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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1. Sie wird z. B. als Nackenwärmer zur Klimatisierung von Fahrzeugsitzen und Fahrzeugkabinen benutzt.
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Bekannte Nackenwärmer sind in ihrer Funktionalität beschränkt oder relativ teuer. Es besteht daher Bedarf nach kostengünstigen Systemen mit hoher Effizienz, einfacher Montage und kompakter, gewichtssparender Bauart.
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Gegenstand der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird ein technisches Konzept mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
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Figuren
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Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der durch die Ansprüche definierten Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Wenn ein Merkmal zumindest teilweise zu erfüllen ist, schließt dies ein, dass dieses Merkmal auch vollständig oder im Wesentlichen vollständig erfüllt ist. Entscheidend ist, dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem Ausmaß erlaubt, zum Beispiel dadurch dass ein entsprechendes Merkmal zu mindestens 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist. Ist eine Mindestmenge angegeben, so kann selbstverständlich auch mehr als diese Mindestmenge verwendet werden. Was für ein Objekt beschrieben ist, kann auch auf den überwiegenden Teil oder die Gesamtheit aller anderen artgleichen Objekte angewandt werden. Sofern nichts anderes angegeben ist, schließen Intervalle ihre Randpunkte mit ein.
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Nachfolgend wird Bezug genommen auf:
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1 Kraftfahrzeug im teilweisen Längsschnitt
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2 Oberer Teil des Sitzes des Kraftfahrzeuges von 1 mit Nackenwärmer
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3 Perspektivische Ansicht eines Nackenwärmers von 2
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4 Ausblasstutzen des Nackenwärmers von 4 mit Schaufelrad
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5 Kanalsegment einer Luftführungseinrichtung in perspektivischer Darstellung
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6 Querschnitt durch ein Kanalsegment von 1
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Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt ein Fahrzeug 1000 als ein denkbares Einsatzgebiet der Erfindung. Dabei kann es sich z. B. um ein Flugzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder wie hier um ein Kraftfahrzeug handeln.
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Das Fahrzeug weist mindestens eine Körperstütz-Einrichtung 1 auf. Darunter werden im Zweifel alle Bauteile verstanden, die einen Benutzer einer Fahrgastzelle abstützen, insbesondere Sitze, Bänke, Kopfstützen, Armauflagen o. ä..
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Einer solchen Körperstütz-Einrichtung 1 ist vorzugsweise mindestens ein Nackengebläse 2 in Form eines Nackenwärmers 2' zugeordnet.
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Günstigerweise besitzt mindestens ein Nackengebläse 2 mindestens eine Belüftungseinrichtung 6. ”Belüftungseinrichtung” meint insbesondere eine Einrichtung, die zur gezielten Veränderung der Luftzusammensetzung oder der Luftströmungen in einem bestimmten Flächen- oder Raumbereich genutzt werden kann, zum Beispiel eine Bordklimaanlage, zumindest teilweise luftdurchlässige Abstandsmedien, Abstandsgewirke und/oder Klimatisierungseinleger. Das erlaubt die Belüftung mindestens eines Nacken-Bereiches einer Person.
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Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Belüftungseinrichtung 6 mindestens eine Luftförder-Einrichtung 7. Die Bezeichnung ”Luftförder-Einrichtung” beinhaltet insbesondere eine Einrichtung zum Bewegen von Luft. Denkbar sind zum Beispiel Axial- oder Radialventilatoren.
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Das Nackengebläse 2 weist eine oder mehrere Luftförder-Einrichtungen 7 auf, um Luft von hinter und/oder unter einer Körperstütz-Einrichtung 1 abzusaugen und zum Benutzer hin auszustoßen. Hierfür ist insbesondere wie hier ein Radial-Ventilator 21 geeignet.
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Die Luftförder-Einrichtung 7 kann, wie in 2 gezeigt, unterhalb einer Kopfstütze 105 oder in einer Lehne 11 angeordnet sein. Sie kann aber auch auf einer dem Benutzer abgewandten B-Seite des Polsters 3 angeordnet sein, um eine gute Vibrationsdämpfung zu erreichen. Je nach Anwendungsfall kann es auch zweckmäßig sein, sie in ein Polster 3 zu integrieren.
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Zweckmäßigerweise besitzt mindestens eine Luftführungseinrichtung mindestens eine Beabstandungseinrichtung 13. ”Beabstandungseinrichtung” meint insbesondere eine Einrichtung, die eine Kompression eines luftführenden Freiraumes 12 der Luftführungseinrichtung hemmen oder verhindern kann.
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Vorzugsweise besitzt mindestens eine Luftführungseinrichtung 8 mindestens eine Umhüllungseinrichtung 14. Der Begriff ”Umhüllungseinrichtung” bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung, die in der Luftführungseinrichtung geführte Luft hemmt, an unerwünschter Stelle aus der Luftführungseinrichtung auszutreten.
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Empfehlenswert ist mindestens eine Umhüllungseinrichtung 14 zumindest teilweise aus einem Material, das luftdurchtrittshemmend, insbesondere in benutzerabgewandten Bereichen. Besonders geeignet sind luftundurchlässige Folien, eine Metallplatte, eine genoppte Kunststoff-Folie, eine im Wesentlichen luftundurchlässige Schaumplatte, steife Kunststoff-Profile.
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Vorteilhafterweise umgibt mindestens eine Umhüllungseinrichtung 14 zumindest teilweise eine Beabstandungseinrichtung 13, so dass sie zumindest lokal eine im Wesentlichen entlang des Querschnittsumfanges geschlossene Hülle ergibt. Das gestattet die effiziente Leitung eines Luftstromes durch die Luftführungseinrichtung und die gleichzeitige einfache Montage.
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Günstigerweise besitzt mindestens eine Luftführungseinrichtung 8 mindestens einen Luftleitkanal 16. ”Luftleitkanal” meint insbesondere einem länglichen Hohlraum, um Luft zur Luftaustauscheinrichtung und/oder zur Luftförder-Einrichtung oder davon weg zu transportieren.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens ein Luftleitkanal 16 zumindest teilweise eine Position, die seinen freien Strömungsquerschnitt gegen Kompression durch das Körpergewicht eines Benutzers schützt und eine möglichst verlustfreie und effiziente Luftverteilung erlaubt. Als Beispiel genannt seien ein Einschäumen in ein Polster oder ein Freihalten einer Ausnehmung im Schaum eines Polsters.
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Vorzugsweise hat mindestens ein Luftleitkanal 16 zumindest teilweise eine Ausrichtung, die eine Verteilung längs einer zu ent- oder belüfteten Fläche zur Folge hat. Vorstellbar sind zum Beispiel ein zumindest teilweiser Verlauf auf einer benutzerabgewandten B-Seite eines Polsters oder einer zwischen A- und B-Seite liegenden seitlichen Stirnfläche.
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Vorzugsweise besitzt mindestens eine Luftführungseinrichtung 8 mindestens ein Kanalsegment 19. ”Kanalsegment” meint insbesondere ein abgrenzbares Bauteil oder einen abgrenzbaren Abschnitt eines Bauteils der bezüglich in Strömungsrichtung vor oder hinter ihm liegenden anderen Bauteilen oder Bauteilabschnitten relativ beweglich ist, insbesondere längs und/oder quer dazu verschieblich, kippbar, schwenkbar und/oder biegbar. Vorzugsweise ist es ein steifes oder wenig elastisches Bauteil.
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Zweckmäßigerweise sind mindestens zwei benachbart zueinander und in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Kanalsegmente 19 vorgesehen, um einen länglichen Luftleitkanal 16 abzustützen.
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Es kann nützlich sein, ein solches Kanalsegment 19 in einer Anzahl vorzusehen, die einen verbreiterten, sicher abgestützten Strömungsquerschnitt mit sich bringt. Als Beispiel genannt seien mehrere Kanalsegmente oder Segment-Rahmen in der Querschnittsebene nebeneinander. Das bezweckt eine erhöhte Druckstabilität durch eine größere Anzahl von Querstegen 40 im luftführenden Querschnitt.
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Vorzugsweise hat ein Kanalsegment 19 eine Position, die eine Minimierung von Luftverlusten nach außen zur Folge hat, zum Beispiel in Form von Rohrabschnitten, die von einer Umhüllungseinrichtung 14 ummantelt hintereinander angeordnet sind oder die eine langgestreckte Umhüllungseinrichtung von außen stützend umgeben (nicht dargestellt).
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Ratsamer Weise besitzt mindestens ein Kanalsegment 19 mindestens einen Segment-Rahmen 20. ”Segment-Rahmen” bezieht sich insbesondere auf ein Bauteil, das mindestens zwei Seiten eines Hohlraumquerschnittes (quer zur Strömungsrichtung) gegeneinander abstützt. Besonders geeignet ist ein im Querschnitt runder oder rechteckiger Röhrenabschnitt.
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Empfehlenswert dafür ist ein Material das druckstabil und steif. In Frage kommen zum Beispiel Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Polymere.
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Günstigerweise besitzt mindestens ein Kanalsegment 19 mindestens ein Segment-Gelenk 31. Die Bezeichnung ”Segment-Gelenk” umfasst insbesondere eine Einrichtung, die ein Schwenken oder Abknicken eines Kanal-Segmentes 19 relativ zu einem vor oder hinter dem Kanal-Segment 19 befindlichen Kanalabschnitt erlaubt. Das ermöglicht die Realisierung druckstabiler und biegsamer oder gebogener Kanäle. Als Beispiel genannt seien Noppen 42 oder Ausnehmungen 43, die als Drehpunkte am Kanalsegment 19 auf dessen Mittelachse vorgesehen sind und in entsprechende Noppen oder Ausnehmungen eines anderen Bauteils eingreifen. Vorstellbar sind auch zum Beispiel Scharnierbänder oder Flächengebilde (zum Beispiel eine Umhüllungseinrichtung), an denen Kanal-Segmente befestigt sind und die einen Segmentrahmen an mindestens einer seiner Außenkanten mit einem anderen Bauteil verbinden (nicht dargestellt).
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Vorteilhafterweise besitzt mindestens ein Nackengebläse 2 mindestens eine Temperier-Einrichtung 22. ”Temperier-Einrichtung” meint insbesondere eine Einrichtung, die zur gezielten Veränderung der Temperatur in ihrer Umgebung genutzt werden kann. Besonders geeignet sind Heizeinrichtungen, Kühleinrichtungen, ein Peltierelement, ein Wärmeleitrohr und/oder eine Luftbewegungseinrichtung, wie zum Beispiel ein Ventilator. Besonders günstig kann es sein, wenn die Temperier-Einrichtung 22 für einen Betrieb mit Gleichstrom und/oder einen Betrieb mit Niederspannung ausgelegt ist, insbesondere für 12 V oder 24 V. Denkbar sind zum Beispiel Einleger-Module, die in die Polsterung eines Inneneinrichtungsgegenstandes zum Beispiel eines Sitzes integriert sind.
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Vorzugsweise besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung mindestens einen Leiterstrang. Das Wort ”Leiterstrang” meint insbesondere einen elektrisch leitenden Strang. ”Strang” meint insbesondere einen Gegenstand, dessen Erstreckung in einer Dimension deutlich größer (zum Beispiel das 10-fache) ist, als in seinen beiden übrigen Dimensionen im Raum. Vorzugsweise ist der Strang biegeelastisch, fest und weist in beiden Querschnittsdimensionen ähnliche Abmessungen auf. Er kann ein Monofil oder ein Multifilament sein.
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Ratsamer Weise besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung 22 mindestens eine Heizeinrichtung 25. Die Bezeichnung ”Heizeinrichtung” bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung, die zur gezielten Erwärmung ihrer Umgebung thermische Energie bereitstellt und konduktiv, konvektiv und/oder durch Wärmestrahlung an ihre Umgebung abgibt. Das erlaubt eine schnell wirkende oder lang anhaltende Wärmung eines Benutzers oder die Wärmung eines zu beheizenden Gegenstandes, insbesondere eines Gehäuseinnenraumes. Als Beispiel genannt seien Vorrichtungen mit mindestens einem elektrischen Heizwiderstand, einem flexiblen textilen Flächenheizelement, einer Wärmepumpe, einem Peltierelement, einem Radiator, einem Konvektor und/oder einer Heizwendel.
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Günstigerweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 25 mindestens einen Heizwiderstandsträger 26. ”Heizwiderstandsträger” umfasst insbesondere eine Einrichtung zur mechanischen Entlastung eines Heizwiderstandes und/oder zur Fixierung seiner räumlichen Lage. Besonders geeignet sind flexible Flächengebilde, vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Textil, Gewirke, Gestrick, Gewebe, Vlies, biegsamen Thermoplasten, gestanzte oder genoppte Folie, luftdurchlässigem Material, die Regelstrecke selbst, ein Teil von deren Oberfläche oder ausgesteifte Bauteile, Profile, Hohlkörper oder Segment-Rahmen 20 eines Luftführungskanals.
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Zweckmäßigerweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 25 mindestens einen Temperierstrang 28. Das Wort ”Temperierstrang” beinhaltet insbesondere ein strangförmiges Bauteil zum Eintrag oder zur Entnahme von Wärme entlang des Stranges, z. B. einen Heizwiderstand 27 oder ein Wärmeleitrohr (nicht dargestellte Alternative).
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Vorteilhafterweise hat mindestens ein Temperierstrang 28 zumindest teilweise eine Position, die eine effiziente Temperierung vorbeiströmender Luft ergibt. Als Beispiel genannt seien Ebenen längs einer zu beheizenden Oberfläche, Wicklungen um einen Luftleitkanal herum oder Linien quer zur Verlaufsrichtung eines Fluidkanals im vorbeiströmenden Medium. Besonders günstig ist, den Temperierstrang in oder um einzelne Kanalsegmente zu führen, insbesondere eingelegt in Ausnehmungen des Kanals. Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich, wenn ein Temperierstrang 28 ein Kanalsegment umwindet und dabei es in Durchbrüche im Segmentrahmen eingelegt ist. Dadurch werden die in die Strömung ragenden Teile des Temperierstrangs vom Fluid umspült und erwärmen es. Es kann ratsam sein, dass mehrere Abschnitte des Temperierstranges dabei auf verschiedenen Ebenen des Fluidkanals eingelegt sind, um so auch laminare Strömungen gleichmäßig aufzuheizen.
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Die Belüftungseinrichtung 6 und die Körper-Stützeinrichtung 1 weisen mindestens eine Ausström-Öffnung 50 in einem Bereich der Körper-Stützeinrichtung 1 auf, der einem Nacken eines Benutzers zugeordnet ist. Durch diese Ausström-Öffnung 50 wird Luft aus der Luftführungseinrichtung 8 zum Nacken des Benutzers hin ausgestoßen. Vorzugsweise ist diese Ausström-Öffnung 50 mittig bezüglich der Körperlängsachse des Benutzers vorgesehen und auf der dem Benutzer zugewandten A-Seite der Körper-Stützeinrichtung 1. Es können eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine längliche Öffnungsform mit horizontaler Ausrichtung.
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Die Belüftungseinrichtung 6 und die Körper-Stützeinrichtung 1 weisen vorzugsweise mindestens eine Einsaug-Öffnung 24 in einem Bereich der Körper-Stützeinrichtung 1 auf, der einem Nacken eines Benutzers zugeordnet ist. Durch diese Einsaug-Öffnung 24 wird mittels der Luftförder-Einrichtung 7 Luft vom Nacken eines Benutzers in die Luftführungseinrichtung 8 gezogen. Vorzugsweise ist diese Einsaug-Öffnung 24 seitlich neben der Ausström-Öffnung 50 vorgesehen. Vorzugsweise ist jeweils eine Einsaug-Öffnung 24 zu beiden Seiten der Ausström-Öffnung 50 vorgesehen und auf der dem Benutzer zugewandten A-Seite der Körper-Stützeinrichtung 1. Es können eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine längliche Öffnungsform mit horizontaler Ausrichtung.
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Die Luftführungseinrichtung 8 weist vorzugsweise mindestens einen Arm 8a, b, c auf. Zweckmäßigerweise sind zwei Arme 8a, 8b vorgesehen, welche die Einsaug-Öffnung 24 mit der Luftförder-Einrichtung 7 verbinden. Vorzugsweise ist ein weiterer Arm 8c so angeordnet, dass er die Luftförder-Einrichtung 7 mit der Ausström-Öffnung 50 verbindet. Dadurch entsteht ein zirkuläres System, bei dem Luft zwischen der Umgebung des Nackens und der Luftförder-Einrichtung 7 zirkuliert. Ist der Luftführungseinrichtung 8 dem Arm der Ausström-Öffnung 50 mindestens eine Temperier-Einrichtung 22 zugeordnet, wird die zirkulierende Luft mehrmals über die Temperier-Einrichtung 22 geführt. Dadurch lässt sich diese Luft besonders wirksam auf eine gewünschte Soll-Temperatur bringen.
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Vorzugsweise ist die Belüftungseinrichtung 6 mit mindestens einer Misch-Einrichtung 55 ausgestattet. Diese durchmischt und verwirbelt einen von der Luft-Fördereinrichtung 7 geförderten Luftstrom, damit der am Nacken eines Benutzers auftreffende Luftstrom eine möglichst homogene Temperaturverteilung aufweist. Eine solche Mischeinrichtung weist vorzugsweise ein oder mehrere Lamellen, Gitter oder Schaufelräder 56 auf. Es kann sich dabei z. B. um elektrisch angetriebene Schaufelräder oder feststehende, unbewegliche Leiträder handeln. Besonders bevorzugt ist jedoch, dass mindestens ein Schaufelrad beweglich gelagert und nicht motorisiert ist. Dessen Größe, Schaufelneigung, Gewicht und Material ist dabei so gewählt, dass das Schaufelrad im Wesentlichen oder ausschließlich mittels der daran vorbeiströmenden Luft in Bewegung versetzbar ist. Die resultierende Rotation der Schaufeln sorgt für eine Verwirbelung des Luftstromes und die Homogenisierung seiner Luftverteilung.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Schaufelrad 56 zumindest teilweise aus Aluminium oder einem Polymer gefertigt. Sein Durchmesser ist vorzugsweise so bemessen, dass er innerhalb des freien Querschnitts der Luftführungs-Einrichtung frei rotieren kann. Vorzugsweise liegt er bei mindestens 50% des so maximal möglichen Durchmessers, besser bei mindestens 80%.
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Vorzugsweise ist die Misch-Einrichtung 55 zumindest teilweise innerhalb der Luftführungseinrichtung angeordnet, vorzugsweise in ihrem der Ausström-Öffnung zugeordneten Arm 8c.
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Besonders bevorzugt ist bei einer Belüftungseinrichtung, dass sie mindestens eine Ausström-Öffnung 50 an einer A-Seite der Körperstütz-Einrichtung 1 aufweist, welche einem auf der Körperstütz-Einrichtung 1 befindlichen Passagier zugewandt ist, dass sie mindestens eine Einsaug-Öffnung 24 auf derselben A-Seite aufweist und dass die beiden Öffnungen 24, 50 eine Position relativ zueinander aufweisen, die im Betrieb eine zumindest teilweise Rückführung von ausgestoßener Luft in die Einsaug-Öffnung 24 ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Körperstütz-Einrichtung
- 2
- Nackengebläse
- 2'
- Nackenwärmer
- 3
- Polster
- 6
- Belüftungseinrichtung
- 7
- Luftförder-Einrichtung
- 8
- Luftführungseinrichtung
- 8a, b, c
- Arme der Luftführungseinrichtung
- 11
- Lehne
- 12
- Freiraum
- 13
- Beabstandungseinrichtung
- 14
- Umhüllungseinrichtung
- 16
- Luftleitkanal
- 19
- Kanalsegment
- 20
- Segment-Rahmen
- 21
- Radial-Ventilator
- 22
- Temperier-Einrichtung
- 24
- Einsaug-Öffnung
- 25
- Heizeinrichtung
- 26
- Heizwiderstandsträger
- 27
- Heizwiderstand
- 28
- Temperierstrang
- 31
- Segment-Gelenk
- 40
- Quersteg
- 42
- Noppe
- 43
- Ausnehmung
- 50
- Ausström-Öffnung
- 55
- Misch-Einrichtung
- 56
- Schaufelrad
- 105
- Kopfstütze
- 1000
- Fahrzeug
