DE10317514B3

DE10317514B3 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE10317514B3
Application number: DE2003117514
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr. Boll
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums, insbesondere eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs, mittels in den Raum eingeblasener Gebläseluft. Zur Verbesserung der Klimatisierung hinsichtlich größerer Akzeptanz der Klimaluft durch die Rauminsassen, insbesondere im Kühlbetrieb der Klimaanlage, ist im Gebläseluftstrom eine elektrostatische Vorrichtung angeordnet, mittels der das elektrische Potential der Gebläseluft auf ein vorgegebenes elektrisches Sollpotential eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums, insbesondere eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der sog. elektrischen Klimatologie ist es bekannt, durch eine künstliche negative Koronaentladung in der Raumluft negative Ionen in hoher Konzentration zu erzeugen, um das Wohlbefinden der Rauminsassen zu verbessern.

Eine bekannte Vorrichtung zur Erzeugung ionisierter Gase mittels Koronaentladung ( DE 199 31 662 A1 ) weist mindestens eine Elektrode mit einer oberflächenrauhen Struktur zur Ausbildung hoher elektrischer Feldstärkenüberhöhungen auf. Die als elektrisch leitendes Gitter, Geflecht, Gewebe oder Lochplatte ausgebildete Elektrode ist einem Isolator zugeordnet, auf dessen von der Elektrode abgewandten Seite eine mit einem Wechselspannungspotential von mehreren 10kV beaufschlagte weitere Elektrode angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung werden ausschließlich negative Ionen hoher Konzentration erzeugt, ohne dass eine Ozonbildung stattfindet.

Es ist ferner eine Vorrichtung zur Elektro-Klimatisierung eines Raums bekannt ( CH 421 388 A ), die mittels einer Ionenquelle negative Sauerstoff-Ionen erzeugt. Die Innenquelle besteht aus einer Sprühelektrode und einer Gegenelektrode, die auf einer Isolationsschicht aufgebracht ist. Die gewünschte Sprühentladung wird mit Hilfe eines Hochspannungs-Netztransformators aufrechterhalten, wobei Intensität und Ozonerzeugungsrate mit einem veränderlichen Widerstand regelbar sind, der zwischen Sekundärwicklung des Netztransformators und der Sprühelektrode angeordnet ist. Die Vorrichtung kann im Raum selbst angeordnet sein oder es kann ein in den Raum einströmender Luftstrom an der Vorrichtung vorbeigeführt werden. Durch die Anreicherung der Luft mit negativen Sauerstoffionen soll das Wohlbefinden Rauminsassen verbessert werden.

Bei einem bekannten Kraftfahrzeug ( DE 19 64 069 A1 ) wird zur Erzielung von positiven Auswirkungen des Klimas im Innenraum des Kraftfahrzeugs auf das Gesamtverhalten der Fahrzeuginsassen, z.B. geringere Ermüdung, in einem Luftkanal, der einen Luftstrom entlang der Innenseite einer Fensterscheibe leitet, ein Ionenerzeuger angeordnet, der die in dem Luftkanal strömende Luft mit Ionen anreichert. Die Fensterscheibe ist an ihrer Innenseite elektrisch leitfähig ausgeführt und auf einem solchen Potential gehalten, dass die Ionen des erwünschten Vorzeichens, vorzugsweise negativ geladene Ionen, abstößt, damit die Ionen eine lange Verweildauer im Innenraum haben und in den Kopfbereich der Fahrzeuginsassen gelangen, so dass die Atemluft intensiv ionisiert ist. Dem Ionenerzeuger ist eine Fangelektrode nachgeordnet, deren Potential so gewählt ist, dass die Ionen des unerwünschten Vorzeichens, vorzugsweise die positiv geladenen Ionen, an der Fangelektrode gebunden werden.

Eine bekannte Einrichtung zur Elektroklimatisierung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs ( DE 37 00 362 A1 ) weist einen in einem Frischluftzuführkanal für den Innenraum angeordneten Ionengenerator und einen Hochspannungsgenerator auf, dessen Ausgangsspannung an die einander gegenüberliegenden, mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Fenster des Innenraums gelegt ist. Die Sitze und das Lenkrad sind an Masse angeschlossen. Die mit dieser Einrichtung im In nenraum erzielte Elektroklimatisierung beruht auf der kombinierten Wirkung von künstlich erzeugten Ionen, die mit der Frischluft in den Innenraum gelangen und der Wirkung eines elektrischen Feldes, das im Innenraum erzeugt wird. Letzteres hat sowohl einen unmittelbaren Einfluss auf das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen, als auch eine Wirkung auf die im Ionengenerator erzeugten Luftionen, die ohne dieses elektrische Feld nur eine geringe Reichweite hätten. Der gewünschte Sollwert des elektrischen Feldes wird mittels einer Regelung des Hochspannungsgenerators eingestellt, die einen den Istwert des elektrischen Feldes im Innenraum messenden Sensor aufweist.

Bei einer bekannten Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeugs ( DE 101 44 114 A1 ) ist im Gebläseluftstrom eine Ionisierungseinheit angeordnet, der in Luftströmungsrichtung ein Kältetauscher oder Verdampfer nachgeordnet ist, dem wiederum in Strömungsrichtung ein Wärmetauscher und eine Wiedererwärmungseinheit folgen. Die so ionisierte und klimatisierte Gebläseluft wird über Luftdüsen in den Innenraum des Fahrzeugs eingeblasen. Der Ionisierungseinheit sind Steuermittel zugeordnet, die derart ausgebildet sind, dass ein etwa gleichbleibender Ionisierungsgrad der durch die Ionisierungseinheit hindurchtretenden Luft bei unterschiedlichen Luftmengen erzielt wird.

Bei Klimageräten für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, die Gebläseluft von Partikeln, Geruch und Keimen zu befreien. Gerade die im Betrieb feuchte Oberfläche des Verdampfers ist ein solcher Nährboden für Keime. Bei einer bekannten Vorrichtung ( DE 101 18 078 A1 ) ist hierzu ein Ozon- und Ionenerzeuger in Strömungsrichtung vor dem Verdampfer angeordnet, um den feuchten Verdampfer mit Ozon- und Luftionen zu umströmen. In Strömungsrichtung nach dem Verdampfer ist ein Katalysator angeordnet, der überschüssigen Ozon zu normalem, zweiatomigem Sauerstoff abbaut.

Bei Klimaanlagen fällt aus der den Verdampfer des Kälteaggregats durchströmenden Gebläseluft infolge Abkühlung in der Luft enthaltene Feuchtigkeit als Kondensat aus. Dieser Prozess führt zu einer elektrischen Aufladung der den Verdampfer verlassenden Luft. Diese Luft streicht insbesondere bei direkt auf einen Rauminsassen gerichtetem Luftstrom, wie dies bei Klimaanlagen in Fahrzeugen häufig der Fall ist, an nicht bedeckte Körperpartien vorbei und wirkt auf das Nervengeflecht der Haut als Elektro-Hydrogenerator, der Ladungsverschiebungen in der Haut auslöst, was zu einem Missempfinden des Luftstroms und bei insbesondere im Kopfbereich länger aufrechterhaltenem Luftstrom zu Kopfschmerzen und Migräne führt. Das hat zur Folge, dass die Klimaanlage in vielen Fällen abgeschaltet und auf eine Klimatisierung des Raums verzichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art in Hinblick auf eine größere Akzeptanz der Klimaluft, insbesondere im Kühlbetrieb der Klimaanlage, durch die der Klimaluft insbesondere in beengten Räumen, wie den Fahrgasträumen von Fahrzeugen, ausgesetzten Personen zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, dass durch die erfindungsgemäße Einstellung des elektrischen Potentials in der in den Raum einströmenden Gebläseluft auf Nullpotential oder auf ein nur wenig darüber oder darunter liegendes Potential der vorstehend beschriebene Effekt des Elektro-Hydrogenerators ausgeschaltet wird. Die erfindungsgemäße elektrostatische Vorrichtung trägt damit zu einem verstärkten Wohlgefühl der Rauminsassen bei, und zwar unabhängig von den in der Umgebungsluft außerhalb des Raums herrschenden Bedingungen, wie elektrische Entladung durch Gewitter etc.. Der Kühlluftstrom wird durch das eingestell te elektrische Potential als angenehme Kühlbrise empfunden, so dass es jetzt auch möglich ist, dass der Kühlluftstrom zu einem verstärkten Empfinden des Kühleffektes direkt auf einen Rauminsassen gelenkt werden kann, ohne langfristig Unwohlbefinden oder Migräneerscheinungen auszulösen. Des weiteren kann die Vorrichtung problemlos auch noch zu der an sich bekannten elektrostatischen Reinigung der Gebläseluft von Staubpartikeln, Keimen etc. herangezogen werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens ein von der Gebläseluft durchströmtes, vorzugsweise feinmaschiges Gitter aus elektrisch leitendem Material auf, das entweder an Masse liegt oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an eine Gleichspannung angeschlossen ist, um den Ladungsabbau in der Gebläseluft effektiver zu gestalten. Im letzten Fall liegt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung stromaufwärts vor dem mindestens einen Gitter ein Erdungsgitter, um die an dem mindestens einen Gitter erforderliche Ionisierungsleistung gering zu halten. Unter Gitter wird hier allgemein jede Art von oberflächenwirksamen Elementen verstanden, die bezogen auf den Volumendurchsatz eine bestimmte Verweilzeit der Luft gewährleisten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Gebläseluftstrom stromabwärts des Gitters eine Messelektrode angeordnet, die das elektrische Istpotential der Gebläseluft misst. Das Ausgangssignal der Messelektrode ist einer Regelvorrichtung zugeführt, die die am Gitter anliegende Gleichspannung entsprechend der Differenz zwischen dem Istpotential und dem Sollpotential nachregelt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt eines Klimakastens einer Klimaanlage in schematischer Darstellung.

Die in 1 skizzierte Klimaanlage zur Klimatisierung des Fahrgastraums eines Fahrzeugs, als Ausführungsbeispiel für eine allgemeine Raumklimatisierungsanlage, weist in bekannter Weise einen Klimakasten 11 mit einer Lufteintrittsöff nung 12 und einem Luftverteiler 13 auf, der die den Klimakasten 11 durchströmende Luft auf hier zwei Luftauslassstutzen 14, 15 aufteilt, die jeweils mit einem von an unterschiedlichen Stellen im Fahrgastraum eines Fahrzeugs angeordneten Luftausströmern 16, 17 abgeschlossen sind. Die Luft wird von einem Gebläse 18 über die Lufteintrittsöffnung 12 angesaugt, die einen an der Lufteintrittsöffnung 12 angeordneten Luftfilter 19 durchströmt. Stromabwärts des Gebläses 18 sind im Klimakasten 11 ein Verdampfer 20 eines Kälteaggregats und ein Wärmetauscher 21 angeordnet. Der Wärmetauscher 21 ist in bekannter Weise in dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs angeordnet, und seine Heizleistung ist beispielsweise wasserseitig geregelt. In dem Kastenabschnitt zwischen Verdampfer 20 und Wärmetauscher 21 ist an einer tiefgelegenen Stelle des Klimakastens 11 eine Ablauföffnung 22 zum Abführen des am Verdampfer 20 sich niederschlagenden Kondensats vorgesehen. Durch das Kondensieren der in der Gebläseluft enthaltenen Luftfeuchte infolge Abkühlung im Verdampfer 20 wird die Gebläseluft elektrisch aufgeladen. Um diese Aufladung zu beseitigen, ist stromabwärts des Wärmetauschers 21 eine elektrostatische Vorrichtung 23 angeordnet, die von der Gebläseluft durchströmt wird. Mittels der Vorrichtung 23 wird das elektrische Potential der Gebläseluft auf ein vorgegebenes Sollpotential eingestellt, wobei vorzugsweise das Nullpotential gewählt wird, die Gebläseluft also ohne nennenswerte elektrische Aufladung über die Luftauslassstutzen 14, 15 in den Fahrgastraum einströmt.
Die elektrostatische Vorrichtung 23 weist mindestens ein von der Gebläseluft durchströmtes, feinmaschiges Gitter 24 aus elektrisch leitendem Material auf. Dieses feinmaschige Gitter 24 ist randseitig über einen Isolator 25 am Klimakasten 11 so befestigt, dass es den gesamten lichten Querschnitt des Klimakastens 11 überspannt. Um den Fanggrad des Gitters 24 und damit die Effektivität der Vorrichtung 23 zu verbessern, können zusätzlich zu dem Gitter 24 noch weitere Gitter in Luftströmungsrichtung hintereinander angeordnet werden. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei elektrisch leitende Gitter 24 und 24' vorhanden. Alle Gitter 24, 24' sind elektrisch parallel geschaltet und über einen vorzugsweise regelbaren hochohmigen Schutzwiderstand 26 an einem Spannungsgenerator 27 angeschlossen, der eine Gleich-Hochspannung erzeugt. Stromabwärts der Gitteranordnung 24, 24' ist eine Messelektrode 28 angeordnet, die in den Luftstrom hineinragt und das elektrische Potential der Gebläseluft misst. Die Messelektrode 28 ist über einen Messverstärker 33 mit einer Regeleinrichtung 29 verbunden, an der das vorgegebene elektrische Sollpotential eingestellt ist. Die Regeleinrichtung 29 regelt die vom Spannungsgenerator 27 abgegebene Gleichspannung in Abhängigkeit von der Differenz des Sollpotentials und des von der Messelektrode 28 gemessenen elektrischen Istpotentials der Gebläseluft solange aus, bis die Differenz minimiert ist. Stromabwärts der Messelektrode 28 ist ein Berührungsschutzgitter 30 aus elektrisch leitendem Material angeordnet, das den gesamten lichten Querschnitt des Klimakastens 11 überspannt und geerdet ist. Alternativ kann das Berührungsschutzgitter 30 auch aus nichtleitendem Material bestehen.
In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektrostatischen Vorrichtung 23 ein Erdungsgitter 31 vorgeordnet, das ebenfalls den lichten Querschnitt des Klimakastens 11 überspannt und aus einem oder mehreren hintereinander angeordneten, feinmaschigen, elektrisch leitenden Netzen besteht, die geerdet sind. Durch dieses Erdungsgitter 31 wird ein Teil der in der Gebläseluft enthaltenen Ionen bereits neutralisiert, bevor die Gebläseluft die Gitteranordnung 24, 24' erreicht, an dem die verbleibenden Ionen neutralisiert werden. Die erforderliche Ionisierungsleistung der Gitteranordnung 24, 24' wird dadurch verringert. In einer abgestrippten Version der elektrostatischen Vorrichtung 23 mit der allerdings eine nur unvollkommene Neutralisierung des elektrischen Potentials in der Gebläseluft erreicht wird, kann die Gitteranordnung 24, 24' mit Spannungsgenerator 27 und Regeleinrichtung 29 entfallen.
Die elektrostatische Vorrichtung 23 kann noch zusätzlich einen Ionisator 32 enthalten, der in den Regelkreis eingebunden ist und entsprechend des von der Messelektrode 28 gemessenen elektrischen Istpotential der Gebläseluft geregelt wird. Durch diesen Ionisator 32 ist eine weitere Steigerung der Effektivität der elektrostatischen Vorrichtung 23 in Hinblick auf eine vergleichmäßigte Potentialneutralität der Gebläseluft zu erreichen. Es ist möglich, bei Vorsehen des Ionisators 32 die Gitteranordnung 24, 24' und/oder das Erdungsgitter 31 entfallen zu lassen. Dann ist es aber von Vorteil ein Ausgleichsgitter vorzusehen, das die inhomogene Ladungsverteilung des Ionisators 32 gleichmäßig auf den Strömungsquerschnitt verteilt.
In einigen Fällen kann es für das Wohlbefinden der Rauminsassen auch von Vorteil sein, die Gebläseluft auf ein das Nullpotential übersteigendes oder unter das Nullpotential absinkendes Spannungspotential einzustellen. Durch eine entsprechende Vorgabe des elektrischen Sollpotential ist dieses möglich. Auch kann die elektrostatische Vorrichtung 23 zusätzlich dazu herangezogen werden in der Gebläseluft enthaltene Staubpartikel oder Keime in bekannter Weise auszufiltern.

Claims

Klimaanlage zur Klimatisierung eines Raums, insbesondere eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs, mittels in den Raum eingeblasener Gebläseluft, mit einem in einem Kältemittelkreislauf eingebundenen Verdampfer (20) und mit einer elektrostatischen Vorrichtung (23), die beide im Gebläseluftstrom angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Vorrichtung (23) stromabwärts des Verdampfers (20) angeordnet und zur Einstellung des elektrischen Potentials der Gebläseluft auf Nullpotential ausgebildet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (23) mindestens ein von der Gebläseluft durchströmtes, vorzugsweise feinmaschiges Gitter (24, 24'; 31) aus elektrisch leitendem Material aufweist.
Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (24, 24') geerdet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (24, 24') an einer Gleich-Hochspannung angeschlossen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gitter (24, 24') ein geerdetes Gitter (31) vorgeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Gebläseluftstrom stromabwärts des Gitters (24, 24') eine Messelektrode (28) angeordnet ist, die das elektrische Istpotential der Gebläseluft misst, und dass eine Regeleinrichtung (29) die am Gitter (24, 24') anliegende Gleichspannung entsprechend der Differenz zwischen dem elektrischen Istpotential und dem Sollpotential einregelt.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 4 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (24, 24') über einen vorzugsweise regelbaren, hochohmigen Schutzwiderstand (26) an einem Spannungsgenerator (27) angeschlossen ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Vorrichtung (23) einen Ionisator (32) aufweist.
Klimaanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionisator (32) im Gebläseluftstrom stromaufwärts des Gitters (24, 24') angeordnet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 – 9, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der elektrostatischen Vorrichtung (23) ein Berührungsschutzgitter (30) angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Berührungsschutzgitter (30) aus elektrisch leitfähigem Material und geerdet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Berührungsschutzgitter (30) aus elektrisch isolierendem Material besteht.