DE10017852A1 - Verbessertes kühlendes Kleidungsstück für Personen - Google Patents

Abstract

Ein verbessertes kühlendes Kleidungsstück für Personen umfaßt eine innere und eine äußere Schicht, zwischen denen ein abgeschlossener Raum oder eine Blase zur Aufnahme von Wasser definiert ist. Die innere und äußere Schicht sind dünne Materialien, die für Wasser und Luft undurchlässig, jedoch für Wasser durchlässig sind. Das Kleidungstück wird so getragen, daß die innerste Schicht die Haut des Trägers direkt berührt. Das Wasser zwischen den Schichten diffundiert als Dampf durch dlie äußere Schicht, wodurch die für die Verdampfung erforderliche, latente Hitze beseitigt und somit eine Kühlung des menschlichen Körpers erreicht wird. Da beide Schichten des Kleidungsstückes für Wasserdampf durchlässig sind, kann der vom Träger erzeugte Schweiß durch die innerste Schicht diffundieren, wo er dann zu Flüssigkeit kondensiert. Wenn das erfindungsgemäße Kleidungsstück unter einem luftkühlenden Kleidungsstück getragen wird, das kühle, trockene Luft über den Körper verteilt, steigt die Verdampfungsrate, wodurch die Kühlwirkung auf den Träger noch stärker erhöht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kühlendes Kleidungsstück und insbesondere ein für Wasserdampf durchlässiges, mit Flüs­ sigkeit gefülltes Kleidungsstück, das auf der Haut getragen wird, um die Kühlwirkung auf den Träger zu verbessern.

Luftkühlende Kleidungsstücke werden von militärischen und zivilen Einrichtungen verwendet, um das Personal vor Belastung durch Hitze zu schützen. Diese luftkühlenden Kleidungsstücke werden bei normalen Tätigkeiten getragen und kühlen, indem sie kühle, trockene Luft an den Körper (hauptsächlich den Torso) abgeben. Die Kühlwirkung wird durch Erhöhen der Wärmeleitung, der Konvektion und der Verdampfungsrate von Schweiß erreicht.

Diese Kleidungsstücke beseitigen die größte Wärmemenge, wenn die Haut und Unterwäsche unter dem luftkühlenden Kleidungsstück mit Schweiß gesättigt sind. Schwitzen, ein natürlicher Küh­ lungsmechanismus des Körpers, tritt auf, wenn die Person stark erhitzt ist und unter Überhitzung leidet oder kurz davor ist. Daher funktionieren luftkühlende Kleidungsstücke meist am besten, wenn der Träger bereits anfängt unter Überhitzung zu leiden. Es ist bekannt, daß sogar eine geringe Hitzebelastung das Wohlbefinden und somit die kognitive und physische Lei­ stungsfähigkeit des Trägers beeinträchtigt. Extreme Hitzebela­ stung kann sogar zu Bewußtlosigkeit und/oder zum Tod führen.

Die Konzeption luftkühlender Kleidungsstücke ist in diversen Patentschriften beschrieben, beispielsweise in dem kanadischen Patent Nr. 2 051 358.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes kühlendes Kleidungsstück oder einen verbesserten Kühlanzug bereitzustellen, das/der besonders wirkungsvoll ist, wenn es/er unter einem luftkühlenden Kleidungsstück getragen wird oder in dieses integriert ist.

Die Erfindung betrifft allgemein ein kühlendes Kleidungsstück, das eine für Wasserdampf durchlässige und für Wasser und Luft undurchlässige innere Schicht sowie eine für Wasserdampf durch­ lässige und für Wasser und Luft undurchlässige äußere Schicht umfaßt, wobei die inneren und äußeren Schichten an voneinander beabstandeten Stellen aneinander befestigt sind, um einen abgeschlossenen Raum zu bilden, der eine Blase zur Aufnahme von Wasser bildet, wobei sich die Blase über einen Großteil der Fläche des Kleidungsstückes erstreckt, und wobei das Kleidungs­ stück so ausgeführt ist, daß es eng am Träger anliegt.

Das Kleidungsstück ist bevorzugt aus mehreren Abschnitten gebildet, die aneinander befestigt sind, wodurch eine Blase oder mehrere einzelne Blasen in jedem dieser Abschnitte gebil­ det sind.

Bevorzugt verbindet ein Leitungsnetz die Blasen mit einer unter Druck stehenden Wasserquelle.

Die atmende oder durchlässige Fläche des Kleidungsstücks be­ trägt bevorzugt zumindest 75% der Fläche der Abschnitte des Kleidungsstückes.

Die Blase hat, gemessen zwischen den inneren und äußeren Schichten, vorzugsweise eine Tiefe von weniger als 1,5 mm.

Die innere Schicht ist vorzugsweise unter normalen Tätigkeits­ bedingungen dehnbar, um die Paßform für den Träger zu verbes­ sern.

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1A eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausge­ führten Kleidungsstückes von der Seite;

Fig. 1B eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausge­ führten Kleidungsstückes von der Seite, die der in Fig. 1A gezeigten Seite gegenüberliegt;

Fig. 1C eine schematische Vorderansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Kleidungsstückes;

Fig. 1D eine schematische Rückansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Kleidungsstückes;

Fig. 2 eine isometrische Darstellung einer Materiallage, die dazu verwendet wird, die Abschnitte des erfindungsge­ mäß ausgeführten Kleidungsstück zu formen und aus ei­ ner inneren und äußeren Schicht besteht, welche aneinander befestigt sind, um dazwischen eine Blase zu bilden;

Fig. 2A eine schematische Darstellung eines Schnittes durch die Wandung des Kleidungsstücks entlang der Linie 2A- 2A aus Fig. 2, die die Gewebeschichten zeigt, zwischen denen erfindungsgemäß eine Blase gebildet ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Wasserzufuhrsystems, das dazu verwendet wird, die Weste mit Wasser zu fül­ len (und/oder ständig oder bei Bedarf mit Wasser auf­ zufüllen).

Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht das erfindungsgemäße Kleidungs­ stück 1 aus einer Mehrzahl separater Teile oder Abschnitte, die durch eine geeignete Nahtstruktur aneinander befestigt sind, um das gewünschte Kleidungsstück, bevorzugt durch Schweißen oder eine andere Befestigungsmethode, zu formen.

Bei der dargestellten Anordnung umfaßt das Kleidungsstück 1 einen Brustabschnitt 2, einen Unterleibsabschnitt 3, einen Rückenabschnitt 4 und einen Gesäßabschnitt 5. Jeder dieser Abschnitte 2, 3, 4, etc. bildet eine separate Blase 17 (siehe Fig. 2A), wie nachfolgend beschrieben ist.

Der dargestellte Anzug 1 weist entlang den Schultern 12 und den Seiten des Torso 13 entweder Reißverschlüsse oder Schnürein­ richtungen auf. Für die Funktion des Kleidungsstückes ist es wichtig, daß die innere Schicht 15 gut paßt und in direktem Kontakt mit der Haut des Trägers sieht. Einzelne Abschnitte 2, 3, 4, etc. des Kleidungsstückes können geformt hergestellt werden, um die Paßform sicherzustellen. Formgebende Elemente (Darts) 19 oder andere geeignete Einrichtungen können verwendet werden, um sicherzustellen, daß das Kleidungsstück eng anliegt, d. h. dem Träger genau paßt.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 und 2A ist jeder der Abschnitte 2, 3, 4, etc. auf ähnliche Weise ausgeführt und aus Lagen 20 geformt, die jeweils aus einer äußeren Schicht 14 und einer inneren Schicht 15 bestehen, welche beide bevorzugt im wesent­ lichen für Luft und Flüssigkeit undurchlässig, jedoch für Wasserdampf durchlässig sind.

Die äußere Schicht 14 ist unter normalen Bedingungen dehnbar und wird normalerweise aus einem mit Polyurethan beschichteten, dehnbaren Nylongewebe 22 von bevorzugt mindestens 70 Denier und weniger als 200 Denier und einer Dicke von 0,7 mm hergestellt.

Die innere Schicht 15 ist ebenfalls unter normalen Tätigkeits­ bedingungen dehnbar, um die Paßform des Kleidungsstücks für den Träger zu verbessern, und wird normalerweise aus einer dehnba­ ren Polyurethanschicht mit einer Dicke von ungefähr 0,3 mm hergestellt.

Für die Funktion des Kleidungsstückes ist es wichtig, daß der Widerstand gegen Wasserdampfdiffusion jeder dieser zwei Schich­ ten 14 und 15 so niedrig wie möglich ist und bevorzugt dem Diffusionswiderstand unbewegter Luft von 0,1 bis 3,0 mm ent­ spricht.

Die äußere Schicht 14 und die innere Schicht 15 werden bevor­ zugt unter Verwendung eines Punktmatrixmusters 16, schematisch in Fig. 2 gezeigt, zusammengeschweißt, um Lagen 20 zu formen. Beim Zusammenschweißen der Schichten 14 und 15 wird die innere Schicht 15 bevorzugt im wesentlichen flach gehalten, während die äußere Schicht 14 ein eher wellenförmiges Muster bildet. Durch das Zusammenschweißen der beiden Schichten wird ein abgeschlossener Raum oder eine Blase 17 erzeugt, der/die eine atmende Fläche bildet, die sich über einen Großteil der Fläche der Abschnitte 2, 3, 4, etc. erstreckt, in denen die Blase ausgeformt ist. Im allgemeinen erstreckt sich die durchschnitt­ liche atmende Fläche der Abschnitte 2, 3, 4, etc. über zumin­ dest 70% (bevorzugt 75%) ihrer Fläche.

Die Blase 17 wird so ausgeformt, daß sie während des Füllens über ihre gesamte Fläche Wasser und Luft hindurchtreten läßt und beim Gebrauch über die Fläche des Kleidungsstücks, die durch die Blase 17 gebildet wird, eine Wasserschicht bereit­ stellt. Die Anordnung 16 der punktförmigen oder quadratischen Schweißstellen 18 schränkt die Expansion des Kleidungsstück ein und minimiert dadurch den Widerstand des Kleidungsstückes gegen Hitze- und Feuchtigkeitsübertragung. Im allgemeinen beträgt die maximale Tiefe D des Raumes zwischen den inneren und äußeren Wandungen 14 und 15 höchstens 1,5 mm, wenn dieser mit unter normalem Betriebsdruck stehendem Wasser gefüllt ist. Wenn kein Wasser in den Blasen vorhanden ist, d. h. kein innerer Druck, ist die Tiefe D ziemlich gering und beträgt normalerweise weniger als ungefähr 0,2 mm.

Es ist ersichtlich, daß die gesamte Blase 17 der dargestellten Anordnung aus mehreren einzelnen Blasen 17, eine in jedem der Abschnitte 2, 3, 4, etc., besteht.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß sich, wenn die Schweiß­ stellen 18 23% der Gesamtfläche des Kleidungsstückes ausmachen und die Matrix 16 aus 1,6 mm großen, quadratischen Punkten besteht, die von Kante zu Kante unter einem Abstand von 3,2 mm zueinander angeordnet sind, die Erfindung äußerst vorteilhaft verwirklichen läßt, wobei jedoch selbstverständlich auch andere geeignete Schweißmuster verwendet werden können, um im wesent­ lichen dieselben Resultate zu erreichen.

Die äußere Schicht 14 und die innere Schicht 15 werden durch durchgehende Nähte an ihren Rändern verschweißt oder anderwei­ tig miteinander verbunden, wie schematisch bei 21 in Fig. 2 dargestellt, um einen Abschnitt dea Kleidungsstückes zu formen und jeden dieser Abschnitte 2, 3, 4, etc. als für Wasserdampf durchlässige und für Luft und Wasser undurchlässige Blase auszuformen, d. h. den äußeren Rand des abgeschlossenen Raums oder der Blase 17 zu bilden, der/die zwischen den inneren 14 und äußeren 15 Schichten ausgeformt ist. Diese obengenannten Abschnitte 2, 3, 4, etc. werden zusammengeschweißt oder ander­ weitig aneinander befestigt, um dass Kleidungsstück 1 zu formen.

Bezugnehmend auf Fig. 3 weist jede Blase 17, d. h. die Blase in jedem der Abschnitte 2, 3, 4, etc., bevorzugt separate Was­ sereinlässe 6 und Luftauslässe 7 auf, die durch Anschlußstücke 8, Ventile 9, Leitungen 10 und Schnelltrennkupplungen 11 ver­ bunden sind. In einigen Fällen können zwei Abschnitte oder Blasen durch Leitungen 10 hintereinander verbunden sein, wobei beispielsweise Wasser durch eine Leitung eintritt und Luft aus der anderen austritt.

Anfänglich sind während des Füllens beide Ventile 9 (nur eines ist dargestellt) für den Luftauslaß 7 und den Wassereinlaß 6 offen. Wenn Wasser unter Druck in die leere(n) Blase(n) 17 gepreßt wird, wird Luft aus der Blase 17 verdrängt. Wenn die Blase(n) 17 vollständig mit Wasser gefüllt worden ist/sind und die gesamte Luft verdrängt wurde, können beide Ventile 9 für den Luftauslaß 7 und den Wassereinlaß 6 geschlossen werden. Wenn eine permanente Wasserzufuhrquelle verwendet wird, wird nur der Luftauslaß 7 geschlossen, während der Wassereinlaß 6 offen bleibt. Bei einer eigenständigen (stand alone) Ausführung ist, nachdem die Blasen 17 gefüllt worden sind, das durch die Leitung 10 gebildete Leitungsnetz bis hin zur Schnelltrennkupp­ lung 11 unnötig und kann entfernt werden. Bei einem permanenten Zufuhrbetrieb, bei dem den Blasen 17 ständig unter geeignetem Druck stehendes Wasser zugeführt wird, bleibt das Leitungsnetz bestehen.

Jedem Abschnitt des Kleidungsstückes 1 wird über das Leitungs­ netz 10, die Schnelltrennkupplungen 11, die Ventile 9 und die Anschlußstücke 8 von einem externen Behälter (nicht gezeigt) Wasser zugeführt. Hydrostatischer Druck, der zumindest ausrei­ chend hoch ist, um das Wasser zu verteilen, jedoch im allgemei­ nen ein Maximum von 24132 Pa (3,5 lb/in²) nicht übersteigt, ist für den Wassereinlaß erforderlich. Während eine Wasserquelle nur zum anfänglichen Füllen des Kleidungsstückes erforderlich ist, kann es bei gewissen Anwendungen notwendig sein, daß sie angeschlossen bleibt, um dem Kleidungsstück fortwährend Wasser zuzuführen, damit das Wasser, das durch Verdampfung aus dem Kleidungsstück verloren geht, automatisch nachgefüllt wird.

Im Gebrauch wird das Kleidungsstück so getragen, daß die inner­ ste Schicht die Haut des Trägers direkt berührt. Das Wasser zwischen den Schichten 14 und 15, d. h. in der Blase 17, diffun­ diert als Dampf durch die äußere Schicht, wodurch die für die Verdampfung erforderliche, latente Hitze beseitigt und somit eine Kühlung des menschlichen Körpers erreicht wird. Da beide Schichten des Kleidungsstückes für Wasserdampf durchlässig sind, kann der vom Träger erzeugte Schweiß durch die innerste Schicht diffundieren, wo er dann zu Flüssigkeit kondensiert. Wenn das erfindungsgemäße Kleidungsstück unter einem luftküh­ lenden Kleidungsstück getragen wird, das kühle, trockene Luft über den Körper verteilt, steigt die Verdampfungsrate, wodurch die Kühlwirkung auf den Träger erhöht wird. Wie vorstehend beschrieben, können die Blasen an eine unter einem gewählten Druck stehende Wasserquelle angeschlossen werden, so daß der Blase automatisch so viel Wasser hinzugefügt wird, wie erfor­ derlich ist, um den Druck in der Blase aufrechtzuerhalten.

Die Tatsache, daß sowohl die innere 14 als auch die äußere 15 Schicht 15 dehnbar ist, führt dazu, daß sich beide Schichten ausdehnen, wenn die Blase(n) mit unter Druck stehendem Wasser gefüllt ist/sind, so daß das Kleidungsstück, das zuerst angezo­ gen und dann gefüllt wird, den Träger enger umschließt.

Als Kühlflüssigkeit wurde Wasser angegeben, es versteht sich jedoch, daß auch andere Kühlflüssigkeiten mit geeigneten Eigen­ schaften hinsichtlich Verdampfungsrate und Durchlässigkeit durch die für die Schichten 14 und 15 verwendeten Materialien verwendet werden können; der Begriff Wasser ist daher entspre­ chend zu interpretieren.

Claims (8)

1. Verbessertes kühlendes Kleidungsstück für Personen, das eine für Wasserdampf durchlässige und für Wasser und Luft undurchlässige innere Schicht sowie eine für Wasserdampf durch­ lässige und für Wasser und Luft undurchlässige äußere Schicht umfaßt, wobei die inneren und äußeren Schichten an voneinander beabstandeten Stellen aneinander befestigt sind, um einen abgeschlossenen Raum zu bilden, der eine Blase zur Aufnahme von Wasser bildet, wobei die Blase eine für Wasserdampf durchlässi­ ge Fläche definiert, die sich über einen Großteil der Fläche des Kleidungsstückes erstreckt, und wobei das Kleidungsstück so ausgeführt ist, daß es eng am Träger anliegt.

2. Kleidungsstück nach Anspruch 1, wobei das Kleidungsstück aus mehreren Abschnitten gebildet ist, die aneinander befestigt sind, wodurch eine Blase oder mehrere einzelne Blasen in jedem dieser Abschnitte gebildet sind.

3. Kleidungsstück nach Anspruch 1, wobei der genannte Großteil zumindest 75% der Fläche des Kleidungsstückes umfaßt.

4. Kleidungsstück nach Anspruch 2, wobei der genannte Großteil zumindest 75% der Fläche der Abschnitte des Kleidungsstückes umfaßt.

5. Kleidungsstück nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Blase, gemessen zwischen den inneren und äußeren Schichten, eine Tiefe von weniger als 1,5 mm aufweist.

6. Kleidungsstück nach Anspruch 2 oder 4, wobei jede einzelne Blase, gemessen zwischen den inneren und äußeren Schichten, eine Tiefe von weniger als 1,5 mm aufweist.

7. Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die innere Schicht unter normalen Tätigkeitsbedingungen dehnbar ist, um die Paßform für den Träger zu verbessern.

8. Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 2, 4, 10 oder 12, das ferner ein Leitungsnetz umfaßt, das die Blasen mit einer unter Druck stehenden Wasserquelle verbindet.