具有改進的抗熱輻射傳輸的可充氣物體的制作方法
【專利說明】具有改進的抗熱輻射傳輸的可充氣物體
[0001 ] 該申請是國際申請號為PCT/US2012/022131、國際申請日為2012年I月20日、中國國家申請號為201280010822.7、發明名稱為“具有改進的抗熱輻射傳輸的可充氣物體”的發明專利申請的分案申請。
【背景技術】
[0002]本文公開的熱性能數據是利用保持在4°C的溫控測試箱獲得的，在該溫控測試箱中，現有技術的可充氣物體和多個根據本發明實施方案構造的可充氣物體一側經受隔離熱源(操作性地連接至計算機的三區域防護的熱板且另一側經受暴露于受控環境的散熱器(同樣操作性地連接至計算機的、帶有多個溫度探頭的大的鋁板)。然后，通過確定將熱源維持在33.3°C恒溫所需的電能的量以及同時將散熱器的溫度維持在環境溫度，建立受測氣墊的熱性能。一旦被穩定，維持該穩定狀態所需的電能的量與來自熱源經過受測氣墊、進入散熱器、且最終排到環境中的熱能相關聯。以這種方式，可以確定熱傳輸率的電當量。
[0003]這些測試表明，包括共同延伸結合至相對的面板的膨脹聚氨酯泡沫芯的現有技術的可充氣物體對于1〃(?2.5cm)厚的芯具有約R-3的絕熱值，對于2〃(?5.0cm)厚的芯具有約R-5的絕熱值，對于3〃(?7.5cm)厚的芯具有約R-7的絕熱值。這些測試還表明，當由本文所提及的類型的聚合物膜制成時，常規可充氣物體例如厚度約為2.5〃(?6.5cm)的不帶隔板的氣墊具有約R-1的絕熱值。通過引入基于常規膜的等分隔板來劃分這些可充氣物體的“上部”和“下部”，源自熱對流的熱損失顯著地減少，這由大約加倍至R-2的絕熱值反映出。
[0004]然而，如果期望這些不帶泡沫芯的可充氣物體具有額外的有意義的絕熱增益，則需要解決熱傳遞模式，除了熱對流;因為在這些氣墊中熱傳導不是有意義的貢獻因素，余下的模式是熱輻射傳輸。如現有技術所教導的，為了減輕這種熱傳遞模式，金屬化的聚合物二等分膜可替代之前描述的帶有隔板的可充氣物體中的非金屬化的二等分膜。替代的結果是，熱絕緣性能增加了約一個附加的“R”值，例如，當膜具有1.0的光密度時，增加至約R-3。
[0005]國際公開號WO 2009094208A2—其內容通過引證的方式納入本書明書一公開了具有由各種材料組成的單元矩陣芯的可充氣物體，其中用金屬化膜替代某些矩陣芯部件和/或金屬化現有材料(無論是平面的、波紋壓制或是面板)提供了用于減輕熱通過熱輻射傳輸穿過這些可充氣物體傳遞的可能裝置。雖然該公開文獻并未公布或建議關于這種替代或處理的任何詳細內容，但它的確在第4頁指出與兼容結合界面要求相關的問題。然而它還是沒有提供關于它將結合至的可充氣物體結構的細節。此外，除了 12-13頁的公開內容本發明的一個優選實施方案包括:泡沫平面片材，至少一個非織物或棉型材料作為蛇形或波紋壓制片材選擇性地結合至該泡沫平面片材；以及至少一個包層面板，該包層面板在其上具有輻射熱傳遞減輕處理，優選地在該包層面板的內部表面上。”，沒有公開內容關于哪種減輕熱通過熱輻射傳輸進行傳遞的模式是優選的或更有效的。
[0006]然而，測試表明:簡單地將包封W02009094208A2中參考的可充氣物體的單元矩陣芯的柔性面板金屬化不能產生預期的熱性能的改善度，非織物波紋形材料的金屬化也不能產生預期的熱性能的改善度。并且雖然用光密度約為1.0的金屬化聚合物膜替代分叉非金屬化膜導致了基本可充氣墊的大約+R-1的增長，但添加額外的光密度約為2.0的分叉金屬化聚合物膜僅增加了十分之幾的熱性能(對于兩個膜+R-0.6，對于三個膜+R-0.8)。
[0007]如上述數據所示，由于膨脹泡沫芯固有的多種熱減輕形式，因此逐漸增加可充氣物體內的膨脹泡沫芯的厚度產生熱性能的些微線性增長。然而，對這些物體或大體上敞開的可充氣物體進行簡單的“金屬化”不一定產生相似的性能提高。此外，由于通過金屬化膜和/或經處理的材料傳導，因此將金屬和/或金屬化材料結合在這些物體中也會降低可充氣物體的整體熱性能，以及必定增加可充氣物體的重量。結果，“如果一個好，那么越多必定越好”的謗語不一定仍然適用。
【發明內容】
[0008]本發明涉及可充氣物體，其具有用于減輕從該可充氣物體的一側至相對側的熱輻射傳輸的改進裝置。所述改進裝置一總的包括結合至少一個選擇性連接和分隔開的體內輻射阻擋件一產生可充氣物體熱性能的意想不到的增益，否則所述可充氣物體在某些環境條件下可能找不到實用性，這將在下文描述。
[0009]如本文所使用的，通用的術語“可充氣物體”指任何可收縮-可充氣流體保持結構，無論是否是自充氣式，包括第一側和第二側(不論由分立片材或面板形成，還是由單個片材或面板材料制成)，該第一側和第二側至少部分地限定一個基本上流體不可透過的包層，且借助于包層內部的拉伸裝置(不論直接通過分立構件，還是間接通過多個構件或一個系統構件)選擇性地連接至彼此，即，在所述包層內部產生連接。相對側的這種選擇性連接不同于具有大體上共同延伸的連接裝置的可充氣物體，例如現有技術中出現的依賴于大體上結合至兩側的空芯泡沫塑料芯的自身可充氣物體，如Cascade Designs ’ THERM-A-REST氣墊:當根據本發明的可充氣物體實施方案被充氣，從而引起相對側彼此分離或移位時，相對側上分離或移位的程度不一致;每一側的非選擇性地連接部分被允許從包括選擇性連接位置的虛平面擴張。結果是，所述側在一側未連接到另一側的位置具有表面輪廓或凸起。本發明的可充氣物體實施方案的第一側和第二側的特征在于面板，每個面板具有呈現至包層的內表面和呈現至環境的外表面。
[0010]如本文所使用的，出現在若干個發明實施方案中的可收縮單元矩陣芯包括多個總體幾何形狀相同的單元格(中空、端部敞開的幾何棱柱，每個棱柱限定一個主軸線)，這些單元格形成或連接在一起，以建立一個重復的幾何圖案(一“排”)，其中棱柱的主軸線總體垂直于可充氣物體的周緣部分，且矩陣的選擇性部分(“連接位置”)直接地或間接地結合至相對面板的內表面，從而該矩陣起到可充氣物體的拉伸裝置的作用。
[0011]在許多發明實施方案中，多個大體三角形的中空、端部敞開的棱柱構成單元矩陣，其中至少一些棱柱中的每個，而不是所有的棱柱，由波紋形膜或薄的片材材料(例如紡紗或非織物長絲棉胎)的兩部分以及總體平面的膜或薄的片材材料(例如紡紗或非織物長絲棉胎)的一部分限定。因此，矩陣的外排總體包括與類似于“V”形通道的開放空間交替的三角形棱柱。換言之，在視覺上，對于任意一個外排，結果是ffffffffW。在本發明之前，形成可充氣物體的包層的相對面板會蓋住或封閉“V”形通道，從而基本為外排每個其他棱柱構成第三壁，此時面向外部的頂點結合至所述面板，所述頂點構成連接位置。
[0012]然后轉向第一系列的發明實施方案，如本文所描述的，包括本文提及類型的單元矩陣的可充氣物體使用至少一個用于減輕熱輻射傳輸的裝置來加強。形成該系列內若干組的不同實施方案中的輻射阻擋件裝置包括至少一個建立在矩陣和一個相鄰的可充氣物體面板之間的基于膜的輻射阻擋件。每個這種中間輻射阻擋件優選地具有比任何其他常規可充氣物體的部件(即，非專用或非金屬化部件)大的輻射能反射率。
[0013]由于處于單元矩陣和面板之間的這種中間位置，中間輻射阻擋件(或在多個中間輻射阻擋件的情況下，最內部的阻擋件)起到在常規的基于單元矩陣的可充氣物體中建立至少一些三角形的中空、端口敞開的棱柱的第三壁的作用，該第三壁與相鄰或最近面板相對，視情況而定。然而，單元矩陣連接位置和面板連接位置之間的對齊(regi stry)保持相同。
[0014]雖然該系列內的各種發明實施方案的以下描述建立了中間輻射阻擋件和原本的相鄰面板之間的優選空間關系，但是用于減輕熱輻射傳輸的實際裝置僅有賴于這種空間關系產生的結果，即，在可充氣物體充氣時，在阻擋件和面板之間創建實際的或潛在的空間或間隙。因此，如果在可充氣物體充氣之后可以在面板和中間輻射阻擋件之間產生空間或空隙，則在一個中間輻射阻擋件上的相鄰連接位置之間的、至少一個方向上的距離可與原本的相鄰面板上的相應的連接位置之間的距離。這種結果可能發生，取決于充氣時單元矩陣的變形和/或矩陣和面板之間的機械特性差異，以及重力場的方向。
[0015]考慮到上述附加說明，這一系列中的第一組發明實施方案包括建立在單元矩陣和相鄰物體面板之間的單個中間輻射阻擋件，其中在中間輻射阻擋件上的相鄰連接位置之間的、至少一個方向上的距離比面板上相應的連接位置之間的距離小。這樣布置的結果是，當可充氣物體充氣時，中間輻射阻擋件繃緊，且面板被推動并允許從包括連接位置的虛平面擴張，從而在面板和中間輻射阻擋件之間形成空間或空隙。因為該相對位移因物體充氣而造成，空間或空隙形式獨立于空間定向。換言之，一體化面板可以是可充氣物體例如氣墊的任意上面板或下面板。此外，這種靈活性使得其自身可幫助將中間輻射阻擋件應用在可充氣物體的每個矩陣到面板的界面處。
[0016]上述實施方案的替代實施方案具有的在中間輻射阻擋件上相鄰連接位置之間的在至少一個方向上的距離大于面板上相應連接位置之間的距離。這樣布置的結果是，當面板繃緊(例如，通過可充氣物體充氣)時，中間輻射阻擋件保持松弛且可至少部分地從相鄰面板移位或與相鄰面板分離，從而在其之間形成空間或空隙。然而到目前為止，這種替代布置的空間或空隙的形成能力更加取決于空間定向，因為重力對其有重要影響。
[0017]當光密度值約為1.0的金屬化聚合物膜構成這些第一系列實施方案中的用于減輕熱輻射傳輸的裝置時，測試表明可充氣物體的熱性能增加約+R-1。當在可充氣物體的相對側重復這種布置時，實現約+R-1的額外增益。這些布置的附加的益處是建立了附加的體劃分，這進一步減輕了由對流造成的熱傳遞。
[0018]在這些系列中的第二組發明實施方案中，在單元矩陣和一個體面板之間建立多個中間輻射阻擋件。擴展任一上文所述