EP0909136B1 - Sitz,lehnen oder liegenpolsterung - Google Patents

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Publication number
EP0909136B1
EP0909136B1 EP97924943A EP97924943A EP0909136B1 EP 0909136 B1 EP0909136 B1 EP 0909136B1 EP 97924943 A EP97924943 A EP 97924943A EP 97924943 A EP97924943 A EP 97924943A EP 0909136 B1 EP0909136 B1 EP 0909136B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
upholstery
valve
air
seat
drainage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97924943A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0909136A1 (de
Inventor
Dieter Wurz
Stefan Hartig
Original Assignee
Wurz Dieter Prof Dr-Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wurz Dieter Prof Dr-Ing filed Critical Wurz Dieter Prof Dr-Ing
Publication of EP0909136A1 publication Critical patent/EP0909136A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0909136B1 publication Critical patent/EP0909136B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47CCHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C7/00Parts, details, or accessories of chairs or stools
    • A47C7/62Accessories for chairs
    • A47C7/72Adaptations for incorporating lamps, radio sets, bars, telephones, ventilation, heating or cooling arrangements or the like
    • A47C7/74Adaptations for incorporating lamps, radio sets, bars, telephones, ventilation, heating or cooling arrangements or the like for ventilation, heating or cooling
    • A47C7/742Adaptations for incorporating lamps, radio sets, bars, telephones, ventilation, heating or cooling arrangements or the like for ventilation, heating or cooling for ventilating or cooling
    • A47C7/744Adaptations for incorporating lamps, radio sets, bars, telephones, ventilation, heating or cooling arrangements or the like for ventilation, heating or cooling for ventilating or cooling with active means, e.g. by using air blowers or liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a seat, back or couch upholstery and generally has an improvement in ventilation of such upholstery.
  • Mat-like pads are also known (US-A-5 004 294; EP 0 689 786 A1), which has a large number of valves included, which is driven by the load of a seated person become. Then conditioned air is against the The seat and back area of the seated person through the valves blown out. With these seat cushions, the valve lift is compared to the compression of the padding small, so that the seat covers practically do not contribute to the upholstery effect. The blown air-conditioned air can become one cause unwanted hypothermia in the areas of the body mentioned. The problem of air evacuation with body exhalation Enriched air is not considered.
  • a seat known from DE-A 24 58 494 according to the The preamble of claim 1 is the padding of one under load bending fabric layer with a layer attached below formed from rubber elements that lie against each other in the unloaded state of the fabric layer and in a loaded condition with a bent fabric layer in Desirably diverge to provide ventilation through the seat.
  • the invention has for its object a device for effective and pleasant ventilation of seats, backrests or to create lying areas that provide draft-free ventilation essentially on the areas touched by the body the seating or lying areas with low manufacturing and limited operating costs.
  • the device should also for retrofitting existing seating and reclining furniture be suitable.
  • valve means which only under pressure or pressure Release passage cross-section.
  • the flow cross sections of the valve means and the Drainage channels can be designed so that a very small pressure difference in the order of 50 to 200 Pa and a correspondingly low expenditure of energy into one sufficient air flow is sufficient.
  • Retrofittable upholstery according to the invention can be made from a gas-permeable, thin cover layer with a high heat transfer coefficient as a contact surface with the seated person and a sufficiently thick drainage layer underneath exist with low flow resistance, e.g. B. in Shape of an open-cell foam or a coarse fiber layer. This drainage layer can on the seated opposite side with a largely diffusion-tight Slide be completed.
  • the adaptation the drainage air flow rate to the physical conditions (Dimensions, weight) of the person sitting with With the help of a rotary valve, which is brought into a cylindrical Collector is installed.
  • the valve means can, as known from US-A-5 004 294, a variety of valves, e.g. B. have poppet valves. These valves are based on the weight of the seated or lying person against resilient spring elements opened, which, according to the invention, significantly determines the cushion effect affect the upholstery. This is how the drainage air becomes when printing the air-conditioned seat or the lying surface small-scale pressed through the breathable cover layer and deducted accordingly in suction mode. On the the person facing away from the seated or lying person Valve sealing surfaces is arranged over a channel system which the drainage air can be supplied or removed.
  • Such valve systems configured like a checkerboard a particularly energy-saving solution because the cross-section of the drainage channels exclusively in the area of the by a person sitting or lying down is released for the drainage air, while at one System with channels connected in parallel by actuation a valve in the seat or lying surface one of the Channels over the entire length of the channel, e.g. B. also about that breathable backrest upholstery, the drainage air is promoted without leaning the seated person ought to.
  • the drainage air distribution thus to people of different widths adjusted that a on the seat, backrest or lying surface Top template is placed, with drainage openings in an arrangement adapted to your personal body size is provided.
  • foam elements of the upholstery themselves serve as valves and form a multigonal mosaic, preferably in Shape of a hexagonal grid.
  • These foam elements can have air-impermeable intermediate layers, which contracts when the element is subjected to pressure and thereby voids for the passage of air releases, so that the drainage air channels over the open-pore Sections of the foam elements as well as said Cavities with the drainage channels of the upholstery or Cavities in a seat shell and this with the pressure or.
  • Suction process collector can be fluidly connected.
  • Fig. 1 shows a desk armchair, the is equipped with a ventilation system.
  • the Contact surfaces 3 and 4 with the seated person are with a breathable fabric layer 1 covered, one sufficient high flow resistance against air suction having.
  • Under this fabric layer 1 is an upper cushion 2 built of porous material, which is a higher Has rigidity so that it is under the weight of the seated Person is not compressed too much.
  • the flow resistance this upholstery z. B. with longitudinal ribs running towards the spine of the seated person is, according to the invention, by the weight of the seated Person humiliated.
  • the open-pore upper cushion 2 contains Drainage channels 15, which according to FIG Neck pad 6 housed collector 5 connected are.
  • a drainage air line 7 leads to Suction side of the blower 8, the motor of which is connected to an accumulator 9 is connected via an electrical connection 10 can be reloaded.
  • Blower 8 with motor and accumulator are here in a soundproof room in the river of the armchair housed.
  • Fig. 2 shows a common in inflatable water wings Valve 18 with valve flaps 19, which in each of the parallel guided drainage channels 15 of the upper cushion 2 (Fig. 1) installed and is closed when the seat is unloaded (Fig. 2c)). Opens under the pressure load of a seated person the valve 18 automatically the further (Fig. 2b)), each the local pressure load is higher. This is wanted because the removal of heat and water vapor Places with high pressure load should be most intense.
  • Fig. 3 shows one in the neck cushion 6 of the chair Fig. 1 built-in drainage air collector 5 with an inside Rotary valve 13, the passage window 17 with a contour 14 is designed so that by appropriate Angle adjustment of the rotary valve 13 a body weight and mass adapted drainage air distribution to the parallel Drainage channels 15 is reached.
  • Fig. 4 shows a section of an inventive Upholstery with contact surface 3 or 4 for sitting or leaning person with a breathable layer of fabric 1 covered and with an open-pore upper cushion 2 is padded.
  • Under the upholstery 2 and separated from it is a layer of a variety of valve closers in Shape of valve plates 20 arranged, which under load by a seated or leaning person accordingly whose contact pressure profile against return springs in Open the shape of coil springs 21 and thus a flow cross-section 22 release for the drainage air that over Drainage channels 41 in the hollow subfloor becomes.
  • the valve seats can be circular Holes 23 may be formed in an intermediate floor 24, which over Spacers 40 against the seat pan or a floor 42 is supported.
  • the coil springs 21 have a stroke, the Size largely determines the upholstery effect.
  • Fig. 5 shows a section of another embodiment of the Invention with a contact surface 3 or 4 for sitting leaning or lying person with whom Valves through appropriately structured foam elements the upholstery are realized. Here are left unencumbered and a stressed section is shown on the right.
  • the foam elements 36 which are preferably hexagonal and glued open-pored with the usual upper cushion 37 are and thus put together into a regular grid are structured as follows.
  • conical stamp 25 made of open-cell foam the from a slightly softer ring 35 made of open-cell foam is enclosed by the seated person pressure applied against a largely air-impermeable, flexible, but hard to stretch in the longitudinal direction
  • Intermediate layer 26 in an open-pore filled with soft foam 27 Stamp pad 28 pressed and thereby pulls the Edge 29 of the element towards the axis 30.
  • an annular cavity around each of the loaded elements 31 Through this cavity 31 are the open-pore stamp 25 and ink pad areas 27, 28 fluidly with one another as well as with the drainage channels which discharge the drainage air 32 41 in the seat shell or lower cushion 33, 34 connected.
  • FIG. 6 shows another variant.
  • a cross contraction of the hexagonal elements 36 by a cylindrical one Buckling surface 38 causes an open-pore, cross-compression switch Core 39 encloses.
  • the stiffness of the dent surface 38 is designed so that the dent surface under pressure the elements 36 bulge towards their axes 30, so that an annular cavity 31 is formed, over which the open-pore areas on the sealing intermediate layer 26 over with the coarse-porous that removes the drainage air Lower pads 33, 34 are fluidly connected.
  • valves made of foam form according to the variants 5 and 6 the main cushion effecting the cushion effect.
  • the upper cushion 2 is manufactured. This will open pores Foam with low transverse contraction stiffness a shape corresponding to the stamps 25 or cores 39 is injected. Then the annular intermediate layer 26 from slightly harder open-cell foam into the gaps sprayed. The underside of the top so shaped comes with an airtight, cross-compression switch Laminated layer. Subsequently, with a honeycomb-like Hexagonal punching tool the intermediate layer 26 cut along the middle surface. This top will then on a correspondingly manufactured congruent lower part glued on, with glue only in the middle of the Cores is applied.
  • hexagonal elements prefabricated, which is then mosaic-like to a flat Be configured.
  • hexagonal 5 and 6 open-pore with large areas air-permeable top and base layers glued.
  • a coarse-pored base layer 51 for the Transport of the drainage air 52 is provided. Parallel to each other lying or twisted spiral springs run to the drainage air collector 53 and thus pose a fluidic, low pressure loss connection.
  • the basic template described above lies on this padding 46 as the top layer of the lower cushion 55
  • the lower cushion is placed on the upper cushion 56, the lower surface of which the personal top template 47 forms.
  • This Top template is with one on the left side of the top view illustrated hole or slot pattern 57 for the Provide air passage, which the optimal removal of heat and moisture, e.g. B. along the spine towards the tailbone and in the crotch area, but also on enables the highly stressed "sit bones".
  • This upholstery can also be rib-like or have a spiral structure that allows air to enter particularly favored from the unloaded sides. A net-like, good is recommended as the cover fabric thermally conductive fabric.
  • FIG Invention For lying surfaces, especially for pocket spring mattresses, offers the embodiment shown in FIG Invention advantages, however, also for a demanding Seat construction comes into question.
  • each pocket 60 is in one piece "Reversal spring” 61 with z. B. tapered core 62, the is enclosed by a cylindrical spring section 63.
  • the cylindrical spring section is supported on the top floor 64 of the hollow underbody 65 from, during the somewhat shorter, tapered inner spring section in the unloaded State of the mattress a valve plate 66 in the valve seat 67 pulls.
  • the valve disk is pressed against an elastic body 68, its rigidity combined with that of the reversing spring the opening and closing characteristics of the valve certainly.
  • the hollow underbody 65 consisting of a closed outer cover 69 and the valve seats 67 included Upper floor 64, can be flexible, e.g. B. from a sufficient be made of stiff natural rubber, so that even with this Mattress can easily be adjusted to the grate is.
  • FIGS 9 and 10 show two in terms of manufacture and assembly cheap designs of upholstery according to the Invention.
  • Fig. 9 shows in cross section the element of an advantageous Design variant, namely, loaded on the left and unloaded on the right.
  • the upholstery contains like the versions 4 to 8 valves with valve closers 82 and sealing Valve seats 87.
  • the upholstery of a seat or lying surface here consists of a padding 81, which is made of a somewhat stiffer closed-pore foam and an upholstery 80.
  • the upholstery has 80 a strip-like made of closed-cell foam Valve closer 82 in the form of a rib-shaped Thickening on a web 83, the one with a softer open-pored and / or penetrated with drainage holes 84 Compensation layer 85 is connected.
  • the upholstery 81 contains cylindrical cavities along its length 86, which serve as drainage channels.
  • the cavities are over elongated slots or narrow points open at the top.
  • linear valve seats 87 trained on both sides of these constrictions.
  • the webs 83 also protrude through the constrictions the valve closers 82 into the cavities 86.
  • the under-upholstery 81 is largely permeable to the underside Cover layer 88 laminated, that of mattresses is flexible. According to that of a seated or lying person 70 transferred pressure load are the rib-shaped valve closer 82 into the cylindrical cavities 86 of the upholstery and thus lift off the valve seats 87. This is a fluid connection from the environment under one sitting on the upholstery or lying person 70 and the loaded padding section through to the cavities 86 that are made a suction or pushing fan is connected could be.
  • the compressible valve closers are used for simple assembly 82 of the upholstery from above through the valve seats 87 the padding is squeezed or pushed in sideways, in the unloaded case, the valve closers 82 are less Apply preload sealing to valve seats 87.
  • valves are integrated into the upholstery.
  • the lower cushion is from strip-shaped elements 89 formed, which are the linear Form valve seats 87 and the cavities 86.
  • the entire spring and valve closing path incorporated into the upper cushion 80.
  • the valve closers 82 are designed to be sufficiently compressible, if they pass through the valve seats 87 during the initial assembly can be pressed into the larger drainage cavity 86 in the sub-floor should be.
  • This configuration remains simple for cleaning or recycling can be dismantled because the upholstery and seat shell are glued together is unnecessary.
  • valve closers are shown in FIGS. 9 and 10 82 as a rotationally symmetrical (spherical) body and the constrictions with the valve seats 87 as conical bores to understand.
  • FIGS. 9 and 10 82 are rotationally symmetrical (spherical) body and the constrictions with the valve seats 87 as conical bores to understand.
  • valve layer With today's manufacturing technology for foam products could be the valve layer from elements 82, 87 very much thin, e.g. B. with a thickness of only 10 mm, down to the thickness of a strong upholstery fabric.
  • a valve layer cushion as a thin one Seat cushion on a padding that is now very easy to carry out hang up the area to a drainage air supply connected.
  • For access to the drainage air under a seated person could be the one facing that person Side of the valve layer cushion z. B. have a rib structure, which forms a groove - shaped upper drainage, that of an open-pore, but firm, so not stretchy Upholstery fabric could be covered. This acts as a dust filter, for rapid internal contamination of the valve layer to prevent, and as a barrier against Flow blockage of the upper drainage z. B. in that the fibers of a woolen fabric under the pressure of the seated Press the person into these spaces.
  • the invention provides equip the extraction fan with an overload level, so that when this level is switched on a significantly increased Vacuum suction in the cavities arises due to this the valves even without a seated load Open person.
  • FIG. 11 in longitudinal section, according to the invention designed mattress 110, which e.g. a multi-cushion layer 118 with valves integrated therein according to FIG. 9 has an air inlet duct 111 at the foot end, which with all drainage channels 112 in the padding 113 communicates.
  • the air inlet duct can be via a 114 indicated, adjustable throttle valve with the ambient atmosphere get connected.
  • This throttle valve 114 When fully opened of this throttle valve 114 would drain air flow through the lying area 115 occupied by the person largely through decrease because of the negative pressure in the drainage channels 112 can be greatly reduced by opening the throttle valve would. This allows easy adjustment to the seasonal Relationships.
  • mattresses are designed to ventilate time too Time. This is particularly the case for older people People heavy and will by the configuration described 11 unnecessary.
  • Suction fan shown built-in humidity sensor (at 119) and / or a temperature sensor (at 120) can be automatically Switch-off times or control values for the blower output pretend.
  • a timer can be provided be the operating time of the blower on two Hours limited.
  • the exhaust air flow can thus be dependent on the humidity and temperature adjustable to suit needs control the seated or lying person.
  • FIGS. 12 and 13 represents a further development the construction according to FIG. 9 or FIG. 10 an inflatable air mattress.
  • the in Figs. 9 and 10 provided padding 81 is here by inflatable Hollow chambers 90 replaced, which by gluing the airtight Bottom 88 with the air-tight forming the valve seats 87 Protuberances 91 are generated.
  • the upholstery 80 is inflatable through a system Hollow chambers 92 replaced, which by gluing one of the Lower layer 93 forming valve closer 82 with an upper layer 94 are generated.
  • the Provide upholstery with openings 95. Through these openings can drain air from the mattress when the mattress is loaded Flow the upholstery into the cavities 86.
  • the after Inflating wavy top layer 94 is with a porous cushion layer 1 covered.
  • the drainage air is through the cavities 86, which is through a collector 100 (FIG. 12) are summarized, a miniature blower 101 fed. Adequate ventilation in many cases is here also without connection to a sucking or pressing Blower achievable through thermal effects.
  • the air mattress according to FIGS. 12 and 13 can be on fold small volume and offers in particular Suction operation even when traveling in hygienically ongoing Areas on hotel beds protect against infection and Parasites without this being otherwise caused by an air mattress typical air impermeability and consequently strong Sweating would have to be bought.
  • the room air has a relative humidity of 90% at a temperature of 27 ° C. Under such conditions, a person would evaporate about 1 liter of water in the course of a night. Half of this could be stored in the mattress without remedial measures. If one assumes that the drainage air is warmed up by 5 ° C and brought to 95% relative humidity, the required amount of drainage air is calculated from approx. 50 kg distributed over 10 hours, ie approx. 6 m 3 air per hour. This amount of drainage air results in connection with a required suction vacuum of approx. 100 Pa with a pump efficiency of 30% in electrical power of only approx. 0.5 W.
  • the opening size of the valve means is as follows:
  • FIGS 4 to 6 and 8 to 13 show largely to scale Cuts through upholstery, according to the invention Valve means are integrated, which, measured on the Layer thickness of the upholstery, a long way from 20 - 80% cushion the total cushion thickness elastically.
  • valve means are dimensioned so that the valve closer 20 cover a stroke 1 can, the maximum of about 50% of the thickness of the padding is. Even at the end of this stroke that shows Valve has a residual opening cross-section sufficient for ventilation because the seat comfort improves plate-shaped cover 20a at the end of the valve axis 20b has a smaller diameter dp than the valve seat ds.
  • the dimensioning of the valves made of upholstered foam is also largely to scale. While the upper drainage layer 37 and the lower drainage channels or layers 33, 34 are primarily flexible but hardly compressible, the cushion valve layer 36, 39 is designed to be both flexible and compressible.
  • the dimensions B and H PV of the, for example, hexagonal valves should be in the order of 40-90% of the total thickness H of the cushion structure, which is usually between 50 and 200 mm.
  • the thickness d TD of the tangential drainage layer 37 arranged towards the contacting person should be between 3 and 15 mm.
  • the lower drainage layer or channels which can be made up of a finely structured layer 33 and a coarser layer 34.
  • the essential thing is that Element that determines the cushion effect, namely the spiral spring 61, even the elastic actuator for the valve plate 66.
  • the coil spring 61 has a height Hs which is 60-80% of Thickness H of the mattress is.
  • the one for spring or pocket spring mattresses usual distances can be maintained become.
  • the height H PV of the upholstery valve which is linear or cylindrical in the longitudinal direction of the upholstery, can be up to approximately 95% of the total thickness H of the upholstery, because the underdrainage 86 is integrated into the underpadding 81 forming the valve seat.
  • the distance t v between adjacent linear valves can vary between approximately 0.3 ⁇ H and 1.5 ⁇ H.
  • Diameter d B and pitch t B of the drainage holes can be varied within a wide range, as is known from upholstery technology, of course with the aim of realizing the smallest possible pressure loss.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sitz-, Lehnen- oder Liegenpolsterung und hat allgemein eine Verbesserung der Durchlüftung solcher Polsterungen zum Ziel.
Das schweißtreibende Sitzen auf in der Regel stark wärmedämmenden Stühlen, Schreibtischsesseln und Autositzen ist ein Ärgernis. Längere Zeit bettlägerige Patienten bzw. ältere Mitmenschen leiden häufig unter einer zu geringen Durchlüftung der Liegefläche und liegen sich vielfach wund.
Ein Problem der Sitz- und Liegeflächendurchlüftung besteht darin, daß übliche Sitzpolsterungen unter dem Gewicht des Sitzenden bzw. des Liegenden zusammengedrückt werden, wodurch zwar die Wärmedämmung reduziert, jedoch die Durchlüftung in der Regel stark beeinträchtigt wird. Eine starke Wärmedämmung oder gar eine aktive Kühlung bei geringer Durchlüftung diffusionsdurchlässiger Sitzflächenbeläge kann zur Kondensation im kälteren Bereich der Polsterung führen, vielfach verbunden mit einer aus hygenischer Sicht bedenklichen Verpilzung dieser Bereiche, die keineswegs hermetisch abgeschlossen sind.
Zur Behebung dieser Unzuträglichkeit sind Sitzpolsterungen vorgeschlagen worden (WO 95/14 409, WO 96/05475), bei denen mittels eines Gebläses klimatisierte Luft unter Überdruck durch Kanäle und durch Poren der Polsterung zu Gesäß- und Rückenpartie der sitzenden Person ausgeblasen wird.
Bei diesen bekannten Sitzpolsterungen ist wegen einer ungenügenden Zuordnung der die Drainageluft zu- und abführenden Kanäle und der sitzenden bzw. sich anlehnenden Person trotz des sehr hohen Aufwandes nur mit einer geringen Wirkung bzw. mit einem großen Energieaufwand zu rechnen. Insbesondere ist in den Randzonen einer sitzenden Person durch die intensive Bypass-Strömung mit einer unangenehmen Unterkühlung zu rechnen.
Es sind ferner mattenartige Auflagen bekannt (US-A-5 004 294; EP 0 689 786 A1), die eine Vielzahl von Ventilen enthalten, welche durch die Last einer sitzenden Person aufgesteuert werden. Dann wird klimatisierte Luft gegen den Gesäß- und Rückenbereich der sitzenden Person durch die Ventile ausgeblasen. Bei diesen Sitzauflagen ist der Ventilhub im Vergleich zur Zusammendrückung der Polsterung klein, so daß die Sitzauflagen zum Polstereffekt praktisch nicht beitragen. Die ausgeblasene klimatisierte Luft kann zu einer unerwünschten Unterkühlung der genannten Körperbereiche führen. Das Problem der Luftabfuhr dieser mit Körperausdünstungen angereicherten Luft ist dabei nicht bedacht.
Es ist an sich bekannt, Schaumstoffpolsterungen mittels drückender oder saugender Gebläseluft zwangszudurchlüften (DE 31 47 610 A1). Bei einer mit Überdruck arbeitenden Lösung für Kraftfahrzeugpolsterungen geschieht dies mit einem Differenzdruck von 100 - 600 mbar (DE 3 705 756 A1).
Bei einem aus der DE-A 24 58 494 bekannten Sitz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist die Polsterung von einer unter Belastung sich durchbiegenden Gewebelage mit einer darunter befestigten Lage aus Gummielementen gebildet, die in unbelastetem Zustand der Gewebelage aneinander anliegen und in belastetem Zustand bei durchgebogener Gewebelage in erwünschter Weise auseinanderklaffen, um eine Belüftung durch die Sitzfläche zu ermöglichen.
Bei einem anderen, aus der US-A 5 226 188 bekannten Sitz, dessen Polsterung unter Belastung an einem festen Boden abgestützt ist, befindet sich ein Luftraum zwischen Polsterung und Boden. Aus diesem Luftraum wird durch Belasten der Polsterung über permanent offene Löcher Luft ausgetrieben. Bei erneutem Entlasten der Polsterung wird in den Luftraum Luft über ein seitliches Rückschlagventil nachgesaugt. Eine Durchlüftung des Sitzes im Betrieb ist damit nicht möglich.
Die Übertragung eines aus der US-A 5 226 188 bekannten Bodens zur Anwendung bei einem Sitz nach der DE-A 24 58 494 würde zu einem Komprimieren der Gummielemente führen und damit einem Auseinanderklaffen der Gummielemente entgegenwirken, so daß sich das erwünschte Öffnen von Belüftungswegen zwischen den Gummielementen gerade nicht einstellen würde, zumindest aber behindert wäre. Aus diesem Grunde lag die erwähnte Übertragung dem Fachmann nicht nahe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum wirksamen und angenehmen Durchlüften von Sitz-, Lehnen- oder Liegeflächen zu schaffen, die eine zugfreie Durchlüftung im wesentlichen auf die durch den Körper berührten Bereiche der Sitz- oder Liegeflächen bei geringen Herstell- und Betriebskosten beschränkt. Die Vorrichtung soll dabei auch für die Nachrüstung von vorhandenen Sitz- und Liegemöbeln geeignet sein.
Diese Aufgabe ist durch eine Sitz-, Lehnen- oder Liegenpolsterung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird der Drainageluftstrom automatisch durch die Flächenpressung seitens der sitzenden Person erhöht bzw. eine erwünschte Strömungsverteilung bewirkt. Dies geschieht durch Aufsteuern der vorzugsweise parallelgeschalteten Ventilmittel, die erst unter Druckbelastung bzw. Pressung den Durchtrittsquerschnitt freigeben. Dabei wird die Drainageluft nicht an der belasteten Fläche vorbei, sondern tatsächlich dort durchgesetzt, wo die Durchlüftung wirkam sein soll. Die Strömungsquerschnitte der Ventilmittel und die Drainagekanäle können so gestaltet sein, daß schon ein sehr geringer Druckunterschied in der Größenordnung von 50 bis 200 Pa und ein entsprechend geringer Energieaufwand zu einem ausreichenden Luftdurchsatz genügt.
Eine nachrüstbare Polsterung gemäß der Erfindung kann aus einer gasdurchlässigen, dünnen Deckschicht mit hoher Wärmedurchgangszahl als Kontaktfläche mit der sitzenden Person und einer darunter liegenden ausreichend dicken Drainageschicht mit geringem Strömungswiderstand bestehen, z. B. in Gestalt eines offenporigen Schaumes bzw. einer Grobfaserschicht. Diese Drainageschicht kann auf der dem Sitzenden abgewandten Seite mit einer weitgehend diffusionsdichten Folie abgeschlossen sein.
In einem nur bei relativ niedrigen Raumtemperaturen ausreichenden Maße werden vom Körper abgegebene Wärme und Wasserdampf über die Drainageschicht bereits durch den Auftrieb infolge einer Dichtedifferenz der feuchtwarmen (leichteren) und der kälteren Raumluft abtransportiert. Bei höheren Lufttemperaturen reicht das vielfach nicht aus, so daß die energieaufwendige Raumklimaanlage in Betrieb genommen werden muß, obwohl eine intelligente, energiesparende Sitzklimatisierung ausreichend wäre. Zur Unterstützung der Wärme und Feuchte abführenden Durchströmung kann die Drainageschicht an ein drückend oder saugend betriebenes, geräuscharmes Gebläse angeschlossen sein, dessen Drehzahl bzw. durchgesetzter Volumenstrom manuell einstellbar oder über einen Temperaturfühler und/oder Feuchtefühler und ein Sollwertglied automatisch regelbar sein kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Anpassung des Drainageluftdurchsatzes an die körperlichen Gegebenheiten (Abmessungen, Gewicht) der sitzenden Person mit Hilfe eines Drehschiebers bewirkt werden, der in einen zylindrischen Sammler eingebaut ist.
Bei Kraftfahrzeugssitzen bietet es sich an, die erfindungsgemäß gestalteten Sitz- und Lehnenpolsterungen eintrittsseitig an die Innenraumbelüftung und, sofern vorhanden, an eine Klimaanlage anzuschließen.
Bei Schreibtischsesseln, die über einen wenn auch kleinen Fahrbereich verfügen müssen, kann die Sitzklimatisierung über einen Schlauch an ein z. B. an der Raumdecke montiertes Absaugegebläse angeschlossen werden. Gemessen am verbesserten Sitzkomfort sind die Einschränkungen im Bewegungsspielraum zu verschmerzen.
Die Ventilmittel können, wie aus US-A-5 004 294 bekannt, eine Vielzahl von Ventilen, z. B. Tellerventilen aufweisen. Diese Ventile werden durch das Gewicht der sitzenden oder liegenden Person gegen rückstellend wirkende Federelemente geöffnet, welche erfindungsgemäß maßgeblich den Polstereffekt der Polsterung beeinflussen. So wird die Drainageluft bei Druckbetrieb des klimatisierten Sitzes bzw. der Liegefläche kleinräumig durch die atmungsaktive Deckschicht gepreßt und bei Saugbetrieb entsprechend abgezogen. Auf der der sitzenden oder liegenden Person abgewandten Seite der Ventil-Dichtflächen ist ein Kanalsystem angeordnet, über welches die Drainageluft zu- bzw. abgeführt werden kann. Solche schachbrettartig konfigurierten Ventilsysteme stellen eine besonders energiesparende Lösung dar, da der Querschnitt der Drainagekanäle ausschließlich im Bereich der durch eine sitzende oder liegenden Person belasteten Fläche für die Drainageluft freigegeben wird, während bei einem System mit parallel geschalteten Kanälen durch die Betätigung eines Ventils in der Sitz- oder Liegefläche einer der Kanäle über die gesamte Kanallänge, also z. B. auch über das atmungsaktive Oberpolster der Rückenlehne, die Drainageluft gefördert wird, ohne daß sich die sitzende Person anlehnen müßte.
Die Problematik bei Sitzflächen unterscheidet sich dadurch von jener bei Liegeflächen, daß die Zuordnung von sitzenden Personen und Sitzmöbel, jedenfalls z. B. bei Schreibtischsesseln oder PKW-Sitzen, geometrisch relativ präzise ist, während eine auf einer Matratze liegende Person die unterschiedlichsten Lagen einnehmen kann. Demnach ist bei Matratzen eine Ausführung vorteilhaft, die aus einer Vielzahl großflächig angeordneter, auf Belastung durch Öffnen reagierender ventilartiger Elemente aufgebaut ist. Auch bei Schreibtischsesseln und PKW-Einzel-Sitzen sollte die Konstruktion so beschaffen sein, daß die abgesaugte oder durchgeblasene Drainageluft nicht nutzlos im Bypass an der sitzenden Person vorbei, sondern durch jene Bereiche geleitet wird, die einer intensiven Wärme- und Feuchtigkeitsabfuhr bedürfen.
Bei einer Ausführung der Erfindung wird die Drainageluftverteilung dadurch an unterschiedlich breit gebaute Personen angepaßt, daß auf die Sitz-, Lehnen- oder Liegefläche eine Oberschablone aufgelegt wird, die mit Drainageöffnungen in einer an die persönlichen Körpermaße angepaßten Anordnung versehen ist.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dienen Schaumstoffelemente der Polsterung selbst als Ventile und bilden großflächig ein multigonales Mosaik, bevorzugt in Gestalt eines hexagonalen Rasters. Diese Schaumstoffelemente können luftundurchlässige Zwischenschichten aufweisen, welche bei Druckbelastung des Elementes dieses quer kontrahiert und dadurch Hohlräume für den Durchtritt von Luft freigibt, so daß die Drainageluftkanäle über die offenporigen Abschnitte der Schaumstoffelemente sowie über besagte Hohlräume mit den Drainagekanälen der Unterpolsterung bzw. Hohlräumen in einer Sitzschale und über diese mit dem Druck-bzw. Saugbetriebssammler fluidisch verbunden werden.
Die Erfindung ist im folgenden an schematischen Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Vertikalschnitt durch einen Schreibtischsessel, der eine Polsterung aufweist;
Fig. 2a)
einen Teilschnitt durch die Polsterung nach Fig. 1 in größerem Maßstab;
Fig. 2b) und 2c)
Schnittdarstellungen nach den Linien IIb) und IIc) in Fig. 2a) mit zwei unterschiedlichen Ventilstellungen eines Drainagekanals in der Polsterung;
Fig. 3a)
eine Teilschnittdarstellung nach der Linie IIIa) in Fig. 3b), wobei das Nackenpolster einen Sammler enthält;
Fig. 3b)
einen Teilschnitt durch das Nackenpolster des Sessels wie in Fig. 1, wobei die Fig. 1 bis 3b lediglich zur Erläuterung des Hintergrundes der Erfindung dienen und durch die Ansprüche nicht gedeckt sind;
Fig. 4
einen Teilschnitt einer Polsterung gemäß der Erfindung, wobei die rechte Hälfte des dargestellten Teilschnittes durch das Gewicht einer Person belastet ist;
Fig. 5
einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Polsterung gemäß der Erfindung, wobei ebenso wie in Fig. 4 der rechts dargestellte Teil der Polsterung durch das Gewicht einer Person belastet ist;
Fig. 6
eine weitere Abwandlung der Polsterung gemäß der Erfindung, wobei wiederum der rechts dargestellte Teilausschnitt des Polsters durch das Gewicht einer Person belastet ist;
Fig. 7a)
im Querschnitt nach der Linie A-B in Fig.7b) und
Fig. 7b)
in einer schematischen Draufsicht eine weitere Abwandlung einer Sitz-/Lehnenpolsterung gemäß der Erfindung;
Fig. 8
einen Teilschnitt durch eine gemäß der Erfindung gestaltete Taschenfederkernmatratze;
Fig. 9 und 10
zwei Beispiele einer weiter abgewandelten Polsterung gemäß der Erfindung, die beide für eine einfache Herstellung und Montage gestaltet sind, wobei in diesem Fall rechts ein unbelasteter Teil und links ein belasteter Teil der Polsterung gezeigt sind;
Fig. 11
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Matratzenpolsterung;
Fig. 12
die Draufsicht auf eine gemäß der Erfindung gestaltete Luftmatratze und
Fig. 13
in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt einer aufgepumpten Luftmatratze gemäß Fig. 12.
Fig. 1 zeigt einen Schreibtischsessel, der mit einer Durchlüftungsanlage ausgestattet ist. Die Kontaktflächen 3 und 4 zur sitzenden Person sind mit einer atmungsaktiven Stoffschicht 1 bezogen, der einen ausreichend hohen Strömungswiderstand gegen das Durchsaugen von Luft aufweist. Unter dieser Stoffschicht 1 ist ein Oberpolster 2 aus offenporigem Material eingebaut, welches eine höhere Steifigkeit aufweist, so daß es unter dem Gewicht der sitzenden Person nicht zu stark komprimiert wird. Der Strömungswiderstand dieses Oberpolsters, das z. B. mit Längsrippen in Richtung der Wirbelsäule der sitzenden Person ausgeführt ist, wird erfindungsgemäß durch das Gewicht der sitzenden Person erniedrigt. Das offenporige Oberpolster 2 enthält Drainagekanäle 15, die gemäß Fig. 1 an einen im Nackenpolster 6 untergebrachten Sammler 5 angeschlossen sind. Von hier aus führt eine Drainageluftleitung 7 zur Saugseite des Gebläses 8, dessen Motor an einen Akkumulator 9 angeschlossen ist, der über einen elektrischen Anschluß 10 nachgeladen werden kann. Gebläse 8 mit Motor und Akkumulator sind hier in einem schallgedämmten Raum im Fluß des Sessels untergebracht.
Wenn ein Sitzmöbel mit einer derartigen Klimatisierungsanlage nachgerüstet werden soll, kann die Drainageluftleitung 7 außerhalb von Rückenlehne und Sitz zum Gebläse geführt sein. Dann bietet sich eine hier nicht dargestellte Anordnung von Gebläse und Akkumulator in Flachbauweise an, die an der Rückenlehne angebracht werden kann.
Fig. 2 zeigt ein bei aufblasbaren Schwimmflügeln übliches Ventil 18 mit Ventilklappen 19, das in jeden der parallel geführten Drainagekanäle 15 des Oberpolsters 2 (Fig. 1) eingebaut und bei unbelastetem Sitz geschlossen ist (Fig. 2c)). Unter der Druckbelastung durch eine sitzende Person öffnet sich das Ventil 18 selbsttätig umso weiter (Fig. 2b)), je höher die lokale Druckbelastung ist. Dies ist gewollt, weil die Abfuhr von Wärme und Wasserdampf an Stellen hoher Druckbelastung am intensivsten sein soll.
Fig. 3 zeigt einen in das Nackenpolster 6 des Sessels nach Fig. 1 eingebauten Drainageluftsammler 5 mit einem innenliegenden Drehschieber 13, dessen Durchtrittsfenster 17 mit einer Kontur 14 so ausgeführt ist, daß durch entsprechende Winkeleinstellung des Drehschiebers 13 eine an Körpergewicht und Masse angepaßte Drainageluftverteilung auf die parallelgeschalteten Drainagekanäle 15 erreicht wird.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Polsterung mit Kontaktfläche 3 oder 4 zur sitzenden bzw. sich anlehnenden Person, die mit einer atmungsaktiven Stoffschicht 1 bezogen und mit einem offenporigen Oberpolster 2 gepolstert ist. Unter dem Oberpolster 2 und davon getrennt ist eine Schicht aus einer Vielzahl von Ventilschließern in Gestalt von Ventiltellern 20 angeordnet, die sich bei Belastung durch eine sitzende bzw. sich anlehnende Person entsprechend deren Anpreßdruckprofil gegen Rückstellfedern in Gestalt von Spiralfedern 21 öffnen und somit einen Strömungsquerschnitt 22 für die Drainageluft freigeben, die über Drainagekanäle 41 in dem hohlen Unterboden zu- bzw. abgeleitet wird. Die Ventilsitze können durch kreisförmige Löcher 23 in einem Zwischenboden 24 gebildet sein, der über Distanzelemente 40 gegen die Sitzschale bzw. einen Boden 42 abgestützt ist. Die Spiralfedern 21 haben einen Hub, dessen Größe den Polstereffekt maßgeblich mitbestimmt.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer anderen Ausführung der Erfindung mit einer Kontaktfläche 3 oder 4 zur sitzenden sich anlehnenden oder auch liegenden Person, bei der die Ventile durch entsprechend strukturierte Schaumstoffelemente der Polsterung verwirklicht sind. Dabei sind links ein unbelasteter und rechts ein belasteter Ausschnitt dargestellt.
Die Schaumstoffelemente 36, die bevorzugt hexagonal ausgeführt und mit dem üblichen Oberpolster 37 offenporig verklebt sind und somit zu einem regelmäßigen Raster zusammengesetzt werden können, sind folgendermaßen aufgebaut. Ein kegelförmiger Stempel 25 aus offenporigem Schaumstoff, der von einem etwas weicheren Ring 35 aus offenporigem Schaumstoff umschlossen ist, wird durch den von der sitzenden Person ausgeübten Druck gegen eine weitgehend luftundurchlässige, biegeweiche, jedoch in Längsrichtung dehnungsharte Zwischenschicht 26 in ein mit Weichschaum 27 gefülltes offenporiges Stempelkissen 28 gepreßt und zieht dadurch die Berandung 29 des Elements zur Achse 30 hin. Somit entsteht um jedes der belasteten Elemente ein ringförmiger Hohlraum 31. Durch diesen Hohlraum 31 werden die offenporigen Stempel 25 und Stempelkissenbereiche 27, 28 fluidisch miteinander sowie mit den die Drainageluft 32 abführenden Drainagekanälen 41 in der Sitzschale bzw. des Unterpolsters 33, 34 verbunden.
Fig. 6 zeigt eine andere Variante. Hier wird eine Querkontraktion der hexagonalen Elemente 36 durch eine zylindrische Beulfläche 38 bewirkt, die einen offenporigen, querkompressionsweichen Kern 39 umschließt. Die Steifigkeit der Beulfläche 38 ist so beschaffen, daß die Beulfläche bei Druckbelastung der Elemente 36 zu deren Achsen 30 hin einbeult, so daß ein ringförmiger Hohlraum 31 entsteht, über welchen die offenporigen Bereiche an der dichtenden Zwischenschicht 26 vorbei mit dem die Drainageluft abführenden grobporösen Unterpolster 33, 34 fluidisch verbunden werden.
Die Ventile aus Schaumstoff bilden bei den Varianten gemäß Fig. 5 und 6 das den Polstereffekt bewirkende Hauptpolster.
Die Ausführungen nach Fig. 5 und Fig. 6 können mit geringem Aufwand folgendermaßen hergestellt werden:
Zunächst wird das Oberpolster 2 hergestellt. Dazu wird offenporiger Schaum geringer Querkontraktionssteifigkeit in eine den Stempeln 25 bzw. Kernen 39 entsprechende Form gespritzt. Anschließend wird die ringförmige Zwischenschicht 26 aus etwas härterem offenporigen Schaum in die Zwischenräume gespritzt. Die Unterseite des so geformten Oberteils wird mit einer luftundurchlässigen, querkompressionsweichen Schicht kaschiert. Anschließend wird mit einem bienenwabenähnlichen Hexagonalstanzwerkzeug die Zwischenschicht 26 längs der Mittelfläche aufgeschnitten. Dieses Oberteil wird dann auf ein entsprechend gefertigtes deckungsgleiches Unterteil aufgeklebt, wobei Kleber nur im Mittelbereich der Kerne aufgebracht wird.
Bei einer abgewandelten Fertigung werden hexagonale Elemente vorgefertigt, die anschließend mosaikartig zu einem flächigen Gebilde konfiguriert werden. Hierbei werden die hexagonalen Elemente gemäß Fig. 5 und 6 offenporig mit großflächigen luftdurchlässigen Deck- und Grundschichten verklebt.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführung einer Polsterung nach der Erfindung. Die Luftströmung ist durch Pfeile dargestellt. Der Sitz bzw. die Sitzauflage 45 ist mit einer drainageluftdurchlässigen Basisschablone 46 ausgestattet, die auf breit gebaute Personen abgestimmt ist. Schmächtig gebaute Personen legen eine entsprechend kleinflächige, mit Drainageöffnungen 48 versehene Oberschablone 47 auf, die mit einer grobporigen Oberpolsterung 49 für den Quertransport von Drainageluft unter die sitzende Person ausgestattet ist. Die Rückenlehne kann entsprechend aufgebaut sein.
Längs der schubladenartigen luftundurchlässigen Sitz- bzw. Lehnenschale 50 ist eine grobporöse Basisschicht 51 für den Transport der Drainageluft 52 vorgesehen. Parallel zueinander liegende oder ineinander verdrehte Spiralfedern laufen auf den oder die Drainageluftsammler 53 zu und stellen somit eine fluidische, druckverlustarme Verbindung dar. Auf dieser "grobporösen" Basisschicht 51 liegt eine den Sitzkomfort steigernde weiche, offenporige Unterpolsterung 54 bzw. eine Unterpolsterung mit Drainageluftöffnungen, die im wesentlichen senkrecht zur Sitzfläche bzw. Lehne verlaufen.
Auf dieser Unterpolsterung liegt die oben beschriebene Basisschablone 46 als Deckschicht des Unterkissens 55. Auf das Unterkissen ist das Oberkissen 56 aufgelegt, dessen Unterfläche die personenbezogene Oberschablone 47 bildet. Diese Oberschablone ist mit einem auf der linken Seite der Draufsicht dargestellten Loch- oder Schlitzmuster 57 für den Luftdurchtritt versehen, welches den optimalen Abtransport von Wärme und Feuchtigkeit, z. B. längs der Wirbelsäule bis hin zum Steißbein sowie im Schrittbereich, jedoch auch an den hoch belasteten "Sitzknochen" ermöglicht. Um Drainageluft mit geringem Druckverlust von den Seiten her unter die sitzende bzw. sich anlehnende Person eindringen zu lassen, und zwar bis hin zu den Strömungssenken 57 in der Oberschablone, ist auf der Oberschablone ebenfalls eine offenporige Drainageschicht 49 mit geringem Strömungs-Druckverlustbeiwert vorgesehen. Auch diese Oberpolsterung kann eine rippenartige oder spiralige Struktur aufweisen, die den Luftzutritt von den nicht belasteten Seiten her besonders begünstigt. Als Bezugsstoff empfiehlt sich ein netzartiges, gut wärmeleitendes Gewebe.
Für Liegeflächen, insbesondere für Taschenfederkernmatratzen, bietet die in Fig. 8 dargestellte Ausgestaltung der Erfindung Vorteile, die jedoch durchaus auch für einen anspruchsvollen Sitzaufbau in Frage kommt.
Die Spiralfeder einer jeden Tasche 60 ist als einteilige "Umkehrfeder" 61 mit z. B. kegeligem Kern 62 ausgeführt, der von einem zylindrischen Federabschnitt 63 umschlossen wird. Der zylindrische Federabschnitt stützt sich auf dem Oberboden 64 des hohl ausgeführten Unterbodens 65 ab, während der etwas kürzere, kegelige Innenfederabschnitt im unbelasteten Zustand der Matratze einen Ventilteller 66 in den Ventilsitz 67 zieht. Bei Belastung der Matratze durch eine liegende oder sitzende Person 70 öffnen die Ventile in den einzelnen Taschen je nach lokaler Pressung unterschiedlich weit. Dabei wird der Ventilteller gegen einen elastischen Körper 68 gepreßt, dessen Steifigkeit in Verbindung mit jener der Umkehrfeder die Öffnungs- bzw. Schließcharakteristik des Ventils bestimmt. Eine weitgehend lokale Senkenströmung an der belasteten Stelle erreicht man mit dieser Konfiguration allerdings nur dann, wenn die Seitenwände der Taschen 60 bzw. von Taschengruppen einen vergleichsweise hohen Strömungswiderstand aufweisen, was bei Leinengewebe z. B. durch Aufspritzen von Naturlatex zu bewerkstelligen ist. Wichtig ist, daß der Druckverlust der Matratze für durchgesaugte Luft an den ausreichend belasteten Stellen gering ist, damit schon bei geringer Druckdifferenz des angeschlossenen Gebläses eine ausreichende Drainageluftförderung, hier als Pfeile dargestellt, erfolgt, entsprechend einem geringen Energiebedarf. In nicht belasteten Bereichen soll die Matratze natürlich weitgehend luftundurchlässig sein.
Der hohle Unterboden 65, bestehend aus einer geschlossenen äußeren Abdeckung 69 und dem die Ventilsitze 67 enthaltenen Oberboden 64, kann flexibel, z. B. aus einem ausreichend steifen Naturkautschuk ausgeführt sein, so daß auch mit dieser Matratze eine Verstellung des Rostes problemlos möglich ist.
Die Figuren 9 und 10 zeigen zwei hinsichtlich Herstellung und Montage günstige Ausführungen von Polsterungen gemäß der Erfindung.
Fig. 9 zeigt im Querschnitt das Element einer vorteilhaften Ausführungsvariante und zwar, links belastet und rechts unbelastet. Die Polsterung enthält wie die Ausführungen nach den Fig. 4 bis 8 Ventile mit Ventilschließern 82 und dichtenden Ventilsitzen 87. Die Polsterung einer Sitz- oder Liegefläche besteht hier aus einer Unterpolsterung 81, die aus einem etwas steiferen geschlossenporigen Schaum hergestellt wird, und einer Oberpolsterung 80. Die Oberpolsterung 80 hat einen aus geschlossenporigem Schaumstoff gefertigten leistenartigen Ventilschließer 82 in Gestalt einer rippenförmigen Verdickung an einem Steg 83, der mit einer weicheren offenporigen und/oder mit Drainagebohrungen 84 durchsetzten Ausgleichsschicht 85 verbunden ist. Die Unterpolsterung 81 enthält über ihre Länge verlaufende, zylindrische Hohlräume 86, die als Drainagekanäle dienen. Die Hohlräume sind über langgestreckte Schlitze oder Engstellen nach oben offen. Beidseitig dieser Engstellen sind linienförmige Ventilsitze 87 ausgebildet. Durch die Engstellen ragen die Stege 83 mit den Ventilschließern 82 in die Hohlräume 86. Die Unterpolsterung 81 ist an der Unterseite mit einer weitgehend luftdurchlässigen Deckschicht 88 kaschiert, die bei Matratzen flexibel ausgeführt ist. Gemäß der von einer sitzenden oder liegenden Person 70 übertragenen Druckbelastung werden die rippenförmigen Ventilschließer 82 in die zylindrischen Hohlräume 86 der Unterpolsterung gedrückt und heben somit von den Ventilsitzen 87 ab. Damit ist eine fluidische Verbindung von der Umgebung unter einer auf der Polsterung sitzenden oder liegenden Person 70 und dem belasteten Polsterungsabschnitt hindurch zu den Hohlräumen 86 hergestellt, die an ein saugend oder drückend betriebenes Gebläse angeschlossen sein können.
Zur einfachen Montage werden die kompressiblen Ventilschließer 82 der Oberpolsterung von oben durch die Ventilsitze 87 der Unterpolsterung gequetscht oder seitlich eingeschoben, wobei im unbelasteten Falle die Ventilschließer 82 unter geringer Vorspannung dichtend an den Ventilsitzen 87 anliegen.
Wie schon bei den Varianten gemäß Fig. 5 und 6 sind auch hier die Ventile in die Polsterung integriert.
Bei der Ausführung nach Fig. 10 ist das Unterpolster von streifenförmigen Elementen 89 gebildet, welche die linienförmigen Ventilsitze 87 und die Hohlräume 86 bilden. Insbesondere bei Sitzen und Lehnen, die durch Aufbringen der Polsterung auf einer festen Schale gemäß Fig. 10 aufgebaut werden, sind besagte streifenförmige Elemente steif und können einteilig mit der Sitzschale gefertigt bzw. mit dieser verbunden werden. Hierbei ist der gesamte Feder- und Ventilschließweg in das Oberpolster 80 aufgenommen. Ferner sind die Ventilschließer 82 ausreichend kompressibel gestaltet, wenn sie bei der Erstmontage durch die Ventilsitze 87 hindurch in den größeren Drainagehohlraum 86 im Unterboden eindrückbar sein sollen.
Für Reinigung oder Recycling bleibt diese Konfiguration einfach demontierbar, da ein Verkleben von Polsterung und Sitzschale unnötig ist.
Es versteht sich, daß das Konstruktionsprinzip, welches ein Hindurchdrücken der Ventilschließer durch die Ventilsitze bei der Montage beinhaltet, nicht nur bei zweidimensionalen sondern auch bei üblichen kreisrunden Ventilen anwendbar ist. In diesem Fall sind in den Fig. 9 und 10 die Ventilschließer 82 als rotationssymmetrische (kugelige) Körper und die Engstellen mit den Ventilsitzen 87 als konische Bohrungen zu verstehen. Hier ist eine Montage nur mittels Durchquetschen, nicht aber durch seitliches Einschieben von Oberpolsterung in Unterpolsterung möglich.
Bei der heute verfügbaren Fertigungstechnik für Schaumprodukte könnte die Ventilschicht aus den Elementen 82, 87 sehr dünn, z. B. mit einer Stärke von nur 10 mm ausgeführt werden, bis hin zur Dicke eines starken Bezugsstoffes. In diesem Falle könnte man ein Ventilschichtkissen als dünnes Sitzkissen auf eine nun sehr einfach ausführbare Unterpolsterung auflegen, die flächig an eine Drainageluftversorgung angeschlossen ist. Für den Zutritt der Drainageluft unter eine sitzende Person könnte die dieser Person zugewandte Seite des Ventilschichtkissen z. B. eine Rippenstruktur aufweisen, die eine rillenförmige Oberdrainage bildet, die von einem offenporigen, jedoch festen, also nicht stretchartigen Bezugsstoff abgedeckt sein könnte. Dieser wirkt als Staubfilter, um eine schnelle innere Verschmutzung der Ventilschicht zu verhindern, sowie als Sperrschicht gegen eine Strömungsblockade der Oberdrainage z. B. dadurch, daß sich die Fasern eines Wollstoffes unter dem Druck der sitzenden Person in diese Zwischenräume pressen.
Wird die Druckbelastung der Polsterung durch einen selbst nicht luftdurchlässigen Gegenstand erzeugt, kann die Klimatisierungsluft in der oberen Drainageschicht 37 (Fig. 4 bis 6) bzw. 49 (Fig. 9 und 10) seitlich abgeführt werden, da diese Drainageschicht mit einer sehr guten Querdurchlässigkeit als tangentiale Drainageschicht ausgeführt ist. In den Fig. 4, 5 und 6 ist eine Polsterung dargestellt, bei der von Luftdurchlässigkeit eines kontaktierenden Gegenstandes ausgegangen wurde, wie sie z.B. bei der kontrollierten Abkühlung poröser Produkte gegeben ist, während die Luftdurchlässigkeit des Belastungsgegenstandes bei den Fig. 7 bis 10 ausgeschlossen ist.
Eine Schwierigkeit besteht bei der Polsterung nach der Erfindung darin, daß im unbelasteten Falle keine Luft durchgesetzt wird, wie dies z. B. zur Abkühlung eines Fahrzeugsitzes wünschenswert wäre, bevor sich der Fahrgast setzt. Zur Lösung dieses Problems ist gemäß der Erfindung vorgesehen, das Absaugegebläse mit einer Überlaststufe auszurüsten, so daß bei Einschaltung dieser Stufe ein wesentlich erhöhter Absaugeunterdruck in den Hohlräumen entsteht, aufgrund dessen sich die Ventile auch ohne Belastung durch eine sitzende Person öffnen.
Die in Fig. 11 in Längsschnitt dargestellte, erfindungsgemäß ausgestaltete Matratze 110, welche z.B. eine Multi-Polsterschicht 118 mit darin integrierten Ventilen gemäß Fig. 9 aufweist, hat einen Lufteintrittskanal 111 am Fußende, der mit sämtlichen Drainagekanälen 112 in der Unterpolsterung 113 kommuniziert. Der Lufteintrittskanal kann über ein bei 114 angedeutetes, einstellbares Drosselventil mit der Umgebungsatmosphäre verbunden werden. Bei vollständiger Öffnung dieses Drosselventils 114 würde der Drainageluftstrom durch die von der Person belegte Liegefläche 115 hindurch weitgehend zurückgehen, weil der Unterdruck in den Drainagekanälen 112 durch Öffnen des Drosselventils stark abgesenkt werden würde. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung an die jahreszeitlichen Verhältnisse. Ferner kann die während der Schlafperiode in die Matratze eingespeiste Feuchtigkeit durch Einschalten des Gebläses im Sammler 116 und Öffnen des Drosselventils 114 aus dem stromabwärts der Ventilschicht 117 liegenden Bereiche ausgetrieben werden.
Normalerweise sollen Matratzen zum Durchlüften von Zeit zu Zeit aufgestellt werden. Dies fällt insbesondere älteren Menschen schwer und wird durch die beschriebene Konfiguration gemäß Fig. 11 überflüssig. Mittels eines vor dem nicht gezeigten Absauggebläse eingebauten Feuchtefühlers (bei 119) und/oder eines Temperaturfühlers (bei 120) lassen sich automatisch Abschaltzeitpunkte oder Stellwerte für die Gebläseleistung vorgeben. Alternativ kann eine Zeitschaltuhr vorgesehen sein, welche die Betriebszeit des Gebläses auf zwei Stunden begrenzt.
Somit läßt sich der Absaugluftstrom abhängig von der Feuchte und der Temperatur einstellbar in Anpassung an die Bedürfnisse der sitzenden oder liegenden Person steuern.
Die Ausgestaltung nach den Fig. 12 und 13 stellt eine Weiterentwicklung der Konstruktion nach Fig. 9 bzw. Fig. 10 zu einer aufblasbaren Luftmatratze dar. Die in den Fig. 9 und 10 vorgesehene Unterpolsterung 81 ist hier durch aufblasbare Hohlkammern 90 ersetzt, welche durch Verkleben des luftdichten Bodens 88 mit den die Ventilsitze 87 bildenden, luftdichten Ausstülpungen 91 erzeugt sind.
Die Oberpolsterung 80 ist durch ein System aufblasbarer Hohlkammern 92 ersetzt, welche durch Verkleben einer die Ventilschließer 82 bildenden Unterschicht 93 mit einer Oberschicht 94 erzeugt sind. Im Bereich der Verklebung ist die Oberpolsterung mit Öffnungen 95 versehen. Über diese Öffnungen kann bei Belastung der Matratze Drainageluft aus der Oberpolsterung in die Hohlräume 86 einströmen. Die nach dem Aufblasen wellige Oberschicht 94 ist mit einer porösen Polsterschicht 1 abgedeckt.
Über Hohlräume 96 zwischen der porösen Schicht 97 und der Oberschicht 94 gelangt Drainageluft unter die liegende Person 70 zu den Strömungssenken, die sich entsprechend dem Belastungsprofil der Person durch Wegdrücken der Ventilschließer 82 von den Ventilsitzen 87 ausbilden. Die Drainageluft wird über die Hohlräume 86, welche über einen Sammler 100 (Fig. 12) zusammengefaßt sind, einem Kleinstgebläse 101 zugeführt. Eine in vielen Fällen ausreichende Durchlüftung ist auch hier ohne Anschluß an ein saugendes oder drückendes Gebläse durch Thermikeffekte erzielbar.
Die Luftmatratze nach den Fig. 12 und 13 läßt sich auf ein kleines Volumen zusammenfalten und bietet insbesondere bei Absaugbetrieb auch bei Reisen in hygienisch nicht einwandfreie Gebiete auf Hotelbetten Schutz gegen Infektionen und Parasiten, ohne daß dies durch eine für Luftmatratzen sonst typische Luftundurchlässigkeit und dadurch bedingtes starkes Schwitzen erkauft werden müßte.
Zur Abschätzung des maximal erforderlichen Luftstromes für die Durchlüftung einer Matratze gemäß der Erfindung sei angenommen, daß die Raumluft bei einer Temperatur von 27° C eine relative Feuchte von 90 % aufweist. Unter solchen Bedingungen würde ein Mensch im Verlauf einer Nacht ca. 1 l Wasser verdunsten. Davon könnte ohne Abhilfemaßnahmen die Hälfte in die Matratze eingespeichert werden. Geht man davon aus, daß die Drainageluft um 5° C aufgewärmt und auf 95 % relative Feuchte gebracht wird, errechnet sich eine erforderliche Drainageluftmenge von ca. 50 kg auf 10 Stunden verteilt, d. h. von ca. 6 m3 Luft je Stunde. Diese Drainageluftmenge resultiert in Verbindung mit einem erforderlichen Absaugeunterdruck von ca. 100 Pa bei einem Pumpenwirkungsgrad von 30 % in elektrischer Leistung von lediglich ca. 0,5 W. Bedeckt die liegende Person eine Fläche von 0,5 m2, so ergibt sich eine mittlere orthogonale Durchströmungsgeschwindigkeit von lediglich ca. 4 mm/s. Eine solche Luftgeschwindigkeit wird nicht als unangenehmer Zug empfunden. Für derartige Einsatzfälle sind äußerst geräuscharme Kleinstgebläse auf dem Markt.
Bezüglich der Bemessung der Drainagekanäle bzw. der Öffnungsgröße der Ventilmittel ist folgendes zu sagen:
Die Figuren 4 bis 6 sowie 8 bis 13 zeigen weitgehend maßstäblich Schnitte durch Polsterungen, in die nach der Erfindung Ventilmittel integriert sind, die, gemessen an der Schichtdicke der Polsterung, einen großen Weg von 20 - 80 % der Gesamtpolsterstärke elastisch abfedern können.
Bei dem angestrebten geringen Differenzdruck in der Größenordnung von 100 Pa, den das angeschlossene Gebläse liefert, dürfen in den Drainagekanälen nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten; denn der dynamische Druck der Strömung beträgt ja bereits bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 10 ms-1 ca. 60 Pa. Da die Strömung nicht geradlinig verläuft, sondern mehrere Umlenkungen und starke Querschnittsänderungen passiert, wie z.B. aus den Fig. 9 und 10 erkennbar sind, sollte der Druckverlustbeiwert des Systems verzweigter Drainagekanäle möglichst klein sein. Ideale Verhältnisse liegen dann vor, wenn die tangentialen Drainagekanäle 37 (Fig. 4 bis 6) oder 49 (Fig. 7) benachbart der sitzenden Person wie auch die Bohrungen 84 sowie die Drainagehohlräume 86 in der Basis der Polsterung (Fig. 9 und 10) einen möglichst geringen Druckverlust aufweisen, so daß der lokale Kühlluftdurchsatz ausschließlich über die Ventildurchlaßquerschnitte zwischen den Ventilschließern und den Ventilsitzen durch das Gewicht der kontaktierenden Person gesteuert ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind die Ventilmittel so dimensioniert, daß die Ventilschließer 20 einen Hubweg 1 zurücklegen können, der maximal etwa 50 % der Dicke der Polsterung beträgt. Selbst am Ende dieses Hubweges weist das Ventil noch einen für die Durchlüftung ausreichenden Restöffnungsquerschnitt auf, weil die den Sitzkomfort verbessernde plattenförmige Abdeckung 20a am Ende der Ventilachse 20b einen kleineren Durchmesser dp aufweist als der Ventilsitz ds.
In Fig. 5 und 6 ist ebenfalls weitgehend maßstäblich die Bemessung der aus Polsterschaumstoff hergestellten Ventile zu entnehmen. Während die obere Drainageschicht 37 und die unteren Drainagekanäle bzw. -lagen 33, 34 primär flexibel jedoch kaum kompressibel auszuführen sind, ist die Polsterventilschicht 36,39 sowohl flexibel als auch kompressibel gestaltet. Die Abmessungen B und HPV der z.B. hexagonal ausgeführten Ventile sollten in der Größenordnung von 40-90 % der Gesamtdicke H des Polsteraufbaues liegen, die üblicherweise zwischen 50 und 200 mm beträgt. Die Dicke dTD der zur kontaktierenden Person hin angeordneten tangentialen Drainageschicht 37 sollte zwischen 3 und 15 mm betragen. Dasselbe trifft für die unteren Drainageschicht bzw. -kanäle zu, die aus einer fein strukturierten Lage 33 und einer gröberen Lage 34 aufgebaut sein kann.
Gemäß der Ausführung nach Fig. 8 ist das wesentliche, den Polstereffekt bestimmende Element, nämlich die Spiralfeder 61, selbst das elastische Stellglied für den Ventilteller 66. Die Spiralfeder 61 hat eine Höhe Hs die 60-80 % der Dicke H der Matratze beträgt. Die bei Sprungfeder- oder Taschenfederkernmatratzen üblichen Abstände können beibehalten werden.
Für die Fig. 9 und 10 gilt das zu den Fig. 4 - 6 und 8 Ausgeführte sinngemäß. Die Höhe HPV des hier linear bzw. zylindrisch in Längsrichtung der Polsterung ausgeführten Polsterventils kann bei dieser Variante allerdings bis zu ca. 95 % der gesamten Dicke H der Polsterung betragen, weil die Unterdrainage 86 in das den Ventilsitz bildende Unterpolster 81 integriert ist. Der Abstand tv zwischen benachbarten Linearventilen kann zwischen ca. 0,3·H und 1,5·H variieren. Durchmesser dB und Teilung tB der Drainagebohrungen kann in weiten Bereichen variiert werden, wie dies aus der Polstertechnik bekannt ist, selbstverständlich mit der Zielrichtung, einen möglichst kleinen Druckverlust zu realisieren.
Abschließend sei betont, daß der Energieaufwand für die ein angenehmes Liegeklima herstellende Polsterung einer Matratze gemäß der Erfindung um Größenordnungen geringer als der Aufwand für eine Raumklimaanlage ist. Eine solche Raumklimaanlage kostet in moderner gesplitteter Ausführung ein Vielfaches der Zusatzausrüstung einer nach der Erfindung ausgestalteten Matratze.

Claims (20)

  1. Sitz-, Lehnen- oder Liegenpolsterung, die luftdurchlässig ausgebildet ist, mit Kanälen (7, 15; 33, 34, 37; 49, 51; 86; 112), welche über den Durchfluß durch die Kanäle steuernde Ventilmittel (18, 19; 20-24; 26-29; 61-66; 82, 87) von Luft durchströmbar sind, wobei die Ventilmittel durch Belastung der Polsterung zwangsläufig aufgesteuert werden, wobei die Schließ-, und Rückstellelemente der Ventilmittel nachgiebige Elemente (18, 19; 20, 21, 24; 25-28; 38, 39; 61-68; 82, 87) sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließ-, und Rückstellelemente (18, 19; 20-24; 26-29; 61-66; 82, 87) Bestandteile der Polsterung selbst bilden, und daß die Polsterung mitsamt den Schließ- und Rückstellelementen an einem Boden (42, 69, 88, 113) abgestützt ist.
  2. Polsterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und die nachgiebigen Elemente so gestaltet sind, daß sie in aufgesteuertem Zustand der Ventilmittel eine Durchströmung der Polsterung mit niedrigem Druckwiderstand Δp ermöglichen.
  3. Polsterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwiderstand Δp im Bereich 50 Pa < Δ < 200 Pa, insbesondere in der Größenordnung von 100 Pa liegt.
  4. Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel aus elastisch nachgiebigem Kunststoff, insbesondere Schaumstoff, bestehen und überwiegend den Polstereffekt bestimmen.
  5. Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle an mindestens einen Sammler (5) mit Gebläse (8), insbesondere Sauggebläse angeschlossen sind.
  6. Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem offenporigen Oberpolster (37) eine Vielzahl von zylindrischen Schaumstoffelementen (36) mit Stempel (25) und Stempelkissen (27, 28) angeordnet ist, wobei Stempel und Stempelkissen durch eine luftundurchlässige, biegeweiche Zwischenschicht (26) voneinander getrennt sind, derart, daß unter Druckbelastung durch die sitzende oder liegende Person die Zwischenschicht (26) in das weiche Stempelkissen (27, 28) gepreßt und dadurch so verformt wird, daß die Zwischenschicht (26) das Schaumstoffelement (36) zur Bildung eines ringförmigen Hohlraumes (31) einbeult, so daß die offenporige Polsterung mit einer offenporigen Grundschicht (33, 34) und/oder Drainagekanälen (41) fluidisch verbunden wird.
  7. Polsterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schaumstoffelement (36) eine Deckfläche und eine Mantelfläche (38) aufweist, welche einen querkompressionsweichen Kern (39) umschließt, und sich unter Druck auf die Deckfläche derart zur Achse (30) des Schaumstoffelementes (36) einbeult, daß ein ringförmiger Hohlraum (31) entsteht, durch den offenporige Bereiche einer Ober- und einer Unterdrainage (33, 34; 37, 39) fluidisch an der luftundurchlässigen Zwischenschicht (26) vorbei miteinander verbunden werden.
  8. Polsterung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (8) und ein dieses mit Strom versorgender Akkumulator (9) an einem die Polsterung unterstützenden Sitz- oder Liegemöbel angeordnet sind.
  9. Polsterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf die Sitz-, Lehnen- oder Liegeflächen auflegbare Oberschablone (47), die mit Drainageöffnungen (48) in einer an die persönlichen Körpermaße angepaßten Anordnung versehen ist.
  10. Polsterung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschablone über einer Basisschablone (46) liegt, die fest in die Sitz-, Lehnen- oder Liegefläche eingebaut ist und mit Drainageöffnungen in einer Anordnung versehen ist, welche den Körpermaßen einer sehr breitgebauten Person angepaßt ist, daß unter der Basisschablone eine luftdurchlässige Unterpolsterung in Form mehrerer parallel zueinander und zu der Sitz-, Lehnen- oder Liegefläche angeordneter Spiralfedern (51) vorgesehen ist, und daß zwischen dieser Unterpolsterung (51) und der Basisschablone (46) ein offenporiges Polster (54) angeordnet ist.
  11. Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Taschenfederkern-Polsterung, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (61) als einteilige Umkehrfeder mit zylindrischem Außenabschnitt (63) und kegeligem Kernabschnitt (62) ausgeführt ist, daß der zylindrische Außenabschnitt (63) in einer im wesentlichen luftundurchlässigen Tasche (60) geführt ist und sich an einem hohlausgebildeten Unterboden (65) abstützt und der kegelige Kernabschnitt (63) in unbelastetem Zustand einen Ventilteller (66) in einen Ventilsitz (67) zieht, derart, daß bei Druckbelastung durch eine sitzende oder liegende Person der Ventilteller (66) in Offenstellung gedrückt wird, so daß eine Verbindung zu einem den Drainagekanal bildenden Hohlraum im Unterboden (65) hergestellt wird.
  12. Polsterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventilmittel einen Ventilschließer (82) und einen Ventilsitz (87) aufweist, durch den sich der Ventilschließer hindurch erstreckt und an dem er in unbelastetem Zustand der Polsterung dichtend anliegt.
  13. Polsterung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließer (82) von einer rippenförmigen Verdickung am Ende eines Steges (83) ausgebildet ist, der eine langgezogene Engstelle eines den Drainagekanal bildenden Hohlraumes (86) durchsetzt.
  14. Polsterung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließer (82) von einer noppenartigen, insbesondere teilkugeligen Verdikkung am Ende eines rotationssymmetrischen Steges (83) ausgebildet ist, der über eine kreisförmige Bohrung in den Hohlraum (86) hineinragt.
  15. Polsterung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließer (82) und/oder der Hohlraum (86) kompressibel ausgebildet und derart bemessen sind, daß eine Montage mittels Durchquetschen des Ventilschließers (82) durch die Engstelle ermöglicht ist.
  16. Polsterung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Ventilschließern (82) einstückig mit einem Oberpolster (80) sind und daß eine Vielzahl von Ventilsitzen (87) Bestandteile eines Unterpolsters (90) oder einer Sitz/Lehnenschale bilden.
  17. Polsterung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberpolster (80) und das Unterpolster (90) sowie die Ventilschließer (82) von aus elastomerem, luftundurchlässigem Material gebildeten Hohlkammern (90, 92) gestaltet sind und daß in belastetem Zustand die Hohlräume (86) über Öffnungen (95) mit der Oberseite des Oberpolsters in Verbindung stehen.
  18. Polsterung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Sammler auf'der vom ersten Sammler fernen Seite der Polsterung angeordnet ist und daß dem zweiten Sammler ein Bypass-Ventil zum Verbinden mit der Umgebungsatmosphäre zugeordnet ist.
  19. Polsterung nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse mittels eines Temperatur- und/oder Feuchtefühlers steuerbar ist.
  20. Polsterung nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Ventilmittel öffnende Belastung durch Steuern des Gebläses auf besonders hohen Unterdruck bewirkbar ist.
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