JP2004308101A - 微気候を調節する衣類及び複合構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 着用サイクル時間を飽和のために短かくするような水分が衣類に捕捉されることを防止すると共に、微生物成長の促進を抑制することが可能な微気候を調節する衣類及び複合構造物を提供する。
【解決手段】 本発明は、複合構造物、かかる複合構造物から構成された衣類であって、皮膚に接して又は上着として被服できるような衣類、及び、複合構造物及び衣類を作るための製造方法に関する。衣類は、少なくともひとつの三次元的な通路の手段によって、着用者に微気候コントロールを提供し、かかる通路は第１の基層に固定されてなる外被素材によって形成される。通路は、通路壁の支持を補強するような充填材を含んでいて、この充填材を通って流体が流れることができる。通路は、それ自体の嵩によって、または、通路を通して流体がポンプで送られることを許容することによって、断熱を提供する。第１の基層は通気性になっていて、着用者の快適性を向上させる。
【選択図】 図１

Description

本発明が開発された研究は、 National Institute of Justice による交付金番号ＭＩＰＴ １０６−１１３−２０００−２１ の交付金の後援を受けている。

活動的で保護的な衣服の領域において、長時間にわたって、変化する環境の中で被服できるような、改良された軽量で多機能な衣類及び装備に対する要望が存在する。様々な困難に適用できると共に、追加的な特殊なユニットを運ぶ必要性を減少させ、かさばらず軽量であるという要求を満たすような、単一のユニットないし衣類が望ましい。そうした衣類は、緊急隊員や軍人にとって有用であると共に、その他のアウトドア活動にかかわる人々にとって有用であるだろう。
温度限界に対して断熱できると共に、皮膚からの正常な水分の蒸散を促進して快適さと健康を維持できるような、微気候式の衣類を提供することは、デザインの性能と簡略化との双方について技術の進歩である。他の同様な構造は、断熱や熱交換の機能を提供するために、かさばるあるいは技術的に複雑な内部素材に頼っている。例えば、ある種の衣類では、断熱材として、また、皮膚から二次吸収層への水分の静的な輸送を促進するために、連続気泡発泡体を着用者の皮膚に接触させている。そうした発泡体の通気性は限られている。さらに、吸収層が水分を捕捉することから、吸収層が飽和したり、また潜在的な微生物成長のために、着用サイクル時間は短かくなる。
別の最先端の衣類は、相変化する熱伝達材料を含むような、断熱ポケットを採用している。このデザインの最適な機能性は、同じく衣類のポケットに配置される、氷を用いることに頼っている。明らかに、このデザインの野外アイテムとしての有用性は限られていて、短期間の激しい用途だけに用いられるだろう。

別のデザインは、ポンプで送られた流体が通るような通路を有してなる、嚢装置を使用している。嚢装置の通路中には、独立気泡発泡体の固体リボンが配置されて、通路を望ましい形状に押し広げて維持し、着用者の皮膚と通路とが接触する面積を最大にしている。通路中を流体が流れられるためには、通路壁は拡張可能になっていて、独立気泡発泡体の固体リボンの周囲を流体が流れることが必要である。そうした装置に流体を通して送るために必要な圧力は、問題点を生じさせる。圧力のために、衣類は不必要に堅固になると共に、通路壁には大きな応力が加わる。そうした装置においては、有効に使用できるのは液体だけである。流体は独立気泡発泡体のリボンのまわりを流れる必要があるので、少なくとも一部分の流体は、独立気泡発泡体のリボンの上の通路部分を通る。この部分の流体の流れは、着用者の身体に関連した熱伝達を助けることはない。通路を望ましい形状に維持するという目的を満たすことによって、独立気泡発泡体のリボンは実際的にかかる部分の流体流れを隔離して、それを無益にする。さらに、通路にひだや折り目が生じたり、通路が圧縮されたりすると、独立気泡発泡体の固体リボンによって流体の流れが妨げられる。

本発明が提供する通気性で断熱性の衣類は、水蒸気輸送が高い領域を含んでいて、この領域は、着用サイクル時間を飽和のために短かくするような水分が衣類に捕捉されることを防止すると共に、微生物成長の促進を抑制する。本発明によれば、その衣類のデザイン及び特性のために、野外での長期の使用が可能となる。特に本発明は、衣類に通路を提供して、その中を通って、たとえ通路が圧縮された場合であっても、流体つまり液体又は気体が流れることができる。本発明の更なる利点については、以下の詳細な説明によって明らかになると共に、詳細な説明から自明ないしは、発明の実施例から知ることができるだろう。

かかる目的を達成するために本発明によって提供される、複合構造物、衣類の物品、及び衣類若しくは複合構造物の製造方法では、着用者の身体に隣接する環境の微気候をコントロールし調節する。複合構造物は、好ましくはファブリックである。複合構造物は、通気性である第１の基層を含んでいる。この第１の基層は、少なくとも約５００ｇ／平米／日であるような、水蒸気輸送速度を有することが好ましい。第１の基層に固定された外被素材は、少なくともひとつの囲まれた通路を形成している。外被素材は、通路壁の少なくとも一部分を形成する。第１の基層もまた、壁の一部分を形成することができる。望ましくは、外被素材は通路のすべての壁を形成する。
通路壁の中には、通路を通る流体の流れを回旋させるような充填材が含まれている。充填材は織物／編物の材料であり、好ましくはファイバー、ヤーン、ウェブ、バッティング、又は編物、織物、若しくは不織構造などのファブリックであって、通路壁に安定性を与える。さらに、充填材は、通路壁の中にあるパーツの集合体としては、又は個別的なものとして、多孔性であるために、流体が通路を通って流れるときに、流体が充填材を通って流れることを許容する。充填材は、流体の流れを遅くはするけれども、流体が通って流れることを実質的には妨害しない。通路を形成する外被素材は、第１の基層の表面上にパターンを形成していて、複合構造物を用いて構造物のまわりの微気候をコントロールすることができる。

着用者に微気候コントロールを提供する衣類の物品は、通気性の第１の基層を含んでなる部分を有し、該基層は外被素材を固定されて有していて、これにより、第１の基層上に少なくともひとつの囲まれた通路が形成されている。外被素材は、通路壁の少なくとも一部分を形成する。通路は、第１の基層の表面上にパターンを形成する。外被素材によって形成されてなる通路壁の中には、充填材が収容されている。充填材は、好ましくは織物／編物の製品である。充填材は、通路壁の中にあるパーツの集合体としては、又は個別的なものとして、十分に多孔性であって、通路の中にある充填材を通って流体が流れることを許容する。充填材は、通路壁を支える構造を与えるけれども、通路内の流体の流れを著しく妨害することはない。外被素材によって流体の入口と出口とを形成し、これらにコネクタを取付けることによって、携帯型の熱交換器や、別の衣類の別の通路に、又は同じ衣類の別のパネルの通路に、通路を結合することができる。
着用者に微気候コントロールを提供する衣類を製造する方法は、第１の基層パネルを提供する段階を含む。外被素材を第１の基層パネルに固定する際には、外被素材が第１の基層パネルの表面上に少なくともひとつの通路を形成するようになっているので、衣類は、衣類で被われた着用者の身体のまわりの部分の微気候を効果的に調節することができる。外被素材の下に配置される充填材は、流体が通って流れられるような多孔性を有していて、通路が形成される前に２枚の外被素材の間に配置され、または、通路が形成された後に通路の中に配置される。衣類は、衣類を作るために必要なだけ、第１の基層パネルを互いに取付けることによって形成される。第１の基層パネルは、該基層パネルに外被素材を固定することで充填材を収容した通路が形成される前に、衣類の基本的な形状を形成するように互いに取付けられる。さらに、衣類は１枚の基層パネルによって作ることもできる。

第１の基層パネルは、通気性のファブリックであって、好ましくは織物、編物、又は不織布などである。外被素材は好ましくは、織物、編物、スクリム、フィルム、又は不織布である。いくつかの実施形態においては、外被素材は非透過性である。充填材は、織物／編物の製品である。外被素材に流体の入口と出口とを形成し、コネクタを入口及び出口に取付けられるようにすると良い。
着用者に微気候コントロールを提供する複合構造物を製造する方法は、非熱可塑性であり、おもて側と裏側とを有するような第１の基層を提供する段階を含む。第１の基層のおもて側に、熱可塑性の充填材を載せる。充填材の上に熱可塑性の外被素材を載せて、充填材が第１の基層と外被素材との間に配置する。それから外被素材と充填材とを熱装置を用いて切断して、外被素材が通路壁の中に充填材を収容してなるような、囲まれた通路を形成させる。熱装置は外被素材の縁部を溶かして、溶けた縁部は非熱可塑性である第１の基層に固着することで複合ファブリックが形成されて、充填材は通路に収容される。次に、適当な第１の基層を縫い合せて、所望の衣類を形成する。同様に、１枚の複合ファブリック構造から衣類のパターンを切り出して、切断した複合ファブリック構造の適切な端部を適宜縫い合せ又は取付けることによって、１枚の第１の基層から衣類を作ることもできる。
本発明のその他の特徴は、添付図面を参照して以下に詳細に説明されている。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明することとし、図面にはそうした実施形態の１又は複数を示している。各実施形態は、発明の説明のために提供するものであって、発明を限定するものではない。実際に、ひとつの実施形態の構成部分として例示ないし開示されている特徴は、別の実施形態に使用して、さらに別の実施形態を構成することが可能である。本発明はそうした改変や変更をも包含するものであると意図している。

図１は、本発明の実施形態による複合構造物１０を示している。好ましくは、複合構造物１０は複合ファブリックである。複合構造物１０は、第１の基層１１を有している。少なくともひとつの囲まれた通路１２を形成すべく、外被素材１３を第１の基層１１に取付けて、第１の基層１１の上にパターン状に形成している。外被素材１３は、通路壁の少なくとも一部分を形成している。通路１２の壁は、通路１２の中に充填材１４を収容している。複合構造物１０は、層状の構造になっていて、第１の基層１１と外被素材１３とが通路１２の壁を形成しており、通路１２の壁の中には充填材１４が収容されている。複合構造物１０は、毛布や寝袋などの製品を作製するために使用することができる。さらに、この複合構造物１０は衣類の製造にも使用され、かかる衣類は着用者の該衣類に被われた身体のまわりの部分の微気候を調節することができる。

図２は、ベスト（チョッキ）として形成されてなる衣類２０であって、図１の複合構造物１０の層状の構成を有している。衣類２０はベストに限定されるものではない。この層状の構造を利用できるその他の衣類の例には、ズボン、シャツ、ジャケット、履き物、及び帽子が含まれる。衣類２０における層状の構造は、複合構造物１０と同じく、第１の基層１１１と、外被素材１１３とを有していて、これらによって形成されてなる囲まれた通路１１２は充填材（図示せず）を収容している。図示の実施形態においては、第１の基層１１１は衣類２０の内側を形成していて、着用者が衣類２０を被服したときに着用者に接触する。複合構造物１０には、また各衣類２０には、複数の通路を設けることが好ましい。
外被素材１１３は、衣類２０の作製方法に応じて、衣類２０を作る前に又は後に取付けられる。衣類２０は、１枚パネルの第１の基層１１１から作製することができ、かかるパネルは、外被素材１１３によって単一の通路１１２を形成されて備え、または、外被素材１１３によって形成されてなる複数の通路１１２を相互結合されて備える。また、衣類２０は、第１の基層パネル１１１の複数から作製しても良く、かかるパネルは、外被素材１１３によって単一の通路１１２を形成されて備え、または、外被素材１１３によって形成されてなる複数の通路１１２を相互結合されて備える。

複合構造物１０と衣類２０とのいずれにあっても、第１の基層１１及び１１１は非熱可塑性のファブリックであることが好ましい。ファブリックは、ナイロンや、その他の天然又は人造の非熱可塑性のファイバーであって水分を運んで逃がせるようなものから作られる。そうしたファブリックは、伝統的な織物や、編物タイプの素材、又は不織布、限定はしないが、スパンボンド、ヒドロエンタングル("hydroentangled")、ニードルパンチ、スティッチボンド、ネット、若しくはスクリム、及びこれらの複合物とすることができる。例えばナイロン／ポリエステル混合などの混合ヤーンからファブリックを作ることも望ましい。第１の基層１１及び１１１は、フィルムであっても良い。ファブリック又はフィルムの総重量については、所望の作業を行なうためにファブリック又はフィルムが十分に頑丈である必要があるが、着用者の負担にならない程度に軽量にすべきである。第１の基層１１及び１１１は通気性であるべきである。

図３Ａ及び図３Ｂは、複合構造物１０又は衣類２０についての構造を示した破断側面図である。外被素材２１３は通路２１２の壁を形成していて、その中には充填材２１４が配置されている。外被素材２１３は好ましくは、非透過性の熱可塑性のフィルム又はファブリックである。外被ファブリックは、織物、編物、スクリム、又は不織布である。ひとつの実施形態においては、外被素材はポリウレタンのフィルムである。第１の基層についてと同様に、外被素材２１３の総重量については、所望の作業を行なうために外被素材２１３が十分に頑丈である必要があるが、着用者の負担にならない程度に軽量にすべきである。外被素材は、これが通路壁の少なくとも一部分を構成するという事実に鑑みて、外被素材と称することにしたものである。
複合構造物及び衣類における充填材２１４の目的は、囲まれた通路２１２に構造的な安定性を付与すると共に、充填材２１４を通って、もって通路２１２を通って、流体が流れられるようにすることである。充填材２１４は、軽量であると共に、必要に応じて流体の流れを許容できるような多孔性であるべきで、しかも、通路２１２を所望の形状に維持できるような丈夫なものである。充填材２１４は、通路２１２内の空間を占めることによって、囲まれた通路を通って流れるために必要とされる流体の量を減少させる。仮に、流体を流すために必要な流体量が減少することは、流体が液体であるとすれば、重量の軽減につながる。

充填材は２１４は好ましくは、織物／編物の製品である。織物／編物の製品は、ファイバー、ヤーン、バッティング、毛羽立ったウェブ、又は編物、織物、組紐、不織布、スクリム、若しくはネットあるいはこれらの混合物などのファブリックである。充填材２１４は、Ｚ座標方向の高いアスペクトを有しているべきであって、これによって、材料に三次元的な特性が与えられる。ＸＹＺの座標軸方向に向けられたファイバーやヤーンを有するような、三次元的な織物、編物、組紐、バッティング、又は不織布が望ましい。そうした製品によれば、Ｚ軸方向にファイバーやヤーンが向けられているために、充填材のＺ軸方向の強度が補強される。例えばひとつの実施形態では、三次元のワープ編みのスペーサファブリックを使用している。しかしながら、Ｘ座標方向とＹ座標方向とにファイバーやヤーンが向けられているような、伝統的な“平坦な”ファブリックを使用することもできる。伝統的な“平坦な”ファブリックを使用するならば、それらは重ね合せたり、ひだを付けたり、しわにしたりして、より好ましい三次元的なアスペクトを作ると良い。充填材２１４は弾力的であるべきで、例えば形状記憶の充填材なども良い。例えば、充填材２１４はフィラメントヤーンであって、膨張や縮れなどによって三次元形状を呈するような構造のものでも良い。

充填材２１４の多孔性は、通路壁の中にある個々のパーツの集合体としての充填材に適用されることであって、例えばファイバーの集合体は必ずしもバッティングなどの他の構造を形成しない。ファイバー自体が多孔性である必要はないが、充填材２１４を構成しているファイバーの集合体は多孔性を有するべきである。さらに、例えば伝統的な“平坦な”ファブリックを層状にした場合などの如く、充填材の個別の部分が多孔性であっても良い。充填材２１４によって作られる構造を通って流体が流れられるのでありさえすれば、所期の目的は達成できるのである。そうした充填材２１４は、外被素材を膨張可能にすることもあるし、そうでないこともある。
好適な不織素材を例示すれば、ミシシッピー州のコリンスにある Kimberly-Clark 社が製造しているＰＯＷＥＲＬＯＦＴという生物成分のスパンボンドである。ひとつの実施形態では、高い弾性の毛羽立った又はエアーレイ("airlaid")の構造であって、接着されたもの又は非接着のものを充填材２１４として使用している。充填材として望ましいファイバーのうち、毛羽立ったないしエアーレイ（"airlaid"）の構造を形成するものは、非円形断面のファイバーであって、例えばテネシー州のジョンソンシティーにある、Fiber Innovation Technologies (FIT)社から入手可能な４ＤＧである。

図３Ａ及び図３Ｂに示した実施形態においては、外被素材２１３は接合部２１５にて第１の基層２１１に固着されている。これらの接合部２１５は、機械的に、化学的に、又は熱的に作られる。例えば、縫い合せや、接着剤、又は溶融工程を使用することができる。熱的な切断装置や取付装置を使用するときには、外被素材２１３と充填材２１４とについては熱可塑性のものとして、第１の基層２１１は非熱可塑性のものにすることが好ましい。熱装置は外被素材２１３と充填材２１４とを溶かして、溶けた外被素材を第１の基層２１１に押付けることで、外被素材２１３を第１の基層２１１に溶着させる。外被素材２１３は、互いに結合されてなる１又は複数の片を含んでいて、囲まれた通路２１２の壁を形成する。図３Ｂに示す如く、外被素材２１３によって充填材２１４を取巻く通路２１２の壁のすべてを形成しても良い。そうした実施形態によって提供される通路２１２は、充填材２１４を完全に包む点で有利なことがある。外被素材２１３の片を取付けている接合部は、外被素材２１３を第１の基層２１１に固着させる接合部とは別にしても良い。外被素材２１３の片は、同じ又は別の材料から作ることができる。例えば、外被素材２１３のひとつの片はポリエステルのファブリックから、また別の片はポリプロピレンのファブリックから作っても良い。しかしながら、熱結合を行なうのであれば、これらの材料の溶融点は互いに近い値であるべきである。

通路２１２を形成するのは、外被素材２１３を第１の基層２１１に固着させる前に行なっても良いし、または、外被素材２１３を第１の基層２１１に取付ける間に行なっても良い。同様に、充填材２１４については、２片の外被素材２１３の間に、又は外被素材２１３と第１の基層２１１との間に、通路２１２を形成する前に配置しても良いし、通路２１２を形成した後に充填材２１４を挿入しても良い。
図４は、図３Ａ及び図４Ｂとは異なった実施形態による通路を示している。本実施形態では、２片の外被素材３１３を互いに固着して通路３１２の壁を形成した後で、外被素材３１３を第１の基層３１１に固着している。外被素材３１３の２片は、通路接合部３１８によって取付けられている。外被素材３１３の片は、同じ又は別の材料から作ることができる。これらの接合部３１８は、機械的に、化学的に、又は熱的に作られる。例えば、縫い合せや、接着剤、又は溶融工程を使用することができる。それから、ファブリック接合部３１７によって外被素材３１３を第１の基層３１１に固着させるが、この接合部は、通路接合部３１８と同一ないし類似の手段によって機械的に、化学的に、又は熱的に作られる。

図１、図２、及び図５に示すように、着用者の身体の所望領域についての微気候を調節するために、囲まれた通路１２、１１２、及び４１２は第１の基層１１、１１１、及び４１１の十分な表面領域をカバーするべきである。通路１２、１１２、及び４１２は、第１の基層１１、１１１、及び４１１の上にて、あらゆるタイプのパターンないし形状を呈することができる。好ましくは、通路１２、１１２、及び４１２のパターンは、カバーされる領域を最大にするようになっていて、衣類２０は効果的に、衣類で被覆された着用者の身体まわりの部分の微気候を調節することができる。ひとつの実施形態では、図１及び図２に示す如く、通路１２及び１１２には蛇のように曲りくねったタイプのパターンが使用される。蛇のように曲りくねったタイプのパターンは縦でも横でも良い。
図５は、衣類４２０について、異なった実施形態による通路パターンを示している。図２の衣類２０と同様に、衣類４２０は基層４１１と、通路４１２の壁を形成している透明な外被素材４１３とを有していて、通路が収容している充填材４１４は本実施形態では層状のスクリムである。しかしながら、衣類２０における通路が蛇状のパターンであったのとは異なり、衣類４２０の通路４１２はブロック状のパターンになっていて、横方向の平行な通路４２２が縦方向の平行な通路４３２によって相互結合されている。着用者の目的とする領域まわりの微気候を調節するための、カバーされる表面領域が十分である限り、別の通路パターンを使用することもできる。

図６に示すように、充填材５１４を外被素材５１３のシートと第１の基層５１１との間に配置する。熱又は超音波の切断装置を使用して、外被素材５１３の縁部を切断するのと同時に、切断された縁部を第１の基層５１１に封止させて、囲まれた通路５１２を形成する。外被素材５１３と第１の基層５１１とが通路５１２の壁を形成する。図３Ａに示した実施形態は、この方法で形成されている。図６は、熱切断と封止を行なった後における通路５１２を示している。外被素材５１３は第１の基層５１１と共に通路５１２の外側を形成していて、充填材５１４は切断及び封止の工程の後には通路５１２の壁内に収容されて、余分な外被素材５１３’と余分な充填材５１４’とは取除かれる。また、充填材５１４を２枚の外被素材５１３の間に配置して、これら全体を第１の基層５１１の上に配置しても良い。その後に、同様な切断及び封止工程を実行する。この第２の実施形態においては、２枚の外被素材５１３が通路５１２の壁のすべてを形成し、図３Ｂの実施形態と同じようになる。
図７に示したひとつの実施形態は、外被素材６１３における第１の基層６１１とは反対の側に第２の基層６２１を備えていて、第２の基層は第１の基層６１１と略平行になっている。第２の基層もまた通気性のファブリックであるべきで、それが織物、編物、又は不織布のいずれであれ、所望の作業を行なうために十分に頑丈であって、しかも着用者の負担にならない程度に軽量にすべきである。ファブリックの通気性によって、２枚の基層の間に不要な水分が蓄積することが防止される。第２の基層６２１は、通路６１２と衣類の着用者とに、追加的な保護を提供することができる。いくつかの実施形態においては、第１及び第２の基層６１１及び６１２は同じタイプのファブリックから構成することが好ましい。しかしながら、同じ衣類の第１の基層６１１及び第２の基層として、同一又は異なるファブリック若しくはフィルムを使用することができる。

本実施形態における第１の基層は通気性であるために、着用者の皮膚の発汗その他の水分は皮膚から逃げて運ばれて除去されて、水蒸気の輸送が生じる。伝えられる所によれば、健康で無傷の皮膚の発汗は、２４０〜１，４００ｇ／平米／日（ｇｓｍ/ｄａｙ）である。従って、ほとんどの実施形態において、第１の基層として適切であるファブリックの水蒸気輸送速度は、約５００ｇｓｍ／ｄａｙ以上であって、好ましくは１，０００ｇｓｍ／ｄａｙ以上である。第２の基層を備えているような実施形態にあっては、第２の基層もまた、同様な水蒸気輸送特性を有することが好ましい。
第１の基層のファブリックとして、衣類を通気性にできるような素材を使用することによって、皮膚のまわりに水分が蓄積することが防止されて、着用者にとって衣類はより快適なものになる。同時に、第１の基層が通気性であることから、衣類の中には水分が蓄積することがない。図１、図３Ａ、及び図３Ｂに示す如く、通路１２及び２１２で占められていない箇所において、水分Ｖ1は、第１の基層の水蒸気輸送の能力によって、隣接する皮膚から第１の基層１１及び２１１を経由して通り抜ける。従って、複合構造物１０や衣類２０の中に水分が蓄積することは防止されて、飽和や微生物の成長が防止される。図７に示すように、前述の如く第２の基層６２１を採用した場合にあっては、第１の基層６１１を通り抜けた水分Ｖ1は、第１の基層６１１と第２の基層６２１との間の空間６１９のうちの通路６１２が配置されていない箇所に含まれる。その後に、水分Ｖ1は、第２の基層の水蒸気輸送の能力によって、第２の基層６２１を通り抜ける。

これらの実施形態の衣類によれば、様々なやり方で、衣類で被われた着用者の身体部分のまわりの微気候をコントロールないし調節することができる。少なくとも一部分が外被素材によって形成されてなる通路壁の中に含まれている充填材は、身体の熱を閉じ込めるための断熱材として働く。着用者の周辺環境が冷たい場合には、閉じ込められた熱が着用者を暖める。同時に、通気性の第１の基層を介した水蒸気輸送によって、発汗を効果的に皮膚から除去するので、身体を快適に保つことができる。
極限的な気候条件においては、さらに別の実施形態によれば、通路１２及び６１２を熱伝達ユニットとして働かせて、図１及び図７に示す如く、通路１２及び６１２に通して流体Ｆ1を流す。図２、図５、及び図８に示す如く、通路１１２、４１２、及び７２１は、管やその他のタイプの取付具などのコネクタ１１６、４１６、及び７１６を備えていて、流体入口１２５、４２５、及び７２５と、流体出口１２６、４２６、及び７２６とは、当業者に公知であるような携帯式の外部の熱交換器に結合可能になっていて、かかる熱交換器は通路１１２、４１２、及び７１２に流体Ｆ1をポンプで送る。衣類は、流体入口１２５、４２５、及び７２５と、流体出口１２６、４２６、及び７２６とを複数備えても良い。さらに、これらのコネクタ１１６、４１６、及び７１６は、同一の衣類における別のパネルのコネクタ１１６、４１６、及び７１６に結合したり、または、別の衣類におけるコネクタ１１６、４１６、及び７１６に結合したりしても良く、それにより、着用者が運搬しなければならないポンプや熱交換器の数を削減することができる。

気候条件に応じて、冷たい流体又は暖かい流体のいずれかの流体Ｆ1を、通路１１２、４１２、及び７１２に通して流す。暑い気候条件においては、冷たい流体Ｆ1が着用者の身体から熱を奪って、着用者の身体を冷やす水蒸気の輸送を促進する。寒冷な気候条件においては、暖かい流体Ｆ1が着用者の身体へ熱を伝達して、着用者の身体を暖める。通路１１２、４１２、及び７１２の壁の透過性にも依るが、流体Ｆ1は、水や不凍液などの液体であるか、又は空気などの気体である。周辺温度が着用者の皮膚温度よりも低いような温暖な気候においては、通路１１２、４１２、及び７１２に大気を循環させても良い。流体Ｆ1として液体を使用する場合には、通路１１２、４１２、及び７１２と、コネクタ１１６、４１６、及び７１６と、熱交換器とを閉鎖系にて運転することが有利である。
前述したように、充填材４１４及び７１４は、充填材４１４及び７１４を通って流体が流れられるような、十分な多孔性であるべきである。充填材４１４及び７１４は、流体の流れを実質的に妨げない。流体は充填材４１４及び７１４を通って流れられるので、外被素材１１３、４１３、及び７１３は、流体が充填材４１４及び７１４の周囲を流れられるようにするために、拡張したり膨張したりする必要はない。この充填材４１４及び７１４は、外被素材１１３、４１３、及び７１３を拡張させずに、より自由な流体の流れを許容するので、流体の流れを循環させるために必要な圧力は低くなる。圧力が低いということは、外被素材１１３、４１３、及び７１３や接合部に加わる応力が小さくなる、などのいくつかの利点を提供する。従って、外被素材としてより軽量のものを使用することができると共に、外被素材１１３、４１３、及び７１３の接合部が壊れる危険も小さくなる。また、携帯式の熱交換器に結合されるポンプを小型化することができるために、衣類２０及び４２０の重量を軽減することができる。さらに、圧力が低いことは、衣類２０及び４２０に加わる応力を低くすることになって、衣類２０及び４２０の寿命を長くすることができる。圧力が低いことによって、衣類２０及び４２０の堅牢性を低くすることができる。堅固な衣類は着用者の動きを制限する。さらに、充填材４１４及び７１４が多孔性であることは、充填材４１４及び７１４と通路とを通って流れる流体のうちのいかなる部分をも孤立させないので、着用者の身体に関連した熱伝達を改善する。これらは、上述した充填材４１４及び７１４を使用することによって回避することができる不都合のうちのほんのわずかのものである。

通路１１２、４１２、及び７１２に収容される充填材４１４及び７１４は、別の目的のためにも役に立つ。充填材は、通路１１２、４１２、及び７１２の壁が圧縮されたりつぶれたりすることを防止する。充填材４１４及び７１４は、通路１１２、４１２、及び７１２の壁を支える構造を与える。充填材４１４及び７１４は、永久変形を防止するための、妥当な支持を与えるべきである。通路１１２、４１２、及び７１２内の流体の流れを熱伝達のために用いる実施形態にあっては、通路の中に充填材という構造物が追加されると共に、流体は充填材４１４及び７１４を通り抜けられるために、通路１１２、４１２、及び７１２が圧縮されたりつぶれたりしても、充填材４１４及び７１４は通路１１２、４１２、及び７１２内における逆流や閉塞を防ぐことができる。通路にひだや折り目があったとしても、充填材４１４及び７１４の多孔性によって流体は流れることができる。
前述の如く、図６は、第１の基層５１１に通路５１２が取付けられてなる、ひとつの実施形態の製造方法について、第１の基層５１１を示している。外被素材５１３は、通路を形成する工程中に、第１の基層５１１に熱的に結合される。充填材５１４は、非熱可塑性である第１の基層５１１の表面上にシート状に載せられて、外被素材５１３のシートを充填材５１４の上に載せた後に、外被素材５１３は切断される。この実施形態においては、限定はしないが超音波切断装置などの熱切断装置を使用して、外被素材５１３と充填材５１４とを所望のパターンに切断すると同時に、外被素材５１３の切断された縁部を第１の基層５１１に封止させて、通路５１２を形成する。第１の基層５１１は熱可塑性ではないことから、かかる工程のために第１の基層５１１が損傷したり、その特性が劣化したりすることはない。充填材５１４のシート、ウェブ、又はバッティングは、第１の基層５１１の上に載せる前の、通路５１２を形成する前の、２枚の外被素材５１３の間に配置しても良い。この工程によれば、複合ファブリックの製造に用いる第１の基層５１１のそれぞれに、複数の通路を作ることができる。そして、複合ファブリックを用いて、寝袋や毛布、衣類などの製品を作製することができる。

外被素材５１３と充填材５１４とを配置して取付けて、囲まれた通路５１２を第１の基層５１１に形成したならば、複合構造物は単独で使用しても良いし、または、他の素材と組合わせて任意の上着や下着、又は防護衣類を作ることができ、それらには限定はしないが、レクリエーション用又は防護用のベスト（チョッキ）、ジャケット、ズボン、及び戦闘服などが含まれる。かかる素材は、保護用の帽子や履き物にも使用することができる。衣類は、軍事用や緊急隊用などに限定されるものではなく、あらゆる野外活動に、また着用者が極限的環境にさらされる場合に、被服することができる。
これらの各実施形態において、着用者は、第１の基層のうちの外被素材で被覆されていない露出領域における高い水蒸気輸送速度による利益を、充填材の断熱特性と組合わせて受けることができる。また、第１の基層の露出部分を介しての水蒸気輸送により発汗を皮膚から効果的に除去することで、身体を快適に維持できると共に、囲まれた通路に流体を通すことによって、着用者の身体の目的とする領域のまわりの微気候を必要に応じてさらに調節することができる。

本発明の範囲から逸脱することなく、本発明を様々に改変及び応用できることを当業者は認識するだろう。本発明は、そうした改変及び応用についても、特許請求の範囲及びその均等物として、包含することを意図している。

図１は、本発明の実施形態による複合ファブリックを示した斜視図であって、流体の流れと水蒸気の輸送とを示している。 図２は、本発明の実施形態による衣類ないし衣類の物品を示している。 図３Ａは、通路の実施形態を示した破断側面図であって、通路壁は外被素材と第１の基層とから形成されている。 図３Ｂは、通路の実施形態を示した破断側面図であって、通路壁は外被素材から形成されている。 図４は、さらに別の通路の実施形態を示した破断側面図であって、通路壁は外被素材から形成されている。 図５は、複合構造物、衣類、又は衣類の物品における、囲まれた通路のパターンを示した別の実施形態である。 図６は、通路の実施形態を示した斜視図であって、通路を形成するために、第１の基層に載せた充填材の上に外被素材をかぶせてから、熱切断工程中に、外被素材を第１の基層に溶着させている。 図７は、第２の基層を有するような本発明の実施形態を示した斜視図であって、通路内の流体の流れと、第１及び第２の基層を通る水蒸気の輸送とを示している。 図８は、第１及び第２の基層を有するような衣類の一部分を示した斜視図であって、衣類の通路にコネクタが結合されている。

Claims (51)

1. 複合構造物のまわりの領域に微気候コントロールを提供するための前記複合構造物であって、前記複合構造物が、
   通気性の第１の基層と、
   前記第１の基層に近接して配置されてなる外被素材であって、前記第１の基層に隣接して同第１の基層の所定位置に固定されてなる通路を形成している壁のうちの少なくとも一部分を形成しているような前記外被素材と、
   前記通路に収容されてなる充填材であって、前記充填材は前記通路を形成している壁に支持を与えると共に、それを通って気候を調節する流体が流れられるような前記充填材と、
   を備えていることを特徴とする複合構造物。
2. 前記複合構造物はファブリックであることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
3. 前記第１の基層は非熱可塑性の素材を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
4. 前記通路の前記壁の部分は、前記外被素材と前記第１の基層との間の封止によって結合されている前記第１の基層の部分を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
5. 前記通路の前記壁の全体が、前記外被素材によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
6. 前記外被素材は、織物、編物、スクリム、及び不織布からなるグループから選択された熱可塑性のファブリックであることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
7. 前記外被素材は非透過性であることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
8. 前記外被素材は熱可塑性のフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
9. 前記充填材は繊維質であることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
10. 前記充填材はヤーンであることを特徴とする請求項９に記載の複合構造物。
11. 前記充填材は、織物、編物、組紐、及び不織布からなるグループから選択されたファブリックであることを特徴とする請求項９に記載の複合構造物。
12. 前記充填材は、ウェブ及びバッティングからなるグループから選択された繊維質の構造物であることを特徴とする請求項９に記載の複合構造物。
13. 前記第１の基層は、織物、編物、及び不織布からなるグループから選択されたファブリックであることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
14. 前記第１の基層は、少なくとも約５００ｇ／平米／日であるような、水蒸気輸送速度を有していることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
15. 前記外被素材は前記第１の基層に機械的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
16. 前記外被素材は前記第１の基層に熱的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
17. 前記外被素材は前記第１の基層に化学的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
18. 前記通路の前記壁における前記第１の基層とは反対の側に固定されてなる通気性の第２の基層をさらに備え、前記第１の基層と前記第２の基層とは互いに略平行であって、前記外被素材は、前記第１の基層と前記第２の基層との間に配置されてなる前記通路を形成していることを特徴とする請求項１に記載の複合構造物。
19. 着用者に微気候コントロールを提供する衣類の物品であって、前記衣類の物品が、
    ａ） 複合構造物であって、
    通気性の第１の基層と、
    前記第１の基層に固定されてなる外被素材であって、前記第１の基層の表面の所定領域を占めている囲まれた通路の少なくともひとつの壁の少なくとも一部分を形成しているような前記外被素材と、
    前記外被素材で形成されている前記通路の前記壁の中に収容されてなる充填材であって、前記充填材はそれを通って前記通路に沿って流体が流れられると共に、前記通路の壁を支持しているような前記充填材と、
    を備えているような前記複合構造物を備え、
    ｂ） 前記複合構造物は着用者の身体の所定箇所に位置するように適合している、
    ことを特徴とする衣類の物品。
20. 前記複合構造物はファブリックであることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
21. 前記第１の基層は非熱可塑性の素材を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
22. 前記通路の前記壁の部分は、前記外被素材と前記第１の基層との間の封止によって結合されている前記第１の基層の部分を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
23. 前記通路の前記壁はひとつだけの前記外被素材を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
24. 前記外被素材は非透過性であることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
25. 前記充填材は繊維質であることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
26. 前記第１の基層は、少なくとも約５００ｇ／平米／日であるような、水蒸気輸送速度を有していることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
27. 前記外被素材は前記第１の基層に機械的に固定されていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
28. 前記外被素材は前記第１の基層に熱的に固定されていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
29. 前記外被素材は前記第１の基層に化学的に固定されていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
30. 前記通路における前記第１の基層とは反対の側に固定されてなる通気性の第２の基層をさらに備え、前記第１の基層と前記第２の基層とは互いに略平行であって、前記外被素材は、前記第１の基層と前記第２の基層との間に配置されてなる前記通路を形成していることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
31. 前記第１の基層は、前記衣類の物品のためのパネルであることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
32. 前記衣類の物品は、前記第１の基層の複数のパネルから作られていることを特徴とする請求項３１に記載の衣類の物品。
33. 前記通路は、前記外被素材によって形成されてなる流体入口と流体出口とを備えていることを特徴とする請求項１９に記載の衣類の物品。
34. 前記衣類の物品の前記通路における前記流体入口及び前記流体出口にて、前記外被素材に取付られてなるコネクタをさらに備えていることを特徴とする請求項３３に記載の衣類の物品。
35. 着用者に微気候コントロールを提供する衣類の製造方法であって、この製造方法が、
    通気性の第１の基層パネルを提供する段階と、
    第１の基層パネルに外被素材を固定して、外被素材が少なくともひとつの通路を形成するようにする段階と、
    通路の中に充填材を挿入して、それを通して流体が流れられるようにする段階と、
    少なくともひとつの第１の基層パネルを必要に応じて互いに取付けて、衣類を形成する段階と、
    を備えていることを特徴とする製造方法。
36. 外被素材は通路のすべての壁を形成していることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
37. 外被素材は第１の基層パネルに機械的に固定されていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
38. 外被素材は、第１の基層パネルに熱的に固定されていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
39. 前記外被素材は、前記第１の基層に化学的に固定されていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
40. 充填材を間に配置しつつ、外被素材と第１の基層パネルとを切断し、互いに固定して、通路を形成する段階をさらに備えていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
41. 通路を形成する段階は外被素材を切断する熱切断装置によって実行され、切断中に外被素材を第１の基層パネルに封止すると共に取付けることを特徴とする請求項４０に記載の製造方法。
42. ２枚の層の外被素材の間に充填材を配置して、充填材と外被素材の層とを基層パネルの上に載せた後に、切断及び固定を行なうことを特徴とする請求項４０に記載の製造方法。
43. 外被素材に、少なくともひとつの流体入口と少なくともひとつの流体出口とを形成する段階をさらに備えていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
44. 外被素材の流体入口と流体出口とにコネクタを取付ける段階をさらに備えていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
45. 通路における第１の基層パネルとは反対の側に通気性の第２の基層パネルを固定する段階であって、第１の基層パネルと第２の基層パネルとは互いに略平行になっていて、第１の基層パネルと第２の基層パネルとの間に通路が配置されるような段階をさらに備えていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
46. 第１の基層パネルが互いに取付けられて衣類を形成する前に、外被素材と充填材とをそれぞれの第１の基層パネルに固定することを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
47. 第１の基層パネルが互いに取付けられて衣類が形成された後に、外被素材と充填材とをそれぞれの第１の基層パネルに固定することを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
48. 微気候コントロールを提供する複合構造物の製造方法であって、この製造方法が、
    おもて側と裏側とを有している非熱可塑性の第１の基層を提供する段階と、
    第１の基層のおもて側の上に熱可塑性の充填材を載せる段階と、
    充填材の上に熱可塑性の外被素材を載せて、充填材を第１の基層と外被素材との間にする段階と、
    外被素材と充填材とを熱装置を用いて切断する段階であって、外被素材の新たに切断される縁部を溶かして、外被素材の溶けた縁部を非熱可塑性である第１の基層に結合させることによって、充填材を収容した通路を外被素材で形成させる段階と、
    を備えていることを特徴とする複合構造物の製造方法。
49. 充填材と第１の基層との間に、熱可塑性である外被素材の第２のシートを配置する段階をさらに備えていることを特徴とする請求項４８に記載の複合構造物の製造方法。
50. 前記複合構造物はファブリックであることを特徴とする請求項４８に記載の複合構造物の製造方法。
51. 前記複合構造物は衣類を作るために使用されることを特徴とする請求項４８に記載の複合構造物の製造方法。

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