom PCM zum Medium stattfindet.
Beispielsweise umfasst eine Unterschenkelprothese in der Regel neben dem festen Schaft auch noch einen flexiblen Silikonstrumpf zur Weichteilstabilisierung, der über den Körperteil gezogen wird und zum einen direkt auf der Haut anliegt und zum anderen in dem Schaft steckt. Das ist beispielsweise ein Silikonstrumpf, der nach einer Ausführungsform der Erfindung, mit Bereichen, beispielsweise mit runden Inseln aus PCM-haltigen Material, versetzt wird, wobei die Eigenschaften des flexiblen Silikonstrumpfes im Wesentlichen erhalten bleiben. Am Schaft kann ein kleiner Ventilator vorgesehen sein, durch den Luft entlang der Innenseite des Schaftes geblasen wird, die dann entlang der Strömungsstrukturen des mit PCM-Bereichen versetzten Silikonstrumpfes strömt. Dabei können die Strukturen, die den Luftstrom lenken, sowohl an der Innenseite des Schaftes als auch an der Außenseite der Einlage, also beispielsweise des Silikonstrumpfes, vorgesehen sein.
Die Mittel, durch die das Medium mit den PCMs in Wärmeleitenden Kontakt kommt, umfassen auch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung, beispielsweise Ventil, Ventilator, Pumpe oder eine Öffnung im Schuh oder Sattel, durch die bei Bewegung Luft durch den Schuh und die Strömungsstrukturen gepumpt wird. Die Strömungsstrukturen bewirken, dass das Medium an den PCMs vorbeiströmt. Sie können auf der flexiblen Matrix mit den PCMs oder auch getrennt davon, also extern, vorgesehen sein. So können diese Strömungsstrukturen auch an der Innenseite des Schaftes einer Prothese, an der Innenseite eines Schuhs oder eines sonstigen starren Gegenstandes, der in Körperkontakt mit einem Lebewesen steht, vorgesehen sein. Die Mittel sind so gestaltet, dass das Medium eines Wärmetauschers durch sie in wärmeleitenden Kontakt mit den PCMs des flexiblen Flächengebildes gebracht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass Bereiche der flexiblen Matrix nicht oder nur ganz wenig mit PCM-haltigen Inseln versetzt sind und dass in diesen Bereichen keine Strömungsstrukturen vorgesehen sind und sie entsprechend nicht von dem Medium umströmt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das flexible Flächengebilde mehrere Lagen, also einen Stapel, wobei beispielsweise in miniaturisierter Form die Inseln mit PCMs und eine flexible Matrix sich abwechseln. Dabei können verschiedenste Eigenschaften des flexiblen Flächengebildes realisiert werden, insbesondere können auf der zum Körper zeigenden Seite des Stapels andere Oberflächeneigenschaften als auf der nach extern zeigenden Seite des Stapels realisiert sein. Das Material der flexiblen Matrix und auch die PCMs können innerhalb einer Lage und innerhalb des Stapels variieren.
Dabei kann beispielsweise ein Schichtaufbau wie folgt realisiert sein:
Flexible Matrix mit PCM-Bereichen,
darauf eine Lage mit Erhebungen, die Strömungskanäle für das Medium des Wärmetauschers bilden,
darauf wieder eine PCM-führende Lage und dann wieder eine Wärmetauschermedium-führende Lage,
wobei die Flexibilität der Lagen und des Gesamtaufbaus trotz der Strukturierung möglichst erhalten bleibt oder sogar noch entsprechend den vorgesehenen Bewegungsabläufen, diese unterstützen kann.
Beispielsweise gibt es mehrlagige Silikonstrümpfe zur Weichteilstabilisierung am Körper, die hier als flexible Matrix dienen können. In diese werden dann die PCMs, beispielsweise in Form von flächigen kleinen Folienausschnitten, in diskreten Bereichen eingearbeitet, eingeschnitten oder aufgesetzt, so dass die mechanischen Eigenschaften wie Flexibilität und Reißfestigkeit der flexiblen Matrix im Wesentlichen erhalten bleiben. Die Einarbeitung der PCMs in die flexible Matrix richtet sich nach den jeweiligen Materialien, sowohl der Matrix als auch des PCMs, im Sinne der Erfindung soll aber jede Art der Einarbeitung der PCMs in eine flexible Matrix umfasst sein.
Neben Umgebungsluft und anderen gasförmigen Medien als Wärmetauschermedium kann beispielsweise auch ein flüssiges, gelartiges Wärmetauschermedium vorgesehen sein.
Als Wärmetauscher dient vornehmlich die Umgebungsluft, allerdings kann der Wärmetauscher sowohl offen als auch geschlossen geführt werden, wobei das Medium, das in Wärmekontakt mit den PCMs kommt, bevorzugt aber nicht notwendigerweise kontinuierlich regeneriert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5722482 [0002, 0004]
DE 102010020262 [0003, 0004]

Claims

Flexibles Flächengebilde, eine flexible Matrix ganz oder teilweise mit PCM oder PCM-haltigen Bereichen versetzt, umfassend, wobei Mittel vorgesehen sind, durch die ein Medium eines Wärmetauschers in wärmeleitenden Kontakt mit den PCMs der flexiblen Matrix gebracht wird, so dass Wärme von den PCMs abgeführt und/oder den PCMs zugeführt werden kann.
Flächengebilde nach Anspruch 1, das ein mehrlagiges Gebilde ist.
Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Silikonlage vorgesehen ist.
Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strömungsstrukturen der Mittel, durch die das Medium des Wärmetauschers in Wärmeleitenden Kontakt mit den PCMs tritt, als Oberflächen-Strukturierung der Silikonlage vorgesehen sind.
Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strömungsstrukturen der Mittel, durch die das Medium des Wärmetauschers in Wärmeleitenden Kontakt mit den PCMs tritt, extern vorgesehen sind.
Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher offen oder geschlossen geführt wird.
Flexible Einlage mit PCMs in reiner Form und/oder in Form von Compounds mit Kunststoff-Polymeren und/oder Salzhydraten, gekoppelt an einen Wärmetauscher.