(57)【要約】      （修正有）【課題】選択的に熱を発生する物品を提供する。【解決手段】選択的に熱を発生する物品１００であって、布地層１１１と、前記布地層に施工された皮膜２０３であって、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する皮膜２０３と、前記布地層に設けられたメンブレン２０６と、前記メンブレンに設けられた断熱層２０７と、前記メンブレン及び前記断熱層の少なくとも一方に設けられた熱伝導性皮膜２０８であって、電気エネルギーを受け取って電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱伝導性皮膜２０８とを備える物品１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に熱を発生する物品（１００）であって、
布地層（１１１）と、
前記布地層に施工された皮膜（２０３）であって、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する皮膜（２０３）と、
前記布地層に設けられたメンブレン（２０６）と、
前記メンブレンに設けられた断熱層（２０７）と、
前記メンブレン及び前記断熱層の少なくとも一方に設けられた熱伝導性皮膜（２０８）であって、電気エネルギーを受け取って電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱伝導性皮膜（２０８）と
を備える物品（１００）。
【請求項２】
さらに、布地層（１１１）に連結したエネルギー貯蔵デバイス（２０９）を備え、エネルギー貯蔵デバイスが前記布地層上の皮膜（２０３）から電気エネルギーを受け取って、エネルギー貯蔵デバイスが電気エネルギーを熱伝導性皮膜（２０８）に伝える、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項３】
皮膜（２０３）が複数の太陽電池（２０４）を含有する、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項４】
皮膜（２０３）が複数の光起電力電池を含有する、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項５】
熱伝導性皮膜（２０８）が金属皮膜及び金属合金皮膜の少なくとも１つを含む、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項６】
メンブレン（２０６）が２成分メンブレンを含む、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項７】
メンブレン（２０６）が多孔質メンブレンを含み、多孔質メンブレンが防水性及び通気性である、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項８】
メンブレン（２０６）が疎油性延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）メンブレンを含む、請求項１記載の物品（１００）。
【請求項９】
選択的に熱を発生する装置（４００）であって、当該装置が、
少なくとも１つの基材層（４０２）と、
前記基材層を覆い、選択的に熱を発生するように構成された物品（１００）と
前記物品に連結したエネルギー貯蔵デバイス（２０９）と
を備えており、前記物品（１００）が、
布地層（１１１）と、
前記布地層に施工された皮膜（２０３）であって、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する皮膜（２０３）と、
前記布地層に設けられたメンブレン（２０６）と、
前記メンブレンに設けられた断熱層（２０７）と、
前記メンブレン及び前記断熱層の少なくとも一方に設けられた熱伝導性皮膜（２０８）であって、電気エネルギーを受け取って電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱伝導性皮膜（２０８）と
を備えている、装置（４００）。
【請求項１０】
皮膜（２０３）が複数の太陽電池（２０４）を含有する、請求項９記載の装置（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、物品、特に複数の層を用いて選択的に熱を発生する物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも幾つかの公知の熱発生システムでは、多層積層品などの物品を用いる。例えば、少なくとも幾つかの公知の太陽エネルギーシステムでは、複数の太陽電池パネルを含有する太陽電池パネルアレイを用いる。少なくとも幾つかの公知の太陽電池パネルは、複数の光起電力電池などの複数の太陽電池を形成する多層積層品を含有する。使用中、太陽電池が、太陽エネルギーを吸収し、これを電気エネルギーに変換することができる。このような公知の太陽エネルギーシステムは、電気エネルギーを用いて熱を発生する。
【０００３】
さらに、このような公知の太陽エネルギーシステムは、ビルや他の種類の住居と組合せて熱を供給するのに用いる。さらに特定すると、公知の太陽電池パネルアレイは、ビル、例えばビルの屋上と連結できる。このようなシステムを用いて多種多様なビルに熱を供給することができるが、このような公知のシステムは、様々な方法で用いることができる柔軟な材料から製造されておらず、例えば衣服として着用されて利用者に熱を供給することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７４９４９４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、様々な方法で使用できる、複数の層を用いて選択的に熱を発生する物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、物品の製造方法を提供する。本方法では、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する皮膜を布地層上に設ける。さらに、本方法では、メンブレンを布地層上に設ける。断熱層をメンブレン上に設ける。さらに、熱伝導性皮膜をメンブレン及び断熱層の少なくとも１つの上に設ける。
【０００７】
別の実施形態では、選択的に熱を発生する物品を提供する。本発明の物品は、布地層と該布地層に設けられた皮膜とを備える。皮膜は、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。さらに、本発明の物品は、布地層に設けられたメンブレンと該メンブレンに設けられた断熱層とを備える。本発明の物品は、メンブレン及び断熱層の少なくとも一方に設けられた熱伝導性皮膜も備える。熱伝導性皮膜は、電気エネルギーを受け取って電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
【０００８】
他の実施形態では、選択的に熱を発生する装置を提供する。本発明の装置は、少なくとも１つの基材層と、該基材層を覆い、選択的に熱を発生するように構成された物品と、物品に連結したエネルギー貯蔵デバイスとを備える。上記物品は、布地層と該布地層に設けられた皮膜とを備える。皮膜は、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。さらに、物品は、布地層に設けられたメンブレンと該メンブレンに設けられた断熱層とを備える。該物品は、メンブレン及び断熱層の少なくとも一方に設けられた熱伝導性皮膜も備える。熱伝導性皮膜は、電気エネルギーを受け取って電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】選択的に熱を発生する典型的な物品の一部分の断面図である。
【図２】図１に示す物品の別の実施形態の一部分の分解断面図である。
【図３】選択的に熱を発生する典型的な物品の他の実施形態の一部分の断面図である。
【図４】選択的に熱を発生し、図１に示す物品から形成された典型的な装置の線図である。
【図５】図１に示す物品の典型的な製造方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の典型的な方法、装置及びシステムは、公知の熱発生システム及びデバイスに関する欠点を克服する。本発明の実施形態は、複数の層を用いて選択的に熱を発生する物品を提供する。該物品は、様々な方法で物品を用いることが可能なように物品を柔軟にする布地層を備え、例えば着用者が暖まれるような衣服を製造できるようにする。
【００１１】
図１は選択的に熱を発生する物品１００の一部分の断面図である。一実施形態では、物品１００は、布地層１１１及び布地層に設けられた皮膜２０３を備える。一実施形態では、皮膜２０３は、布地層１１１上に、皮膜２０３の層を布地層１１１全域にほぼ均一に分布することを容易にするスプレー法によって施工する。或いは、皮膜２０３は、物品１００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いて布地層１１１に施工するか、含浸できる。
【００１２】
一実施形態では、皮膜２０３は、複数の太陽電池２０４、例えば複数の薄膜太陽電池及び／又は複数の光起電力電池を含有する。さらに、一実施形態では、各太陽電池２０４を単結晶ケイ素材料などの電子を含有する材料から製造する。太陽電池２０４は、金属ワイヤーなどの導電性コネクタ（図示せず）により相互接続する。
【００１３】
さらに、物品１００は、布地層１１１に設けられたメンブレン２０６を備える。さらに特定すると、一実施形態では、メンブレン２０６は、布地層１１１上にある皮膜２０３上に設ける。物品１００は、メンブレン２０６に設けられた断熱層２０７も備える。一実施形態では、断熱層２０７は、接着剤、例えば布地用接着剤又はグルーでメンブレン２０６に設ける。或いは、断熱層２０７は、物品１００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いてメンブレン２０６に設けることができる。さらに、一実施形態では、断熱層２０７は、アクリル樹脂材料などの断熱層２０７の内部に熱を保持できる不織布材料から形成される。或いは、断熱層２０７は、内部に熱を保持でき、物品１００が上述のように機能できるようにする任意の材料から形成できる。
【００１４】
物品１００は、メンブレン２０６及び断熱層２０７の少なくとも一方に設けられた熱伝導性皮膜２０８も備える。一実施形態では、熱伝導性皮膜２０８は、断熱層２０７全域に、熱伝導性皮膜２０８の層を断熱層２０７全域にほぼ均一に分布することを容易にするスプレー法によって施工する。或いは、熱伝導性皮膜２０８は、物品１００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いて断熱層２０７全域に施工するか、断熱層２０７上に含浸する。
【００１５】
一実施形態では、メンブレン２０６は、防水性及び通気性である多孔質メンブレンである。さらに特定すると、一実施形態では、メンブレン２０６は、疎油性延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）材料から形成される。或いは、メンブレン２０６は、フルオロポリマー、スルホン化ポリマー、ポリアミド、ポリイミド、セルロースポリマーなどのどのようなタイプの多孔質材料からも形成できる。或いは、メンブレン２０６は、物品１００が上述のように機能できるようにする非多孔質材料又は多孔質及び非多孔質材料の任意の組合せから形成できる。
【００１６】
一実施形態では、熱伝導性皮膜２０８は金属皮膜である。或いは、熱伝導性皮膜２０８は金属合金皮膜とすることができる。さらに、熱伝導性皮膜２０８は、物品１００が上述のように機能できるようにする任意の材料から形成できる。
【００１７】
さらに、一実施形態では、センサデバイス（図示せず）が物品１００に組込まれる。センサデバイスは周囲温度が所定温度より下がったときを検出する。
【００１８】
一実施形態では、エネルギー貯蔵デバイス２０９を物品１００に連結する。さらに特定すると、エネルギー貯蔵デバイス２０９を布地層１１１及び断熱層２０７にコネクタ２１０により連結する。一実施形態では、エネルギー貯蔵デバイス２０９は、少なくとも１つのガルバニ電池（図１には示さず）を含有するバッテリー（組電池）である。或いは、エネルギー貯蔵デバイス２０９は、物品１００及び／又はエネルギー貯蔵デバイス２０９が上述のように機能できるようにする任意の部品又はデバイスにすることができる。
【００１９】
さらに、一実施形態では、コネクタ２１０は、金属ワイヤーから製造する。或いは、コネクタ２１０は、コネクタ２１０及び物品１００が上述のように機能できるようにするその他の物質又は化合物から製造できる。
【００２０】
運転中、物品１００に注がれた太陽エネルギーは、布地層１１１全域に延在する皮膜２０３に吸収される。皮膜２０３中の太陽電池２０４は、吸収した太陽エネルギーを各太陽電池２０４に存在する電子により電気エネルギーに変換する。その後、電気エネルギーは、コネクタ２１０により太陽電池２０４からエネルギー貯蔵デバイス２０９に伝えられる。
【００２１】
エネルギー貯蔵デバイス２０９は、物品１００が熱を必要とするまで電気エネルギーを貯蔵する。さらに特定すると、センサデバイスは、周囲温度が所定温度範囲より下がったときを検出する。周囲温度が所定温度範囲より下がった場合、センサデバイスはシグナルをエネルギー貯蔵デバイス２０９に伝える。
【００２２】
その後、エネルギー貯蔵デバイス２０９は、コネクタ２１０により断熱層２０７上の熱伝導性皮膜２０８に電気エネルギーを伝える。電気エネルギーが熱伝導性皮膜２０８を横断して流れると、電気エネルギーは熱エネルギーに変わる。その後、熱エネルギーは、熱として熱伝導性皮膜２０８から断熱層２０７に間接的に伝えられる。断熱層２０７は層２０７及び／又は物品１００内部に熱を保持する。さらに、断熱層２０７は層２０７内部に停滞空気を保持する。したがって、層２０７内部に保持された熱が停滞空気に伝えられ、層２０７及び／又は物品１００内部の断熱を促進する。一実施形態では熱を発生するように示したが、発生したエネルギーを電源として用いることもできる。例えば、別の実施形態では、発生したエネルギーを用いてバッテリーを充電又は再充電したり、電気デバイス、例えばデジタルオーディオプレーヤー（即ち、ＭＰ３プレーヤー）に電力を供給したりする。
【００２３】
図２は物品１００の別の実施形態の一部分の分解断面図である。一実施形態では、布地層１１１は上面２１２及び下面２１４を有する。同様に、皮膜２０３は上面２１５及び下面２１７を有する。一実施形態では、布地層下面２１４は皮膜上面２１５に接する。
【００２４】
さらに、一実施形態では、熱伝導性皮膜２０８は、メンブレン２０６全域に、熱伝導性皮膜２０８の層をメンブレン２０６全域にほぼ均一に分布することを容易にするスプレー法によって施工する。或いは、熱伝導性皮膜２０８は、物品１００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いてメンブレン２０６全域に施工するか、メンブレン２０６上に含浸できる。
【００２５】
さらに、一実施形態では、メンブレン２０６は上面２１８及び下面２１９を有する。同様に、熱伝導性皮膜２０８は上面２２１及び下面２２３を有する。一実施形態では、メンブレン下面２１９は熱伝導性皮膜上面２２１に接する。さらに、一実施形態では、皮膜下面２１７はメンブレン上面２１８に接する。
【００２６】
さらに、一実施形態では、断熱層２０７が上面２５０及び下面２５６を有し、断熱層２０７は、メンブレン２０６上に設ける。さらに特定すると、断熱層２０７は、メンブレン２０６上にある熱伝導性皮膜２０８上に設ける。一実施形態では、断熱層上面２５０は熱伝導性皮膜下面２２３に接する。
【００２７】
図３は、選択的に熱を発生する典型的な物品３００の他の実施形態の一部分の断面図である。一実施形態では、物品３００は、布地層３３４、布地層に設けられた保護層３３６及び保護層３３６に設けられた皮膜３３８を備える。一実施形態では、保護層３３６は、接着剤、例えば布地用接着剤又はグルーで布地層３３４に設ける。或いは、保護層３３６は、物品３００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いて布地層３３４に設けることができる。さらに、一実施形態では、保護層３３６は、ポリエステルなどの耐風性及び／又は耐水性である材料から形成された薄い層である。
【００２８】
一実施形態では、皮膜３３８は、保護層３３６上に、皮膜３３８の層を保護層３３６全域にほぼ均一に分布することを容易にするスプレー法によって施工する。或いは、皮膜３３８は、物品３００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いて保護層３３６上に設けるか、含浸できる。
【００２９】
一実施形態では、皮膜３３８は、複数の太陽電池３４６、例えば複数の薄膜太陽電池及び／又は複数の光起電力電池を含有する。さらに、一実施形態では、各太陽電池３４６を単結晶ケイ素材料などの電子を含有する材料から製造する。太陽電池３４６は、金属ワイヤーなどの導電性コネクタ（図示せず）により相互接続する。
【００３０】
さらに、物品３００は、メンブレン３４２に設けられた熱伝導性皮膜３４０を備える。一実施形態では、熱伝導性皮膜３４０は、メンブレン３４２全域に、熱伝導性皮膜３４０の層をメンブレン３４２全域にほぼ均一に分布することを容易にするスプレー法によって施工する。或いは、熱伝導性皮膜３４０は、物品３００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の方法を用いてメンブレン３４２全域に施工するか、メンブレン３４２上に含浸できる。
【００３１】
一実施形態では、熱伝導性皮膜３４０は金属皮膜である。或いは、熱伝導性皮膜３４０は金属合金皮膜とすることができる。さらに、熱伝導性皮膜３４０は、物品３００が上述のように機能できるようにする任意の材料から形成できる。
【００３２】
さらに、一実施形態では、メンブレン３４２は、第１層３５０及び第２層３５２を有する２成分メンブレン３４２である。一実施形態では、メンブレン３４２の第１層３５０は多孔質である。さらに特定すると、一実施形態では、第１層３５０はｅＰＴＦＥ材料から形成される。或いは、第１層３５０は、フルオロポリマー、スルホン化ポリマー、ポリアミド、ポリイミド及びセルロースポリマーなどのどのようなタイプの多孔質材料からも形成できる。さらに、一実施形態では、メンブレン３４２の第２層３５２は、非多孔質であり、非多孔質材料から形成される。
【００３３】
図４は、選択的に熱を発生し、物品１００から形成される装置４００である典型的な衣服の線図である。図４は典型的な衣服を示すが、本発明の装置４００は特定の実施形態に限定されない。なお、装置４００が上述のように機能できるようにする任意適当な構成で本発明を使用できることは当業者には明らかである。
【００３４】
一実施形態では、装置４００は少なくとも１つの基材層４０２を備える。一実施形態では、基材層４０２は、ニット裏地などの布地材料から形成される。或いは、基材層４０２は、装置４００が上述のように機能できるようにする任意の媒体及び／又は材料から形成できる。一実施形態では、基材層４０２は、上面４０４及び下面４０６が形成される。
【００３５】
さらに、装置４００は、基材層４０２を覆い、基材層４０２全域に延在する物品１００を備える。さらに特定すると、物品１００は、基材層４０２の上面４０４が形成され、基材層４０２の上面４０４全域に延在する。一実施形態では、物品１００は、接着剤、例えば布地用接着剤又はグルーで基材層４０２に設ける。或いは、物品１００は、装置４００が上述のように機能することのできる当技術分野で公知の任意の方法を用いて基材層４０２に設けることができる。さらに、装置４００は、物品１００に連結したエネルギー貯蔵デバイス２０９を備える。
【００３６】
運転中、装置４００に注がれた太陽エネルギーは、物品１００の布地層１１１（図１及び図２に示す）全域に延在する皮膜２０３（図１及び図２に示す）に吸収される。皮膜２０３（図１及び図２に示す）中の太陽電池２０４（図１及び図２に示す）は、吸収した太陽エネルギーを各太陽電池２０４に存在する電子により電気エネルギーに変換する。その後、電気エネルギーは、コネクタ２１０により太陽電池２０４からエネルギー貯蔵デバイス２０９に伝えられる。
【００３７】
エネルギー貯蔵デバイス２０９は、装置４００が熱を必要とするまで電気エネルギーを貯蔵する。さらに特定すると、センサデバイス（図示せず）は、周囲温度が所定温度範囲より下がったときを検出する。周囲温度が所定温度範囲より下がった場合、センサデバイスはシグナルをエネルギー貯蔵デバイス２０９に伝える。
【００３８】
その後、エネルギー貯蔵デバイス２０９は、コネクタ２１０により熱伝導性皮膜２０８（図１及び図２に示す）に電気エネルギーを伝える。電気エネルギーは熱伝導性皮膜２０８を横断して流れると、電気エネルギーが熱エネルギーに変わる。その後、熱エネルギーは、熱として熱伝導性皮膜２０８から断熱層２０７（図１及び図２に示す）に間接的に伝えられる。断熱層２０７は層２０７及び／又は物品１００内部に熱を保持する。さらに、断熱層２０７は層２０７内部に停滞空気を保持する。したがって、層２０７内部に保持された熱が、停滞空気に伝えられ、層２０７及び／又は物品１００内部の断熱を促進し、熱が装置４００の着用者に伝えられる。
【００３９】
図５は、物品１００（図１に示す）などの選択的に熱を発生する物品を製造する典型的な方法５００を示す。一実施形態では、皮膜２０３（図１及び図２に示す）を布地層１１１（図１及び図２に示す）上に設け（工程５０２）、皮膜２０３は、太陽エネルギーを吸収して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。メンブレン２０６（図１及び図２に示す）を布地層１１１上に設ける（工程５０４）。断熱層２０７（図１及び図２に示す）をメンブレン２０６上に設ける（工程５０５）。さらに、熱伝導性皮膜２０８（図１及び図２に示す）を断熱層２０７上に設ける（工程５０６）。熱伝導性皮膜２０８は、電気エネルギーを受け取って電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。その後、エネルギー貯蔵デバイス２０９（図１及び図４に示す）を布地層１１１に連結させる（工程５０８）。
【００４０】
本発明の選択的に熱を発生する物品のための方法及び部品は、柔軟な媒介物がエネルギーを吸収し、貯蔵して必要なときに熱源として用いるのを容易にする。さらに特定すると、本発明の実施形態は、布地層などの複数の層をもつ物品を提供する。このような層は、物品を柔軟にし、物品を様々な方法で用いることができるようにし、例えば着用者を暖かく保つための衣服を製造できるようにする。
【００４１】
選択的に熱を発生する物品の実施形態を詳細に説明した。本発明の方法、装置及びシステムは、上述した特定の実施形態や特定の図示したエネルギー採取装置に限定されない。以上、本発明を種々の特定の実施形態について説明したが、特許請求の範囲内で変更を行っても本発明を実施できることが当業者に明らかである。
【００４２】
本発明の種々の実施形態の特定の特徴をある図には示し、他の図には示さないことがあるが、これは便宜上のことだけである。さらに、上記の説明で言及した「一実施形態」は、上記の特徴を取入れた別の実施形態の存在を排除すると解釈するべきではない。本発明の原理にしたがって、図のいかなる特徴も別の図のいかなる特徴と組合せて参照したり、権利範囲としたりすることができる。
【００４３】
本明細書では、具体例を挙げて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、装置又はシステムの製造及び使用、必要な方法の実行を含めて当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の要旨は、特許請求の範囲に規定された通りで、当業者が想起できる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１００  物品
１１１  布地層
２０３  皮膜
２０４  太陽電池
２０６  メンブレン
２０７  断熱層
２０８  熱伝導性皮膜
２０９  エネルギー貯蔵デバイス
２１０  コネクタ
２１２  布地層１１１の上面
２１４  布地層１１１の下面
２１５  皮膜２０３の上面
２１７  皮膜２０３の下面
２１８  メンブレン２０６の上面
２１９  メンブレン２０６の下面
２２１  熱伝導性皮膜２０８の上面
２２３  熱伝導性皮膜２０８の下面
２５０  断熱層２０７の上面
２５６  断熱層２０７の下面
３００  物品
３３４  布地層
３３６  保護層
３３８  皮膜
３４０  熱伝導性皮膜
３４２  メンブレン
３４６  太陽電池
３５０  メンブレン３４２の第１層
３５２  メンブレン３４２の第２層
４００  装置
４０２  基材層
４０４  基材層４０２の上面
４０６  基材層４０２の下面
【図１】
2013139147.tif 000003
【図２】
2013139147.tif 000004
【図３】
2013139147.tif 000005
【図４】
2013139147.tif 000006
【図５】
2013139147.tif 000007
【外国語明細書】
2013139147000001.pdf