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GEBIET
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Die vorliegenden Lehren beziehen sich im Allgemeinen auf eine thermoelektrische Vorrichtung, die ein integriertes Flüssigkeitskühlsystem umfasst.
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HINTERGRUND
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Die vorliegenden Lehren sind prädestiniert dazu, ein verbessertes Entfernen von Abwärme von einer thermoelektrischen Vorrichtung bereitzustellen. Aktuelle Systeme bewegen Luft über eine Abwärmeseite einer thermoelektrischen Vorrichtung, so dass Abluft aus dem System entfernt wird. Die Entfernung von Abwärmetemperatur unter Verwendung des Luftstroms ist ausreichend, um regulierte Luft zu erzeugen. Es wurden aber Versuche unternommen, eine Flüssigkeit zur Kühlung der thermoelektrischen Vorrichtung zu verwenden, um die Entfernung von Abwärmetemperatur (z.B. Wärme) zu verbessern. Diese Flüssigkeitsrohre können zerplatzen und Fluid kann in eine Komponente wie einen Fahrzeugsitz auslecken. Die Flüssigkeitsrohre können ferner von inneren Komponenten eines Fahrzeugsitzes und/oder des Installationsprozesses durchstochen oder geschnitten werden, so dass, wenn das System aktiviert ist, Fluid im Inneren des Fahrzeugsitzes auslecken kann. Das Auslecken des Fluides aus dem System kann die Entfernung von Abwärme aus dem System hemmen, und der Betrieb des Systems kann suboptimal sein und für einen Benutzer unerwünscht.
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Zusätzlich dazu können die Flüssigkeitsrohre durch die Bewegung des Sitzes, des Fahrzeuginsassen oder beider geknickt und/oder zerdrückt werden, so dass ein Fluidstrom durch das System gehemmt und/oder verhindert wird und die Entfernung von Abwärme im Wesentlichen reduziert und/oder verhindert wird. Ferner müssen die Flüssigkeitskühlsysteme in der Fabrik und/oder während des Zusammenbaus beladen und/oder befüllt werden, so dass das System während des Zusammenbaus installiert und miteinander verbunden werden kann. Aufgrund des möglichen Ausleckens und der verringerten Leistung wurden Flüssigkeitskühlsysteme in Automobilanwendungen noch nicht ohne Weiteres verwendet.
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Beispiele für das Kühlen von thermoelektrischen Vorrichtungen finden sich in den
US-Patenten Nr. 6,226,994 ,
7,587,901 und
7,966,835 ; und in den US-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2012/0192574 und 2013/0059190; welche alle hierin in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch Verweis aufgenommen sind.
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Es wäre ansprechend, ein Flüssigkeitssystem mit geschlossener Schleife zu besitzen, das Abwärme entfernt. Es wäre ansprechend, eine Flüssigkeitsschleife zu besitzen, die in ein Gehäuse für das Klimaregelungssystem integriert und/oder ein Teil davon ist. Was benötigt ist, ist ein System, das vor der Installation beladen werden kann, so dass das Klimaregelungssystem installiert werden kann, ohne dass der Installateur das System während des Zusammenbaus beladen und/oder befüllen muss. Was benötigt wird, ist ein System, das frei von einer Flüssigkeitsverbindung ist und nur eine elektrische Verbindung umfasst.
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KURZFASSUNG
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Die vorliegenden Lehren erfüllen eine oder mehrere (wenn nicht alle) der vorliegenden Bedürfnisse durch die Bereitstellung eines Temperiermoduls mit einem integrierten Abwärmekühlkreislauf, der umfasst: ein Gehäuse mit mindestens einem Lufteinlass und einem ersten und einem zweiten beabstandeten Luftauslass, wobei der erste und der zweite beabstandete Luftauslass Endabschnitte der jeweiligen ersten und zweiten unabhängigen Luftdurchlässe definieren; ein oder mehrere motorangetriebene Laufräder, die zur Rotation innerhalb des Gehäuses gestützt sind, wobei das eine oder die mehreren motorangetriebenen Laufräder in Fluidkommunikation mit dem mindestens einen Lufteinlass und einem oder beiden der ersten als auch der zweiten Luftdurchlässe sind; eine oder mehrere Fluidrezirkulationspumpen; eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen, die im ersten Durchlass des Gehäuses zwischen dem einen oder den mehreren motorangetriebenen Laufrädern und dem ersten Luftauslass angeordnet sind, wobei die mindestens eine thermoelektrische Vorrichtung eine erste Hauptseite und eine zweite Abwärmeseite aufweist und dazu angepasst ist, einen Temperaturgradienten zwischen der ersten Hauptseite und der zweiten Abwärmeseite nach Anlegen einer Elektrizitätsquelle zu erzeugen; einen oder mehrere Wärmetauscher, die im zweiten Durchlass des Gehäuses, zwischen dem mindestens einen motorangetriebenen Laufrad und dem zweiten Luftauslass, angeordnet sind; und einen Fluidzirkulationskreislauf, der (i) zur Gänze innerhalb des Gehäuses enthalten ist, (ii) Teil des Gehäuses bildet oder sowohl (i) als auch (ii), wobei der Fluidzirkulationskreislauf in Fluidkommunikation mit der einen oder den mehreren Fluidrezirkulationspumpen ist und Fluid in thermischer Kommunikation mit der zweiten Abwärmeseite der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen vorbeiführt, um dadurch mindestens einen Anteil der durch die zweite Seite bereitgestellten Abwärme zu absorbieren und dann das Fluid in thermischer Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Wärmetauschern vorbeiführt, um den Anteil der Abwärme zum Wärmetauscher auszustoßen, bevor das Fluid zu der einen oder den mehreren Fluidrezirkulationspumpen für die nachfolgende Rezirkulation rückgeführt wird; und wobei das eine oder die mehreren motorangetriebenen Laufräder so betrieben werden können, dass (i) Luft von dem mindestens einen Lufteinlass durch den ersten Durchlass im Gehäuse gerichtet wird und durch den ersten Auslass austritt, nachdem sie über die erste Hauptseite der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen vorbeigeführt wurde, und (ii) Luft von dem mindestens einen Lufteinlass durch den zweiten Durchlass im Gehäuse gerichtet wird und durch den zweiten Auslass austritt, nachdem sie über den einen oder die mehreren Wärmetauscher geführt wurde.
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Die Lehren hierin lösen überraschenderweise eines oder mehrere dieser Probleme durch Bereitstellung eines Flüssigkeitssystems mit geschlossener Schleife, das Abwärme entfernt. Die Lehren hierin stellen eine Flüssigkeitsschleife bereit, die in ein Gehäuse für das Klimaregelungssystem integriert und/oder Teil davon ist. Die Lehren hierin stellen ein System bereit, das vor der Installation beladen werden kann, so dass das Klimaregelungssystem installiert werden kann, ohne dass der Installateur während des Zusammenbaus das System beladen und/oder das System befüllen muss. Die Lehren hierin stellen ein System bereit, das frei von einer Flüssigkeitsverbindung ist und nur eine elektrische Verbindung umfasst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht einen Fahrzeugsitz, der ein Belüftungssystem mit einem Temperiermodul umfasst;
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2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Temperiermoduls;
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3 veranschaulicht eine Explosionsansicht eines Temperiermoduls;
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4 veranschaulicht den Strom von Fluid durch das Temperiermodul;
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5 veranschaulicht den Strom von Fluid durch ein Gehäuse des Temperiermoduls;
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6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Temperiermoduls;
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7 veranschaulicht die Fluidleitungen und die Rezirkulationspumpe des Temperiermoduls; und
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8 veranschaulicht das Temperiermodul, einschließend Belüftungen innerhalb des Gehäuses.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die hierin dargestellten Erklärungen und Veranschaulichungen sollen andere Fachpersonen auf dem Gebiet der Technik mit der Erfindung, deren Prinzipien und deren praktischer Anwendung vertraut machen. Fachpersonen auf dem Gebiet der Technik können die Lehren in ihren zahlreichen Formen anpassen und anwenden, wie diese am besten für die Anforderungen einer bestimmten Verwendung geeignet sind. Demgemäß sollen die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren, wie sie hierin dargelegt sind, nicht als erschöpfend oder beschränkend der Lehren sein. Der Umfang der Lehren sollte somit nicht mit Verweis auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern er soll stattdessen durch Verweis auf die angehängten Ansprüche, gemeinsam mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu welchen solche Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden. Die Offenbarungen aller Gegenstände und Verweise, einschließend Patentanmeldungen und Veröffentlichungen, sind durch Verweis für alle Zwecke aufgenommen. Es sind auch andere Kombinationen möglich, wie aus den folgenden Ansprüchen, die hierin durch Verweis in dieser schriftlichen Beschreibung aufgenommen sind, geschlossen wird.
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Die Vorrichtung der vorliegenden Lehren kann in einem oder mehreren Herstellungserzeugnissen aufgenommen sein. Die Vorrichtung kann einem Herstellungserzeugnis, einem Benutzer eines Herstellungserzeugnisses oder beiden Kühlung und/oder Wärme bereitstellen. Die Vorrichtung kann die Übertragung und/oder die Entfernung von Wärmeenergie bereitstellen. Das Herstellungserzeugnis kann eine Automobilkomponente, eine Haushaltskomponente oder beides sein. Das Herstellungserzeugnis ist vorzugsweise ein Fahrzeugsitz. Das Herstellungserzeugnis kann ein Bett, ein Stuhl, eine Couch, ein Kühl-Pad oder eine Kombination davon sein. Das Herstellungserzeugnis kann ein Klimaregelungssystem umfassen und/oder damit verbunden sein.
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Das Klimaregelungssystem kann die Funktion erfüllen, Kühlung bereitzustellen, Erwärmung bereitzustellen oder beides. Das Klimaregelungssystem kann Luft regulieren und zu einem Insassen und/oder einem Benutzer hin bewegen. Das Klimaregelungssystem kann eine oder mehrere Luftverteilungsvorrichtungen, einen oder mehrere Kanäle, einen oder mehrere Säcke, eine oder mehrere fluiddurchlässige Schichten, eine oder mehrere Insassenkontaktflächen oder eine Kombination davon umfassen. Das Klimaregelungssystem kann ein Heizelement und einen Luftbeweger umfassen.
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Das Heizelement kann jegliches Heizelement sein, das die Funktion erfüllt, Wärme zu produzieren. Das Heizelement kann eine Drahtverlegung, Carbotex, resistiv (z.B. ein Heizelement mit einem positiven Temperaturkoeffzienten) oder eine Kombination davon sein. Das Heizelement kann mit einer Verkleidungsschicht eines Fahrzeugsitzes, einem Klimaregelungssystem oder beiden verbunden sein. Das Heizelement kann über einem Schaumstoffpolster eines Sitzes und unter einer Verkleidungsschicht angeordnet sein. Das Heizelement kann in Verbindung mit einem Temperatursteuermodul verwendet werden.
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Das Temperatursteuermodul kann die Funktion erfüllen, Luft zu bewegen, regulierte Luft zu bewegen, einen Insassen und/oder Benutzer zu erwärmen, einen Insassen und/oder Benutzer zu kühlen oder eine Kombination davon. Das Temperatursteuermodul kann eine Kühlwirkung bereitstellen. Das Temperatursteuermodul kann eine thermoelektrische Vorrichtung, eine Peltier-Vorrichtung oder beides umfassen. Vorzugsweise kann das Temperatursteuermodul Wärmeenergie für einen Luftstrom bereitstellen, der mit einem Insassen in Kontakt gebracht wird. So kann z.B. gekühlte Luft auf einen Insassen auf einem Fahrzeugsitz oder eine Person auf einer Couch geblasen werden. Das Temperatursteuermodul kann ein oder mehrere Gehäuse umfassen.
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Das eine oder die mehreren Gehäuse können die Funktion erfüllen, Komponenten des Temperatursteuergehäuses (z.B. Fluidleitungen, thermoelektrische Vorrichtungen, Laufräder) zu schützen. Das eine oder die mehreren Gehäuse können die Funktion erfüllen, eine einzelne Packung zu erzeugen, die in einem Sitz installiert werden muss. Das eine oder die mehreren Gehäuse können einen oder mehrere Lufteinlässe, einen oder mehrere Luftauslässe, einen oder mehrere Luftdurchlässe, eine oder mehrere Belüftungen, eine oder mehrere Fluidleitungen oder eine Kombination davon umfassen. Das eine oder die mehreren Gehäuse können Kanäle für den Durchlass von Fluid umfassen. Das Gehäuse kann die Funktion erfüllen, eine einzelne Packung zu halten, zu schützen, aufzunehmen, bereitzustellen, oder eine Kombination davon, die alle Komponenten des Temperatursteuermoduls zusammen aufnimmt. Das Gehäuse kann aus einem festen Material gefertigt sein. Das Gehäuse kann aus Kunststoff gefertigt sein. Das Gehäuse kann stichfest sein. Das Gehäuse kann aus Nylon, Delrin, Acrylonitrilbutadienstyrol, Polypropylen, Polyethylen, Vinyl, Polycarbonat, thermoplastischen Elastomeren, Acryl oder einer Kombination davon gefertigt sein. Das Gehäuse kann mindestens einen Lufteinlass und zwei Luftauslässe umfassen.
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Die Luftauslässe können die Funktion erfüllen, die Bewegung von regulierter Luft zu einem Insassen, einem Benutzer oder beiden hin zuzulassen. Die Luftauslässe können die Funktion erfüllen, Abwärme aus dem System zu entfernen. Die Luftauslässe können mit einem oder mehreren Leitungsrohren, Verlängerungen, Ausläufern, Durchlässen oder einer Kombination davon verbunden zu sein, so dass regulierte Luft, Abluft oder beides aus dem Temperatursteuermodul entfernt und zu einer erwünschten Stelle (z.B. einem Verteilersack in einem Sitz) bewegt werden kann. Vorzugsweise umfasst das Gehäuse mindestens einen ersten Luftdurchlass mit einem ersten Luftauslass und einen zweiten Luftdurchlass mit einem zweiten Luftauslass. Die Luftauslässe, das Gehäuse oder beide können eine oder mehrere Belüftungen umfassen.
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Die eine oder die mehreren Belüftungen können die Funktion erfüllen, Luft zu zirkulieren, laminaren Luftstrom zu verhindern, Totpunkte zu verhindern, Luft durch das Gehäuse zu bewegen, Luft durch einen Durchlass zu bewegen, Luft durch das Temperatursteuermodul zu bewegen oder eine Kombination davon. Die eine oder die mehreren Belüftungen können ermöglichen, dass Luft innerhalb des Gehäuses bewegt wird, ohne dass sie durch den Einlass eingebracht wird. Die eine oder die mehreren Belüftungen können verhindern, dass ein Unterdruck innerhalb des Gehäuses erzeugt wird. Die eine oder die mehreren Belüftungen können so gewinkelt sein, dass Luft in einer spezifischen Richtung bewegt wird, wobei die eine oder die mehreren Belüftungen im Wesentlichen senkrecht zu einer Wand eines Gehäuses oder beiden sind. Die eine oder die mehreren Belüftungen, der eine oder die mehreren Luftdurchlässe, der eine oder die mehreren Auslässe, der eine oder die mehreren Einlässe oder eine Kombination davon können mit einem oder mehreren Laufrädern, einem oder mehreren Luftbewegern, einem oder mehreren Gebläsen oder einer Kombination davon in Fluidkommunikation stehen.
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Das eine oder die mehreren Laufräder erfüllen die Funktion, Luft durch das Temperatursteuermodul, das Gehäuse, die Luftdurchlässe, die Belüftungen oder eine Kombination davon zu bewegen. Das Laufrad kann Teil eines Gebläses, eines Luftbewegers oder von beiden sein. Das Laufrad wird von einem Motor angetrieben. Das Laufrad kann direkt oder indirekt mit einem Motor verbunden sein oder beides. Mehrere Laufräder können mit einem einzelnen Motor verbunden sein. So kann z.B. ein einzelner Motor zwei oder mehr Laufräder antreiben. Jeder Motor kann ein oder mehr Laufräder, zwei oder mehr Laufräder oder sogar drei oder mehr Laufräder antreiben. Zwischen dem Motor und den zwei oder mehr Laufrädern kann ein Differential angeordnet sein, um die Leistung zwischen den zwei oder mehr Laufrädern zu verteilen. Der Motor kann zwei oder mehr Laufräder mit derselben Geschwindigkeit, mit verschiedenen Geschwindigkeiten oder beides antreiben. Der Motor kann selektiv die zwei oder mehr Laufräder antreiben. Die Laufräder können aus Kunststoff, Metall oder einer Kombination aus beiden gefertigt sein. Die Laufräder können eine Vielzahl von Fächern umfassen, die Luft bewegen. Das eine oder die mehreren Laufräder können die Luft radial bewegen. Das eine oder die mehreren Laufräder können ein Abwärmelaufrad und ein Hauptlaufrad sein.
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Das Hauptlaufrad kann die Funktion erfüllen, regulierte Luft zu einem Insassen, zu einem Benutzer oder beiden zu bewegen. Das Hauptlaufrad kann Luft durch einen ersten Durchlass, einen zweiten Durchlass oder beide bewegen. Vorzugsweise bewegt das Hauptlaufrad Luft nur durch einen ersten Durchlass. Das Hauptlaufrad kann an ein Abwärmelaufrad angrenzen. Das Hauptlaufrad kann Abluft entfernen. Der durch das Hauptlaufrad erzeugte Luftstrom kann zu einem Insassen hin kanalisiert werden, und ein Teil des Luftstroms kann zur Erzeugung eines Abluftstroms kanalisiert werden. Die Verteilung des Luftstroms kann durch Kanäle und/oder Durchlässe, die im Gehäuse angeordnet sind, gesteuert werden. Das Hauptlaufrad kann auf einer ersten Seite eines Gehäuses angeordnet sein, und ein Abwärmelaufrad kann auf einer zweiten Seite eines Gehäuses angeordnet sein.
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Das Abwärmelaufrad kann die Funktion erfüllen, Abwärme aus dem Temperatursteuermodul zu entfernen. Vorzugsweise entfernt das Abwärmelaufrad Abwärme aus dem Temperatursteuermodul. Das Abwärmelaufrad kann Luft durch einen oder mehrere Luftdurchlässe, einen oder mehrere Auslässe, eine oder mehrere Belüftungen oder eine Kombination davon bewegen. Das Abwärmelaufrad kann ein Fluid über einen Wärmetauscher bewegen, so dass das Fluid eines Systems gekühlt wird. Das Abwärmelaufrad, das Hauptlaufrad oder beide können Teil des Fluidzirkulationskreislaufes und/oder davon getrennt sein. Das Abwärmelaufrad, das Hauptlaufrad oder beide können dieselbe Vorrichtung sein und/oder mit demselben Motor verbunden sein. Das Abwärmelaufrad, das Hauptlaufrad oder beide können mit dem Fluidzirkulationskreislauf zusammenarbeiten.
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Der Fluidzirkulationskreislauf kann die Funktion erfüllen, Wärme aus dem System durch Zirkulation eines Fluidmediums durch das Temperatursteuermodul zu entfernen. Der Fluidzirkulationskreislauf kann innerhalb des Gehäuses vollständig eingeschlossen sein. Der Fluidzirkulationskreislauf kann sich durch das Gehäuse, zwischen zwei oder mehr Stücken des Gehäuses, oder beide erstrecken. Der Fluidzirkulationskreislauf kann in einem Abschnitt des Gehäuses, einem Teil des Gehäuses eingebaut sein, er kann mit dem Gehäuse verbunden sein oder eine Kombination davon. Der Fluidzirkulationskreislauf kann eine Vielzahl von getrennten Leitungen umfassen, die miteinander verbunden sind. Der Fluidzirkulationskreislauf kann ein einstückiges Teil des Gehäuses sein. Der Fluidzirkulationskreislauf kann eine geschlossene Schleife umfassen und/oder sein. Der Fluidzirkulationskreislauf kann Abwärme, Abkälte oder beides entfernen. Der Fluidzirkulationskreislauf kann eine oder mehrere Pumpen umfassen.
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Die eine oder die mehreren Pumpen können das Fluidmedium zirkulieren. Die eine oder die mehreren Pumpen können das Fluidmedium intermittierend zirkulieren, das Fluidmedium kontinuierlich zirkulieren oder beides. Die eine oder die mehreren Pumpen können das Fluidmedium durch einen Wärmetauscher, durch eine Fluidleitung, durch eine thermoelektrische Vorrichtung, durch eine Wärmeübertragungsplatte oder eine Kombination davon bewegen. Die eine oder die mehreren Pumpen können an einer Stelle angeordnet sein, an der das Fluidmedium immer eine Flüssigkeit ist (z.B. nach einem Abwärmetauscher). Die eine oder die mehreren Pumpen können eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Kombination von beiden bewegen. Die eine oder die mehreren Pumpen können ein Gas komprimieren, so dass das Gas gepumpt werden kann. Die eine oder die mehreren Pumpen können eine positive Verschiebungspumpe, eine Getriebepumpe, eine Schraubenpumpe, eine progressive Hohlraumpumpe, eine peristaltische Pumpe, eine Kolbenpumpe oder eine Kombination davon sein. Die eine oder die mehreren Pumpen können genug Fluid zirkulieren, so dass das System einen stationären Zustand erreicht, in dem die Abwärmeenergie wirksam entfernt wird. Vorzugsweise rezirkulieren die eine oder die mehreren Pumpen das Fluidmedium, so dass Fluid kontinuierlich durch einen oder mehrere Wärmetauscher rezirkuliert wird.
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Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können Abwärmeenergie aus dem System entfernen, Wärmeenergie in das Fluidmedium einbringen oder beides. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können die Funktion erfüllen, die Temperatur des Fluidmediums zu ändern. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher entfernen vorzugsweise Abwärme aus dem Fluidmedium. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können eine Vielzahl von Fächern umfassen, um Wärmeenergie zu entfernen und/oder Wärmeenergie einzuführen. Die Vielzahl von Fächern kann Wärmeenergie von einer Flüssigkeit zu einem Gas übertragen, so dass sich die Temperatur der Flüssigkeit ändert. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können in direktem Kontakt mit dem Fluidmedium, in direktem Kontakt mit dem Fluidmedium oder eine Kombination aus beiden sein. Das System kann einen oder mehrere Wärmetauscher umfassen, vorzugsweise zwei oder mehr Wärmetauscher, oder sogar drei oder mehr Wärmetauscher. Die Wärmetauscher können die Funktion erfüllen, Wärme aus einer thermoelektrischen Vorrichtung, einer Peltier-Vorrichtung oder beiden zu entfernen. Die Wärmetauscher können eine oder mehrere Wärmeübertragungsplatten umfassen. Die Wärmetauscher können eine oder mehrere Fluidtransportleitungen umfassen, so dass Fluid durch die Wärmetauscher bewegt wird. Die Wärmetauscher können den Durchlass des Fluidmediums in einem Abschnitt ermöglichen und Luft von dem einen oder den mehreren Laufrädern im anderen Abschnitt, so dass Wärme und/oder Kälte aus dem System über den einen oder die mehreren Wärmetauscher entfernt wird. Die Wärmetauscher, die Fluidleitungen, die die Wärmetauscher versorgen, oder beide können zur Gänze innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, durch das Gehäuse geschützt sein, mit dem Gehäuse verbunden sein oder eine Kombination davon. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können mit dem Gehäuse verbunden sein. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können mit dem Gehäuse mittels einem oder mehreren Befestigungsmitteln, Reibpassung, Presspassung verbunden sein, sie können in das Gehäuse pressgeformt sein oder eine Kombination davon. Vorzugsweise verbindet eine Vielzahl von Schrauben den Wärmetauscher und das Gehäuse. Der eine oder die mehreren Wärmetauscher können mit einer oder mehreren Wärmeübertragungsplatten verbunden sein und/oder diese umfassen.
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Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können die Funktion erfüllen, Temperatur (z.B. Kälte und/oder Wärme) und/oder Wärmeenergie zu entfernen, so dass die Temperatur und/oder Wärmeenergie aus dem System entfernt werden kann, zu einer anderen Stelle innerhalb des Systems bewegt werden kann oder beides. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können die Funktion erfüllen, Wärmeenergie in das Fluidtransportmedium einzubringen. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können in direktem Kontakt mit dem Fluidtransportmedium sein. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können Prallplatten, Fächer oder beides umfassen, um bei der Wärmeübertragung zu unterstützen. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können auf einer oder mehreren Seiten in Kontakt mit einem Wärmetauscher, einer thermoelektrischen Vorrichtung, einer Peltier-Vorrichtung oder einer Kombination davon sein. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können mit einem Wärmetauscher, einer thermoelektrischen Vorrichtung, einer Peltier-Vorrichtung oder einer Kombination davon über einen Wärmeklebstoff, eine Wärmepaste, ein Befestigungsmittel, einen leitfähigen Klebstoff, eine Wärmeleitpaste, Lötung oder eine Kombination davon verbunden sein. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können mit dem Gehäuse über Reibpassung, ein Befestigungsmittel, eine Presspassung, eine Druckpassung oder eine Kombination davon verbunden sein. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können innerhalb des Gehäuses durch Verbindung mit den Wärmeübertragungsleitungen verbunden sein. Eine Gehäuseabdeckung kann die Wärmeübertragungsplatte innerhalb des Gehäuses in einer Sandwich-Anordnung halten. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsplatten können eine oder mehrere Fluidleitungen zum Einführen und/oder Entfernen von Fluidtransportmedium von den Wärmeübertragungsplatten umfassen.
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Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können die Funktion erfüllen, ein Fluidtransportmedium zwischen dem Wärmetauscher, der thermoelektrischen Vorrichtung, der Peltier-Vorrichtung, einer Pumpe oder einer Kombination davon zu bewegen. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können die Funktion erfüllen, Wärmeenergie von einer Anwendungsstelle zu entfernen und die Wärmeenergie zu einer Abwärmestelle zu bewegen, wo die Wärmeenergie aus dem System entfernt wird. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können getrennte Leitungen sein, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können mit dem Gehäuse verbunden sein. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können ein einstückiges Teil des Gehäuses sein. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können vom Gehäuse getrennt sein, aber das Gehäuse kann zwei oder mehr der Wärmeübertragungsleitungen zusammen verbinden, um einen Kreislauf zu bilden. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, teilweise Teil des Gehäuses sein, teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet sein oder eine Kombination davon. Vorzugsweise können die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen zur Gänze innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Sind die Wärmeübertragungsleitungen zur Gänze innerhalb des Gehäuses angeordnet, so kann ein Abschnitt der Fluidtransportleitungen freiliegend sein, um die Wärmeübertragungsleitungen zu befüllen.
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Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können eine oder mehrere Abwärmeleitungen sein. Die Abwärmeleitungen können Fluidmedium zwischen der thermoelektrischen Vorrichtung und dem Wärmetauscher, der Peltier-Vorrichtung und dem Wärmetauscher oder beiden bereitstellen. Die eine oder die mehreren Abwärmeleitungen können Wärmeenergie von einer Anwendungsstelle (d.h. einer Stelle, an der regulierte Luft zu einem Benutzer hin bewegt wird) zu einer Abwärmestelle bewegen. Die eine oder die mehreren Abwärmeleitungen können die Funktion erfüllen, unerwünschte Wärmeenergie zu einer Stelle zu übertragen, an der die unerwünschte Wärmeenergie aus dem System entfernt werden kann.
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Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können eine Rezirkulationsleitung sein. Die Rezirkulationsleitung kann sich vom Wärmetauscher zu einer oder mehreren Pumpen erstrecken, so dass die Pumpen das gekühlte Fluidmedium durch das System zirkulieren können. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können eine Kühlleitung sein. Die Kühlleitung kann sich von der Pumpe zu der thermoelektrischen Vorrichtung, der Peltier-Vorrichtung oder beiden erstrecken. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können eine oder mehrere Füllöffnungen, oder eine oder mehrere Evakuierungsöffnungen, eine oder mehrere Beladungsöffnungen oder eine Kombination davon umfassen.
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Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können frei von Füllöffnungen, Evakuierungsöffnungen, Beladungsöffnungen oder einer Kombination davon sein. Die eine oder die mehreren Füllöffnungen können eine einzelne Füllöffnung sein, und sobald das Füllen abgeschlossen ist, kann sich die Füllöffnung permanent abdichten. Die eine oder die mehreren Füllöffnungen können wiederverwendbar sein. Die eine oder die mehreren Füllöffnungen, die eine oder die mehreren Fluidtransportleitungen oder beide können einen Fluidtransportmediumspeicher umfassen und/oder damit in Kommunikation sein. Der eine oder die mehreren Speicher können einen konstanten Druck innerhalb der Fluidtransportleitungen nach einer Phasenänderung des Fluidtransportmediums halten. Der eine oder die mehreren Speicher können nach dem Erwärmen des Fluidtransportmediums einen Überfluss erzeugen und zusätzliches Fluidtransportmedium zusetzen, wenn das Fluidtransportmedium kalt ist. Der eine oder die mehreren Speicher können innerhalb einer Wärmeübertragungsleitung oder nahe einer Wärmeübertragungsleitung angeordnet sein, Teil einer Wärmeübertragungsleitung sein oder eine Kombination davon.
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Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungsleitungen können aus jeglichem Material gefertigt sein, das gegenüber dem Fluidtransportmedium beständig ist, das bei der Übertragung von Wärme unterstützt, das Fluiddruck ohne Schaden ausgesetzt werden kann, oder einer Kombination davon. Die Fluidtransportleitungen können aus einem natürlichen Material, einem synthetischen Material, einem thermoplastischen Material, einem Kunststoff, Nylon, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder einer Kombination davon gefertigt sein. Das Fluidtransportmedium kann die Funktion erfüllen, Wärme und/oder Kälte aus dem System zu entfernen.
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Das Fluidtransportmedium kann die Funktion erfüllen, rasch Wärme, Kälte oder beides aufzunehmen und abzugeben. Das Fluidtransportmedium kann Wasser, Glykol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Kühlmittel, Glycerin oder eine Kombination davon sein. Das Fluidtransportmedium kann ausreichend viskoseartig sein, so dass das Fluid fließt. Das Fluidtransportmedium kann gepumpt werden. Das Fluidtransportmedium kann keine Phasenänderung durchlaufen, wenn es Wärme aufnimmt, Kälte abgibt oder beides. Das Fluidtransportmedium kann eine Phasenänderung durchlaufen (z.B. von einer Flüssigkeit zu Dampf und zurück zu einer Flüssigkeit). Das Fluidtransportmedium kann in der Erwärmungskonfiguration, in der Kühlungskonfiguration oder beiden eine Phasenänderung durchlaufen. Das Fluidtransportmedium kann in einer abgedichteten Leitung sein, die das Austreten von jeglichem Fluidtransportmedium verhindert, so dass nach einer Phasenänderung das Fluidtransportmedium durch die Leitungen bewegt wird. Das Fluidtransportmedium kann durch eine thermoelektrische Vorrichtung, eine Wärmeübertragungsplatte in Kommunikation mit einer thermoelektrischen Vorrichtung führen und/oder nahe an diese vorbeigehen, oder eine Kombination davon.
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Die thermoelektrische Vorrichtung kann die Funktion erfüllen, Wärme zu erzeugen, Kälte zu erzeugen oder beides. Die thermoelektrische Vorrichtung kann innerhalb des Systems, durch Verbindung mit dem Gehäuse, der Wärmeübertragungsplatte oder beiden, verbunden sein. Die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen können mit den Fluidtransportleitungen verbunden sein, und die Fluidtransportleitungen können bei der Verbindung der thermoelektrischen Vorrichtung im Gehäuse unterstützen. Die thermoelektrische Vorrichtung kann direkt mit dem Gehäuse über ein oder mehrere Befestigungsmittel verbunden sein. Die thermoelektrische Vorrichtung kann mit der Wärmeübertragungsplatte verbunden sein, und die Wärmeübertragungsplatte kann mit dem Gehäuse über ein oder mehrere Befestigungsmittel verbunden sein. Die thermoelektrische Vorrichtung kann eine Hauptseite, eine Abwärmeseite oder beide aufweisen. Die thermoelektrische Vorrichtung kann Luft regulieren, wenn Luft über die Hauptseite der thermoelektrischen Vorrichtung bewegt wird. Die thermoelektrische Vorrichtung kann einen oder mehrere Fächer umfassen, um Wärme, Kälte oder beides zu übertragen. Einige Beispiele für thermoelektrische Vorrichtungen, die mit den Lehren hierin verwendet werden können, umfassen jene, die in den
US-Patenten Nr. 6,119,463 und
6,223,539 und US-Patentanmeldung Nr. 2008/0173022, 2012/0305043 und 2013/0104953 gelehrt sind, welche alle hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen sind. Die thermoelektrische Vorrichtung, die Fluidtransportplatten, die Wärmeübertragungsleitungen oder eine Kombination davon können eine oder mehrere Wärmesperren umfassen.
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Die eine oder die mehreren Wärmesperren können die Übertragung von Wärmeenergie zum Wärmeübertragungsfluid verhindern, nachdem das Fluid erwärmt und/oder gekühlt wurde. Die eine oder die mehreren Wärmesperren können die Übertragung von Wärmeenergie in die Umgebung, nach Luftbewegung innerhalb des Gehäuses oder beides verhindern. Eine oder mehrere Wärmesperren können an einer solchen Stelle angeordnet sein, dass eine unerwünschte Wärmeenergie nicht an einen Insassen übertragen wird. Die eine oder die mehreren Wärmesperren können eine Isolierung sein. Die eine oder die mehreren Wärmesperren können Lärmsperren, Vibrationssperren oder beides sein. Die eine oder die mehreren Wärmesperren können vor Wärmeaustausch, Vibration, Geräuschen oder einer Kombination davon isolieren.
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1 veranschaulicht ein Beispiel eines Fahrzeugsitzes 2, der ein Klimaregelungssystem 4 umfasst. Das Klimaregelungssystem 4 umfasst ein Temperatursteuermodul 6, das mit dem Klimasystem 4 verbunden ist, um einem Insassen auf dem Fahrzeugsitz 2 Klimaregelung bereitzustellen.
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2 veranschaulicht ein Beispiel eines Temperatursteuermoduls 6. Das Temperatursteuermodul 6 umfasst ein Gehäuse 10 mit einem Lufteinlass 12, einem ersten Luftdurchlass 14 mit einem ersten Luftauslass 16 und einen zweiten Luftdurchlass 18 mit einem zweiten Luftauslass 20. Der Lufteinlass 12 ermöglicht, dass Luft von einem Laufrad 40 in das Gehäuse 10 gezogen wird und dann durch den ersten Luftdurchlass 14 über die thermoelektrische Vorrichtung 80 und aus dem ersten Luftauslass 16 hinaus bewegt wird. Luft wird auch durch den Lufteinlass 12 in das Gehäuse 10 gezogen, und ein Laufrad 40 bewegt die Luft durch den zweiten Luftdurchlass 18 über einen Wärmetauscher 54 und aus dem zweiten Luftauslass 20 hinaus.
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3 veranschaulicht eine Explosionsansicht eines Beispiel eines Temperatursteuermoduls 6. Das Temperatursteuermodul 6 weist ein oberes Gehäuse 10 mit einem Lufteinlass 12 auf, der Luft zu einem Abwärmelaufrad 40B zuführt. Das Abwärmelaufrad 40B bewegt Luft durch den zweiten Luftdurchlass 18 über den Wärmetauscher 54 und aus dem zweiten Luftauslass 20 hinaus, so dass Wärme aus dem Temperatursteuermodul 6 entfernt wird. Das Temperatursteuermodul 6 weist ein unteres Gehäuse 10 mit einem Lufteinlass 12 auf, der Luft zum Hauptlaufrad 40A zuführt. Das Hauptlaufrad 40A bewegt Luft durch den ersten Luftdurchlass 14 über die thermoelektrische Vorrichtung 80 und aus dem ersten Luftauslass 16 hinaus, so dass die durch die thermoelektrische Vorrichtung 80 regulierte Luft einen Insassen kühlt und/oder wärmt. Das Hauptlaufrad 40A und das Abwärmelaufrad 40B sind Rücken an Rücken angeordnet, so dass zwei getrennte Luftströme erzeugt werden. Sowohl das Hauptlaufrad 40A als auch das Abwärmelaufrad 40B umfassen einen Motor 42, der die Laufräder zur Erzeugung von Luftstrom dreht. Die thermoelektrische Vorrichtung 80 ist mit einer Wärmeübertragungsplatte 56 in Kontakt, die ein Fluid umfasst, um bei der Entfernung von Wärme aus der thermoelektrischen Vorrichtung 80 zu unterstützen. Das Fluid wird von der thermoelektrischen Vorrichtung 80 erwärmt, und das erwärmte Fluid wird durch eine Abwärmeleitung 58 zu einem Wärmetauscher 54 bewegt, der eine Wärmeübertragungsplatte 56 umfasst, die zwischen zwei Abschnitten des Wärmetauschers angeordnet ist. Luft wird über den Wärmetauscher 54 bewegt, und die Wärme im Fluid wird in die Atmosphäre freigesetzt, und das gekühlte Fluid wird durch eine Rezirkulationsleitung 60 zu einer Pumpe bewegt, die das Fluid zur thermoelektrischen Vorrichtung 80 durch eine Kühlleitung 62 bewegt und rezirkuliert, so dass der Prozess wiederholt wird.
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4 veranschaulicht die Fluidwege des Temperatursteuermoduls 6 mit dem entfernten Gehäuse. Das Temperatursteuermodul 6 umfasst ein Paar motorangetriebener Laufräder 40. Ein Hauptlaufrad 40A bewegt Luft in die Richtung 110 über die thermoelektrische Vorrichtung 80, so dass regulierte Luft zu einer erwünschten Stelle wie einem Fahrzeugsitz bewegt wird. Ein Abwärmelaufrad 40B bewegt Luft in die Richtung 120 über einen Wärmetauscher 54, so dass durch die thermoelektrische Vorrichtung 80 erzeugte Abwärme aus dem Temperatursteuermodul 6 entfernt wird. Ein Fluid wird durch das Temperatursteuermodul 6 zirkuliert, um Abwärme zu entfernen. Das Fluid wird von einer Pumpe 52 in die Richtung 100 und durch die thermoelektrische Vorrichtung 80 in die Richtung 102 bewegt. Von der thermoelektrischen Vorrichtung 80 wird das Fluid in die Richtung 104 zum Wärmetauscher 54 und durch den Wärmetauscher in die Richtung 106 bewegt. Vom Wärmetauscher 54 wird das Fluid in die Richtung 108 zur Pumpe 54 bewegt, wo das Fluid rezirkuliert wird.
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5 veranschaulicht ein Beispiel eines Temperatursteuermoduls 6 mit einem einzelnen Laufrad 40, wo der Luftstrom zwischen dem ersten Luftdurchlass 14 und dem zweiten Luftdurchlass 18 geteilt wird. Ein Teil des Luftstroms bewegt sich in die Richtung 110 über den Wärmetauscher 54 und aus der zweiten Luftöffnung 20 heraus, wo die Wärme entfernt wird. Der andere Teil des Luftstroms wird in die Richtung 120 bewegt, so dass der Luftstrom in eine zweite Richtung abfällt und danach über die thermoelektrische Vorrichtung 80 (nicht gezeigt) strömt, um regulierte Luft zu einer erwünschten Stelle zu transportieren.
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6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Temperatursteuermoduls 6, das zwei Laufräder 40 umfasst. Das Hauptlaufrad 40A und das Abwärmelaufrad 40B sind fluidmäßig isoliert. Das Fluid vom Hauptlaufrad 40A bewegt sich in die Richtung 110 über die thermoelektrische Vorrichtung 80, und das Fluid vom Abwärmelaufrad 40B bewegt sich in die Richtung 120 am Wärmetauscher 54 vorbei.
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7 veranschaulicht den Fluidzirkulationskreislauf 50. Der Fluidzirkulationskreislauf 50 umfasst eine Pumpe 52, die Fluid zur thermoelektrischen Vorrichtung 80 durch eine Kühlleitung 62 bewegt, danach zum Wärmetauscher 54 durch eine Abwärmeleitung 58 und schließlich zurück zur Pumpe 52 durch die Rezirkulationsleitung 60. Wie dargestellt ist, umfasst die Rezirkulationsleitung 60 eine Füllöffnung (nicht dargestellt), um den Fluidzirkulationskreislauf 50 zu befüllen, wenngleich die Füllöffnung auch an jedem beliebigen Punkt entlang des Fluidzirkulationskreislaufs 50 angeordnet sein kann.
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8 veranschaulicht ein Gehäuse 10, das Belüftungen 22 umfasst, die Luft in mögliche Toträume einleitet, um die Zirkulation von Luft in der Richtung 120 anzuregen, so dass das gesamte Modul gekühlt wird.
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Alle hierin angeführten nummerischen Werte umfassen alle Werte vom niedrigeren Wert zum höheren Wert in Schritten von einer Einheit, vorausgesetzt, es gibt eine Trennung von mindestens zwei Einheiten zwischen einem beliebigen unteren Wert und einem beliebigen höheren Wert. Wenn z.B. angeführt ist, dass die Menge einer Komponente oder ein Wert einer Prozessvariablen wie z.B. Temperatur, Druck, Zeit und dergleichen z.B. von 1 bis 90, vorzugsweise von 20 bis 80, mehr bevorzugt von 30 bis 70 ist, so ist vorgesehen, dass Werte wie z.B. 15 bis 85, 22 bis 68, 43 bis 51, 30 bis 32 etc. ausdrücklich in dieser Beschreibung spezifiziert sind. Für Werte, die geringer als eins sind, wird eine Einheit von 0,0001, 0,001, 0,01 oder 0,1 als geeignet angesehen. Diese sind nur Beispiele dafür, was spezifisch vorgesehen ist, und alle möglichen Kombinationen von nummerischen Werten zwischen dem spezifizierten niedrigsten Wert und höchsten Wert sind als ausdrücklich in dieser Anmeldung in einer ähnlichen Weise angeführt auszulegen.
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Sofern nicht anders angeführt ist, umfassen alle Bereiche sowohl Endpunkte als auch alle Zahlen zwischen den Endpunkten. Die Verwendung von „etwa“ oder „annähernd“ in Verbindung mit einem Bereich gilt für beide Enden des Bereichs. Somit soll „etwa 20 bis 30“ „etwa 20 bis etwa 30“, einschließend mindestens der spezifizierten Endpunkte, abdecken.
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Die Offenbarungen aller Gegenstände und Verweise, einschließend Patentanmeldungen und -veröffentlichungen, sind durch Verweise für alle Zwecke aufgenommen. Der Begriff „besteht im Wesentlichen aus“ zur Beschreibung einer Kombination soll alle Elemente, Inhaltsstoffe, Komponenten oder Schritte, die identifiziert wurden, und solche anderen Elemente, Inhaltsstoffe, Komponenten oder Schritte, die nicht in erheblicher Weise die grundlegenden und neuen Eigenschaften der Kombination beeinträchtigen, umfassen. Die Verwendung der Begriffe „umfassend“ oder „einschließend“ zur Beschreibung von Kombinationen aus Elementen, Inhaltsstoffen, Komponenten oder Schritten hierin sieht auch Ausführungsformen vor, die im Wesentlichen aus den Elementen, Inhaltsstoffen, Komponenten oder Schritten bestehen. Durch die Verwendung des Begriffs „kann/können“ ist hierin vorgesehen, dass jegliche beschriebenen Attribute, die umfasst sein „können“, optional sind.
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Mehrere Elemente, Inhaltsstoffe, Komponenten oder Schritte können durch ein einzelnes integriertes bzw. einzelen integrierten Element, Inhaltsstoff, Komponente oder Schritt bereitgestellt werden. Alternativ dazu könnte ein einzelnes integriertes bzw. einzeler integrierter Elemente, Inhaltsstoff, Komponente oder Schritt in getrennte mehrere Elemente, Inhaltsstoffe, Komponenten oder Schritte unterteilt werden. Die Offenbarung von „ein/eine/einer“ oder „eins“ zur Beschreibung eines Elements, Inhaltsstoffs, einer Komponente oder eines Schritts soll nicht zusätzliche Elemente, Inhaltsstoffe, Komponenten oder Schritte ausschließen.
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Es versteht sich, dass die obige Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen sowie viele Anwendungen, abgesehen von den bereitgestellten Beispielen, werden für Fachpersonen auf dem Gebiet der Technik nach Lesen der obigen Beschreibung offensichtlich. Der Umfang der Lehren sollte somit nicht mit Verweis auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern er sollte stattdessen mit Verweis auf die angehängten Ansprüche bestimmt werden, gemeinsam mit dem vollständigen Umfang an Äquivalenten, zu welchen solche Ansprüche berechtigt sind. Die Offenbarungen aller Gegenstände und Verweise, einschließend Patentanmeldungen und -veröffentlichungen, sind durch Verweis für alle Zwecke aufgenommen. Das Weglassen in den folgenden Ansprüchen eines jeglichen Aspekts des Gegenstands, der hierin geoffenbart ist, ist weder ein Verzicht auf einen solchen Gegenstand noch sollte ausgelegt werden, dass die Erfinder einen solchen Gegenstand als Teil des offenbarten erfindungsgemäßen Gegenstands nicht anerkennen.
