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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Brennstoffzellensysteme für Fahrzeuge sind typischerweise als Niedertemperaturbrennstoffzellensysteme ausgebildet. Diese typischerweise in PEM-Brennstoffzellentechnologie realisierten Brennstoffzellensysteme erzeugen aus Umgebungsluft und Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Edukt elektrische Leistung sowie Produktwasser. Dieses Wasser des Brennstoffzellensystems muss bei Fahrzeuganwendungen zuverlässig in verdampfter oder zerstäubter Form aus dem Fahrzeug abgeführt werden, um die Problematik von lokalen Wasseransammlungen bzw. bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts von Eisbildung auf der Fahrbahn sicher und zuverlässig zu vermeiden. Um dies zu erreichen ist es zum einen bekannt, die Betriebsstrategie von Brennstoffzellensystemen so anzupassen, dass Flüssigwasser durch eine entsprechende Temperaturführung weitgehend vermieden wird. Die Erfahrung zeigt, dass dies bei ausreichend hohen Umgebungstemperaturen und/oder bei entsprechend hohen Lastzuständen einigermaßen zuverlässig gelingt. Bei Niedriglast und niedrigen Umgebungstemperaturen ist dies jedoch fast nicht möglich, sodass sich Flüssigwasser, welches aus dem Brennstoffzellensystem und damit aus dem Fahrzeug austritt, in diesen Fällen nicht zuverlässig vermieden werden kann.
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Aus der
US 2010/0279191 A1 sind nun verschiedene Ansätze bekannt. In dem dort beschriebenen Stand der Technik werden Systeme vorgestellt, welche über entsprechende Pumpen für eine Zerstäubung des flüssigen Wassers beispielsweise in dem Abluftstrom sorgen. Dies hat einerseits den Nachteil, dass eine zusätzliche Pumpe benötigt wird. Diese ist als zusätzliches Bauteil entsprechend teuer, schwer und macht das Brennstoffzellensystem komplexer. Andererseits benötigt sie Energie zur Zerstäubung des Wassers. Die US-Schrift versucht diese Problematik dadurch zu umgehen, dass ein Wasserabscheider eingesetzt wird, welcher in flüssiger Form vorliegendes Wasser und Gas voneinander trennt. Das Wasser wird in einem Tank zwischengespeichert und dem Gas ein Stück weiter stromabwärts wieder zugeführt. Dabei wird eine Venturi-Düse eingesetzt, welche in ihrem engsten Querschnitt das Wasser ansaugt und zerstäubt. Dadurch gelangt das Wasser in fein verteilter Art an die Umgebung, der Austritt von flüssigem Wasser aus dem Brennstoffzellenfahrzeug wird so vermieden. Dabei kann der Punkt des Austritts des in der Venturi-Düse fein zerstäubten Wassers in dem Brennstoffzellensystem der
US 2010/0279191 A1 so gewählt werden kann, dass dieser im Bereich hinter einer Heizeinrichtung angeordnet ist, sodass das fein verteilte flüssige Wasser in dem Luftstrom verdampfen kann.
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Der Nachteil dabei liegt in der Notwendig, das flüssige Wasser zuerst abzutrennen, was wiederum einen Wasserabscheider notwendig macht. Dieser ist gefriergefährdet und muss entsprechend positioniert und gegebenenfalls isoliert und/oder beheizt werden können. Dies macht den Aufbau entsprechend aufwändig und beispielsweise für Startvorgänge bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts sehr energieintensiv. Das Hauptproblem liegt jedoch darin, dass der Zerstäubungsvorgang unmittelbar von der Last der Brennstoffzelle abhängt. Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs spielt dabei keine Rolle, sodass beispielsweise bei laufendem Brennstoffzellensystem, wenn das Fahrzeug an einer Ampel steht, weiterhin die Ansammlung von hohen Wassermengen möglich ist, welche dann im Bereich der Ampel auf die Straße gelangen und dort gegebenenfalls festfrieren können.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem anzugeben, welches die Problematik des Austritts von flüssigem Wasser einfach, effizient und für annähernd alle Fahrsituationen zuverlässig unterbindet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist ein Brennstoffzellensystem auf, welches eine Abluftleitung zur Abfuhr von Abluft und Produktwasser aus dem Bereich wenigstens einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems umfasst. Außerdem weist es einen Kühlkreislauf auf, welcher in üblicher Art und Weise einen Fahrzeugkühler zur Abkühlung eines Kühlmediums in dem Kühlkreislauf aufweist. Der Kühlkreislauf dient typischerweise zur Kühlung der Brennstoffzelle selbst und kann außerdem zur Kühlung von weiteren Komponenten in dem Fahrzeug eingesetzt werden, beispielsweise zur Kühlung von Leistungselektronik, elektrischen Antriebsmotoren für das Fahrzeug oder dergleichen. Der Fahrzeugkühler ist wie bei Fahrzeugen üblich so angeordnet, dass er von einem Umgebungsluftstrom gekühlt wird. Dieser kann vorzugsweise durch den Fahrtwind verursacht und durch den Fahrzeugkühler gedrückt werden, wie dies auch bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren allgemein bekannt und üblich ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht es nun vor, dass die Abluftleitung, welche Abluft und Produktwasser aus dem Bereich der Brennstoffzelle abführt, in dem Umgebungsluftstrom vor und/oder nach dem Fahrzeugkühler endet. Der Fahrzeugkühler ist typischerweise unabhängig von der Fahrsituation des Fahrzeugs immer der Bereich, in dem eine vergleichsweise hohe Wärmemenge vorliegt. Diese wird an den Umgebungsluftstrom abgegeben. Der Umgebungsluftstrom nach dem Fahrzeugkühler ist also immer deutlich wärmer als die Umgebung des Fahrzeugs selbst. Wenn nun die Abluftleitung in diesem Bereich endet, dann kann durch die vorhandene Wärme des Umgebungsluftstroms, welcher diese aus dem Fahrzeugkühler aufgenommen hat, der Großteil des in flüssiger Form vorliegenden Wassers in dem Umgebungsluftstrom verdampft werden, sodass der Austritt von flüssigem Wasser aus dem Fahrzeug auf ein absolutes Minimum reduziert wird und die eingangs geschilderte Problematik auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen vermieden oder in jedem Fall drastisch verringert wird.
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Ferner ist es möglich, ergänzend oder alternativ hierzu die Abluftleitung in dem Umgebungsluftstrom vor dem Fahrzeugkühler enden zu lassen. Unter vor dem Fahrzeugkühler im Sinne der Erfindung ist dabei in einem vergleichsweise geringen Abstand vor dem Fahrzeugkühler zu verstehen, sodass Abluft und Wasser, welches in den Umgebungsluftstrom eingebracht wird, in jedem Fall durch den Fahrzeugkühler strömt und durch die eingetragene Wärme in den in dieser Ausführungsform bereits mit dem Umgebungsluftstrom ganz oder teilweise vermischten Abluftstrom und Produktwassers entsprechend verdampft.
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Diese Variante hat dabei einen weiteren Vorteil gegenüber herkömmlichen Fahrzeugkühlern. Bei Brennstoffzellensystemen liegt die Problematik in der Kühlung häufig darin, dass die Abwärme des Brennstoffzellensystems auf einem im Vergleich zu Verbrennungsmotoren sehr viel geringeren Temperaturniveau vorliegt. Die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmediums und der Umgebungstemperatur ist insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen daher sehr gering, was eine entsprechend geringe Kühlleistung zur Folge hat. Kann nun flüssiges Wasser, welches insbesondere im Volllastbetrieb in vergleichsweise hoher Menge anfällt, in den Umgebungsluftstrom vor dem Fahrzeugkühler eingebracht werden, so wird in dieser Fahrsituation die Kühlleistung durch die von dem flüssigen Wasser aufgenommene Verdunstungswärme nochmals deutlich erhöht. Als positiver Nebeneffekt kann also bei hohen Umgebungstemperaturen und bei Volllast des Brennstoffzellensystems durch die gezielte Zugabe des Produktwassers in den Umgebungsluftstrom vor dem Kühler eine Verbesserung der Kühlung erzielt werden, sodass insgesamt Kühlfläche im Bereich des Fahrzeugkühlers eingespart werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann es dabei vorgesehen sein, dass die Abluftleitung mehrere Enden aufweist. Eine solche Abluftleitung, welche in mehreren einzelnen Enden endet, kann von besonderem Vorteil sein, da hierdurch eine bessere Verteilung des Volumenstroms aus Abluft und Produktwasser in den typischerweise mit vergleichsweise großem Querschnitt strömenden Umgebungsluftstrom durch den Fahrzeugkühler erzielt werden kann.
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In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung hiervon ist es ferner vorgesehen, dass wenigstens ein Ende der Abluftleitung vor und wenigstens ein Ende der Abluftleitung nach dem Fahrzeugkühler enden, wobei eine Ventileinrichtung zur Verteilung der Abluft und des Produktwassers auf die Enden vorgesehen ist. Über eine solche Ventileinrichtung kann je nach Situation eine Aufteilung des Volumenstroms aus Abluft und Produktwasser in die Umgebungsluft in Strömungsrichtung vor und/oder nach dem Fahrzeugkühler erzielt werden. Dies ist insbesondere bei der oben beschriebenen Variante zur Verbesserung der Kühlleistung aufgrund des verdampfenden Produktwassers im Bereich des Fahrzeugkühlers von entscheidendem Vorteil. In solchen Situationen kann also durch eine geeignete Stellung der Ventileinrichtung eine Verbesserung der Kühlleistung erzielt werden. In anderen Situationen, in denen es wichtig ist, das die Abwärme, welche die Umgebungsluft schon aufgenommen hat, ideal zur Verdampfung genutzt werden kann, also insbesondere bei Teillast und niedrigen Umgebungstemperaturen, kann die Ventileinrichtung dann so geschaltet sein, dass der Eintrag in die Umgebungsluft in Strömungsrichtung nach dem Fahrzeugkühler erfolgt.
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In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Idee ist es dabei vorgesehen, dass die Abluftleitung am Ende eine Düse aufweist. Eine solche Düse kann beispielsweise durch eine einfache Querschnittsverengung am Ende der Abluftleitung realisiert werden. Anders als eine Zweistoffdüse, wie beispielsweise eine Venturi-Düse, ist diese in ihrem Aufbau außerordentlich einfach und effizient. Sie ermöglicht ein Zerstäuben der mitgerissenen flüssigen Wassertröpfchen, sodass das mit der Abluft mitgeführte Wasser in noch feiner verteilter Form in den Bereich des warmen Umgebungsluftstroms nach dem Fahrzeugkühler gelangt und dadurch noch besser verdampft werden kann. Der Aufwand für eine solche Düse am Ende der Abluftleitung ist dabei außerordentlich gering.
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In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist es ferner vorgesehen, dass in Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms vor und/oder nach dem Fahrzeugkühler ein Lüfter zur Förderung der Umgebungsluft angeordnet ist. Ein solcher Lüfter im Bereich des Fahrzeugkühlers kann insbesondere so realisiert werden, wie dieser aus dem Stand der Technik bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren allgemein bekannt und üblich ist. Wenn der Umgebungsluftstrom durch den Fahrzeugkühler nicht mehr zur Abkühlung des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf ausreicht, beispielsweise weil die Temperaturunterschiede sehr gering werden oder weil durch eine langsame Fahrt oder durch den Stillstand an einer Ampel der Umgebungsluftstrom nicht mehr mit einem so großen Volumenstrom durch den Fahrzeugkühler strömt, wie benötigt, dann kann der Lüfter bei Bedarf zugeschaltet, oder wenn dieser bereits läuft, in seiner Drehzahl entsprechend erhöht werden, um den Umgebungsluftstrom durch den Fahrzeugkühler zu vergrößern und die Kühlung des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf entsprechend zu verbessern. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug entsteht in dieser besonders vorteilhaften Variante durch den Lüfter dabei der entscheidende Vorteil, dass der Volumenstrom bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des Umgebungsluftstroms auch in Situationen, in denen der Fahrtwind keine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit sicherstellt, weiterhin gewährleistet bleibt. Dies ist für die Abfuhr der flüssigen Tröpfchen bzw. der im Bereich der Umgebungsluft zerstäubten Tröpfchen von besonderem Vorteil und kann die Abfuhr und das Verdampfen des flüssigen Wassers in dem Umgebungsluftstrom weiter verbessern. Dies gilt sowohl dann, wenn der Lüfter in Strömungsrichtung vor dem Fahrzeugkühler angeordnet ist, als auch dann, wenn er in Strömungsrichtung nach dem Fahrzeugkühler angeordnet ist. Zwei Lüfter, je einer vor und nach dem Fahrzeugkühler, sind prinzipiell ebenso denkbar und möglich.
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In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung dieser Variante des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist es dabei vorgesehen, dass die Abluftleitung in Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms vor dem Lüfter endet. Wenn Abluft und Produktwasser in Strömungsrichtung vor dem Lüfter in den Umgebungsstrom eingebracht werden, dann kann das in Form von flüssigen Tröpfchen eingebrachte Produktwasser durch die Bewegung des Lüfters weiter verwirbelt und verteilt werden. Dies kann in Situationen, in denen beispielsweise Produktwasser in größerer Menge bei geringer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs anfällt, von entscheidendem Vorteil sein, da hierdurch die Verteilung der flüssigen Tröpfchen in dem Umgebungsluftstrom verbessert und die Gefahr eines Austritts von flüssigem Wasser weiter verringert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ergeben sich aus den restlichen abhängigen Patentansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines alternativen Aufbaus des Fahrzeugkühlers in dem Fahrzeug gemäß der Erfindung; und
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3 eine Darstellung von möglichen Ausgestaltungen eines Endes einer Abluftleitung in dem erfindungsgemäßen Fahrzeug.
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In der Darstellung der 1 ist ein schematisch angedeutetes Fahrzeug 1 zu erkennen. Dieses weist ein hier symbolisch angedeutetes angetriebenes Rad 2 auf, welches über eine Achse 3 von einem elektrischen Antriebsmotor 4 angetrieben wird. Der elektrische Antriebsmotor 4 erhält die zum Antrieb benötigte elektrische Leistung aus dem Bereich einer Leistungselektronik 5, welche diese entsprechend den Fahranforderungen des Fahrzeugs 1 wandelt und an den elektrischen Antriebsmotor 4 weitergibt. Die elektrische Leistung selbst wird im Bereich einer Brennstoffzelle 6 erzeugt. Diese ist durch symbolisch angedeutete elektrische Leitungen 7 mit der Leistungselektronik 5 verbunden. Die Brennstoffzelle 6 weist einen Anodenraum 8, einen Kathodenraum 9 sowie einen Kühlwärmetauscher 10 zur Abfuhr von Abwärme auf. Dem Anodenraum 8 der Brennstoffzelle 6 wird Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 11 über eine Druckregel- und Dosiereinrichtung 12 zugeführt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt der nicht verbrauchte Restwasserstoff aus dem Anodenraum 8 über eine Rezirkulationsleitung 13 und eine Rezirkulationsfördereinrichtung 14 zurück zum Eingang des Anodenraums 8 und wird diesem vermischt mit frischem Wasserstoff erneut zugeführt. Diese sogenannte Anodenrezirkulation ist dabei optional zu verstehen und ist für die Erfindung nicht weiter relevant, sondern hier lediglich als Beispiel dargestellt. Auf die Darstellung einer Leitung und eines Ventils zum Ablassen von Wasser und/oder Gas aus der Anodenrezirkulation wurde daher ebenfalls verzichtet.
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Dem Kathodenraum 9 der Brennstoffzelle 6 wird Luft über einen Luftfilter 15 und eine Luftfördereinrichtung 16 zugeführt. Die an Sauerstoff abgereicherte Abluft aus dem Kathodenraum 9 der Brennstoffzelle 6 gelangt über eine Abluftleitung 17 aus der Brennstoffzelle 6. Optimal kann die Abluftleitung 17 eine Vorrichtung zur teilweisen Rückgewinnung der Abluftenthalpie z. B. in Form einer vorzugsweisen mit der Luftfördereinrichtung funktional verbundenen Turbine enthalten. Das Brennstoffzellensystem in dem Fahrzeug 1 weist außerdem einen stark schematisiert angedeuteten Kühlkreislauf 18 auf. Dieser umfasst eine Kühlmittelfördereinrichtung 19, welche ein Kühlmittel, typischerweise ein flüssiges Kühlmittel, durch einen Fahrzeugkühler 20, durch den bereits angesprochenen Kühlwärmetauscher 10 sowie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Wärmetauscher 21 im Bereich der Leistungselektronik 5 und 22 im Bereich des elektrischen Antriebsmotors 4 führt. Die beschriebene Reihenfolge der vom Kühlmittel durchströmten Komponenten stellt exemplarisch eine von zahlreichen Ausführungsvarianten dar und ist für die Erfindung nicht weiter relevant. Das Kühlmedium gelangt dann zurück in den Bereich des Fahrzeugkühlers 20 und wird dort von Umgebungsluft, welche den Fahrzeugkühler 20 durchströmt, abgekühlt. Der Umgebungsluftstrom ist durch mehrere mit dem Bezugszeichen 23 versehene Pfeile entsprechend angedeutet. Um den Umgebungsluftstrom 23 bei Bedarf in seinem Volumenstrom und/oder in seiner Strömungsgeschwindigkeit zu vergrößern, ist außerdem ein Lüfter 24 vorgesehen, welcher in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms nach dem Fahrzeugkühler 20 angeordnet ist. Ebenso könnte der Lüfter 24, wie es in der Darstellung der 2 zu erkennen ist, in Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms 23 vor dem Fahrzeugkühler 20 angeordnet sein.
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Eine Problematik bei derartigen Fahrzeugen 2 mit einem Brennstoffzellensystem liegt nun darin, dass flüssiges Wasser nach Möglichkeit in keiner Betriebssituation unmittelbar an die Umgebung abgegeben werden soll, da hierdurch Verkehrswege, Straßen, Parkplätze, Parkhäuser und dergleichen, im Falle von Logistikfahrzeugen auch in Lagerhallen oder Werkshallen, mit flüssigem Wasser benetzt werden könnten. Dies ist typischerweise unerwünscht und kann insbesondere bei Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts zu sehr gefährlicher Eisbildung im Bereich der Verkehrswege führen. Um nun mit sehr einfachen Mitteln den Austritt von flüssigem Wasser aus dem Fahrzeug 1 zu verhindern, ist es bei dem in 1 dargestellten Aufbau vorgesehen, dass die Abluftleitung 17 in dem Umgebungsluftstrom vor und/oder nach dem Fahrzeugkühler 20 endet. In der Darstellung der 1 ist dies an einer durchgezogenen Variante der Abluftleitung 17 zu erkennen, welche ihr mit 25.1 bezeichnetes Ende in dem Umgebungsluftstrom 23, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Fahrzeugkühler 20 und dem Lüfter 24 aufweist. Die typischerweise feuchte Abluft und das in flüssiger Form vorliegende Produktwasser aus der Abluftleitung 17 wird über des Ende 25.1 der Abluftleitung 17 also unmittelbar in den vom Fahrzeugkühler 20 erwärmten Umgebungsluftstrom 23 eingebracht. Hierdurch kann das flüssige Wasser verdampfen und der warme Umgebungsluftstrom 23 verhindert eine Auskondensation der Feuchtigkeit, sodass die Abgabe von flüssigem Wasser aus dem Fahrzeug 1 in annähernd allen Betriebssituationen sicher und zuverlässig unterbunden werden kann.
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Die Strömung des Umgebungsluftstroms 23 kann vorzugsweise durch Kanalelemente geführt oder aber auch, wie aus herkömmlichen Fahrzeugen bekannt, zur Umgebung hin offen sein.
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In der Darstellung der 1 sind dabei zwei weitere alternative oder ergänzende Enden 25.2 und 25.3 der Abluftleitung 17 dargestellt. Die gestrichelte Variante des Endes 25.2 der Abluftleitung 17 kann dabei insbesondere zusätzlich zu dem eben beschriebenen Ende 25.1 oder dem später noch beschriebenen optionalen Ende 25.3 der Abluftleitung 17 vorgesehen sein. In diesem Fall kann ferner eine optionale Ventileinrichtung 26 vorhanden sein, welche eine Aufteilung der Abluft und des Produktwassers zwischen den Enden 25.2 und 25.1 oder 25.3 ermöglicht. Alternativ dazu kann das Ende 25.2 der Abluftleitung 17 auch alleine vorhanden sein, was insbesondere die Vorteile eines äußerst einfachen und kostengünstigen Aufbaus sowie hoher Zuverlässigkeit bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts beinhaltet.
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Das Ende 25.2 wirkt im Wesentlichen vergleichbar wie das eben beschriebene Ende 25.1, mit dem Unterschied, dass die flüssigen Tröpfchen in dem Umgebungsluftstrom verteilt werden, bevor dieser den Fahrzeugkühler 20 durchströmt. Sie werden also erst im Bereich des Fahrzeugkühlers 20 verdampft. Dies kann einerseits die Zuverlässigkeit der Verdampfung erhöhen und ermöglicht andererseits eine Verbesserung der Kühlleistung des Fahrzeugkühlers 20, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen und unter Volllast, bewirken. Der Nachteil besteht darin, dass der Aufbau des Fahrzeugkühlers 20 so gestaltet sein muss, dass dieser gegenüber der Korrosion durch das eingetragene Produktwasser unempfindlich ist. Vergleichbares gilt auch für den Lüfter 24, wenn dieser in Strömungsrichtung des eingetragenen Produktwassers nach dem Ende 25.2 oder 25.1 der Abluftleitung 17 angeordnet ist. Das weitere Ende 25.3 hat den Vorteil, dass hier weder der Lüfter 24 noch der Fahrzeugkühler 20 gegen Korrosion beständig ausgebildet werden müssen, da das Wasser erst in Strömungsrichtung nach diesen Komponenten in den zuvor erwärmten Umgebungsluftstrom 23 eingeleitet wird.
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Die Ventileinrichtung 26 bei einem Aufbau mit dem Ende 25.2 und dem Ende 25.1 oder 25.3 der Abluftleitung 17 ermöglicht ein Umschalten zwischen Verbesserung der Kühlleistung durch das Eindüsen des Produktwassers in den Umgebungsluftstrom 23 in Strömungsrichtung vor dem Fahrzeugkühler 20 und einer idealen Verdampfung des Produktwassers, wenn dieses in Strömungsrichtung des erwärmten Umgebungsluftstroms 23 nach dem Fahrzeugkühler 20 in diesen eingebracht wird.
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In der Darstellung der 2 ist rein beispielhaft ein Aufbau zu erkennen, bei welchem der Lüfter 24 in Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms 23 vor dem Fahrzeugkühler 20 angeordnet ist. Auch hier sind wiederum drei Enden 25 der Abluftleitung 17 möglich. Diese sind mit 25.4, 25.5 und 25.6 bezeichnet. Die Enden 25.4 und 25.5 liegen wiederum in Strömungsrichtung vor dem Fahrzeugkühler 20 und im Falle des Endes 25.4 in Strömungsrichtung vor dem Fahrzeugkühler 20 und vor dem Lüfter 24 oder in Strömungsrichtung nach diesen Aufbauten im Falle des Endes 25.6. Auch diese können einzeln oder insgesamt vorhanden sein und gegebenenfalls über eine Ventileinrichtung 26 schaltbar untereinander verbunden werden.
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Zusätzlich ist es dabei möglich, eines oder jedes der Enden 25 mehrfach auszubilden, sodass beispielsweise über den Umfang des Fahrzeugkühlers 20 verteilt an mehreren Stellen, vorzugsweise jeweils in der gleichen Position hinsichtlich der Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms 23, die Abluft und das Produktwasser eingebracht werden. Dies kann für eine gleichmäßigere Verteilung des Produktwassers innerhalb des Umgebungsluftstroms sorgen und somit Verteilung und Verdampfung von flüssigem Produktwasser in dem Umgebungsluftstrom 23 verbessern.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Enden 25 der Abluftleitung 17 so ausgebildet sind, dass diese eine Zerstäubung des flüssigen Produktwassers unterstützen. Sie können dafür in der Art einer Düse ausgebildet sein, welche vorzugsweise durch eine Querschnittsverengung im Endbereich der Abluftleitung 17 realisiert ist. In der Darstellung der 3 sind beispielhaft zwei derartige Düsen 27 im Bereich des Endes 25 der Abluftleitung 17 dargestellt. In der Darstellung der 3a wird die Querschnittsverengung durch eine klassische Düsenform erzielt, welche eine Zerstäubung des flüssigen Wassers zur Folge hat, ohne dass der Aufbau sehr aufwändig wäre. In der Darstellung der 3b wird das Ende 25 der Abluftleitung 17 verschlossen und über einzelne über den Umfang verteilte Öffnungen 28 wird die Düsenwirkung erzielt. Dies kann durch einen optional angedeuteten Kegel 29 im Inneren des Endes 25 der Abluftleitung nochmals verbessert werden, da auch dieser einen entsprechenden Einfluss auf den Querschnitt des Endes 25 der Abluftleitung 17 nimmt. Weitere alternative Ausführungsformen einer einfachen Düse im Bereich des Endes 25 der Abluftleitung 17 sind selbstverständlich ebenso denkbar und möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0279191 A1 [0003, 0003]
