DE102015201364B4

DE102015201364B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015201364B4
Application number: DE102015201364.2A
Authority: DE
Inventors: Volker Scheer; Jan FASSBENDER
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: US20160213802A1; DE102015201364A1; CN105818642A

Abstract

Vorrichtung (1) zur Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Duftstoff (2), enthaltend einen Tank (3) für den Duftstoff (2) und ein Pumpmittel (4), das mit dem Tank (3) verbunden ist, um den Duftstoff (2) in einen Lüftungs- oder Heizungskanal (5) des Innenraums einzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpmittel (4) und dem Inneren des Lüftungs- oder Heizungskanals (5) ein Kapillarkörper (6) angebracht ist, der als Geruchsverschluss fungiert.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Duftstoff, enthaltend einen Tank für den Duftstoff und ein Pumpmittel, das mit dem Tank verbunden ist, um den Duftstoff in einen Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums einzubringen.
Solche Beduftungsvorrichtungen sind bekannt und werden eingesetzt, um den Fahrzeuginsassen ein angenehmes Empfinden zu vermitteln, und so den Fahrkomfort und das Wohlbefinden zu verbessern, oder auch um schlechte oder als unangenehm empfundene Gerüche im Fahrzeuginnenraum zu überlagern.
Eine Vorrichtung zum Einbringen mindestens einer Substanz, insbesondere eines Parfüms, in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs, ist aus der FR2821797A1 bekannt. Die Vorrichtung enthält einen Parfümtank und ein mit dem Tank verbundenes Pumpmittel, um Parfüm tropfenweise in einen Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums einzubringen. Weiterhin enthält sie ein Heizelement, auf dem Parfümtropfen verdampft werden, wobei das Heizelement ein elektronisches Bauteil oder ein zu einem solchen Bauteil gehörender Kühlkörper ist. Die Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Dosierung und Verdampfung des Parfüms, und insbesondere die erzeugte Duftwirkung, nicht präzise gesteuert werden können. Durch die tropfenweise Bereitstellung des Duftstoffes kann besonders nach Abschalten des Pumpmittels ein Rest zwischen Pumpmittel und Heizelement verbleiben, der dann langsam verdampft und weiterhin eine Duftwirkung erzeugt. Auch kann durch selektive Verdampfung leichtflüchtiger Bestandteile des Duftstoffes in einer solchen Restmenge zwischen Pumpmittel und Heizelement eine Änderung des Geruchseindrucks bewirkt werden.
In der KR20060073129A wird eine in die Klimaanlage eines Fahrzeugs installierte Vorrichtung zur Beimischung eines Aromastoffes in die Zuluft zur Klimatisierung des Fahrzeuges beschrieben. Ein Docht fördert den Aromastoff durch seine Kapillarwirkung aus einem Behälter in eine Luftleitung, die dem Gebläse der Klimaanlage, und damit der Hauptluftführung parallelgeschaltet ist, wobei die Eintrittsöffnung für den Docht in der Luftleitung mit einem Heizelement versehen ist. Durch Anpassung der Heizwirkung des Heizelements kann die Verdampfung und damit auch die Nachförderung des Aromastoffes durch den Docht geregelt werden. An beiden Enden der Luftleitung kann die Luftströmung durch die Luftleitung eingestellt werden. Auch bei dieser Vorrichtung ergibt sich der Nachteil, dass beim Abschalten eine Restmenge an Aromastoff im Docht verbleibt. Über die relativ große Oberfläche des Dochtes wird dann auch bei abgeschalteter Heizung Aromastoff weiterverdampft, und sogar über den Docht nachgefördert. Selbst wenn eine Luftdurchströmung der eigens vorgesehenen Luftleitung unterbunden wird, und damit der verdampfte Aromastoff nicht mehr in die Zuluft zur Klimatisierung des Fahrzeugs eingebracht wird, kann durch selektive Verdampfung und Alterung des Aromastoffes in dem dann abgeschlossenen Luftvolumen eine Änderung und ein ungleichmäßiges Auftreten des Geruchseindrucks beim Wiedereinschalten entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei dem Problem der Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs eine Beduftungsfunktion bereitzustellen, die präzise ein- und ausgeschaltet werden kann. Nach dem Ausschalten, insbesondere nach dem Abschalten eines Pumpmittels, soll keine Nachverdampfung einer Restmenge an Duftstoff stattfinden. Weiterhin soll unmittelbar nach dem Einschalten der Duftstoff in einem Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums bereitgestellt werden und die Verdampfung beginnen können.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7, indem zwischen dem Pumpmittel und dem Inneren des Lüftungs- oder Heizungskanals ein Kapillarkörper angebracht ist, der als Geruchsverschluss fungiert. Unter einem Kapillarkörper ist dabei eine Vorrichtung zu verstehen, in der bei Kontakt mit einer Flüssigkeit Kapillarkräfte auf diese Flüssigkeit wirken, so dass ein Kapillardruck entsteht. Die Kapillarkräfte können etwa durch eine strukturelle Porosität und/ oder kleine Innenquerschnitte, und den damit verbundenen Kapillareffekt bei Benetzung mit einer Flüssigkeit erzeugt werden. Unter Porosität in der Struktur des Kapillarkörpers ist hierbei eine offene Porosität zu verstehen, bei der kleine Hohlräume untereinander und mit der Umgebung in Verbindung stehen. Der erzeugte Kapillardruck kann zum Transport der Flüssigkeit ausgenutzt werden, wobei der Transport ein einfacher Weitertransport oder auch eine Verteilung in verschiedene Bereiche sein kann.
Für Beduftungsvorrichtungen wird oft ein flüssiger Duftstoff eingesetzt, bei dem die eigentlichen Geruchsstoffe in einer Trägerflüssigkeit gelöst sind. Duftöle können als Beispiel genannt werden. Durch das Verdampfen der Trägerflüssigkeit werden die Geruchsstoffe freigesetzt und in der Luft verteilt, und erzielen so den gewünschten Dufteffekt. Der Flüssigkeitstransport aus einem Tank zu der Stelle, an der der Duftstoff verdampft wird, kann dabei ganz oder teilweise durch einen Kapillareffekt realisiert werden. Bei der Auslegung einer Kapillare wird durch Anpassung des Innendurchmessers mindestens eines Kapillarkanals an die zu transportierende Flüssigkeit, insbesondere an ihre Oberflächenspannung und den Benetzungswinkel, der erreichbare Kapillardruck und damit auch die gegen die Schwerkraft zu erzielende Steighöhe der Flüssigkeit festgelegt.
Erfindungsgemäß wird der Kapillarkörper so ausgelegt, dass seine Kapillarwirkung bei abgeschaltetem Pumpmittel nicht ausreicht, den Duftstoff über den gesamten Weg bis zu dem Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums zu transportieren, aber dennoch ein Zurückfließen des Duftstoffes in das Pumpmittel oder den Tank verhindert. Dadurch kann er als Geruchsverschluss der Beduftungsvorrichtung fungieren. Der Transport des Duftstoffes aus dem Tank in den Kapillarkörper und bis zu der Stelle, von wo ab der Kapillareffekt zum Weitertransport genutzt werden kann, erfolgt wie bekannt durch ein Pumpmittel. Ist das Pumpmittel nicht in Betrieb, so ergibt sich ein Flüssigkeitsstand in dem Kapillarkörper, der sich erfindungsgemäß an einer Stelle einpendelt, wo aufgrund einer sehr geringen freien Oberfläche, die mit Luft in Kontakt steht, keine nennenswerte Nachverdampfung des Duftstoffes oder von Bestandteilen des Duftstoffes stattfinden kann. Dadurch wird die Funktion als Geruchsverschluss ermöglicht, d.h. es wird kein Duft oder Geruch erzeugt, wenn das Pumpmittel nicht in Betrieb ist. Außerdem verhindert der Kapillareffekt ein Zurückfließen des Duftstoffes in das Pumpmittel oder den Tank, was beim Wiedereinschalten von Vorteil ist, da der Duftstoff so unmittelbar nach dem Einschalten in einem Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums bereitgestellt werden kann.
Um eine effektivere Verdampfung des Duftstoffes in dem Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums zu erreichen, ist es vorteilhaft, den Kapillarkörper zumindest teilweise zu beheizen, so dass der Duftstoff bei einem höheren Sättigungspartialdruck verdampft, wodurch er besser von der Luft aufgenommen werden kann.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Kapillarkörper ein Kapillarverbund ist, d.h. ein Zusammenbau bestehend aus einem Kapillarrohr und einem porösen, flächenhaft geformten Verdampfungselement das innerhalb des Lüftungs- oder Heizungskanals von einer Luftströmung beaufschlagt wird. Flächenhaft bedeutet dabei, dass das Verdampfungselement in Bezug auf sein Volumen eine sehr große äußere Oberfläche hat, die zur effektiven Verdampfung des Duftstoffes benutzt werden kann. Das Kapillarrohr kann dann als Geruchsverschluss fungieren, wenn das Pumpmittel abgeschaltet ist, weil die sehr kleine Innen-Querschnittsfläche des Kapillarrohres nur eine sehr kleine freie Oberfläche des flüssigen Duftstoffes zulässt, über die keine relevante Menge an Geruchsstoffen freigesetzt werden kann. Das Verdampfungselement mit großer Oberfläche stellt die effiziente Verteilung und Verdampfung des Duftstoffes in dem Lüftungs- oder Heizungskanal sicher, wenn das Pumpmittel in Betrieb ist.
Wird das Verdampfungselement dabei so gestaltet, dass es von der Luftströmung vollständig durchdrungen werden kann, dann kann eine rückstandslose Verdampfung einer in dem Verdampfungselement befindlichen Menge des Duftstoffes in die Luftströmung erfolgen. Dies ist zweckmäßig, um sofort nach dem Ausschalten der Beduftungsfunktion weitere Geruchserzeugung aus einer noch verbleibenden Restmenge des Duftstoffes zu verhindern.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Verdampfungselement ein elektrisches Heizelement ist. Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit, dieses durch Anlegen einer elektrischen Spannung direkt zu beheizen. Es kommt ein elektrischer Strom durch das Verdampfungselement zustande, wobei der elektrische Widerstand des Verdampfungselementes eine Verlustleistung erzeugt, die in Form von Wärme anfällt. Mit der Spannung kann dann die Heizleistung eingestellt werden. Die bei einer bestimmten Spannung erzeugte Heizleistung kann beispielsweise durch Variation von Materialauswahl oder Materialdicke oder beispielsweise eines Drahtquerschnitts angepasst werden. Die Selbstaufheizung des Verdampfungselementes hat dabei den besonderen Vorteil, dass die Heizwirkung sehr schnell ein- und ausgeschaltet werden kann und keine zusätzlichen Wärmekapazitäten erwärmt werden müssen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Verdampfungselement ein Gitternetz enthält, das für die Luftströmung in dem Lüftungs- oder Heizungskanal einen geringen Widerstand darstellt, besonders wenn die Beduftungsfunktion ausgeschaltet ist und das Verdampfungselement nicht mit Duftstoff belegt ist. Der Luftdurchsatz in dem Lüftungs- oder Heizungskanal wird dann möglichst wenig beeinflusst. Auch die Erzeugung von Luftströmungsgeräuschen kann durch die Ausgestaltung des Verdampfungselements als Gitternetz verringert oder verhindert werden. Zudem ermöglicht der Kapillareffekt in einem engmaschigen Gitter eine effiziente Verteilung des Duftstoffes auf der Gitteroberfläche.
In ähnlicher Weise kann das Verdampfungselement auch als Wabenstruktur ausgeführt sein, wodurch in dem Lüftungs- oder Heizungskanal gleichzeitig eine Gleichrichtung der Luftströmung und/ oder Minderung von Strömungsgeräuschen erzielt werden kann.
Zum Betrieb der erfinderischen Beduftungsvorrichtung bietet sich ein Verfahren an, bei dem das Pumpmittel zur Förderung des Duftstoffes eingeschaltet wird, wenn eine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll, so dass der Duftstoff durch den Kapillarkörper in den Lüftungs- oder Heizungskanal eingebracht wird. Wenn keine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll, wird das Pumpmittel zur Förderung des Duftstoffes dagegen abgeschaltet, so dass der Fluss des Duftstoffes angehalten wird und der Duftstoff im Inneren des Kapillarkörpers an einer Stelle verbleibt, wo aufgrund einer sehr geringen freien Oberfläche, die mit Luft in Kontakt steht, keine nennenswerte Nachverdampfung des Duftstoffes oder von Bestandteilen des Duftstoffes stattfindet und der Kapillarkörper somit als Geruchsverschluss fungiert.
Vorteilhaft ist es auch, wenn bei dem Beduftungsverfahren der Kapillarkörper beheizt oder teilweise beheizt wird, wenn eine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll, so dass der Duftstoff effektiver verdampft werden kann. Wenn keine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll, kann die Beheizung oder teilweise Beheizung des Kapillarkörpers abgeschaltet werden, sobald der Duftstoff im beheizbaren Bereich des Kapillarkörpers verdampft ist, so dass keine nennenswerte Nachverdampfung einer Restmenge des Duftstoffes oder von Bestandteilen des Duftstoffes stattfindet.
In 1 ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dargestellt.
Die Vorrichtung 1 zur Beduftung des Innenraums eines Kraftfahrzeuges enthält einen Duftstoff 2, der in flüssiger Form in einem Tank 3 bevorratet wird. Ein Pumpmittel 4, das eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe sein kann, stellt den Duftstoff 2 unter Druck stehend in einem Kapillarkörper 6 bereit, der in einen Lüftungs- oder Heizungskanal des Innenraums 5 hineinragt. Der Kapillarkörper 6 besteht dabei aus einem Kapillarrohr 7 und einem Verdampfungselement 8. Der durch das Pumpmittel 4 erzeugte Druck ermöglicht es zusammen mit der Kapillarwirkung des Kapillarrohres 7, den Duftstoff 2 in das Verdampfungselement 8 zu transportieren. Das Kapillarrohr 7 ist dabei so ausgelegt, dass die durch die Kapillarwirkung erreichbare Steighöhe h oberhalb der Füllhöhe des Duftstoffes 2 im Tank 3 alleine nicht ausreicht, den Duftstoff 2 ohne Betrieb des Pumpmittels zu fördern. Die Steighöhe h ergibt sich dabei aus: h = 2σcosθ / ρgr mit

h: Steighöhe
σ: Oberflächenspannung
θ: Kontaktwinkel
ρ: Flüssigkeitsdichte
g: Schwerebeschleunigung
r: Radius des Kapillarrohrs

Auf dem Verdampfungselement 8, das erfindungsgemäß als elektrisches Heizelement in Form eines Gitternetzes ausgeführt ist, wird der Duftstoff 2 durch Kapillarwirkung großflächig verteilt und in eine Luftströmung 9 verdampft. Dazu wird durch das Anlegen einer elektrischen Spannung 10 das Verdampfungselement von einem widerstandsbehafteter Strom durchflossen, so dass es sich durch die elektrische Verlustleistung aufheizt und dadurch die Verdampfung des Duftstoffes 2 begünstigt.

Claims

Vorrichtung (1) zur Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Duftstoff (2), enthaltend einen Tank (3) für den Duftstoff (2) und ein Pumpmittel (4), das mit dem Tank (3) verbunden ist, um den Duftstoff (2) in einen Lüftungs- oder Heizungskanal (5) des Innenraums einzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpmittel (4) und dem Inneren des Lüftungs- oder Heizungskanals (5) ein Kapillarkörper (6) angebracht ist, der als Geruchsverschluss fungiert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkörper (6) zumindest teilweise beheizt werden kann.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkörper (6) ein Kapillarverbund ist, enthaltend ein Kapillarrohr (7) und ein offen poröses, flächenhaft geformtes Verdampfungselement (8), das innerhalb der Lüftungs- oder Heizungsleitung von einer Luftströmung (9) beaufschlagt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungselement (8) ein elektrisches Heizelement ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungselement (8) ein Gitternetz enthält.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungselement (8) eine Wabenstruktur enthält.
Verfahren zur Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Duftstoff (2), insbesondere zum Betrieb einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpmittel (4) eingeschaltet wird, wenn eine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll, so dass der Duftstoff (2) in den Lüftungs- oder Heizungskanal (5) eingebracht wird, und das Pumpmittel (4) abgeschaltet wird, wenn keine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll.
Verfahren zur Beduftung eines Innenraums eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Duftstoff (2), zum Betrieb einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkörper (6) beheizt oder teilweise beheizt wird, wenn eine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll, so dass der Duftstoff effektiver verdampft werden kann, und der Kapillarkörper (6) nicht mehr beheizt wird, wenn keine Beduftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgen soll und der Duftstoff (2) im beheizbaren Bereich des Kapillarkörpers (6) verdampft ist, so dass keine nennenswerte Nachverdampfung des Duftstoffes (2) oder von Bestandteilen des Duftstoffes (2) stattfindet.