DE102009034755A1

DE102009034755A1 - Innenraumteil für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens und Kraftwagen

Info

Publication number: DE102009034755A1
Application number: DE102009034755A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Merz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-25
Filing date: 2009-07-25
Publication date: 2010-02-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Innenraumteil (10) für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens, wobei wenigstens ein Bauteilbereich des Innenraumteils (10) einen Latentwärmespeicher (14) aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen, dessen Fahrgastraum wenigstens ein solches Innenraumteil (10) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Innenraumteil für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen mit einem Fahrgastraum.
Innenraumteile für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens sind aus dem Kraftfahrzeugbau bekannt, etwa in Form von Verkleidungselementen, Fahrzeugsitzen, dem Dachhimmel und dergleichen.
Durch Wärmeeintrag, insbesondere infolge starker Sonneneinstrahlung im Sommer, jedoch auch aufgrund der Abwärme, welche aus dem Motorraum und dem Motortunnel stammt, heizen sich derartige Innenraumteile stark auf. Die aufgeheizten Innenraumteile führen auch zu einer unerwünscht starken Erwärmung des Fahrgastraums. Dies gilt insbesondere, wenn bei abgestelltem Verbrennungsmotor eine Klimaanlage des Kraftwagens ebenfalls außer Betrieb ist.
Um Abhilfe zu schaffen, ist es hierbei bekannt, den Fahrgastraum mit Hilfe eines Gebläses zu belüften und zum Betreiben des Gebläses mittels Solarzellen elektrischen Strom zu erzeugen. Durch dieses Belüften des Fahrgastraums ist die Aufheizung von Innenraumteilen teilweise kompensierbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Innenraumteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Aufheizung des Innenraums weiter verringert.
Diese Aufgabe wird durch ein Innenraumteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Innenraumteil für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens weist wenigstens ein Bauteilbereich des Innenraumteils einen Latentwärmespeicher auf. Ein solcher Latentwärmespeicher dient zum Speichern von in den Bauteilbereich eingetragener Wärmeenergie, ohne dass mit diesem Wärmeeintrag eine Erhöhung der Temperatur des Bauteils in diesem Bereich einhergeht. Die in dem Latentwärmespeicher gespeicherte Wärmeenergie wird als sogenannte latente Wärme beispielsweise in einen Phasenwechsel des Speichermediums eingebracht und umfasst zumindest einen Teil der in das Innenraumteil eingebrachten Wärmeenergie. Dadurch wird die in das Innenraumteil eingebrachte Wärmeenergie, welche zu einer Temperaturerhöhung des Bauteilbereichs führt und sensible Wärme bezeichnet wird, um diesen Wärmemengenanteil verringert.
Der Latentwärmespeicher des Innenraumteils sorgt somit dafür, dass ein Teil der durch Sonneneinstrahlung und/oder Abwärme eines Verbrennungsmotors und/oder durch Abwärme von mittelbar durch den Verbrennungsmotor aufgeheizten Bauteilen und/oder bei elektrischer Energienutzung freiwerdende Abwärme als latente Wärme in dem Latentwärmespeicher gespeichert und somit abgepuffert wird.
Weist der Fahrgastraum des Kraftwagens ein derartiges Innenraumteil auf, so heizt sich der Fahrgastraum im zeitlichen Verlauf weniger stark auf und die Temperatur des Innenraumteils verbleibt auf einem niedrigeren Niveau oder erreicht ein bestimmtes Niveau später als ohne das Vorsehen des Latentwärmespeichers.
Die mittels des Latentwärmespeichermediums speicherbare Energie kann insbesondere in Form von Schmelzwärme und/oder in Form von Sorptionswärme, insbesondere in Form von Absorptionswärme oder Desorptionswärme und/oder in Form von Lösungswärme und/oder in Form von Kristallisationswärme in dem Bauteilbereich speicherbar sein. Hierbei wird die Enthalpie einer reversiblen Zustandsänderung des Latentwärmespeichermediums genutzt. Bei der reversiblen Zustandsänderung kann es sich um eine reversible thermodynamische und/oder chemische Reaktion handeln.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Latentwärmespeichermedium bei einer Temperatur von 20°C bis 70°C, insbesondere von 30°C bis 60°C, bevorzugt von 40°C bis 50°C, einen Phasenübergang, insbesondere einen Fest-Flüssig-Phasenübergang, auf. Ein solches Latentwärmespeichermedium wird auch als Phasenübergangsmaterial (PCM, Phase Change Material) bezeichnet. Während des Phasenübergangs von fest nach flüssig wird die in den Latentwärmespeicher eingetragenen Wärmemenge zum Aufschmelzen des Latentwärmespeichermediums genutzt, ohne dass mit diesem Wärmeeintrag eine nennenswerte Erhöhung der Temperatur des wenigstens einen Bauteilbereichs einhergeht.
Insbesondere, wenn der Phasenübergang bei einer Temperatur von 40°C bis 50°C erfolgt, ist eine starke Aufheizung des Fahrgastraums besonders gut vermeidbar und es kann andererseits die Oberflächentemperatur des Innenraumteils in einem angenehmen und bauteilschonenden Bereich besonders lange gehalten werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftwagen mit einem Fahrgastraum weist der Fahrgastraum wenigstens ein erfindungsgemäßes Innenraumteil auf. Die für das Innenraumteil beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für den erfindungsgemäßen Kraftwagen.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 einen stark schematisierten Schnitt durch ein Innenraumteil für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens, wobei ein Bauteilbereich des Innenraumteils einen Latentwärmespeicher aufweist; und
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Temperaturerhöhung des Innenraumteils gemäß 1 bei einem Wärmeeintrag.
1 zeigt schematisch und ausschnittsweise in einer Schnittansicht ein Innenraumteil 10 für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens. Bei dem Innenraumteil 10 kann es sich um ein Verkleidungselement, insbesondere eine Innenverkleidung einer Fahrzeugtür und/oder einer Fahrzeugsäule und/oder eines Fahrzeugtunnels oder dergleichen handeln. Ebenso kann das Innenraumteil 10 einen Fahrzeugsitz und/oder einen Instrumententafel und/oder eine Instrumententafelabdeckung und/oder eine Armauflage und/oder eine Hutablage und/oder einen Bodenbelag, insbesondere eine herausnehmbare Fußmatte und/oder einen Dachhimmel und/oder eine Lenkhandhabe und/oder eine Aufbewahrungseinrichtung, insbesondere ein Handschuhfach oder ein Staufach, etwa eine Mittelkonsole und/oder einen Türgriff und/oder ein Gehäuse eines elektronischen Geräts umfassen.
Das Innenraumteil 10 gemäß 1 weist eine Deckschicht 12 auf, welche insbesondere als textile Schicht ausgebildet sein kann. Die Deckschicht 12 dient auch als mechanischer Schutz des Latentwärmespeichers 14. Ein unterhalb der Deckschicht 12 des Innenraumteils 10 angeordneter Bauteilbereich weist einen Latentwärmespeicher 14 auf.
So kann in einem als Fahrzeugsitz gestalteten Innenraumteil 10, der den Latentwärmespeicher 14 bildende Bauteilbereich des Innenraumteils 10 in einem Sitzkissenteil und/oder in einem Rückenlehnenteil und/oder in einem Armlehnenteil des Fahrzeugsitzes angeordnet sein. Eine innenseitig den Latentwärmespeicher 14 unterlagernde Materialschicht 16 kann als Futter ausgebildet sein. Ein derartiger, in den Fahrzeugsitz integrierter Latentwärmespeicher 14 sorgt zusätzlich, sofern sich ein etwa aufgrund von Anstrengung oder Temperatureinwirkung erhitzter Fahrzeuginsasse auf dem Fahrzeugsitz befindet für ein Aufnehmen von Körperwärme.
Alternativ zu dem vorliegend gezeigten schichtweisen Aufbau des Innenraumteils 10 kann der Latentwärmespeicher 14 auch in eine textile Schicht integriert angeordnet sein.
Der Latentwärmespeicher 14 ist beispielsweise durch eine Mehrzahl von Mikrokapseln 18 gebildet, welche ein Latentwärmespeichermedium, beispielsweise Paraffin 20, enthalten. Durch die Mikrokapseln 18, welche das Paraffin 20 enthalten, ist die Wärmeleitfähigkeit des sich zwischen den Mikrokapseln 18 befindlichen Materials, in diesem Fall Luft, für den Wärmetransport maßgebend. Des Weiteren sind die Mikrokapseln 18 mechanisch besonders stabil.
Bei einem Wärmeeintrag in das Innenraumteil 10 wird Wärmeenergie durch den Latentwärmespeicher 14 gespeichert und so eine Aufheizung des Innenraumteils 10 selber und damit des das Innenraumteil 10 aufweisenden Fahrgastraums des Kraftwagens verringert.
Das Paraffin 20 weist einen Fest-flüssig-Phasenübergang bei einer Temperatur von 40°C bis 50°C auf. Wird also der Fahrgastraum des Kraftwagens durch Sonneneinstrahlung, Motorabwärme oder dergleichen auf eine Temperatur von beispielsweise mehr als 40°C erwärmt, so führt dieser Wärmeeintrag zu einem Schmelzen des Paraffins 20. Bis das Paraffin 20 geschmolzen ist, findet keine weitere Temperaturerhöhung des Paraffins 20 statt.
Dieser Vorgang des Speicherns von latenter Wärme in dem Paraffin 20 ist in 2 veranschaulicht. In einem in 2 gezeigten Diagramm 22 ist auf einer Ordinate ein Wärmeeintrag 24 in J/cm³ aufgetragen und auf einer Abszisse eine Temperatur 26.
Eine erste Kurve 28 zeigt einen kontinuierlichen Temperaturanstieg für flüssiges Wasser bei zunehmendem Wärmeeintrag 24 in dem betrachteten Temperaturintervall, in welchem das Wasser flüssig vorliegt.
Eine weitere Kurve 30 veranschaulicht demgegenüber das Temperaturverhalten des Paraffins 20. Ein erster Wärmeeintrag 32 führt dementsprechend bei dem Paraffin 20 ebenfalls zu einer kontinuierlichen Erhöhung der Temperatur. Dieser Wärmeeintrag 32 wird daher auch als fühlbare oder sensible Wärme bezeichnet, da man die Energiezunahme direkt durch die Erhöhung der Temperatur des Paraffins 20 erfassen kann. Beim Erreichen einer Schmelztemperatur 34 des Paraffins 20 führt nun ein weiterer Wärmeeintrag zum Aufschmelzen des Paraffins 20. Der zum Aufschmelzen des Paraffins 20 notwendige, nicht mit einer Temperaturerhöhung einhergehende Wärmeeintrag wird auch als latente Wärme 36 oder versteckte Wärme bezeichnet. Erst wenn die latente Wärme 36 zum Schmelzen des Paraffins 20 verwendet wurde und somit das Paraffin 20 geschmolzen ist, führt ein weiterer Wärmeeintrag zu einer weiteren Temperaturerhöhung des Latentwärmespeichers 14.
Aus 2 geht hervor, dass das Paraffin 20 als Beispiel für ein Latentwärmespeichermedium eine vergleichsweise hohe spezifische Wärmekapazität aufweist, welche nur wenig geringer ist als die spezifische Wärmekapazität von Wasser. Diese hohe spezifische Wärmekapazität, welche bevorzugt mehr als 1 kJ/(kgK), insbesondere mehr als 2 kJ/(kgK) beträgt, ist ebenfalls von Vorteil für ein insgesamt langsames Aufheizen des Innenraumteils 10.

Claims

Innenraumteil für einen Fahrgastraum eines Kraftwagens, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteilbereich des Innenraumteils (10) einen Latentwärmespeicher (14) aufweist.
Innenraumteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Latentwärmespeichermedium (20) des Latentwärmespeichers (14) bei einer Temperatur von 20°C bis 70°C, insbesondere von 30°C bis 60°C, bevorzugt von 40°C bis 50°C, einen Phasenübergang, insbesondere einen Fest-Flüssig-Phasenübergang, aufweist.
Innenraumteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenraumteil (10) – ein Verkleidungselement, insbesondere eine Innenverkleidung einer Fahrzeugtür und/oder einer Fahrzeugsäule und/oder eines Fahrzeugtunnels und/oder – einen Fahrzeugsitz und/oder – eine Instrumententafel und/oder eine Instrumententafelabdeckung und/oder – eine Armauflage und/oder – eine Hutablage und/oder – einen Bodenbelag und/oder – einen Dachhimmel und/oder – eine Lenkhandhabe und/oder – eine Aufbewahrungseinrichtung und/oder – einen Türgriff und/oder – ein Gehäuse eines elektronischen Geräts umfasst.
Innenraumteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilbereich in einem Sitzkissenteil und/oder in einem Rückenlehnenteil und/oder in einem Armlehnenteil des Fahrzeugsitzes angeordnet ist.
Innenraumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (14) unterhalb einer Deckschicht (12), insbesondere unterhalb einer textilen Schicht, angeordnet ist.
Innenraumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (14) in eine textile Schicht integriert ist.
Innenraumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (14) durch eine Mehrzahl von ein Latentwärmespeichermedium (20) aufweisenden Mikrokapseln (18) gebildet ist.
Innenraumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (14) ein Paraffin (20) aufweist.
Innenraumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Latentwärmespeichermedium (20) des Latentwärmespeichers (14) eine spezifische Wärmekapazität von mehr als 1 kJ/(kgK), insbesondere von mehr als 2 kJ/(kgK), aufweist.
Kraftwagen mit einem Fahrgastraum, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrgastraum wenigstens ein Innenraumteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.