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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Einrichtungen zum Erzeugen und Steuern einer Ventilation und Einrichtungen zum Filtern der Luft im Innenraum sowie ein Verfahren zum Filtern der Luft im Innenraum.
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Mögliche gesundheitliche Beeinträchtigungen durch Aerosole, besonders im Zusammenhang mit möglichen Virusinfektionen, z.B. durch Coronaviren, erhalten beim Kauf von Fahrzeugen zunehmend Aufmerksamkeit. Aerosolpartikel und Tröpfchen sind ein Hauptweg für die Übertragung von Virusinfektionen. Um Aerosol- und Tröpfchenkonzentration in einem Fahrzeuginnenraum entgegenzuwirken, kann die Luft im Fahrzeuginnenraum ventiliert und gefiltert werden. Dazu kann die Klimaanlage des Fahrzeugs oder auch ein separates System verwendet werden. Filtersysteme sind jedoch kostenintensiv und erhöhen zudem den Gegendruck in einer entsprechenden Ventilationseinrichtung. Das wiederum führt zu erhöhtem Energieverbrauch und Kohlendioxidausstoß. Es besteht die Aufgabe, eine Aerosol- und Tröpfchenkonzentration einzuschränken und dabei die Klimaanlage zu entlasten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung, den Figuren und den Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsformen der Erfindung können in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Innenraum, in dem unabhängig von einer Klimaanlage mindestens eine Einrichtung zum Erzeugen einer Luftströmung, mindestens eine Einrichtung zum Steuern der Luftströmung und mindestens eine Einrichtung zum Filtern der strömenden Luft im Fahrzeuginnenraum angeordnet sind, wobei die Einrichtung zum Steuern der Luftströmung derart ausgebildet ist, dass die Luft im Fahrzeuginnenraum von den Insassen auf Fahrzeugoberflächen und weiter zur Einrichtung zum Filtern geleitet wird.
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Durch die Einrichtung zum Erzeugen der Luftströmung wird ein Luftstrom erzeugt, der vorteilhaft von den Passagieren zu Oberflächen innerhalb des Fahrzeugs, z.B. auf Teppiche, Tür- und Innenverkleidung, Fenstern, Dach u.a. geleitet wird. Dadurch wird die Zahl der Schwebeteilchen aus der Luft im Innenraum reduziert, und damit ggf. auch eine Viruslast und damit die Gefahr einer Virusinfektion der Insassen verringert. An den Oberflächen schlagen sich Schwebeteilchen und Tröpfchen nieder. Auf diese Weise werden vorhandene Oberflächen vorteilhaft genutzt.
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Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Erzeugen der Luftströmung mit der Einrichtung zum Steuern der Luftströmung kombiniert angeordnet. Auf diese Weise kann der Luftstrom unmittelbar in die gewünschte Richtung gelenkt werden. Dabei können im Kraftfahrzeug natürlich mehrere Einrichtungen zum Steuern angeordnet werden, so dass eine mit der Einrichtung zum Erzeugen der Luftströmung und andere separat davon angeordnet sein können.
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Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Filtern Strukturen auf, die zum leichten Anordnen und Entfernen der Einrichtung zum Filtern ausgebildet sind. Dazu gehören z.B. Klettverschlüsse und Reißverschlüsse, oder schachtelartige Strukturen, in die die Einrichtung zum Filtern gesteckt werden kann. Diese Strukturen ermöglichen vorteilhaft ein bequemes Anordnen und Entfernen der betreffenden Filtereinrichtung nach dem Kartuschenprinzip.
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Vorzugsweise ist in dem Kraftfahrzeug die Einrichtungen zum Filtern in einem Bereich ausgewählt aus der Gruppe umfassend den Boden, Bereiche unter den Sitzen, Innenverkleidung, Dach und Fenstern des Fahrzeugs angeordnet. Dabei können natürlich mehrere Filtereinrichtungen vorhanden sein, wobei jeweils mindestens eine in einem der besagten Bereiche angeordnet wird.
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Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Filtern Strukturen auf, die eine vergrößerte Oberfläche bereitstellen. Dadurch wird mehr Oberfläche innerhalb des Kraftfahrzeugs bereitgestellt, die zum Niederschlagen von Schwebeteilchen und Tröpfchen aus der anströmenden Luft geeignet ist. Besonders vorteilhaft wird mehr Oberfläche in Bereichen bereitgestellt, die üblicherweise ungenutzt sind, z.B. unter den Sitzen und hinter der Verkleidung des Innenraums.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn die Einrichtung zum Filtern eine wabenartige Struktur aufweist. Durch wabenartige Strukturen kann vorteilhafterweise eine große Fläche bereitgestellt werden. Weiterhin lassen sich wabenartige Strukturen gut reinigen und sind zudem leicht austauschbar, indem sie in Form von Kartuschen bereitgestellt werden.
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Alternativ ist es ebenfalls bevorzugt, wenn die Einrichtung zum Filtern ein Material mit einer faserartigen Struktur aufweist. Dazu zählen z.B. Gewebe, Bodenbeläge, Teppiche und Fliese.
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Besonders bevorzugt weist die Einrichtung zum Filtern mindestens einen Bereich auf, der elektrostatisch geladen werden kann. Beispielsweise kann der Bodenbelag elektrostatisch aufladbare Fasern aufweisen. Diese können durch Reiben mit einem geeigneten Gegenstand statisch aufgeladen werden. Schwebeteilchen, z.B. virale Partikel, bleiben an den elektrostatisch geladenen Bereichen haften. Durch Entladen der Bereiche, z.B. im Rahmen einer Wartungsmaßnahme, können die Schwebeteilchen wieder entfernt werden. Die o.g. faserartigen Materialien sind vorteilhafterweise besonders für ein elektrostatisches Aufladen geeignet.
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Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Filtern einen Wirkstoff mit antimikrobiellen, fungiziden und/oder antibakteriellen Eigenschaften auf.
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Dadurch werden Mikroorganismen und/oder virale Partikel unschädlich gemacht, und der Infektionsschutz der Insassen vorteilhaft erhöht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeugs wird die Einrichtung zum Filtern zusätzlich mit einer bürstenartigen Einrichtung bereitgestellt, die mit der Einrichtung zum Filtern kompatible Strukturen aufweist, so dass sie in die Einrichtung eingeführt werden können. Dabei kann die bürstenartige Einrichtung vorteilhaft zum Reinigen der Filtereinrichtung verwendet werden. Weiterhin kann die bürstenartige Einrichtung vorteilhaft zum statischen Aufladen entsprechender Oberflächen verwendet werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Luft im Innenraum eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, mit den Schritten:
- - Starten des Betriebs des Kraftfahrzeugs,
- - Erzeugen eines Luftstroms,
- - Steuern des Luftstroms auf eine Einrichtung zum Filtern,
- - Filtern der anströmenden Luft.
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Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in Seitenansicht.
- 2 eine Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in Draufsicht.
- 3 eine Darstellung eines Fahrzeugsitzes in dem Kraftfahrzeug gemäß 1 und 2 mit einer Filtereinrichtung.
- 4 eine schematische Darstellung eines Strömungsweges in dem Kraftfahrzeug gemäß 1 und 2.
- 5 eine Darstellung einer faserigen Struktur einer Filtereinrichtung.
- 6 eine Darstellung einer wabenartigen Struktur einer Filtereinrichtung mit einer bürstenartigen Einrichtung.
- 7 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 gemäß 1 weist eine Karosserie 2, einen davon begrenzten Innenraum 3, in dem Innenraum 3 angeordnete vordere Sitze 4, dabei ein Fahrersitz 41 und ein Beifahrersitz 42 (siehe 2), und hintere Sitze 5 sowie Räder 6, Türen 7 und Fenster 8 (siehe 4) auf. Der Innenraum 3 ist durch eine Innenverkleidung 9 von der Karosserie 2 getrennt. In dem Innenraum 3 sind Einrichtungen zum Erzeugen einer Luftströmung 10 (auch als Gebläse 10a bezeichnet) angeordnet. Die erzeugte Luftströmung, genauer die Strömungswege, sind durch geschwungene, gepfeilte Linien dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 kann z.B. eine Limousine, ein Van, eine Bus oder ein Lastkraftwagen sein; wesentlich ist, dass einen Innenraum 3 aufweist.
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Wie der seitlichen Ansicht des Fahrzeugs gemäß 1 zu sehen ist, ist ein erstes Gebläse 11 ist in der Mitte des Innenraums 3 angeordnet. Ein zweites Gebläse 12 ist im vorderen Bereich des Innenraums 3, nämlich im Fußraum, angeordnet.
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In der Draufsicht gemäß der Darstellung von 2 ist zu sehen, dass drei Gebläse angeordnet sind, nämlich das erste Gebläse 11 in der Mitte des Innenraums, das zweite Gebläse 12 im Fußraum des Fahrersitzes, und ein drittes Gebläse 13 im Fußraum des Beifahrersitzes. Bei dem ersten Gebläse 11 sind Lufteinlassöffnungen 14 an der Oberseite dargestellt, durch die Luft in das Gebläse 11 gesaugt wird. Über nicht gezeigte Luftauslassöffnungen an der Unterseite wird die Luft unter Druck wieder aus dem ersten Gebläse 11 ausgestoßen. Die anderen Gebläse sind entsprechend dem ersten Gebläse 11 ausgebildet.
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Einrichtungen zum Lenken der Luftströmung 20 (auch als Lenkeinrichtung 20a bezeichnet) sind vorgesehen, um die Luftströmung im Innenraum 3 des Fahrzeugs 1 in geeignete Richtungen zu lenken, besonders von Insassen weg auf bestimmte Flächen bzw. vorbei an bestimmten Flächen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Gebläse 10 kombiniert mit Lenkeinrichtungen 20 angeordnet. Auf diese Weise wird die Luft aus dem Gebläse heraus direkt in eine gewünschte Richtung gelenkt. Alternativ oder zusätzlich können Lenkeinrichtungen 20 an verschiedenen geeigneten Positionen im Innenraum 3 angeordnet werden, um die Luftströmung in eine gewünschte Richtung zu lenken.
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In der seitlichen Ansicht des Fahrzeugs 1 gemäß 1 ist weiterhin dargestellt, dass im Innenraum 3 Einrichtungen zum Filtern 30 angeordnet sind (auch als Filter 30a bezeichnet). Die Filter 30a können beispielsweise aus einem polymeren oder textilen Material bereitgestellt werden. Dabei ist unter dem Fahrersitz ein erster Filter mit einer wabenartigen Struktur 31 und unter dem hinteren Sitz ein zweiter Filter mit einer wabenartigen Struktur 32 angeordnet. Unter den weiteren Sitzen, die in der Draufsicht gemäß 2 zu sehen sind, können ebenfalls (nicht gezeigte) Filter mit einer wabenartigen Struktur angeordnet sein. In 3 ist dazu noch detaillierter dargestellt, wie ein Filter mit einer wabenartigen Struktur in dem Raum unter einem Fahrzeugsitz 4 angeordnet ist. Der vergrößerte Ausschnitt zeigt deutlich die wabenartige Struktur, d.h. es zu erkennen, dass der Filter 30a in Form von Waben 33 strukturiert ist.
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In 4 ist eine Anordnung 50 eines Strömungswegs dargestellt, der in einer Innenverkleidung 9 des Fahrzeugs 1 im Bereich einer Tür 7 verläuft. Die strömende Luft 51 gelangt durch einen Einlass 52 in einen Kanal 53 in der Innenverkleidung 9, aus dem sie durch einen Auslass 54 wieder ausströmt. In dem Kanal 53 ist ein Filter mit einer faserartigen Struktur 34 angeordnet.
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In 5 ist ein Filter mit einer faserartigen Struktur 34 dargestellt, wie er in der Anordnung gemäß 4 verwendet wird. Dabei entspricht die Darstellung von 5 einem vergrößerten Ausschnitt der Oberfläche des Filters 34. Der Filter 34 ist hier derart ausgebildet, dass Partikel in vorbeiströmender Luft 51 zwischen den Fasern 35 hängen bleiben und damit aus der Luft entfernt werden. Besonders weisen die Fasern 35 ein elektrostatisch aufladbares Material auf (z.B. Styropor, Polyacrylnitril, Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid). Das Material des Filters kann z.B. durch Reiben mit einem geeigneten Material elektrostatisch aufgeladen werden. Partikel, z.B. virale Partikel, bleiben dann an den Fasern 35 haften. Wird die Ladung des Filtermaterials aufgehoben, z.B. bei Wartungs- und/oder Reinigungsarbeiten, können die entsprechenden Partikel bequem entfernt werden. Die Ausführungsform mit elektrostatisch aufladbarem Filtermaterial ist auch für andere Filter geeignet, z.B. für die Filter mit einer wabenartigen Struktur.
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Weiterhin kann das Material der Filter 30a mit einem antimikrobiellen Wirkstoff behandelt werden, d.h. antibakteriell, antiviral oder fungizid. Damit kann die Effizienz der Filter 30a, besonders in Bezug auf Entfernen bzw. Unschädlichmachen von infektiösen Partikeln, weiter erhöht werden.
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In 6 ist ein Filter 30a mit einer wabenartigen Struktur in Kombination mit einer bürstenartigen Einrichtung 60 (auch als Bürste 60a bezeichnet) dargestellt. Die Bürste 60a weist eine Anzahl von Röhren 61 auf, die eine faserige Oberfläche aufweisen. Die Röhren 61 haben einen äußeren Durchmesser, der den inneren Maßen der Waben 33 des Filters 30a entspricht, d.h. in die Waben 33 derart einführbar ist, dass Kontakt zwischen den Bürstenröhren 61 und den Waben 33 besteht. Über die faserige Oberfläche der Bürste 61 kann der Filter 30a durch Bewegen der Bürste 60a mechanisch gereinigt werden.
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An einem ersten Ende weisen die Röhren 61 eine lonisatornadel 62 auf. Mittels der lonisatornadel 62 kann das Filtermaterial ionisiert, d.h. statisch aufgeladen werden kann. Alternativ oder zusätzlich zu einer lonisatornadel 62 kann die Bürste 60a auch ein geeignetes Material aufweisen, mit dem das Material des Filters 30a durch Hin- und Herbewegen der Bürste 60a in dem Filter 30a statisch aufgeladen werden kann.
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Das Material der Bürste 60a ist permeabel, d.h. für fluide Medien, hier ganz besonders Luft und darin enthaltene Partikel, durchlässig. Damit ist die Bürste 60a geeignet, das Material des Filters 30a abzusaugen. Zu diesem Zweck kann die Bürste 60a an einem zweiten Ende der Röhren mit einem Staubsauger verbunden werden, der in den Röhren 61 der Bürste 60a einen Unterdruck erzeugt, und die Bürste 60a selbst als Adapter eines Staubsaugers funktioniert. Der Luftstrom 51 führt hier von der Bürste 60a weg zu einem Staubsauger.
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In einem Verfahren zum Reinigen der Luft im Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 1 gemäß dem Fließdiagramm von 7 wird in einem ersten Schritten S1 der Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 gestartet. Das bedeutet im einfachsten Fall, dass ein elektrischer Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 gestartet wird.
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In einem zweiten Schritt S2 wird im Innenraum 3 ein Luftstrom erzeugt. Dazu werden die Einrichtungen zum Erzeugen eines Luftstroms 10 verwendet. In einem dritten Schritt S3 wird der Luftstrom mittels der Einrichtungen zum Lenken des Luftstroms 20 auf die Einrichtungen zum Filtern 30 gelenkt. In einem vierten Schritt S4 wird die anströmende Luft gefiltert, d.h. in der Luft enthaltene Partikel aus der Luft entfernt. Die Schritte S2 bis S4 werden nach dem Starten des Verfahrens erstmalig nacheinander ausgeführt, um dann im laufenden Betrieb gleichzeitig abzulaufen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Karosserie
- 3
- Innenraum
- 4
- vorderer Sitz
- 41
- Sitz des Fahrers
- 42
- Sitz des Beifahrers
- 5
- hinterer Sitz
- 6
- Rad
- 7
- Tür
- 8
- Fenster
- 9
- Innenverkleidung
- 10
- Einrichtung zum Erzeugen einer Luftströmung
- 10a
- Gebläse
- 11
- erstes Gebläse
- 12
- zweites Gebläse
- 13
- drittes Gebläse
- 14
- Lufteinlassöffnungen
- 20
- Einrichtung zum Lenken einer Luftströmung
- 20a
- Lenkeinrichtung
- 30
- Einrichtung zum Filtern einer Luftströmung
- 30a
- Filter
- 31
- erster Filter mit einer wabenartigen Struktur
- 32
- zweiter Filter mit einer wabenartigen Struktur
- 33
- Wabe
- 34
- Filter mit einer faserartigen Struktur
- 35
- Faser
- 50
- Anordnung eines Strömungsweges
- 51
- strömende Luft
- 52
- Einlass
- 53
- Kanal
- 54
- Auslass
- 60
- bürstenartige Einrichtung
- 60a
- Bürste
- 61
- Röhre der Bürste
- 62
- lonisatornadel
