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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Der
zunehmende Einsatz von elektrischen und elektronischen Bauteilen
im Innenraum von Kraftfahrzeugen führt zu thermischen Problemen. Insbesondere
die Raumbereiche unter oder hinter dem Armaturenbrett werden zunehmend
mit elektronischen Komponenten gefüllt, wobei zunehmende Abwärme und
verringerter Bauraum zur Luftzirkulation sich gegenseitig ergänzen. Hieraus
ergibt sich die Notwendigkeit einer verbesserten Kühlung solcher Wärmequellen.
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EP 0 897 348 B1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Kühlung
von elektrischen Komponenten im Bereich eines Armaturenbretts, wobei
Luft aus einem Hauptkanal einer Lüftungsvorrichtung durch einen Bypasskanal
gedrückt
werden kann. Die elektronischen Komponenten stehen zum Zwecke der
Kühlung
in dem Bypasskanal in thermischem Kontakt mit der abgezweigten Luft.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der
eine Wärmequelle,
insbesondere im Bereich eines Fahrgastraums, auf einfache Weise
kühlbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird für
eine eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhaft
wird die Kühlluft
im Saugbetrieb von der Wärmequelle
weggeführt,
wodurch eine geräuscharme
Luftführung
ermöglicht
ist. Zudem besteht ein weiterer Vorteil darin, daß von der
Wärmequelle
abgegebene Ausdünstungen
auf einfache Weise an einem Eintritt in den Fahrgastbereich gehindert
werden. Bei einer Förderung
der Luft im Druckbetrieb, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt
ist, würden
diese im allgemeinen schädlichen oder
unangenehm riechenden Gase oder zumindest diese untemperierte, insbesondere
erwärmte
Luft zum Teil in den Fahrgastraum eintreten oder müßten mit
hohem Aufwand an Abdichtung daran gehindert werden. Ein weiterer
Vorteil des Saugbetriebs liegt darin, daß eine geringere Gefahr der
Abscheidung von Kondenswasser im Bereich des elektrischen Verbrauchers
besteht. Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein, daß die Luft
zur Kühlung
der Wärmequelle
zumindest teilweise aus dem Fahrgastbereich stammt, da diese Luft
im allgemeinen bereits kurz nach Antritt der Fahrt konditioniert
ist.
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Kostengünstig und
auf einfache Weise kann dabei eine Saugleitung zum Absaugen der
Luft von der Wärmequelle
vorgesehen sein, wobei eine Einmündung
der Saugleitung zum Absaugen der Luft von der Wärmequelle in einem Bereich
des Gebläses in
dem ein geringer statischer Druck herrscht angeordnet ist. Vorteilhafterweise
ist die Einmündung
der Saugleitung im Bereich einer Stirnebene des Rotors des Gebläses, benachbart
zu oder unmittelbar an einem zentralen Hauptluftzutritt des Gebläses und/oder
in einem Umfangsbereich des Gehäuses des
Gebläses
angeordnet. Bevorzugt ist die Einmündung der Saugleitung in einem
Teilungsbereich bzw. Trennbereich oder in der Trennebene des Gehäuses des
Gebläses,
beispielsweise bei einem aus mindestens zwei Gehäusehälften bestehenden Gebläsegehäuse angeordnet.
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Vorteilhaft
ist die Wärmequelle
im Bereich eines Armaturen- oder Instrumentenbrettsbretts bzw. des
Cockpits des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei im Folgenden der Einfachheit
halber allgemein auf ein Armaturenbrett Bezug genommen wird. Mittels dieser
Anordnung ist ein besonders einfacher Anschluß eines saugend betriebenen
Gebläses
ermöglicht.
Zudem kann je nach Anforderungen auf einen separat ausgebildeten
Strömungskanal
weitgehend verzichtet werden. Vielmehr kann der von dem Armaturenbrett
umschlossene Raum an sich als Strömungskanal wirken, so daß das Armaturenbrett selbst
als Strömungskanal
im Sinne der Erfindung fungieren kann. Zwischenlösungen zur lokal verbesserten
Luftführung
können
kanalartige Gehäuse
unter dem Armaturenbrett sein, die nur zum Teil luftdicht sind und
die Führung
der abgesaugten Luft unterstützen.
Auch solche nicht luftdichten Kanäle sind geeignete Strömungskanäle im Sinne
der Erfindung, die natürlich
das Vorsehen eines luftdichten Strömungskanals nicht ausschließt.
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Besonders
vorteilhaft ist die abgesaugte Luft einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs
zuführbar.
Insbesondere vorteilhaft durchläuft
die Luft nach ihrer Zuführung
zu der Klimaanlage eine Konditionierung, insbesondere eine Kühlung und/oder
eine Filterung. Hierdurch ist auf einfache Weise erreichbar, daß Schadstoffe
und/oder Geruchsstoffe aus der abgesaugten Luft entfernt werden,
bevor die Luft dem Fahrgastbereich des Fahrzeugs zugeführt wird.
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In
Verbindung mit der Zuführung
der Luft zu der Klimaanlage ist das Gebläse zum Absaugen der Luft vorteilhaft
ein Hauptgebläse
der Klimaanlage.
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Weiterhin
vorteilhaft kann zusätzlich
zu der Verbindung mit dem Hauptgebläse der Klimaanlage ein Zusatzgebläse zur Beförderung
der Luft vorgesehen sein. Insbesondere bei hoher thermischer Last und/oder
ungünstigen
Bedingungen und/oder ausgeschalteter Klimaanlage kann das Zusatzgebläse eine ergänzende oder
auch alleinige Kühlung
der Wärmequelle
gewährleisten.
Vorteilhaft ist das Zusatzgebläse
zumindest im Regelfall ausgeschaltet, so daß keine zusätzliche Geräuschbelästigung besteht.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist eine Kontrollvorrichtung zur Kontrolle der Temperatur der Wärmequelle vorgesehen,
mittels derer das Gebläse
ansteuerbar ist. Die Ansteuerung kann sich dabei auch auf das zuvor
erwähnte
optionale Zusatzgebläse
erstrecken. So kann die Kontrollvorrichtung zum Beispiel dazu dienen,
das Zusatzgeblä se
bei drohender Überhitzung
der Wärmequelle
einzuschalten. Bei einer solchen Anordnung kann es auch möglich sein,
daß das Zusatzgebläse ein im
Druckbetrieb arbeitendes Gebläse
ist, das gegebenenfalls eine besonders hohe Kühlleistung aufweist. Insofern
eine Zuschaltung nur unter seltenen Extrembedingungen erfolgt, kann
es dabei auch vorgesehen sein, daß die Abluft nach der Kühlung bei
aktiviertem Zusatzgebläse
in den Fahrgastraum eintritt. Die Kontrolle der Temperatur der Wärmequelle
kann entweder unmittelbar durch einen Temperatursensor oder einen
Bimetallstreifen erfolgen oder mittelbar durch Berechnung aus Parametern
wie elektrische Last, Innenraumtemperatur und Regelstellung des
Gebläses.
Eine erforderliche Zuschaltung eines Zusatzgebläses oder eine Hochregelung
des (gegebenenfalls einzigen) Gebläses kann unmittelbar durch
eine Steuerungselektronik der Fahrzeugklimaanlage erfolgen, so daß die Kontrollvorrichtung
Bestandteil der Klimaanlagensteuerung ist und die erfindungsgemäße Vorrichtung
insgesamt nur wenige zusätzliche
Komponenten erfordert.
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Weitere
Vorteile und Merkmale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
aus dem nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispiel sowie aus den
abhängigen
Ansprüchen.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben
und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination
mit einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs.
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2 zeigt
eine räumliche
Ansicht eines radialen Gebläses
mit einer daran angeordneten Saugleitung.
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3 zeigt
eine Schnittansicht durch das Gebläse aus 2 entlang
der Linie A-A.
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4 zeigt
eine räumliche
Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform
eines radialen Gebläses
mit einer daran angeordneten Saugleitung.
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5 zeigt
eine räumliche
Ansicht eines Klimagerätes
mit Gebläse
und an dem Gebläse
angeordneter Saugleitung.
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6 zeigt
eine räumliche
Ansicht eines Radialgebläses
einer Klimaanlage mit sichtbar dargestelltem Gebläserotor,
wobei ein für
die Anordnung einer Saugleitung geeigneter Bereich grafisch hervorgehoben
ist.
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Die
Ausführung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß 1 umfaßt eine
unterhalb eines Armaturenbretts 1 angeordneten elektrischen Verbraucher 2.
Dieser kann etwa ein Navigations- und Audiosystem oder auch eine
elektronische Steuerung von Fahrzeugfunktionen sein. Der elektrische Verbraucher
stellt somit eine Wärmequelle 2 dar,
die im Bereich des Fahrgastraumes angeordnet ist. Im Allgemeinen
wird durch die Wärmequelle 2 somit nicht
nur Wärme
erzeugt, sondern es finden aufgrund der elektronischen Bauteile
auch Ausdünstungen von
Schadstoffen und/oder unangenehmen Geruchsstoffen statt.
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Von
der Wärmequelle 2 führt eine
Saugleitung 3 zu einem Klimagerät 4, welches ebenfalls
unterhalb des Armaturenbretts 1 angeordnet ist. Das Klimagerät 4 ist
Bestandteil einer Klimaanlage des Fahrzeugs, die über eine
elektronische Steuereinheit verfügt
(nicht dargestellt). In dieser Steuereinheit kann neben den üblicherweise
vorliegenden Parametern Außentemperatur,
Fahrgastraumtemperatur etc. auch eine Leistung der Wärmequelle
oder auch eine unmittelbar gemessene Temperatur der Wärmequelle
eingelesen sein.
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Die
Wärmequelle 2 weist
vorliegend ein sie im bis auf Lüftungslöcher gekapselt
umschließendes Gehäuse 2a auf,
welches somit einen Strömungskanal
für die
durch die Saugleitung 3 angesaugte Kühlluft darstellt. In alternativer
Abweichung hiervon könnte
auch der gesamte Raumbereich unter dem Armaturenbrett 1,
welcher in Fahrtrichtung und nach unten von Trennwänden 5 umschlossen
ist, als Strömungskanal
fungieren, wobei gegebenenfalls eine erhöhte Saugleistung zur Verfügung zu
stellen wäre.
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Das
Absaugen der die Wärmequelle 2 umströmenden Luft,
das heißt
die Bereitstellung eines gegenüber
dem Fahrgastraum verminderten Drucks in der Saugleitung, erfolgt
mittels eines Gebläses 6 (siehe 2)
des Klimageräts 4.
Dieses Gebläse 4 ist
ein Hauptgebläse
des Klimagerätes 4 und
als Radiallüfter
ausgebildet. Die Saugleitung 3 ist im Zuge einer einfachen
Modifikation eines an sich bekannten Klimaanlagengebläses an dem
Gehäuse
des Gebläses 6 angebracht.
Wie die Schnittzeichnung 3 und auch die Darstellung gemäß 6 zeigen,
mündet
die Saugleitung so im Gehäuse
des Gebläses 6, daß Gebläseschaufeln 6a eines
Gebläserotors 6b an der
Einmündung 3a der
Saugleitung 3 vorbeistreichen. Hierdurch wird Luft aus
der Saugleitung 3 in das Gebläse 6 gerissen, so
daß in
der Saugleitung ein Unterdruck entsteht.
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In
der Ausführung
gemäß 2 ist
die Saugleitung 3 im Bereich einer Stirnebene des Rotors 6b in
der Nähe
eines zentralen Hauptluftzutritts 6c angeordnet.
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In
einer Abwandlung hiervon (siehe 4) kann
die Mündung 3a der
Saugleitung 3 auch in einer zur Rotorachse senkrechten
Symmetrieebene des Gebläsegehäuses angeordnet
sein. In dieser Symmetrieebene ist das Gehäuse aus zwei Gehäusehälften 6d, 6e zusammengefügt. Die
Einmündung
der Saugleitung 3 in das Gehäuse 6d, 6e ist
so angeordnet, daß die
radialen Außenenden
der Gebläseschaufeln 6a an
der Mündung
vorbeistreichen. Hier liegt auch die größte Bahngeschwindigkeit von
Bestandteilen des Rotors 6b vor, so daß eine Evakuierung der Saugleitung 3 besonders
effektiv ist.
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Wie
in 5 gezeigt kann die Saugleitung ausgehend von dem
Gebläse 6 in
ihrem weiteren Verlauf zunächst
in das Klimagerät 4 integriert
oder an diesem befestigt sein.
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Nachdem
die Luft von der Wärmequelle 2 mittels
der Saugleitung 3 und dem Gebläse 6 in das Klimagerät abgesaugt
wurde, durchläuft
sie eine oder mehrere Schritte der Konditionierung. Dies sind die
gleichen Schritte, wie sie ganz allgemein von der letztlich für den Fahrgastraum
bestimmten, von dem Gebläse 6 angesaugten
Luft durchlaufen werden. Hierzu gehört insbesondere eine Geruchsfilterung, zum
Beispiel durch Aktivkohlefilter. Auch eine Kühlung an einem Verdampfer kann
dem Abscheiden von Schad- und Geruchsstoffen dienen.
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Die
zuvor genannte elektronische Steuereinheit der Klimaanlage ist zugleich
eine Kontrollvorrichtung zur Kontrolle der Temperatur der Wärmequelle. Bei
der zuvor beschriebenen kostengünstigen
Modifikation einer an sich bekannten Klimaanlage kann es sein, daß in bestimmten
Betriebsmodi das Gebläse 6 nicht
läuft und
zugleich eine hohe Leistung an der Wärmequelle 2 anliegt.
Es ist dann zum Schutz der Wärmequelle 2 notwendig,
eine Lüftung
bzw. Kühlung
zu starten. Dies kann ein erzwungenes Anlaufen des Hauptgebläses 6 sein.
Beispielsweise kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein die bei
Erreichen eines Schwellwerts, beispielsweise einer Temperatur, die
an oder im Bereich der Wärmequelle
gemessen wird bei ausgeschaltetem Gebläse ein Anlaufen des Gebläses oder
bei laufendem Gebläse
eine Erhöhung
der Förderleistung
des Gebläses,
beispielsweise durch Umschalten auf eine höhere Gebläsestufe, bewirkt. Es kann sich
jedoch auch um einen Start eines (nicht dargestellten) Zusatzgebläses handeln.
Dieses Zusatzgebläse
kann ebenfalls in die Saugleitung 3 integriert sein. Es
kann jedoch auch so angeordnet sein, daß die Kühlluft letztlich unmittelbar in
den Passagierraum abgegeben wird, da es sich lediglich um einen
seltenen Notbetrieb handelt. Das Zusatzgebläse kann auch so ausgelegt sein,
daß es das
Hauptgebläse 6 unter
extremen Temperatur- und Leistungsbedingungen unterstützt. Es
kann alternativ vorgesehen sein, daß Zusatzgebläse und Kontrollvorrichtung
eine autonome Einheit bilden, die von Hauptgebläse und Klimaanlagensteuerung
unabhängig
funktioniert. Derartige mit Temperaturwächter versehene Kleinlüfter sind
als separate Einheiten zu niedrigen Kosten erhältlich und geeignet, die seltenen
Fälle abzusichern,
in denen das Hauptgebläse trotz
hoher Temperaturen nicht in Betrieb ist.