DE102019125176A1

DE102019125176A1 - Kondensationsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kondensationsverfahren

Info

Publication number: DE102019125176A1
Application number: DE102019125176.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Dreschers; Moritz Lipperheide; Björn Stell; Hilmar SCHICHLEIN
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2021-03-18
Also published as: WO2021052680A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kondensationsvorrichtung und ein Kondensationsverfahren für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug.Die Nutzung der Kondensationsvorrichtung und/oder des Kondensationsverfahrens dient der Gewinnung von Wasser aus der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft.Somit unterstützen die vorgeschlagene Kondensationsvorrichtung und das vorgeschlagene Kondensationsverfahren die Bereitstellung von Wasser im Kraftfahrzeug und begegnen damit dem stetig steigenden Bedarf von Wasser während dem Kraftfahrzeugbetrieb.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kondensationsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kondensationsverfahren.
Wasser erlangt in modernen Kraftfahrzeugen in Form einer Betriebsflüssigkeit einen stetig wachsenden Stellenwert, wobei sowohl der Bedarf an Wasser für den Kraftfahrzeugbetrieb als auch die Anzahl der Anwendungsbereiche weiter zunimmt.
Zunächst wurde Wasser überwiegend für die Reinigung von Front- und Heckscheibe sowie der Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Dabei wurde das Wasser überwiegend in Kombination mit einem Reinigungsmittel in einem Betriebsstoffbehälter mitgeführt und im Bedarfsfall durch Betätigen einer Pumpe auf die zu reinigenden Scheiben aufgebracht.
Zwischenzeitlich wird Wasser im Kraftfahrzeug unter anderem zusätzlich auch als Betriebsflüssigkeit für die Reinigung von Sensoroberflächen und als Kühlmedium etwa zur Kühlung der Bremsanlage oder der Motorfrischluft genutzt.
Insbesondere die Reinigung von Sensoroberflächen erlangt im Zuge der wachsenden Leistungsfähigkeit von Fahrerassistenzsystemen und der gleichermaßen zugenommenen Anzahl von in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Sensoren für die Fahrerassistenzsysteme eine stetig wachsende Bedeutung.
Im Hinblick auf die Zielsetzung von teilautonom und/oder vollautonom fahrenden Kraftfahrzeugen ist auch ein fehlerfreier Sensorbetrieb sowie eine hohe Verfügbarkeit eines entsprechenden Sensors für den sicheren Betrieb von Fahrerassistenzsystemen bedeutend. Durch die Verschmutzung von Kraftfahrzeugen verschmutzen gleichermaßen auch die zugehörigen Sensoroberflächen, wodurch eine schonende und gründliche Reinigung der Sensoroberflächen für den fehlerfreien Betrieb der Sensoren und damit die von dem Fahrerassistenzsystem ausgehende Sicherheit entscheidend ist.
Als Kühlmedium wird Wasser unter anderem zur Kühlung der Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, wodurch die Effizienz der Bremsenkühlung gesteigert werden und damit die an einer Radaufhängung mit dem Rad mitschwingende Masse reduziert werden kann.
Ebenfalls wird Wasser in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor zur Kühlung des in den Motorraum eintretenden Gasvolumens eingesetzt, wodurch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors gesteigert werden kann.
Im Stand der Technik ist es bekannt, dass Wasser im Kraftfahrzeug in einem Betriebsstoffbehälter vorgehalten wird, welcher entsprechend dem Verbrauch von Wasser nachgefüllt werden muss.
In Folge des zunehmenden Bedarfs von Wasser in einem Kraftfahrzeug führt dies zu häufigerem Nachfüllen und/oder zu größeren Betriebsstoffbehältern für Wasser.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Kondensationsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Gewinnung von Wasser aus der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft, umfassend einen Wärmetauscher und/oder ein Expansionsventil, eine Sammelvorrichtung und einen Betriebsstoffbehälter, wobei die Sammelvorrichtung zum Sammeln von an dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil kondensiertem Wasser eingerichtet ist, wobei der Betriebsstoffbehälter zum Speichern von Wasser eingerichtet ist, wobei die Sammelvorrichtung und der Betriebsstoffbehälter über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsleitung dazu eingerichtet ist, dass zwischen der Sammelvorrichtung und dem Betriebsstoffbehälter eine Fluidkommunikation herstellbar ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können.

Unter „Kondensation“ wird der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand verstanden.
Je nach Art des Nukleationsprozesses lassen sich zwei grundlegende Typen der Kondensation unterscheiden. Bedingung ist in jedem Fall, dass die Gasphase bezüglich des kondensierenden Bestandteils, insbesondere Wassermolekülen, übersättigt ist. Vereinigen sich einzelne Wassermoleküle bei ihrem Zusammentreffen innerhalb des Gases, insbesondere der Umgebungsluft, so spricht man von einer „homogenen Kondensation“. Dazu ist es notwendig, dass sich ausreichend langsame Wassermoleküle ohne Beteiligung von Grenzflächen zu größeren Strukturen zusammenfinden. Dieser Prozess ist nur bei einer hohen Übersättigung von in der Regel mehreren hundert Prozent möglich.
Im Gegensatz dazu benötigt man bei der „heterogenen Kondensation“ nur sehr geringe Übersättigungen von oft sogar unter einem Prozent. Diese Form der Kondensation erfolgt an bereits existierenden Oberflächen, also im Regelfall an in der Gasphase schwebenden festen Partikeln, den Kondensationskernen bzw. Aerosolteilchen. Diese fungieren in Bezug auf das jeweilige Gas als eine Art Teilchenfänger, wobei im Wesentlichen der Radius und die chemischen Eigenschaften des Partikels bestimmen, wie gut die Gasteilchen an ihm haften bleiben. Analog gilt dies auch für Oberflächen nicht partikulärer Körper, insbesondere für die Oberfläche eines Wärmetauschers und/oder eines Expansionsventils.
Ein „Kondensat“ ist das flüssige Produkt einer Kondensation.
Unter einer „Kondensationsvorrichtung“ wird eine Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, kondensierendes Wasser aufzufangen. Vorzugsweise ist eine Kondensationsvorrichtung dazu eingerichtet, die Kondensation von Wasser zu unterstützen und das aufgefangene Wasser zur späteren Nutzung zu speichern.
Besonders bevorzugt weist eine Kondensationsvorrichtung einen Sprühkopf auf, welcher dazu eingerichtet ist eine Flüssigkeit und/oder einen Sprühnebel freizusetzen, wobei der Sprühnebel besonders bevorzugt so beschaffen ist, dass er die heterogene Kondensation unterstützt.
Ein „Kraftfahrzeug“ wird als ein durch einen Motor angetriebenes Fahrzeug verstanden. Vorzugsweise ist ein Kraftfahrzeug nicht an eine Schiene gebunden oder zumindest nicht dauerhaft spurgebunden.
„Wasser‟ ist vorzugsweise eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff und Wasserstoff. Wasser kann die Aggregatzustände fest, flüssig und/oder gasförmig einnehmen. Vorzugsweise wird unter „Wasser“ nachfolgend Wasser in flüssigem Aggregatzustand verstanden. Insbesondere ist Wasser im flüssigen Aggregatzustand durchsichtig sowie weitgehend farb-, geruch- und geschmacklos. Unter „Wasser“ kann hier insbesondere nicht nur ein chemisch reines Wasser aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff verstanden werden, sondern auch ein verunreinigtes Wasser, welches Verunreinigungen enthält. Bei Verunreinigungen sei unter anderem an Staub, Schmutz, Reinigungsmittel, Frostschutzmittel, Betriebsstoffe, Zusatzmittel oder dergleichen gedacht.
Unter einer das Kraftfahrzeug „umgebenden Luft“ wird die Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs verstanden, von der das Kraftfahrzeug auch umströmt und/oder durchströmt werden kann. Vorzugsweise wird unter der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft auch die im Kraftfahrzeug befindliche Innenraumluft verstanden, wobei die Innenraumlauft bevorzugt mit der das Kraftfahrzeug umströmenden Luft ausgetauscht werden kann.
Ein „Wärmetauscher“ ist eine Vorrichtung, die thermische Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen Stoffstrom überträgt. Vorzugsweise sind die Stoffströme eines Wärmetauschers räumlich durch eine wärmedurchlässige Wand getrennt.
Besonders bevorzugt ist ein Wärmetauscher ein Verdampfer, wobei ein innerer Stoffstrom unter Wärmeaufnahme verdampft. Vorteilhaft wird der aufgenommene Wärmestrom über die wärmedurchlässige Wand in den Stoffstrom eingebracht. In diesem Fall nimmt die wärmedurchlässige Wand ihrerseits einen Wärmestrom aus dem umgebenden Stoffstrom auf. Dieser umgebende Stoffstrom ist vorzugsweise die Umgebungsluft des Wärmetauschers.
Konkret ist unter anderem denkbar, dass es sich bei dem inneren Stoffstrom um ein Kältemittel handelt, welches in einem geschlossenen Kreislauf bewegt wird und nacheinander verschiedene Aggregatzustandsänderungen erfährt.
Ein „Expansionsventil“ ist eine Vorrichtung, die durch eine lokale Verengung des Strömungsquerschnitts den Druck des durchfließenden Fluids, insbesondere des inneren Stoffstroms, vermindert und damit eine Volumenzunahme bzw. Expansion des Fluids bewirkt. Im allgemeinen Sprachgebrauch kann ein Expansionsventil auch als Drossel oder als Drosselventil bezeichnet sein. Eine einfache Bauform eines Expansionsventils kann durch eine Einschnürung einer Rohrleitung, durch die das Fluid strömen kann, ausgeführt sein.
Ist das Fluid zumindest nach dem Durchströmen des Expansionsventils gasförmig und handelt es sich nicht um ein idealisiertes Expansionsventil mit einer isenthalpen Zustandsänderung, so nimmt die Temperatur des Fluids bei der Expansion ab. Vorzugsweise stellt sich hierdurch ein Wärmestrom von der Umgebung des Expansionsventils in Richtung des expandierten Fluids ein, wodurch die Umgebung des Expansionsventils gekühlt werden kann.
In Abhängigkeit des Sättigungsgrades der Umgebungsluft mit Wassermolekülen kann es bei der Abkühlung der Umgebungsluft zu einer Kondensation kommen, wodurch Wassermoleküle vom gasförmigen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden. Mit anderen Worten kann es an der Oberfläche des Verdampfers vorzugsweise zu einer Ausscheidung von flüssigem Wasser aus der Umgebungsluft kommen. Vorzugsweise kann es am Expansionsventil zu einer Ausscheidung von flüssigem Wasser aus der Umgebungsluft kommen.
Unter einer „Sammelvorrichtung“ wird eine Vorrichtung verstanden, die dazu eingerichtet ist, das durch Kondensation an dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil abgeschiedene Wasser aus der Umgebungsluft aufzufangen. Vorzugsweise wird das Wasser derart aufgefangen, dass es von der Sammelvorrichtung, welche in Fluidkommunikation mit dem Betriebsstoffbehälter steht, an den Betriebsstoffbehälter abgeführt werden kann. Dabei ist konkret unter anderem denkbar, dass das Wasser in Folge der Schwerkraft von der Sammelvorrichtung zu dem Betriebsstoffbehälter fließt. Weiterhin ist denkbar, dass das Wasser mittels einer Pumpe von der Sammelvorrichtung zu dem Betriebsstoffbehälter gefördert wird. Die Pumpe kann dabei vorzugsweise Bestandteil der Sammelvorrichtung und/oder des Betriebsstoffbehälters sein.
Unter einer Sammelvorrichtung können insbesondere alle Vorrichtungen verstanden werden, welche dazu geeignet sind, das kondensierte Wasser aufzufangen und/oder aufzusammeln, insbesondere an der Oberfläche des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils, und es an einen Betriebsstoffbehälter weiterzuleiten.
Dabei sind konkret eine Vielzahl von Sammelvorrichtungsgeometrien und Materialkombinationen denkbar, die den oberhalb beschriebenen Zweck erfüllen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sei bei der Sammelvorrichtung ebenfalls daran gedacht, dass diese zumindest zu einem Teil aus Flies besteht, welches zum Aufsammeln oder Auffangen von Wasser eingerichtet ist. Insbesondere sei unter anderem vorzugsweise daran gedacht, Wasser mittelbar und/oder unmittelbar mittels dem Flies an der Oberfläche des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils aufzusammeln oder aufzufangen, wobei das Flies dazu eingerichtet ist, das gewonnene Wasser in Fluidkommunikation zu dem Betriebsstoffbehälter zu setzen, sodass das Wasser von dem Flies unmittelbar oder mittelbar an den Betriebsstoffbehälter weitergegeben werden kann.
Unter einem „Betriebsstoffbehälter“ wird eine Vorrichtung verstanden, welche in ihrem Innenraum einen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum dazu eingerichtet ist, seinen Inhalt von der Umwelt zu trennen. Ein Betriebsstoffbehälter kann dazu eingerichtet sein, sowohl Gase als auch Flüssigkeiten oder eine Mischung aus Gasen und Flüssigkeiten von der Umwelt zu trennen.
Vorzugsweise sei bei einem Betriebsstoffbehälter an einen Behälter für Wasser im flüssigen Aggregatzustand gedacht, wobei das Wasser auch Verschmutzungen aufweisen kann. Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass das Wasser in dem Betriebsstoffbehälter ein Reinigungsmittel und/oder ein Frostschutzmittel und/oder ein Zusatzmittel aufweist, wobei das Zusatzmittel besonders bevorzugt dazu eingerichtet ist, die Oberflächenspannung des in dem Behälter befindlichen Fluids zu reduzieren.
Besonders bevorzugt kann der Betriebsstoffbehälter einen Füllstutzen aufweisen, über den der Betriebsstoffbehälter manuell nachgefüllt werden kann.
Ebenfalls kann der Betriebsstoffbehälter besonders bevorzugt ein Überlaufventil aufweisen, durch welches Wasser den Betriebsstoffbehälter verlassen kann, sobald der maximale Füllstand des Betriebsstoffbehälters erreicht ist.
Unter einer „Verbindungsleitung“ wird eine Verbindung für einen Stoffstrom zwischen einem Ausgangspunkt und einem Endpunkt verstanden. Insbesondere sei bei einer Verbindungsleitung an eine Rohrleitung oder einen Schlauch oder dergleichen gedacht, womit eine „Fluidkommunikation“ zwischen einem Ausgangspunkt und einem Endpunkt herstellbar ist, sodass ein Stoffstrom, insbesondere ein Fluid, von einem Ausgangspunkt zu einem Endpunkt strömen kann.
Unter anderem sei bei einer Verbindungsleitung konkret auch daran gedacht, dass die Sammelvorrichtung und der Betriebsstoffbehälter einteilig ausgeführt sind. In Fall dieser besonders einfachen Ausführungsform wird der engste Querschnitt zwischen dem Bereich der Sammelvorrichtung und dem Bereich des Betriebsstoffbehälters als Verbindungsleitung angesehen.
Bevorzugt verbindet die Verbindungsleitung die Sammelvorrichtung und den Betriebsstoffbehälter, wobei es sich insbesondere bei dem Fluid um Wasser handelt, welches im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.
Während dem Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit eingeschalteter Innenraumklimatisierung, kann an dem Wärmetauscher, welcher den in den Fahrgastraum eintretenden Luftstrom kühlt, unter gewissen klimatischen Randbedingungen eine Kondensierung von Wasser beobachtet werden.
Je nach Auslegung der Klimaanlage kann weiterhin eine Kondensation an dem Expansionsventil beobachtet werden.
Aktuell verbleibt das kondensierte Wasser oftmals bis zum Abtropfen auf unbestimmte Zeit in der direkten Umgebung des Wärmetauschers, insbesondere zwischen den Lamellen und/oder den Rohren des Wärmetauschers, und/oder des Expansionsventils und/oder an mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelten Abscheideobjekten.
Hier wird konkret eine Kondensationsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche das an dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil und/oder mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelten Abscheideobjekten kondensierende Wasser auffängt oder aufsammelt.
Dabei ist vorgesehen, dass das aufgesammelte und/oder aufgefangene Wasser einem Betriebsstoffbehälter zugeleitet wird. Das so gewonnene Wasser kann vorzugsweise in dem Betriebsstoffbehälter gesammelt werden.
Sobald Wasser als Betriebsstoff für den Betrieb des Kraftfahrzeugs eingesetzt wird, insbesondere als Reinigungsmedium oder als Kühlmedium, kann das benötigte Wasser dem Betriebsstoffbehälter entnommen werden.
Mit anderen Worten wird hier vorgeschlagen, Wasser welches durch Kondensation im Umfeld von Bauteilen abgeschieden wird, deren Temperatur niedriger als die Umgebungstemperatur der das Fahrzeug umströmenden oder durchströmenden Luft ist, aufzufangen oder aufzusammeln und es für die Reinigungsbedürfnisse und/oder die Kühlbedürfnisse des Kraftfahrzeugs während dem Kraftfahrzeugbetrieb einzusetzen.
Hinsichtlich der Reinigungsbedürfnisse sei hier vorzugsweise an die Reinigung der Fahrzeugverglasung und/oder der Scheinwerferverglasung und/oder der Sensoroberflächen gedacht.
Hinsichtlich der Kühlungsbedürfnisse sei vorzugsweise an die Kühlung der Bremsscheiben und/oder der in den Brennraum des Motors einströmenden Luft gedacht.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass das für den Fahrzeugbetrieb benötigte Wasser zumindest nicht vollständig manuell nachgefüllt werden muss.
Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Betriebsstoffbehälter für Wasser kleiner ausgeführt werden kann, da Wasser während des Kraftfahrzeugbetriebs, insbesondere mit eingeschalteter Innenraumklimatisierung, stetig gewonnen werden kann, sodass die vorgehaltenen Mengen an Wasser und damit einhergehend auch die Größe des Betriebsstoffbehälters reduziert werden können.
Ein bevorzugte Ausführungsform kann dadurch realisiert werden, dass die Sammelvorrichtung einen Trichter aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Trichter“ ist eine Vorrichtung, mit deren Hilfe man Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, und/oder kleinkörnige Stoffe an einer vorzugsweise weiten Öffnung des Trichters aufnehmen kann, sodass der Trichter dazu eingerichtet ist, Flüssigkeiten und/oder kleinkörnige Stoffe in einer großen Querschnittsfläche einer ersten Öffnung aufzunehmen. Weiterhin weist ein Trichter eine zweite Öffnung auf, welche bevorzugt eine kleinere Querschnittsfläche als die erste Öffnung aufweist. Vorzugsweise kann über die zweite Öffnung die Flüssigkeit und/oder oder kleinkörnige Stoff an einen Behälter, eine Verbindungsleitung oder einen weiteren Abschnitt einer Sammelvorrichtung weitergegeben werden.

Konkret wird hier unter anderem vorgeschlagen, dass die Sammelvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie einen Trichter aufweist, wobei ein Fangquerschnitt des Trichters so bemessen ist, dass das kondensierte Wasser aufgesammelt und/oder aufgefangen werden kann.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Fangquerschnitt des Trichters derart bemessen und platziert ist, dass heruntertropfendes Kondenswasser in den Trichter gelangt und so mittels der hier vorgeschlagenen Kondensationsvorrichtung dem Wasserkreislauf des Kraftfahrzeugs und/oder dem Betriebsstoffbehälter für Wasser bereitgestellt werden kann.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass durch vergleichsweise einfache Mittel eine Sammelvorrichtung bereitgestellt werden kann, welche effektiv ist und preiswert umgesetzt werden kann.
Optional weist die Sammelvorrichtung einen Zwischenspeicher auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Zwischenspeicher“ wird eine Vorrichtung verstanden, welche in ihrem Innenraum einen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum dazu eingerichtet ist, seinen Inhalt von der Umwelt zu trennen. Vorzugsweise ist ein Zwischenspeicher für die Zwischenspeicherung eines Stoffstroms, insbesondere Wasser, eingerichtet. Bevorzugt ist der Zwischenspeicher dazu eingerichtet den Stoffstrom an den Betriebsstoffbehälter weiterzuleiten und kann folglich in Fluidkommunikation mit dem Betriebsstoffbehälter stehen.

Insbesondere kann ein Zwischenspeicher eine Pumpe und/oder einen Filter aufweisen.
Konkret wird hier also vorgeschlagen, dass hinsichtlich der Fluidkommunikation zwischen der Sammelvorrichtung und dem Betriebsstoffbehälter ein Zwischenspeicher zwischengeschaltet wird.
Dabei ist konkret unter anderem denkbar, dass die Sammelvorrichtung und der Zwischenspeicher einteilig ausgeführt sind. In dieser besonders einfachen Ausführungsform wird die Sammelvorrichtung von dem Zwischenspeicher begrifflich an der Stelle des engsten Querschnitts zwischen Sammelvorrichtung und Zwischenspeicher getrennt. Diese engste Stelle wird in dem Fall ebenfalls als Verbindungsleitung angesehen.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass das abgeschiedene Wasser zunächst in einem Zwischenspeicher gelagert werden kann, bevor es je nach Ausführungsform durch den Einsatz aktiver Mittel, insbesondere durch den Einsatz einer Betriebsstoffpumpe, in den Betriebsstoffbehälter verbracht wird.
Weiterhin kann so vorteilhaft auch erreicht werden, dass das abgeschiedene Wasser nach der Benutzung des Kraftfahrzeugs im Zwischenspeicher gesammelt werden kann. Es hat sich in Versuchen unerwartet gezeigt, dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs kondensiertes Wasser in die Sammelvorrichtung gelangt. Durch den hier vorgeschlagenen Zwischenspeicher kann das abgeschiedene Wasser auch nach dem Fahrzeugbetrieb sowie noch außerhalb des Betriebsstoffbehälters befindlich vorteilhaft bereits vor Verdunstung geschützt werden.
In einer zweckmäßigen Variante weist der Betriebsstoffbehälter einen Füllstandsensor auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Sensor“ ist eine Vorrichtung, ein Modul oder ein Subsystem, deren Zweck es ist, Ereignisse oder Veränderungen in seiner Umgebung zu erkennen und die Informationen an andere Elektronikgeräte zu senden.

Ein „Füllstandsensor“ ist ein Sensor, der den Füllstand des Betriebsstoffbehälters und/oder des Zwischenbehälters erfasst und die Information über den Füllstand des Betriebsstoffbehälters und/oder des Zwischenbehälters an ein Elektronikgerät weitergibt.
Hier wird vorgeschlagen, den Betriebsstoffbehälter mit einem Füllstandsensor auszurüsten.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass der Benutzer des Kraftfahrzeugs bei besonders geringem Füllstand auf den geringen Füllstand hingewiesen wird. Vorzugsweise wird vorgeschlagen den Fahrer des Kraftfahrzeugs zum Nachfüllen von Wasser aufzufüllen, sodass Wasser stetig im benötigten Umfang zur Verfügung steht und ein sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, dass der Betriebsstoffbehälter einen Frostschutzsensor aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Frostschutzsensor“ ist ein Sensor, welcher dazu eingerichtet ist zu erfassen, ob der den Sensor umgebende Stoff droht einzufrieren oder welche Umgebungsbedingungen verändert werden müssen, damit der den Sensor umgebende Stoff einfrieren würde.

Vorzugsweise handelt es sich bei einem Frostschutzsensor um einen Temperatursensor.
Vorzugsweise ist der Frostschutzsensor dazu eingerichtet die chemische Zusammensetzung des ihn umgebenden Stoffes zu bestimmen. Insbesondere kann der Frostschutzsensor dazu eingerichtet sein, den Gehalt an Frostschutzmittel in dem ihn umgebenden Stoff zu bestimmen.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs bei drohendem Einfrieren des Wassers gewarnt wird.
Der Frostschutzsensor kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform auch mit einem Heizsystem gekoppelt sein, sodass das Kraftfahrzeug durch Aufheizung des Wassers in dem Betriebsstoffbehälter vor einem Einfrieren des Wassers in dem Betriebsstoffbehälter geschützt wird. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass das einfrierende Wasser den Betriebsstoffbehälter nicht beschädigt.
Weiterhin ist konkret denkbar, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs zum Einfüllen von Frostschutzmittel in den Betriebsstoffbehälter für Wasser aufgefordert wird.
Insgesamt kann so die Kondensationsvorrichtung vor Schäden durch Einfrieren von Wasser geschützt werden. Außerdem kann erreicht werden, dass das Fahrzeug auch unter sehr kühlen Umgebungsbedingungen stetig Wasser für Reinigungs- oder Kühlaufgaben bereitstellen kann, insbesondere auch bei Temperaturen unterhalb des normativen Gefrierpunktes von Wasser.
Bevorzugt weist der Betriebsstoffbehälter ein Heizsystem auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Heizsystem“ ist eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einem Stoff Wärmeenergie zuzuführen. Vorzugsweise ist ein Heizsystem dazu eingerichtet, das Wasser in dem Betriebsstoffbehälter aufzuheizen.

Konkret sei hier daran gedacht, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Heizsystem verwendet, um das Wasser vor dem Einfrieren zu bewahren.
Ebenfalls sei an ein System gedacht, welches in Abhängigkeit der durch den Frostschutzsensor bereitgestellten Informationen das Heizsystem ohne Zutun des Fahrers des Kraftfahrzeugs autonom einschaltet, sodass eine Beschädigung der Kondensationsvorrichtung vorteilhaft verhindert und die stetige Verfügbarkeit von Wasser als Betriebsstoff gesichert werden kann, insbesondere bei sehr kalten klimatischen Bedingungen.
Optional weist die Sammelvorrichtung und/oder der Betriebsstoffbehälter eine Betriebsstoffpumpe auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Eine „Betriebsstoffpumpe“ oder eine „Pumpe“ ist eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Betriebsstoff, insbesondere Wasser, zu fördern.

Hier wird vorgeschlagen, dass die Sammelvorrichtung und/oder der Betriebsstoffbehälter eine Betriebsstoffpumpe aufweisen, mittels der das abgeschiedenen Wasser in den Betriebsstoffbehälter gefördert werden kann.
Weiterhin sei bei einer Betriebsstoffpumpe in dem Betriebsstoffbehälter auch daran gedacht, dass die Betriebsstoffpumpe dazu eingerichtet ist das Wasser in dem Betriebsstoffbehälter an die Einsatzstellen des Wassers zu fördern, insbesondere zu den zu reinigenden Oberflächen und/oder den zu kühlenden Oberflächen.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass die Förderung des Wassers von einer Betriebsstoffpumpe übernommen werden kann. Hierdurch wird vorteilhaft auch ermöglicht, dass die Förderung von Wasser durch eine elektronische Steuerung gesteuert werden kann.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform weist die Sammelvorrichtung und/oder der Betriebsstoffbehälter einen Filter auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Filter“ ist eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, Feststoffe aus einem Fluidstrom, insbesondere einem Wasserstrom, zurückzuhalten.

Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass Feststoffe aus dem Wasser als Betriebsstoff herausgefiltert werden können. So kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass durch die Verwendung von Wasser als Reinigungsflüssigkeit keine Beschädigungen durch in dem Wasser potenziell enthaltene Feststoffe hervorgerufen werden können. Weiterhin kann so vorteilhaft erreicht werden, dass etwaige Feststoffe in dem Wasser in den Motor des Kraftfahrzeugs gelangen und dort zu einer Beschädigung führen können.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, dass die Kondensationsvorrichtung einen Sprühkopf aufweist, wobei der Sprühkopf bevorzugt in Schwerkraftrichtung oberhalb des Wärmetauschers angeordnet ist, wobei der Sprühkopf besonders bevorzugt in Fluidkommunikation mit dem Betriebsstoffbehälter und/oder dem Zwischenbehälter steht.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Sprühkopf“ ist eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Fluid beim Austreten aus dem Sprühkopfs zu zerstäuben.

Bevorzugt ist ein Sprühkopf dazu eingerichtet, ein Fluid in einen Sprühnebel umzuwandeln, wobei der Sprühnebel besonders bevorzugt überwiegend besonders kleine Wasserpartikel oder Aerosolteilchen aufweist, welche hinsichtlich ihrer Größe besonders für die Keimbildung oder die Nukleation im Rahmen der Kondensation geeignet sind.
Unter in „Schwerkraftrichtung“ wird die Richtung verstanden, in der die Schwerkraft ausgerichtet ist.
Insbesondere ist der Sprühkopf dazu eingerichtet, eine Flüssigkeit und/oder einen Sprühnebel auf den Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil aufzubringen.
Bevorzugt ist der Sprühkopf oberhalb des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Sprühkopf so ausgerichtet, dass ein austretender Sprühnebel den Sprühkopf in Richtung des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils verlässt. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Sprühnebel in Wirkzusammenhang mit dem direkten Umfeld des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils gebracht werden, wodurch die Effizienz der heterogenen Kondensation vorteilhaft gesteigert werden kann.
Besonders bevorzugt steht der Sprühkopf in einer Fluidkommunikation zu dem Betriebsstoffbehälter. Denkbar ist ebenfalls, dass der Sprühkopf in einer Fluidkommunikation zu einem abweichenden Behälter oder mehreren Behältern steht. Insbesondere ist so konkret unter anderem denkbar, dass der Sprühkopf in Fluidkommunikation zu dem Betriebsstoffbehälter für Wasser und/oder zu einem Behälter aufweisend ein Reinigungsmittel und/oder zu einem Behälter aufweisend ein Frostschutzmittel und/oder zu einem Behälter aufweisend ein abweichendes Zusatzmittel, insbesondere ein Zusatzmittel zur Reduzierung der Oberflächenspannung, steht.
Ebenfalls sei konkret daran gedacht, dass der Sprühkopf in Fluidkommunikation zu einer oder mehreren Pumpen und/oder einer Dosieranlage steht.
Konkret sei bei einer Kondensationsvorrichtung aufweisend einen Sprühkopf daran gedacht, dass der Druck des designiert durch den Sprühkopf ausströmenden Fluids zwischen 1 und 100 bar beträgt, bevorzugt zwischen 1,1 und 70 bar, weiterhin bevorzugt zwischen 1,2 und 40 bar, weiterhin bevorzugt zwischen 1,3 und 15 bar und besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 5 bar. Auf diese Weise kann ein Fluid, insbesondere Wasser in Form eines Sprühnebels den Sprühkopf verlassen, wobei die Partikel unter diesem Druck eine Größe aufweisen, welche für die Keimbildung im Rahmen einer Kondensation optimal geeignet sind.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Druck des designiert durch den Sprühkopf ausströmenden Fluids nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Druckbereiches liefern.
Durch den Einsatz eines Sprühkopfes kann vorzugsweise die heterogene Kondensation begünstigt werden. Vorteilhaft kann hierdurch eine Form der Kondensation erreicht werden, welche eine geringere Übersättigung mit Wassermolekülen erfordert als die homogene Kondensation.
Bevorzugt kann ebenfalls vorteilhaft erreicht werden, dass die homogene Kondensation begünstigt wird. Vorzugsweise wird die homogene und die heterogene Kondensation begünstigt. Hierdurch kann die Kondensation gefördert werden, sodass eine Steigerung der Menge des kondensierten Wassers vorteilhaft erreicht werden kann, vorteilhaft unter besonders optimalem Ressourceneinsatz begünstigt werden kann.
Weiterhin wird hier vorgeschlagen, dass der Sprühkopf zum Versprühen von Wasser und/oder von Reinigungsmittel und/oder von Frostschutzmittel und/oder von Zusatzmittel eingerichtet ist. Dabei sei konkret auch daran gedacht, dass der Sprühkopf zum Versprühen eines Gemischs aus mindestens zwei der vorgenannten Bestandteile eingerichtet ist.
Ebenfalls wird konkret vorgeschlagen, dass die Kondensationsvorrichtung mehrere Sprühköpfe aufweist, wobei jeder Sprühkopf dazu eingerichtet ist unterschiedliche Fluide zu versprühen, insbesondere Wasser oder Reinigungsmittel oder Frostschutzmittel oder ein Zusatzmittel.
Konkret wird außerdem vorgeschlagen, dass der Sprühkopf mit Wasser aus dem Zwischenspeicher betrieben wird.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass der Kondensationsprozess auch bei geringerer Übersättigung der Umgebungsluft ablaufen kann. Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine größere Menge Wasser in flüssigem Aggregatzustand bei stehender Umgebungsluft durch die Kondensation gewonnen werden kann.
Optional weist die Kondensationsvorrichtung eine elektronische Steuerung auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einer „elektronischen Steuerung“ wird eine elektronische Einheit verstanden, welche dazu eingerichtet ist, Verfahrensabläufe zu steuern.

Vorzugsweise steuert eine elektronische Steuerung ein Kondensationsverfahren, wobei insbesondere denkbar ist, dass der Sprühkopf und/oder eine Pumpe und/oder eine Dosiereinrichtung und/oder dergleichen mittels der elektronischen Steuerung gesteuert wird.
Insbesondere sei daran gedacht mittels der Kondensationsvorrichtung aufweisend eine elektronische Steuerung ein Kondensationsverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung zu steuern.
Hier wird vorgeschlagen, dass die elektronische Steuerung den Sprühvorgang des Sprühkopfs nach Bedarf und/oder nach vorgegebenen Intervallen aktiviert.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass die Kondensationsvorrichtung vorzugsweise autonom betrieben werden kann, wobei der Fahrer eines mit einer solchen Kondensationsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs auf Störungen des Kondensationssystems und/oder auf Wartungsbedürfnisse des Kondensationssystems und/oder auf Nachfüllbedürfnisse des Kondensationssystems hingewiesen werden kann.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kondensationsverfahren zum Betreiben einer Kondensationsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil mit einem Sprühnebel besprüht wird.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Kondensationsverfahren“ wird ein Verfahren verstanden, welches einen Kondensationsprozess vorzugsweise unterstützt, insbesondere einen Kondensationsprozess mit einer Kondensationsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.

Unter einem „Sprühnebel“ oder einem Aerosol wird eine Ansammlung fein verteilter Wasserpartikel oder Aerosolteilchen verstanden. Bevorzugt wird ein Sprühnebel von einem Sprühkopf erzeugt.
Bei Laborversuchen wurde unerwartet beobachtet, dass die Zeitspanne bis Wasser aus dem Kondensationsprozess abgeschieden werden kann, vielfach länger ist, als die typische Fahrzeit eines Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten ist die typische Fahrzeit eines Kraftfahrzeugs kleiner als die Zeitdauer für die Ausbildung von Wassertropfen, welche in die Sammelvorrichtung abtropfen.
Weiterhin wurde unerwartet beobachtet, dass das Besprühen des Wärmetauschers mit einem Sprühnebel eine beschleunigte Tropfenbildung bewirkt.
Konkret wird hier ein Kondensationsverfahren vorgeschlagen, welches einen von einem Sprühkopf erzeugten Sprühnebel nutzt, damit eine heterogene Kondensation genutzt werden kann, wodurch die Kondensation schneller und unter restriktiveren Umgebungsbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Übersättigung mit Wassermolekülen, ablaufen kann.
Insbesondere wird hier vorgeschlagen, den Sprühnebel über den Sprühkopf in der Nähe des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils und/oder in der Nähe eines mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelten Abscheideobjekt freizusetzen, sodass der Sprühnebel vorteilhaft in einem Wirkzusammenhang mit dem Wirkbereich der Kondensation freigesetzt wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zu Grunde liegende Kondensationsvorrichtung auf Wasser zurückgreifen kann, welches bereits vor der Abscheidung von Wasser im Kondensationsprozess bereitsteht, sodass die Kondensation mit einem Sprühnebel vorteilhaft beschleunigt werden kann.
Außerdem wird vorgeschlagen, den Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil und/oder mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelte Abscheideobjekte mit Wasser abzusprühen und/oder durchzuspülen, wodurch eine Biokontamination vorteilhaft reduziert oder vermieden werden kann.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass der abgeschiedene Sprühnebel als Initiator für eine schnellere Wassertropfen-Keimbildung dienen kann. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Kondensation schneller beginnt und eine größere Menge an Wasser abgeschieden werden kann, wodurch die Effizienz des Kondensationsverfahrens gesteigert werden kann.
Bevorzugt wird dem Sprühnebel ein Reinigungsmittel zugesetzt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Reinigungsmittel“ ist ein Verbrauchsstoff, der zur Reinigung von verschiedensten Gegenständen und Objekten dienen kann. Bevorzugt unterstützt ein Reinigungsmittel die Entfernung von Verunreinigungen.

Besonders bevorzugt werden Reinigungsmittel in Kombination mit Wasser eingesetzt.
Im Labor konnte unerwartet beobachtet werden, dass an dem Wärmetauscher durch Kondensation abgeschiedenes Wasser nicht vollständig von den Lamellen abtropft, wodurch sich bakterielle Keime bilden können, welche zu Geruch- und Funktionsbeeinträchtigung führen können.
Die etwaige Biokontamination der Wasser abscheidenden Oberflächen wird bei hohen Temperaturen begünstigt, wodurch insbesondere Gerüche und/oder Verstopfungen verursacht werden können. Somit kann es notwendig sein, dass die entsprechenden Oberflächen vorzugsweise im Rahmen einer regelmäßigen Wartung und/oder bei Bedarf mit einem speziellen Reinigungsmittel gereinigt und/oder desinfiziert werden müssen.
Hier wird nun konkret vorgeschlagen, den Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil und/oder mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelte Abscheideobjekte mit einem Reinigungsmittel abzusprühen und/oder durchzuspülen, wodurch eine Biokontamination vorteilhaft reduziert oder vermieden werden kann.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass der Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil und/oder die mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelten Abscheideobjekte vorbeugend vor Keimbildung gereinigt und geschützt werden können.
Optional wird dem Sprühnebel ein Frostschutzmittel zugesetzt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein „Frostschutzmittel“ ist ein Stoff, der den Gefrierpunkt eines anderen Stoffes herabsetzt. Bevorzugt setzt das Frostschutzmittel den Gefrierpunkt von Wasser herab.

Generell besteht die Gefahr, dass abgeschiedenes Wasser einfrieren und zu Beschädigungen der Kondensationsvorrichtung führen kann.
Weiterhin kann auf den Abscheideoberflächen des Wärmetauschers und/oder des Expansionsventils und/oder anderer wärmegekoppelter Abscheideobjekte gefrierendes Wasser die wirksame Fläche zur Wasserabscheidung reduzieren, da die mit Umgebungsluft umströmte Fläche kleiner wird.
Hier wird nun konkret vorgeschlagen, den Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil und/oder mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelte Abscheideobjekte mit einem Frostschutzmittel abzusprühen und/oder durchzuspülen, wodurch ein Einfrieren von Abgeschiedenem Wasser an den besprühten Stellen reduziert oder verhindert werden kann. Auf diese Weise kann auch vorteilhaft erreicht werden, dass das kondensierte Wasser bereits Frostschutzmittel aufweist, wodurch auch die Sammelvorrichtung und/oder der Zwischenspeicher und/oder die Verbindungsleitung und/oder der Betriebsstoffbehälter mit Frostschutzmittel versorgt wird.
Ebenfalls wird vorgeschlagen, in der Sammelvorrichtung und/oder in dem Zwischenspeicher und/oder in der Verbindungsleitung und/oder in dem Betriebsstoffbehälter Frostschutzmittel zuzugeben, wodurch dem Wasser Frostschutzmittel zudosiert werden kann.
Vorteilhaft kann durch den hier vorgestellten Aspekt der Erfindung erreicht werden, dass das Wasser nicht mehr einfriert und die Kondensationsvorrichtung vor einer Beschädigung durch das Einfrieren des Wassers geschützt wird. Außerdem kann vorteilhaft erreicht werden, dass auch bei niedrigen Temperaturen noch eine Wassergewinnung durch die Kondensation mittels der Kondensationsvorrichtung erreicht werden kann, wodurch auch die Effizienz der Wassergewinnung gesteigert werden kann.
Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Heizen einer Komponente der Kondensationsvorrichtung bei niedrigen Umgebungstemperaturen vorteilhaft vermieden werden kann.
Konkret wird hier ebenfalls vorgeschlagen, den Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil und/oder mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelte Abscheideobjekte mit einem Frostschutzmittel auch bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes abzusprühen und/oder durchzuspülen, da die Gasexpansion des den Kühlkreislauf durchströmenden Kältemittels zu Oberflächentemperaturen an den Abscheideflächen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser führen kann. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Kondensationsvorrichtung auch bei Lufttemperaturen der Umgebungsluft oberhalb des Gefrierpunktes ohne die Gefahr eines Einfrierens betrieben werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird dadurch erreicht, dass dem Sprühnebel ein Zusatzmittel zugegeben wird, wobei das Zusatzmittel dazu eingerichtet ist, eine Oberflächenspannung zu reduzieren.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Zusatzmittel“ wird ein Stoff verstanden, welcher dem Wasser beigemischt werden kann und welcher vorzugsweise den Kondensationsprozess unterstützt.

Besonders bevorzugt kann ein Zusatzmittel auch ein Nukleierungsmittel sein, sodass durch das Aufbringen des Nukleierungsmittels durch den Sprühkopf vorteilhaft erreicht werden kann, dass die heterogene Kondensation unterstützt wird.
Hier wird vorgeschlagen, den Wärmetauscher und/oder das Expansionsventil und/oder mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelte Abscheideobjekte mit einem Zusatzmittel abzusprühen und/oder durchzuspülen, wobei das Zusatzmittel dazu eingerichtet ist, eine Oberflächenspannung zu reduzieren, wodurch eine Reduzierung der Grenzflächenspannung vorteilhaft erreicht werden kann.
Weiterhin kann hierdurch vorteilhaft erreicht werden, dass sich das abgeschiedene Wasser auf dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil und/oder einem mit dem Wärmetauscher und/oder dem Expansionsventil wärmegekoppelten Abscheideobjekt besser verteilt.
Außerdem kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Abfließen des abgeschiedenen Wassers vorteilhaft beschleunigt werden kann.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Kondensationsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Kondensationsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere zur Gewinnung von Wasser aus der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Kondensationsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Verwendung von Wasser als Betriebsstoff innerhalb eines Kraftfahrzeugs, wobei das Wasser mit einer Kondensationsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mit einem Kondensationsverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung gewonnen worden ist.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Kondensationsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere zur Gewinnung von Wasser aus der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft, und/oder die Vorteile eines Kondensationsverfahrens nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf eine Verwendung von Wasser als Betriebsstoff innerhalb eines Kraftfahrzeugs, wobei das Wasser mit einer Kondensationsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mit einem Kondensationsverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung gewonnen worden ist, erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

1: schematisch eine Kondensationsvorrichtung; und
2: schematisch einen Wärmetauscher mit Sprühkopf.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
Die Kondensationsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Wärmetauscher 11, einem Expansionsventil 14, einer Sammelvorrichtung 20, einer Verbindungsleitung 22, 24 und einem Betriebsstoffbehälter 25.
Der Wärmetauscher 11 und das Expansionsventil 14 sind Bestandteile eines Kühlkreislaufs (nicht bezeichnet), in welchem ein Kühlmittel (nicht dargestellt) während dem Betrieb des Kühlkreislaufs (nicht bezeichnet) designiert seinen Aggregatzustand mehrfach alternierend zwischen flüssig und gasförmig ändert.
Der Kühlkreislauf (nicht bezeichnet) weist neben dem Kühlmittel (nicht dargestellt), dem Wärmetauscher 11 und dem Expansionsventil 14 weiterhin einen Kompressor 12 und einen Wärmetauscher 13 auf, wobei der Wärmetaucher 11 vorzugsweise ein Verdampfer und der Wärmetauscher 13 vorzugsweise ein Kondensator ist.
Die Sammelvorrichtung 20 ist dazu eingerichtet, an dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 und/oder an dem mit dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 wärmegekoppelten Abscheideobjekt (nicht dargestellt) kondensierendes Wasser (nicht dargestellt) aufzusammeln und/oder aufzufangen, wozu die Sammelvorrichtung 20 einen Trichter 21 aufweist, welcher die Sammelvorrichtung 20 beim aufsammeln und auffangen des kondensierten Wassers (nicht dargestellt) unterstützt.
Die Sammelvorrichtung 20 und der Betriebsstoffbehälter 25 stehen in Fluidkommunikation mittels der Verbindungsleitung 21, 24, sodass das von der Sammelvorrichtung 20 aufgesammelte und/oder aufgefangene Wasser (nicht dargestellt) von der Sammelvorrichtung 20 in den Betriebsstoffbehälter 25 fließen kann.
Der Betriebsstoffbehälter 25 weist vorzugsweise einen Einfüllstutzen 26 auf, welcher zum manuellen Auffüllen des Betriebsstoffbehälters 25 mit Wasser (nicht dargestellt) eingerichtet ist.
Die Kondensationsvorrichtung 1 weist ferner vorzugsweise einen Verbindungsleitung 27 auf, welche in Fluidkommunikation mit den Verbrauchsstellen (nicht dargestellt) für das Wasser (nicht dargestellt) aus dem Betriebsstoffbehälter 25 steht. Hierzu ist die Verbindungsleitung 27 mit dem Betriebsstoffbehälter 25 verbunden. Als Verbrauchsstellen für das kondensierte Wasser (nicht dargestellt) kommen vorzugsweise Reinigungsvorrichtungen (nicht dargestellt) und Kühlvorrichtungen (nicht dargestellt) in Frage. Die unterschiedlichen Verbrauchsstellen (nicht dargestellt) können dazu bevorzugt mittels einem Mehrwegeventil (nicht dargestellt) versorgt werden, welches vorzugsweise über die Verbindungsleitung 27 mit dem Betriebsstoffbehälter 25 verbunden ist.
Vorzugsweise weist die Sammelvorrichtung 20 einen Zwischenspeicher 23 auf. Der Zwischenspeicher 23 ist vorzugsweise über die Verbindungsleitung 22 mit der Sammelverbindung und über die Verbindungsleitung 24 mit dem Betriebsstoffbehälter 25 verbunden.
Besonders bevorzugt sind die Sammelvorrichtung 20 und der Zwischenspeicher 23 einteilig ausgeführt. In dieser Ausführungsform ist die Verbindungsleitung 22 mit dem engsten Querschnitt gleichzusetzen, durch den das designiert kondensierte und von der Sammelvorrichtung 20 aufgesammelte und/oder aufgefangene Wasser (nicht dargestellt) von der Sammelvorrichtung 20, insbesondere von dem Trichter 21 der Sammelvorrichtung 20, in den Zwischenspeicher 23 der Sammelvorrichtung 20 fließen kann.
Vorzugsweise weist der Betriebsstoffbehälter 25 ein Heizsystem 28 auf. Das Heizsystem 28 ist dazu eingerichtet, das designiert in dem Betriebsstoffbehälter 25 befindliche Wasser (nicht dargestellt) bei Bedarf und/oder in regelmäßigen Intervallen aufzuheizen, wodurch ein Einfrieren des designiert in dem Betriebsstoffbehälter 25 befindlichen Wassers (nicht dargestellt) verhindert werden kann.
Vorzugsweise weist der Betriebsstoffbehälter 25 und/oder der Zwischenspeicher 23 einen Filter 30 auf, welcher dazu eingerichtet ist, Feststoffe (nicht dargestellt) aus dem Wasser (nicht dargestellt) herauszufiltern.
Vorzugsweise weist der Betriebsstoffbehälter 25 und/oder der Zwischenspeicher 23 eine Betriebsstoffpumpe 31 auf, welche zum Fördern des Wassers (nicht dargestellt) eingerichtet ist, wobei das Wasser (nicht dargestellt) vorzugsweise von der Sammelvorrichtung 20 zum Betriebsstoffbehälter 25 und/oder das Wasser (nicht dargestellt) vorzugsweise von dem Betriebsstoffbehälter 25 zu den designierten Verbrauchsstellen (nicht dargestellt) gefördert werden kann.
Besonders bevorzugt weist die Kondensationsvorrichtung 1 einen Sprühkopf 2 auf, wobei der Sprühkopf 2 dazu eingerichtet ist, Wasser (nicht dargestellt) zu vernebeln. Der Sprühkopf 2 ist dabei so positioniert, dass ein von ihm designiert erzeugter Sprühnebel (nicht bezeichnet) in eine Wirkverbindung mit dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 und/oder mit dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 wärmegekoppelte Abscheideobjekte (nicht bezeichnet) gebraucht wird. Hierzu wird der Sprühnebel (nicht bezeichnet) von dem Sprühkopf 2 in die Bereiche des Wärmetauschers 11 und/oder des Expansionsventils 14 und/oder in die Bereiche der mit dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 wärmegekoppelten Abscheideobjekte (nicht bezeichnet) verbraucht, dass dort eine heterogene Kondensation unterstützt wird, wodurch die Abscheidung von Wasser (nicht dargestellt) gesteigert werden kann.
Vorzugsweise kann der Sprühkopf 2 neben Wasser (nicht dargestellt) auch ein Reinigungsmittel (nicht dargestellt) und/oder ein Frostschutzmittel (nicht dargestellt) und/oder ein Zusatzmittel (nicht dargestellt) versprühen und in eine Wirkverbindung mit dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 und/oder mit dem Wärmetauscher 11 und/oder dem Expansionsventil 14 wärmegekoppelte Abscheideobjekte (nicht bezeichnet) bringen.
Bevorzugt ist das Reinigungsmittel (nicht dargestellt) dazu eingerichtet, dass es zur Reinigung der Kondensationsvorrichtung 1 beiträgt und/oder eine designierte Biokontamination (nicht dargestellt) der Kondensationsvorrichtung 1 reduziert oder vermeidet.
Bevorzugt ist das Frostschutzmittel (nicht dargestellt) dazu eingerichtet, ein Einfrieren des designierten Wassers (nicht dargestellt) in der Kondensationsvorrichtung 1 zu verhindern.
Bevorzugt ist das Zusatzmittel (nicht dargestellt) dazu eingerichtet, eine Oberflächenspannung (nicht dargestellt) des designiert vorhandenen Wassers (nicht dargestellt) zu reduzieren, wodurch die Effizienz und die Wirkweise der Kondensationsvorrichtung 1 verbessert werden kann.
Der Wärmetauscher 11 in 2 weist einen Sprühkopf 2 auf, welcher dazu eingerichtet ist, Wasser (nicht dargestellt) und/oder ein Reinigungsmittel (nicht dargestellt) und/oder ein Frostschutzmittel (nicht dargestellt) und/oder ein Zusatzmittel (nicht dargestellt) zu versprühen und eine oder mehrere dieser Sprühstoffe (nicht dargestellt) in eine Wirkverbindung mit dem Wärmetauscher 11 zu bringen, wodurch die Effizienz und die Funktionsweise der Kondensationsvorrichtung vorzugsweise unterstützt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kondensationsvorrichtung
2: Sprühkopf
11: Wärmetauscher, Verdampfer
12: Kompressor
13: Wärmetauscher, Kondensator
14: Expansionsventil
20: Sammelvorrichtung
21: Trichter
22: Verbindungsleitung
23: Zwischenspeicher
24: Verbindungsleitung
25: Betriebsstoffbehälter
26: Einfüllstutzen
27: Verbindungsleitung
28: Heizsystem
30: Filter
31: Betriebsstoffpumpe

Claims

Kondensationsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Gewinnung von Wasser aus der das Kraftfahrzeug umgebenden Luft, umfassend einen Wärmetauscher (11) und/oder ein Expansionsventil (14), eine Sammelvorrichtung (20) und einen Betriebsstoffbehälter (25), wobei die Sammelvorrichtung (20) zum Sammeln von an dem Wärmetauscher (11) und/oder dem Expansionsventil (14) kondensiertem Wasser eingerichtet ist, wobei der Betriebsstoffbehälter (25) zum Speichern von Wasser eingerichtet ist, wobei die Sammelvorrichtung (20) und der Betriebsstoffbehälter (25) über eine Verbindungsleitung (22, 24) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsleitung (22, 24) dazu eingerichtet ist, dass zwischen der Sammelvorrichtung (20) und dem Betriebsstoffbehälter (25) eine Fluidkommunikation herstellbar ist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelvorrichtung (20) einen Trichter (21) aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelvorrichtung (20) einen Zwischenspeicher (23) aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstoffbehälter (25) einen Füllstandsensor aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstoffbehälter (25) einen Frostschutzsensor aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstoffbehälter (25) ein Heizsystem (28) aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelvorrichtung (20) und/oder der Betriebsstoffbehälter (25) eine Betriebsstoffpumpe (31) aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelvorrichtung (20) und/oder der Betriebsstoffbehälter (25) einen Filter (30) aufweist.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsvorrichtung (1) einen Sprühkopf (2) aufweist, wobei der Sprühkopf (2) bevorzugt in Schwerkraftrichtung oberhalb des Wärmetauschers (11) angeordnet ist, wobei der Sprühkopf (2) besonders bevorzugt in Fluidkommunikation mit dem Betriebsstoffbehälter (25) steht.
Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsvorrichtung (1) eine elektronische Steuerung aufweist.
Kondensationsverfahren zum Betreiben einer Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (11) und/oder das Expansionsventil (14) mit einem Sprühnebel besprüht wird.
Kondensationsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sprühnebel ein Reinigungsmittel zugesetzt wird.
Kondensationsverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sprühnebel ein Frostschutzmittel zugesetzt wird.
Kondensationsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sprühnebel ein Zusatzmittel zugegeben wird, wobei das Zusatzmittel dazu eingerichtet ist, eine Oberflächenspannung zu reduzieren.
Kraftfahrzeug aufweisend eine Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verwendung von Wasser als Betriebsstoff innerhalb eines Kraftfahrzeugs, wobei das Wasser mit einer Kondensationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder mit einem Kondensationsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 gewonnen worden ist.