JP2007198728A - Cooling jacket and cooling garment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a container and a package that use pervaporation to cool a liquid or material in the inside. <P>SOLUTION: The pervaporative cooling is preferably achieved by use of porous matrices which allow for the passage through the matrix of small quantities of volatile components from a liquid or beverage, such as water or alcohol, the evaporation of which cools the container by virtue of the latent heat of evaporation of the liquid. Alternatively, a pervaporative sleeve may be used to cool a container residing within or in contact with the sleeve. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はパーベーパレーション（浸透気化法）により液体を冷却するのに使用される容器または閉止具を製造する装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for producing a container or closure used to cool a liquid by pervaporation.

住居および水ともに、気化による冷却法は古代エジプトに源を発し、その後東へは中東・イランを経て北部インドまで、西へは北アフリカを経て南スペインその他、暑く乾燥した気候に悩む地域へと広まった。この方法が使われ始めた段階では、水を貯えておくのに釉を施さない粘土の甕が何世紀にもわたって使われており、そのため水が粘土に吸収され外部表面へと滲出し、表面から気化することによって内部の水が冷却されるという思わぬ恩恵が得られた。残念ながら、粘土の外部表面から直接気化することによって水垢が形成され、ミネラル分が堆積して水の透過を抑制して気化圧力を低下させ、その結果冷却効率は下がっていった。   Both residential and water evaporative cooling methods originated in ancient Egypt, then to the east through the Middle East and Iran to northern India, to the west through North Africa and southern Spain and other areas that suffer from hot and dry climates. Spread. At the stage where this method began to be used, clay jars that have not been dredged to store water have been used for centuries, so water is absorbed into the clay and oozes to the external surface, The unexpected benefit of cooling the internal water by evaporating from the surface was obtained. Unfortunately, scale was formed by directly evaporating from the external surface of the clay, and minerals accumulated, reducing the permeation of water by suppressing water permeation, resulting in a decrease in cooling efficiency.

周囲の大気から液体への熱伝達低減に基づく他の方法が使われるようになった。このような方法としては真空や空隙式魔法瓶や発泡断熱包装材などがある。氷や冷凍したコールドパックやスティックなどを用いた他の装置も、周囲の大気による熱上昇や容器内の液体が大気温度に戻るのを抑制するのに使われている。これらのあらゆる場合において、システムの設計の際は液体内容物、分離された貯蔵室および／またはボトルの外殻のいずれかが冷却されることが必然的な要件であり、それが容器内の液体の蒸発による損失のみならず、重量が過剰となるという問題につながっていた。どのような方法であっても液体の温度は平衡し、いずれは大気温度に戻ってしまうものである。   Other methods based on reduced heat transfer from the surrounding atmosphere to the liquid have been used. Such methods include vacuum, void-type thermos, and foam insulation packaging. Other devices that use ice, frozen cold packs, sticks, etc., are also used to control the heat rise from the surrounding atmosphere and the liquid in the container to return to ambient temperature. In all these cases, the design of the system requires that either the liquid contents, the isolated storage chamber and / or the bottle shell be cooled, which is the liquid in the container. As a result, not only was the loss due to evaporation of the water, but also the problem of excessive weight. In any method, the temperature of the liquid is balanced and eventually returns to the atmospheric temperature.

パーベーパレーション（浸透気化）とは、ある基質に対し蒸気の透過と気化現象とが共に起こることを言う。１９８７年以来、膜浸透気化法が化学業界に広く採り入れられ、混合液の分離や再生に用いられるようになった（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ誌、１９９２年７月号、４５〜５２ページ）。この技術の特徴は液相と気相の間にバリア基材を導入することにある。液体は基材の一方の面に密着している。蒸気の大量移動が基材の気体側へと選択的に起こり、その結果液体の減少または液体の揮発成分の減少、および気化潜熱の低減が起こる。このプロセスは、蒸気の多孔質基材の「透過」と、液体から気体への位相変化である「気化」との独特な結合であるがゆえに、「浸透気化」と呼ばれることになったものである。液体に熱を加えることなく、気化潜熱により温度が下がり、やがて周囲から吸収した熱と基材表面またはポア内で気化のため失われた潜熱とが等しくなる平衡温度に達する。   Pervaporation (pervaporation) refers to both vapor permeation and vaporization of a substrate. Since 1987, membrane pervaporation has been widely adopted in the chemical industry and used for separation and regeneration of mixed liquids (Chemical Engineering Progress, July 1992, pages 45-52). The feature of this technique is that a barrier substrate is introduced between the liquid phase and the gas phase. The liquid is in close contact with one surface of the substrate. Mass transfer of vapor occurs selectively to the gas side of the substrate, resulting in a reduction in liquid or liquid volatile components and a reduction in latent heat of vaporization. This process was called “osmotic vaporization” because it is a unique combination of “permeation” of vapor through a porous substrate and “vaporization” which is a phase change from liquid to gas. is there. Without applying heat to the liquid, the temperature decreases due to the latent heat of vaporization, and eventually reaches an equilibrium temperature where the heat absorbed from the surroundings and the latent heat lost due to vaporization within the substrate surface or pore are equal.

米国特許第５，９４６，９３１は膜の上で層状を呈する液体の流動を利用した気化冷却ＰＴＦＥ膜装置を用いてそこに取り付けられた装置または周囲の大気を冷却する方法を開示している。米国特許第４，８２４，７４１は気化冷却基材を用いて化学電池のプレート表面を冷却する方法を開示している。湿板は無触媒ＰＴＦＥ接合電極材、適切な多孔質焼成粉末、多孔質繊維、さらには多孔質ポリマーフィルムなどで構成できる。米国特許第４，００７，６０１は流体を冷却するため、循環する多孔質中空熱交換器で気化冷却をおこなう方法を示している。   U.S. Pat. No. 5,946,931 discloses a method of cooling a device attached thereto or the surrounding atmosphere using a vapor-cooled PTFE membrane device that utilizes the flow of a liquid layered on the membrane. U.S. Pat. No. 4,824,741 discloses a method of cooling the plate surface of a chemical cell using a vaporized cooling substrate. The wet plate can be composed of a non-catalytic PTFE bonding electrode material, an appropriate porous fired powder, porous fibers, and a porous polymer film. U.S. Pat. No. 4,007,601 shows a method of evaporative cooling in a circulating porous hollow heat exchanger to cool the fluid.

ここに開示するものは飲料および液体の容器を浸透気化により冷却する簡便なシステムであって、上記従来の技術のごとく浸透気化基材表面に液体を供給するのに機械式ポンプを用いたり、冷却効率を高めるために真空に依存する必要のないシステムである。容器とは、外気に対して開放または閉鎖されているかを問わず、液体を保持するあらゆる装置または包装体を指す。ある実施の形態ではこの方法の実行に、好ましくは容器本体またはハウジングの一部を形成し、該容器の全表面積の５〜１００％を占める浸透気化基材が用いられている。容器内の液体は水の気化による潜熱のため周囲の液体と膜の界面で直接冷却される。液体から発生した蒸気は基材を介して周囲の大気に放散するか、吸収剤などを備えた回収装置や捕集装置へ向かう。好適な容器としてはボトル、ジャー、ガラス瓶、ポーチなどがある。いくつかの実施の形態では、容器はケース、ディスペンサー、外装物などより大きな構造としてもよい。   What is disclosed here is a simple system that cools beverage and liquid containers by osmotic vaporization, and uses a mechanical pump to cool the osmotic vaporized substrate surface as in the above-mentioned conventional technique, A system that does not need to rely on vacuum to increase efficiency. A container refers to any device or package that holds liquid, whether open or closed to the outside air. In some embodiments, the method is performed using a pervaporation substrate that preferably forms part of the container body or housing and occupies 5-100% of the total surface area of the container. The liquid in the container is cooled directly at the interface between the surrounding liquid and the film due to the latent heat generated by vaporization of water. Vapor generated from the liquid is diffused to the surrounding atmosphere through the base material, or goes to a collection device or collection device equipped with an absorbent or the like. Suitable containers include bottles, jars, glass bottles, pouches and the like. In some embodiments, the container may have a larger structure such as a case, dispenser, outer package, and the like.

ある実施の形態では、ひとつ以上の壁を有する容器本体部を備え、前記ひとつ以上の壁の少なくとも一部が浸透気化基材を有し、該基材は疎水性多孔質材を含み、前記基材は揮発性液体の蒸気の少量の分子を該基材を介して通過させ、前記液体の気化によって内容物も含め前記容器が冷却されることを特徴とする、浸透気化冷却容器が提供される。ある実施の形態では、外部浸透気化層を含む細長い中空の管状構造を有し、前記外部浸透気化層は親水性物質を含む多孔質内部層と重なる疎水性物質を含み、前記内部層は液体が通過できる内腔を形成していることを特徴とする、浸透気化冷却チューブまたはストローが提供される。ある実施の形態では、前記管状構造は疎水性多孔質チューブで形成され、該チューブ内部では内表面が親水性となるよう加工された結果、内部層が形成されている。   In one embodiment, a container main body having one or more walls is provided, at least a part of the one or more walls includes a pervaporation base, the base includes a hydrophobic porous material, and the base Provided is a pervaporation cooling container, wherein the material allows a small amount of molecules of volatile liquid vapor to pass through the substrate and the container is cooled by vaporization of the liquid, including the contents. . In one embodiment, the outer pervaporation layer has an elongated hollow tubular structure including an outer permeation vaporization layer, the outer pervaporation layer includes a hydrophobic material overlapping a porous inner layer including a hydrophilic material, and the inner layer is liquid. A pervaporation cooling tube or straw is provided that is characterized by forming a lumen through which it can pass. In one embodiment, the tubular structure is formed of a hydrophobic porous tube, and an inner layer is formed as a result of processing the inner surface of the tube to be hydrophilic.

ある実施の形態では、疎水性多孔質材を含む外部層を有するジャケット本体と、前記外部層と重なっておりかつ前記外部層と流体連通する内部層とを有し、該内部層は揮発性液体を保持することが可能であり、前記ジャケット本体は前記内部層が容器の少なくとも一部と接触できる形状をなしていることを特徴とする、容器冷却用ジャケットが提供される。   In one embodiment, a jacket body having an outer layer comprising a hydrophobic porous material, and an inner layer overlapping the outer layer and in fluid communication with the outer layer, the inner layer being a volatile liquid There is provided a jacket for cooling a container, wherein the jacket body is shaped so that the inner layer can contact at least a part of the container.

ある好適な実施の形態では、前記容器および冷却用ジャケットは、浸透気化層と直接隣接または接触しており、かつ乾燥剤、吸収剤または他の、浸透気化により発生した水分や他の液体を吸収または吸着する物質を含む、再生可能または使い捨ての外部層をさらに有するものである。   In a preferred embodiment, the container and cooling jacket are directly adjacent to or in contact with the pervaporation layer and absorb desiccant, absorbent or other moisture and other liquids generated by pervaporation. Or a recyclable or disposable outer layer containing the adsorbing material.

ある実施の形態では、疎水性浸透気化層を含む浸透気化材を有する外部層と、内部層との少なくとも二つの層を有し、前記浸透気化層のための液体バリア支持層である中間層を任意に有し、前記外部層は冷却液塊と流体連通し、前記内部層は該ガーメント着用者と熱接触状態にあることを特徴とする、冷却用ガーメントが提供される。ガーメントの着用者は冷却液が外部層の浸透気化材を介して浸透気化をおこなうことにより冷却される。ある好適な実施の形態では、冷却用ガーメントは防護服または防護スーツのような衣服に内装、または一体に形成される。このガーメントはさらに、その着用者が冷却液、好ましくは水を経口でも摂取できるよう、冷却液塊と流体連通するチューブを備えている。またある好適な実施の形態では、このガーメントは、浸透気化により発生した水分や他の液体を吸収する乾燥剤や吸収剤物質を含む、再生可能または使い捨ての外部層をさらに有するものである。   In one embodiment, an intermediate layer that has at least two layers of an outer layer having a pervaporation material including a hydrophobic pervaporation layer and an inner layer and is a liquid barrier support layer for the pervaporation layer is provided. Optionally, a cooling garment is provided, wherein the outer layer is in fluid communication with a cooling liquid mass and the inner layer is in thermal contact with the garment wearer. The wearer of the garment is cooled by the permeation and vaporization of the cooling liquid through the pervaporation material of the outer layer. In certain preferred embodiments, the cooling garment is internally or integrally formed with a garment such as a protective garment or a protective suit. The garment further comprises a tube in fluid communication with the mass of coolant so that the wearer can ingest the coolant, preferably water. In one preferred embodiment, the garment further comprises a renewable or disposable outer layer that includes a desiccant or absorbent material that absorbs moisture and other liquids generated by pervaporation.

いくつかの好適な実施の形態では、次のうちひとつ以上が実現されている：ガーメントは皮膚と直接の接触または布地などを介して熱接触をなしており、該布地などはガーメントの着用者によって着用されているか、ガーメント自体の一部であり、外部層は浸透気化のため表面積を増大させるようひだが形成され、中間層は生物学的または化学的に危険が潜在する物質の障壁として機能し、内部層はヒートシーリング（熱圧着法）により形成された規則的なまたは曲がりくねった領域を有している。   In some preferred embodiments, one or more of the following is realized: the garment is in thermal contact with the skin, either directly or through fabric, which is worn by the wearer of the garment. It is worn or part of the garment itself, the outer layer is pleated to increase the surface area for pervaporation, and the intermediate layer functions as a barrier to biologically or chemically potentially hazardous substances. The inner layer has regular or tortuous areas formed by heat sealing (thermocompression bonding).

関連する実施の形態では、ガーメントは新たな冷却液を保持する容器をさらに備えるか、それと流体連通している。この冷却液は、容器から浸透気化材と中間層との間隙へ重力または毛管作用で供給することができる。好適な冷却液には水、アルコール、またその混合液などがある。   In a related embodiment, the garment further comprises or is in fluid communication with a container that holds fresh coolant. This cooling liquid can be supplied from the container to the gap between the pervaporation material and the intermediate layer by gravity or capillary action. Suitable coolants include water, alcohol, and mixtures thereof.

関連する実施の形態では、浸透気化材を含むボトルやバックパックなどの容器も提供されるが、これらは後述する。   In a related embodiment, a container such as a bottle or a backpack containing the pervaporation material is also provided, which will be described later.

ここに開示するものは、その内部の液体や物体を冷却するため浸透気化冷却法を用いる、容器ならびに包装体である。好適な実施の形態では、容器は多孔質通気材（多孔質基材ともいう）で構成されている。ある実施の形態では容器は浸透気化冷却ガーメントの一部をなす。   Disclosed herein are containers and packages that use pervaporation cooling to cool liquids and objects inside them. In a preferred embodiment, the container is composed of a porous ventilation material (also referred to as a porous substrate). In some embodiments, the container forms part of a pervaporation cooling garment.

多孔質基材はプラスチック、エラストマー、金属、ガラス、セラミック、またこれらに限定されず広範な材料のいずれで形成されてもよい。プラスチック、エラストマー、金属、ガラス、セラミックを組み合わせたものも使用できる。組み合わせとしては、二つ以上の材料を混合して同時焼成したり、二つ以上の材料を重ね合わせた多層構造とするなど、均質的なものであってよい。さまざまなプラスチック、エラストマー、金属、ガラス、セラミックなどを組み合わせたものを同時焼成したり、多層構造を形成して浸透気化容器に使用してもよい。多孔質通気材として好適に用いられるプラスチックとしては、熱可塑性ポリマー、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーなどがあるが、これらに限定されない。好適な熱可塑性ポリマーには低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびその共重合体、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、改質ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリアセタル、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）、ポリ（アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ）、ポリ（アクリルニトリル−スチレン−アクリレート）（ＡＥＳ）、ポリ（アクリルニトリル−エチレン−プロピレン−スチレン）（ＡＳＡ）、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルクロライド（浸透気化Ｃ）、クロリネートポリビニルクロライド（Ｃ浸透気化Ｃ）、ポリビニルジクロライド（浸透気化ＤＣ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリビニルフルオライド（浸透気化Ｆ）、ポリビニリジンフルオライド（浸透気化ＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエステル、セルロース系、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリパーフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、ナイロン６（Ｎ６）、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などがあるが、これらに限定されない。好適な熱硬化性エラストマーには、スチレン−ブタジエン、ポリブタジエン（ＢＲ）、エチレン−プロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン（ＮＢＲ）、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、シリコーン、フルオロシリコーン、ウレタン系、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ポリノルボレン（ＰＮＲ）、クロロブチル（ＣＩＩＲ）やブロモブチル（ＢＩＩＲ）を含むブチルゴム（ＩＩＲ）、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）、Ｋａｌｒｅｚ（登録商標）、Ｆｌｕｏｒｅｌ（商標）などのフッ化エラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンなどがある。好適な熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）の種類としては、市販されているＤｅｘｆｌｅｘ（登録商標）、Ｉｎｄｕｒｅ（登録商標）などの熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、エラストマー浸透気化Ｃの混合物または合金、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン／ブタジエン−スチレン（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥＰＳ）などのスチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）、Ｋｒａｔｏｎ（登録商標）、Ｄｙｎａｆｌｅｘ（登録商標）、Ｃｈｒｏｎｏｐｒｅｎｅ（商標）など市販のＳＢＣ、Ｖｅｒｓａｌｌｏｙ（登録商標）、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）、Ｓａｒｌｉｎｋ（登録商標）などとして市販されている熱可塑性加硫物（Ｔ浸透気化、加硫合金としても知られている）、ＣｈｒｏｎｏＴｈａｎｅ（登録商標）、Ｖｅｒｓｏｌｌａｎ（商標）、Ｔｅｘｒｉｎ（登録商標）などとして市販されている熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、たとえばＥｃｄｅｌ（登録商標）のような市販の共ポリエステル熱可塑性エラストマー（ＣＯＰＥ）、ＲＥＢＡＸ（登録商標）などのような市販のポリエーテルブロック共ポリアミド（ＣＯＰＡ）などがある。多孔質材として好適な金属には、ステンレス鋼、アルミニウム、亜鉛、銅など、およびそれらの合金がある。多孔質材として好適なガラスやセラミックとしては、水晶、ボロシリケート、アルミノシリケート、ソディウムアルミノシリケートなどがあり、焼成された粒子、またはそれから形成したファイバーの形態で用いるのが好ましい。   The porous substrate may be formed of any of a wide range of materials including, but not limited to, plastics, elastomers, metals, glasses, ceramics. A combination of plastic, elastomer, metal, glass and ceramic can also be used. As a combination, two or more materials may be mixed and fired at the same time, or a multilayer structure in which two or more materials are stacked may be used. A combination of various plastics, elastomers, metals, glasses, ceramics, etc. may be fired at the same time, or a multilayer structure may be formed and used in the pervaporation container. Examples of the plastic suitably used as the porous ventilation material include, but are not limited to, a thermoplastic polymer, a thermosetting elastomer, and a thermoplastic elastomer. Suitable thermoplastic polymers include low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), medium density polyethylene (MDPE), high density polyethylene (HDPE), ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), polypropylene (PP) and The copolymer, polymethylpentene (PMP), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), modified polyethylene terephthalate glycol (PETG), polyether ether ketone (PEEK), ethylene vinyl acetate (EVA), polyethylene Vinyl alcohol (EVOH), polyacetal, polyacrylonitrile (PAN), poly (acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS), poly (acrylonitrile-styrene-acrylate) G) (AES), poly (acrylonitrile-ethylene-propylene-styrene) (ASA), polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (pervaporation C), chlorinated polyvinyl chloride (C Pervaporation C), polyvinyl dichloride (pervaporation DC), fluorinated ethylene propylene (FEP), polyvinyl fluoride (pervaporation F), polyvinylidin fluoride (pervaporation DF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyester , Cellulose, polyethylenetetrafluoroethylene (ETFE), polyperfluoroalkoxyethylene (PFA), nylon 6 (N6), polyamide, polyimide, polycarbonate, polyetheretherketone (PE K), polystyrene (PS), polysulfone, polyether sulfone (PES), but it is such as, but not limited to. Suitable thermosetting elastomers include styrene-butadiene, polybutadiene (BR), ethylene-propylene, acrylonitrile-butadiene (NBR), polyisoprene, polychloroprene, silicone, fluorosilicone, urethane, hydrogenated nitrile rubber (HNBR). , Fluorinated elastomers such as polynorvolene (PNR), butyl rubber (IIR) including chlorobutyl (CIIR) and bromobutyl (BIIR), Viton (registered trademark), Kalrez (registered trademark), Fluorel (registered trademark), chlorosulfonated polyethylene, etc. is there. Suitable types of thermoplastic elastomer (TPE) include commercially available Dexflex®, Indure® thermoplastic olefins (TPO), elastomer pervaporation C mixtures or alloys, styrene-butadiene- Styrene block copolymers (SBC) such as styrene (SBS), styrene-isoprene-styrene (SIS), styrene-ethylene / butadiene-styrene (SEBS), styrene-ethylene-propylene-styrene (SEPS), Kraton (registered trademark) ), Dynaflex (registered trademark), Chronoprene (registered trademark) such as commercially available SBC, Versalloy (registered trademark), Santoprene (registered trademark), Sarlink (registered trademark), etc. Thermoplastic polyurethanes (TPUs), such as Ecdel®, which are marketed as ChronoTane®, Versollan®, Texrin®, etc. Such commercially available copolyester thermoplastic elastomers (COPE), commercially available polyether block copolyamides (COPA) such as REAX®, and the like. Suitable metals for the porous material include stainless steel, aluminum, zinc, copper, and the like, and alloys thereof. Glass and ceramics suitable as the porous material include quartz, borosilicate, aluminosilicate, sodium aluminosilicate, etc., and are preferably used in the form of fired particles or fibers formed therefrom.

マクロ多孔質材を形成するには焼成と呼ばれる方法が好適に用いられるが、これは粉末または粒子状の熱可塑性ポリマーに熱と圧力を作用させて粒子を部分的に凝集させ、それによって結合力のあるマクロ多孔質のシートまたは部材を形成するものである。マクロ多孔質材は網の目のように互いにつながり合った多数の孔を含み、それらがシート全体にわたって不規則な曲がりくねった通路を形成している。典型的には、マクロ多孔質シートの孔部の体積すなわち有孔率は焼成の条件により３０〜６５％程度であるが、メーカーが採用している特定の条件のもとではこの範囲を上方または下方に外れるものもある。化学的また物理的物性を調整することにより、マクロ多孔質材の表面張力を液体をはじいたり吸収したりするよう調節できるが、空気や蒸気は常に通過することができる。Ｇｏｌｄｍａｎの米国特許３，０５１，９９３にはポリエチレンからマクロ多孔質材を形成する方法が詳述されているが、引用によりそのすべてをここに一体化する。   A method called calcination is preferably used to form a macroporous material. This is because the particles are partially agglomerated by applying heat and pressure to a powdered or particulate thermoplastic polymer, thereby binding strength. A macroporous sheet or member having a certain shape is formed. The macroporous material includes a large number of holes connected to each other like a mesh, which form irregular and tortuous passages throughout the sheet. Typically, the volume of the pores of the macroporous sheet, that is, the porosity, is about 30 to 65% depending on the firing conditions, but above this range under specific conditions adopted by the manufacturer. Some may fall off. By adjusting the chemical and physical properties, the surface tension of the macroporous material can be adjusted to repel and absorb the liquid, but air and vapor can always pass through. Goldman U.S. Pat. No. 3,051,993 details a method of forming a macroporous material from polyethylene, all of which are incorporated herein by reference.

好適な実施の形態にしたがい浸透気化冷却容器を形成するのに適したマクロ多孔質プラスチックを含む多孔質プラスチックは、シート状または規格形状に合わせた成型品として製造でき、多くのメーカーから購入可能である。ＰＯＲＥＸ・コーポレーション（米国ジョージア州フェアバーン）はそのひとつであり、ＰＯＲＥＸの登録商標のもとに多孔質プラスチックを提供している。ＰＯＲＥＸの登録商標のもとに販売される多孔質プラスチックは、前述の熱可塑性ポリマーのいずれからでも、シート状または規格形状に合わせた成型品として購入できる。このＰＯＲＥＸ材のポア（孔）の平均サイズはポリマーの粒子サイズや焼成条件などにより異なるが、約１〜３５０ミクロン程度の範囲である。ＧｅｎＰｏｒｅ社（米国ペンシルバニア州リーディング）も多孔質プラスチック製品のメーカーであり、ポアサイズは５〜１０００ミクロン程度である。ＭＡインダストリーズ社（米国ジョージア州ピーチトゥリー）も多孔質プラスチック製品を製造している。Ｐｏｒｖａｉｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社（英国ノースウエールズ州レクサム）もまた多孔質プラスチック製品のメーカーであり、多孔質プラスチック（Ｖｙｏｎの商標のもとに５〜２００ミクロンの孔）および多孔質金属媒体（Ｓｉｎｔｅｒｆｌｏの登録商標）の双方を提供している。   Porous plastics, including macroporous plastics suitable for forming pervaporation cooling containers according to preferred embodiments, can be manufactured as sheets or molded products that conform to standard shapes and can be purchased from many manufacturers. is there. POREX Corporation (Fairburn, Georgia, USA) is one of them, and provides porous plastics under the registered trademark of POREX. Porous plastics sold under the registered trademark of POREX can be purchased from any of the aforementioned thermoplastic polymers as a sheet or molded product that conforms to a standard shape. The average pore size of the POREX material varies depending on the polymer particle size and firing conditions, but is in the range of about 1 to 350 microns. GenPore (leading Pennsylvania, USA) is also a manufacturer of porous plastic products, and the pore size is about 5 to 1000 microns. MA Industries, Inc. (Peachtree, Georgia, USA) also produces porous plastic products. Porvair Technology, Inc. (Wrexham, North Wales, UK) is also a manufacturer of porous plastic products, porous plastic (5-200 micron pores under the Vyon trademark) and porous metal media (Sinterflo registered trademark). Both are offered.

浸透気化冷却容器を形成すべく選択したプラスチックの基本的なサイズ、厚さ、有孔率などは通気材を一定時間に通過する蒸気の量（流量）および周囲の大気から液体への熱伝達率の計算により求められる。あるマクロ多孔質プラスチックにおける流動率（単位面積あたりの流量）は、ポアサイズ、有孔率、通気材の断面厚さなどにより異なるが、一般的には、単位面積当たり・単位時間当たりの量で表される。充分な浸透気化冷却効果を得るためには、基材を通過する蒸気の流量は、初めは室温である液体から気化により熱力学的に奪われる熱が、周囲の大気から吸収する熱より大きくなるような流量が必要である。浸透気化のプロセスでは、容器内の液体温度は、該液体が基材を介して気化することによりこうむる熱損失が周囲の大気から得る熱と平衡するまで、下がることになる。   The basic size, thickness, porosity, etc. of the plastic selected to form the pervaporation cooling vessel are the amount of steam (flow rate) that passes through the venting material over a period of time and the heat transfer rate from the surrounding atmosphere to the liquid It is obtained by the calculation of The flow rate (flow rate per unit area) of a macroporous plastic varies depending on the pore size, porosity, cross-sectional thickness of the ventilation material, etc., but is generally expressed as the amount per unit area / unit time. Is done. In order to obtain a sufficient pervaporation cooling effect, the flow rate of the vapor passing through the substrate is larger than the heat absorbed from the surrounding atmosphere by the thermodynamically deprived heat from the liquid that is initially at room temperature. Such a flow rate is necessary. In the pervaporation process, the temperature of the liquid in the container will drop until the heat loss experienced by the liquid vaporizing through the substrate equilibrates with the heat gained from the surrounding atmosphere.

用語の通常の意味として、「マクロ有孔率」とは一般にある物質またはそのマクロ構造における空隙部の総量を指す。「マクロ多孔質」という用語は一般に、その物質の個々のポアサイズが大きいと考えられるものを指して用いられる。「ミクロ有孔率」という用語は一般に多孔質物質のミクロ構造における個々のポアサイズやサイズの分布を指す。「ミクロ多孔質」という用語は一般に、その物質の個々のポアサイズが小さいと考えられるものを指して用いられる。本明細書の記載においては、ポアサイズ（直径）は基礎・応用化学国際連盟（ＩＵＰＡＣ）マクロ分子用語小委員会により２００２年２月２６日に策定された定義に基づき分類したものである。この基準によればポアサイズは３種に分類される。ミクロ多孔質（０．００２μｍ未満）、メゾ多孔質（０．００２〜０．０５０μｍ）、およびマクロ多孔質（０．０５０μｍ超）である。また本明細書においては、空隙量は当該物質の「有孔率（百分率）」で表すものとする。マクロ多孔質材、ならびにポアサイズが０．０５０μｍ以下のメゾ多孔質材の双方が、浸透気化冷却に使用できる。このような材料の好適な製造方法としては、鋳造や膜伸展法などがある。   In the ordinary sense of the term, “macroporosity” generally refers to the total amount of voids in a material or its macrostructure. The term “macroporous” is generally used to refer to what is considered to be a large individual pore size of the material. The term “microporosity” generally refers to the individual pore size and size distribution in the microstructure of the porous material. The term “microporous” is generally used to refer to what the individual pore size of the material is believed to be small. In the description of the present specification, the pore size (diameter) is classified based on the definition established on February 26, 2002 by the Macromolecular Terminating Subcommittee of the International Federation of Fundamental and Applied Chemistry (IUPAC). According to this standard, the pore size is classified into three types. Microporous (less than 0.002 μm), mesoporous (0.002 to 0.050 μm), and macroporous (greater than 0.050 μm). Further, in this specification, the void amount is expressed by “porosity (percentage)” of the substance. Both macroporous materials and mesoporous materials having a pore size of 0.050 μm or less can be used for pervaporation cooling. Suitable methods for producing such materials include casting and film stretching methods.

好適な多孔質材には、反対側の表面（外表面と内表面）にある孔同士が、双方の面が連通するように内部でつながったものがある。とはいえこのような連通は、物質が通過できるような管やポートを形成する直線的なものでないことが好ましい。逆に、孔のネットワークが曲がりくねった通路を形成し、そこを気体や液体が通過するのがよい。   A suitable porous material is one in which holes on opposite surfaces (outer surface and inner surface) are connected inside so that both surfaces communicate with each other. Nonetheless, such communication is preferably not linear, forming a tube or port through which material can pass. Conversely, the network of holes forms a tortuous path through which gas or liquid can pass.

単層の浸透気化基材の場合、ポアサイズが０．０５μｍ以上であるマクロ多孔質物質を用いるのが好ましく、より好ましくは０．２５、０．５、１、５、１５、２０、４０、６０、８０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００および４５０μｍの場合など約０．１〜５００μｍ、中でも約０．５〜１０μｍの範囲がよい。ある実施の形態においては、組み合わせて用いられる通気材のポアサイズは０．１〜１００μｍの範囲にあるのが好ましく、より好ましくは０．５〜７５μｍの範囲である。この通気材の有孔率（空隙部の百分率）は２０％、４０％、６０％、８０％など１０〜９０％の範囲が好ましく、さらには３０〜７５％、より好ましくは５０〜７０％とするのがよい。この多孔質材の厚さは１〜３ｍｍなど、０．０２５〜７ｍｍの範囲が好ましい。通気材の厚さとしては０．２、０．３、０．５、０．７、１．０、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．５ｍｍなど、０．０５〜５ｍｍの範囲、さらには０．１〜３．０ｍｍの範囲が好ましい。他の実施の形態においては、上記の各変数において上下に外れた数値を示す場合もある。単層基材の場合は、疎水性であること、または疎水性被膜を有することが好ましい。この章、あるいは本明細書の他の章で述べられた数値に対し、記述した範囲には、具体的に例示した数値の間にある数値も含まれる。他の実施の形態においては、材料の物性のひとつ以上が記述した範囲を外れることもある。   In the case of a single-layer pervaporation substrate, it is preferable to use a macroporous material having a pore size of 0.05 μm or more, more preferably 0.25, 0.5, 1, 5, 15, 20, 40, 60. 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 and 450 μm, etc., about 0.1 to 500 μm, and more preferably about 0.5 to 10 μm. In one embodiment, the pore size of the ventilation material used in combination is preferably in the range of 0.1 to 100 μm, more preferably in the range of 0.5 to 75 μm. The porosity (percentage of voids) of this ventilation material is preferably in the range of 10% to 90%, such as 20%, 40%, 60%, 80%, more preferably 30% to 75%, more preferably 50% to 70%. It is good to do. The thickness of the porous material is preferably in the range of 0.025 to 7 mm, such as 1 to 3 mm. The thickness of the ventilation material is 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.25, 1.5, 1.75, 2.0, 2.5 mm, etc. A range of 05 to 5 mm, more preferably a range of 0.1 to 3.0 mm is preferable. In other embodiments, the above variables may indicate numerical values that deviate vertically. In the case of a single layer substrate, it is preferable that the substrate is hydrophobic or has a hydrophobic coating. With respect to the numerical values set forth in this chapter or other chapters of this specification, the ranges described include numerical values that are between the specifically exemplified numerical values. In other embodiments, one or more of the physical properties of the material may be outside the stated range.

基材はプラスチック、エラストマー、ガラス、金属、またはそれらを混合したものから作られる。熱可塑性ポリマー、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー、金属、ガラスおよびセラミックなどの好適な基材はすでに詳述したとおりである。基材は市販のものを購入してもよく、さまざまな技術によって製造してもよい。Ｗｈｉｔｅらの米国特許４，０７６，６５６には溶解または溶融した状態の物質にポロゲンを加え、その物質が凝固して締まり的な形状となった後ポロゲンを溶剤で浸出または超臨界液で抽出する技術が開示されている。Ｒｕｓｉｎｃｏｖｉｔｃｈらの米国特許５，２６２，４４４には物質を加工した後に気化して多孔質構造を残すポロゲンを加えることにより多孔質材を製作する技術が開示されている。これらの特許を引用によりその全体をここに一体化するものである。   The substrate is made from plastic, elastomer, glass, metal, or a mixture thereof. Suitable substrates such as thermoplastic polymers, thermosetting elastomers, thermoplastic elastomers, metals, glasses and ceramics are as already detailed. The substrate may be purchased commercially or manufactured by various techniques. White et al., U.S. Pat. No. 4,076,656, adds porogen to a dissolved or molten material and solidifies the material to form a tight shape, then leaches the porogen with a solvent or extracts it with a supercritical fluid. Technology is disclosed. U.S. Pat. No. 5,262,444 to Rusinkovitch et al. Discloses a technique for making a porous material by adding a porogen that vaporizes after processing the material, leaving a porous structure. These patents are incorporated herein by reference in their entirety.

本明細書で取り上げる浸透気化基材の多くは疎水性であるが、浸透気化させる液体がアルコールなどの有機物である場合は、疎油性の浸透気化材も使用可能である。ナイロン、ポリスルフォン、またセルロース系など一般的なプラスチック材は疎水グレードのものが入手可能である。これらの材料は当業者に周知の方法によって粒子化して焼成し、高い液体流動率を有する親水性多孔質材を得ることができる。好適な実施の形態のとおり液体を供給するのに適した、マクロ多孔質プラスチックなどの親水性多孔質プラスチックは、シート状または規格形状に合わせた成型品として製造でき、またＰＯＲＥＸ・コーポレーションをはじめ多くのメーカーから購入することもできる。親水性多孔質繊維のポアサイズは２０〜１２０μｍの範囲が好ましく、有孔率はポアの大きさにより２５〜８０％であるのが好ましい。また、疎水性多孔質材は、当業者には周知のたとえばプラズマエッチング、ケミカルエッチング、湿潤材の含浸、親水性コーティングなどのひとつ以上の加工法により、またこれらの方法に限らず、親水化することが可能である。さらに、これらのひとつ以上の方法にマスキング法を組み合わせることにより、疎水性多孔質材のあるパターン領域を選択的に親水化し高い液体流動率を得ることができる。   Although most of the pervaporation substrates taken up in this specification are hydrophobic, an oleophobic pervaporation material can be used when the pervaporation liquid is an organic substance such as alcohol. Common plastic materials such as nylon, polysulfone, and cellulose are available in hydrophobic grade. These materials can be granulated and fired by a method well known to those skilled in the art to obtain a hydrophilic porous material having a high liquid flow rate. Hydrophilic porous plastics such as macroporous plastics, which are suitable for supplying liquid as in the preferred embodiment, can be manufactured as sheets or molded products that conform to standard shapes, and many other products such as POREX Corporation. You can also purchase from other manufacturers. The pore size of the hydrophilic porous fiber is preferably in the range of 20 to 120 μm, and the porosity is preferably 25 to 80% depending on the size of the pore. Further, the hydrophobic porous material is hydrophilized by one or more processing methods well known to those skilled in the art, such as plasma etching, chemical etching, impregnation with a wetting material, hydrophilic coating, and the like. It is possible. Further, by combining a masking method with one or more of these methods, a pattern region having a hydrophobic porous material can be selectively hydrophilized to obtain a high liquid flow rate.

たとえば、二層以上の多孔質材を含む多孔質多層構造材がある。薄い層を、当業者には周知の方法を用いて厚い層に積層することができる。多層構造はすでに試験済みのとおり機械的、物理的に優れた基材を形成するのに使用できる。たとえば、焼成したポリエチレンマクロ多孔質基材を容器の液体側で拡張ＰＴＦＥの薄い層と結合させると、疎水性が増し、水の破過耐圧が５ｐｓｉから３０ｐｓｉに向上し、かつ積層された基材は多孔質ポリエチレン単独で得られるのと同様な浸透気化流量を維持している。積層材の厚さは、ポアサイズ、有孔率その他の物性が上記の好ましい範囲にある場合、好ましくは約０．０２５〜７０００μｍである。   For example, there is a porous multilayer structure material including two or more layers of porous material. Thin layers can be laminated into thick layers using methods well known to those skilled in the art. Multilayer structures can be used to form mechanically and physically superior substrates as already tested. For example, bonding a fired polyethylene macroporous substrate with a thin layer of expanded PTFE on the liquid side of the container increases the hydrophobicity, improves the water breakthrough pressure from 5 psi to 30 psi, and is a laminated substrate Maintains a pervaporation flow rate similar to that obtained with porous polyethylene alone. The thickness of the laminated material is preferably about 0.025 to 7000 μm when the pore size, porosity and other physical properties are within the above preferred ranges.

浸透気化基材はまた、混合多孔質材から製作してもよい。ある好適な実施の形態では、多孔質材はポリビニルフルオライド（浸透気化Ｆ）、ポリビニリジンフルオライド（浸透気化ＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリパーフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、および／またはＺｏｎｙｌ（登録商標）のようなフッ素添加剤など、またこれらに限らないフッ素系樹脂と、以下のようなポリオレフィンまたは他の樹脂から選択されたひとつ以上のものとの混合材である。すなわち、ポリエチレン系（ＬＬＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ＡＢＳ、アクリル、スチレン、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリアセタル、ポリ（アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ）、ポリ（アクリルニトリル−スチレン−アクリレート）（ＡＥＳ）、ポリ（アクリルニトリル−エチレン−プロピレン−スチレン）（ＡＳＡ）、ポリエステル系、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルクロライド（浸透気化Ｃ）、ポリビニルジクロライド（浸透気化ＤＣ）、ナイロン６（Ｎ６）、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などである。単独または混合のエラストマーを使用してもよい。好適なエラストマーは熱硬化性のもので、スチレン−ブタジエン、ポリブタジエン（ＢＲ）、エチレン−プロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン（ＮＢＲ）、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、シリコーン、フルオロシリコーン、ウレタン系、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ポリノルボレン（ＰＮＲ）、クロロブチル（ＣＩＩＲ）やブロモブチル（ＢＩＩＲ）を含むブチルゴム（ＩＩＲ）などがある。これらを混合した多孔質材は、焼成により混合したものも含め、有孔率、可撓性および機械的強度においては主として非ＰＴＦＥまたは他の非フッ素系樹脂によりさまざまな値を示し、浸水耐圧の面では、焼成の過程でポア表面に移動しやすい性質のため主としてフッ素系樹脂により決定される。有孔率、ポアサイズおよび厚さについては上記のような数値が好ましい。混合基材は市販のものを購入してもよく、さまざまな技術によって製造してもよい。Ｗｏｌｂｒｏｍの米国特許５，６９３，２７３には二つ以上の高分子樹脂からなる高有孔率多孔質プラスチックシートの同時焼成法の詳細が開示されており、Ｔａｋｉｇｕｃｈｉらの米国特許５，８０４，０７４には二つ以上の高分子樹脂を型に入れて焼成しフィルター状とするプラスチックフィルターの製法が詳述されている。これら双方の特許を引用によりその全体をここに一体化するものである。   The pervaporation substrate may also be made from a mixed porous material. In a preferred embodiment, the porous material is polyvinyl fluoride (pervaporation F), polyvinylidin fluoride (pervaporation DF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene tetrafluoroethylene (ETFE), fluorination. Fluorine resins such as, but not limited to, fluorine additives such as ethylene propylene (FEP), polyperfluoroalkoxyethylene (PFA), and / or Zonyl®, and polyolefins or other resins such as: It is a mixed material with one or more selected from. That is, polyethylene-based (LLDPE, LDPE, MDPE, HDPE, UHMWPE), polypropylene, polyester, polycarbonate, ABS, acrylic, styrene, polymethylpentene (PMP), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyether Ether ketone (PEEK), ethylene vinyl acetate (EVA), polyacetal, poly (acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS), poly (acrylonitrile-styrene-acrylate) (AES), poly (acrylonitrile-ethylene-propylene- Styrene) (ASA), polyester, polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (penetrating gas) C), polyvinyl dichloride (pervaporation DC), nylon 6 (N6), polyamide, is polyimide, polycarbonate, polystyrene (PS), polyether sulfone (PES) and the like. Single or mixed elastomers may be used. Suitable elastomers are thermosetting, such as styrene-butadiene, polybutadiene (BR), ethylene-propylene, acrylonitrile-butadiene (NBR), polyisoprene, polychloroprene, silicone, fluorosilicone, urethane, hydrogenated nitrile rubber ( HNBR), polynorborene (PNR), chlorobutyl (CIIR) and butyl rubber (IIR) including bromobutyl (BIIR). Porous materials mixed with these materials, including those mixed by firing, show various values mainly in non-PTFE or other non-fluorinated resins in terms of porosity, flexibility and mechanical strength, In terms of the surface, it is mainly determined by the fluororesin because of its property of easily moving to the pore surface during the firing process. The above numerical values are preferable for the porosity, pore size and thickness. Commercially available mixed substrates may be purchased, and may be manufactured by various techniques. US Pat. No. 5,693,273 to Wolbrom discloses details of a method for co-firing high porosity porous plastic sheets composed of two or more polymeric resins. US Pat. No. 5,804,074 to Takiguchi et al. Describes a method for producing a plastic filter in which two or more polymer resins are put into a mold and fired to form a filter. Both of these patents are incorporated herein by reference in their entirety.

浸透気化冷却
好適な実施の形態を通して、浸透気化基材表面に液体を供給するのに機械式ポンプを用いたり、冷却効率を高めるために真空に依存する必要のない、容器を簡便に浸透気化により冷却するシステムを以下に示す。これを実現する方法として容器の一部、好ましくは容器のハウジングを浸透気化基材を用いて形成するもので、該基材は容器の全表面積に対し約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％および９０％などの場合を含め約５〜９０％を占めるのが好ましい。液体内容物は、容器内にある水や、固体の水溶液などの液体が気化する際の潜熱によって液体と周囲の基材の界面で直接冷却されるのが好ましい。別の実施の形態では、浸透気化スリーブまたはハウジングが、それらと接触している飲料容器などの有形物を冷却するのに用いられる。液体から発生した蒸気は周囲の大気に放散されるか、基材を介して吸収剤へと向かう。ほとんどの容器の場合、自然に起こる対流および液体内の熱伝導が、容器以内の液体の冷却効果を実現する熱伝導の大部分を占めている。容器の寸法その他の属性によって、冷却効果を容器全体にわたって実質的に均一にすることができる。 Osmotic vaporization Through a preferred embodiment, it is not necessary to use a mechanical pump to supply liquid to the surface of the osmotic vaporization substrate, or to rely on vacuum to increase cooling efficiency. The cooling system is shown below. As a method for realizing this, a part of the container, preferably the housing of the container is formed using a pervaporation base material, and the base material is about 10%, 20%, 30%, 40% of the total surface area of the container. %, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, etc. are preferred. The liquid content is preferably cooled directly at the interface between the liquid and the surrounding substrate by latent heat generated when the liquid in the container, such as water or a solid aqueous solution, is vaporized. In another embodiment, pervaporation sleeves or housings are used to cool tangible objects such as beverage containers in contact therewith. Vapor generated from the liquid is either diffused into the surrounding atmosphere or travels to the absorbent through the substrate. For most containers, naturally occurring convection and heat transfer within the liquid account for the majority of the heat transfer that provides a cooling effect for the liquid within the container. Depending on the dimensions and other attributes of the container, the cooling effect can be made substantially uniform throughout the container.

浸透気化容器またはスリーブ内部の液体が冷却液として機能する。液体量の減少率が低いことは好適である。たとえば、ある実施の形態では、液体量の減少は外部に相当な空気の循環があった場合でも、２４時間でおよそ１５％であった。水は気化潜熱が高いため（華氏７５度で５８３カロリー／ｇ）、気化による水の減少で得られるのと同じ冷却効果を得るには、たとえば氷であれば重量にして約７倍が必要となる。浸透気化冷却に加えて多孔質材が、飲料からの炭酸ガスの発散やそれ自身の減少によって起こる容器内の気圧低下を通気によって補償するという更なる利点を提供する。   The liquid inside the pervaporation container or sleeve functions as a cooling liquid. It is preferable that the reduction rate of the liquid amount is low. For example, in one embodiment, the reduction in liquid volume was approximately 15% in 24 hours even when there was significant air circulation outside. Since water has a high latent heat of vaporization (583 calories / g at 75 degrees Fahrenheit), in order to obtain the same cooling effect that can be obtained by reducing water by vaporization, for example, ice requires about 7 times the weight. Become. In addition to pervaporation cooling, the porous material offers the additional advantage of compensating for the pressure drop in the container caused by the release of carbon dioxide from the beverage and the reduction of itself.

ここで図を参照すると、図１（Ａ）および（Ｂ）には本発明にしたがい形成された通気式浸透気化冷却容器の実施の形態の一つが示されている。容器の壁５０１はその少なくとも一部が浸透気化基材で構成されている。この蒸気透過基材は容器の全表面積の約５〜１００％を占めるよう形成できる。キャップ全体及びハウジング（上部５００、壁５０１および底部５０２のすべて）を多孔質基材で形成すれば、ほぼ１００％が達成できる。ある好適な実施の形態では、浸透気化材の占める表面積は容器の全表面積の約３０％を越え、その場合に周囲の温度より低い温度まで内部の液体を有効に冷却しなおかつその温度を維持できる相当量の浸透気化流量が実現されている。   Referring now to the drawings, FIGS. 1 (A) and 1 (B) show one embodiment of a vented pervaporation cooling vessel formed in accordance with the present invention. At least a part of the container wall 501 is made of a pervaporation base material. This vapor permeable substrate can be formed to occupy about 5-100% of the total surface area of the container. Nearly 100% can be achieved if the entire cap and housing (all of top 500, wall 501 and bottom 502) are made of a porous substrate. In a preferred embodiment, the surface area occupied by the pervaporation material exceeds about 30% of the total surface area of the container, in which case the internal liquid can be effectively cooled to and maintained at a temperature below ambient temperature. A considerable amount of pervaporation flow is achieved.

図２に示された実施の形態では、二層以上からなる多層構造を採用できる。この実施の形態では３層の多孔質材５０３、５０４、５０５を使用して多層もしくは積層基材を形成している。ある実施の形態では焼成したポリエチレンマクロ多孔質基材５０５を容器の液体側で拡張ＰＴＦＥの薄い層５０４と結合させると疎水性と浸水耐圧が増し、かつ多孔質ポリエチレン単独で得られるのと同様な浸透気化流量と良好な構造安定性が維持されている。さらに、拡張ＰＴＦＥの層を中心に挟む３番目の層である多孔質ポリエチレン５０３は容器の内壁に接して耐擦傷性の表面を形成し、食器洗い機による洗浄に耐え柔らかい拡張ＰＴＦＥの層が損傷するのを有効に防止している。関連する実施の形態では、積層材は３層より多くても少なくてもよく、および／または異なった多孔質材であってもよい。   In the embodiment shown in FIG. 2, a multilayer structure composed of two or more layers can be adopted. In this embodiment, a multilayer or laminated base material is formed using three layers of porous materials 503, 504, and 505. In some embodiments, bonding the fired polyethylene macroporous substrate 505 with a thin layer of expanded PTFE 504 on the liquid side of the container increases hydrophobicity and water immersion pressure, and is similar to that obtained with porous polyethylene alone. The pervaporation flow rate and good structural stability are maintained. Further, the porous polyethylene 503, which is the third layer sandwiching the expanded PTFE layer in the center, forms a scratch-resistant surface in contact with the inner wall of the container, and the soft expanded PTFE layer that can withstand washing by a dishwasher is damaged. Is effectively prevented. In related embodiments, the laminate may have more or less than three layers and / or may be a different porous material.

別の実施の形態では、内側の層５０３は浸透気化基材または積層基材で形成され、中間層５０４はポア、または蒸気が通過できる空間を有する断熱材で形成され、外側の層５０５は乾燥剤または吸収剤を含んでいる。   In another embodiment, the inner layer 503 is formed of a pervaporation substrate or a laminated substrate, the intermediate layer 504 is formed of a pore or a heat insulating material through which steam can pass, and the outer layer 505 is dried. Contains an agent or absorbent.

基材の好ましい配列は、高い浸水耐圧を有する膜を容器の内側に配置し、多孔質の支持基材を容器外の空気に触れる側に配置するのがよい。好適な実施の形態におけるこれら多孔質材の厚さは、約１／１０００インチ（０．０２５ｍｍ）〜１／４インチ（６．４ｍｍ）である。多孔質基材を用いると容器の壁が構造的に強固になり、また耐擦傷性および／または構造的一体性が向上する。   As a preferable arrangement of the substrates, it is preferable to arrange a film having a high water immersion pressure inside the container and arrange the porous support substrate on the side in contact with the air outside the container. The thickness of these porous materials in a preferred embodiment is about 1/1000 inch (0.025 mm) to 1/4 inch (6.4 mm). When a porous substrate is used, the wall of the container becomes structurally strong, and scratch resistance and / or structural integrity is improved.

ある好適な実施の形態では、ポアサイズが小さい（１０μｍ以下）材料の膜または薄い層は、拡張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）など疎水性の高い物質のグループから選択され、充分な浸透気化流量を有する焼成ポリエチレンなどのより厚く有孔率の高い支持材の間に積層されている。二層しか形成しない場合は、単原子層の表面形成から１／４インチ（６．４ｍｍ）またはそれ以上の厚さの発泡断熱材または多孔質複合材に至るまで、厚さの異なる層を用いることができる。分子篩（ゼオライト）や多孔質高分子膜（ＣＳＰ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、アラバマ州Ａｕｂｕｒｎ）などの多孔質セラミック材および活性炭素など有機基材は大気の臭いを防ぎまたは低減させ、浸透気化冷却装置や容器に含まれる液体の汚染を防ぐ機能がある。   In a preferred embodiment, the membrane or thin layer of material with a small pore size (10 μm or less) is selected from the group of highly hydrophobic materials such as expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) and has a sufficient pervaporation flow rate Laminated between thicker, more porous supports such as baked polyethylene. If only two layers are formed, use layers with different thicknesses from monolayer surface formation to foam insulation or porous composites with a thickness of 1/4 inch (6.4 mm) or more. be able to. Porous ceramic materials such as molecular sieves (zeolites) and porous polymer membranes (CSP Technologies, Auburn, Alabama) and organic substrates such as activated carbon prevent or reduce the odor of the atmosphere and are contained in pervaporation cooling devices and containers There is a function to prevent liquid contamination.

ある好適な実施の形態では、積層材が５層からなっている。内側から順にｅＰＴＦＥ層、多孔質ポリエチレン、ウレタンフォーム断熱材、ゼオライトのようなセラミック材、そしてもっとも外側は薄い無孔質のポリオレフィンまたはポリエステルで包まれている。この容器は湿度の高い環境下で浸透気化冷却効果を維持することができる。液体から発生した蒸気を吸収すると、ゼオライトまたは他の乾燥剤が熱を直接または間接に周囲の大気に伝達し、その間断熱された浸透気化スリーブ内の液体は冷却されている。ゼオライトと無孔質フィルムで構成される外側の二つの層は使い捨てとしても、たとえばオーブンで乾燥させて再利用可能としてもよい。   In a preferred embodiment, the laminated material consists of five layers. In order from the inside, ePTFE layer, porous polyethylene, urethane foam insulation, ceramic material such as zeolite, and outermost is wrapped with a thin non-porous polyolefin or polyester. This container can maintain the pervaporation cooling effect in a high humidity environment. Upon absorption of the vapor generated from the liquid, the zeolite or other desiccant transfers heat directly or indirectly to the surrounding atmosphere, while the liquid in the insulated pervaporation sleeve is cooled. The two outer layers composed of the zeolite and the nonporous film may be disposable or may be reused by drying in an oven, for example.

構造中の多孔質基材に直接何らかの表面加工が施されていない限りは、基材または複合材の有孔率は約１０〜９５％であるのが好ましい。これにより基材の構造が安定し、利用しうる浸透気化表面積が、したがい全体的な容器の冷却率が増大する。基材のポアサイズも、ポアサイズが２００ｎｍ以下ではクヌードセン拡散が優勢となり、それによって蒸気透過率が大きく下がり気液相転移と冷却ゾーンが基材の空気／蒸気に触れる表面にまで拡大するため、影響がある。ある実施の形態によれば、好適なポアサイズは約０．５〜３０μｍであり、これはクヌードセン拡散が起こる範囲より大きい。ポアサイズが１００μｍを超えると浸水耐圧が顕著に低下し、単層のマクロ多孔質剤を使用するのが不適切な場合が出てくる。膜とマクロ多孔質支持材との組み合わせをおこなう場合、ポアサイズの大きいマクロ多孔質支持材を使うことは、単独で使う場合に比べより大きな利点がある。   Unless the porous substrate in the structure is directly subjected to any surface treatment, the porosity of the substrate or the composite material is preferably about 10 to 95%. This stabilizes the structure of the substrate and increases the overall container cooling rate with the available pervaporation surface area. The pore size of the substrate is also affected by the Knudsen diffusion when the pore size is 200 nm or less, which greatly reduces the vapor transmission rate and expands the gas-liquid phase transition and the cooling zone to the surface that contacts the air / vapor of the substrate. is there. According to certain embodiments, the preferred pore size is about 0.5-30 μm, which is larger than the range where Knudsen diffusion occurs. When the pore size exceeds 100 μm, the submerged pressure resistance is remarkably lowered, and it may be inappropriate to use a single layer macroporous agent. When a combination of a membrane and a macroporous support material is used, the use of a macroporous support material having a large pore size is more advantageous than the case of using it alone.

図３Ｉ（Ａ）、（Ｂ）、図３ＩＩ（Ｃ）、（Ｄ）のとおり、リブ５０８、５１４を容器の壁の内側および／または外側に形成し、容器の構造的剛性を高め、浸透気化基材５０７、５１３の損傷を防止または低減し、および／またはより持ちやすくできる（５１４）。図３ＩＩ（Ｃ）、（Ｄ）は首部５１２が絞られリブが形成されたスポーツバージョンの容器を示す。   As shown in FIGS. 3I (A), (B), FIG. 3II (C), (D), ribs 508 and 514 are formed on the inside and / or outside of the wall of the container to increase the structural rigidity of the container and to pervaporate. Damage to the substrates 507, 513 can be prevented or reduced and / or easier to hold (514). FIGS. 3II (C) and 3 (D) show a sports version container in which the neck 512 is squeezed and ribs are formed.

図４に示す実施の形態はオープンセル構造の多孔質断熱材の層５１８を有する。これは容器の外面に付加することができ、それによりシステムからの比較的自由な蒸気拡散が可能となりつつも、周囲の大気からの対流および放射による熱流が内部の容器の壁５１７を通り液体に影響することは防止されている。この断熱材５１８の有益な特徴として、構造上の補強材ともなること、容器が持ちやすくなること、また基材５１７の損傷を防止あるいは低減できることが挙げられる。ここで用いられているような「ひだ付き」形状はリップル状または他の、表面積を増大させる形状を含む。ひだ付き基材には、表面全体がひだ状となっているものも、ひとつ以上の区画にひだが形成され他の部分は平面のままのものも含まれる。   The embodiment shown in FIG. 4 has an open cell porous insulation layer 518. This can be added to the outer surface of the container, which allows relatively free vapor diffusion from the system, while the convection and radiation heat from the surrounding atmosphere passes through the inner container wall 517 into the liquid. It is prevented from affecting. Beneficial features of the heat insulating material 518 include a structural reinforcing material, ease of holding the container, and prevention or reduction of damage to the base material 517. As used herein, “pleated” shapes include rippled or other shapes that increase surface area. The pleated substrate includes those having a pleated shape on the entire surface, and those having pleats formed in one or more compartments and other portions remaining flat.

図５のごとくひだ付きの膜またはひだ付き多孔質焼成基材５２０を用いると、浸透気化冷却の率は容器の表面積との直接の関数であるゆえに、浸透気化冷却の効率が向上する。   When using a pleated membrane or pleated porous fired substrate 520 as in FIG. 5, the efficiency of pervaporation cooling is improved because the rate of pervaporation cooling is a direct function of the surface area of the vessel.

浸透気化容器およびガーメントは浸透気化基材の外面に調節可能な、または可動式のスリーブを備えてもよく、これによって浸透気化基材の一部またはすべてを選択的に覆ったり露出したりすることが可能となる。浸透気化基材の一部を覆うと、浸透気化冷却効果を維持しつつ、蒸気流量を低減させられる。全面的に覆うと、浸透気化は実質的に停止するので、容器またはガーメントの一種のオン・オフスイッチとしても利用できる。   The pervaporation container and garment may be provided with an adjustable or movable sleeve on the outer surface of the pervaporation substrate, thereby selectively covering or exposing part or all of the pervaporation substrate. Is possible. When a part of the pervaporation base material is covered, the steam flow rate can be reduced while maintaining the pervaporation cooling effect. When it is completely covered, the pervaporation is substantially stopped, so that it can be used as a kind of on / off switch for a container or a garment.

たとえば図６（Ａ）、（Ｂ）に示すスリーブ５２４，５２５は多孔質の露出表面積５２７と容器の全体的な気化冷却率を低減させる手段として機能し、したがい液体気化率と冷却率を下げることになり、これにより容器の内容物の温度調節がより自在におこなえるようになる。たとえば絶対気圧、相対湿度、および／または大気温度が低いときなどは、冷却効果を少なくするほうが望ましい場合もある。図６（Ｂ）のとおり、容器と周囲のスリーブの間の一箇所以上に空隙５３０が形成されるのが好ましい。この空隙は断熱領域および／または蒸気の自然な上昇対流領域となり、浸透気化冷却効果の維持と容器内の液体５２９への放射熱の伝達の抑制が可能となる。容器の多孔質基材５２３の外面に配置されたインナースリーブ５２４は容器ハウジングの少なくとも上部５２２と底部５２６においては、これらの部分が多孔質でない場合は特に、浸透気化基材に接合されているのが好ましい。   For example, the sleeves 524 and 525 shown in FIGS. 6A and 6B function as a means for reducing the porous exposed surface area 527 and the overall vaporization cooling rate of the container, and accordingly lower the liquid vaporization rate and the cooling rate. Thus, the temperature of the contents of the container can be adjusted more freely. For example, when the absolute atmospheric pressure, relative humidity, and / or atmospheric temperature is low, it may be desirable to reduce the cooling effect. As shown in FIG. 6B, it is preferable that a gap 530 is formed at one or more places between the container and the surrounding sleeve. This void becomes a heat insulation region and / or a natural rising convection region of steam, and can maintain the pervaporation cooling effect and suppress the transmission of radiant heat to the liquid 529 in the container. The inner sleeve 524 disposed on the outer surface of the porous substrate 523 of the container is joined to the pervaporation substrate at least at the top 522 and bottom 526 of the container housing, particularly if these portions are not porous. Is preferred.

ある実施の形態では、浸透気化ガーメントまたは容器の一部またはすべてが、水分をその内部に保持するとともに浸透気化により冷却効果を発揮する、浸透気化スポンジで構成されている。ある好適な実施の形態では二層式浸透気化スポンジが用いられ、これは内側に親水性材料を有し、その外側に疎水性の層を接合したものである。この構造では、内側のスポンジには使用前に水や他の気化性の液体を含浸させておき、疎水性多孔質の上層は浸透気化基材の外面において浸透気化する液体の漏洩を著しく抑制または低減することができる。このとき液体は濡れた基材を通り内部の容器の壁の表面まで直接通じる熱伝達経路を形成する。   In some embodiments, some or all of the pervaporation garment or container is comprised of a pervaporation sponge that retains moisture therein and exerts a cooling effect by pervaporation. In a preferred embodiment, a two-layer pervaporation sponge is used, which has a hydrophilic material on the inside and a hydrophobic layer on the outside. In this structure, the inner sponge is impregnated with water or other vaporizable liquid before use, and the upper layer of the hydrophobic porous layer significantly suppresses leakage of liquid that permeates and vaporizes on the outer surface of the pervaporation substrate. Can be reduced. At this time, the liquid forms a heat transfer path that directly passes through the wet substrate to the surface of the inner container wall.

図７はガラス、ボトルおよび容器に使用可能な二層式浸透気化スポンジ５３３を示す。この構造では、内側のスポンジ層５３４には水や他の気化性の液体を含浸させておき、疎水性多孔質の上層５３５は浸透気化基材５３５の外面において冷却液の漏洩を著しく抑制または低減することができる。このとき液体は濡れた基材を通り内部の容器の壁の表面５３２まで直接通じる熱伝達経路を形成する。   FIG. 7 shows a two-layer pervaporation sponge 533 that can be used for glass, bottles and containers. In this structure, the inner sponge layer 534 is impregnated with water or other vaporizable liquid, and the hydrophobic porous upper layer 535 significantly suppresses or reduces the leakage of the cooling liquid on the outer surface of the pervaporation substrate 535. can do. At this time, the liquid forms a heat transfer path that passes directly through the wet substrate to the surface 532 of the inner container wall.

図８は、上記とは別の、水または他の浸透気化液体５４１を保持する冷却ジャケット５４２が注入口５４３から該液体を満たされ、包装された容器ハウジング５３９の内容物を冷却するのに使用されている構造を示す。ハウジングはひとつ以上の浸透気化基材５３７の区画を有し、また構造上の補強のためひとつ以上のリブ５３８が任意に設けられている。包装された中央ハウジング５３９内部の液体５４０はこのように封入され、この領域内での液量の損失あるいは炭酸ガスの放散は著しく抑制または低減される。さらに、容器の浸透気化冷却効率は容器内の液体の性質に影響されることはない。ハウジングを取り巻く水または液体５４１の揮発性、気化熱、イオン強度（張性）、溶質含有量によって決まるのみである。図７のとおり冷却ジャケットは、外側が疎水性浸透気化層５３５、内側が多孔質保水または吸収層５３４からなる着脱式スリーブとして形成してもよい。   FIG. 8 shows an alternative cooling jacket 542 holding water or other pervaporated liquid 541 filled with liquid from the inlet 543 and used to cool the contents of the packaged container housing 539. The structure is shown. The housing includes one or more pervaporation substrates 537 and is optionally provided with one or more ribs 538 for structural reinforcement. The liquid 540 inside the packaged central housing 539 is thus sealed, and the loss of liquid volume or the emission of carbon dioxide in this region is significantly suppressed or reduced. Furthermore, the pervaporation cooling efficiency of the container is not affected by the nature of the liquid in the container. It depends only on the volatility, heat of vaporization, ionic strength (tonicity), and solute content of the water or liquid 541 surrounding the housing. As shown in FIG. 7, the cooling jacket may be formed as a detachable sleeve having a hydrophobic pervaporation layer 535 on the outside and a porous water retention or absorption layer 534 on the inside.

図１０は浸透気化冷却される飲料カップであり、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３Ｉ（Ａ）、（Ｂ）に示された浸透気化ボトルと同様の機能を有している。カップに飲料が注がれるとすぐ、多孔質基材５５５が飲料に浸透気化による冷却を起こさせる。カップのハウジングおよび支持リブ５５６により構造が補強され断熱効果が得られる。   FIG. 10 shows a beverage cup which is cooled by pervaporation and has the same function as the pervaporation bottle shown in FIGS. 1 (A), (B), FIG. 2, FIG. 3I (A), (B). Yes. As soon as the beverage is poured into the cup, the porous substrate 555 causes the beverage to cool by pervaporation. The structure is reinforced by the cup housing and the support ribs 556, and a heat insulating effect is obtained.

５３３や５４２のタイプの冷却ジャケットは同じような構造のまま内容物５６８の温度を大気温度以下に下げかつその温度を維持する食品クーラーとしても使用できる。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示すようにある実施の形態では、バッフル５６０、５６５、５７３がクーラーに取り付けられ、浸透気化基材５６６を保護し、この貯蔵容器の構造的強度を増すとともに扱いやすいものとしている。クーラーの蓋５５８、５７２および底部５６３、５５９には注入口および排出口５６１、５７６から水や他の気化性の液体５６７、５７５を満たすことができる。容器の蓋の内側５７４と底の内側５６９は無孔質材で構成するのが好ましい。   The cooling jacket of the type 533 or 542 can be used as a food cooler that keeps the temperature of the content 568 below the atmospheric temperature while maintaining the same structure. In one embodiment as shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C, baffles 560, 565, and 573 are attached to the cooler to protect the pervaporation substrate 566 and increase the structural strength and handling of the storage container. Easy to use. The cooler lids 558 and 572 and the bottoms 563 and 559 can be filled with water and other vaporizable liquids 567 and 575 from the inlet and outlet ports 561 and 576. The inside 574 of the container lid and the inside 569 of the bottom are preferably made of non-porous material.

図１２は５ガロンあるいは１０ガロンほども入る大容量水タンク５７９および浸透気化冷却される供給タンク５８０を備える冷水ディスペンサーを示す。上のタンク５７９から供給タンク５８０へ飲料が常に補充されるので、供給タンクを包む浸透気化基材５８１はひとつ以上の供給バルブ５８３から注がれる前に飲料を冷却することができる。または、ひとつのバルブを冷却水用、別のバルブを温水用としてもよい。浸透気化冷却をおこなうことにより、冷却用コンプレッサーなど電気的冷却機構を用いる必要が低減、もしくは除去される。供給タンク５８０のプラスチックハウジング５８２は浸透気化基材５８１に対し構造上支持する役目も果たしている。   FIG. 12 shows a cold water dispenser comprising a large capacity water tank 579 that can accommodate as much as 5 or 10 gallons and a supply tank 580 that is pervaporated and cooled. Since the beverage is always replenished from the upper tank 579 to the supply tank 580, the pervaporation substrate 581 wrapping the supply tank can cool the beverage before it is poured from one or more supply valves 583. Alternatively, one valve may be used for cooling water and another valve for hot water. By performing pervaporation cooling, the need to use an electrical cooling mechanism such as a cooling compressor is reduced or eliminated. The plastic housing 582 of the supply tank 580 also serves as a structural support for the pervaporation substrate 581.

ある実施の形態では、浸透気化容器に一本以上のストラップを設け、人手にて運搬可能としてもよい。容器の運搬の方法は、ストラップを胴体または手の回りにかけたり、バックパックまたはリュックのような形で担いだり、またこれらに限らずどのような形態でもよい。このような技術が応用できる潜在的な市場としては、スポーツ選手のパフォーマンスを高めるための浸透気化冷却式スポーツ飲料供給装置が考えられる。図１３は浸透気化冷却水分補給パック５８５のひとつの実施の形態を示す。このパックは浸透気化基材５９１を含む本体５８８を有し、該基材はこの実施の形態では浸透気化の表面積を増大させるためリブが立てられている。パックは排出口５８７から浸透気化液が満たされ、一本以上のストラップ５８６により持ち運びが可能となっている。飲用チューブ５８９はパック内部と流体連通しており、これを設けるのはユーザーが飲用する際の利便のため有益である。浸透気化冷却水分補給パック、およびバックパック型の着用・運搬可能な容器は、少なくとも内袋部分を、業界では周知の市販されている数多くの水分補給パック（たとえばカリフォルニア州ＰｅｔａｌｕｍａのＣａｍｅｌＢａｋ、カリフォルニア州ＢｅｒｋｅｌｅｙのＨｙｄｒａＰａｋなど）のいずれかで構成し、ヒートシーリング、接着剤および／または縫合などで浸透気化基材と結合させて形成することができる。   In an embodiment, one or more straps may be provided in the pervaporation container so that it can be transported manually. The container may be transported in any form, such as a strap around a torso or a hand, a backpack or a backpack, or the like. As a potential market to which such technology can be applied, a pervaporation-cooled sports drink supply device for enhancing the performance of athletes can be considered. FIG. 13 shows one embodiment of the pervaporation cooling water supply pack 585. The pack has a body 588 that includes a pervaporation substrate 591 that is ribbed to increase the pervaporation surface area in this embodiment. The pack is filled with the pervaporation liquid from the discharge port 587 and can be carried by one or more straps 586. The drinking tube 589 is in fluid communication with the interior of the pack, and providing this is beneficial for the convenience of the user when drinking. Pervaporation cooling hydration packs and backpack-type wearable / transportable containers have at least an inner sack portion with a number of commercially available hydration packs known in the industry (eg, CamelBak, Petaluma, California, Berkeley, California). HydraPak, etc.) and bonded to the pervaporation substrate by heat sealing, adhesive and / or stitching.

ある実施の形態では、水分補給パック５８５は少なくとも二層の積層材からなり、ひとつは疎水性浸透気化薄膜を含むひだ付きまたはひだ無しの浸透気化層よりなる外部層５９１、もうひとつは液体バリアとして機能する浸透気化層５９１を支持する、好ましくは薄い支持層５９３である。ある種の実施の形態ではより広い用途に応用され、水は重力により、または液体貯蔵部５８８から吸い出され浸透気化基材５９１と中間層５９３の間の空隙５９２へと落とし込まれて供給される。   In one embodiment, hydration pack 585 is comprised of at least two layers of laminate, one outer layer 591 comprising a pleated or pleated pervaporation layer comprising a hydrophobic pervaporation membrane, and the other as a liquid barrier. A thin support layer 593 that supports the functioning pervaporation layer 591 is preferred. Certain embodiments have broader applications where water is drawn by gravity or drawn from the liquid reservoir 588 and dropped into the gap 592 between the pervaporation substrate 591 and the intermediate layer 593. The

任意に設けてよい第三の層は、断熱材よりなり、ユーザーと水分補給パックとの間で熱を遮断するため皮膚に直接接触（または衣服を介して皮膚との熱接触）するのが好ましい。この層は平面状でも、ユーザーと水分補給パックの間を空気が通れるよう凹凸のある形状（たとえば溝をつける、ひだをつける、切込みを入れるなど）としてもよい。第三、あるいは第四の任意の層は乾燥剤または吸収剤を備えてもよい。   The optional third layer is made of thermal insulation and is preferably in direct contact with the skin (or through contact with the skin) to block heat between the user and the hydration pack. . This layer may be planar or it may be uneven so that air can pass between the user and the hydration pack (eg, grooved, pleated, notched, etc.). The third or fourth optional layer may comprise a desiccant or absorbent.

図１４は布地のストラップ式ホルダーを任意に備えた浸透気化冷却飲料ポーチ５９４を示す。ホルダーの材質は布地以外のものでもよい。ポーチを支持できるものであればよく、浸透気化を妨げないものであることが好ましい。このような浸透気化ポーチはたとえば取り付けストラップ６００でベルト通しに取り付けたり、ベルトそのものに取り付けることもできる。布地６０１を用いることにより多孔質ポーチ基材５９５の浸透気化作用が充分に発揮される。ある好適な実施の形態では、ポーチ５９４は三つの主要部分からなり、（１）浸透気化基材を含む浸透気化本体５９５、（２）注入口５９６、（３）浸透気化冷却飲用チューブ５９７、６０２およびバルブ付き吸引口５９８である。本体５９５は実質的に全体が、または一部が浸透気化基材で構成される。ある実施の形態では浸透気化冷却飲用チューブ６０２は外側に疎水性浸透気化層６０４が設けられ、これは飲料の漏洩を著しく抑制または低減しつつ浸透気化冷却をおこなうもので、また内部液湿潤層６０５が設けられている。この積層構造６０２の中心部６０３に飲料が導入されると、飲料は親水性材料に滲み込んで液体の障壁６０５が形成され、これによって空気が多孔質基材６０４を通じて中心部６０３に入り込むことが実質的に防止される。このチューブ構造６０２の親水性基材６０５と疎水性基材６０４との組み合わせによって、浸透気化冷却貯蔵部５９４または別の実施の形態の浸透気化作用のない冷却貯蔵部との共用により、冷却された飲料がチューブの内部容積６０３から直接供給される利点が得られる。６０２のような装置を簡便に製造するには、疎水性多孔質ＰＴＦＥチューブの中央をプラズマ処理する方法がある。または、飲用チューブを浸透気化作用のない材料で構成してもよい。   FIG. 14 shows a pervaporation cooled beverage pouch 594 optionally equipped with a fabric strap-type holder. The material of the holder may be other than cloth. It may be anything that can support the pouch, and is preferably one that does not impede pervaporation. Such a pervaporation pouch can be attached to the belt loop with, for example, an attachment strap 600 or attached to the belt itself. By using the fabric 601, the pervaporation effect of the porous pouch substrate 595 is sufficiently exhibited. In a preferred embodiment, the pouch 594 consists of three main parts: (1) an osmotic vaporization body 595 including an osmosis vaporization substrate, (2) an inlet 596, (3) an osmosis vaporization cooled drinking tube 597, 602. And a suction port 598 with a valve. The main body 595 is substantially entirely or partly composed of a pervaporation substrate. In one embodiment, the pervaporation cooling drinking tube 602 is provided with a hydrophobic permeation vaporization layer 604 on the outside, which performs pervaporation cooling while significantly reducing or reducing beverage leakage, and the inner liquid wetting layer 605. Is provided. When the beverage is introduced into the central portion 603 of the laminated structure 602, the beverage soaks into the hydrophilic material to form a liquid barrier 605, which allows air to enter the central portion 603 through the porous substrate 604. Is substantially prevented. By the combination of the hydrophilic base material 605 and the hydrophobic base material 604 of the tube structure 602, the tube structure 602 is cooled by sharing with the pervaporation cooling storage section 594 or the cooling storage section without pervaporation action of another embodiment. The advantage is obtained that the beverage is fed directly from the internal volume 603 of the tube. In order to easily manufacture a device such as 602, there is a method in which the center of the hydrophobic porous PTFE tube is subjected to plasma treatment. Or you may comprise a drinking tube with the material without an osmosis | permeation vaporization effect | action.

ある実施の形態では、浸透気化容器は軽量の、液が満たされた（好ましくは水が満たされた）浸透気化冷却ガーメントの形態をとっており、これは通常のあるいは高い大気温度中で防護服を着用している人の熱ストレスを軽減するための簡便な個人用局地的冷却システムとして機能する。この種の冷却ガーメントは化学的または生物学的防護スーツ、あるいはＮｏｍｅｘ消防服などのような防護服の一部をなすように構成することができ、またこれらの防護服と併せて着用するようにも構成できる。または、このガーメントを防弾服の下に着用してもよい。   In one embodiment, the pervaporation container is in the form of a light, liquid-filled (preferably water-filled) pervaporation cooling garment, which is a protective clothing at normal or elevated atmospheric temperatures. It functions as a simple personal local cooling system to reduce the heat stress of the person who wears. This type of cooling garment can be configured to be part of a protective suit, such as a chemical or biological protective suit, or a Nomex fire suit, and should be worn in conjunction with these protective suits. Can also be configured. Alternatively, this garment may be worn under bulletproof clothing.

好適な実施の形態による冷却ガーメントは、消防士、レスキュー隊員、軍人、（化学的、生物学的）危険物取扱者、あるいは運動中に耐熱をさらに発散させて耐久力を向上させたいスポーツ愛好者など、多くの目的に使用できるが、これらに限定されない。浸透気化ガーメントはまた、ユーザーから放射される赤外線の量を低減することもできる。好適な実施の形態によれば、水または水とエタノールの混合液（好ましくは約５〜１５％）を浸透気化冷却用原液として使用した場合、その装置は実質的に無害であり、ユーザーが飲むことのできる浸透気化冷却飲料水のポーチとなるなどの付加機能も得ることができる。冷えた飲料水はまた、防護スーツやその種の服を着ている人、または運動中の人から熱負荷を軽減する働きがあり、特に耐久力が要求される場合に有益である。無害な、および／または飲用可能な冷却液が好ましいが、浸透気化冷却作用のあるものならどんな液体でもよく、たとえばメタノール、イソプロパノール、非飲用水、またその他の液体や溶液でもよい。冷却液は、ガーメント内部で接触する物質と親和性のあるものを選ぶのが好ましい。   Cooling garments according to preferred embodiments are suitable for firefighters, rescue workers, military personnel, (chemical and biological) dangerous goods handlers, or sports enthusiasts who want to further dissipate heat and improve durability during exercise. Although it can be used for many purposes, it is not limited to these. The pervaporation garment can also reduce the amount of infrared radiation emitted by the user. According to a preferred embodiment, when water or a mixture of water and ethanol (preferably about 5-15%) is used as the pervaporation cooling stock solution, the device is substantially harmless and drinks by the user. Additional functions such as being a pouch for pervaporation cooling water can be obtained. Chilled drinking water also serves to reduce the heat load from people wearing protective suits, such clothes, or people exercising, and is particularly beneficial when durability is required. A harmless and / or drinkable cooling liquid is preferred, but any liquid that has a pervaporation cooling effect, such as methanol, isopropanol, non-potable water, or other liquids or solutions. It is preferable to select a coolant having an affinity for a substance that contacts the inside of the garment.

ある好適な実施の形態では、浸透気化冷却ガーメントはジャケットまたはベストの形状となっている。浸透気化ガーメントは単独で、または他の衣類や衣服たとえば防護スーツなどに組み込んで、または一体に形成して着用してもよい。他の衣服に組み込まれたり一体に形成された場合、浸透気化ガーメントはユーザーにできるだけ近く（熱接触できるよう）なるようもっとも内側に配置するのがよい。浸透気化冷却ガーメントは皮膚と直接接触してもよく、ユーザーが着用している他の衣料と接触していてもよい。ある実施の形態では、浸透気化ガーメントは、衣服のもっとも内側に配置された（ユーザーと直接接触しているか、熱接触状態にある）浸透気化基材の一部または前面を覆う布地または他の材料の層が備えられている。   In one preferred embodiment, the pervaporation cooling garment is in the form of a jacket or vest. The pervaporation garment may be worn alone or incorporated into another garment or garment, such as a protective suit, or integrally formed. When incorporated into other garments or integrally formed, the pervaporation garment should be placed on the innermost side as close as possible to the user (to allow thermal contact). The pervaporation cooling garment may be in direct contact with the skin or may be in contact with other clothing worn by the user. In some embodiments, the pervaporation garment is a fabric or other material that covers a portion or front of a pervaporation substrate that is placed on the innermost side of the garment (in direct contact with the user or in thermal contact) Of layers.

浸透気化ガーメントに関する記述が特定の形状を有するベストまたはジャケットに即してなされたが、本発明はこれらに限定されると解釈すべきではない。ここに述べられた原理は広範な浸透気化冷却ガーメント、たとえばジャケット、帽子、ベルト、ズボン、レギンスなど、また体のひとつ以上の部分を包む構造物たとえば足、腕（またはその一部）、首などに巻くものに応用可能である。   Although the description of pervaporation garments is made in the context of a vest or jacket having a specific shape, the present invention should not be construed as limited thereto. The principles described here cover a wide range of pervaporation cooling garments, such as jackets, hats, belts, pants, leggings, and structures that enclose one or more parts of the body, such as legs, arms (or parts thereof), necks, etc. It can be applied to things wrapped around.

図１５は好適な実施の形態によるジャケット６０８のデザインを示す。このジャケットは単独で着用してもよく、またジャケットやベストを化学スーツ、Ｎｏｍｅｘ消防服または防弾チョッキなどの防護服の下着として見えないように着用してもよい。   FIG. 15 shows the design of jacket 608 according to a preferred embodiment. This jacket may be worn alone, or the jacket or vest may be worn so that it does not appear as a protective suit underwear such as a chemical suit, Nomex fire fighting suit or bulletproof vest.

好適な実施の形態では、このジャケットは三層または四層の積層材で構成される。   In a preferred embodiment, the jacket is composed of a three or four layer laminate.

（１）浸透気化による水分または他の液体を吸収する乾燥剤または吸収剤を含む、任意の再生可能または使い捨ての外部層６１０、
（２）疎水性であることが好ましい浸透気化材を有する、好ましくはひだ付きの浸透気化層６１１からなる外部層、
（３）液体バリアとして、またある実施の形態では生物学的または化学的に危険性のある物質のバリアとしても働く、浸透気化層のための薄い支持層からなる中間層６１３。他の用途に用いられるある実施の形態では、水または冷却液は重力により、またはジャケットの肩部に配置されている液体貯蔵部６１６から吸い出され浸透気化基材と中間層の間の空隙６１２へと落とし込まれて供給される。 (1) any renewable or disposable outer layer 610 comprising a desiccant or absorbent that absorbs moisture or other liquids from pervaporation;
(2) an outer layer comprising a pervaporation layer 611, preferably with pleats, preferably having a pervaporation material that is preferably hydrophobic;
(3) An intermediate layer 613 consisting of a thin support layer for the pervaporation layer that acts as a liquid barrier and in some embodiments also a barrier for biologically or chemically hazardous substances. In certain embodiments used for other applications, water or coolant is drawn off by gravity or from a liquid reservoir 616 located on the shoulder of the jacket, and the gap 612 between the pervaporation substrate and the intermediate layer. Supplied into the market.

（４）皮膚と直接または布地や他の材料を介して接触する内部層６１５であり、該布地や他の材料はジャケット自体の一部であるか、および／またはユーザーが別途着用するものである。この内部層はヒートシーリングにより形成された、規則的なまたは曲がりくねった領域を有しているのが望ましい。ある実施の形態では上記の２と４だけからなる簡便なジャケットが提供される。   (4) An inner layer 615 that contacts the skin directly or through a fabric or other material that is part of the jacket itself and / or that the user wears separately. . This inner layer preferably has regular or tortuous areas formed by heat sealing. In one embodiment, a simple jacket consisting only of 2 and 4 above is provided.

冷却液はジャケット上のポート６０７からジャケット内へ注入される。好適な実施の形態では、内部層と中間層の間のスペース６１４は空気袋を形成し、ここに吹き口６１８から空気を吹き込んで膨らませると冷却ジャケット内部の液との断熱の働きをする。エアホース先端の吹き口から空気袋をしぼませると、液体層が中間層と内部層の重なりを介して皮膚と熱接触している状態となり、これによって所望のときに冷却をおこなうことができる。別の実施の形態では、ジャケット内で分離された貯蔵部が中間層と内部断熱層の間に挟まれて配置され、飲料水の冷えた源泉となっている。場合によって、水が内部で跳ね回って無用な、また不快な音を立てないよう、貯蔵部が折りたたみ式の袋を有していてもよい。また他の実施の形態では、ガーメントはユーザーがガーメント内の液体を飲めるよう飲用チューブ６１７を備えてもよい。   Coolant is injected into the jacket from port 607 on the jacket. In a preferred embodiment, the space 614 between the inner layer and the intermediate layer forms an air bag, which insulates the liquid inside the cooling jacket when inflated by blowing air through the air outlet 618. When the air bag is squeezed from the air outlet at the tip of the air hose, the liquid layer is in thermal contact with the skin through the overlap of the intermediate layer and the inner layer, thereby allowing cooling when desired. In another embodiment, the reservoir separated within the jacket is placed between the intermediate layer and the inner insulation layer to provide a cold source of drinking water. In some cases, the reservoir may have a foldable bag to prevent the water from bouncing around and making unwanted and unpleasant noises. In yet another embodiment, the garment may include a drinking tube 617 so that a user can drink the liquid in the garment.

外部の乾燥／吸収層を持たない浸透気化ガーメントを防護服や他の衣服の下に着用する場合は、その衣服は浸透気化液が透過できる材質であるか、または浸透気化液が通過できるよう衣服に通気部、開口部が設けられているのが望ましい。   When a pervaporation garment without an external drying / absorbing layer is worn under protective clothing or other clothing, the clothing must be made of a material that allows permeation vapor to pass through, or clothing that allows permeation vapor to pass through. It is desirable that a ventilation portion and an opening portion be provided in the hood.

ある実施の形態では、浸透気化ガーメントは浸透気化により発生する水分や他の液体を吸収する乾燥剤や吸収剤を含む、再生可能または使い捨ての外部層をさらに有している。水溶性浸透気化液に好適な乾燥剤または吸収剤としては、硫酸アンモニウム、分子篩、ポリアクリル酸などがあるが、これらに限定されない。外部の乾燥／吸収層は使用後廃棄するか、または熱および／または減圧を与えることにより再生してもよい。好適な実施の形態では乾燥／吸収層はそれ自身の重量の３〜４倍に相当する水を吸収する能力を有している。水を吸収するプロセスは吸熱作用であることが、または最小限に発熱作用であることが望ましい。好適な実施の形態では、この層は高い吸収力、構造安定性を備え、および／またはこの層での蒸気の液化による発熱を低減する。当業者には容易に理解できることであるが、乾燥または吸収層は本明細書に開示されたあらゆる浸透気化容器と共用が可能である。この種の浸透気化ガーメント方の衣服とともに、または組み込まれて、または一体に形成されて使用された場合、その衣服には孔も通気部も開口部その他は、所望であれば設けてもよいが、必要はない。関連する実施の形態では、外部の乾燥／吸収層の少なくともひとつの表面は化学的および／または生物学的物質に対し化学的に耐性がありおよび／または実質的に不透過性である物質を含んでおり、ユーザーの安全をさらに高めている。   In one embodiment, the pervaporation garment further comprises a renewable or disposable outer layer that includes a desiccant or absorbent that absorbs moisture and other liquids generated by pervaporation. Suitable desiccants or absorbents for the water-soluble pervaporation liquid include, but are not limited to, ammonium sulfate, molecular sieves, polyacrylic acid and the like. The external dry / absorbent layer may be discarded after use or regenerated by applying heat and / or reduced pressure. In a preferred embodiment, the drying / absorbing layer has the ability to absorb water equivalent to 3-4 times its own weight. Desirably, the process of absorbing water is endothermic or minimally exothermic. In preferred embodiments, this layer has high absorbency, structural stability, and / or reduces heat generation due to vapor liquefaction in this layer. As will be readily appreciated by those skilled in the art, the dry or absorbent layer can be shared with any pervaporation vessel disclosed herein. When used with, or incorporated into, or integrally formed with a garment of this type of pervaporation garment, the garment may be provided with holes, vents, openings, etc. if desired. No need. In a related embodiment, at least one surface of the outer dry / absorbent layer comprises a material that is chemically resistant and / or substantially impermeable to chemical and / or biological materials. This further enhances user safety.

以下、このような構造の熱力学的能力を概観する。多孔質基材を通る水蒸気の平均浸透気化流量を表１の無風状態の華氏７５度で４＊１０−６ｇ＊ｃｍ2＊ｓ−１と仮定し、また水蒸気流量が華氏９５度で２倍の８＊１０−６ｇ＊ｃｍ2＊ｓ−１と仮定する。華氏９５度における気化のエンタルピーが２４００Ｊ／ｇであるとすると、基材の単位面積あたりのエネルギー分散は１．９＊１０−２ワット＊ｃｍ2となる。２５ワットのエネルギー分散を実現しようとすれば、水分補給パックの形成には約１５００ｃｍ2、すなわち１．５平方フィートの基材表面積が必要ということになる。浸透気化冷却力はジャケットの多孔質表面積の直接の関数であるゆえに、ひだ付きの膜またはひだ付きの焼成多孔質基材を用いると浸透気化冷却力は高まる。この率で４時間冷却を続ける場合、このプロセスで消費されるのは約１５０ｍｌの水である。すなわち０．５ポンドにも達しない程度の水が使われるのみである。このことから、このような水を満たしたジャケットは約３ポンドまたはそれ以下の重量で製造できることが理解できよう。 In the following, the thermodynamic capability of such a structure is outlined. The average pervaporation flow rate of water vapor through the porous substrate is assumed to be 4 * 10-6 g * cm 2 * s-1 at 75 degrees Fahrenheit in the windless state of Table 1, and the water vapor flow rate is doubled at 95 degrees Fahrenheit. Assume 8 * 10−6 g * cm 2 * s−1. If the enthalpy of vaporization at 95 degrees Fahrenheit is 2400 J / g, the energy dispersion per unit area of the substrate is 1.9 * 10 <-2> watt * cm < 2 >. If an energy distribution of 25 watts is to be achieved, the formation of a hydration pack would require about 1500 cm 2 , or 1.5 square feet of substrate surface area. Since the pervaporation cooling power is a direct function of the porous surface area of the jacket, the pervaporation cooling power is enhanced using a pleated membrane or a pleated fired porous substrate. If cooling continues at this rate for 4 hours, this process consumes about 150 ml of water. That is, only water that does not reach 0.5 pounds is used. From this it can be seen that such a water-filled jacket can be manufactured with a weight of about 3 pounds or less.

当業者には容易に理解できることであるが、上記のジャケット、ポーチ、バックパックなどの実施の形態で述べたさまざまな構成には互換性があり、またここに開示された他の容器の構成とも互換性がある。   As will be readily appreciated by those skilled in the art, the various configurations described in the embodiments such as jackets, pouches, backpacks, etc. described above are interchangeable and also with other container configurations disclosed herein. Compatible.

ある実施の形態に関わる多層構造の、また多機能型の基材の好適な配列は、浸水耐圧が高い基材表面がガーメントの内側に面しており、その基材の支持層がガーメント外部の空気に露出している状態である。好適な実施の形態におけるこのような多孔質材の厚さは、約１／１２８インチ（０．２ｍｍ）から１／８インチ（３．２ｍｍ）の範囲である。ある実施の形態では、薄く疎水性の高い物質を用いて液と基材の界面における高い浸水耐圧と、焼成ポリエチレンのような厚く有孔率の高い支持材の間に積層された拡張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）のような小さなポアサイズとを実現して、大きな浸透気化流量が得られるよう、膜と浸透気化基材が積層された複合材が選択的に用いられる。   In a preferred arrangement of a multi-layered and multi-functional substrate according to an embodiment, the surface of the substrate with high water immersion pressure faces the inside of the garment, and the support layer of the substrate is outside the garment. It is exposed to air. The thickness of such a porous material in a preferred embodiment ranges from about 1/128 inch (0.2 mm) to 1/8 inch (3.2 mm). In one embodiment, an expanded polytetrafluoropolymer layered between a thick, highly porous support material such as baked polyethylene using a thin and highly hydrophobic material with a high water pressure at the liquid-substrate interface. In order to realize a small pore size such as ethylene (ePTFE) and obtain a large pervaporation flow rate, a composite material in which a membrane and a pervaporation base material are laminated is selectively used.

製造方法
浸透気化容器または浸透気化ガーメントの浸透気化基材部分を製造する方法は数多くあり、たとえばミリ単位以下のサイズのプラスチック粒子を成型用の型で焼成し直接浸透気化壁材とする；ひとつ以上の浸透気化基材をそれら同士、または他の適当なフレームに超音波積層または溶着する；インサート成型、すなわちひとつ以上のシート状または円筒状の多孔質基材が型内に挿入されて熱可塑性ポリマーが挿入物の周囲に射出成型され、多孔質基材部分を有する所望の複合材を形成する；ヒートシーリングで融着する；接着剤を用いて部材を接着する；および／または浸透気化ガーメントまたは容器の一部または全部を結合するため縫製をおこなうなどであるが、これらに限定されない。 Production methods There are many methods for producing the pervaporation substrate portion of the pervaporation vessel or garment garment. For example, plastic particles having a size of millimeters or less are baked with a mold for molding directly into a pervaporation wall material; Ultrasonically laminated or welded to each other or other suitable frame; insert molding, ie one or more porous substrates in the form of sheets or cylinders are inserted into a mold to form a thermoplastic polymer Is injection molded around the insert to form the desired composite with a porous substrate portion; fusing with heat sealing; adhering the members with an adhesive; and / or pervaporating garment or container For example, sewing is performed to join a part or all of the parts, but the present invention is not limited to these.

二つ以上の多孔質基材層を有する多層構造は、機械的、物理的に優れた基材が必要な場合に用いるとよい。たとえば、ポリエチレンの焼成マクロ多孔質基材を容器の液体側で拡張ＰＴＦＥの薄い層と結合させると疎水性が増し、水の破過耐圧が５ｐｓｉから３０ｐｓｉに向上し、かつ多孔質ポリエチレン単独で得られるのと同様な浸透気化流量が維持されている。   A multilayer structure having two or more porous substrate layers may be used when a mechanically and physically excellent substrate is required. For example, bonding a fired polyethylene macroporous substrate with a thin layer of expanded PTFE on the liquid side of the container increases the hydrophobicity, improves the water breakthrough pressure from 5 psi to 30 psi, and is obtained with porous polyethylene alone. The same pervaporation flow rate is maintained.

図１（Ａ）、（Ｂ）は浸透気化基材からなる壁部５０１を有する浸透気化容器の好適な実施の形態の構造を示す。壁５０１はインサート成型、熱または超音波溶着、接着剤接合、または他の適切な方法により、容器の上部５００および底部５０２に結合されている。インサート成型で、基材を容器の他の場所に取り付けてもよい。この例における上部５００はネジが形成され、通気式ボトルキャップを取り付けられるようになっている。容器の上部５００と底部５０２は射出成型や真空成型その他適切な方法で製造できる。   1A and 1B show the structure of a preferred embodiment of a pervaporation container having a wall portion 501 made of a pervaporation substrate. Wall 501 is coupled to the top 500 and bottom 502 of the container by insert molding, thermal or ultrasonic welding, adhesive bonding, or other suitable method. The substrate may be attached elsewhere in the container by insert molding. The upper portion 500 in this example is threaded and can be fitted with a vented bottle cap. The top 500 and bottom 502 of the container can be manufactured by injection molding, vacuum molding or other suitable methods.

図３Ｉ（Ａ）、（Ｂ）は構造上の支持材を設けるのが望ましい薄い浸透気化基材５０７にリブ５０８が付けられた構造を示す。リブ５０８によって容器の壁は構造的強度が増し、手でしっかり握れるよう凹凸が形成されている。リブ５０８は外側にでも内側にでも、また浸透気化基材のひとつ以上の面に形成することができる。リブ５０８は浸透気化基材５０７を挿入するインサート成型方式で射出成型するのが好ましい。または、特に超音波、熱、接着剤などでリブ５０８を多孔質基材５０７に圧着するか、多孔質基材５０７をリブ付き容器ボディ５０８に圧着してもよい。   FIGS. 3I (A) and (B) show a structure in which ribs 508 are attached to a thin pervaporation substrate 507 in which it is desirable to provide a structural support material. The ribs 508 increase the structural strength of the container wall and are uneven so that it can be gripped firmly by hand. Ribs 508 can be formed on the outside or the inside and on one or more surfaces of the pervaporation substrate. The rib 508 is preferably injection-molded by an insert molding method in which the pervaporation base material 507 is inserted. Alternatively, the rib 508 may be pressure-bonded to the porous substrate 507 with ultrasonic waves, heat, adhesive, or the like, or the porous substrate 507 may be pressure-bonded to the container body 508 with ribs.

図３ＩＩ（Ｃ）、（Ｄ）はこの容器のスポーツバージョンを示し、これはネック部５１２で取り付けブラケットにしっかり固定できるようになっている。ボトルの口５１１はスナップ式の蓋やネジ式の蓋などいろいろな閉止具が取り付けられる。   FIGS. 3II (C), (D) show a sports version of the container, which can be secured to the mounting bracket at the neck 512. FIG. Various closures such as a snap-type lid and a screw-type lid are attached to the bottle mouth 511.

図４は断熱式、疎水性オープンセル発泡層５１８を示し、オープンセル構造によって水蒸気が通過可能であるが、容器の内容物の熱の対流または放射は抑制されている。表１は断熱基材は液体の損失を低減し、かつ大きな浸透気化冷却効果を維持することを示している。好適な実施の形態では、断熱発泡材５１８は伸縮性スリーブとしてボトルに着脱可能となっている。   FIG. 4 shows an adiabatic, hydrophobic open cell foam layer 518 that allows water vapor to pass through the open cell structure, but suppresses convection or radiation of heat in the contents of the container. Table 1 shows that the heat insulating substrate reduces liquid loss and maintains a large pervaporation cooling effect. In a preferred embodiment, the insulating foam 518 is removable from the bottle as a stretchable sleeve.

浸透気化冷却効果を高めるには、基材にひだを設けることによって、液体を接触する基材の表面積を増大させるとよい。図５には容器内の液体の単位体積あたりの浸透気化基材の表面積を増やすためひだが形成された容器本体５２０が示されている。この構成により、容器内容物を浸透気化冷却するのに要する時間が短縮される。このような構造の容器はインサート成型を用いるか、または両端を容器の底部５２１および上部５１９に対し接着剤または溶融プラスチックを用いたポッティングなどにより製作できる。   In order to enhance the pervaporation cooling effect, it is preferable to increase the surface area of the substrate in contact with the liquid by providing pleats on the substrate. FIG. 5 shows a container body 520 that is pleated to increase the surface area of the pervaporation substrate per unit volume of liquid in the container. With this configuration, the time required for pervaporation cooling of the container contents is shortened. A container having such a structure can be manufactured by insert molding, or by potting using an adhesive or molten plastic on the bottom 521 and top 519 of the container at both ends.

図６（Ａ）、（Ｂ）は基材５２３の外側に設けられた回転式スリーブ５２５を示す。アウタースリーブ５２５がインナースリーブ５２４に対して回転すると、縦方向スリット５２７のセットが形成され、この開閉の度合いによって浸透気化基材５２３の露出程度が可変となり、蒸気の流量を低減しつつ充分な浸透気化冷却効果を維持することができる。回転式でなく、縦方向にスライドするスリーブを設けてスリットの開き方を縦方向に調節する方法をこの構造に取り入れてもよい。インナーおよびアウタースリーブ５２４、５２５はプラスチックや金属など水蒸気を通さない実質的に無孔質の材料で作られる。図６（Ｂ）は、多孔質基材５２３とインナー固定スリーブ５２４との間にわずかな空隙５３０を維持するための環状スリーブを示している。この空隙５３０は容器本体の多孔質基材５２３に対する直接の熱伝導または放射熱伝達を効果的に抑制、低減する遮蔽物として有用である。さらに、この空隙５３０により蒸気流がこの環状の領域５２７から流出できる。スリーブ５２４、５２５は図５に示されたようなひだ付き浸透気化表面５２０の上に設けてもよい。この場合でも、スリーブ５２４、５２５は容器の外側にスライドさせるように取り付けてもよい。インナースリーブ５２４は所定の位置に取り付けるか圧着してもよい。   6A and 6B show a rotary sleeve 525 provided outside the base material 523. FIG. When the outer sleeve 525 rotates with respect to the inner sleeve 524, a set of longitudinal slits 527 is formed, and the degree of exposure of the pervaporation substrate 523 is variable depending on the degree of opening and closing, and sufficient permeation is achieved while reducing the flow rate of steam. The evaporative cooling effect can be maintained. A method of adjusting the opening direction of the slit in the vertical direction by providing a sleeve that slides in the vertical direction instead of the rotary type may be incorporated in this structure. The inner and outer sleeves 524, 525 are made of a substantially nonporous material that is impermeable to water vapor, such as plastic or metal. FIG. 6B shows an annular sleeve for maintaining a slight gap 530 between the porous substrate 523 and the inner fixing sleeve 524. This void 530 is useful as a shield that effectively suppresses or reduces direct heat conduction or radiant heat transfer to the porous substrate 523 of the container body. Further, the void 530 allows a vapor flow to flow out of the annular region 527. Sleeves 524, 525 may be provided on a pleated pervaporation surface 520 as shown in FIG. Even in this case, the sleeves 524 and 525 may be attached so as to slide outside the container. The inner sleeve 524 may be attached to a predetermined position or crimped.

図７、図８は浸透気化容器にジャケットを取り付けた実施形態を示す。図７の冷却ジャケットは、外側の疎水性浸透気化層５３５と内側の多孔質液体保持または吸収層５３４からなる着脱式スリーブで構成してもよい。図８の実施の形態では、外側のジャケット５４２が特別のポート５４３から水または他の揮発性液体５４１が満たされ、内部の飲料容器５４０の内容物は大気より低い温度に保たれる。このような構造の利点の一つは、炭酸飲料をこの容器に入れた場合に、炭酸が抜けないことである。さらに、電解質や糖分が高く浸透気化しにくい性質の液体を内部の収納室５４０に入れ、蒸留水または他の浸透気化しやすい液体５４１を外側の収納室に入れて適切な温度低下を起こすことができる。   7 and 8 show an embodiment in which a jacket is attached to a pervaporation container. The cooling jacket of FIG. 7 may comprise a removable sleeve comprising an outer hydrophobic pervaporation layer 535 and an inner porous liquid retention or absorption layer 534. In the embodiment of FIG. 8, the outer jacket 542 is filled with water or other volatile liquid 541 from a special port 543, and the contents of the inner beverage container 540 are kept at a temperature below the atmosphere. One advantage of such a structure is that the carbonated beverage does not escape when the carbonated beverage is placed in the container. Furthermore, a liquid having a high electrolyte and a high sugar content and difficult to permeate may be put in the inner storage chamber 540, and distilled water or other liquid 541 that easily pervaporates may be put in the outer storage chamber to cause an appropriate temperature drop. it can.

図７、図８に示されたスポンジ５３３やジャケット状浸透気化材５４２の実施の形態は、アルコールのような有機溶液を保持する疎油性浸透気化基材に用いるものである。この構成では外側のジャケット５３３、５４２はエタノールで満たされ、浸透気化冷却液５３４、５４１として機能する。   The embodiments of the sponge 533 and the jacket-like pervaporation material 542 shown in FIGS. 7 and 8 are used for an oleophobic pervaporation base material that holds an organic solution such as alcohol. In this configuration, outer jackets 533 and 542 are filled with ethanol and function as pervaporation coolants 534 and 541.

図１０は浸透気化冷却飲用カップを示し、これは図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３Ｉ（Ａ）、（Ｂ）に示された浸透気化ボトルと同様の機能を有している。組み立て方法は、平面状の浸透気化基材を周囲に巻くか、または基材５５５を円筒状にしてカップ本体５５６に押し込みその後接着剤、ポッティング、熱溶着または超音波溶着などで接合できる。基材をボトルフレームや壁に直接接合するにはインサート成型を用いてもよい。   FIG. 10 shows a pervaporation cooled drinking cup, which has the same function as the pervaporation bottle shown in FIGS. 1 (A), (B), FIG. 2, FIG. 3I (A), (B). Yes. As an assembling method, a planar pervaporation base material is wound around, or the base material 555 is formed into a cylindrical shape and pressed into the cup body 556, and then bonded by adhesive, potting, heat welding, ultrasonic welding or the like. Insert molding may be used to join the substrate directly to the bottle frame or wall.

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは飲料や食料５６８を貯蔵する冷却容器の構造を示し、これに基づき製法を説明する。この構成では、蓋５５８、クーラー壁５５９、５６４、または蓋５７２および壁５５９、５６４の両方が液体を満たした浸透気化ジャケット５６６、５７８を含んでいる。この容器はひとつ以上の断熱層をさらに含んでもよい。この容器は飲食物５６８を大気より低い温度で一度に数日間保存するのに使用できる。ある実施の形態では、クーラー本体５６３の組み立ては平面状の浸透気化基材５６６をケース体５６４の内側に配し、接着剤、ポッティング、熱溶着または超音波溶着などで接合できる。または、基材５６６をボトルフレームや壁５６４に直接接合するにはインサート成型を用いてもよい。   FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. 11C show the structure of a cooling container for storing beverages and food 568, and the manufacturing method will be described based on this. In this configuration, lid 558, cooler walls 559, 564, or both lid 572 and walls 559, 564 include pervaporation jackets 566, 578 filled with liquid. The container may further include one or more thermal insulation layers. This container can be used to store food and drink 568 at a temperature below the atmosphere for several days at a time. In one embodiment, the cooler body 563 can be assembled by placing a planar pervaporation substrate 566 inside the case body 564 and bonding by adhesive, potting, heat welding, ultrasonic welding, or the like. Alternatively, insert molding may be used to directly join the base material 566 to the bottle frame or the wall 564.

熱ストレス軽減のための解決法のひとつは、浸透気化の概念に基づくものである。ここに開示したような浸透気化冷却メカニズムを応用した冷却水分補給パックや他の冷却ガーメントは軍隊の個人用冷却システムとしてのみならず、競技中に体からより多くの熱を発散して持久力を向上させたいスポーツ愛好者にも適用が可能である。水または水とエタノールの混合液（好ましくは約５〜１５％）を浸透気化冷却用原液として使用した場合、その装置は実質的に無害であり、ユーザーが飲むことのできる浸透気化冷却飲料水のポーチとなるなどの付加機能も得ることができる。冷えた飲料水はまた、防護スーツやその種の服を着ている人の熱負荷を軽減する働きがある。   One solution for reducing thermal stress is based on the concept of pervaporation. Cooling hydration packs and other cooling garments that apply the pervaporation cooling mechanism as disclosed here are not only used as a personal cooling system for the military, but also dissipate more heat from the body during competition. It can also be applied to sports enthusiasts who want to improve. When water or a mixture of water and ethanol (preferably about 5-15%) is used as the pervaporation cooling stock solution, the device is substantially harmless and the pervaporation cooled drinking water that the user can drink Additional functions such as becoming a pouch can also be obtained. Chilled drinking water also serves to reduce the heat load of people wearing protective suits and such clothing.

ここに記載された浸透気化水分補給パックは既にその構造を述べた浸透気化飲料冷却ボトルと同様の構成を採用することができる。浸透気化冷却（２４００Ｊ／ｇ）に対する融解熱（３３５Ｊ／ｇ）および液体を室温（華氏７７度）まで上げる熱量（１０５Ｊ／ｇ）による冷却効率の比較により、浸透気化冷却のほうが氷を使うよりも体積ベースで５倍も効率的であることが判明している。表１、２、３では３０〜４０％の相対湿度の室温下でさまざまな風速や基材構成などの条件により浸透気化冷却ボトルにどのような変化があったかを示すデータが記載されている。   The pervaporation hydration pack described here can adopt the same configuration as the pervaporation beverage cooling bottle whose structure has already been described. Comparison of cooling efficiency by heat of fusion (335 J / g) to pervaporation cooling (2400 J / g) and the amount of heat (105 J / g) that raises the liquid to room temperature (77 degrees Fahrenheit) shows that pervaporation cooling is better than ice. It has been found to be 5 times more efficient on a volume basis. Tables 1, 2, and 3 describe data indicating changes in the pervaporation and cooling bottle depending on conditions such as various wind speeds and base material configurations at room temperature with a relative humidity of 30 to 40%.

図１４は布地のストラップ式ホルダー５９９を任意に備えた浸透気化冷却飲料ポーチ５９４のひとつの実施の形態を示す。ある実施の形態では、ストラップは布地やそれ以外のホルダーを用いず本体５９５に直接取り付けられる。このような浸透気化ポーチはたとえば取り付けストラップ６００または類似の取り付け具で肩にかけたりベルト通しや体の他の部分に取り付けたり、ユーザーのベルトの横に取り付けることもできる。ある実施の形態では、布地６０１はナイロンの編地から縫製され、ストラップ６００はベルクロ、ナイロンとベルクロの組み合わせ、または他の天然もしくは合成材料で構成されている。ポーチのいろいろな部分と多孔質基材５９５とは、ヒートシーリング、熱溶着、超音波溶着、接着剤積層、その他他の容器に関して述べたような方法で接合することができる。ある実施の形態では浸透気化冷却飲用チューブ６０２は外側に疎水性浸透気化層６０４が設けられ、これは飲料の漏洩を著しく抑制または低減しつつ浸透気化冷却をおこなうものであり、また内部液湿潤層６０５が設けられている。この積層構造６０２の中心部６０３に飲料が導入されると、飲料は親水性材料に滲み込んで液体の障壁６０５が形成され、これによって空気が多孔質基材６０４を通じて中心部６０３に入り込むことが実質的に防止される。親水性基材６０５にしみ込んだ液体は外部疎水性基材６０４を介して自由に浸透気化できる。このチューブ構造６０２の親水性基材６０５と疎水性基材６０４との組み合わせによって、冷却された飲料がチューブの内部容積６０３から直接供給される利点が得られる。既に述べたとおり、このチューブは浸透気化作用のあるポーチとないポーチのいずれに使用してもよく、また浸透気化作用のある他の容器また無い容器のいずれにも使用できる。浸透気化チューブ６０２を製造するには、疎水性多孔質ＰＴＦＥチューブの中央をプラズマ処理してチューブの内部６０５を親水化する方法がある。   FIG. 14 shows one embodiment of a pervaporation cooled beverage pouch 594 optionally with a fabric strap-type holder 599. In one embodiment, the strap is attached directly to the body 595 without using a fabric or other holder. Such pervaporation pouches can also be attached to the shoulder with a mounting strap 600 or similar attachment, to a belt loop, to other parts of the body, or to the side of the user's belt. In some embodiments, the fabric 601 is sewn from a nylon knitted fabric and the strap 600 is constructed of velcro, a combination of nylon and velcro, or other natural or synthetic material. Various portions of the pouch and the porous substrate 595 can be joined by heat sealing, heat welding, ultrasonic welding, adhesive lamination, or other methods as described for other containers. In an embodiment, the pervaporation cooling drinking tube 602 is provided with a hydrophobic pervaporation layer 604 on the outside, which performs pervaporation cooling while significantly suppressing or reducing beverage leakage, and an internal liquid wetting layer. 605 is provided. When the beverage is introduced into the central portion 603 of the laminated structure 602, the beverage soaks into the hydrophilic material to form a liquid barrier 605, which allows air to enter the central portion 603 through the porous substrate 604. Is substantially prevented. The liquid soaked in the hydrophilic substrate 605 can freely permeate and vaporize through the external hydrophobic substrate 604. The combination of the hydrophilic substrate 605 and the hydrophobic substrate 604 of the tube structure 602 provides the advantage that a cooled beverage is supplied directly from the tube internal volume 603. As already described, this tube may be used for either a pouch with or without osmotic vaporization, and it can be used with any other or non-pervaporated container. In order to manufacture the pervaporation tube 602, there is a method of hydrophilizing the inside 605 of the tube by plasma processing the center of the hydrophobic porous PTFE tube.

浸透気化冷却装置の作用
浸透気化冷却装置の好適な構成は簡便なものであり、通常の環境下で容器の中の液体や固体を冷却、またその低音を維持することができ、それには機械式ポンプ作業のような重量や運搬上の制限も無く、浸透気化冷却の効率を上げるために外部の真空機構を共用する必要もない。ある好適な実施の形態では、図１（Ａ）のようなタイプの容器の半径寸法は中身の液体が自然対流により対流混合を起こすのに充分な大きさを持たせてある。その理由は、時として液体の熱伝導のみでは容器全体にわたって均一な温度分布を有効に維持するには不足することがあるからである。容器の内壁部分の液体が冷却されると、中心部に比べ内壁部分の液体の密度が下がる。この密度の差によって、冷たいほうの液体が容器の内壁に沿って下方へ流れ、底部に達した後は強制対流に対して自然対流と呼ばれる現象によって容器の中央部を循環するように上昇する。冷却率が充分に高くなると、対流の渦は容器の側方から離れていき、混合率が上昇する。 Operation of the pervaporation cooling device The preferred configuration of the pervaporation cooling device is simple and can cool the liquid or solid in the container and maintain its low sound under normal circumstances. There are no restrictions on weight and transportation as in pumping work, and there is no need to share an external vacuum mechanism to increase the efficiency of pervaporation cooling. In a preferred embodiment, the radial dimension of a container of the type as in FIG. 1A is large enough to allow the liquid in the contents to undergo convective mixing by natural convection. The reason is that sometimes only the heat conduction of the liquid is insufficient to effectively maintain a uniform temperature distribution throughout the container. When the liquid in the inner wall portion of the container is cooled, the density of the liquid in the inner wall portion is lower than that in the center portion. Due to the difference in density, the cooler liquid flows downward along the inner wall of the container, and after reaching the bottom, it rises to circulate through the central part of the container by a phenomenon called natural convection with respect to forced convection. When the cooling rate is sufficiently high, the convection vortex moves away from the side of the vessel and the mixing rate increases.

このような現象とその発現は計算された大きさを持たない変数、すなわちグラショフ数（重力場における液体の浮力の変数）とプラントル数（液体の熱的・容量的性質を示す変数）との組み合わせによって予見することができる。これら二つの変数の組み合わせから、ヌセルト数（全体的な熱伝達の変数）の計算が導かれる。浸透気化容器内の自然対流は同じ液体中の熱伝導に代わり浮揚する液体を解しての対流熱伝達を促すことにより冷却効率と装置の冷却率を高める。   This phenomenon and its manifestation are a combination of variables that do not have a calculated size, ie, the Grasov number (a variable for the buoyancy of a liquid in a gravitational field) and the Prandtl number (a variable that indicates the thermal and capacitive properties of the liquid). Can be foreseen. From the combination of these two variables, the Nusselt number (overall heat transfer variable) is calculated. Natural convection in a pervaporation vessel enhances cooling efficiency and cooling rate of the device by encouraging convective heat transfer over the floating liquid instead of heat conduction in the same liquid.

表１は相対湿度３０〜４１％、異なった大気流速のもとでの水に対する終止点における浸透気化冷却データと多孔質断熱基材の効果を示すものである。表２および表３は暗所（表２）および直射日光下（表３）での異なった相対湿度下の水に対する終止点浸透気化冷却データを示している。浸透気化基材はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）または焼成ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）である。Ｘ−７７４４、Ｘ−６９１９および４０２ＨＰとあるのはすべてＵＨＭＷＰＥで、有孔率、ポアサイズおよび厚さが表のとおり異なっている。

Figure 2007198728
Figure 2007198728
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 Table 1 shows the pervaporation cooling data and the effect of the porous heat insulating substrate at the end point for water under a relative humidity of 30 to 41% and different atmospheric flow velocities. Tables 2 and 3 show end point pervaporation cooling data for water under different relative humidity in the dark (Table 2) and in direct sunlight (Table 3). The pervaporation substrate is PTFE (polytetrafluoroethylene) or calcined UHMWPE (ultra high molecular weight polyethylene). X-7744, X-6919 and 402HP are all UHMWPE, with different porosity, pore size and thickness as shown in the table.
Figure 2007198728
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Figure 2007198728

表１は相対湿度３０％で異なった大気流速のもとでの水に対する終止点における浸透気化冷却データと、１／１６インチオープンセル多孔質ウレタン断熱基材の効果を示すものである。表２および表３は暗所および直射日光下での異なった相対湿度下の水に対する終止点浸透気化冷却データを示している。三つの表すべてにおいて、浸透気化基材はＰＴＦＥまたは焼成ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）である。   Table 1 shows the pervaporation cooling data at the end point for water under different atmospheric flow rates at 30% relative humidity and the effect of 1/16 inch open cell porous urethane insulation. Tables 2 and 3 show end point pervaporation cooling data for water under different relative humidity in the dark and in direct sunlight. In all three tables, the pervaporation substrate is PTFE or calcined UHMWPE (ultra high molecular weight polyethylene).

外部の相対湿度が下がった場合、また容器が直射日光下に置かれた場合は、容器の冷却効率の更なる上昇が見られるかもしれない。外部湿度が下がると、蒸気濃度勾配が上昇し、外部から加えられた熱は液体の温度と蒸気の圧力を上昇させ、それにより浸透気化流量の上昇が起こる。周囲の大気の条件や容器の形状や材質の選択によっては、このプロセスは大気温度より華氏２２度低い容器内温度を維持することができる。（表３参照。）７００ｍｌの水がこの冷却温度に達するまでの時間は、図９に示すように、さまざまな浸透気化基材、またそれらの組み合わせに対しおよそ２時間であった。   A further increase in the cooling efficiency of the container may be seen if the external relative humidity is reduced and if the container is placed in direct sunlight. When the external humidity decreases, the vapor concentration gradient increases, and heat applied from the outside increases the temperature of the liquid and the pressure of the vapor, thereby increasing the pervaporation flow rate. Depending on the ambient atmospheric conditions and the choice of container shape and material, this process can maintain a temperature in the container that is 22 degrees Fahrenheit below the ambient temperature. (See Table 3.) The time for 700 ml of water to reach this cooling temperature was approximately 2 hours for various pervaporation substrates and combinations thereof, as shown in FIG.

浸透気化冷却容器の好適な実施の形態のひとつとして、約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）から１０ｍｍ（約０．３９４インチ）の厚さを持つ浸透気化層を有する単独または結合された多孔質基材がある。さらに、浸透気化プロセスの効率を向上させるため、基材は熱伝導率が最小限である性質を持つことが好ましい。基材は実質的に蒸気の拡散を妨げないことが好ましく、それにはある実施の形態のようにポアサイズは約１００ｎｍより大きいことが望ましい。基材の好ましい表面有孔率は約２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％および８５％などを含め約１５％〜９０％の範囲である。過フッ化スチロフォーム、拡張多孔質基材、または中空溶融粒子からなるオープンセル多孔質基材などの熱伝導率の低い多孔質基材は、周囲の環境から容器内への好ましくない熱伝達を効果的に抑制または低減する働きがある。   One preferred embodiment of the pervaporation cooling vessel is a single or bonded porous with a pervaporation layer having a thickness of about 0.025 mm (0.001 inch) to 10 mm (about 0.394 inch). There is a substrate. Furthermore, in order to improve the efficiency of the pervaporation process, it is preferred that the substrate has the property of minimal thermal conductivity. The substrate preferably does not substantially interfere with vapor diffusion, and it is desirable for the pore size to be greater than about 100 nm, as in certain embodiments. Preferred surface porosity of the substrate is about 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% and 85 %, Etc., and ranges from about 15% to 90%. Porous substrates with low thermal conductivity, such as perfluorostyrofoam, expanded porous substrates, or open-cell porous substrates made of hollow molten particles, can lead to undesirable heat transfer from the surrounding environment into the container. It works to effectively suppress or reduce.

以上説明したさまざまな方法、技術は本発明を実現する多数の方法を示している。ただし、記述されたあらゆる目的や利点が個々の実施の形態のすべてにおいて実現されるとは限らないのは当然である。したがい、当業者であれば、たとえばここに開示または示唆された目的や利点のいくつかを必ずしも達成することなく、ここに開示された他の特定の一つまたは複数の利点をさらに高めるために上記の方法を実施し得ることが理解されよう。   The various methods and techniques described above illustrate a number of ways to implement the present invention. However, it is to be understood that not all described objects and advantages are realized in all individual embodiments. Thus, one of ordinary skill in the art may, for example, to further enhance one or more other specific advantages disclosed herein without necessarily achieving some of the objectives or advantages disclosed or suggested herein. It will be appreciated that the method can be implemented.

さらに、当業者であれば異なる実施の形態のさまざまな特徴が互いに交換可能であることも理解できよう。同様に、当業者は上記の特徴や工程、ならびに個々の特徴や工程の周知の均等物を併用または適用し、ここに記述した原則どおりの方法を実行することが可能であろう。   Further, those skilled in the art will also understand that the various features of the different embodiments are interchangeable. Similarly, those skilled in the art will be able to implement the method according to the principles described herein, using or combining the above features and steps, as well as known equivalents of the individual features and steps.

本発明をある実施の形態や実施例に即して説明したが、本発明は具体的に説明した実施の形態のみならず、他の代替的な実施の形態および／または使用法、またそれらの明らかな改変物や均等物をも含むことは、当業者の理解するところである。   Although the present invention has been described with reference to certain embodiments and examples, the present invention is not limited to the specifically described embodiments, and other alternative embodiments and / or usages thereof, It is understood by those skilled in the art that obvious modifications and equivalents are included.

（Ａ）は略平面状の多孔質基材が円筒形の本体の周囲に巻かれているか圧着されたボトルを示す斜視図、（Ｂ）は同分解斜視図。(A) is a perspective view which shows the bottle by which the substantially planar porous base material was wound around the cylindrical main body, or was crimped | bonded, (B) is the same exploded perspective view. ひとつの実施の形態による、二つのマクロ多孔質相の間に間挿された薄い膜を有する多層構造を示す部分分解図。1 is a partially exploded view showing a multi-layer structure having a thin membrane interposed between two macroporous phases, according to one embodiment. FIG. （Ａ）は補強リブにより多孔質基材の剛性を増した実施の形態を示す斜視図、（Ｂ）は同部分断面図。(A) is a perspective view which shows embodiment which increased the rigidity of the porous base material with the reinforcement rib, (B) is the fragmentary sectional view. （Ｃ）は補強リブにより多孔質基材の剛性を増した実施の形態を示す斜視図、（Ｄ）は同部分断面図。(C) is the perspective view which shows embodiment which increased the rigidity of the porous base material with the reinforcement rib, (D) is the fragmentary sectional view. 外部多孔質断熱材を有する容器を示す斜視図。このスリーブは中のボトル表面の放射熱を抑制しつつ、浸透気化流動と潜熱低減が可能である。The perspective view which shows the container which has an external porous heat insulating material. This sleeve can permeate vaporization and reduce latent heat while suppressing the radiant heat on the inside bottle surface. 容器の冷却のための有効表面積を増大させるためひだを形成した基材を有する容器の実施の形態を示す斜視図。表面積の増大により容器の冷却時間が短縮できる。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of a container having a pleated substrate to increase the effective surface area for cooling the container. By increasing the surface area, the cooling time of the container can be shortened. （Ａ）は浸透気化流動と容器内の液体減少を制限する調節可能なスリーブを備えた容器の実施の形態を示す斜視図、（Ｂ）は同部分断面図。このスリーブはボトルの内表面の直接放射による温度上昇をも抑制し、かつ浸透気化流動と潜熱減少を可能とするものであるのが好ましい。(A) is a perspective view which shows embodiment of the container provided with the adjustable sleeve which restrict | limits the pervaporation flow and the liquid reduction | decrease in a container, (B) is the fragmentary sectional view. This sleeve preferably suppresses temperature rise due to direct radiation on the inner surface of the bottle, and enables pervaporation flow and reduction of latent heat. 容器と共用可能なスポンジまたはスポンジ状の物質を含む二層式浸透気化スリーブを示す断面図。Sectional drawing which shows the two-layer-type pervaporation sleeve containing the sponge or sponge-like substance which can be shared with a container. 炭酸飲料などの液体を収納する中央ハウジングに使用する浸透気化冷却ジャケットの別の実施の形態を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows another embodiment of the pervaporation cooling jacket used for the center housing which stores liquids, such as carbonated drinks. さまざまな多孔質基材を用いた浸透気化冷却平衡について時間と冷却度の関係を表すグラフ。A graph showing the relationship between time and cooling degree for pervaporation cooling equilibrium using various porous substrates. 浸透気化冷却される飲用カップのひとつの実施の形態を示す斜視図。The perspective view which shows one embodiment of the drinking cup cooled by pervaporation. 浸透気化材の本体と浸透気化材の蓋とを有する浸透気化冷却式貯蔵容器（すなわちクーラー）のひとつの実施の形態を示す斜視図。The perspective view which shows one Embodiment of the osmosis | evaporation cooling storage container (namely, cooler) which has the main body of osmosis | evaporation material and the lid | cover of an osmosis | evaporation material. 浸透気化材の本体と浸透気化材の蓋とを有する浸透気化冷却式貯蔵容器（すなわちクーラー）のひとつの実施の形態を示す斜視図。The perspective view which shows one Embodiment of the osmosis | evaporation cooling storage container (namely, cooler) which has the main body of osmosis | evaporation material and the lid | cover of an osmosis | evaporation material. 浸透気化材の本体と浸透気化材の蓋とを有する浸透気化冷却式貯蔵容器（すなわちクーラー）のひとつの実施の形態を示す斜視図。The perspective view which shows one Embodiment of the osmosis | evaporation cooling storage container (namely, cooler) which has the main body of osmosis | evaporation material and the lid | cover of an osmosis | evaporation material. 浸透気化材を含む、好適な液体供給タンクを示す側面図。The side view which shows the suitable liquid supply tank containing a pervaporation material. 液体を満たした、ひだ付き浸透気化冷却タンクを備えたバックパックのひとつの実施の形態を示す側面図。The side view which shows one Embodiment of the backpack provided with the permeable pervaporation cooling tank with which the liquid was filled. ホルダーに多孔質布地ストラップを任意に装着した浸透気化冷却飲料ポーチを示す側面図。さらに、図示のポーチまたは他の容器と接合して瞬間冷却飲用または供給に使用できる、内部湿潤化可能な浸透気化冷却チューブも示されている。The side view which shows the pervaporation cooling drink pouch which attached | installed the porous fabric strap arbitrarily to the holder. Also shown is an internally wettable pervaporation cooling tube that can be joined to the illustrated pouch or other container and used for instant cooling drinking or delivery. ひとつの実施の形態による浸透気化冷却ジャケットを示す側面図。 これらの図面は好適な実施の形態を示すものであるが、ある実施の形態については単に例示または代表的な形態を示すに過ぎない。そのためいくつかの図面は、本発明のいずれの実施の形態にも含む必要はないが任意に設けることも可能な特徴を含んでおり、図示された容器や閉止具の形状、種類、あるいは特定の配置は本発明をそのように限定するものではない。The side view which shows the pervaporation cooling jacket by one embodiment. While these drawings illustrate preferred embodiments, certain embodiments are merely exemplary or representative. As such, some of the drawings include features that need not be included in any of the embodiments of the present invention, but can be optionally provided, such as the shape, type, or specific shape of the illustrated container or closure. Arrangement does not limit the invention as such.

Claims (17)

疎水性多孔質材を含む外部層を有するジャケット本体と、
前記外部層と重なっておりかつ前記外部層と流体連通する内部層とを有し、該内部層は揮発性液体を保持することが可能であり、
前記ジャケット本体は前記内部層が容器の少なくとも一部と接触できる形状をなしていることを特徴とする、容器冷却用ジャケット。 A jacket body having an outer layer comprising a hydrophobic porous material;
An inner layer that overlaps and is in fluid communication with the outer layer, the inner layer being capable of holding a volatile liquid;
The jacket for cooling a container, wherein the jacket main body has a shape that allows the inner layer to contact at least a part of the container. 前記内部層はスポンジ状の材料よりなることを特徴とする、請求項１に記載の冷却ジャケット。   The cooling jacket according to claim 1, wherein the inner layer is made of a sponge-like material. 前記内部層はひとつ以上の空洞を有することを特徴とする、請求項１に記載の冷却ジャケット。   The cooling jacket according to claim 1, wherein the inner layer has one or more cavities. 前記内部層は、該内部層の再充填および密封のため密封可能な開口部をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の冷却ジャケット。   The cooling jacket according to claim 1, wherein the inner layer further has a sealable opening for refilling and sealing the inner layer. 前記ジャケット本体は略円筒状であることを特徴とする、請求項１に記載の冷却ジャケット。   The cooling jacket according to claim 1, wherein the jacket body is substantially cylindrical. 前記内部層と前記外部層の間に中間層をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の冷却ジャケット。   The cooling jacket according to claim 1, further comprising an intermediate layer between the inner layer and the outer layer. 疎水性浸透気化層を含む浸透気化材を有する外部層と、
内部層とを有し、
前記外部層は冷却液塊と流体連通し、
前記内部層は該ガーメント着用者と熱接触状態にあることを特徴とする、冷却ガーメント。 An outer layer having a pervaporation material comprising a hydrophobic pervaporation layer;
An inner layer,
The outer layer is in fluid communication with the coolant mass;
The cooling garment, wherein the inner layer is in thermal contact with the garment wearer. 前記浸透気化層を支持する薄い液体バリア支持層よりなる中間層をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の冷却ガーメント。   The cooling garment according to claim 7, further comprising an intermediate layer made of a thin liquid barrier support layer that supports the pervaporation layer. 一体の衣服または防護スーツに組み入れられまたは一体に形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の冷却ガーメント。   The cooling garment according to claim 7, wherein the cooling garment is incorporated into or integrally formed with an integral garment or protective suit. 該ガーメントの着用者が冷却液を経口消費できるよう、前記冷却液塊と流体連通するチューブをさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の冷却ガーメント。   8. The cooling garment of claim 7, further comprising a tube in fluid communication with the coolant mass so that a wearer of the garment can orally consume the coolant. 浸透気化により発生した水分または他の液体を吸収する乾燥剤または吸収剤を含む再生可能な外部層をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の冷却ガーメント。   8. The cooling garment of claim 7, further comprising a renewable outer layer containing a desiccant or absorbent that absorbs moisture or other liquids generated by pervaporation. 前記外部層は浸透気化のための表面積を増大させるためひだを有することを特徴とする、請求項７に記載の冷却ガーメント。   The cooling garment according to claim 7, characterized in that the outer layer has pleats to increase the surface area for pervaporation. 前記内部層はヒートシーリングにより形成された、規則的なまたは曲がりくねった領域を有することを特徴とする、請求項７に記載の冷却ガーメント。   The cooling garment according to claim 7, wherein the inner layer has a regular or tortuous region formed by heat sealing. 外部浸透気化層を含む細長い中空の管状構造を有し、前記外部浸透気化層は親水性物質を含む多孔質内部層と重なる疎水性物質を含み、前記内部層は液体が通過できる内腔を形成していることを特徴とする、浸透気化冷却チューブまたはストロー。   It has an elongated hollow tubular structure including an external pervaporation layer, and the external pervaporation layer includes a hydrophobic substance that overlaps a porous inner layer including a hydrophilic substance, and the inner layer forms a lumen through which liquid can pass. A pervaporation cooling tube or straw, characterized in that 使用中は液体が前記多孔質内部層に滲入し液体の障壁を形成し、もって前記外部層を介して前記管状構造に入る空気の量を低減することを特徴とする、請求項１４に記載のチューブ。   The liquid according to claim 14, characterized in that, in use, liquid penetrates into the porous inner layer to form a liquid barrier, thereby reducing the amount of air entering the tubular structure through the outer layer. tube. 前記管状構造は該チューブの内表面が親水性である疎水性多孔質チューブからなることを特徴とする、請求項１４に記載のチューブ。   The tube according to claim 14, wherein the tubular structure comprises a hydrophobic porous tube having an inner surface of the tube that is hydrophilic. 前記容器本体の周囲またはひとつの面に、浸透気化により発生した水分または他の液体を吸収する乾燥剤または吸収剤を含む再生可能な外部層としてのスリーブを配置可能にしたことを特徴とする請求項１の浸透気化冷却容器。   A sleeve as a reproducible outer layer including a desiccant or an absorbent that absorbs moisture or other liquid generated by pervaporation can be disposed around or on one surface of the container body. The pervaporation cooling container according to Item 1.
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