DE102023103563A1

DE102023103563A1 - Multilayer heat exchanger

Info

Publication number: DE102023103563A1
Application number: DE102023103563.0A
Authority: DE
Inventors: Nils Janssen; Madeleine Marquardt; Facundo GUTIERREZ
Original assignee: Motorskins GmbH
Current assignee: Motorskins GmbH
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2024-08-14

Abstract

Es wird ein mehrschichtiger Wärmetauscher zur Übertragung von thermischer Energie zwischen einem Fluid und einem Objekt beschrieben. Der Wärmetauscher umfasst eine erste Schicht mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit und eine zweite Schicht mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit. Die erste Wärmeleitfähigkeit ist niedriger als die zweite Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmetauscher umfasst weiterhin einen ersten fluidischen Kanal mit dem Fluid und befindet sich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht. Der Wärmetauscher umfasst weiterhin einen Einlass, der fluidisch mit dem ersten fluidischen Kanal verbunden ist, und einen Auslass, der fluidisch mit dem ersten fluidischen Kanal verbunden ist. Es wird weiterhin ein System beschrieben, das den mehrschichtigen Wärmetauscher und ein Substrat umfasst. Der Wärmetauscher ist an dem Substrat befestigt.A multilayer heat exchanger for transferring thermal energy between a fluid and an object is described. The heat exchanger includes a first layer having a first thermal conductivity and a second layer having a second thermal conductivity. The first thermal conductivity is lower than the second thermal conductivity. The heat exchanger further includes a first fluidic channel with the fluid and located between the first layer and the second layer. The heat exchanger further includes an inlet fluidically connected to the first fluidic channel and an outlet fluidically connected to the first fluidic channel. A system is further described that includes the multilayer heat exchanger and a substrate. The heat exchanger is attached to the substrate.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF INVENTION

Das Gebiet der Erfindung bezieht sich auf einen mehrschichtigen Wärmeaustauscher zur Übertragung von thermischer Energie zwischen einem Fluid und einem Objekt und ein System mit dem mehrschichtigen Wärmeaustauscher.The field of the invention relates to a multilayer heat exchanger for transferring thermal energy between a fluid and an object and a system comprising the multilayer heat exchanger.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Ein Wärmeaustauscher zur Steuerung der Körpertemperatur eines Patienten während eines medizinischen Eingriffs ist aus dem US-Patent US 6 500 200 B1 bekannt. Der Wärmeaustauscher umfasst ein flexibles Kleidungsstück, das dazu angepasst ist, Teile der Körperoberfläche des Patienten mit speziellen Abschnitten für verschiedene Körperteile zu umhüllen.A heat exchanger for controlling the body temperature of a patient during a medical procedure is known from the US patent US 6 500 200 B1 The heat exchanger comprises a flexible garment adapted to cover parts of the patient's body surface with special sections for different body parts.

Ein thermisches Therapiegerät zur Anwendung von temperaturgesteuerter Therapie an einer Therapiestelle am Körper eines Säugetiers ist aus dem australischen Patent AU 708 050 B2 bekannt. Das thermische Therapiegerät umfasst ein Therapiepad zur Anwendung einer ausgewählten Therapietemperatur an der Therapiestelle und eine umlaufende Flüssigkeitsschleife, die einen durch das Therapiepad definierten Flüssigkeitskanal umfasst.A thermal therapy device for applying temperature-controlled therapy to a therapy site on the body of a mammal is known from Australian patent AU 708 050 B2 The thermal therapy device includes a therapy pad for applying a selected therapy temperature to the therapy site and a circumferential fluid loop that includes a fluid channel defined by the therapy pad.

Ein integrierter flüssigkeitsgekühlter Anzug ist aus dem chinesischen Gebrauchsmuster CN 206 760 813 U bekannt. Der Kühlungsanzug umfasst Kleidung mit einem Wasserzirkulationskanal und einer Wasserzirkulationskanalfutterlage.An integrated liquid-cooled suit is from the Chinese utility model CN 206 760 813 U The cooling suit includes clothing with a water circulation channel and a water circulation channel lining layer.

Ein flüssigkeitsgekühltes Kleidungsstück und ein menschliches Kühlsystem, das das flüssigkeitsgekühlte Kleidungsstück umfasst, sind aus der chinesischen Patentanmeldung CN 112 293 816 A bekannt. Das flüssigkeitsgekühlte Kleidungsstück besteht aus einer äußeren Stoffschicht, einer inneren Stoffschicht und einem mikrofeinen Flusskanal.A liquid-cooled garment and a human cooling system comprising the liquid-cooled garment are known from the Chinese patent application CN 112 293 816 A The liquid-cooled garment consists of an outer fabric layer, an inner fabric layer and a microfine flow channel.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung erhöht die Effizienz der Übertragung von thermischer Energie zwischen einem Objekt und einem Fluid.The present invention increases the efficiency of thermal energy transfer between an object and a fluid.

Dieses Dokument offenbart einen mehrschichtigen Wärmeaustauscher zur Übertragung von thermischer Energie zwischen einem Fluid und einem Objekt. Der Wärmeaustauscher umfasst eine erste Schicht mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit und eine zweite Schicht mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit. Die erste Wärmeleitfähigkeit ist niedriger als die zweite Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmeaustauscher umfasst weiterhin einen ersten fluidischen Kanal mit dem Fluid und befindet sich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht, einen Einlass, der fluidisch mit dem ersten fluidischen Kanal verbunden ist, und einen Auslass, der fluidisch mit dem ersten fluidischen Kanal verbunden ist.This document discloses a multilayer heat exchanger for transferring thermal energy between a fluid and an object. The heat exchanger comprises a first layer having a first thermal conductivity and a second layer having a second thermal conductivity. The first thermal conductivity is lower than the second thermal conductivity. The heat exchanger further comprises a first fluidic channel with the fluid and located between the first layer and the second layer, an inlet fluidically connected to the first fluidic channel, and an outlet fluidically connected to the first fluidic channel.

Dieser mehrschichtige Wärmeaustauscher erhöht die Effizienz der Übertragung von thermischer Energie zwischen dem Fluid und dem Objekt, indem er den Austausch von thermischer Energie zwischen dem Fluid und der Umgebung reduziert und gleichzeitig die Übertragung von thermischer Energie zwischen dem Fluid und dem Objekt erhöht.This multi-layer heat exchanger increases the efficiency of thermal energy transfer between the fluid and the object by reducing the exchange of thermal energy between the fluid and the environment while increasing the transfer of thermal energy between the fluid and the object.

Die zweite Schicht kann so angeordnet werden, dass sie Kontakt mit dem Objekt ermöglicht.The second layer can be arranged to allow contact with the object.

Der erste fluidische Kanal kann durch die erste Schicht und die zweite Schicht gebildet werden, und das Fluid kann in direktem Kontakt mit der ersten Schicht und der zweiten Schicht stehen. Die Bildung des ersten fluidischen Kanals durch die erste Schicht und die zweite Schicht ermöglicht es, den ersten fluidischen Kanal so zu gestalten, dass er einen niedrigen Querschnitt hat, um einen besseren Kontakt zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Objekt und daher eine größere Kontaktfläche zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Objekt in Bezug auf das Volumen des ersten fluidischen Kanals zu erreichen. Diese größere Kontaktfläche erhöht daher weiter die Effizienz der Übertragung von thermischer Energie zwischen dem Fluid und dem Objekt.The first fluidic channel may be formed by the first layer and the second layer, and the fluid may be in direct contact with the first layer and the second layer. The formation of the first fluidic channel by the first layer and the second layer allows the first fluidic channel to be designed to have a low cross-section in order to achieve better contact between the heat exchanger and the object and therefore a larger contact area between the heat exchanger and the object with respect to the volume of the first fluidic channel. This larger contact area therefore further increases the efficiency of the transfer of thermal energy between the fluid and the object.

Die erste Schicht und die zweite Schicht können entlang einer ersten Kontur und einer zweiten Kontur verbunden sein und die Form des ersten fluidischen Kanals wird weiter durch die erste Kontur und die zweite Kontur definiert.The first layer and the second layer may be connected along a first contour and a second contour and the shape of the first fluidic channel is further defined by the first contour and the second contour.

Die Definition des ersten fluidischen Kanals durch die erste Kontur und die zweite Kontur ermöglicht es, den ersten fluidischen Kanal in jeder gewünschten Form zu gestalten, da der Wärmeaustauscher keine Schläuche oder dergleichen umfasst, die die Gestaltungsfreiheit aufgrund der eingeschränkten Biegefähigkeiten der Schläuche einschränken. Die Kontaktfläche zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Objekt kann durch Anpassung der Gestaltung des ersten fluidischen Kanals an die Geometrie des Objekts vergrößert werden. Diese Gestaltungsanpassung erhöht weiter die Effizienz der Übertragung von thermischer Energie zwischen dem Fluid und dem Objekt.The definition of the first fluidic channel by the first contour and the second contour allows the first fluidic channel to be designed in any desired shape, since the heat exchanger does not comprise tubes or the like, which limit the design freedom due to the limited bending capabilities of the tubes. The contact area between the heat exchanger and the object can be increased by adapting the design of the first fluidic channel to the geometry of the object. This design adaptation further increases the efficiency of the transfer of thermal energy between the fluid and the object.

Der erste fluidische Kanal kann eine Kontaktfläche für den Kontakt mit einer Oberfläche des Objekts haben.The first fluidic channel may have a contact surface for contact with a surface of the object.

Die erste Schicht hat eine erste Dicke und die zweite Schicht hat eine zweite Dicke. Die zweite Dicke kann kleiner sein als die erste Dicke.The first layer has a first thickness and the second layer has a second thickness. The second thickness may be smaller than the first thickness.

Der Wärmeaustauscher kann weiterhin einen zweiten fluidischen Kanal umfassen.The heat exchanger may further comprise a second fluidic channel.

Der erste fluidische Kanal und der zweite fluidische Kanal können mindestens an einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle fluidisch verbunden sein und dadurch mindestens einen geschlossenen Bereich zwischen dem ersten fluidischen Kanal und dem zweiten fluidischen Kanal definieren.The first fluidic channel and the second fluidic channel can be fluidically connected at least at a first location and a second location and thereby define at least one closed region between the first fluidic channel and the second fluidic channel.

Diese fluidische Verbindung ermöglicht es, den ersten fluidischen Kanal und den zweiten fluidischen Kanal in einem beliebigen Muster zu gestalten, um die Geometrie des Objekts am besten zu entsprechen. Das Muster kann eine offene Netzwerkstruktur haben, um den Austausch von Luft und Feuchtigkeit durch den Wärmetauscher durch die eingeschlossenen Bereiche zu ermöglichen. Diese offene Netzwerkstruktur verbessert die Atmungsaktivität des Wärmetauschers. In einem weiteren Aspekt können der erste fluidische Kanal und der zweite fluidische Kanal in einer wabenähnlichen Struktur angeordnet sein.This fluidic connection allows the first fluidic channel and the second fluidic channel to be designed in any pattern to best match the geometry of the object. The pattern may have an open network structure to allow the exchange of air and moisture through the heat exchanger through the enclosed areas. This open network structure improves the breathability of the heat exchanger. In another aspect, the first fluidic channel and the second fluidic channel may be arranged in a honeycomb-like structure.

Zusätzlich kann das Design des ersten fluidischen Kanals und/oder des zweiten fluidischen Kanals und verwandter Strukturen angepasst werden, um die verfügbare Oberfläche für den Transfer von thermischer Energie lokal zu erhöhen oder zu verringern, um Inhomogenitäten in den thermischen Eigenschaften des Objekts wie Temperatur, Wärmekapazität oder Wärmeflussrate anzupassen, wodurch der Transfer von thermischer Energie zwischen dem Objekt und dem Wärmetauscher lokal optimiert wird.In addition, the design of the first fluidic channel and/or the second fluidic channel and related structures can be adjusted to locally increase or decrease the available surface area for the transfer of thermal energy to accommodate inhomogeneities in the thermal properties of the object such as temperature, heat capacity or heat flow rate, thereby locally optimizing the transfer of thermal energy between the object and the heat exchanger.

In diesem Dokument wird weiterhin ein System beschrieben, das den mehrschichtigen Wärmetauscher und ein Substrat umfasst. Der Wärmetauscher ist am Substrat befestigt.This document further describes a system comprising the multilayer heat exchanger and a substrate. The heat exchanger is attached to the substrate.

Der Wärmetauscher kann am Substrat verklebt oder verschweißt werden und das Substrat kann ein Textil sein.The heat exchanger can be glued or welded to the substrate and the substrate can be a textile.

In diesem Dokument wird weiterhin ein Kleidungsstück beschrieben, das ein Substrat und den mehrschichtigen Wärmetauscher umfasst. Der Wärmetauscher ist am Substrat befestigt.This document further describes a garment comprising a substrate and the multilayer heat exchanger. The heat exchanger is attached to the substrate.

Beschreibung der FigurenDescription of the characters

shows a bottom view of a first aspect of a heat exchanger.
shows a cross-sectional view of the first aspect of the heat exchanger.
shows a cross-sectional view of a heat exchanger known in pre-technology.
shows a bottom view of a second aspect of a heat exchanger
shows a bottom view of a system with a heat exchanger according to a third aspect.
shows a perspective view of a garment with the heat exchanger according to the third aspect.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Erfindung wird nun auf der Grundlage der Figuren beschrieben. Es wird verstanden, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung nur Beispiele sind und den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken. Die Erfindung ist durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert. Es wird verstanden, dass Merkmale eines Aspekts oder einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Merkmal eines anderen Aspekts oder Aspekten und/oder Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden können.The invention will now be described on the basis of the figures. It is understood that the embodiments and aspects of the invention described herein are only examples and do not limit the scope of the claims in any way. The invention is defined by the claims and their equivalents. It is understood that features of one aspect or embodiment of the invention may be combined with a feature of another aspect or aspects and/or embodiments of the invention.

zeigt eine Unteransicht eines ersten Aspekts eines Wärmetauschers 10. Der Wärmetauscher 10 umfasst eine erste Schicht 20 und eine zweite Schicht 30. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind so angeordnet, dass sie in mindestens einem Teil des Bereichs, in dem die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sich überlappen, in Kontakt zueinander stehen. shows a bottom view of a first aspect of a heat exchanger 10. The heat exchanger 10 comprises a first layer 20 and a second layer 30. The first layer 20 and the second layer 30 are arranged to be in contact with each other in at least a portion of the area in which the first layer 20 and the second layer 30 overlap.

Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind entlang einer ersten Kontur 70 durchgehend verbunden und sind entlang einer zweiten Kontur 80 durchgehend verbunden. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind in einem Aspekt durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 können alternativ durch Heißschweißen, Laserschweißen, Hochfrequenzschweißen oder Kleben verbunden werden, aber dies ist nicht auf die Erfindung beschränkt. Die Verbindung zwischen der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 entlang der ersten Kontur 70 und der zweiten Kontur 80 ist (im Wesentlichen) für Flüssigkeiten undurchlässig. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 können weiterhin an weiteren Stellen außerhalb der ersten Kontur 70 und der zweiten Kontur 80 miteinander verbunden sein.The first layer 20 and the second layer 30 are continuously connected along a first contour 70 and are continuously connected along a second contour 80. The first layer 20 and the second layer 30 are, in one aspect, connected together by ultrasonic welding. The first layer 20 and the second layer 30 may alternatively be connected by heat welding, laser welding, radio frequency welding, or gluing, but this is not limited to the invention. The connection between the first layer 20 and the second layer 30 along the first contour 70 and the second contour 80 is (substantially) impermeable to liquids. The first layer 20 and the second layer 30 may further be connected together at additional locations outside the first contour 70 and the second contour 80.

Die erste Kontur 70 und die zweite Kontur 80 sind zueinander angeordnet, um eine kanalähnliche Struktur zu bilden. Die erste Kontur 70 und die zweite Kontur 80 sind in der dargestellten Ausführungsform wesentlich parallel zueinander angeordnet und haben mehrere Kurven. Die erste Kontur 70 und die zweite Kontur 80 können alternativ unterschiedliche Formen haben und können beispielsweise in einer geraden Art und Weise, einer Anordnung von geraden Linien, einem Kreissegment oder beliebig gekrümmt angeordnet sein. Die erste Kontur 70 und die zweite Kontur 80 können alternativ nur in Abschnitten oder überhaupt nicht parallel zueinander sein.The first contour 70 and the second contour 80 are arranged relative to each other to form a channel-like structure. The first contour 70 and the second contour 80 are arranged substantially parallel to each other in the embodiment shown and have several curves. The first contour 70 and the second contour 80 may alternatively have different shapes and may, for example, be arranged in a straight manner, an arrangement of straight lines, a circular segment or arbitrarily curved. The first contour 70 and the second contour 80 may alternatively be parallel to one another only in sections or not at all.

Der Wärmetauscher 10 umfasst einen ersten fluidischen Kanal 40, der entlang der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 verläuft. Der erste fluidische Kanal 40 befindet sich zwischen der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 und wird durch die erste Schicht 20, die zweite Schicht 30, die erste Kontur 70 und die zweite Kontur 80 gebildet. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 bilden eine Hülle des ersten fluidischen Kanals 40 und die erste Kontur 70 und die zweite Kontur 80 definieren die Form des ersten fluidischen Kanals 40.The heat exchanger 10 comprises a first fluidic channel 40 that runs along the first layer 20 and the second layer 30. The first fluidic channel 40 is located between the first layer 20 and the second layer 30 and is formed by the first layer 20, the second layer 30, the first contour 70 and the second contour 80. The first layer 20 and the second layer 30 form a shell of the first fluidic channel 40 and the first contour 70 and the second contour 80 define the shape of the first fluidic channel 40.

Der erste fluidische Kanal 40 enthält eine Flüssigkeit F. Die Flüssigkeit F fließt in einer einheitlichen Fließrichtung in dem ersten fluidischen Kanal 40. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind undurchlässig für die Flüssigkeit F, so dass die Flüssigkeit F in dem ersten fluidischen Kanal 40 gehalten wird. Die Flüssigkeit F besteht beispielsweise aus Wasser, einem Alkohol wie Propylenglykol, einem Polymer oder Öl, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung.The first fluidic channel 40 contains a liquid F. The liquid F flows in a uniform flow direction in the first fluidic channel 40. The first layer 20 and the second layer 30 are impermeable to the liquid F so that the liquid F is held in the first fluidic channel 40. The liquid F consists of, for example, water, an alcohol such as propylene glycol, a polymer or oil, but this is not limiting for the invention.

Die erste Schicht 20 und/oder die zweite Schicht 30 können in dem Bereich des ersten fluidischen Kanals 40 zumindest teilweise gewölbt oder vorgeformt sein. Das Volumen des ersten fluidischen Kanals 40 kann somit in einigen Abschnitten des ersten fluidischen Kanals 40 vergrößert werden, was zu einer erhöhten Menge der Flüssigkeit F führt, die durch den ersten fluidischen Kanal 40 fließen kann. Das Volumen des ersten fluidischen Kanals 40 kann weiterhin durch Erhöhung einer Breite W des ersten fluidischen Kanals 40 vergrößert werden. Eine erhöhte Breite des ersten fluidischen Kanals 40 kann zu einer größeren Höhe H des ersten fluidischen Kanals 40 führen, da die erste Schicht 20 weich sein kann und dazu neigt, sich aufgrund des Drucks der Flüssigkeit F zu krümmen und zu wölben.The first layer 20 and/or the second layer 30 may be at least partially curved or pre-formed in the region of the first fluidic channel 40. The volume of the first fluidic channel 40 may thus be increased in some portions of the first fluidic channel 40, resulting in an increased amount of the liquid F that can flow through the first fluidic channel 40. The volume of the first fluidic channel 40 may be further increased by increasing a width W of the first fluidic channel 40. An increased width of the first fluidic channel 40 may result in a greater height H of the first fluidic channel 40, since the first layer 20 may be soft and tend to bend and bulge due to the pressure of the liquid F.

Der erste fluidische Kanal 40 ist vollständig in den Wärmetauscher 10 integriert, da der erste fluidische Kanal 40 nur aus der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 gebildet wird. Es sind keine zusätzlichen Elemente erforderlich, um die Flüssigkeit F durch den Wärmetauscher 10 fließen zu lassen, wie beispielsweise Schläuche oder Rohre oder dergleichen. Die Flexibilität des Wärmetauschers 10 wird daher erhöht, da diese zusätzlichen Elemente starr sein können und daher die Flexibilität des Wärmetauschers 10 verringern. Die Erhöhung der Flexibilität des Wärmetauschers 10 ermöglicht es dem Wärmetauscher 10, sich an eine Form einer Oberfläche S eines Objekts O anzupassen, mit dem der Wärmetauscher 10 thermische Energie austauscht. Eine Kontaktfläche 130 des Wärmetauschers 10, die in Kontakt mit der Oberfläche S des Objekts O steht, kann daher vergrößert werden. Die Kontaktfläche 130 ist eine Oberfläche der zweiten Schicht 30, kann aber auch eine Oberfläche der ersten Schicht 20 oder einer zusätzlichen Schicht sein, die die erste Schicht 20 oder die zweite Schicht 30 bedecken kann.The first fluidic channel 40 is fully integrated into the heat exchanger 10, since the first fluidic channel 40 is formed only from the first layer 20 and the second layer 30. No additional elements are required to allow the liquid F to flow through the heat exchanger 10, such as hoses or pipes or the like. The flexibility of the heat exchanger 10 is therefore increased, since these additional elements may be rigid and therefore reduce the flexibility of the heat exchanger 10. Increasing the flexibility of the heat exchanger 10 allows the heat exchanger 10 to adapt to a shape of a surface S of an object O with which the heat exchanger 10 exchanges thermal energy. A contact area 130 of the heat exchanger 10 that is in contact with the surface S of the object O can therefore be increased. The contact surface 130 is a surface of the second layer 30, but may also be a surface of the first layer 20 or an additional layer that may cover the first layer 20 or the second layer 30.

Das Gewicht des Wärmetauschers 10 kann weiter reduziert werden, da die in der Technik bekannten zusätzlichen Elemente, wie die zuvor genannten Rohre oder Schläuche, weggelassen werden. Das reduzierte Gewicht und die erhöhte Flexibilität des Wärmetauschers 10 erhöhen den Tragekomfort für einen Benutzer, wenn der Wärmetauscher 10 in einen tragbaren Artikel, wie Kleidung, integriert ist.The weight of the heat exchanger 10 can be further reduced since the additional elements known in the art, such as the aforementioned pipes or hoses, are omitted. The reduced weight and increased flexibility of the heat exchanger 10 increase the wearing comfort for a user when the heat exchanger 10 is integrated into a wearable article, such as clothing.

Der Wärmetauscher 10 umfasst weiterhin einen Einlass 50 und einen Auslass 60. Der erste fluidische Kanal 40 verbindet fluidisch den Einlass 50 und den Auslass 60. Die Flüssigkeit F tritt in den Wärmetauscher 10 ein, indem sie in den Einlass 50 fließt, fließt vom Einlass 50 durch den ersten fluidischen Kanal 40 zum Auslass 60 und verlässt den Wärmetauscher 10, indem sie aus dem Auslass 60 fließt. Die Flüssigkeit F kann alternativ in den Wärmetauscher 10 eintreten, indem sie in den Auslass 60 fließt, vom Auslass 60 durch den ersten fluidischen Kanal 40 zum Einlass 50 fließt und den Wärmetauscher 10 verlässt, indem sie aus dem Einlass 50 fließt.The heat exchanger 10 further comprises an inlet 50 and an outlet 60. The first fluidic channel 40 fluidly connects the inlet 50 and the outlet 60. The liquid F enters the heat exchanger 10 by flowing into the inlet 50, flows from the inlet 50 through the first fluidic channel 40 to the outlet 60, and exits the heat exchanger 10 by flowing out the outlet 60. The liquid F may alternatively enter the heat exchanger 10 by flowing into the outlet 60, flow from the outlet 60 through the first fluidic channel 40 to the inlet 50, and exit the heat exchanger 10 by flowing out the inlet 50.

Der Einlass 50 und der Auslass 60 sind so ausgelegt, dass sie ein Rohr, einen Schlauch oder ein Rohr aufnehmen können, das mit dem Einlass 50 und dem Auslass 60 verbunden werden soll, so dass die Flüssigkeit F dem Wärmetauscher 10 durch das Rohr oder den Schlauch zugeführt und nach dem Durchlaufen des Wärmetauschers 10 durch das Rohr oder den Schlauch aufgenommen werden kann.The inlet 50 and the outlet 60 are designed to receive a pipe, hose or tube to be connected to the inlet 50 and the outlet 60 so that the liquid F can be supplied to the heat exchanger 10 through the pipe or hose and can be collected through the pipe or hose after passing through the heat exchanger 10.

Der Einlass 50 und der Auslass 60 sind an der Seite der zweiten Schicht 30 angeordnet. Die zweite Schicht 30 hat eine Öffnung für jeweils den Einlass 50 und den Auslass 60, um das Durchfließen der Flüssigkeit F durch die zweite Schicht 30 über den Einlass und den Auslass 60 zu ermöglichen. Der Einlass 50 und/oder der Auslass 60 können alternativ an der Seite der ersten Schicht 20 angeordnet sein. In diesem Fall hat die erste Schicht 20 eine Öffnung für den Einlass 50 und/oder den Auslass 60. Der Einlass 50 und der Auslass 60 können an derselben Seite des Wärmetauschers 10 angeordnet sein, um das Anschließen der Rohre oder Schläuche zum Zuführen und Aufnehmen der Flüssigkeit F an den Einlass 50 und den Auslass 60 zu erleichtern. Der Einlass 50 und der Auslass 60 können alternativ an verschiedenen Seiten des Wärmetauschers 10 angeordnet sein. Der Einlass 50 und/oder der Auslass 60 können alternativ so ausgelegt sein, dass sie das Durchfließen der Flüssigkeit F durch die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 ermöglichen, um die Flexibilität des Anschlusses des Wärmetauschers 10 weiter zu erhöhen. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 haben jeweils eine Öffnung für den Einlass 50 und/oder den Auslass 60.The inlet 50 and the outlet 60 are arranged on the side of the second layer 30. The second layer 30 has an opening for each of the inlet 50 and the outlet 60 to allow the liquid F to flow through the second layer 30 via the inlet and the outlet 60. The inlet 50 and/or the outlet 60 can alternatively be arranged on the side of the first layer 20. In this case, the first layer 20 has an opening for the inlet 50 and/or the outlet 60. The inlet 50 and the outlet 60 can be arranged on the same side of the heat exchanger 10. arranged to facilitate the connection of the pipes or hoses for supplying and receiving the liquid F to the inlet 50 and the outlet 60. The inlet 50 and the outlet 60 may alternatively be arranged on different sides of the heat exchanger 10. The inlet 50 and/or the outlet 60 may alternatively be designed to allow the liquid F to flow through the first layer 20 and the second layer 30 to further increase the flexibility of the connection of the heat exchanger 10. The first layer 20 and the second layer 30 each have an opening for the inlet 50 and/or the outlet 60.

Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind aus einem Stoff- oder Textilmaterial, einem Polymermaterial (zum Beispiel in Form eines Films oder einer Membran) oder einer Kombination aus dem Stoff- oder Textilmaterial und dem Polymermaterial hergestellt, zum Beispiel durch Beschichtung oder Laminierung verbunden. Das Stoff- oder Textilmaterial kann eines oder mehrere aus einem Vlies, gewebtem oder gestricktem Textil sein, in synthetischen oder natürlichen Fasern wie Polyester, Polyamid, Baumwolle oder Wolle, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Das Polymermaterial ist ein (im Wesentlichen) undurchlässiges Polymer, wie ein thermoplastischer Elastomer, einschließlich thermoplastischem Polyurethan und Styrol-Blockcopolymeren, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Mehrere Polymerfilme können in Kombination verwendet werden, zum Beispiel in Form eines Laminats. Die Kombination der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30, beide aus einem Stoff-/Textilmaterial, das mit einem oder mehreren Polymerfilmen wie einem thermoplastischen Elastomer verschmolzen ist, ermöglicht es, die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 entlang der ersten Kontur 70 und der zweiten Kontur 80 mittels Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Hochfrequenzschweißen (wie oben erwähnt) zu verbinden. Der thermoplastische Elastomer der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 wird während des Ultraschallschweißens teilweise geschmolzen und ist somit nach dem Aushärten des thermoplastischen Elastomers verbunden.The first layer 20 and the second layer 30 are made of a fabric or textile material, a polymer material (for example in the form of a film or membrane) or a combination of the fabric or textile material and the polymer material, for example bonded by coating or lamination. The fabric or textile material may be one or more of a nonwoven, woven or knitted textile, in synthetic or natural fibres such as polyester, polyamide, cotton or wool, but this is not limiting to the invention. The polymer material is a (substantially) impermeable polymer, such as a thermoplastic elastomer, including thermoplastic polyurethane and styrene block copolymers, but this is not limiting to the invention. Several polymer films may be used in combination, for example in the form of a laminate. The combination of the first layer 20 and the second layer 30, both made of a fabric/textile material fused to one or more polymer films such as a thermoplastic elastomer, allows the first layer 20 and the second layer 30 to be joined along the first contour 70 and the second contour 80 by means of ultrasonic welding, laser welding or radio frequency welding (as mentioned above). The thermoplastic elastomer of the first layer 20 and the second layer 30 is partially melted during ultrasonic welding and is thus joined after the thermoplastic elastomer has cured.

Das Stoff-/Textilmaterial sowie das Polymermaterial der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 können flexibel sein, um die Flexibilität des Wärmetauschers weiter zu erhöhen und somit dem Wärmetauscher 10 zu ermöglichen, sich an die Oberfläche S des Objekts O anzupassen.The fabric/textile material as well as the polymer material of the first layer 20 and the second layer 30 may be flexible to further increase the flexibility of the heat exchanger and thus enable the heat exchanger 10 to adapt to the surface S of the object O.

Die erste Schicht 20 kann alternativ aus einem thermoplastischen Elastomer, einem Polymer, einem Stoff-/Textilmaterial, das einen thermoplastischen Elastomer enthält, oder anderen geeigneten Materialien hergestellt sein. Die zweite Schicht 30 kann alternativ aus einem Stoff- oder Textilmaterial, einem Polymer, einem Stoff- oder Textilmaterial, das einen thermoplastischen Elastomer enthält, oder anderen geeigneten Materialien hergestellt sein.The first layer 20 may alternatively be made from a thermoplastic elastomer, a polymer, a cloth/textile material containing a thermoplastic elastomer, or other suitable materials. The second layer 30 may alternatively be made from a cloth or textile material, a polymer, a cloth or textile material containing a thermoplastic elastomer, or other suitable materials.

Die erste Schicht 20 hat eine erste Wärmeleitfähigkeit und die zweite Schicht 30 hat eine zweite Wärmeleitfähigkeit. Die zweite Leitfähigkeit ist höher als die erste Wärmeleitfähigkeit. Die erste Wärmeleitfähigkeit und die zweite Wärmeleitfähigkeit können durch die für die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 gewählten Materialien sowie durch die Dicke der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 beeinflusst werden. Das Material der ersten Schicht 20 hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Material der zweiten Schicht 30. Die erste Schicht 20 kann auch dicker sein als die zweite Schicht 30, was weiter dazu beiträgt, dass die erste Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als die zweite Wärmeleitfähigkeit.The first layer 20 has a first thermal conductivity and the second layer 30 has a second thermal conductivity. The second conductivity is higher than the first thermal conductivity. The first thermal conductivity and the second thermal conductivity can be influenced by the materials chosen for the first layer 20 and the second layer 30, as well as by the thickness of the first layer 20 and the second layer 30. The material of the first layer 20 has a lower thermal conductivity than the material of the second layer 30. The first layer 20 can also be thicker than the second layer 30, further contributing to the first thermal conductivity being lower than the second thermal conductivity.

Die erste Schicht 20 hat eine Dicke von 300-1000 µm, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Die erste Schicht 20 dient als Isolierschicht, um den Transfer von thermischer Energie zwischen der Flüssigkeit F und der Umgebung durch die erste Schicht 20 zu minimieren. Dies erhöht die Effizienz des Wärmetauschers 10. Die erste Schicht 20 minimiert die von der Flüssigkeit F aus der Umgebung aufgenommene thermische Energie, falls der Wärmetauscher 10 verwendet wird, um das Objekt O zu kühlen. Die erste Schicht 20 minimiert alternativ die von der Flüssigkeit F an die Umgebung übertragene oder verlorene thermische Energie, falls der Wärmetauscher 10 verwendet wird, um das Objekt O zu heizen.The first layer 20 has a thickness of 300-1000 µm, but this is not limiting to the invention. The first layer 20 serves as an insulating layer to minimize the transfer of thermal energy between the liquid F and the environment through the first layer 20. This increases the efficiency of the heat exchanger 10. The first layer 20 minimizes the thermal energy absorbed by the liquid F from the environment if the heat exchanger 10 is used to cool the object O. The first layer 20 alternatively minimizes the thermal energy transferred or lost from the liquid F to the environment if the heat exchanger 10 is used to heat the object O.

Die zweite Schicht 30 hat eine Dicke von 200-400 µm, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Die zweite Schicht 30 dient als thermische Energieübertragungsschicht, um den Transfer von thermischer Energie zwischen der Flüssigkeit F und dem Objekt O zu maximieren. Dies erhöht die Effizienz des Wärmetauschers 10. Die zweite Schicht 30 maximiert die von der Flüssigkeit F vom Objekt O aufgenommene thermische Energie, falls der Wärmetauscher 10 verwendet wird, um das Objekt O zu kühlen. Die zweite Schicht 30 maximiert alternativ die von der Flüssigkeit F an das Objekt O übertragene thermische Energie, falls der Wärmetauscher 10 verwendet wird, um das Objekt O zu heizen.The second layer 30 has a thickness of 200-400 µm, but this is not limiting to the invention. The second layer 30 serves as a thermal energy transfer layer to maximize the transfer of thermal energy between the liquid F and the object O. This increases the efficiency of the heat exchanger 10. The second layer 30 maximizes the thermal energy absorbed by the liquid F from the object O if the heat exchanger 10 is used to cool the object O. Alternatively, the second layer 30 maximizes the thermal energy transferred from the liquid F to the object O if the heat exchanger 10 is used to heat the object O.

Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 können alternativ zueinander ähnlich sein, anstatt eine asymmetrische Schichtung in Bezug auf Material und Dicke zu haben. Das Material der ersten Schicht 20 und/oder der zweiten Schicht 30 kann weiterhin unter Berücksichtigung von Materialeigenschaften wie Hautverträglichkeit, Atmungsaktivität und Elastizität ausgewählt werden.The first layer 20 and the second layer 30 may alternatively be similar to each other instead of having an asymmetric layering in terms of material and thickness. The material of the first layer 20 and/or the second layer 30 may further be selected taking into account material properties properties such as skin compatibility, breathability and elasticity.

zeigt eine Querschnittsansicht des ersten Aspekts des Wärmetauschers 10. Der erste fluidische Kanal 40 hat die Breite W, die weitgehend parallel zur Oberfläche S des Objekts O und die Höhe H, die weitgehend senkrecht zur Oberfläche S des Objekts O ist. Der erste fluidische Kanal 40 ist niedrig, was bedeutet, dass die Breite W größer ist als die Höhe H. Das niedrige Design des ersten fluidischen Kanals 40 führt zu einer größeren Kontaktfläche 130 und daher auch zu einem größeren Verhältnis zwischen der Kontaktfläche 130 und dem Volumen des ersten fluidischen Kanals 40. Die Effizienz des Wärmetauschers 10 wird durch Vergrößerung des Verhältnisses zwischen der Kontaktfläche 130 und dem Volumen des ersten fluidischen Kanals 40 erhöht, indem die Menge der über die Kontaktfläche 130 zwischen dem Objekt O und dem Fluid F übertragenen thermischen Energie erhöht und gleichzeitig die Menge der zwischen dem Fluid F und der Umgebung übertragenen thermischen Energie reduziert wird. shows a cross-sectional view of the first aspect of the heat exchanger 10. The first fluidic channel 40 has the width W which is substantially parallel to the surface S of the object O and the height H which is substantially perpendicular to the surface S of the object O. The first fluidic channel 40 is low, which means that the width W is greater than the height H. The low design of the first fluidic channel 40 results in a larger contact area 130 and therefore also a larger ratio between the contact area 130 and the volume of the first fluidic channel 40. The efficiency of the heat exchanger 10 is increased by increasing the ratio between the contact area 130 and the volume of the first fluidic channel 40 by increasing the amount of thermal energy transferred across the contact area 130 between the object O and the fluid F while reducing the amount of thermal energy transferred between the fluid F and the environment.

Die Bildung des ersten fluidischen Kanals 40 durch Verbindung der gewölbten oder vorgeformten ersten Schicht 20 und der gewölbten oder vorgeformten zweiten Schicht 30 ermöglicht die Erstellung der niedrigen Form und eines annähernd rechteckigen oder abgeflachten ovalen Querschnitts des ersten fluidischen Kanals 40. Die erste Schicht 20 und/oder die zweite Schicht 30 müssen nicht unbedingt gewölbt oder vorgeformt sein, da die geringe Dicke der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 den bevorzugten Querschnitt des ersten fluidischen Kanals 40 führt. Die Wahl, einen Druck des Fluids F unterhalb einer Schwelle zu wählen, führt zum Querschnitt des ersten fluidischen Kanals 40. Die Flachheit des Querschnitts des ersten fluidischen Kanals 40, insbesondere um die Kontaktfläche 130, kann erhöht werden, wenn der Elastizitätsgrad der ersten Schicht 20 größer ist als der Elastizitätsgrad der zweiten Schicht 30.The formation of the first fluidic channel 40 by joining the curved or preformed first layer 20 and the curved or preformed second layer 30 allows the creation of the low shape and an approximately rectangular or flattened oval cross-section of the first fluidic channel 40. The first layer 20 and/or the second layer 30 do not necessarily have to be curved or preformed, since the small thickness of the first layer 20 and the second layer 30 leads to the preferred cross-section of the first fluidic channel 40. The choice of choosing a pressure of the fluid F below a threshold leads to the cross-section of the first fluidic channel 40. The flatness of the cross-section of the first fluidic channel 40, in particular around the contact surface 130, can be increased if the degree of elasticity of the first layer 20 is greater than the degree of elasticity of the second layer 30.

zeigt dagegen eine Querschnittsansicht eines in der Vor-Technik bekannten Wärmetauschers. Der bekannte Wärmetauscher umfasst ein Rohr oder einen Schlauch mit einem kreisförmigen Querschnitt, was zu einer kleineren Kontaktfläche zwischen dem Wärmetauscher und der Oberfläche S des Objekts O führt. Die Effizienz des Wärmeübergangs zwischen dem bekannten Wärmetauscher und dem Objekt O ist daher reduziert. shows a cross-sectional view of a heat exchanger known in the prior art. The known heat exchanger comprises a pipe or tube with a circular cross-section, which leads to a smaller contact area between the heat exchanger and the surface S of the object O. The efficiency of heat transfer between the known heat exchanger and the object O is therefore reduced.

zeigt eine Unteransicht eines zweiten Aspekts des Wärmetauschers 10. Die gleichen Bezugszeichen werden für ähnliche Elemente wie in den vorherigen Figuren verwendet. Diese Elemente werden für diese Figur nicht erneut beschrieben. Der Wärmetauscher 10 umfasst einen zweiten fluidischen Kanal 90 zusätzlich zu einem ersten fluidischen Kanal 40. Es wird anerkannt, dass der Wärmetauscher 10 weitere fluidische Kanäle umfassen kann, aber diese zusätzlichen fluidischen Kanäle sind nicht dargestellt. shows a bottom view of a second aspect of the heat exchanger 10. The same reference numerals are used for similar elements as in the previous figures. These elements are not described again for this figure. The heat exchanger 10 includes a second fluidic channel 90 in addition to a first fluidic channel 40. It is recognized that the heat exchanger 10 may include further fluidic channels, but these additional fluidic channels are not shown.

Der zweite fluidische Kanal 90 zweigt an einer ersten Stelle 10 vom ersten fluidischen Kanal 40 ab und vereinigt sich an einer zweiten Stelle 110 mit dem ersten fluidischen Kanal 40. Der zweite fluidische Kanal 90 und der erste fluidische Kanal 40 sind daher fluidisch miteinander verbunden. Durch Hinzufügen des zweiten fluidischen Kanals 90 wird die Kontaktfläche 130 des Wärmetauschers 10 vergrößert und daher der Transfer von thermischer Energie zwischen dem Fluid F und dem Objekt O verbessert.The second fluidic channel 90 branches off from the first fluidic channel 40 at a first location 10 and joins the first fluidic channel 40 at a second location 110. The second fluidic channel 90 and the first fluidic channel 40 are therefore fluidically connected to one another. By adding the second fluidic channel 90, the contact area 130 of the heat exchanger 10 is increased and therefore the transfer of thermal energy between the fluid F and the object O is improved.

Der erste fluidische Kanal 40 und der zweite fluidische Kanal 90 sind beide fluidisch mit einem Einlass 50 und einem Auslass 60 verbunden. Das Fluid F fließt vom Einlass 50 durch den ersten fluidischen Kanal 40 und den zweiten fluidischen Kanal 90 zum Auslass 60. Der erste fluidische Kanal 40 und der zweite fluidische Kanal 90 können alternativ fluidisch mit verschiedenen Einlässen und/oder Auslässen verbunden sein. Der Wärmetauscher 10 kann in diesem Fall mehr als einen Einlass 50 und/oder mehr als einen Auslass 60 umfassen.The first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 are both fluidically connected to an inlet 50 and an outlet 60. The fluid F flows from the inlet 50 through the first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 to the outlet 60. The first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 may alternatively be fluidically connected to different inlets and/or outlets. The heat exchanger 10 may in this case comprise more than one inlet 50 and/or more than one outlet 60.

Der erste fluidische Kanal 40 und der zweite fluidische Kanal 90 umgeben einen abgeschlossenen Bereich 120. Die erste Schicht 20 und oder die zweite Schicht 30 können unterschiedliche Materialeigenschaften in dem Bereich des abgeschlossenen Bereichs 120 haben und können z.B. in dem Bereich des abgeschlossenen Bereichs 120 für Luft und Wasserdampf durchlässig sein. Dies verbessert die Atmungsaktivität des Wärmetauschers 10 und erhöht gleichzeitig die Kontaktfläche 130 und damit die Effizienz des Wärmetauschers 10. Die musterartige Anordnung des ersten fluidischen Kanals 40 und des zweiten fluidischen Kanals 90 ermöglicht die Vergrößerung der Kontaktfläche 130 und lässt gleichzeitig genügend Raum für atmungsaktive Bereiche, um die Atmungsaktivität und die Verdunstungskühlungsmöglichkeiten des Wärmetauschers 10 zu verbessern.The first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 surround a closed area 120. The first layer 20 and/or the second layer 30 can have different material properties in the area of the closed area 120 and can, for example, be permeable to air and water vapor in the area of the closed area 120. This improves the breathability of the heat exchanger 10 and at the same time increases the contact area 130 and thus the efficiency of the heat exchanger 10. The patterned arrangement of the first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 enables the contact area 130 to be increased and at the same time leaves enough space for breathable areas to improve the breathability and evaporative cooling capabilities of the heat exchanger 10.

Der erste fluidische Kanal 40 und der zweite fluidische Kanal 90 können auf beliebige Weise abgezweigt und zusammengeführt werden, da keine zusätzlichen Elemente für das Fluid F, wie Rohre oder Schläuche, notwendig sind. Solche Rohre oder Schläuche würden zu einer linearen Kanalisierung des Fluids F führen oder erfordern parallele lineare Kanalisierung mit starren oder halbstarren Verbindungselementen, um die Rohre oder Schläuche zu verbinden.The first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 can be branched and merged in any way, since no additional elements for the fluid F, such as pipes or hoses, are necessary. Such pipes or hoses would result in a linear channeling of the fluid F or require parallel linear channeling with rigid or semi-rigid connecting elements to connect the pipes or hoses.

Die Möglichkeit des beliebigen Verzweigens und Zusammenführens des ersten fluidischen Kanals 40 und des zweiten fluidischen Kanals 90 führt zu einer erhöhten Gestaltungsfreiheit für den Wärmetauscher 10. Der Wärmetauscher 10, wenn er dazu verwendet wird, am Körper eines Benutzers getragen zu werden, kann daher so gestaltet werden, dass er spezifische Körperbereiche des Benutzers anvisiert, während er andere Körperbereiche vermeidet.The ability to arbitrarily branch and merge the first fluidic channel 40 and the second fluidic channel 90 results in increased design freedom for the heat exchanger 10. The heat exchanger 10, when used to be worn on a user's body, can therefore be designed to target specific areas of the user's body while avoiding other areas of the body.

zeigt eine Unteransicht eines Systems 200 mit einem Wärmetauscher 10 gemäß einem dritten Aspekt. Die gleichen Bezugszeichen werden für ähnliche Elemente wie in den vorherigen Figuren verwendet. Diese Elemente werden für diese Figur nicht erneut beschrieben. Das System umfasst ein Substrat 140 und den Wärmetauscher 10. Das Substrat 140 besteht aus einem Stoff-/Textilmaterial, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf ein gewebtes oder gestricktes Material, das entweder aus synthetischen oder natürlichen Materialien besteht und ein offenes Netz und/oder dünne Garne aufweist. Nicht einschränkende Beispiele für solche Stoff-/Textilmaterialien sind Sportnetze aus synthetischem Stoff mit schnelltrocknenden Eigenschaften, wie beispielsweise Funktionsjersey aus Nylon, Polyester und/oder Elasthan. Die Stoff-/Textilmaterialien können atmungsaktiv sein, d.h. durchlässig für Wasserdampf. Das Substrat 140 kann beispielsweise ein tragbarer Artikel sein, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Kleidung. In einem Aspekt können das Substrat 140 und die erste Schicht 20 als eine einzige Schicht ausgebildet sein. shows a bottom view of a system 200 with a heat exchanger 10 according to a third aspect. The same reference numerals are used for similar elements as in the previous figures. These elements are not described again for this figure. The system includes a substrate 140 and the heat exchanger 10. The substrate 140 is made of a fabric/textile material, such as but not limited to a woven or knitted material made of either synthetic or natural materials and having an open mesh and/or thin yarns. Non-limiting examples of such fabric/textile materials are sports mesh made of synthetic fabric with quick-drying properties, such as performance jersey made of nylon, polyester and/or spandex. The fabric/textile materials may be breathable, i.e. permeable to water vapor. The substrate 140 may be, for example, a wearable article, such as but not limited to clothing. In one aspect, the substrate 140 and the first layer 20 may be formed as a single layer.

Der Wärmetauscher 10 umfasst einen zweiten fluidischen Kanal 90 zusätzlich zu einem ersten fluidischen Kanal 40 und umfasst weiterhin mehrere zusätzliche fluidische Kanäle 150. Alle fluidischen Kanäle, einschließlich des ersten fluidischen Kanals 40, des zweiten fluidischen Kanals 90 und der zusätzlichen fluidischen Kanäle 150, sind fluidisch mit einem Einlass 50 und einem Auslass 60 verbunden. Eine Vielzahl von abgeschlossenen Bereichen 120 wird von mehreren der fluidischen Kanäle 40, 90, 150 umgeben.The heat exchanger 10 includes a second fluidic channel 90 in addition to a first fluidic channel 40 and further includes a plurality of additional fluidic channels 150. All of the fluidic channels, including the first fluidic channel 40, the second fluidic channel 90, and the additional fluidic channels 150, are fluidically connected to an inlet 50 and an outlet 60. A plurality of enclosed regions 120 are surrounded by a plurality of the fluidic channels 40, 90, 150.

Die fluidischen Kanäle 40, 90, 150 sind in einer musterähnlichen Weise angeordnet, die teilweise einer Wabenstruktur ähnelt, was zu der Vielzahl von abgeschlossenen Bereichen 120 führt. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind vorgesehen, um grundsätzlich nur die Bereiche mit einem der fluidischen Kanäle 40, 90, 150 abzudecken. Die erste Schicht 20 und die zweite Schicht 30 sind, mit anderen Worten, in dem Bereich der abgeschlossenen Bereiche 120 weggelassen oder ausgekerbt. Die Atmungsaktivität des Wärmetauschers 10 wird daher durch Bereitstellung der abgeschlossenen Bereiche 120 frei von der undurchlässigen ersten Schicht 20 und zweiten Schicht 30 verbessert.The fluidic channels 40, 90, 150 are arranged in a pattern-like manner, partially resembling a honeycomb structure, resulting in the plurality of closed regions 120. The first layer 20 and the second layer 30 are provided to basically cover only the regions with one of the fluidic channels 40, 90, 150. In other words, the first layer 20 and the second layer 30 are omitted or notched in the region of the closed regions 120. The breathability of the heat exchanger 10 is therefore improved by providing the closed regions 120 free of the impermeable first layer 20 and second layer 30.

Der Wärmetauscher 10 ist mittels Ultraschallschweißen mit dem Substrat 140 verschweißt, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Der Wärmetauscher 10 kann alternativ mit dem Substrat 140 mittels Heißschweißen, Laserschweißen, Hochfrequenzschweißen, Kleben verbunden werden.The heat exchanger 10 is welded to the substrate 140 by ultrasonic welding, but this is not limiting to the invention. The heat exchanger 10 may alternatively be connected to the substrate 140 by means of heat welding, laser welding, high frequency welding, gluing.

Der Wärmetauscher 10 ist an der Innenseite des Substrats 140 befestigt, wenn das Substrat eine Kleidung ist, wie eine Weste. Ein direkter Kontakt der Kontaktfläche 130 des Wärmetauschers 10 mit der Haut eines Benutzers der Kleidung wird dadurch ermöglicht und die Effizienz des Wärmetauschers 10 wird daher verbessert. Der Einlass 50 und der Auslass 60 des Wärmetauschers 10 können so vorgesehen werden, dass der Einlass 50 und der Auslass 60 mit einem Rohr oder Schlauch von außerhalb des Substrats 140 verbindbar sind, auch wenn der Wärmetauscher 10 an der Innenseite des Substrats 140 befestigt ist. Diese Verbindung erleichtert das Anschließen des Wärmetauschers 10 an für die Verwendung des Wärmetauschers 10 notwendige Komponenten, wie eine Pumpe und/oder ein Reservoir für die Flüssigkeit F. Das Substrat 140 hat in diesem Fall Öffnungen, um den Einlass 50 und den Auslass 60 durch das Substrat 140 hindurchzulassen. Der Wärmetauscher 10 kann alternativ an der Außenseite des Substrats 140 befestigt werden.The heat exchanger 10 is attached to the inside of the substrate 140 when the substrate is clothing, such as a vest. Direct contact of the contact surface 130 of the heat exchanger 10 with the skin of a user of the clothing is thereby enabled and the efficiency of the heat exchanger 10 is therefore improved. The inlet 50 and the outlet 60 of the heat exchanger 10 can be provided such that the inlet 50 and the outlet 60 are connectable to a pipe or hose from outside the substrate 140, even when the heat exchanger 10 is attached to the inside of the substrate 140. This connection facilitates the connection of the heat exchanger 10 to components necessary for the use of the heat exchanger 10, such as a pump and/or a reservoir for the liquid F. The substrate 140 in this case has openings to allow the inlet 50 and the outlet 60 to pass through the substrate 140. The heat exchanger 10 can alternatively be attached to the outside of the substrate 140.

Die musterähnliche Struktur der fluidischen Kanäle des Wärmetauschers 10 ermöglicht es, den Wärmetauscher 10 so zu gestalten, dass er zu verschiedenen Körpertypen passt, wenn er auf dem Substrat 140 verwendet wird, das ein tragbarer Artikel ist. Die Flexibilität und Elastizität des Wärmetauschers 10 in Kombination mit der musterähnlichen Struktur der fluidischen Kanäle 40, 90, 150 verbessert die Passform des tragbaren Artikels und den Kontakt zwischen der Haut des Benutzers des tragbaren Artikels und der Kontaktfläche 130 des Wärmetauschers 10, auch während der Körperbewegung des Benutzers.The pattern-like structure of the fluidic channels of the heat exchanger 10 allows the heat exchanger 10 to be designed to fit different body types when used on the substrate 140, which is a wearable article. The flexibility and elasticity of the heat exchanger 10 in combination with the pattern-like structure of the fluidic channels 40, 90, 150 improves the fit of the wearable article and the contact between the skin of the user of the wearable article and the contact surface 130 of the heat exchanger 10, even during body movement of the user.

Die musterähnliche Struktur der fluidischen Kanäle des Wärmetauschers 10 kann so gestaltet werden, dass sie unterschiedliche Kühl- oder Heizbedürfnisse verschiedener Körperbereiche erfüllt. Körperbereiche mit geringerem Kühl- oder Heizbedarf können mit weniger und dünneren fluidischen Kanälen in diesen Bereichen angesprochen werden, während Körperbereiche mit größerem Kühl- oder Heizbedarf mit mehr und größeren fluidischen Kanälen angesprochen werden können.The pattern-like structure of the fluidic channels of the heat exchanger 10 can be designed to meet different cooling or heating needs of different body regions. Body regions with lower cooling or heating needs can be addressed with fewer and thinner fluidic channels in those regions, while body regions with greater cooling or heating needs can be addressed with more and larger fluidic channels.

Im Falle des tragbaren Artikels, der eine Kühlweste ist, sollte die Kühlung hauptsächlich den Thoraxbereich ansprechen und das direkte Kühlen des Bauchbereichs, der Säule und der Nieren vermeiden. Die musterähnliche Struktur des Wärmetauschers 10 kann so gestaltet werden, dass sie diese oder ähnliche Anforderungen erfüllt.In the case of the wearable article, which is a cooling vest, the cooling should mainly thorax area and avoid direct cooling of the abdominal area, column and kidneys. The pattern-like structure of the heat exchanger 10 can be designed to meet these or similar requirements.

Der Wärmetauscher 10 kann weiterhin einen oder mehrere Sensoren T umfassen, die in die erste Schicht 20, die zweite Schicht 30 integriert oder zwischen der ersten Schicht 20 und der zweiten Schicht 30 angeordnet sein können. Die Sensoren T können alternativ auf der ersten Schicht 20 oder der zweiten Schicht 30 angeordnet sein. Die Sensoren T können zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit F und/oder der ersten Schicht 20 und/oder der zweiten Schicht 30 verwendet werden. Der Betrieb der Pumpe kann die Messungen der Sensoren T berücksichtigen, um den Fluss der Flüssigkeit F durch den Wärmetauscher 10 zu steuern.The heat exchanger 10 may further comprise one or more sensors T, which may be integrated into the first layer 20, the second layer 30, or arranged between the first layer 20 and the second layer 30. The sensors T may alternatively be arranged on the first layer 20 or the second layer 30. The sensors T may be used to measure the temperature of the liquid F and/or the first layer 20 and/or the second layer 30. The operation of the pump may take into account the measurements of the sensors T to control the flow of the liquid F through the heat exchanger 10.

Der Wärmetauscher 10 und das System 200 mit dem Wärmetauscher 10 können in Kleidung, Möbeln, Autositzen usw. verwendet werden. Dies sollte die Erfindung nicht einschränken.The heat exchanger 10 and the system 200 with the heat exchanger 10 can be used in clothing, furniture, car seats, etc. This should not limit the invention.

zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kleidungsstücks 300 mit dem Wärmetauscher 10 gemäß dem dritten Aspekt. Das Kleidungsstück 300 hat die Form einer Weste, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Das Kleidungsstück 300 dient zur Kühlung eines Benutzers (Objekt O) der Weste. Das Kleidungsstück 300 umfasst ein Substrat 140 und den Wärmetauscher 10. Der Wärmetauscher 10 ist an der Innenseite des Substrats 140 durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Hochfrequenzschweißen befestigt, aber dies ist nicht einschränkend für die Erfindung. Der Einlass 50 und der Auslass 60 sind so angeordnet, dass sie durch das Substrat 140 hindurchgehen und durch einen Schlauch oder ein Rohr verbunden werden können, während die Weste vom Benutzer getragen wird. Das Verbinden des Einlasses 50 und des Auslasses 60 von außerhalb des Kleidungsstücks 300 erhöht den Tragekomfort für den Benutzer und verbessert weiterhin den Kontakt zwischen einer Kontaktfläche 130 des Wärmetauschers 10 und der Haut des Benutzers, da die an den Einlass 50 und Auslass 60 angeschlossenen Schläuche oder Rohre nicht auf der Innenseite des Substrats 140 liegen. shows a perspective view of a garment 300 with the heat exchanger 10 according to the third aspect. The garment 300 has the shape of a vest, but this is not limiting to the invention. The garment 300 serves to cool a user (object O) of the vest. The garment 300 comprises a substrate 140 and the heat exchanger 10. The heat exchanger 10 is attached to the inside of the substrate 140 by ultrasonic welding, laser welding or high frequency welding, but this is not limiting to the invention. The inlet 50 and the outlet 60 are arranged to pass through the substrate 140 and can be connected by a hose or pipe while the vest is worn by the user. Connecting the inlet 50 and the outlet 60 from outside the garment 300 increases comfort for the user and further improves contact between a contact surface 130 of the heat exchanger 10 and the user's skin since the hoses or tubes connected to the inlet 50 and outlet 60 are not on the inside of the substrate 140.

Die Arbeit, auf der dieser Patentantrag basiert, wurde von dem H2020-Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 872336 finanziert.The work on which this patent application is based has received funding from the European Union’s H2020 research and innovation programme under grant agreement No 872336.

ReferenznummernReference numbers

1010: WärmetauscherHeat exchanger
2020: erste Schichtfirst layer
3030: zweite Schichtsecond layer
4040: erster fluidischer Kanalfirst fluidic channel
5050: Einlassinlet
6060: AuslassOutlet
7070: erste Konturfirst contour
8080: zweite Kontursecond contour
9090: zweiter fluidischer Kanalsecond fluidic channel
100100: erste Positionfirst position
110110: zweite Positionsecond position
120120: eingeschlossener Bereichenclosed area
130130: KontaktflächeContact surface
140140: SubstratSubstrat
150150: zusätzliche fluidische Kanäleadditional fluidic channels
200200: Systemsystem
300300: KleidungsstückClothing item
FF: Flüssigkeitliquid
HH: HöheHeight
OO: Objektobject
TT: Sensorsensor
SS: Oberflächesurface
WW: BreiteWidth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6500200 B1 [0002]
AU 708050 B2 [0003]
CN 206760813 U [0004]
CN112293816A [0005]

Claims

A multi-layer heat exchanger (10) for transferring thermal energy between a liquid (F) and an object (O), comprising a first layer (20) with a first thermal conductivity; a second layer (30) with a second thermal conductivity, wherein the first thermal conductivity is lower than the second thermal conductivity; a first fluidic channel (40) with the liquid (F) and which is located between the first layer (20) and the second layer (30); an inlet (50) which is fluidically connected to the first fluidic channel (40); and an outlet (60) which is fluidically connected to the first fluidic channel (40).

The heat exchanger (10) according to Claim 1 , wherein the second layer (30) is arranged to enable contact with the object (O).

The heat exchanger (10) according to Claim 1 or 2 , wherein the first fluidic channel (40) is formed by the first layer (20) and the second layer (30); and the liquid (F) is in direct contact with the first layer (20) and the second layer (30).

The heat exchanger (10) according to any one of the preceding claims, wherein the first layer (20) and the second layer (30) are connected along a first contour (70) and a second contour (80).

The heat exchanger (10) according to any one of the preceding claims, wherein the shape of the first fluidic channel (40) is further defined by the first contour (70) and the second contour (80).

The heat exchanger (10) according to one of the preceding claims, wherein the first fluidic channel (40) has a contact surface (130) for contact with a surface (S) of the object (O).

The heat exchanger (10) according to any one of the preceding claims, wherein the first layer (20) has a first thickness and the second layer (30) has a second thickness, the second thickness being less than the first thickness.

The heat exchanger (10) according to any one of the preceding claims, further comprising a second fluidic channel (90).

The heat exchanger (10) according to Claim 8 , wherein the first fluidic channel (40) and the second fluidic channel (90) are fluidly connected at least at a first position (100) and a second position (110), thereby defining at least one enclosed region (120) between the first fluidic channel (40) and the second fluidic channel (90).

The heat exchanger (10) according to Claim 8 or 9 , wherein the first fluidic channel (40) and the second fluidic channel (90) are arranged in a honeycomb-like structure.

A system (200) comprising a multilayer heat exchanger (10) according to one of the Claims 1 until 10 and a substrate (140), wherein the heat exchanger (10) is attached to the substrate (140).

The system (200) according to Claim 11 , wherein the heat exchanger (10) is bonded or welded to the substrate (140).

The system (200) according to Claim 11 or 12 wherein the substrate (140) is a textile.

A garment (300) comprising a substrate (140) and a multilayer heat exchanger (10) according to one of the Claims 1 until 10 wherein the heat exchanger (10) is attached to the substrate (140).