DE102014113622A1

DE102014113622A1 - Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung

Info

Publication number: DE102014113622A1
Application number: DE102014113622.5A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO Metz Tobias; c/o DENSO Simmet Wolfgang; c/o DENSO Györög Tibor
Original assignee: Denso Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Denso Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung zum Betrieb in einem Innenraum, insbesondere in der Fahrgastzelle (2) eines Kraftfahrzeugs (1). Sie umfasst wenigstens ein Reservoir (15) für eine freisetzbare Beeinflussungssubstanz (16), welche geeignet ist, die menschliche Klimawahrnehmung zu beeinflussen, wobei das Reservoir (15) mit dem Innenraum (2) in fluiddynamische Verbindung bringbar ist, sodass die freisetzbare Beeinflussungssubstanz (16) in die Luft des Innenraums (2) förderbar ist. Ferner ist eine Klimaanlage, insbesondere eine Kraftfahrzeugklimaanlage, mit einer solchen Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung ausgestattet, wobei mittels der Steuereinheit (8) Mittel (3–7) zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms zur Erreichung eines von dem eingestellten Klimatisierungsziel abweichenden Klimatisierungsziels einstellbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung zum Betrieb in einem Innenraum, insbesondere in der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Klimaanlage mit einer solchen Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung.
Klimaanlagen sind in den letzten Jahren weit verbreitet worden. Das Spektrum der Klimaanlagen umfasst dabei insbesondere die Klimatisierung von Innenräumen, z.B. in Gebäuden oder Fahrzeugen. Die Klimatisierungsfunktionen umfassen insbesondere Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten der Luft des betreffenden Innenraums. Dabei wird vorklimatisierte Luft der Klimaanlage mittels eines Gebläses in den Innenraum geblasen.
Des Weiteren ist es bekannt, der zugeführten, klimatisierten Luft Substanzen beizufügen, die das Wohlbefinden der in dem Innenraum befindlichen Personen steigern sollen. Dabei werden nicht nur Duftstoffe verwendet, sondern auch Substanzen, die beispielsweise die Konzentration fördern oder der Müdigkeit entgegenwirken. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung für Kraftfahrzeugklimaanlagen, um die Aufmerksamkeit und damit die Fahrsicherheit des Fahrers positiv zu beeinflussen.
Eine Klimaanlage ermöglicht zwar das komfortable Einstellen eines Klimatisierungsziels bzw. einer Wunschklimatisierung. Eine energiesparende Einstellung der Klimaanlage läuft dabei allerdings oft einem maximalen Komfortziel zuwider.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Ansätze zur Raumklimatisierung aufzuzeigen, welche dazu beitragen, den Energieverbrauch beim Klimatisieren zu senken.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach Anspruch 1 sowie durch eine Klimaanlage nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung zum Betrieb in einem Innenraum umfasst wenigstens ein Reservoir für eine freisetzbare Beeinflussungssubstanz, welche geeignet ist, die menschliche Klimawahrnehmung zu beeinflussen. Das Reservoir ist dabei mit dem Innenraum in fluiddynamische Verbindung bringbar, sodass die freisetzbare Beeinflussungssubstanz in die Luft des Innenraums förderbar ist. Hierdurch wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, dass durch Verwendung der Beeinflussungssubstanz der Innenraum in der Tat gar nicht oder wenigstens nicht so stark klimatisiert werden muss, wie dies objektiv nötig wäre. Durch die menschliche Klimawahrnehmung kann subjektiv ein unkomfortableres Innenraumklima ggf. noch als akzeptabel wahrgenommen werden, sodass auf die Klimatisierung einer temperatur- und/oder feuchteändernden Klimaanlage verzichtet werden kann, bzw. dass deren Betrieb vergleichsweise reduziert werden kann. Hieraus ergibt sich ein Energieeinsparpotential.
Prinzipiell kann jede Umgebung auf diese Weise klimabeeinflusst werden. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klimabeeinflussung von Innenräumen von Gebäuden verwendet werden. Insbesondere eignet sie sich für Fahrgastzellen in einem Kraftfahrzeug, weil hier die Anpassung an ein Klimatisierungsziel wegen ggf. sich schnell ändernder Umgebungseinflüsse besonders komplex ist.
Die Beeinflussungssubstanz kann in beliebig geeigneter Weise aus dem Reservoir in den Innenraum freigesetzt werden. Sie kann beispielsweise passiv durch einen vorbeiströmenden Luftstrom angesaugt und somit in den Innenraum transportiert werden. Zur Dosierung des Beeinflussungsmittels kann beispielsweise ein Ventil oder eine Düse manuell oder automatisch geöffnet oder geschlossen werden, bzw. deren Öffnungsgrad verändert werden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung wenigstens eine Aktoreinheit, welche mit dem wenigstens einen Reservoir in Verbindung steht und welche die Freisetzung der Beeinflussungssubstanz unterstützt. Aktoreinheiten lassen eine präzisere Dosierung zu und sind leicht in ein elektronisch gesteuertes Gesamtsystem integrierbar. Die Aktoreinheit umfasst dabei Stellmittel zum gezielten Verändern der Fördercharakteristik aus dem Reservoir, d.h. insbesondere ein Einstellen eines zeitlichen Verlaufs und der Menge der Freisetzung der Beeinflussungssubstanz.
Besonders bevorzugt kann als Aktoreinheit eine gasfördernde Mikropumpe verwendet werden. Solche Mikropumpen sind inzwischen als kostengünstige, integrierte Chiplösungen verfügbar, sind energiesparsam im Betrieb und können Kleinstmengen im Nanoliterbereich gezielt freisetzen. Dies ermöglicht einen sparsamen Einsatz der Beeinflussungssubstanzen. Eine solche Mikropumpe ist beispielsweise in der WO2012152321A1 offenbart, dessen Inhalt hiermit in der vorliegenden Offenbarung mit eingeschlossen sei.
Eine Weiterbildung der Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung ist gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, durch welche ein Klimatisierungsziel in dem Innenraum erfassbar ist und durch welche in Abhängigkeit von dem Klimatisierungsziel die Beeinflussungssubstanz aus dem Reservoir in die Luft des Innenraums freisetzbar ist. Falls eine zuvor erwähnte Aktoreinheit bzw. Mikropumpe verwendet wird, wird diese entsprechend von der Steuereinheit angesteuert. Die Anbindung an eine solche Steuereinheit erlaubt nicht nur das automatisch gesteuerte Freisetzen der Beeinflussungssubstanz, sondern zugleich das Ausbilden eines Regelkreises auf ein von außen eingegebenes Klimatisierungsziel. Das Klimatisierungsziel wird dabei typischerweise von einem Nutzer durch an sich bekannte Stellglieder oder Bedienelemente eingegeben, in elektrische Signale umgewandelt und an die Steuereinheit übermittelt.
Die Steuereinheit ist dabei nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit wenigstens einem Sensor und/oder einer Kamera verbunden. Mittels der Steuereinheit sind dann Sensordaten und/oder Kameradaten erfassbar, welche Informationen zur Positionierung und/oder der Atmung von in dem Innenraum befindlichen Personen enthalten. In Abhängigkeit dieser sensorbasierten und/oder kamerabasierten Informationen ist dann die Fördercharakteristik der Aktoreinheit anpassbar. Beispielsweise kann die relative Position der Personen in dem Innenraum erfasst werden und damit eine optimale Einsprühtiefe in den Innenraum ermittelt werden, sodass das Freisetzen der Beeinflussungssubstanz hierauf eingestellt werden kann. Insbesondere können auch aus einer Mehrzahl an Aktoreinheiten eine oder mehrere ausgewählt werden und somit ein gezielterer Einsatz der Beeinflussungssubstanz erfolgen. Bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug kann beispielsweise zwischen einer Fahrer- oder Beifahrerposition unterschieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist – unter Verwendung der Informationen der Atmung von in dem Innenraum befindlichen Personen – mittels der Steuereinheit die Fördercharakteristik mit dem Atemzyklus wenigstens einer in dem Innenraum befindlichen Person synchronisierbar. Hierbei kann die Menge der freigesetzten Beeinflussungssubstanz weiter reduziert werden. Beispielsweise wird die Beeinflussungssubstanz gezielt vor dem Einatmen in die Nähe vom Mund-Nasenraum eingesprüht. Auf diese Weise wird auch verhindert, dass die Beeinflussungssubstanz durch die Atembewegungen unkontrolliert im gesamten Innenraum verteilt wird.
Die Steuereinheit kann auch derart steuerbar sein, dass die Dosierung der einzusprühenden Beeinflussungssubstanz unterhalb der olfaktorischen Bewusstseinsschwelle liegt. Dies hat den Vorteil, dass ein besonders substanzsparendes Freisetzen ermöglicht wird. Für den Fall, dass die betreffende Person über den Einsatz der Beeinflussungssubstanz nicht informiert wurde, wird auch eine Verwirrung oder Ablenkung vermieden, indem die betreffende Person sich nicht geneigt sieht, die Entstehung des plötzlichen Geruchs zu ergründen. Es sei aber darauf hingewiesen, dass als Gegenmaßnahme aber in jedem Fall vor der Benutzung geräteseitig ein entsprechender Hinweis zur Verfügung gestellt werden kann, beispielsweise durch eine Ansage oder durch eine Anzeige beim Einschalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beeinflussungssubstanz in dem Reservoir voreingefüllt ist. Alternativ oder auch zusätzlich ist die Beeinflussungssubstanz ausgewählt aus einer Gruppe von Substanzen, welche das individuelle Temperaturempfinden verändert. Die Beeinflussungssubstanz umfasst dann vorzugsweise Menthol und/oder Capsaicin. Menthol – wie auch andere pfefferminzähnliche Pflanzen – bewirkt, dass die tatsächliche Temperatur kühler wahrgenommen wird. Capsaicin – wie auch andere paprikaähnliche Pflanzen – bewirkt, dass die tatsächliche Temperatur wärmer wahrgenommen wird. Menthol und Capsaicin lassen sich leicht als Substanz extrahieren und sie sind für den menschlichen Organismus allgemein gut verträglich. Es können je erfindungsgemäßer Vorrichtung mehrere Reservoire vorgesehen sein, wobei wenigstens eines der Reservoire eine Substanz umfasst, welche die tatsächliche Temperatur kühler wahrnehmen und eine Substanz, welche die tatsächliche Temperatur wärmer wahrnehmen lässt.
Erfindungsgemäß ist eine Klimaanlage, insbesondere Kraftfahrzeugklimaanlage, mit einer Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung ausgestattet. Diese umfasst dazu vorteilhafterweise eine Steuereinheit, Mittel zum Einstellen eines Klimatisierungsziels sowie Mittel zum Anpassen eines in den Innenraum gerichteten, klimatisierenden Luftstroms zur Erreichung des eingestellten Klimatisierungsziels. Die erfindungsgemäße Klimaanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit die Aktoreinheit zur Freisetzung der Beeinflussungssubstanz aus dem Reservoir ansteuerbar ist und dass die Mittel zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms zur Erreichung eines von dem eingestellten Klimatisierungsziel abweichenden Klimatisierungsziels einstellbar sind. Das abweichende Klimatisierungsziel kann auch als abgeschwächtes Klimatisierungsziel bezeichnet werden, wobei das Freisetzen des Beeinflussungsmittels in den Innenraum die subjektive Klimawahrnehmung derart verändert, dass die objektive Klimatisierung durch den in den Innenraum gerichteten, klimatisierenden Luftstrom geringer ausfallen kann. Hierdurch wird während des Betriebs der Klimaanlage Energie eingespart. Dies ist besonders relevant, wenn beim Neustart der Klimaanlage der nicht klimatisierte Innenraum plötzlich an ein dem Ist-Zustand weit entfernten Soll-Zustand angepasst werden muss. Falls dann die Klimaanlage an ihre systemseitige Leistungsgrenze gelangt, kann durch die gezielte Freisetzung der Beeinflussungssubstanz ggf. zwar nicht unmittelbar Energie eingespart werden, aber doch wenigstens der Komfort der in dem Innenraum befindlichen Personen gesteigert werden. Dies kann insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen genutzt werden, wenn z.B. bei einem Kaltstart an einem Wintermorgen ein extremer Heizwunsch bzw. in einer durch die Sonne aufgeheizten Fahrgastzelle ein extremer Kühlwunsch besteht.
Die Mittel zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms sind an sich bekannt und umfassen dabei typischerweise ein luftführendes Kanalsystem, ein Gebläse, welches im luftführenden Kanalsystem angeordnet ist, verschiedene Wärmetauscher, sowie einen Kältemittelkreis mit einem Kompressor. Die Wärmetauscher sind dabei einerseits im luftführenden Kanalsystem zur Erzeugung eines stromabwärtigen Kaltluftstroms – und im Falle eines Wärmepumpenbetriebs eines stromabwärtigen Warmluftstroms – von Luft durchströmbar, und werden andererseits von dem Kältemittel im Kältemittelkreis durchströmt. Die Mittel zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms umfassen ferner typischerweise einen Heizer, welcher im luftführenden Kanalsystem stromabwärts vom Verdampfer zur Erzeugung eines stromabwärtigen Warmluftstroms von Luft durchströmbar ist und typischerweise mit erhitztem Kühlwasser eines Verbrennungsmotors in Wärmeaustausch steht. Ferner ist typischerweise wenigstens eine Klappenanordnung vorgesehen, mittels welcher der Kaltluftstrom stromabwärts vom dem Verdampfer derart einstellbar ist, dass der Kaltluftstrom ohne Durchströmung des Heizers ganz an diesem vorbeileitbar oder wenigstens teilweise durch den Heizer hindurchleitbar ist, sodass eine Temperierung des Luftstroms ermöglicht wird. Die Steuereinheit ist mit diesen Mitteln zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms verbunden und dazu eingerichtet, einen vorgesehenen Betriebspunkt zu berechnen und daraufhin die Klappenstellung der Klappenanordnung, die Gebläseeinstellung und/oder die Kompressordrehzahl zu regeln.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Freisetzungsort der Beeinflussungssubstanz in die Fahrgastzelle dabei in räumlicher Nähe zu wenigstens einem Luftauslass der Klimaanlage. Die Beeinflussungssubstanz kann somit effektiv in den Luftstrom aus der Klimaanlage eingekoppelt werden. Dies vereinfacht ggf. auch die Dosierung.
Vorteilhafterweise sind die Drehzahlen eines solchen Kompressors und/oder eines solchen Gebläses mittels der Steuereinheit während Zeiträumen, in welchen regelmäßig oder diskontinuierlich Beeinflussungssubstanz in den Innenraum freigesetzt wird, reduzierbar gegenüber Drehzahlen, welche die Steuereinheit zur Erreichung des Klimatisierungsziels ohne Veranlassung zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanzen berechnet hätte. Durch das Reduzieren der Drehzahlen wird der Energieverbrauch des Kompressors und/oder des Gebläses reduziert.
In weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinheit der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit einem Solarsensor zur Erfassung von Sonnenstrahlung verbunden und eingerichtet, die Aktoreinheit zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanz aus dem Reservoir dann anzusteuern, wenn ein plötzlicher Anstieg von Sonnenstrahlung durch den Solarsensor erfasst wurde. Ein solches funktionales Verhalten ist besonders vorteilhaft beim Betrieb einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug aus einem Tunnel direkt in den prallen Sonnenschein ausfährt. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Aktoreinheit zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanz aus dem Reservoir dann anzusteuern, wenn die Steuereinheit eine Veränderung des Klimatisierungsziels durch die Mittel zum Einstellen des Klimatisierungsziels erfasst. Beides stellen regelmäßig Situationen dar, in welchen ein schnelles Nachregeln zu einem kurzfristig hohem Energieverbrauch der Klimaanlage führen würde. Dies kann durch das Freisetzen der Beeinflussungssubstanz gemindert werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage zum Klimatisieren der Fahrgastzelle, bei welcher eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung integriert ist,
die 2 zeigt schematisch eine Aktoreinheit, welche gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung verwendet wird und
die 3 zeigt schematisch eine mögliche Freisetzung der Beeinflussungssubstanz in der Nähe der Luftauslässe der Klimaanlage.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung als integraler Bestandteil einer Klimaanlage beschrieben. Alternativ kann die Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung auch als eigenständige Vorrichtung anstelle oder auch zusätzlich zu einer Klimaanlage eingesetzt werden (nicht dargestellt). Das gezeigte Ausführungsbeispiel betrifft ferner eine Kraftfahrzeugklimaanlage zum Klimatisieren des Innenraums des Kraftfahrzeugs. Alternativ kann die Erfindung auch für andere Innenräume verwendet werden, insbesondere für Innenräume in Gebäuden oder auch Wohncontainern oder Kapseln (nicht dargestellt).
In der 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Klimaanlage zum Klimatisieren der Fahrgastzelle 2 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist im Frontbereich einen Kältemittelkreis auf, welcher durch einen Kompressor 3 angetrieben wird. In dem Kältemittelkreis befindet sich ein an sich beliebiges, für den automobilen Einsatz geeignetes Kältemittel. Der Kältemittelkreis weist des Weiteren einen Außenwärmetauscher 4 auf, welcher im Kühlbetrieb nach auf sich bekannte Weise als Kondensator dient, an welchem heißes, komprimiertes Kältemittel stromabwärts vom Kompressor 3 Wärme an die Umgebungsluft abgibt und sich damit abkühlt. Nach Passieren des Expansionsventils 5 entspannt sich das Kältemittel unter Abnahme der Temperatur, bevor es durch den Verdampfer 6 geleitet wird. Durch ein Gebläse 7 kann Luft durch den Verdampfer 6 geblasen werden, wobei die hierdurch geleitete Luft abgekühlt, ggf. entfeuchtet und zum Klimatisieren in die Fahrgastzelle 2 eingeleitet werden kann. Der Luftstrom kann dabei durch ein System von Luftkanälen an verschiedene in die Fahrgastzelle 2 mündende Auslassdüsen 7A, 7B geleitet werden und durch Verstellen einer Klappenanordnung einen nach individuellem Wunsch veränderbare Luftströmung erzeugen (nicht dargestellt).
Der Kältemittelkreis und die weiteren Mittel zum Klimatisieren, wie z.B. das Gebläse 7 und die Luftklappen, können auch nach an sich bekannter Art beliebig anders ausgestaltet sein und sind im Sinne der vorliegenden Offenbarung nur von sekundärer Bedeutung.
Zum Erfassen eines Klimatisierungsziels oder auch Wunschklimas ist eine Bedieneinheit 10 in der Fahrgastzelle 2 vorgesehen, welche beispielsweise im Armaturenbrett, der Mittelkonsole oder am Lenkrad angeordnet ist. Die Bedieneinheit kann nach an sich bekannter Art ausgestaltet sein und z.B. Bedienknöpfe, Kippschalter, Drehschalter oder einen Touchscreen umfassen. Die Bedieneinheit 10 ist über einen Datenbus 9 mit einer Steuereinheit 8 verbunden, sodass ein über die Bedieneinheit 10 eingegebenes Klimatisierungsziel an die Steuereinheit 8 übermittelbar ist. Optional ist auch das Versenden von Signalen von der Steuereinheit 8 an die Bedieneinheit 10 möglich, beispielsweise zur Darstellung des Klimatisierungsziels auf einer Anzeigefläche oder einen Touchscreen.
Die Steuereinheit 8 ist des Weiteren direkt oder über den Datenbus 9 mit den verschiedenen Mitteln zum Anpassen des in die Fahrgastzelle 2 gerichteten, klimatisierenden Luftstroms verbunden. Insbesondere sind der Kompressor 3, das Gebläse 7 und ggf. die Klappenanordnung mit der Steuereinheit 8 verbunden und ansteuerbar. In Abhängigkeit von dem über die Bedieneinheit 10 eingestellten Klimatisierungsziels können die Drehzahlen des Kompressors 3 und des Gebläses 7 erhöht oder erniedrigt werden oder beispielsweise die Klappenanordnung von einem Frischluft- in einen Umluft-Betrieb umgeschaltet werden.
Um das Klimatisierungsziel zu erreichen, erfasst die Steuereinheit 8 regelmäßig Temperaturwerte von einem oder mehreren Temperatursensoren 11, welche mit der Steuereinheit 8 verbunden sind. Es sind beispielhaft je ein Temperatursensor 11 auf der rechten und linken Seite des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, wobei geeignet viele Temperatursensoren 11 ein Sensornetz bilden können (nicht dargestellt) und dabei sowohl die Ist-Temperatur in der Fahrgastzelle 2 an verschiedenen Positionen als auch die Umgebungstemperatur messen können. Ferner sind Solarsensoren 12 vorgesehen, welche ebenfalls mit der Steuereinheit 8 in Verbindung stehen und die Sonneneinstrahlung auf das Kraftfahrzeug 1 messen. Anhand der Temperatur- und Solardaten berechnet die Steuereinheit 8 die Ist-Abweichung und/oder die in naher Zukunft zu erwartende Abweichung zwischen Klimatisierungsziel und in der Fahrgastzelle 2 vorliegendem Klima.
Um den Energieverbrauch der Klimaanlage in vertretbaren Grenzen zu halten, ist in dem Kraftfahrzeug 1 eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung gemäß dem Ausführungsbeispiel in die Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 1 integriert. Diese umfasst zwei Aktoreinheiten 14, welche mit der Steuereinheit 8 verbunden sind und auf deren Detailaufbau mit Bezug zu der 2 näher eingegangen wird. Die Aktoreinheiten 14 sind dazu beispielsweise in der Nähe der Luftauslassdüsen im Armaturenbrett angeordnet. Alternativ sind sie versetzt dazu oder im Rückspiegelmodul angeordnet.
Die Aktoreinheit 14 umfasst ein Reservoir 15 für eine freisetzbare Beeinflussungssubstanz 16, welche geeignet ist, die menschliche Klimawahrnehmung zu beeinflussen. Als Beeinflussungssubstanz 16 wird gemäß Ausführungsform Menthol für die subjektiv wahrgenommene Abkühlung und Capsaicin für die subjektiv wahrgenommene Aufwärmung verwendet. Jedes Reservoir 15 kann mit der Fahrgastzelle 2 in fluiddynamische Verbindung gebracht werden, sodass die freisetzbare Beeinflussungssubstanz 16 in die Luft der Fahrgastzelle 2 förderbar ist.
Die Aktoreinheit 14 umfasst dabei je Beeinflussungssubstanz 16 ein Reservoir 15. Alternativ umfasst sie nur ein Reservoir 15 und es sind je zwei Aktoreinheiten 14 nebeneinander vorgesehen, sodass je nachdem, ob ein Kühlwunsch oder ein Heizwunsch vorliegt, eine Beeinflussungssubstanz 16 zum Kühlen (Menthol) oder Wärmen (Capsaicin) über das Aktoreinheit-Paar 14 freigesetzt werden kann.
Das Reservoir 15 kann insbesondere nachfüllbar sein. Die vorgesehene Beeinflussungssubstanz 16 ist vorteilhafterweise anfangs voreingefüllt und wird beispielsweise nur bei Wartungsintervallen neu befüllt. Es kann sich bei der Aktoreinheit 14 auch um ein austauschbares Modul handeln, welches als Ganzes produziert wird und nach erschöpfendem Gebrauch entsorgt wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 2 umfasst die Aktoreinheit 14 eine gasfördernde Mikropumpe 17, welche die Beeinflussungssubstanz aus dem Reservoir 15 fördern und gezielt und dosiert freisetzen kann. Zu diesem Zweck kann die Mikropumpe 17 über einen Mikrochip für die Pumpenelektronik 18 mit der Steuereinheit 8 über die elektrische Verbindung 20 und den Datenbus 9 verbunden werden. Auf die Erfassung eines Klimatisierungsziels berechnet die Steuereinheit 8 ein von dem eingestellten Klimatisierungsziel abweichendes Klimatisierungsziel, welches die Mittel zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms in geringerem Maße benötigt. Insbesondere wird die Zieldrehzahl des Kompressors 3 und des Gebläses 7 niedriger berechnet. Als ausgleichende Maßnahme wird die Pumpenelektronik 18 derart angesteuert, dass die Mikropumpe 17 Beeinflussungssubstanz 16 aus dem Reservoir 15 fördert und über den Fluid-Auslass 19 in die Luft der Fahrgastzelle 2 freisetzt. In den Zeiträumen, in denen die Beeinflussungssubstanz 16 regelmäßig oder diskontinuierlich in die Fahrgastzelle 2 freigesetzt wird, können also die Drehzahlen des Kompressors 3 und/oder des Gebläses 7 immer etwas reduziert werden gegenüber Drehzahlen, welche die Steuereinheit 8 zur Erreichung des Klimatisierungsziels das Freisetzen der Beeinflussungssubstanzen 16 berechnet hätte – und zur Erreichung des eingestellten Klimatisierungsziels auch benötigt hätte.
Eine mögliche Freisetzung der Beeinflussungssubstanz 16 ist in der 3 schematisch dargestellt. Der Fluid-Auslass 19 in die Luft der Fahrgastzelle 2 liegt hierbei in der Nähe der Luftauslassdüsen 7A bzw. 7B. Insbesondere ist für jede Luftauslassdüse 7A, 7B je ein Fluid-Auslass 19 vorgesehen. Der Fluid-Auslass 19 ist z.B. baulich in die Luftauslassdüse 7A, 7B integriert oder mündet in sie. Auf diese Weise wird der von dem Gebläse 7 erzeugte Luftstrom L zum gezielten Transportieren der Beeinflussungssubstanz 16 zum Gesichtsbereich eines Passagiers oder des Fahrers verwendet.
Um die Beeinflussungssubstanz noch gezielter einzusetzen, wird auf ein Kamerasystem 13 im Kraftfahrzeug 1 (siehe 1) zugegriffen. Das Kamerasystem 13 ist mit der Steuereinheit 8 ebenfalls über den Datenbus 9 verbunden. Die Steuereinheit 8 kann zumindest selektiv Informationen aus den Kameradaten entnehmen, welche auf die Positionierung und/oder die Atmung der Insassen in der Fahrgastzelle 2 schließen lassen.
Je nach Ausführungsform können verschiedene Algorithmen verwendet werden. Zum einen kann basierend auf der Sitzplatzbelegung durch die Steuereinheit 8 entschieden werden, welche der ggf. mehreren Aktoreinheiten 14 in welchem Maße oder überhaupt aktuiert werden. Des Weiteren kann eine Fördercharakteristik derart eingestellt werden, dass kurz vor dem Einatmen eine sehr geringfügige Dosierung freigesetzt wird, sodass auf den unmittelbar folgenden Einatmungsvorgang die Beeinflussungssubstanz 16 schon unterhalb der olfaktorischen Bewusstseinsschwelle liegt, aber unterbewusst schon zur Klimawahrnehmung wirksam ist.
Weil die Steuereinheit 8 ferner mit der Bedieneinheit 10 sowie mit den Solarsensoren 12 verbunden ist, kann damit nicht nur die objektive Klimaeinstellung durch Einstellen der Mittel zum Anpassen des in die Fahrgastzelle 2 gerichteten Luftstroms verändert werden, sondern auch die subjektive Klimaeinstellung mittel Freisetzen der Beeinflussungssubstanz 16. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 8 eingerichtet, die Aktoreinheit 14 zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanz 16 aus dem Reservoir 15 dann anzusteuern, wenn ein plötzlicher Anstieg von Sonnenstrahlung durch den Solarsensor 12 erfasst wurde und/oder wenn über die Bedieneinheit 10 die Veränderung des Klimatisierungsziels eingestellt und damit an die Steuereinheit übermittelt wurde.
In einem ersten Nutzungsszenario fährt das Kraftfahrzeug 1 in einem langen Tunnel. Die Umgebungstemperatur im Tunnel ist moderat und liegt nahe einer Mitteltemperatur gemittelt über einen längeren Zeitraum, z.B. Tage oder Wochen. Das Erreichen des Klimatisierungsziels kann somit mit relativ geringem Energieaufwand erreicht werden. Verlässt das Kraftfahrzeug 1 nun den Tunnel und trifft auf eine aufgeheizte Umgebung und zusätzlich prallen Sonnenschein, so müsste zum Erreichen des Klimatisierungsziels der Kompressor 3 zur Steigerung der Kühlleistung des Verdampfers 6 sowie das Gebläse 7 mit höherer Drehzahl betrieben werden. Dieses Hochfahren der Drehzahlen kann durch zumindest vorübergehendes Freisetzen kühlender Beeinflussungssubstanz 16, z.B. Menthol, relativ geringer ausfallen, wodurch der Energieverbrauch zur Kälteerzeugung reduziert werden kann.
In einem zweiten Nutzungsszenario wird das Kraftfahrzeug 1 gestartet, nachdem es einige Zeit in vollem Sonnenschein stark aufgewärmt wurde. Um eine rasche Abkühlung zu erreichen, müssen der Kompressor 3 und das Gebläse 7 mit maximaler Leistung laufen, bis die Ist-Klimatisierung sich an das Klimatisierungsziel in akzeptabler Weise genähert hat. Beim Starten des Kraftfahrzeugs wird die Steuereinheit 8 bzgl. des Klimatisierungsziels initialisiert und wertet dies als Eingabe bzw. Veränderung des Klimatisierungsziels. Durch zusätzliches Ansteuern der Aktoreinheit 14 kann somit zumindest vorübergehend kühlende Beeinflussungssubstanz 16, z.B. Menthol, freigesetzt werden, wodurch die erforderliche Kühlleistung geringfügig reduziert werden kann, um dasselbe subjektive Klimatisierungsgefühl zu erzeugen. Dadurch kann Energie gespart werden. Alternativ kann die Kühlleistung weiterhin maximal sein und durch das zusätzliche Freisetzen von Menthol das Komfortempfinden gesteigert werden, weil die anfängliche Diskrepanz zwischen der objektiven Ist-Klimatisierung und dem Klimatisierungsziel subjektiv geringer wahrgenommen wird.
In einem dritten Nutzungsszenario wird das Kraftfahrzeug 1 an einem kalten Wintermorgen gestartet. Weil zunächst keine oder nur geringe Motorabwärme verfügbar ist, muss entweder elektrisch zugeheizt werden oder der Kältemittelkreis im Wärmepumpenmodus betrieben werden (nicht dargestellt). In beiden Fällen ist mit einem erheblichen Energieaufwand zu rechnen, bis die Ist-Klimatisierung sich an das Klimatisierungsziel in akzeptabler Weise genähert hat. Beim Starten des Kraftfahrzeugs wird die Steuereinheit 8 bzgl. des Klimatisierungsziels initialisiert und wertet dies als Eingabe bzw. Veränderung des Klimatisierungsziels. Durch zusätzliches Ansteuern der Aktoreinheit 14 kann somit vorübergehend wärmende Beeinflussungssubstanz 16, z.B. Capsaicin, freigesetzt werden, wodurch die erforderliche Heizleistung geringfügig reduziert werden kann, um dasselbe subjektive Klimatisierungsgefühl zu erzeugen. Dadurch kann Energie gespart werden. Alternativ kann die Heizleistung weiterhin maximal sein und durch das zusätzliche Freisetzen von Capsaicin das Komfortempfinden gesteigert werden, weil die anfängliche Diskrepanz zwischen der objektiven Ist-Klimatisierung und dem Klimatisierungsziel subjektiv geringer wahrgenommen wird.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Fahrgastzelle
3: Kompressor
4: Außenwärmetauscher/Kondensator
5: Expansionsventil
6: Verdampfer
7: Gebläse
7A, 7B: Luftauslassdüsen
8: elektronische Steuereinheit
9: Datenbus
10: Bedieneinheit
11: Temperatursensor
12: Solarsensor
13: Kamerasystem
14: Aktoreinheit
15: Reservoir
16: Beeinflussungssubstanz
17: Mikropumpe
18: Pumpenelektronik
19: Fluid-Auslass
20: elektrische Verbindung
L: Luftstrom in die Fahrgastzelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012152321 A1 [0010]

Claims

Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung zum Betrieb in einem Innenraum, insbesondere in der Fahrgastzelle (2) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend – wenigstens ein Reservoir (15) für eine freisetzbare Beeinflussungssubstanz (16), welche geeignet ist, die menschliche Klimawahrnehmung zu beeinflussen, – wobei das Reservoir (15) mit dem Innenraum (2) in fluiddynamische Verbindung bringbar ist, sodass die freisetzbare Beeinflussungssubstanz (16) in die Luft des Innenraums (2) förderbar ist.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch wenigstens eine Aktoreinheit (14), vorzugsweise eine gasfördernde Mikropumpe, welche mit dem wenigstens einen Reservoir (15) in Verbindung steht und welche die Freisetzung der Beeinflussungssubstanz (16) unterstützt.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach einem der Ansprüche 1 oder 2; gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (8), – durch welche ein Klimatisierungsziel in dem Innenraum (2) erfassbar ist und – durch welche in Abhängigkeit von dem Klimatisierungsziel die Beeinflussungssubstanz (16) aus dem Reservoir (15) in die Luft des Innenraums (2) freisetzbar ist.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (8) – Sensordaten und/oder Kameradaten erfassbar sind, welche Informationen zur Positionierung und/oder der Atmung von in dem Innenraum (2) befindlichen Personen enthalten, und – die Fördercharakteristik der Aktoreinheit (14) in Abhängigkeit dieser sensorbasierten und/oder kamerabasierten Informationen anpassbar ist.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (8) die Fördercharakteristik mit dem Atemzyklus wenigstens einer in dem Innenraum (2) befindlichen Person synchronisierbar ist.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (14) durch die Steuereinheit (8) derart steuerbar ist, dass die Dosierung der einzusprühenden Beeinflussungssubstanz (16) unterhalb der olfaktorischen Bewusstseinsschwelle liegt.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungssubstanz (16) in dem Reservoir (15) voreingefüllt ist und das individuelle Temperaturempfinden verändert.
Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungssubstanz (16) in dem wenigstens einen Reservoir (15) Menthol und/oder Capsaicin umfasst.
Klimaanlage, insbesondere Kraftfahrzeugklimaanlage mit – Mitteln (10) zum Einstellen eines Klimatisierungsziels, – Mitteln (3–7) zum Anpassen eines in den Innenraum (2) gerichteten, klimatisierenden Luftstroms zur Erreichung des eingestellten Klimatisierungsziels und – einer Vorrichtung zum Beeinflussen der Klimawahrnehmung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (8) – die Aktoreinheit (14) zur Freisetzung der Beeinflussungssubstanz (16) aus dem Reservoir (15) ansteuerbar ist und – die Mittel (3–7) zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms zur Erreichung eines von dem eingestellten Klimatisierungsziel abweichenden Klimatisierungsziels einstellbar sind.
Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Freisetzungsort (19) der Beeinflussungssubstanz (16) in die Fahrgastzelle (2) in räumlicher Nähe zu wenigstens einem Luftauslass (7A, 7B) liegt.
Klimaanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3–7) zum Anpassen des klimatisierenden Luftstroms einen Kompressor (3) eines Kältemittelkreislaufs und/oder ein Gebläse (7) umfassen, deren Drehzahlen mittels der Steuereinheit (8) während Zeiträumen, in welchen regelmäßig oder diskontinuierlich Beeinflussungssubstanz (16) in den Innenraum (2) freigesetzt wird, reduzierbar sind gegenüber Drehzahlen, welche die Steuereinheit (8) zur Erreichung des Klimatisierungsziels ohne Veranlassung zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanzen (16) berechnet hätte.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) mit einem Solarsensor (12) zur Erfassung von Sonnenstrahlung verbunden ist und eingerichtet ist, die Aktoreinheit (14) zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanz (16) aus dem Reservoir (15) dann anzusteuern, wenn ein plötzlicher Anstieg von Sonnenstrahlung durch den Solarsensor (12) erfasst wurde.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) eingerichtet ist, die Aktoreinheit (14) zum Freisetzen der Beeinflussungssubstanz (16) aus dem Reservoir (15) dann anzusteuern, wenn die Steuereinheit (8) eine Veränderung des Klimatisierungsziels durch die Mittel (10) zum Einstellen des Klimatisierungsziels erfasst.