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Die Erfindung betrifft ein kleinformatiges, tragbares
Klimatisierungsgerät,
insbesondere ein Personenklimagerät.
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Vor allem Personen, die sich in extremen Umgebungen
mit hoher oder niedriger Umgebungstemperatur aufhalten, würden zur
Aufrechterhaltung beziehungsweise Verlängerung ihrer Leistungs- und Arbeitsfähigkeit
wie auch zur Förderung
des allgemeinen Wohlbefindens eine zumindest temporäre Kühlung oder
Erwärmung
während
ihrer Arbeit benötigen.
Als Beispiele sind hier Soldaten zu nennen, die beispielsweise in
Wüsteneinsätzen mit
hohen Umgebungstemperaturen agieren. Ein anderer Beispielsfall sind
Taucher, die bei extrem niedrigen Wassertemperaturen ihren Dienst
verrichten müssen.
Könnte
nun beispielsweise ein Soldat während
seines Einsatzes etwas Kühlung
erfahren oder ein Taucher sich wärmen,
so würde
sich zwangsläufig
seine Leistungsfähigkeit
verbessern oder zumindest länger
aufrechterhalten werden können.
Ein weiteres Beispiel sind Menschen, die in formaler Kleidung bei
hohen Temperaturen agieren müssen
und die übermäßiges Schwitzen
vermeiden möchten.
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Aber auch in anderen Bereichen wäre eine Kühl- oder
Wärmemöglichkeit
wünschenswert.
Zu nennen ist hier primär
der private Bereich, beispielsweise beim Wandern, wo man erfahrungsgemäß relativ
stark schwitzt und eine zumindest zeitweise Kühlung sehr angenehm wäre. Ähnlich verhält es sich
beispielsweise beim Besuch eines Stadions, wo man mitunter relativ
lange Zeit in der prallen Sonne sitzt. Eine weitere Zielgruppe,
die die Möglichkeit
einer schnellen Kühlung
vor Ort schätzen
würde,
sind empfindliche, kranke oder ältere
Personen, die bei höherer
Umgebungstemperatur Probleme beispielsweise mit dem Kreislauf, der
Atmung oder dergleichen haben, oder auch Menschen, die an Hitzewallungen
und starken Schweißausbrüchen leiden.
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Der Erfindung liegt damit das Problem
zugrunde, ein Klimatisierungsgerät,
das insbesondere zur Personenklimatisierung dient (welches aber
auch zur Klimatisie rung von Gegenständen verwendet werden kann)
anzugeben, das hier Abhilfe schafft.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein kleinformatiges,
von einer Person ohne weiteres tragbares und damit leichtgewichtiges
Klimatisierungsgerät
vorgesehen, mit einem kleinformatigen Gehäuse mit einem einen Latentwärmespeicher
enthaltenden Gehäuseabschnitt,
an welchem Gehäuse
ein Einlass für
ein am Latentwärmespeicher
vorbeizuführendes,
dort wärmetauschendes gasförmiges oder
flüssiges
Medium und ein Auslass zum Abgeben des gekühlten oder erwärmten Mediums
vorgesehen ist, sowie mit einem über
eine gehäuseseitig
vorgesehene Energieversorgung betreibbaren Fördermitel zum Fördern des
Mediums für einen
autarken Betrieb des Klimatisierungsgeräts.
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Das kleinformatige, tragbare Klimatisierungsgerät ist sehr
leicht, zweckmäßigerweise
bewegt es sich vom Gewicht her in einem Bereich zwischen 1,5 – 2,5 kg
und kann infolgedessen ohne weiteres von einer Person getragen werden. Über den Latentwärmespeicher
ist, je nach Auslegung, die Kühlung
oder Erwärmung
eines gasförmigen
oder flüssigen
Mediums, das an ihm vorbeigeführt
wird, möglich,
wobei dieses Medium anschließend
zum Kühlen
oder Erwärmen
der Person, die das Klimatisierungsgerät trägt oder eines Gegenstands,
an dem das Klimatisierungsgerät
angeordnet ist, dient. Zur Förderung
des Mediums ist ein elektrisch betreibbares Fördermittel vorgesehen, wobei
der Betrieb über eine
integrierte Energieversorgung gewährleistet ist, so dass ein
autarker Gerätebetrieb
möglich
ist, das heißt,
das Klimatisierungsgerät
kann ohne Netzanschluss oder dergleichen an einem beliebigen Ort
betrieben werden. Die Erzeugung eines kühlenden oder wärmenden
Mediums erfolgt mit besonderem Vorteil unter Verwendung eines Latentwärmespeichers,
der ein geeignetes Phasenwechselmaterial enthält, und welcher vor dem Betrieb
des Klimatisierungsgeräts entsprechend „aufgeladen"
werden muss. Dieses Phasenwechselmaterial beziehungsweise der Latentwärmespeicher
gibt auf Grund seiner Phasenwechseleigenschaft beziehungsweise seinem
Energiespeichervermögen
die Energie an das vorbeigeführte
Medium ab, es erfolgt also eine einfache Kühlung oder Erwärmung des
Mediums direkt vor Ort, ohne dass hierfür eine externe Energiezufuhr
und dergleichen – abgesehen
lediglich vom Fördermittel – erforderlich
wäre.
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Insgesamt gibt die Erfindung somit
ein einfach konfiguriertes, von jeder Person tragbares und völlig autark
in einer beliebigen Situation und an einer beliebigen Stelle betreibbares
Klimatisierungsgerät an,
das auf einfache Weise eine Kühlung
oder Erwärmung
vor Ort ermöglicht.
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Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann
das Medium ein Gas und das Fördermittel
ein Ventilator sein. Als Gas wird nach einer besonders vorteilhaften
Erfindungsausgestaltung Umgebungsluft verwendet, die über wenigstens
eine Ansaugöffnung,
gebildet vom beschriebenen Einlass, angesaugt wird. Die Umgebungsluft
wird dem Latentwärmespeicher
zugeführt,
dort beispielsweise gekühlt und
anschließend
der Person oder dem Gegenstand zur Kühlung zugeführt. Dabei ist es ausreichend,
die Umgebungsluft um ca. 5 – 10° C zu kühlen, um
einen für
eine Person angenehmen und ausreichenden Kühleffekt zu bewirken. Eine
stärkere
Abkühlung
ist häufig
nicht erforderlich, da ansonsten die Gefahr der lokalen Unterkühlung gegeben
ist.
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Die gekühlte oder erwärmte Umgebungsluft wird
nach einer weiteren Erfindungsausgestaltung wenigstens einer zur
Umgebung führenden
Austrittsdüse
am Auslass zugeführt,
das heißt
es ist hier ein offenes System realisiert, mit einem zur Umgebung hin
offenen Einlass und einem zur Umgebung hin offenen Auslass. Über die
Auslassdüse
wird nun beispielsweise die gekühlte
Umgebungsluft der Person zugeführt.
Das Klimatisierungsgerät
wird beispielsweise am Gürtel
der Person angeordnet und so positioniert, dass die Austrittsdüse unterhalb
der Oberbekleidung der Person, also beispielsweise des Soldaten,
liegt, so dass die gekühlte
Luft unter die Oberbekleidung geblasen werden kann. Um eine möglichst großflächige Belüftung zu
realisieren ist es zweckmäßig, wenn
am Auslass ein beliebig geformter, mehrere Auslassdüsen aufweisender
Auslassabschnitt vorgesehen ist, der zweckmäßigerweise im Wesentlichen
teller- oder halbtellerförmig
ausgebildet ist und aus einem verformbaren und hautfreundlichen
Material besteht, mithin also flach auf der Haut oder der Unterbekleidung
der Person auflie gen kann, wobei die mehreren Auslassdüsen in unterschiedliche
Richtungen weisen. Hierdurch ist sichergestellt, dass zum einen
der Auslassabschnitt gut und sich anpassend aufliegt, zum anderen
ermöglichen
die unterschiedlich gerichteten Auslassdüsen eine größerflächige Belüftung und damit Luftverteilung.
Der Kühleffekt wird
hierdurch verbessert.
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Neben einem am Einlass und am Auslass
direkt offenen System ist es nach einer Erfindungsausgestaltung
aber auch denkbar, am Auslassmittel ein Anschlussmittel zum Koppeln
mit einer das Gas weiterführenden
Leitung vorzusehen. Dies ist beispielsweise bei einer Verwendung
des erfindungsgemäßen Klimatisierungsgeräts primär im privaten
Bereich zweckmäßig. Das
Klimatisierungsgerät
kann beispielsweise als Rucksackgerät ausgebildet beziehungsweise
in einem Rucksack getragen werden, über eine Leitung, die beispielsweise
unter die Oberbekleidung des Wanderers geführt wird, kann nun die gekühlte Luft
in einen beliebigen Körperbereich
geführt
werden. Natürlich
kann auch hier am Ende der weiterführenden Leitung ein flächiger,
mehrere unterschiedlich gerichtete Auslassdüsen aufweisender Auslassabschnitt
zur Luftverteilung vorgesehen sein, wie zur oben genannten Ausführungsform
bereits beschrieben.
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Neben den beiden beschriebenen, quasi
offenen Ausführungsformen
ist es aber auch bei Verwendung eines Gases als wärmeleitendes
Medium denkbar, am Einlass und am Auslass ein Anschlussmittel zum
Koppeln mit jeweils einer das Gas führenden Leitung vorzusehen.
Hier ist also ein geschlossenes System realisiert. Bei diesem System
kann beispielsweise die Leitung in einer „Kühlweste" oder „Kühljacke"
oder "Kühlhose"
oder "Kühlanzug"
integriert sein. Der Leitungseinlass und der Leitungsauslass weisen
entsprechende Anschlussmittel auf, die mit den entsprechenden Anschlussmitteln
am Klimatisierungsgerät
gekoppelt werden können.
Das heißt das
gekühlte
Gas – auch
hier kann es sich natürlich um
im Klimatisierungsgerät
beziehungsweise im Leitungssystem vorhandene Luft handeln – wird nun
innerhalb dieses Leitungssystems einschließlich des Klimatisierungsgeräts unter
kontinuierlicher Kühlung zirkuliert.
Die Anschlussmittel können
in jedem Fall einfache Steckanschlüsse sein, die eine dichte Verbindung
ermöglichen.
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Neben der Verwendung eines gasförmigen Mediums
besteht natürlich
die Möglichkeit,
eine Flüssigkeit
als Medium zu verwenden, wobei in diesem Fall das Fördermittel
eine Pumpe ist. Hier ist lediglich ein geschlossenes System möglich, das
heißt
am Einlass und am Auslass sind entsprechende Anschlussmittel zum
Koppeln mit jeweils einer die Flüssigkeit
führenden
Leitung vorgesehen. Die Leitung kann wie bereits beschrieben zweckmäßigerweise
in einem Kleidungsstück,
das primär
unter der Oberbekleidung getragen wird, integriert sein, so dass
die Flüssigkeit
möglichst
nahe an die schwitzenden bzw. frierenden Körperbereiche des Trägers geführt werden
kann.
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Zur weitgehenden Verringerung von
Verlusten ist es zweckmäßig, wenn
das Gehäuse
zumindest in dem Bereich, in dem der Latentwärmespeicher vorgesehen ist,
vorzugsweise aber das ganze Gehäuse,
isoliert ist. Hier ist es denkbar, entweder das Gehäuse selbst
aus isolierendem Material herzustellen oder aber entsprechende isolierende
Beläge oder
Einlagen oder Füllungen
oder dergleichen vorzusehen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung
des Erfindungsgedankens kann an einer dem Latentwärmespeicher
nachgeschalteten Position ein vorzugsweise elektrisch verstellbares
klappenartiges Stellelement vorgesehen sein, über das der Öffnungsgrad eines
ersten Mediumwegs, der das Medium am Latentwärmespeicher vorbeiführt, und
eines zweiten Mediumwegs, über
den das dem Gehäuse
zugeführte
Medium nicht am Latentwärmespeicher
vorbeigeführt
wird, variiert werden kann. Beide Mediumwege führen zum Fördermittel. Durch entsprechende
Stellung des Stellelements kann das „Mischungsverhältnis" des über beide
Mediumwege geführten
Mediums variiert werden, worüber
insbesondere bei einem offenen System, bei dem Umgebungsluft angesaugt wird,
auf einfache Weise auch eine Temperaturregelung möglich ist.
Empfindet beispielsweise die Person die Kühlung als zu stark, kann der
zweite Mediumweg etwas geöffnet
werden, so dass die angesaugte, relativ heiße Umgebungsluft je nach Öffnungsgrad
der am Latentwärmespeicher
gekühlten Luft
zugemischt wird und die gekühlte
Luft wieder etwas erwärmt
wird. Die Verstellung erfolgt zweckmäßigerweise von Hand oder elektrisch,
angetrieben über
die integrierte Energieversorgung.
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Ein zentrales Problem ist der Umstand,
dass der Latentwärmespeicher
nur eine gewisse Energiemenge speichern kann. Hat er diese abgegeben
ist er quasi „verbraucht".
Es ist nun erforderlich, für
eine erneute Verwendung des Klimatisierungsgeräts den Latentwärmespeicher
wieder „aufzuladen".
Hierfür sind
unterschiedliche Möglichkeiten
denkbar. Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann wenigstens
eine elektrisch betreibbare Kühl-
und/oder Heizeinrichtung im Gehäuse
an einer dem Latentwärmespeicher
nahen Stelle vorgesehen sein. Das heißt die Kühlung oder Heizung des Latentwärmespeichers erfolgt
geräteintern.
Zur Versorgung der Kühl-
oder Heizeinrichtung kann die integrierte Energieversorgung dienen,
sofern diese hinreichend leistungsfähig ist. Denkbar ist aber auch
ein Anschlussmittel vorzusehen, über
das das Klimatisierungsgerät
an eine externe Energieversorgung angeschlossen werden kann, um
die Kühl-
oder Heizeinrichtung zu betreiben. Das Klimatisierungsgerät kann also
zum „Aufladen"
beispielsweise an ein übliches
Versorgungsnetz angeschlossen werden, auch ist die Versorgung über eine übliche Kraftfahrzeugbatterie
denkbar, wenn das Klimatisierungsgerät beispielsweise im privaten Bereich
außer
Haus verwendet wird etc.
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Eine besonders zweckmäßige Erfindungsausgestaltung
sieht vor, als Kühl-
oder Heizeinrichtung wenigstens ein Peltierelement zu verwenden, das
je nach Richtung des über
das Element geführten
Stroms an einer Seite kühlt
oder heizt. Dieses wenigstens eine Peltierelement ist zweckmäßigerweise in
der den ersten und den zweiten Mediumweg trennenden Gehäusewand
integriert, so dass es mit einer Seite unmittelbar zum Latentwärmespeicher
benachbart ist, mit der anderen Seite liegt es im zweiten Mediumweg.
Bei einer Kühlung über das
Peltierelement muss nun die entstehende Wärme, die an der Seite entsteht,
die zum zweiten Mediumweg gerichtet ist, abgeführt werden, wozu das bereits
genannte Stellelement betätigt
wird, um den zweiten Mediumweg etwas zu öffnen, so dass über diesen
Luft angesaugt und die Wärme
abgeführt
werden kann. In jedem Fall kann auf diese Weise eine einfache Kühlung und
damit „Aufladung"
des Latentwärmespeichers
erfolgen, entsprechendes gilt für
ein Aufheizen. Alternativ zur Verwendung eines Peltierelements ist
auch eine Heizwendel einsetzbar, wobei diese allerdings lediglich
zum Heizen dient.
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Neben der Verwendung einer integrierten Kühl- oder
Heizeinrichtung ist es auch denkbar, dass eine externe Station mit
einer Kühl-
oder Heizeinrichtung zum Kühlen
oder Erwärmen
des Latentwärmespeichers
vorgesehen ist, an oder in der das tragbare Klimatisierungsgerät anordenbar
ist. Denkbar ist beispielsweise, dass in einer solchen Station eine
entsprechende Aufnahme vorgesehen ist, in die das Gerät einzusetzen
ist, wonach die Station angeschalten wird und die Kühlung oder
Erwärmung
ertolgt. Auch hier können
entsprechende Peltierelemente zum Kühlen- oder Erwärmen oder
eine oder mehrere Heizwendeln zum Erwärmen des Latentwärmespeichers
vorgesehen sein.
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Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, anstelle
der genannten integrierten Einrichtungen oder der Station übliche Kühl- oder
Heizeinrichtungen wie beispielsweise einen Kühl- oder Gefrierschrank, ein
Ofen, eine Mikrowelle oder der gleichen zu verwenden, in die das
Gerät zum „Aufladen"
gelegt wird.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Erfindungsausgestaltung
kann der Latentwärmespeicher selbst
dem Gehäuse
entnehmbar sein. Der Latentwärmespeicher
kann dann separat gekühlt
oder geheizt werden und nach „Aufladen"
wieder eingesetzt werden. Daneben besteht die Möglichkeit, sofern der Latentwärmespeicher
eine Auslassöffnung
aufweist, seinen Inhalt zu entleeren und – sofern als Latentwärmespeicher
Eis beziehungsweise Wasser verwendet wird – diese im Bedarfsfall als
Trinkwasserreservoir zu nutzen. Dies ist insbesondere bei Verwendung des
Klimatisierungsgeräts
im militärischen
Bereich zweckmäßig.
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Zur Regelung der Kühlung ist
es zweckmäßig, wenn
die Durchflussmenge des Mediums varüerbar ist, wozu zweckmäßigerweise
wenigstens ein Temperatursensor oder ein Durchflussmengenertassungssensor
sowie eine geeignete Auswerteelektronik vorgesehen sind, über die
das Fördermittel
steuerbar ist. Weiterhin kann eine Ladezustandsanzeige für die integrierte
Energieversorgung vorgesehen sein, so dass der Träger stets
weiß,
ob und gegebenenfalls auch wie lange das Klimatisierungsgerät noch betreibbar
ist.
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Auch eine Ladezustandsanzeige des
Latentwärmespeichers
ist denkbar durch direkte Messung mit geeigneten Sensoren oder durch
Berechnungsprogramm.
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Als Energieversorgung können Akkumulatoren
oder Batterien eingesetzt werden, auch die Verwendung von Brennstoffzellen
ist zweckmäßig. Weiterhin
können
auch Solarzellen verwendet werden, was insbesondere dort zweckmäßig ist,
wo das Klimatisierungsgerät
bei kontinuierlicher Sonnenbestrahlung verwendet wird. Natürlich ist
es auch denkbar, beispielsweise Akkumulatoren und Solarzellen zu
kombinieren, wobei die Solarzellen dann kontinuierlich für eine Aufladung
der Akkumulatoren sorgen. Auch ist ein Betrieb derart möglich, dass
primär
die Solarzellen die Versorgung herstellen, während die Akkumulatoren unterstützend wirken,
wenn über
die Solarzellen nicht genügend
Energie geliefert wird.
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Weiterhin kann wenigstens ein Kühl- oder Wärmefach
für Drittgegenstände vorgesehen
sein, das über
eine weitere ihm zugeordnete und über die integrierte Energieversorgung
betreibbare Kühl-
oder Heizeinrichtung, insbesondere wenigstens ein Peltierelement
temperierbar ist. In dieses Fach, das im Hinblick auf die relativ
kleine Dimensionierung des Klimatisierungsgeräts nicht allzu groß sein sollte, können beispielsweise
wichtige Arzneimittel oder dergleichen gelegt und entsprechend temperiert
werden.
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Als Latentwärmespeicher kann jedes bekannte
und bezogen auf den jeweiligen Anwendungsbereich verwendbare Phasenwechselmaterial verwendet
werden. Am einfachsten wird Wasser verwendet, auch Paraffin beziehungsweise
Wachs kann eingesetzt werden. Weiterhin können beispielsweise Salzhydrate
insbesondere wegen ihrer hohen Schmelzwärme eingesetzt werden etc.
Zur Vermeidung, dass beispielsweise beim Kühlen des Mediums unter Verwendung
von Eis der oder die Mediumwege sich auf Grund eines Anfrierens
des Mediums zusetzen, muss ein flüssiges Medium einen deutlich unterhalb
des Gefrierpunkts des Latentwärmespeichers
beziehungsweise besonders deutlich oberhalb des Sublimationspunkts
liegenden Gefrier- beziehungsweise Sublimationspunkt aufweisen.
Wird beispielsweise Eis als Latentwärmespeicher verwendet, so ist
als flüssiges
Medium zweckmäßigerweise
eine entsprechende Kühlsole
einzusetzen.
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Aus Isolationsgründen wie auch zur Vermeidung
des Eindringens von Schmutz in das Gehäuse ist es zweckmäßig, wenn
die oder jede Gehäuseöffnung verschließbar ist.
Dies gilt insbesondere auch dann, wenn entsprechende Anschlussmittel
am Einlass oder Auslass vorgesehen sind, um zu vermeiden, dass diese
verschmutzt oder beschädigt
werden und ein Anschluss gegebenenfalls nicht möglich ist. Die Öffnungen
können über ein
einziges Betätigungsmittel,
z.B. einen Hebel, gemeinsam geöffnet oder
geschlossen werden. Die Verschlussdeckel oder – klappen sind also mit dem
gemeinsamen Hebel gekoppelt. Dabei kann z.B. der Einlass und der Auslass
gemeinsam geöffnet
werden, wenn der Hebel in eine erste Stellung gebracht wird. Bei
Bewegen in eine zweite Stellung wird dann sofern vorhanden das klappenartige
Stellelement, das dem zweiten Mediumweg zugeordnet ist, betätigt.
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Neben dem erfindungsgemäßen Klimatisierungsgerät betrifft
die Erfindung ferner ein Klimatisierungssystem, umfassend ein Klimatisierungsgerät der vorbeschriebenen
Art sowie ein am Körper
einer Person zu tragendes Kleidungsstück mit wenigstens einer integrierten
Leitung zur Führung
des Kühl-
oder Wärmemediums,
wobei am Einlass und/oder am Auslass des Klimatisierungsgeräts Anschlussmittel zum
Koppeln mit entsprechenden Anschlussmitteln am Einlass und/oder
am Auslass der Leitung des Bekleidungsstücks vorgesehen sind.
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Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Kühlen
einer Person, bei welchem ein Klimatisierungsgerät der vorbeschriebenen Art
verwendet wird, welches Umgebungsluft ansaugt, kühlt und über wenigstens eine Auslassdüse abgibt,
und das an der Person derart angebracht wird, dass die abgegebene
Umgebungsluft unter die Oberbekleidung auf die Unterbekleidung oder
die Haut der Person geblasen wird, so dass neben der Kühlwirkung
durch die gekühlte
Umgebungsluft eine zusätzliche
Kühlwirkung
durch Ausnutzung der Verdunstungskälte beim belüftungsbedingten
Trocknen der natürlichen Feuchte
der Unterbekleidung oder der Haut erreicht wird. Durch Nutzung der
Verdunstungskälte
durch entsprechendes zielgerichtetes Einblasen der gekühlten Luft
kann die Gesamtkühlwirkung
noch verbessert werden. Insbesondere zweckmäßig ist hierbei, wenn die gekühlte Luft möglichst
großflächig und in
verschiedene Richtungen eingeblasen wird, um möglichst viel in der Regel vom
Schweiß durchfeuchtete
Unterbekleidung oder feuchte Haut zu bestreichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 zeigt
eine Schnittansicht durch eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Klimatisierungsgeräts,
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2 eine
Aufsicht auf das Gerät
aus 1,
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3 eine
Skizze zur Darstellung der Anordnurg eines Klimatisierungsgeräts an einer
Person,
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4 eine
Schnittansicht als Prinzipskizze durch die in 3 gezeigte Person im Bereich der Anordnung
des Klimatisierungsgeräts,
und
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5 ein
erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Klimatisierungsgerät 1 mit
einem Gehäuse 2,
vorzugsweise insgesamt bestehend aus isolierendem Material. In dem
Gehäuse 2 ist
ein Gehäuseabschnitt 3 zur
Aufnahme eines Latentwärmespeichers
4 vorgesehen. Der Latentwärmespeicher 4 umfasst
ein Speichergehäuse 5,
in dem der eigentliche Latentwärmespeicher,
also das Phasenwechselmaterial angeordnet ist. Als Latentwärmespeicher
kann beispielsweise Wasser/Eis verwendet werden. Das Speichergehäuse sollte
dabei von seiner Größe oder
der Materialwahl (gegebenenfalls flexibles Material) so ausgelegt sein,
dass die bei Verwendung von Eis als Latentwärmespeicher mit dem Einfrieren/Schmelzen
einhergehende Volumenänderung
berücksichtigt
bzw. kompensiert wird, so dass ein Bersten beim Einfrieren nicht
möglich
ist.
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Der Latentwärmespeicher 4 ist
derart im Gehäuseabschnitt 3 angeordnet,
dass oberhalb und unterhalb, vornehmlich auch an den Seiten, Mediumwege 6 für ein über den
Einlass 7, hier in Form einer Ansaugöffnung, zugeführtes gasförmiges Medium,
im gezeigten Ausführungsbeispiel
Umgebungsluft, verbleiben. Entlang dieser Mediumwege 6 strömt die angesaugte
Umgebungsluft am Latentwärmespeicher vorbei.
Nachdem diese deutlich wärmer
ist als die Temperatur des Latentwärmespeichers, erfolgt beim Vorbeiströmen ein
Wärmeaustausch,
d.h. die vorbeigeführte
Luft wird gekühlt.
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Zum Ansaugen und Fördern der
Luft im bzw. durch das Gehäuse
ist ein Fördermittel 8 in
Form eines Ventilators vorgesehen, der über eine integrierte Energieversorgung 9 betrieben
wird. Die angesaugte und geförderte
Luft wird zum Auslass 10 geführt, wo ein Auslassabschnitt 11 vorgesehen
ist, an dem mehrere in unterschiedliche Richtungen gerichtete Auslassdüsen 12 vorgesehen
sind. Hierüber
wird die gekühlte
Luft wieder an die Umgebung abgegeben. Der Auslassabschnitt 11 ist – siehe 2 – flach und tellerförmig bzw.
beliebig geformt und aus einem relativ weichen, anschmiegsamen und
gegebenenfalls hautfreundlichen Material, so dass es sich an die Oberfläche, an
der es anliegt, anschmiegt, wobei das Material jedoch so stabil
sein muss, dass dabei die Auslassöffnungen nicht zugedrückt werden.
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Wie beschrieben ist eine integrierte
Energieversorgung 9 vorgesehen. Diese kann beispielsweise
als Batterie oder Akkumulator ausgebildet sein. Denkbar ist es auch,
hierfür
oder zusätzlich
Solarzellen 13 vorzusehen, die entweder selbständig zur
Energieversorgung dienen, oder über
die der Akkumulator geladen werden kann.
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Weiterhin ist eine geeignete Elektronik 14 vorgesehen,
die zusammen mit der Energieversorgung in einem geeigneten Gehäuseabschnitt 15 angeordnet
ist. Über
die Elektronik erfolgt beispielsweise eine Erfassung und Regelung
der Durchflussmenge durch entsprechende Ansteuerung des Fördermittels 8,
wozu ein nicht näher
gezeigter Durchflusssensor und gegebenenfalls ein Temperatursensor
zur Erfassung der Temperatur der gekühlten Luft vorgesehen ist.
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Der Betrieb ist nun derart, dass
bei gewünschter
Kühlung
zunächst
eine den Einlass 7 verschließende Klappe 16 geöffnet wird,
worüber
der Einlass 7 bzw. die Ansaugöffnung geöffnet wird. In dieser kann
natürlich
ein Filter oder dergleichen eingesetzt sein, über den die angesaugte Umgebungsluft
gefiltert wird. Bei Betrieb des Ventilators wird nun Luft angesaugt,
diese streicht entlang der Mediumwege 6, kühlt sich
ab und wird zum Auslass 10 geführt und über die Auslassdüsen 12 abgegeben.
Die Mediumwege 6 sollten so breit sein, dass ein Verschluss
durch Vereisen von am Latentwärmespeicher
gefrierender Luftfeuchte vermieden wird.
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Weiterhin ist ein vorzugsweise elektrisch über die
Elektronik 14 und die Energieversorgung 9 stellbares
Stellglied 17 vorgesehen, das die Form einer Klappe besitzt
und über
das quasi der Öffnungsquerschnitt
des Mediumwegs 6 varriert werden kann. Das Stellelement
ist zwischen einer Offenstellung (in 1 ausgezogen
gezeichnet) und einer Geschlossenstellung (in 1 strichpunktiert dargestellt) bewegbar,
kann also vollständig
auf- und zumachen. Wird das Stellelement 17 etwas geöffnet, so öffnet sich
ein zweiter Mediumweg 18, der unmittelbar zum Ventilator
führt.
Bei Betrieb des Ventilators wird dann auch Luft über diesen Mediumweg 18 gezogen. Nachdem
diese Luft nicht mit dem Latentwärmespeicher
in Berührung
kommt, ist sie nicht gekühlt,
also deutlich wärmer.
Insgesamt erfolgt dann am Ventilator eine Mischung der gekühlten mit
der warmen angesaugten Luft, so dass hierüber die Temperatur der letztendlich
abgegebenen Luft variiert werden kann.
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Wenngleich der Latentwärmespeicher 4 dem Gehäuse entnommen
werden kann, um aufgeladen zu werden (z.B. in einer handelsüblichen
Kühltruhe oder
einem Gefrierfach, wo das verflüssigte
Wasser wieder eingefroren wird), steht eine solche Möglichkeit
jedoch nicht immer zur Verfügung.
Zu diesem Zweck ist eine Kühlund
Heizeinrichtung 19 in Form mehrerer Peltierelemente in
einer Gehäusewand 20, die
den ersten Mediumweg 6 vom zweiten Mediumweg 18 trennt,
angeordnet. Dieses Peltierelement wird über die integrierte Energieversorgung 9 betrieben
und dient dazu, den Latentwärmespeicher
zu kühlen
und verflüssigtes
Wasser wieder einzufrieren. Sollte der Betrieb nicht über die
integrierte Energieversorgung 9 (ausschließlich) möglich sein,
ist wie gestrichelt angedeutet ein Anschlussmittel 21 vorgesehen, über das
eine Kopplung zu einer externen Energieversorgung, wie beispielsweise
einer Fahrzeugbatterie oder dergleichen, möglich ist.
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Wird Strom über ein Peltierelement geführt, so
erwärmt
sich eine Seite des Elements, während sich
die gegenüberliegende
abkühlt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Betrieb nun derart, dass die zum Latentwärmespeicher weisende Seite
der Peltierkühleinrichtung
gekühlt
wird, im Gegenzug erwärmt
sich die gegenüberliegende
Seite. Nachdem die beiden Seiten mit den jeweiligen Medienwegen 6, 18 kommunizieren,
kann also dort unmittelbar eine Wärmeübertragung statftinden. Beim
Betrieb dieser Peltier-Kühleinrichtung
ist es nun erforderlich, die sich an der erwärmenden Seite bildende Wärme abzuführen. Dies
geschieht dadurch, dass das Stellelement 17 geschlossen
wird, d.h. der Gehäuseabschnitt,
in dem der Latentwärmespeicher
sich befindet, wird geschlossen. Über den Ventilator wird nun Luft
ausschließlich über den
zweiten Mediumweg angesaugt, die die am Peltierkühlelement 19 abgegebene
Wärme abführt.
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Anstelle einer Peltier-Kühleinrichtung – die bei
Verwendung eines anderen Latentwärmespeichers
wie beispielsweise einem Paraffinspeicher, über den die Erwärmung der
Umgebungsluft möglich ist,
umgekehrt betrieben wird und diesen aufheizen kann – kann beispielsweise
auch eine Heizwendel oder dergleichen verwendet werden, die zum
Aufheizen eines Latentwärmespeichers
dient.
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Weiterhin zeigt 1 ein Kühl- oder Wärmefach 22, in dem
ein Drittgegenstand gekühlt
oder erwärmt
werden kann. Zum Temperieren des Faches ist eine weitere Kühl- oder
Heizeinrichtung 23, vornehmlich bestehend aus einem oder
mehreren Peltierelementen vorgesehen, die je nach Betriebsmodus
das Fachinnere kühlen
oder wärmen
können.
Ihr Betrieb erfolgt über
die integrierte Energieversorgung, da das Kühlen eines Drittgegenstandes
primär dann
erforderlich ist, wenn das Klimatisierungsgerät getragen wird.
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2 zeigt
eine Aufsicht auf das Klimatisierungsgerät 1 aus 1, wobei der Übersichtlichkeit halber
der Latentwärmespeicher 4 sowie
der Ventilator 8 gestrichelt eingezeichnet sind.
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3 zeigt
schließlich
in beispielhafter Form die Verwendung eines erfindungsgemäßen Klimatisierungsgeräts in Form
eines Gürtelgeräts. Das
Klimatisierungsgerät 1 ist
an einem Gürtel 24,
den eine Person 25 trägt,
angeordnet. Es ist dabei derart positioniert, dass der Auslassabschnitt 11 – siehe 4 – unter die Oberbekleidung 26 der
Person geführt
ist. Der Auslassabschnitt 11 kann beispielsweise durch die Öffnung einer
zuknöpfbaren
Jacke oder dergleichen oder durch eine eigens für diesen Zweck angebrachte Öffnung durchgeschoben
sein. Er kann entweder oberhalb der Unterbekleidung positioniert
werden, so dass also die gekühlte
Luft zwischen Ober- und Unterbekleidung eingeblasen wird, ferner
besteht die Möglichkeit,
ihn unter die Unterbekleidung in direkten Kontakt mit der Haut zu
führen. 4 zeigt in Form einer Schnittansicht
in einer Prinzipskizze die Positionierung. Mit 27 ist dabei
entweder die Haut oder aber die Unterbekleidung bezeichnet. Das
Klimatisierungsgerät
kann auch verdeckt unter Sakkos oder Sachen getragen werden.
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5 zeigt
nun ein erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem 28,
umfassend ein Klimatisierungsgerät 1',
bei dem anstelle eines Ventilators ein Fördermittel 8' in Form
einer Flüssigkeitspumpe
integriert ist. Als Latentwärmespeicher 4' kann
wiederum ein Eisspeicher verwendet werden. Als Medium wird hier – anders
als bei der Ausführungsform
nach 1 – eine Flüssigkeit,
z.B. eine Kühlsole,
verwendet, die über
die Flüssigkeitspumpe 8' gepumpt
wird. Am Einlass 7' und am Auslass 10' sind Anschlussmittel 29, 30 vorgesehen,
an die entsprechende Anschlussmittel 31, 32 anschließbar sind, über die
das Klimatisierungsgerät 1 mit
einer Leitung 33 gekoppelt werden kann. Die Leitung 33 führt zu einem
Bekleidungsstück 34,
wo sie mäanderförmig integriert
ist. Das Bekleidungsstück 34 ist
also eine Kühlweste
mit integrierten Kühlleitungen,
durch die bei Betrieb der Pumpe 8' die gekühlte Flüssigkeit
in einem geschlossenen System zirkuliert werden kann. Die austretende
Flüssigkeit
wird wiederum dem Klimatisierungsgerät 1' zugeführt.
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Anstelle eines Flüssigkeitskreislaufs kann auch
ein gasförmiges
Medium innerhalb des geschlossenen Systems verwendet werden.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen,
dass die gezeigten Ausführungsbeispiele
nicht beschränkend
sind. Ziel ist es, das Klimatisierungsgerät möglichst klein zu dimensionieren,
so dass es ohne weiteres mitgenommen werden kann. Es sind auch andere
Gehäusekonfigurationen
denkbar.