Sitz-, Lehnen- oder Liegenpolsterung
Die Erfindung betrifft eine Sitz-, Lehnen- oder Liegenpol¬ sterung und hat allgemein eine Verbesserung der Durchlüftung solcher Polsterungen zum Ziel .
Das schweißtreibende Sitzen auf in der Regel stark wärmedäm¬ menden Stühlen, Schreibtischsesseln und Autositzen ist ein Ärgernis. Längere Zeit bettlägerige Patienten bzw. ältere Mitmenschen leiden häufig unter einer zu geringen Durchlüf¬ tung 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, wo¬ durch zwar die Wärmedämmung reduziert, jedoch die Durchlüf¬ tung 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 bedenk¬ lichen 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 unge¬ nügenden 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 rech¬ nen.
Es sind ferner mattenartige Auflagen bekannt (US-A- 5 004 294; EP 0 689 786 AI) , die eine Vielzahl von Ventilen enthalten, welche durch die Last einer sitzenden Person auf- gesteuert werden. Dann wird klimatisierte Luft gegen den Gesäß- und Rückenbereich der sitzenden Person durch die Ven¬ tile ausgeblasen. Bei diesen Sitzauflagen ist der Ventilhub im Vergleich zur Zusammendrückung der Polsterung klein, so daß die Sitzauflagen zum Polstereffekt praktisch nicht bei¬ tragen. Die ausgeblasene klimatisierte Luft kann zu einer unerwünschten Unterkühlung der genannten Körperbereiche füh¬ ren. Das Problem der Luftabfuhr dieser mit Körperausdünstun¬ gen angereicherten Luft ist dabei nicht bedacht .
Es ist an sich bekannt, SchaumstoffPolsterungen mittels drückender oder saugender Gebläseluft zwangszudurchlüften (DE 31 47 610 AI) . Bei einer mit Überdruck arbeitenden Lö¬ sung für Kraftfahrzeugpolsterungen geschieht dies mit einem Differenzdruck von 100 - 600 mbar (DE 3 705 756 AI) .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum wirksamen und angenehmen Durchlüften von Sitz-, Lehnen¬ oder Liegeflächen zu schaffen, die eine zugfreie Durchlüf¬ tung im wesentlichen auf die durch den Körper berührten Be¬ reiche der Sitz- oder Liegeflächen bei geringen Herstell- und Betriebskosten beschränkt. Die Vorrichtung soll dabei auch für die Nachrüstung von vorhandenen Sitz- und Liege-
möbeln geeignet sein.
Diese Aufgabe ist durch eine Sitz-, Lehnen- oder Liegenpol¬ sterung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge¬ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege¬ ben.
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 Ven¬ tilmittel, die erst unter Druckbelastung bzw. Pressung den Durchtrittsquerschnitt freigeben. Dabei wird die Drainage- luft nicht an der belasteten Fläche vorbei, sondern tat¬ sächlich 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 Wärme¬ durchgangszahl als Kontaktfläche mit der sitzenden Person und einer darunter liegenden ausreichend dicken Drainage- schicht mit geringem Strömungswiderstand bestehen, z. B. in Gestalt eines offenporigen Schaumes bzw. einer Grobfaser¬ schicht. Diese Drainageschicht kann auf der dem Sitzenden abgewandten Seite mit einer weitgehend diffusionsdichten Folie abgeschlossen sein.
In einem nur bei relativ niedrigen Raumtemperaturen ausrei¬ chenden Maße werden vom Körper abgegebene Wärme und Wasser- dampf über die Drainageschicht bereits durch den Auftrieb infolge einer Dichtedifferenz der feuchtwarmen (leichteren)
und der kälteren Raumluft abtransportiert. Bei höheren Luft¬ temperaturen reicht das vielfach nicht aus, so daß die ener¬ gieaufwendige Raumklimaanlage in Betrieb genommen werden muß, obwohl eine intelligente, energiesparende Sitzklimati¬ sierung ausreichend wäre. Zur Unterstützung der Wärme und Feuchte abführenden Durchströmung kann die Drainageschicht an ein drückend oder saugend betriebenes, geräuscharmes Ge¬ bläse angeschlossen sein, dessen Drehzahl bzw. durchgesetz¬ ter Volumenstrom manuell einstellbar oder über einen Tempe¬ raturfühler und/oder Feuchtefühler und ein Sollwertglied automatisch regelbar sein kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die An¬ passung des Drainageluftdurchsatzes an die körperlichen Ge¬ gebenheiten (Abmessungen, Gewicht) der sitzenden Person mit Hilfe eines Drehschiebers bewirkt werden, der in einen zy¬ lindrischen Sammler eingebaut ist.
Bei Kraftfahrzeugssitzen bietet es sich an, die erfindungs¬ gemäß gestalteten Sitz- und Lehnenpolsterungen eintrittssei- tig 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 verbesser¬ ten Sitzkomfort sind die Einschränkungen im Bewegungsspiel¬ raum 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 Polsteref-
fekt der Polsterung beeinflussen. So wird die Drainageluft bei Druckbetrieb des klimatisierten Sitzes bzw. der Liege¬ fläche kleinräumig durch die atmungsaktive Deckschicht ge¬ preßt 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 Quer¬ schnitt 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 Betäti¬ gung 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 Schreibtisch¬ sesseln oder PKW-Sitzen, geometrisch relativ präzise ist, während eine auf einer Matratze liegende Person die unter¬ schiedlichsten Lagen einnehmen kann. Demnach ist bei Matrat¬ zen eine Ausführung vorteilhaft, die aus einer Vielzahl großflächig angeordneter, auf Belastung durch Öffnen reagie¬ render ventilartiger Elemente aufgebaut ist. Auch bei Schreibtischsesseln und PKW-Einzel-Sitzen sollte die Kon¬ struktion so beschaffen sein, daß die abgesaugte oder durchgeblasene Drainageluft nicht nutzlos im Bypass an der sitzenden Person vorbei, sondern durch jene Bereiche ge¬ leitet wird, die einer intensiven Wärme- und Feuchtig¬ keitsabfuhr bedürfen.
Bei einer Ausführung der Erfindung wird die Drainageluftver- teilung 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 kon¬ trahiert und dadurch Hohlräume für den Durchtritt von Luft freigibt, so daß die Drainageluftkanäle über die offenpori¬ gen 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 erfindungs¬ gemaß ausgebildete Polsterung aufweist;
Fig. 2a) einen Teilschnitt durch die Polsterung nach Fig. 1 in größerem Maßstab;
Fig. 2b) und 2c) Schnittdarstellungen nach den Linien Ilb) und IIc) in Fig. 2a) mit zwei unter¬ schiedlichen Ventilstellungen eines Drai- nagekanals in der Polsterung;
Fig. 3a) eine Teilschnittdarstellung nach der Li¬ nie lila) in Fig. 3b) , wobei das Nacken¬ polster einen Sammler enthält;
Fig. 3b) einen Teilschnitt durch das Nackenpolster des Sessels wie in Fig.l;
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 darge¬ stellte 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-/Lehnenpol¬ sterung gemäß der Erfindung;
Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine gemäß der
Erfindung gestaltete Taschenfederkernma- tratze;
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 ge¬ zeigt sind;
Fig. 11 einen Längsschnitt durch eine erfindungs¬ gemäß gestaltete Matratzenpolsterung;
Fig. 12 die Draufsicht auf eine gemäß der Erfin¬ dung gestaltete Luftmatratze und
Fig. 13 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt einer aufgepumpten Luftmatratze gemäß Fig. 12.
Fig. 1 zeigt einen Schreibtischsessel, der gemäß der Erfin¬ dung 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 sit¬ zenden Person nicht zu stark komprimiert wird. Der Strö¬ mungswiderstand dieses Oberpolsters, das z. B. mit Längsrip¬ pen in Richtung der Wirbelsäule der sitzenden Person ausge¬ führt ist, wird erfindungsgemäß durch das Gewicht der sit¬ zenden Person erniedrigt. Das offenporige Oberpolster 2 ent¬ hält 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 Klimatisierungsanla¬ ge 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) ein¬ gebaut 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 erfindungsge¬ mäß 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 innenlie-
genden 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 parallel- geschalteten 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 Stoff- schicht 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 Belas¬ tung durch eine sitzende bzw. sich anlehnende Person ent¬ sprechend deren Anpreßdruckprofil gegen Rückstellfedern in Gestalt von Spiralfedern 21 öffnen und somit einen Strö¬ mungsquerschnitt 22 für die Drainageluft freigeben, die über Drainagekanäle 41 in dem hohlen Unterboden zu- bzw. abge¬ leitet 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 un¬ belasteter und rechts ein belasteter Ausschnitt dargestellt.
Die Schaumstoffelemente 36, die bevorzugt hexagonal ausge¬ führt und mit dem üblichen Oberpolster 37 offenporig ver¬ klebt sind und somit zu einem regelmäßigen Raster zusammen¬ gesetzt werden können, sind folgendermaßen aufgebaut. Ein
kegelförmiger Stempel 25 aus offenporigem Schaumstoff, der von einem etwas weicheren Ring 35 aus offenporigem Schaum¬ stoff umschlossen ist, wird durch den von der sitzenden Per¬ son ausgeübten Druck gegen eine weitgehend luftundurchläs¬ sige, biegeweiche, jedoch in Längsrichtung dehnungsharte Zwischenschicht 26 in ein mit Weichschaum 27 gefülltes of¬ fenporiges 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 Drainageka- nälen 41 in der Sitzschale bzw. des Unterpolsters 33, 34 verbunden.
Fig. 6 zeigt eine andere Variante. Hier wird eine Querkon¬ traktion der hexagonalen Elemente 36 durch eine zylindrische Beulfläche 38 bewirkt, die einen offenporigen, querkompres- sionsweichen Kern 39 umschließt. Die Steifigkeit der Beul- fläche 38 ist so beschaffen, daß die Beulfläche bei Druck¬ belastung 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 of¬ fenporiger Schaum geringer Querkontraktionssteifigkeit in eine den Stempeln 25 bzw. Kernen 39 entsprechende Form ge-
spritzt. Anschließend wird die ringförmige Zwischenschicht 26 aus etwas härterem offenporigen Schaum in die Zwischen¬ räume gespritzt. Die Unterseite des so geformten Oberteils wird mit einer luftundurchlässigen, querkompressionsweichen Schicht kaschiert. Anschließend wird mit einem bienenwaben¬ ähnlichen HexagonalStanzwerkzeug die Zwischenschicht 26 längs der Mittelfläche aufgeschnitten. Dieses Oberteil wird dann auf ein entsprechend gefertigtes deckungsgleiches Un¬ terteil aufgeklebt, wobei Kleber nur im Mittelbereich der Kerne aufgebracht wird.
Bei einer abgewandelten Fertigung werden hexagonale Elemente vorgefertigt, die anschließend mosaikartig zu einem flächi¬ gen Gebilde konfiguriert werden. Hierbei werden die hexago¬ nalen Elemente gemäß Fig. 5 und 6 offenporig mit großflächi¬ gen luftdurchlässigen Deck- und Grundschichten verklebt.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführung einer Polsterung nach der Erfindung. Die Luftströmung ist durch Pfeile darge¬ stellt. Der Sitz bzw. die Sitzauflage 45 ist mit einer drai¬ nageluftdurchlässigen Basisschablone 46 ausgestattet, die auf breit gebaute Personen abgestimmt ist. Schmächtig gebau¬ te Personen legen eine entsprechend kleinflächige, mit Drai- nageδffnungen 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 zueinan¬ der 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 wesentli¬ chen senkrecht zur Sitzfläche bzw. Lehne verlaufen.
Auf dieser Unterpolsterung liegt die oben beschriebene Ba¬ sisschablone 46 als Deckschicht des Unterkissens 55. Auf das Unterkissen ist das Oberkissen 56 aufgelegt, dessen Unter¬ fläche die personenbezogene Oberschablone 47 bildet. Diese Oberschablone ist mit einem auf der linken Seite der Drauf¬ sicht 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 Drainage¬ luft 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 Oberscha¬ blone, ist auf der Oberschablone ebenfalls eine offenporige Drainageschicht 49 mit geringem Strömungs-Druckverlustbei- wert vorgesehen. Auch diese Oberpolsterung kann eine rippen¬ artige oder spiralige Struktur aufweisen, die den Luftzu¬ tritt von den nicht belasteten Seiten her besonders begün¬ stigt. Als Bezugsstoff empfiehlt sich ein netzartiges, gut wärmeleitendes Gewebe.
Für Liegeflächen, insbesondere für Taschenfederkernmatrat¬ zen, bietet die in Fig. 8 dargestellte Ausgestaltung der Erfindung Vorteile, die jedoch durchaus auch für einen an¬ spruchsvollen 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 Oberbo¬ den 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 ge¬ preßt, dessen Steifigkeit in Verbindung mit jener der Um¬ kehrfeder die Öffnungs- bzw. Schließcharakteristik des Ven¬ tils bestimmt. Eine weitgehend lokale Senkenströmung an der belasteten Stelle erreicht man mit dieser Konfiguration al¬ lerdings nur dann, wenn die Seitenwände der Taschen 60 bzw. von Taschengruppen einen vergleichsweise hohen Strömungswi¬ derstand aufweisen, was bei Leinengewebe z. B. durch Auf¬ spritzen 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 Energiebe¬ darf. In nicht belasteten Bereichen soll die Matratze natür¬ lich 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 die¬ ser 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 un-
belastet. Die Polsterung enthält wie die Ausführungen nach den Fig. 4 bis 8 Ventile mit Ventilschließern 82 und dich¬ tenden Ventilsitzen 87. Die Polsterung einer Sitz- oder Lie¬ gefläche 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 lei¬ stenartigen Ventilschließer 82 in Gestalt einer rippenförmi- gen 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 linienfδrmige Ventilsitze 87 ausgebildet. Durch die Engstellen ragen die Stege 83 mit den VentilSchließern 82 in die Hohlräume 86. Die Unterpol¬ sterung 81 ist an der Unterseite mit einer weitgehend luft¬ durchlässigen 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 Hohl¬ räume 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 Polsterungsab¬ schnitt hindurch zu den Hohlräumen 86 hergestellt, die an ein saugend oder drückend betriebenes Gebläse angeschlossen sein können.
Zur einfachen Montage werden die kompressiblen Ventilschlie¬ ßer 82 der Oberpolsterung von oben durch die Ventilsitze 87 der Unterpolsterung gequetscht oder seitlich eingeschoben, wobei im unbelasteten Falle die Ventilschließer 82 unter ge¬ ringer 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 linien- förmigen Ventilsitze 87 und die Hohlräume 86 bilden. Insbe¬ sondere bei Sitzen und Lehnen, die durch Aufbringen der Pol¬ sterung auf einer festen Schale gemäß Fig. 10 aufgebaut wer¬ den, sind besagte streifenförmige Elemente steif und können einteilig mit der Sitzschale gefertigt bzw. mit dieser ver¬ bunden werden. Hierbei ist der gesamte Feder- und Ventil- schließweg in das Oberpolster 80 aufgenommen. Ferner sind die Ventilschließer 82 ausreichend kompressibel gestaltet, wenn sie bei der Erstmontage durch die Ventilsitze 87 hin¬ durch in den größeren Drainagehohlraum 86 im Unterboden ein¬ drückbar sein sollen.
Für Reinigung oder Recycling bleibt diese Konfiguration ein¬ fach demontierbar, da ein Verkleben von Polsterung und Sitz¬ schale 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 Ventil¬ schließer 82 als rotationssymmetrische (kugelige) Körper und die Engstellen mit den Ventilsitzen 87 als konische Bohrun¬ gen zu verstehen. Hier ist eine Montage nur mittels Durch¬ quetschen, nicht aber durch seitliches Einschieben von Ober¬ polsterung in Unterpolsterung möglich.
Bei der heute verfügbaren Fertigungstechnik für Schaumpro¬ dukte könnte die Ventilschicht aus den Elementen 82, 87 sehr dünn, z. B. mit einer Stärke von nur 10 mm ausgeführt wer-
den, bis hin zur Dicke eines starken Bezugsstoffes. In die¬ sem Falle könnte man ein Ventilschichtkissen als dünnes Sitzkissen auf eine nun sehr einfach ausführbare Unterpol¬ sterung 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 auf¬ weisen, die eine rillenförmige Oberdrainage bildet, die von einem offenporigen, jedoch festen, also nicht stretchartigen Bezugsstoff abgedeckt sein könnte. Dieser wirkt als Staub¬ filter, um eine schnelle innere Verschmutzung der Ventil- schicht 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 Klima¬ tisierungsluft 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 Querdurchlässig¬ keit als tangentiale Drainageschicht ausgeführt ist. In den Fig. 4, 5 und 6 ist eine Polsterung dargestellt, bei der von Luftdurchlässigkeit eines kontaktierenden Gegenstandes aus¬ gegangen wurde, wie sie z.B. bei der kontrollierten Abküh¬ lung poröser Produkte gegeben ist, während die Luftdurchläs¬ sigkeit des Belastungsgegenstandes bei den Fig. 7 bis 10 ausgeschlossen ist.
Eine Schwierigkeit besteht bei der Polsterung nach der Er¬ findung darin, daß im unbelasteten Falle keine Luft durch¬ gesetzt wird, wie dies z. B. zur Abkühlung eines Fahrzeug- sitzes wünschenswert wäre, bevor sich der Fahrgast setzt. Zur Lösung dieses Problems ist gemäß der Erfindung vorgese¬ hen, das Absaugegebläse mit einer Überlaststufe auszurüsten,
so daß bei Einschaltung dieser Stufe ein wesentlich erhöhter Absaugeunterdruck in den Hohlräumen entsteht, aufgrund des¬ sen 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-Polster- schicht 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 Umge¬ bungsatmosphäre verbunden werden. Bei vollständiger Öffnung dieses Drosselventils 114 würde der Drainageluftstrom durch die von der Person belegte Liegefläche 115 hindurch weitge¬ hend zurückgehen, weil der Unterdruck in den Drainagekanälen 112 durch Öffnen des Drosselventils stark abgesenkt werden würde. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung an die jah¬ reszeitlichen 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 Konfigura¬ tion gemäß Fig. 11 überflüssig. Mittels eines vor dem nicht gezeigten Absauggebläse eingebauten Feuchtefühlers (bei 119) und/oder eines Temperaturfühlers (bei 120) lassen sich auto¬ matisch Abschaltzeitpunkte oder Stellwerte für die Gebläse¬ leistung vorgeben. Alternativ kann eine Zeitschaltuhr vor¬ gesehen 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 Bedürf¬ nisse der sitzenden oder liegenden Person steuern.
Die Ausgestaltung nach den Fig. 12 und 13 stellt eine Wei¬ terentwicklung 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 luftdich¬ ten Bodens 88 mit den die Ventilsitze 87 bildenden, luft¬ dichten 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 Ober¬ schicht 94 erzeugt sind. Im Bereich der Verklebung ist die Oberpolsterung mit Öffnungen 95 versehen. Über diese Öffnun¬ gen 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 Pol¬ sterschicht 1 abgedeckt .
Über Hohlräume 96 zwischen der porösen Schicht 97 und der Oberschicht 94 gelangt Drainageluft unter die liegende Per¬ son 70 zu den Strömungssenken, die sich entsprechend dem Belastungsprofil der Person durch Wegdrücken der Ventil- Schließer 82 von den Ventilsitzen 87 ausbilden. Die Draina¬ geluft 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 drücken¬ des 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 einwand¬ freie 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 an¬ genommen, daß die Raumluft bei einer Temperatur von 27° C eine relative Feuchte von 90 % aufweist. Unter solchen Be¬ dingungen würde ein Mensch im Verlauf einer Nacht ca. 1 1 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 erfor¬ derliche Drainageluftmenge von ca. 50 kg auf 10 Stunden ver¬ teilt, d. h. von ca. 6 m3 Luft je Stunde. Diese Drainage- luftmenge resultiert in Verbindung mit einem erforderlichen Absaugeunterdruck von ca. 100 Pa bei einem Pumpenwirkungs¬ grad 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 Durchströmungsge¬ schwindigkeit von lediglich ca. 4 mm/s. Eine solche Luftge¬ schwindigkeit wird nicht als unangenehmer Zug empfunden. Für derartige Einsatzfälle sind äußerst geräuscharme Kleinstge¬ bläse 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 ma߬ stäblich Schnitte durch Polsterungen, in die nach der Erfin¬ dung 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 Größen¬ ordnung von 100 Pa, den das angeschlossene Gebläse liefert, dürfen in den Drainagekanälen nur geringe Strömungsgeschwin¬ digkeiten 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 ver¬ läuft, sondern mehrere Umlenkungen und starke Querschnitts¬ änderungen passiert, wie z.B. aus den Fig. 9 und 10 erkenn¬ bar sind, sollte der Druckverlustbeiwert des Systems ver¬ zweigter Drainagekanäle möglichst klein sein. Ideale Ver¬ hältnisse liegen dann vor, wenn die tangentialen Drainageka¬ näle 37 (Fig. 4 bis 6) oder 49 (Fig. 7) benachbart der sit¬ zenden Person wie auch die Bohrungen 84 sowie die Drainage- hohlräume 86 in der Basis der Polsterung (Fig. 9 und 10) einen möglichst geringen Druckverlust aufweisen, so daß der lokale Kühlluftdurchsatz ausschließlich über die Ventil- durchlaßquerschnitte zwischen den Ventilschließern und den Ventilsitzen durch das Gewicht der kontaktierenden Person gesteuert ist .
Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind die Ventilmittel so di¬ mensioniert, daß die Ventilschließer 20 einen Hubweg 1 zu¬ rücklegen können, der maximal etwa 50 % der Dicke der Pol¬ sterung beträgt . Selbst am Ende dieses Hubweges weist das Ventil noch einen für die Durchlüftung ausreichenden Rest- öffnungsquerschnitt auf, weil die den Sitzkomfort verbes¬ sernde plattenförmige Abdeckung 20a am Ende der Ventilachse 20b einen kleineren Durchmesser dp aufweist als der Ventil¬ sitz 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 Polster-
ventilschicht 36,39 sowohl flexibel als auch kompressibel gestaltet. Die Abmessungen B und Hpv der z.B. hexagonal aus¬ geführten Ventile sollten in der Größenordnung von 40-90 % der Gesamtdicke H des Polsteraufbaues liegen, die üblicher¬ weise zwischen 50 und 200 mm beträgt. Die Dicke dTD der zur kontaktierenden Person hin angeordneten tangentialen Draina¬ geschicht 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 Tas- chenfederkernmatratzen üblichen Abstände können beibehalten werden.
Für die Fig. 9 und 10 gilt das zu den Fig. 4 - 6 und 8 Aus¬ geführte sinngemäß. Die Höhe Hpv des hier linear bzw. zylin¬ drisch in Längsrichtung der Polsterung ausgeführten Polster¬ ventils kann bei dieser Variante allerdings bis zu ca. 95 % der gesamten Dicke H der Polsterung betragen, weil die Un- terdrainage 86 in das den Ventilsitz bildende Unterpolster 81 integriert ist. Der Abstand tv zwischen benachbarten Li¬ nearventilen kann zwischen ca. 0,3-H und 1,5-H variieren. Durchmesser dB und Teilung tß der Drainagebohrungen kann in weiten Bereichen variiert werden, wie dies aus der Polster¬ technik bekannt ist, selbstverständlich mit der Ziel¬ richtung, einen möglichst kleinen Druckverlust zu realisie¬ ren.
Abschließend sei betont, daß der Energieaufwand für die ein angenehmes Liegeklima herstellende Polsterung einer Matratze
gemäß der Erfindung um Größenordnungen geringer als der Auf¬ wand für eine Raumklimaanlage ist. Eine solche Raumklimaan¬ lage kostet in moderner gesplitteter Ausführung ein Viel¬ faches der Zusatzausrüstung einer nach der Erfindung ausge¬ stalteten Matratze.