(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2021510194
(43)【公表日】20210415
(54)【発明の名称】冷却を提供するためのシステム、方法、および装置
(51)【国際特許分類】
   F25B 19/04 20060101AFI20210319BHJP
   B05B 7/28 20060101ALI20210319BHJP
   F28F 13/04 20060101ALI20210319BHJP
   A41D 13/005 20060101ALI20210319BHJP
【FI】
   !F25B19/04
   !B05B7/28
   !F28F13/04
   !A41D13/005 103
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】24
(21)【出願番号】2019572524
(86)(22)【出願日】20180709
(85)【翻訳文提出日】20191224
(86)【国際出願番号】US2018041195
(87)【国際公開番号】WO2019014085
(87)【国際公開日】20190117
(31)【優先権主張番号】62/530,772
(32)【優先日】20170710
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】16/012,329
(32)【優先日】20180619
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
(71)【出願人】
【識別番号】519460144
【氏名又は名称】サーモビオニクス エルエルシー
【住所又は居所】アメリカ合衆国,マサチューセッツ州 02127,ボストン,307 ウエスト サード ストリート
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ダビドヴィッツ,テレンス
【住所又は居所】アメリカ合衆国,マサチューセッツ州 02127,ボストン,307 ウエスト サード ストリート
【テーマコード(参考)】
3B011
4F033
【Fターム(参考)】
3B011AA01
3B011AC01
4F033QA04
4F033QB02Y
4F033QB03X
4F033QB12Y
4F033QB15X
4F033QD03
4F033QD11
4F033QE02
4F033QF01X
4F033QF08X
(57)【要約】
装置が開示される。本装置は、冷却流体通路(310、510、810、910)、冷却流体通路(310、510、810、910)の上流部または下流部に配置されたガス状流体ブロワ(315、515、705)、および冷却流体通路(310、510、810、910)の上流部に配置された液滴噴霧器(335、720)を有する。冷却流体通路(310、510、810、910)の表面部は疎水性である。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上流部および下流部と流体連結している冷却流体通路(310、510、810、910)と、
前記冷却流体通路(310、510、810、910)の前記上流部または前記下流部に配置されたガス状流体ブロワ(315、515、705)と、
前記冷却流体通路の前記上流部に配置された液滴噴霧器(335、720)と
を備え、
前記冷却流体通路の内部表面部は疎水性(310、510、810、910)である、
装置。
【請求項2】
熱源(100、830、930、1030、1130)が前記冷却流体通路の下流部に配置される、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記冷却流体通路(310、510、810、910)の前記内部表面部は超疎水性である、請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記ガス状流体ブロワ(315、515、705)は空気ブロワである、請求項1に記載の装置。
【請求項5】
前記冷却流体通路は、前記冷却流体通路の高さの2倍以上の幅を有する、請求項1に記載の装置。
【請求項6】
前記冷却流体通路(310、510、810、910)の前記内部表面部は撥水性である、請求項1に記載の装置。
【請求項7】
前記冷却流体通路(310、510、810、910)の前記内部表面部は、120度以上で180度未満の水接触角を有する、請求項1に記載の装置。
【請求項8】
前記内部表面部は約0.2〜約0.95の間の反発係数を有する、請求項1に記載の装置。
【請求項9】
前記液滴噴霧器に流体連結されるリザーバー(330、530、735)およびポンプ(325、525、725、730)をさらに含む、請求項1に記載の装置。
【請求項10】
ガス状流体流を通路(310、510、810、910)内に供給することと、
液滴を前記ガス状流体流中に噴霧することと、
前記ガス状流体流中の前記液滴を前記通路(310、510、810、910)の表面からはじくことと、
前記液滴を含む前記ガス状流体流を熱源(100、830、930、1030、1130)に向かわせることと
を含み、
前記液滴をはじくことは、前記液滴のサイズを維持することを含む、
方法。
【請求項11】
前記ガス状流体流は気流である、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記液滴は水滴である、請求項10に記載の方法。
【請求項13】
前記液滴をはじくことは、前記通路(310、510、810、910)の前記表面において前記液滴を実質的に球形にすることを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
前記液滴をはじくことは、前記通路(310、510、810、910)の前記表面上で前記液滴の凝集を実質的に防ぐことを含む、請求項10に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本出願は、2018年6月19日に出願された米国非仮特許出願第16/012,329号、および2017年7月10日に出願された米国仮特許出願第62/530,772号の利益を主張し、その両方は参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は一般に、冷却を提供するためのシステム、方法、および装置に関し、より詳細には、熱源の冷却を提供するためのシステム、方法、および装置に関する。
【背景技術】
【0003】
多くの熱源を冷却するために、いくつかの一般的な方法、すなわち、単相の顕熱冷却、ならびに(冷却流体と熱源との間の温度差に起因した)顕熱冷却および冷却剤(多くの場合、空気と水、水は蒸発によって著しい冷却を提供するのに役立つ)の第二相の蒸発に起因した冷却の組合せを伴い得る、二相冷却がある。
【0004】
単相冷却の代わりに二相冷却を導入すると、顕熱冷却だけよりも熱交換率を著しく向上させることにより強力な利益を提供できる。多くの熱源がそれらに関して二相冷却を実施することから恩恵を受けることになり得る。
【0005】
例えば、コンピュータ処理チップは多くの場合、その上に強制的に空気を吹き付けるヒートシンクで冷却される。温度限界は多くの場合、チップの性能を制限する。二相プロセスによって熱伝達率が向上すると、この温度限界を除去できる。それは、サポートするハードウェア(例えば、空調装置および冷却塔)の削減などの、他の利益もシステムにもたらし得る。
【0006】
しかし、二相冷却の実装には重要な課題がある。それは多くの場合、スプレーヘッドおよび関連ハードウェアの使用を伴う。これらのスプレーヘッドは、制限された表面積をカバーするか、または噴霧がさらに大きな表面積に拡散するのを可能にするために膨大な空間を伴い得る。従って、適切な噴霧を容易にするために多数のスプレーヘッドが使用され得る。液滴の蒸発を加速するために熱源の上に気流を導入すると、液滴を望ましくない方向にとばし得る。
【0007】
これらの課題は、二相冷却の適用可能性を、スプレーヘッドを操作するための十分な容積がある、冷却塔などの、より制限された状況のセットに制限している。二相冷却から恩恵を受けることができる1つの追加のタイプの熱負荷は、人からの代謝熱である。
【0008】
温度と湿度が調節された環境外部の人々を直接冷却するための従来の技術が存在する。以下で説明するように、これら従来の技術は典型的には、有効性の欠如および/または過度のシステム重量を伴うことに基づいて失敗する。
【0009】
従来の蒸発ベスト(evaporative vest)は、それらの織物および関連した吸湿材に吸収される水分量を保持する。ベスト周辺の気流が吸収された水を蒸発させて冷却効果をもたらす。しかし、従来の蒸発ベストは、防弾チョッキまたはライダージャケットなどの、他の衣類の下ではうまく機能しない。これらの従来の製品は典型的には、風または他の作動源によって供給されている気流にも依存する。その結果、従来の蒸発ベストは、ほとんど、または全く風がない高湿度条件ではその機能が不十分である。また、従来のシステムが蓄えることができる水分量は限られていて、これらのシステムに水を再補充する際には、多くの場合、ユーザーによってベストまたは衣類を脱ぐことを伴う。蒸発は典型的には、従来の衣類の外側層上で生じ、その衣類がまず冷却され、その後に身体の冷却が続くので、間接的に身体を冷却する。この間接冷却は冷却力の低下、および低効率な水使用となる。また、ベストのある領域が乾燥すると、その領域は断熱材として機能して、着用者を冷やす代わりに温める。
【0010】
従来の強制対流技術は、強制対流配置を含み、人の身体に外部環境の空気を供給するファンと共に動作する。この空気は、着用者から出る汗を蒸発させることによって、または着用者の皮膚と空気との間の温度差に起因した顕熱冷却によって、人を冷却し得る。顕熱冷却成分は、温度が上昇するにつれて低下し、空気温度が皮膚温度(おおまかに華氏93度)と等しくなるとゼロになる。多くの環境において外部温度はこのレベルを容易に超え得、この時点で、所与の面積上に十分な汗の供給がない限り、人の身体にわたって吹き付ける外気は逆効果を招き得る。しかし、ほとんどの設計では、給気から離れた身体の領域よりも、給気に最も近いいくつかの領域からずっと迅速に蒸発するので、強制対流をユーザーの皮膚上に存在する汗と一致させることは困難である。また、発汗は身体が熱くなって快適ではなくなるときにだけ増大するので、着用者を快適に保ちながらの有効性は限られるであろう。
【0011】
従来の保冷ソリューションは、氷または他の相変化物質のいずれかを保持するポーチを有するベストまたは他の衣類を含み得る。これらの製品は多くの場合、それらを冷蔵庫に入れることによってチャージされ、その後、一旦凍ると装着される。しかし、保冷ソリューションは、比較的短い使用期間を伴う。これらの製品は、完全に凍っている場合に最も効果的であるが、それらが解けると有効性を失い始め、最終的には実質的に全ての有効性を失う。また、融解は、蒸発よりも単位当たりに供給する冷却力が少ない(例えば、蒸発の潜熱は、融解に関連した潜熱よりも数倍高い)。これらの技術は、チャージするための冷凍庫も伴い、それは常に利用可能とは限らない。
【0012】
従来の冷水冷却ソリューションは典型的には、身体と密接に接触して冷水を保持するベスト内の可撓性チューブのコイルを使用して人の身体を冷却する。水は典型的には、蒸気圧縮システム、氷、または熱電手段によって冷やされる。従来の冷気ソリューションは、冷水システムと同様に動作し、蒸気圧縮、氷、または熱電を利用して冷却する。冷水および冷気は、蒸発ベストおよび強制対流冷却システムよりも冷却の効率性を改善できるが、一般に、動作するために相当な電力および/または大きな氷貯蔵リザーバーを伴う。これは、重くて高価な電池および/または氷リザーバーにつながる。空気または水流体を周囲温度以下に冷却するために蒸気圧縮または熱電システムが使用される場合、これらのシステム自体がかなりの重量を追加する(例えば、コンプレッサ、熱交換器、熱電素子、および/または電池に基づく)。これらシステムが提供し得る冷却力の量は、着用者が最小限の装備の重さで動き回ることを望むモバイル用途に対しては、重量によって制限される。これらのシステムも費用がかかる。
【0013】
開示する例示的なシステムおよび方法は、既存の技術における前述の欠点および/または他の欠陥の1つ以上を克服することを対象とする。
【発明の概要】
【0014】
1つの例示的な態様では、本開示は装置を対象とする。本装置は、冷却流体通路、冷却流体通路の上流部または下流部に配置されたガス状流体ブロワ、および冷却流体通路の上流部に配置された液滴噴霧器を含む。冷却流体通路の表面部は疎水性である。
【0015】
別の態様では、本開示は方法を対象とする。本方法は、ガス状流体流を通路内に供給すること、液滴をガス状流体流中に噴霧すること、ガス状流体流中の液滴を通路の表面からはじくこと、および液滴を含むガス状流体流を熱源に向かわせることを含む。液滴をはじくことは液滴のサイズを維持することを含む。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の例示的なシステムの背面図を示す。
【図2】本発明の例示的なシステムの前面図を示す。
【図3】本発明の例示的なシステムの斜視図を示す。
【図4】本発明の例示的なシステムの概略図を示す。
【図5】本発明の例示的な装置の概略前面図を示す。
【図6】本発明の例示的な装置の概略前面図を示す。
【図7】本発明の例示的な装置の概略前面図を示す。
【図8】本発明の例示的な装置の平面図を示す。
【図9】本発明の例示的な装置の斜視図を示す。
【図10】本発明の例示的な装置の側面図を示す。
【図11】本発明の例示的な装置の背面図を示す。
【図12】本発明の例示的な装置の概略前面図を示す。
【図13】本発明の例示的な装置の概略前面図を示す。
【図14】本発明の例示的な装置の斜視図を示す。
【図15】本発明の例示的な装置の断面図を示す。
【図16】本発明の例示的なシステムの概略図を示す。
【図17】本発明の例示的なシステムの概略図を示す。
【図18】本発明の例示的なシステムの概略図を示す。
【図19】本発明の例示的なシステムの概略図を示す。
【図20】本発明の例示的なシステムの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図1、図2、および図3は、例示的なシステム300を示す。システム300は例えば、ユーザー100によって着用され得る。例えば、ユーザー100はシステム300を、衣服、付属品、および/または装備の下に着用し得る。ユーザー100は、軍服または警察官制服および装備、消防服および装備などの効用服および装備、サッカーユニフォームおよび装備などの競技用ウェアおよび装備、アウトドアウェア、ならびに/または外出用ウェアの下にシステム300を着用し得る。例えば、システム300は軍用または警察用防護服の下に着用され得る。また、例えば、システム300は、比較的暖かい温度で着用される任意の衣類、衣服、付属品、および/または装備の下にユーザーによって着用され得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、システム300は、例えば、以下で説明するような、二相疎水性チャネル冷却装置であり得る。
【0018】
図1、図2、および図3に示すように、システム300は、冷却システム305および流れ組立体310を含み得る。冷却システム305は、流れ組立体310によって熱源を冷却するように動作し得る。以下で説明する例示的な流れに関連して、冷却システム305は流れ組立体310より上流に、または流れ組立体310の上流部に配置され得る。また、例えば、冷却システム305のいくつかの部分は、流れ組立体310の下流部に配置され得る。例示的な流れは、上流(例えば、所与の上流位置)から下流(例えば、所与の下流位置)へ移動する流れ方向で流れ得る。
【0019】
冷却システム305は、少なくとも1つのブロワ315、電源320、ポンプ325、リザーバー(reservoir)330、噴射組立体335、マニホールド通路340、およびコントローラ345を含み得る。コントローラ345は、ポンプ325およびブロワ315に電力を供給するために電源320を制御して、例えば、以下で説明するように、冷却流体をリザーバー330から噴射組立体335を介して引き出し、その冷却流体を含む流れを流れ組立体310を通して提供するように動作し得る。
【0020】
例示的な冷却流体は熱源を冷却するのに適した任意の流体であり得る。冷却流体は、ガス状流体、液体流体、および/またはガス状流体と液体流体の混合物であり得る。例えば、冷却流体は、水滴などの、液滴を含む気流であり得る。冷却流体は、水滴の水噴霧などの噴霧を含む気流であり得る。冷却流体は、水、エチレン、プロピレングリコール、および/または任意の他の適切な冷却剤から成る液滴を含む気流でもあり得る。例えば、冷却流体は、水、エチレン、プロピレングリコール、および/もしくは任意の他の適切な冷却剤の1つまたはその混合物を含む噴霧を有する気流を含み得る。冷却流体は、空気または空気の混合物以外の任意のガス状流体および前述した例示的な材料の液滴を混入させ得る他のガス状流体も含み得る。例示的な冷却流体は、冷却流体(例えば、気流)中の液滴の凝集を実質的に防ぐために、例えば以下で説明する疎水性および/または超疎水性表面によってはじかれ得る、任意のガス状流体、液体流体、および/またはガス状流体と液体流体の混合物であり得る。
【0021】
ブロワ315は、空気、水もしくは他の流体と混合された空気、および/または流れ組立体310を通るのに適した任意の他の流体などの、流体を吹き飛ばすための任意の適切な装置であり得る。ブロワ315は、前述の例示的な冷却流体を吹き飛ばすための任意の適切な装置であり得る。例えば、ブロワ315は、エアムーバー(air mover)などの流体ムーバー、軸流もしくは遠心型のファン、または空気もしくは空気と1つ以上の流体の混合物などの流体を移動させるための任意の他の適切なタイプのブロワもしくはファンであり得る。また、例えば、ブロワ315は、加圧流体源(例えば、圧縮空気または他の加圧ガス状流体の源)などの流体源であり得る。ブロワ315は、例えば、「押す(push)」または「引く(pull)」(例えば、吸引)構成で配置され得る。例えば、ブロワ315は、「押す」構成ではシステム300の上流部に、または「引く」構成ではシステム300の下流部に配置され得る。
【0022】
電源320は、システム300の構成要素に電力を供給するための任意の適切な電源であり得る。電源320は、電源コンセントまたは発電機などの電力源用のプラグまたは他の接続であり得る。モバイル用途に対して、電源320は、電池または他の適切なエネルギー源であり得る。例えば、電源320は、例えば、電力貯蔵装置、太陽電池式電力貯蔵装置、および/または任意の他の適切なタイプの電源などの、電力源であり得る。電源320は、一次電池バッテリおよび/または二次電池バッテリを含み得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、電源320は、リチウム電池、リチウムイオン電池、アルカリ乾電池、ニッケルカドミウム電池、および/または亜鉛炭素電池を含み得る。
【0023】
ポンプ325は、リザーバー330内に貯蔵された液体流体(例えば、液体)の加圧、および噴射組立体335を通した流体の流れの加圧のための任意の適切なポンプであり得る。ポンプ325は、例えば、圧電ポンプ、ダイアフラムポンプ、遠心ポンプ、または羽根車式ポンプなどの、任意の適切なタイプのポンプであり得る。
【0024】
リザーバー330は、液体流体を貯蔵するための任意の適切なリザーバーであり得る。リザーバー330は、水および/または前述の任意の他の例示的な冷却流体を貯蔵し得る。リザーバー330は、ガス状流体またはガス状流体と液体流体の混合物を含む流体を貯蔵し得るとも考えられる。リザーバー330は、非加圧または加圧流体を貯蔵し得る。リザーバー330は、剛性または可撓性リザーバーであり得る。例えば、リザーバー330は、ポリマー材料、エラストマー材料、および/または任意の他の適切なタイプの材料から形成された可撓性空気袋であり得る。リザーバー330は、軟質もしくは硬質プラスチック材料または金属からも形成され得る。
【0025】
噴射組立体335は、ポンプ325、リザーバー330、およびマニホールド通路340を流体連結するための任意の適切な組立体であり得る。噴射組立体335は、噴射部350および通路355を含み得る。噴射部350は、剛性パイプまたはチューブから形成された噴射口であり得る。例えば、噴射部350は、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体などの液体流体をリザーバー330からブロワ315に供給するために、狭壁および/または細径チューブ(例えば、針チューブ)であり得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、噴射組立体335は、複数の噴射部350を含み得る。噴射部350は、ブロワ315内に、ブロワ315に、またはブロワ315の近くに配置され得る。噴射部350は、通路355を通してポンプ30に連結され得る。通路355は、ポンプ30をリザーバー330にも連結し得る。通路355は、チューブまたはパイプであり得る。例えば、通路355は、可撓性PVCなどの可撓性チューブまたはパイプであり得る。
【0026】
コントローラ345は、機械処理を自動化するための当技術分野で既知の任意のタイプのプログラマブル論理制御装置であり得る。コントローラ345は、論理制御装置のための当技術分野で既知の任意の材料から作られ得、金属、プラスチック、または別の耐久性材料製の保護筐体を含み得る。コントローラ345は、それが冷却システム305の他の構成要素に連結できるようにする入力/出力配置を含み得る。コントローラ345は、ユーザーインタフェース(例えば、システム300の、またはシステム300と関連付けられた任意の部分上に配置された任意の適切なユーザーインタフェース)からの入力を処理するためのデジタルまたはアナログ技術を利用して、システム300を制御するための出力を作成し得る。コントローラ345は、いくつかの電線を通して、および/または無線データ伝送を通して、システム300の様々な構成要素と通信し得る。コントローラ345は従って、システム300を操作するためにオペレータのコマンドを処理および実行することが可能であり得る。例えば、コントローラ345は1つ以上のブロワ315、ならびにポンプ325および電源320に電気的に接続され得る。コントローラ345は、システム300の任意の適切なセンサーにも接続され得る。例えば、コントローラ345は、温度データ、湿度データ、圧力データ、および/または任意の他の所望のタイプのデータを検知し得るシステム300の1つ以上のセンサーに接続され得る。例えば、コントローラ345は、空気の温度と湿度および/または冷却すべき物体(例えば、熱源)の温度などの、様々な制御パラメータをモニターするために使用され得る。これらのおよび他の例示的なパラメータに基づいて、コントローラ345は、ブロワ315のオンもしくはオフ、ブロワ315の速度の変更、および/または液体(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体)の流速もしくはポンプ325のデューティサイクルの変更を行い得る。例えば、コントローラ345は、任意の所望の制御パラメータをモニターして、例えば、システム300の気流および/または水流速(例えば、または前述の任意の他の例示的な冷却流体の流速)を変更し得る。
【0027】
図1および図2に示すように、冷却システム305はユーザーの胴体上に配置され得る。例えば、ブロワ315は流れ組立体310の下にユーザーの臀部近くに置かれ得る。流れ組立体310は、図2に例示するように胸部領域の下のユーザーの胴体、および/またはユーザーの任意の他の部分(例えば、胸部、腕、および/または脚)を覆い得る。例えば、流れ組立体310は、図1に例示するように、ユーザーの臀部から肩まで続いて、ユーザーの背中の比較的大きい表面積を覆い得る。同様に図1に例示するように、冷却システム305はユーザーの背中および/または任意の他の所望の位置に配置され得る。
【0028】
図4に概略的に例示するように、流れ組立体310は、連結通路360、1つ以上の通路365、および1つ以上の通路370を含み得る。連結通路360は、冷却システム305のマニホールド通路340を1つ以上の通路365および370と連結し得る。例えば、通路360、365、および370は、流れ組立体310を形成する複数のサブダクト構成要素および/またはダクト構成要素であり得る。通路360、365、および/または370の一部または実質的に全部は、例えば以下で説明するように、それらそれぞれの底面(例えば、ユーザーまたは他の熱源に面している)上に開口部(例えば、穴または細孔)を含み得る。例えば、通路360、365、および/または370の一部は開口部を有し得、一部は開口部を有していない可能性がある。マニホールド通路340は同様に、例えば以下で説明するように、例示的な開口部を有するか、または例示的な開口部を有していないかのいずれかであり得る。マニホールド通路340は、システム300内部の冷却流体の流れを調整し得る内部羽根を有し得る。また、例えば、通路360、365、および/または370は、流れ組立体310内部の冷却流体の流れを調整するための内部羽根を含み得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、連結通路360は、実質的に水平方向に伸び得、複数の通路365および370に結合し得る。また、例えば、通路360、365、および370は、流れ組立体310の構成、形状、および/またはサイズに基づいて任意の所望の配置を形成し得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、マニホールド通路340は冷却流体(例えば、水噴霧および空気または前述の任意の他の例示的な冷却流体)を通路360、365、および370に拡散および分配し得るが、冷却流体がマニホールド通路340から熱源に直接出るのを許可しない可能性がある。また、例えば、通路340、360、365、および370は、冷却流体を他の通路に分配するとともに、ユーザーの皮膚へ直接噴霧し得る。
【0029】
図5、図6、および図7は、流れ組立体310の例示的な実施形態を例示する。例えば、例示的な実施形態は、ユーザーの胴体を覆い得る流れ組立体310で使用され得る。また、例えば、通路360、365、および/または370の任意の所望の配置は、冷却流体の流れを流れ組立体310の任意の所望の配置に供給するために使用され得る(例えば、胴体、腕、脚、および/またはユーザーの身体の任意の他の部分を覆う)。通路360、365、および/または370は、例えば、通路の高さの2倍以上の幅を有し得る。
【0030】
流れ組立体310の構成要素(例えば、および/または冷却システム305の構成要素)は、流れを促進するための任意の適切な材料から形成され得、例えば、ポリマー材料、構造用金属(例えば、構造用鋼)、共重合体材料、熱可塑性および熱硬化性重合体、樹脂含有材料、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ABSとPCの混合、アセタール(POM)、アセテート、アクリル(PMMA)、液晶ポリマー(LCP)、マイラ、ポリアミド−ナイロン、ポリアミド−ナイロン6、ポリアミド−ナイロン11、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエチレン(PE)、低密度PE(LDPE)、高密度PE(HDPE)、超高分子量PE(UHMW PE)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポルポリプロピレン(PolPolypropylene)(PP)、ポリフタラミド(PPA)、硫化ポリフェニレン(PPS)、ポリスチレン(PS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリスルホン(PSU)、ポリウレタン(PU)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩素化ポリ塩化ビニル(CPVC)、フッ化ポリビニリデン(PVDF)、スチレンアクリロニトリル(SAN)、テフロンTFE、熱可塑性エラストマー(TPE)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、および/もしくは工業用熱可塑性ポリウレタン(ETPU)、ゴムもしくはシリコンゴムまたはそれらの任意の適切な組合せなどである。
【0031】
図8は、通路370の例示的な内部表面部(例えば、内部表面を有する)であり得る表面部375を例示する。通路340、360、および/または365も、表面部375と類似した特徴を含む表面部を有し得る。表面部375は、複数の開口部を含み得る。開口部は様々な開口サイズを有し得る。例えば、図8に例示するように、開口部は、比較的小さい開口サイズ(例えば、直径)をもつ開口部380から比較的大きい開口サイズをもつ開口部385までサイズが変わり得る。例えば、開口部は、開口部380から開口部385へ移動する方向に徐々にサイズが増大(例えば、漸増的に増加)し得る。開口サイズはまた、ランダムで、サイズ変更パターンに従い、かつ/または同じくらいのサイズであり得る。表面部375は、表面部375上に配置され得る表面部(例えば、以下で説明する上面部)を支持し得る複数の突起390(例えば、パイロン)も含み得る。表面部375は、例示的な開口部(例えば、開口部380および385)に配置され得る突起395をさらに含み得る。突起395は、例えば以下で説明するように上面部も支持し得る。突起395は、例えば、湾曲しているか、または半円形状であり得、例示的な開口部の後方に(例えば、下流側に隣接して)配置され得る(例えば、冷却流体が例示的な通路を通って流れる方向に対して)。突起390および/または395は、表面部375と一体的に形成され得る。突起390および/または395を含む表面部375は、射出成形、3−Dプリンティング、または任意の他の適切な技術によって形成され得る。
【0032】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、1つ以上の通路は開口サイズ(例えば、小から大へ)の勾配を含み得る。当初、比較的小さい開口部の上を流れる冷却流体において空気および水滴(例えば、または前述の任意の他の例示的な冷却流体)の大きい流量があり得るが、この流量はますます多くが流出するにつれて低減する。それに応じて、開口サイズ(例えば、開口部380および開口部385の)は、流量が低減するにつれて増大し、それは、ほぼ等量の空気と水滴(例えば、または前述の任意の他の例示的な冷却流体)が通路に沿って出るのを可能にし得る。これはシステム300が、比較的均一な熱分布を有する熱源を冷却するのを支援し得る。また、例えば、一様でない冷却が望ましい(例えば、ある位置では他よりも多くの冷却が望まれる)場合、開口サイズおよび/または位置はそれに応じて適合するように調整され得る。
【0033】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、突起395は、例示的な開口部(例えば、開口部380および385)を通る所望の気流および液滴流を設定するのを支援することにより冷却流体(例えば、噴霧および空気の)の流れを制御するのも支援し得る。例えば、比較的小さい液滴サイズは、気流中を移動している比較的大きい液滴よりもぴったりと気流の流路に適合し得る。突起395を有する開口部は、突起395のない開口部よりも液体(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体)の液滴を多く捕捉し得る(例えば、および/または大きい突起395は小さい突起395よりも多くの液滴を捕捉し得る)。突起395は、二相流を制御するための任意の所望の形状、サイズ、および/または設計であり得る。例えば、突起395は、開口部(例えば、開口部380または開口部385)を通る液滴流に対する気流の比を含む、気流および/または液滴流特性を変更するために必要に応じて構成され得る。
【0034】
図9は、通路370の表面部375の詳細な斜視図を例示する(例えば、通路340、360、および/または365は類似の特徴を含む表面部を有し得る)。突起390は、突起390の上部に(例えば、表面部375から離れて配置された突起390の端部に)配置され得る部分400を含み得る。部分400は、例えば、円筒形状、長方形もしくは正方形、および/または多角形などの、任意の適切な形状を有し得る。
【0035】
表面部375は壁部405(例えば、側壁)を含み得る。壁部405は切開部によって穴を開けられ得、凹部410を含み得る。凹部410は、壁部405からの三角形の側壁切開部であり得る。
【0036】
図10は、通路370の側面図(断面)を例示する(例えば、通路340、360、および/または365は類似の特徴を含む表面部を有し得る)。表面部415(例えば、上面部)は、表面部375と415との間に空洞420が形成されるように、表面部375(例えば、底面部)上に配置されるか、または取り付けられ得る。表面部415は、空洞420(例えば、ダクト)の上部を形成し得、可撓性材料から形成され得る。表面部415は、任意の適切な伸縮可能または拡張可能材料、例えば、エラストマー材料、天然ゴム、合成ゴム、ネオプレン、クロロプレン、ビニル材料、熱可塑性エラストマー、または適切な弾性特性を有する任意の他の適切なタイプの材料などを含み得る。例えば、表面部415は、ゴムの可撓性薄層であり得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、表面部415は、30Aデュロメータをもつ1/64”厚さのネオプレンシートであり得る。表面部415は、例えば、図10に例示するように、突起390の部分400を受け入れるように位置合わせされて押し下げられ得る複数の比較的小さい穿孔を有するように穴を開けられ得る。部分400の周辺にぴったりと合う表面部415の弾性材料によって密閉が作られるように、穿孔は部分400の直径よりも小さい可能性がある。突起390は、表面部415を支持して、システム300の動作中に比較的一定であり得る空洞420の所望のサイズ(例えば、チャネルサイズ)を維持するのに役立ち得る。例えば、突起390は、例示的なダクトが動作中に可撓であって、任意の湾曲した表面(例えば、ユーザーの)に一致するのを依然として可能にしながら、挟まる(pinch)ことも膨れることもなく気流および液滴流が空洞420を通って流れるのを可能にするために、表面部415を支持し得る。壁部405も、さらなる可撓性を追加するために構成された凹部410を備えて、可撓性であり得る。
【0037】
図10に示すように、通路370も、表面部375の外部表面上(例えば、突起390をもつ内部表面の向かい合った表面上)に配置された複数の突起425を含み得る。通路340、360、および/または365は類似の特徴を含み得る。突起425は、通路370の底外部表面から(例えば、表面部375の外部表面から)、衣類および/または装備の下に流れ組立体310を着用しているユーザーなどの熱源に向かって突き出得る。突起425は、表面部375と同様の材料から形成され得、表面部375と一体的に形成され得る(例えば、突起400と同様)。部分430は、突起425上に配置され得る。部分430は、織物で覆われたゴム発泡体、ネオプレン材料、および/または表面部415と同様の材料などの、材料を含み得る。例えば、部分430は、部分430を含む流れ組立体310がユーザーの身体に押し付けられる場合に、ユーザーによって心地よく着用されるのに適した任意の材料から形成され得る。
【0038】
突起425および部分430は、通路340、360、365、および/または370をユーザーの身体の表面、他の熱源、または冷却すべき他の物体の上に浮かせた状態にしておくのに役立ち得る。突起425および部分430はそれにより、気流および液滴流(例えば、水滴および気流または前述の任意の他の例示的な冷却流体の流れ)が例示的なダクトの下を移動して、冷却流体を比較的広い領域に分散させるのを可能にし得る。開口部380および/または385は、冷却流体の噴霧が例示的な開口部(例えば、開口部380および/または385)を出るときにさらに方向付けするために、表面部375(例えば、熱源に面している)の外部部分上に追加のデフレクタを有し得る。
【0039】
マニホールド通路340、連結通路360、通路365、および/または通路370の内部表面および/または表面部は、疎水性ならびに/もしくは超疎水性であり、かつ/または疎水性および/もしくは超疎水性層もしくは被膜でコーティングされ得る。例示的な疎水性表面(例えば、層、部分、または被膜)は、例えば、水をはじくか、実質的に水をはじく(または前述の任意の他の例示的な冷却流体をはじく)傾向があり得る。例示的な疎水性表面(例えば、層、部分、または被膜)は、例えば、約90度以上(例えば、約90度〜約150度の間、または約90度〜約175度の間)、または約120度以上で180度未満の水との接触角を示し得る。超疎水性表面(例えば、層、部分、または被膜)は、例えば、約150度以上(例えば、約150度〜約175度の間、約150度〜約179度の間、または約160度〜約175度の間)の水との接触角を示し得る。約150度以上の接触角で、水(例えば、または前述の任意の他の例示的な冷却流体)は超疎水性部の上に実質的に球を形成(例えば、ほぼ球を形成)し得、表面にはうまくくっつかない(例えば、付着しない)可能性がある。表面は、ロータス効果または「Cassie Regime」を達成することがわかっているものであり得る。例えば、疎水性または超疎水性表面は、水滴をはじくか、または壁から容易にはぎ取るか、もしくは壁に沿って進ませる高い傾向があり得る(例えば、疎水性または超疎水性表面は、高度に撥水性(repellant)であり得る)。例えば、疎水性および/または超疎水性層もしくは被膜は、0よりも大きい反発係数を示し得、そのため、液滴は撥水表面に当たってはね返ることができる。ある直径および速度(大まかに約0.1〜1m/sおよび直径約0.1〜1mm)の液滴で衝撃を与えられた場合、反発係数は約0.2〜約0.95であり得る。他の速度では、液滴はさらに小さい液滴になって飛び散り得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、疎水性および/または超疎水性層もしくは被膜は、ある液滴に対して約0.9の反発係数を示し得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、疎水性および/または超疎水性層もしくは被膜は、撥水性ナノスケール層であり得る。疎水性および/または超疎水性層もしくは被膜は、任意の適切な材料、例えば、カーボンナノチューブ材料、フッ素化シランもしくはフッ素重合体、酸化マンガンポリスチレン(MnO2/PS)ナノコンポジット材料、シリカナノコーティング材料、沈降炭酸カルシウム材料、および/または酸化亜鉛ポリスチレン(ZnO/PS)ナノコンポジット材料など、を含み得る。
【0040】
例えば、図10に例示するように、空洞420に面している通路370の実質的に全ての表面(例えば、表面部375、表面部415、突起390、壁部405、および任意の他の所望の部分の表面)は、例示的な疎水性および/または超疎水性層もしくは被膜でコーティングされ得る。マニホールド通路340、連結通路360、および/または通路365は同様にコーティングされ得る。
【0041】
システム300上の例示的な疎水性表面および/または例示的な超疎水性表面を作製するために任意の適切な技術が使用され得る。例えば、システム300の通路340、360、365、370、および/または任意の他の所望の表面の超疎水性表面を提供するために、超疎水性スプレー(例えば、Rust−Oleum(登録商標)NeverWet(登録商標)274232)が利用され得る。疎水性および/または超疎水性被膜は、実質的に完全にコーティングすべき空洞420(例えば、ならびに/または通路340、360、365、および/もしくは370の一部または全部の空洞)を形成する実質的に全ての表面に対して提供するために、組立て前に、システム300の構成要素に適用され得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、通路340、360、365、および/もしくは370の実質的に全ての表面は、超疎水性材料(例えば、および/または疎水性材料)でコーティングされ得る。例えば、通路の組立て前に、内装面が疎水性および/または超疎水性材料でコーティング(例えば、噴霧または浸漬コーティング)され得る。
【0042】
少なくともいくつかの例示的な実施形態(通路375を例として使用する)では、表面部375の内部表面および表面部415の内部表面は、それらが別個の部品のとき(例えば、組立て前)にコーティングされ得る。表面部375および415は次いで、表面部415の外部表面で接着剤によって一緒に固定され得る(例えば、接着剤を使用して部分400を表面部415の穴の開いた部分に固定する)。例えば、接着剤(例えば、疎水性および/または超疎水性ではない可能性がある)は、空洞420に面していない表面部415の外部表面に塗布され得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、超疎水性層でコーティングされ得る部分400に接着剤がうまく付着しない場合、表面部415の上に突き出ている部分400の上部がわずかに切り詰められて未処理の(例えば、非疎水性)材料を露出させて、接着剤との接合を可能にし得る。それに応じて、例えば、表面部415に穴を開けて(例えば、切れ目を入れる)、表面部415を部分400上に押し下げることにより、空洞420(例えば、ダクトの内部)は疎水性および/または超疎水性材料で実質的に完全にコーティングされ得る。例えば、空洞420は親水性領域を有していない可能性がある。同様の製作技術が、マニホールド通路340、連結通路360、および/または通路365に対して使用され得る。また、例えば、実質的に完全に疎水性および/または超疎水性である通路内部(例えば、ダクト)を形成するための任意の適切な製作技術が使用され得る。
【0043】
図11〜図15は、システム500、例示的なシステムの別の例示的な実施形態を示す。システム500は、例えば以下で説明するように、冷却システム305に概ね類似している冷却システム505および流れ組立体510を有し得る。冷却システム505は、ブロワ515を含み得、それはブロワ315と類似し得るが、その側壁が取り除かれるように改変されて、ブロワ515の周辺に配置され得る流れ組立体510に対して空気を360度パターン(例えば、または360度パターンの一部)で分配する360度空気源を形成し得る。例えば、ブロワ515は流れ組立体510内部に配置され得る。図11は、例えば、ユーザーの背中上に配置された流れ組立体510(例えば、超疎水性コーティングされた流れ組立体510)を例示する。システム500をユーザーの胴体に固定するために衣服527(例えば、ベスト)が使用され得る。ポンプ325に類似し得るポンプ525およびリザーバー330に類似し得るリザーバー530が、冷却システム505の一部として、電源320、噴射組立体335、およびコントローラ345に類似した構成要素と一緒に、使用され得る。
【0044】
単一の冷却システム505を図11に例示するユーザーの背中の上部に取り付けている例示的な実施形態に加えて、様々なサイズの複数の冷却システム505が様々な位置でユーザーに(例えば、衣服527または別の付属装置を用いて)取り付けられ得、単一のポンプ525または複数のポンプ525およびリザーバー530によって供給され得る。また、例えば、ユーザーの腰、首、および/または他の領域からブロワ515の吸気口に空気を引き込むために吸気マニホールドが含まれ得る。
【0045】
図12に例示するように、流れ組立体510は複数の構成要素535を含み得る。構成要素535は、放射状配列に配置され得る放射状サブダクト構成要素であり得る。例えば、流れ組立体510は任意の所望の数の構成要素535、例えば、8つの構成要素535(例えば、または4〜12の間の構成要素535、または任意の他の所望の数)など、を含み得る。図13に例示して、例えば以下でさらに説明するように、各構成要素535は複数の下位構成要素を有し得る。各構成要素535は、下位構成要素540、下位構成要素545、および下位構成要素550(例えば、または2、4、もしくはそれ以上の下位構成要素などの任意の他の数の下位構成要素)を有し得る。流れ組立体510は、流れ組立体310と類似の材料から作られ得る。例えば、下位構成要素540、545、および550は硬質プラスチック材料から形成され得る。
【0046】
図14は、下位構成要素540、545、および550を含む構成要素535の斜視図を示す。下位構成要素540、545、および550は、前述の突起425および部分430(例えば、織物で覆われたゴム布もしくは発泡体、ネオプレン材料、および/またはユーザーの身体と接触するための任意の他の適切な材料を含む)に類似した部分を含み得る1つ以上の突起555を含み得る。下位構成要素540、545、および/または550は、流れ組立体510がユーザーによって心地よく着用され得る(例えば、部分555がユーザーの身体に心地よく押し付けられ得る)ように、1つ以上の突起555(例えば、下位構成要素540、545、および/または550の外側縁に配置された)を含み得る。
【0047】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、流れ組立体510は、図11に例示するように、衣服527によってユーザーの胴体に固定され得る。衣服527は、着用者の動きに伴って伸びて、装置を着用者の身体に幾分押し付けるために、弾性であり得る。突起555は、突起425および部分430のそれと機能が類似し得る。突起555は、冷却のため、および気流が下位構成要素540、545、および550の下(例えば、流れ組立体510とユーザーの皮膚の間)から出るのを可能にするために、水滴および気流がユーザーの皮膚にわたって分散されるのを可能にし得る。
【0048】
図15は、下位構成要素540、545、および/または550の壁部によって形成された通路560、通路565、および通路570の断面図を示す。通路570の上部は部材575、部材580、および部材585によって形成され得る。部材590および部材595は、通路565と通路570との間に仕切り壁を形成し得る。部材600は、通路560と通路565との間に仕切り壁を形成し得る。通路560は、冷却流体の流れ(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体と混合された空気)をブロワ515から受け入れるための入口605および出口610(例えば、ユーザーの身体に面している)を有し得る。通路565は、冷却流体の流れをブロワ515から受け入れるための入口615および出口620(例えば、ユーザーの身体に面している)を有し得る。通路570は、冷却流体の流れをブロワ515から受け入れるための入口625および出口630(例えば、ユーザーの身体に面している)を有し得る。冷却流体の流れは従って、ブロワ515の操作に基づき、通路560、565、および570を通ってユーザーの身体に押し付けられ得る。
【0049】
下に向いたか、または傾いたデフレクタ部(例えば、部分635、部分640、および類似部分)が、下位構成要素540、545、および550の相互に対する動きを促進するのを助けるために、部材575、580、および590上に含まれ得る。また、表面部415と類似の材料から形成され得る層645も、部材575、580、585、およびまたは流れ組立体510の側面部上配置され(例えば、取り付けられ)得る。層645は、薄い弾性材料であり得る。層645が上面(例えば、システム500を着用しているユーザーから外方に向いている表面)の一部または実質的に全部および流れ組立体510の側面を覆うように下位構成要素540、545、および550は層645に付着され得る。層645はそれにより、複数の構成要素535を流れ組立体510の上部および側面上に結合し得る。層645は、下位構成要素540をブロワ515に取り付けるのにも役立ち得る。例えば、層645の弾性特性および部分635および640の構成に基づき、下位構成要素540、545、および550はユーザーの身体の輪郭に適合するように相互に対して動き得る。
【0050】
図14および図15に例示するように、入口部650は比較的狭いサイズの入口605を画定し得、入口部655は比較的狭いサイズの入口615を画定し得る。入口部650は入口部655よりも大きい可能性があり、それは入口605を入口615よりも小さくし得る。入口625は入口部を有していない可能性があり、それにより入口615よりも大きい可能性がある。図13に例示するように、流れ組立体510の放射状構成に基づき、出口630は、下位構成要素550に対応する表面積(例えば、ユーザーに身体に面している)を覆い得、それは下位構成要素545に対応し得る出口620によって覆われた表面積よりも大きい可能性がある。出口610は下位構成要素540に対応する表面積を覆い得、それは流れ組立体510に関して図13に示す例示的な放射状構成に基づき、出口620および630によって覆われた表面積よりも小さい可能性がある。それに応じて、例えば、(例えば、入口615および610と比べて)比較的大きい入口625は、下位構成要素550に対応する入口630によって覆われた比較的大きい表面積を覆うために、比較的大量の冷却流体の流れをブロワ515から通路570を通って搬送し得る。さらに、例えば、入口625よりも小さくて、入口605よりも大きいサイズであり得る入口615は、通路570によって搬送される量よりも少ないが、通路560によって搬送される量よりも多い可能性がある量の冷却流体を入口620まで通路565を通って搬送し得る。出口610、620、および630によって覆われた表面積に対応する流れを受け入れるための比例的な大きさの入口605、615、および625に基づいて、流れ組立体510はそれにより、実質的に同量の冷却流体をユーザーの身体の異なる部分に供給し得る。例示的な入口は、必要に応じて、冷却の不均一な分布を提供するためのサイズにもされ得る。
【0051】
流れ組立体510は、流れ組立体310に類似した疎水性および/または超疎水性材料でコーティングされ得る(例えば、疎水性および/または超疎水性通路560、565、および570を作るため)。疎水性および/または超疎水性被覆は、組立ての前または後のいずれかに流れ組立体310の表面に(例えば、噴霧および/または浸漬コーティングにより)塗布され得る。
【0052】
図16は、例示的なシステムの別の例示的な実施形態を示す。システム700はファン705を含み得る。ファン705は、ファンまたはシステム700を通して流れを提供するための任意の他の適切なファンであり得る。例えば、ファン705は軸流ファンであり得る。ファン705は、通路710内に配置され得る。通路710は、例えば、剛性または可撓性ダクトなどの、流れを搬送するための任意の適切な通路またはチャネルであり得る。通路710は、前述の例示的な通路に類似した疎水性および/または超疎水性表面であり得る表面715(例えば、内部表面)を有し得る。システム700は、ポンプ725およびポンプ730に連結され得る噴射装置720も含み得る。噴射装置720は、例えば、液滴を生成するための二相スプレーヘッドまたは任意の他の適切なスプレーヘッドなどの、スプレーヘッドであり得る。ポンプ725は、空気ポンプなどの任意の適切なガス状流体ポンプであり得、ポンプ730は水ポンプなどの任意の適切な液体ポンプ(または前述の例示的な冷却流体の流れを加圧するための任意の適切なポンプ)であり得る。ポンプ725は代替として、圧縮空気源などの任意の適切な空気源であり得る。ポンプ730は、リザーバー330に類似し得るリザーバー735に流体連結され得る。例えば、リザーバー735は、水リザーバー(または前述の任意の他の例示的な冷却流体用のリザーバー)であり得る。システム700は、通路710内に配置され得る熱交換器740も含み得る。熱交換器740は例えば、銅またはアルミニウムフィンなどの熱源から熱を取り除くための任意の適切な構成を有する受動熱交換器であり得る。例えば、熱交換器740は、熱を熱源から離れて搬送するための任意の適切なヒートシンクであり得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、通路710、ファン705、および/または噴射装置720の実質的に全ての表面が疎水性および/または超疎水性材料でコーティングされ得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、熱交換器740は疎水性および/または超疎水性材料でコーティングされない可能性がある。
【0053】
図17は、例示的なシステムの別の例示的な実施形態を示す。システム800は、前述の例示的な実施形態と類似した構成要素を含み得る。システム800は、流れ組立体510と概ね類似し得る流れ組立体810を含み得る。システム800は、熱交換器740と概ね類似し得る熱交換器820も含み得る。熱交換器820および流れ組立体810は一緒に動作して熱を熱源830から離れて搬送し得る。熱源830は任意の熱源、例えば、電子機器もしくは組立体、暖房配管、レーザー装置、別の熱交換器、人などのユーザー、および/または任意の他の熱源など、であり得る。
【0054】
図18は、例示的なシステムの別の例示的な実施形態を示す。システム900は、前述の例示的な実施形態と類似した構成要素を含み得る。システム900は、流れ組立体810と類似し得る流れ組立体910および熱源830と類似し得る熱源930を含み得る。システム900は、流れ組立体910が熱源930から直接熱を取り除き得ることを除いて、システム800と同様に動作し得る。
【0055】
図19は、例示的なシステムの別の例示的な実施形態を示す。システム1000は、前述の例示的な実施形態と類似した構成要素を含み得る。システム1000は、冷却システム305と類似し得る冷却システム1005、マニホールド通路340と類似し得るマニホールド通路1040、通路365と類似し得る通路1065、および熱源830と類似し得る熱源1030を含み得る。システム1000は、システム300と概ね同様に動作し得る。冷却システム1005および通路1065は、熱交換器(例えば、熱交換器820と類似した)の使用の有無にかかわらず、熱源1030から熱を取り除くために動作し得る。
【0056】
図20は、例示的なシステムの別の例示的な実施形態を示す。システム1100は、前述の例示的な実施形態と類似した構成要素を含み得る。システム1100は、冷却システム305と類似し得る冷却システム1105、マニホールド通路340と類似し得るマニホールド通路1140、通路370と類似し得る通路1170、および熱源830と類似し得る熱源1130を含み得る。システム1100は、システム300と概ね同様に動作し得る。冷却システム1105および通路1170は、熱交換器(例えば、熱交換器820と類似した)の使用の有無にかかわらず、熱源1130から熱を取り除くために動作し得る。
【0057】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、システム300は冷却流体通路(例えば、通路340、360、365、370、560、565、570、710、1065、および/または1170)、冷却流体通路の上流部または下流部に配置されたガス状流体ブロワ(例えば、ブロワ315またはブロワ515)、および冷却流体通路の上流部に配置された液滴噴霧器(例えば、噴射組立体335)を含み得る。冷却流体通路の表面部は疎水性であり得る。熱源(例えば、ユーザーの身体または熱源830)は冷却流体通路の下流部に配置され得る。冷却流体通路の表面部は、超疎水性であり得る。ガス状流体ブロワは空気ブロワであり得る。液滴噴霧器は水滴噴霧器であり得る。冷却流体通路の表面部は撥水性であり得る。冷却流体通路の表面部は、約150度〜約175度の間の水接触角を有し得る。システム300は、液滴噴霧器に流体連結されるリザーバーおよびポンプをさらに含み得る。
【0058】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、システム300は第1の冷却流体通路(例えば、通路340)、第1の冷却流体通路の上流部または下流部に配置されたガス状流体ブロワ(例えば、ブロワ315またはブロワ515)、第1の冷却流体通路の上流部に配置された液滴噴霧器(例えば、噴射組立体335)、および第1の冷却流体通路の下流部に配置されて、第1の冷却流体通路と流体連結された複数の第2の冷却流体通路(例えば、通路360、365、370、560、565、570、および/または710)を含み得る。超疎水性被覆が、複数の第2の冷却流体通路の少なくとも1つの内部表面上に配置され得る。内部表面は、異なる開口サイズを有する複数の開口部を含み得る。突起が、内部表面上に複数の開口部の少なくとも一部の下流に隣接した位置で配置され得る。複数の第2の冷却流体通路は、異なる出口表面積を有する複数の異なる長さの重なり合った通路を含み得る。入口サイズは出口表面積および複数の重なり合った通路の各々に対する通路長に比例したサイズであり得る。複数の第2の冷却流体通路は、相互に対して動くことが可能であり、可撓性最上層によって一緒に付着されている複数の下位構成要素を含み得る。
【0059】
開示する例示的なシステム、方法、および装置は、冷却を提供するための任意の適切な用途で使用され得る。例えば、開示する例示的なシステム、方法、および装置は、人または物体に冷却を提供する際に使用され得る。例示的なシステム、方法、および装置は、ユーザーの衣服、付属品、および/または装備の下に着用されて、ユーザーに冷却を提供し得る。例示的なシステム、方法、および装置は、任意の所望の物体、例えば、電子機器およびコンピューティングシステム、ロボット構成要素、住居および商業空間などの内部空間、機械および力学的構成要素、車両、ならびに/または任意の他の適切な電気機械構成要素など、に冷却を提供するためにも使用され得る。例示的なシステム、方法、および装置は、温度と湿度が調節された環境外部にいる人々の直接冷却を伴う任意の用途でさらに使用され得る。
【0060】
開示する例示的なシステム、方法、および装置(例えば、図1〜図10に例示されるような)の例示的な操作をここで説明する。ポンプ325は、水などの液体をリザーバー330から通路355を通して部分350まで引き込み、部分350は、水などの液体(または前述の任意の他の例示的な冷却流体)をブロワ315に供給し得る。ブロワ315は部分350から噴出する液体の流れを吹き飛ばして(例えば、粉砕して)比較的小さい液滴にする(例えば、水噴霧または前述の任意の他の例示的な冷却流体の噴霧などの噴霧を生成する)と同時に気流を作り出し得る。液体(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体)対空気の割合は、噴射組立体335を制御するコントローラ345に基づいて変更されて、ブロワ315によって作られる気流にもっと多いか、またはもっと少ない水(または前述の任意の他の例示的な冷却流体)を供給し得る。
【0061】
ガス状流体と液体流体滴の混合物(例えば、水滴または前述の任意の他の例示的な冷却流体を有する気流)がマニホールド通路340に入り得る。液滴の多くはマニホールド通路340の内壁にぶつかり得、その内壁は、疎水性および/または超疎水性被覆でコーティングされ得る。疎水性および/または超疎水性被覆に基づいて、液滴(例えば、水滴または前述の任意の他の例示的な冷却流体)はマニホールド通路340の内壁にくっつかない可能性があり、代わりに即座に内壁に当たって跳ね返り、かつ/またはブロワ315によって引き起こされた空気力によって内壁からはぎ取られて気流に再度入れられ得る。液滴のより大きな液滴への凝集は、内壁の疎水性および/または超疎水性被覆に基づいて最小限に抑えられ得る。
【0062】
疎水性および/または超疎水性被覆は実質的に液滴が長期間、内壁にくっつくのを防ぎ得る。例えば、疎水性および/または超疎水性被覆は、液滴が内壁上に残るのを防ぎ得、さらなる液滴がそれらの液滴にぶつかって次第に大きな液滴を形成するのを防ぎ得、それらの大きな液滴は重力によって内壁を下り落ちるか、またはブロワ315によって引き起こされた空気力により内壁に沿って進められ得る。例えば、疎水性および/または超疎水性被覆は、実質的に凝集を防ぎ得る(例えば、液滴の結合がさらに大きな液滴になるのを最小限にするか、または実質的に防ぐ)。例えば以下で説明するように、疎水性および/または超疎水性材料でコーティングされている任意の表面(例えば、通路360、365、および370の表面)上に類似の効果が生じ得る。
【0063】
ガス状流体と液体流体滴の混合物(例えば、空気と水滴の混合物または前述の任意の他の例示的な冷却流体)は、マニホールド通路340を出て、連結通路360に、次いで通路365および370に流れ込むことにより、流れ組立体310を通って流れ得る。通路360、365、および/または370の表面は疎水性および/または超疎水性材料でコーティングされ得、混合物中の液滴を、マニホールド通路340の内部表面に関して前述したように動作させ得る。液滴を有する流体混合物は、例示的な通路の表面部(例えば、表面部375)の例示的な開口部(例えば、開口部380および385)から出てユーザーの胴体に当たり得る。ユーザーの皮膚または他の熱源は強疎水性ではない可能性があるので、液滴はユーザーにくっつく。また、液滴のサイズが小さいために、比較的大きな表面積が噴霧によって覆われ得る(例えば、水などの比較的少量の液体は、水滴として比較的大量の噴霧範囲を提供し得る)。流れ組立体310を介して冷却システム305から供給された気流は、ユーザーの皮膚などの熱源、またはヒートシンクの上を、突起425および部分430により流れ組立体310とユーザーの皮膚との間に作り出された間隙を通して連続的に移動し得る(例えば、突起425および部分430は、ユーザーの皮膚に心地よく押し付けられて、ユーザーの皮膚と流れ組立体310との間の間隙を維持し得る)。熱源と流れ組立体310との間のこの間隙を通るこの気流(例えば、空気と水滴の混合物または前述の任意の他の例示的な冷却流体)は、皮膚上の液体の蒸発(例えば、水滴または前述の任意の他の例示的な冷却流体の液滴の蒸発)を引き起こして、熱負荷(例えば、ユーザーの身体)に冷却効果を提供する。
【0064】
図11〜図15に例示される開示する例示的なシステム、方法、および装置の例示的な操作をここで説明する。気流がブロワ515(例えば、360度出口ブロワ515)に引き込まれ得、液体(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体)が、噴射組立体335に類似し得る噴射組立体を介してブロワ515に供給され得る。層645の弾性特性ならびに部分635および640の構成に基づいて、下位構成要素540、545、および550は相互に対して動いて流れ組立体510が湾曲した形状または他の適切な形状になって冷却している表面(例えば、熱源の)に適合または一致し得る。
【0065】
ブロワ515によって生成された冷却流体(例えば、気流または前述の任意の他の例示的な冷却流体に含まれる水滴)は、下位構成要素540、545、および550を通って流れ得、それらは、混合された液滴と気流の搬送を液滴の最小限の凝集で可能にする疎水性および/または超疎水性被覆でコーティングされている内部表面を有し得る。入口部650および655は、それぞれ、入口605および615で流れに対して制限を加え得る。通路570は、前述の例に対して説明したように、出口630において比較的大きな表面積を覆い得るので、また通路570は、通路560および565よりも比較的長いチャネルであり得るので、通路570は、通路560および565よりも高い圧力低下を有し得る。通路570の入口625は従って完全に開いていて、実質的に無制限であり得る。通路560は、例えば前述のとおり最小の表面積を覆い得、通路565および570よりも短い可能性があるので、通路560は、最も低い相対圧力低下を有し得、それに応じて入口部650に基づき入口605において最も大きい制限を有し得る(例えば、気流および液滴流を低減させるのを支援するため)。前述のとおり、流れ組立体510によって覆われた様々な表面に対する比較的均一な量の流れがそれにより提供され得る。部材590、595、および600は流れが通路560、565、および570の間で混ざるのを防ぎ得る。部分635および640は、前述のとおり熱源の輪郭に一致するために下位構成要素540、545、および550が曲がった場合(例えば、下向き屈曲)に、実質的に液滴流が所与の通路から出るのを防ぎ得る。例えば、下位構成要素540、545、および550が下向きに曲げられる場合、部材575、580、および585の間、ならびに部材590と595との間に間隙が出現し得る。部分635および640は、その間隙において冷却流体の流れに下向き方向を与えることにより流れ損失を防ぎ、冷却流体(例えば、空気および水滴または前述の任意の他の例示的な冷却流体)がその間隙を通って流れるのを防ぐ。
【0066】
図16に例示される開示する例示的なシステム、方法、および装置の例示的な操作をここで説明する。液体(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体)がリザーバー735からポンプ730を介して噴射装置720(例えば、スプレーヘッド)に供給され得る。ポンプ725は、気流または圧縮空気を噴射装置720に提供し得る。ファン705が動作して気流を生じると、噴射装置720は、ポンプ725によって供給された空気を使用して液体(例えば、水または前述の任意の他の例示的な冷却流体)を霧化して、微細液滴の流れを生成する。例えば前述のとおり、これらの液滴は通路710の疎水性および/または超疎水性内部表面715に接触し得、表面715に当たって跳ね返り得るか、または空気力によって表面715から直ちに取り除かれ得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、熱交換器740は非疎水性であり得、液滴はその上に蓄積し得、それにより熱交換器740を湿らせて二相冷却効果をもたらす。熱交換器740は、熱源(例えば、図17〜図20の例に示すように熱交換器740の下)によって温められ得、熱は次いで、対流および熱交換器740上の液滴(例えば、水滴または前述の任意の他の例示的な冷却流体)の蒸発によって熱交換器740から取り除かれる。熱交換器740は冷却のために利用可能な表面積を増加させるのにも役立ち得る。図17〜図20に示す例示的な実施形態は、前述の開示する例示的な操作のいずれかと類似する例示的な操作を有し得る。
【0067】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、例示的な方法は、ガス状流体流を通路(例えば、通路340、360、365、370、560、565、570、710、1065、および/または1170)内に供給すること、液滴をガス状流体流中に噴霧すること、ガス状流体流中の液滴を通路の表面からはじくこと、および液滴を含むガス状流体流を熱源に向かわせることを含み得る。液滴をはじくことは、液滴のサイズを維持することを含み得る。ガス状流体流は気流であり得る。液滴は水滴であり得る。液滴をはじくことは、通路の表面において液滴を実質的に球形にすることを含み得る。液滴をはじくことは、通路の表面上で液滴の凝集を実質的に防ぐことを含み得る。
【0068】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、水と空気または前述の任意の他の例示的な冷却流体の供給を利用する冷却装置が開示される。水は、ファンまたは他の空気源によって生成された空気供給によって伝導されている間に、小さい液滴の噴霧に変えられ得る。噴霧および気流は二相流に混合され、疎水性ダクトを通して冷却すべき熱源に向かわせられ得る。
【0069】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、ファンまたは空気源を使用して空気と水滴の二相混合物を、疎水性を有するダクトを通して移動させる冷却装置が開示される。例示的なシステムはそれにより、ダクトの疎水性に基づきダクトの壁上の液滴がさらに大きい滴に凝集するのを最小限にし得(例えば、実質的に凝集を防ぐ)、それは、噴霧を失うことなく(例えば、噴霧の液体の比較的小さい液滴がさらに大きい液滴に凝集することなく)二相混合物をかなりの距離にわたって搬送するのを可能にし得る。ダクト構造の任意の適切な構成は、二相混合物の供給および分配においてかなりの柔軟性を提供するように開発され得る。二相混合物は次いで、冷却すべき熱源などの物体に供給され得る。
【0070】
開示する例示的なシステム、方法、および装置は、ユーザーの皮膚を快適な温度で維持しながら、高温気候において比較的高いレベルの冷却力を生成し得る。例示的なシステムおよび装置は、コンプレッサおよび熱電素子などの高重量構成要素を伴わない可能性もあり、それにより比較的低重量であり得る。例示的なシステム、方法、および装置はまた、実行するために比較的少電力しか使用しない可能性があり、比較的少電池電力を伴い得る。開示する例示的なシステムおよび装置は、ユーザーの衣類および/または装備の他の層の下にも着用され得る。例えば、開示する例示的なシステムおよび装置は、防弾チョッキもしくは他の装備および/または衣類の下に着用され得る。
【0071】
複数の実施形態が開示されているが、この詳細な記述から本発明のさらに他の実施形態が当業者には明らかになるであろう。本発明は様々な明らかな態様における無数の修正が、全て本発明の精神および範囲から逸脱することなく、可能である。それに応じて、図面および説明は、制限ではなく、本質的に例示として見なされるべきである。
【0072】
図面に例示する特徴は必ずしも原寸に比例しておらず、一実施形態の特徴は、たとえ本明細書に明記されていなくても、当業者によって認識されるように、他の実施形態と一緒に採用され得ることに留意すべきである。周知の構成要素および処理技術の説明は実施形態を不必要に曖昧にしないために省略され得る。
【0073】
実施形態装置の個々の部品の各々を作るための多くの適切な方法および対応する材料は当技術分野で周知である。本発明の一実施形態によれば、部品の1つ以上は、当業者に明らかであるように、機械加工、3Dプリンティング(「付加」製造法としても知られている)、CNC機械加工部品(「除去」製造法としても知られている)、および射出成形によって形成され得る。本明細書で前述のように、金属、木材、熱可塑性および熱硬化性重合体、樹脂ならびにエラストマーが使用され得る。当業者に明らかであるように、多くの適切な材料が知られていて利用可能であり、所望の強度および可撓性、好ましい製造方法および特定の使用に応じて選択して混合できる。
【0074】
いくつかの実施態様が説明されている。それにもかかわらず、様々な変更が行われ得ることが理解される。例えば、開示する技術のステップが異なる順序で実行された場合、または開示するシステムの構成要素が異なる方法で組み合わされた場合、または構成要素が他の構成要素で補完された場合、有益な結果が達成され得る。それに応じて、他の実施態様は次のクレームの範囲内であると考えられる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【国際調査報告】