DE112013007739T5 - Ventilationssystem - Google Patents

Abstract

Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) für einen temperaturkonditionierten Gegenstand (2), wobei die Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: a) eine thermoelektrische Vorrichtung (70) zum Heizen oder Kühlen des temperaturkonditionierten Gegenstands (2), b) einen Fluidkreislauf (42) zum Transportieren thermischer Energie innerhalb des temperaturkonditionierten Gegenstands (2), und c) eine Ventilationsvorrichtung (57) zum Erzeugen eines Luftstroms (59) zum Austauschen thermischer Energie mit der Umgebung.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Ein erfindungsgemäßer Gegenstand ist ein Ventilationssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Das System kann zum Beispiel zum Steuern der Temperatur von Getränken, von Sitzoberflächen oder zum Beheizen von Armlehnen, insbesondere in Fahrzeugen, verwendet werden.
• Hintergrund der Erfindung
• Für die Ventilation von Sitzoberflächen ist es zum Beispiel aus der DE 197 36 951 bekannt, einen Abstandsstoff auf der Oberfläche des Sitzes anzuordnen und einen Luftstrom durch ihn hindurch zu führen.
• Aus der DE 195 27 352 C2 ist es bekannt, die Schaumpolsterung eines Sitzes in der Form von Noppen zu konstruieren.
• Einige Anwendungen erfordern alternative oder verbesserte Optionen, die hinsichtlich ihrer Herstellungskosten, ihrer Fähigkeit, ein angenehmes Klima zu erzeugen, einer wirkungsvollen Verteilung von thermischer Energie und/oder ihres Energieverbrauchs vorteilhaft sind.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Zum Erreichen einer Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik wird ein technisches Konzept mit den Eigenschaften von Anspruch 1 vorgeschlagen. Zusätzliche vorteilhafte Ausführungsformen können den zusätzlichen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung entnommen werden.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Angaben sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Natürlich können einzelne oder mehrere Eigenschaften, die hier beschrieben sind, im Rahmen der von unabhängigen Ansprüchen definierten Erfindung auch weggelassen, modifiziert oder ergänzt werden. Außerdem können die Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden. Der entscheidende Faktor ist, dass das Konzept der Erfindung im Wesentlichen umgesetzt werden kann. Wenn eine Eigenschaft teilweise erfüllt werden kann, schließt dies auch ein, dass diese Eigenschaft auch vollständig erfüllt wird, oder im Wesentlichen vollständig erfüllt wird. „Im Wesentlichen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass die Implementierung ein Erhalten des gewünschten Vorteils zu einem erkennbaren Grad erlaubt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass eine entsprechende Eigenschaft mindestens zu 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist. Wenn eine Mindestmenge angegeben ist, wird es natürlich auch möglich sein, mehr als eine solche Mindestmenge zu verwenden. Wenn die Anzahl einer Komponente als mindestens eins angegeben ist, dann soll dies auch Ausführungsformen mit zwei, drei oder einer beliebigen Mehrzahl von Komponenten mit einschließen. Was für einen Gegenstand beschrieben ist, kann auch auf den überwiegenden Teil oder die Gesamtheit aller anderen Gegenstände des gleichen Typs angewendet werden. Wenn nicht anders angegeben, sollen Intervalle auch ihre Grenzpunkte mit einschließen.
• Im Folgenden wird Bezug genommen auf die Zeichnungen. Es zeigt:
• 1 ein Fahrzeug 1 mit einem Sitz als ein temperaturkonditionierter Gegenstand 2 in einem Teillängsschnitt;
• 2 eine perspektivische Ansicht einer Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 für den temperaturkonditionierten Gegenstand 2 von 1;
• 3 eine Explosionsdarstellung einer Temperatursteuerungsvorrichtung 20 einer Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 von 2;
• 4 eine alternative Ausführungsform einer Temperatursteuerungsvorrichtung 20' einer Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 von 2; und
• 5 eine Draufsicht auf ein alternatives Wärmetauscherkissen 35'.
• Detaillierte Beschreibung
• Die Erfindung ist besonders gut geeignet zur Verwendung in einem Fahrzeug 1, wie es in 1 dargestellt ist. Damit sind insbesondere alle Land-, Wasser- oder Luftfahrzeuge, wie zum Beispiel ein Flugzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder ein Kraftfahrzeug gemeint.
• Die Erfindung ist darüber hinaus auch geeignet zur Verwendung in allen Gegenständen, deren Oberfläche mindestens teilweise in einer solchen Weise zu konditionieren ist, dass mindestens bestimmte klimatische Parameter, zum Beispiel Temperatur oder Feuchtigkeit, mindestens nahe der Oberfläche in einem bestimmten Intervall oder auf einem bestimmten Wert gehalten werden. Betten in Fahrzeugen, in Zelten oder in Häusern sind ein mögliches Anwendungsgebiet. Deshalb bezeichnet „temperaturkonditionierter Gegenstand” insbesondere alle Komponenten, mit denen ein Benutzer in Kontakt kommen kann, insbesondere in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs 1, wie zum Beispiel ein Lenkmechanismus für ein Fahrzeug, ein Armaturenbrett, eine Armlehne, eine Türverblendung, ein Sitzbezug, ein Sitz oder ein Tassenhalter. Es kann nützlich sein, wenn mindestens ein Fahrzeug mindestens einen temperaturkonditionierten Gegenstand 2, so zum Beispiel einen Sitz, hat. Dies ermöglicht selbst während langer Reisen unter extremen Bedingungen ein angenehmes Klima für einen Passagier.
• 1 zeigt einen Fahrzeugsitz 5 mit einem Sitzteil 6 und einer Rückenlehne 7. In der beispielhaften Ausführungsform sind diese mit einem nicht durchlochten Lederbezug bedeckt. Das Sitzteil hat eine Kontaktoberfläche, die üblicherweise von einem Fahrgast besetzt ist, wenn der Sitz in Verwendung ist.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens ein temperaturkonditionierter Gegenstand 2 mindesten eine Polsterung 5, wie zum Beispiel einen Block aus Polyurethan-Schaumstoff hat.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens ein temperaturkonditionierter Gegenstand mindestens einen Bezug 9 hat. Damit ist eine beliebige Art der Oberflächenabdeckung gemeint, welche die Polsterung abdeckt, zum Beispiel Textilbezüge oder eine äußere Haut aus einem Polsterschaum. Die Erfindung ist jedoch besonders geeignet zum Verbessern des Komforts von Lederoberflächen.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens ein temperaturkonditionierter Gegenstand 2 mindestens eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 aufweist. Damit sind alle Vorrichtungen gemeint, die dazu dienen, einen oder mehr Klimaparameter, wie Temperatur, Feuchte und Luftbewegung in einem zu konditionierenden Bereich zu regeln, zum Beispiel Oberflächen, die von einem Benutzer/von Benutzern in dem Fahrgastraum eines Fahrzeugs 1 berührt werden.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 mindestens eine
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Temperatursteuerungsvorrichtung 20 mindestens eine thermoelektrische Vorrichtung aufweist. Eine thermoelektrische Vorrichtung soll insbesondere eine aktive Festkörper-Wärmepumpe bedeuten. Dabei handelt es sich üblicherweise um ein flaches Teil, das bei Verbrauch elektrischer Energie Wärme von seiner einen Seite auf seine andere Seite überträgt.
• Hierdurch entsteht eine elektrisch gekühlte Seite 71 und eine elektrisch beheizte Seite 72 der thermoelektrischen Vorrichtung 70. Die thermoelektrische Vorrichtung 70 kann mit einem oder mehreren Seebeck-Elementen ausgestattet sein.
• Mindestens eine Temperatursteuerungsvorrichtung 20 ist mit mindestens einer thermischen Wiederaufladvorrichtung 73 ausgestattet. Eine solche thermische Wiederaufladvorrichtung 73 stellt eine ausreichende Versorgung mit Wärme sicher. Die könnte von einer beheizten Seite 72 der thermoelektrischen Vorrichtung 70 an den temperaturkonditionierten Gegenstand 2 gerichtet sein. Hier ist sie jedoch von dem temperaturkonditionierten Gegenstand 2 zur gekühlten Seite 71 der thermoelektrischen Vorrichtung 70 gerichtet.
• Die thermische Wiederaufladvorrichtung 73 ist vorzugsweise mit einer Platte ausgestattet oder ist wie eine Platte ausgebildet, die mindestens teilweise aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium hergestellt ist.
• Zusätzlich oder alternativ dazu kann sie mindestens teilweise aus einem wärmespeichernden Material, wie zum Beispiel Keramik oder Wasser hergestellt sein. Dies ermöglicht eine Verwendung der thermischen Wiederaufladvorrichtung 73 als ein Zwischenspeicher. Dies macht die Temperaturzufuhr gleichmäßiger.
• In der in 3 gezeigten Ausführungsform ist mindestens eine thermische Wiederaufladvorrichtung 73 in thermischem Kontakt mit der gekühlten Seite 71 der thermoelektrischen Vorrichtung 70 angeordnet. Vorzugsweise deckt die thermische Wiederaufladvorrichtung 73 mindestens einen Teil, vorzugsweise einen wesentlichen Teil, der gekühlten Seite 71 ab.
• Die Temperatursteuerungsvorrichtung 20 erlaubt es, dass ein Fluid 44 durch sie hindurch oder entlang ihrer Oberfläche gelangt. Deshalb ist sie mit einem oder mehreren Hohlräumen 74 ausgestattet. Ein solcher Hohlraum kann zum Beispiel wie a) das Innenvolumen eines Tanks, b) ein mäandrierender Kanal oder c) eine Vielzahl von Kanälen, die parallel zueinander, nebeneinander oder miteinander verflochten verlaufen, ausgebildet sein.
• Mindestens eine Temperatursteuerungsvorrichtung 20 ist vorzugsweise mit einer Wärmeabführvorrichtung 50 ausgestattet. Dies ermöglicht ein Abführen von thermischer Energie von einer thermoelektrischen Vorrichtung 70 und/oder einer thermischen Wiederaufladvorrichtung 73.
• Zu diesem Zweck ist die Wärmeabführvorrichtung 50 mit mindestens einer Wärmeabsorptionseinrichtung 52 ausgestattet. „Wärmeabsorptionseinrichtung” soll hier eine Vorrichtung für die wirkungsvolle Wärmeübertragung von einem Medium zu einem anderen bedeuten. In der vorliegenden Anwendung absorbiert sie die Wärme der beheizten Seite 72 der thermoelektrischen Vorrichtung 70 und führt sie in Enden eines oder mehrerer Wärmerohre 52 ein. Um wirkungsvoll vorzusehen, dass die Wärmeabsorptionsvorrichtung 52 wie eine Platte geformt ist, vorzugsweise einer ähnlichen Größe wie die thermoelektrische Vorrichtung 70 oder die thermische Wiederaufladvorrichtung 73, ist ihre Dicke groß genug, um mindestens ein Rohr mindestens teilweise einzubetten. Um jedoch Material zu sparen, kann sie auch wie eine dünne Platte geformt sein und mindestens teilweise um ein Wärmerohr gebogen sein, wobei ihre Enden parallel zur thermoelektrischen Vorrichtung 70 sind. Diese dünne Platte könnte einfach auf der beheizten Seite der thermoelektrischen Vorrichtung 70 angeordnet werden, wobei das Wärmerohr zwischen der Platte und der thermoelektrischen Vorrichtung 70 sandwichartig anordnet ist. Bevorzugte Werkstoffe sind zum Beispiel Metall, wie zum Beispiel Aluminium, und ein beliebiger anderer wärmeleitfähiger Werkstoff.
• Eine Wärmeabführvorrichtung 50 ist vorzugsweise mit einer Wärmeübertragungseinrichtung 54 ausgestattet, dabei könnte es sich um einen Kühlkörper mit Metallrippen handeln. Vorzugsweise werden jedoch eines oder mehrere Wärmerohre verwendet. Ein Wärmerohr ist eine Wärmeübertragungsvorrichtung, die eine Wärme absorbierende und eine Wärme abgebende Schnittstelle hat. An der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 verwandelt sich ein erstes flüssiges Fluid 88 innerhalb des Wärmerohrs in Dampf, wodurch Wärme absorbiert wird. Der Dampf wird innerhalb des Wärmerohrs 54 an eine Wärmeabgabeeinrichtung 55 geführt. Da die Wärmeabgabeeinrichtung 55 von außen gekühlt ist, kondensiert der Dampf wieder zu einer Flüssigkeit, wobei die Wärme abgegeben wird. Die Flüssigkeit kehrt dann zum Beispiel durch Kapillarkräfte zur Wärmeabsorptionseinrichtung zurück. Die Wärmerohre sind vorzugsweise Rohre aus Kupfer oder Aluminium.
• „Wärmeabgabeeinrichtung” ist zum Beispiel eine beliebige Wärmetauschervorrichtung, die wirkungsvoll Wärme von der Wärmeübertragungseinrichtung an einen äußeren Luftstrom abgibt. „Äußerer Luftstrom” bedeutet ein Luftstrom von und/oder zu der Umgebung des temperaturkonditionierten Gegenstands 2. Dieser Luftstrom könnte auch dazu verwendet werden, thermische Energie zu liefern, in der vorliegenden Anwendung wird er jedoch dazu verwendet, Abwärme abzuführen.
• Die Wärmeabgabeeinrichtung 55 könnte eine beliebige Art eines Wärmetauschers sein. In der vorliegenden Anwendung wird sie durch ein Gitter aus einer Vielzahl von Metallplatten gebildet, welche Wärme von den Wärmerohren in einen Luftstrom 59 leiten. Die Wärmeabgabeeinrichtung 55, nämlich das Gitter, ist ein Block, der eine Erstreckungsebene aufweist.
• Die Wärmeabsorptionseinrichtung 52, die Wärmeabgabeeinrichtung 55 und Wärmeübertragungseinrichtungen 54 bilden auf diese Weise einen Wärmeableitkreislauf 56, der zur Temperaturkonditionierung der thermoelektrischen Vorrichtung 70, insbesondere zum Kühlen der beheizten Seite 72, viel wirkungsvoller als typische Kühlkörper ist. Wenn dies aufgrund von Kosten oder des verfügbaren Raums trotzdem nötig ist, könnte der Wärmeableitkreislauf 56 auch durch eine Wärmeabsorptionseinrichtung ersetzt werden, die aus einer Metallplatte mit Heizungsrippen, zum Beispiel aus Aluminium, hergestellt wird.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Wärmeableitvorrichtung 50 mindestens eine Ventilationsvorrichtung 57 hat. Damit ist eine beliebige Vorrichtung gemeint, die für ein Austauschen von Luft in einem bestimmten Bereich verwendet werden kann, zum Beispiel eine an Bord befindliche Klimaanlage oder Axial- oder Radiallüfter. Manche Anwendungen erfordern zwei Ventilationsvorrichtungen 57 pro temperaturkonditioniertem Gegenstand 2 oder pro temperaturkonditionierter Oberfläche.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilator ein flacher Axialventilator, der mit der Wärmeausstoßvorrichtung als ein vormontiertes Modul kombiniert ist. Der Ventilator hat vorzugsweise eine Dicke von weniger als 2 cm, vorzugsweise weniger als 15 mm. Dies führt zu einer sehr flachen Einheit, die unter einem beliebigen Fahrzeugsitz angeordnet werden kann.
• Der Luftstrom 59 von mindestens einer Ventilationsvorrichtung 57 ist vorzugsweise senkrecht auf eine Ebene einer Wärmeableiteinrichtung oder ihres Gitters gerichtet.
• Der Luftstrom 59 von mindestens einer Ventilationsvorrichtung 57 kann parallel zu einer Ebene einer thermoelektrischen Vorrichtung 70 gerichtet sein. In der Ausführungsform von 3 ist der Luftstrom 59 mindestens einer Ventilationsvorrichtung 57 jedoch vorzugsweise auf eine Ebene einer thermoelektrischen Vorrichtung 70 gerichtet. Die Ventilationsvorrichtung 57 hat jedoch eine Turbine mit einer Drehachse, die in die thermoelektrische Vorrichtung 70 nicht eindringt, sondern seitlich verschoben ist. Dies verbessert die Wärmeableitung, da die Richtung des Luftstroms nach dem Gelangen durch die Wärmeableiteinrichtung 55 unverändert bleibt.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Temperatursteuerungsvorrichtung 20 mindestens eine zusätzliche Heizvorrichtung 77 aufweist. Eine solche zusätzliche Heizvorrichtung 77 kann zum Beispiel eine gedruckte Kunststofffilm-Heizeinrichtung, eine keramische PTC-Heizeinrichtung, eine metallisierte Keramik-Heizeinrichtung oder ein Widerstandsdraht sein oder damit ausgestattet sein. Sie kann die Form eines Rohrs, eines Chips oder einer Drahtlitze haben. Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise an der thermischen Wiederaufladvorrichtung 73 oder in Kontakt mit dieser in einem Bereich vorgesehen, der von seinem Kontaktbereich mit der thermoelektrischen Vorrichtung 70 entfernt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform (3) bilden die zusätzliche Heizvorrichtung 77, die thermische Wiederaufladvorrichtung 73 und die thermoelektrische Vorrichtung 70 ein Sandwich, bei dem die thermische Wiederaufladvorrichtung 73 in der Mitte ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (4) ist die zusätzliche Heizvorrichtung 77 innerhalb der thermischen Wiederaufladvorrichtung 73 angeordnet. Beide Versionen ermöglichen ein wirkungsvolles Heizen und Kühlen.
• Vorzugsweise enthält die Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 mindestens eine Wärmetauschervorrichtung 30 auf Benutzerseite. Dies soll für eine beliebige Vorrichtung gelten, die einen Austausch von Wärme zwischen einem Benutzer und der Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 ermöglicht.
• Mindestens eine Wärmetauschervorrichtung 30 auf Benutzerseite ist mindestens teilweise in der Nähe einer temperaturzusteuernden Oberfläche, zum Beispiel zwischen einer Polsterung 5 und einer temperaturzusteuernden Oberfläche, vorzugsweise zwischen einer Schaumstoff-Sitzpolsterung 8 und einem Sitzbezug 9, insbesondere auf einer zu einem Benutzer zeigenden Seite A, angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich mindestens eine Wärmetauschervorrichtung 30 auf Benutzerseite im Wesentlichen parallel zur temperaturzusteuernden Oberfläche.
• In ihrer einfachsten Form ist die Wärmetauschervorrichtung 30 auf Benutzerseite eines aus einer Vielzahl von Rohren, die in einem gewellten oder verwobenen Muster entlang der Oberfläche verlaufen. Vorzugsweise sind solche Rohre durch einen oder mehrere Träger aus Textil oder Folie stabilisiert. Dies ermöglicht die Ausbildung eines Wärmetauscherkissens 35. Diese flache Komponente kann die Handhabung der Rohre vereinfachen.
• Vorzugsweise ist mindestens ein Wärmetauscherkissen 35 flach, flexibel und hohl. Ferner ist es genügend druckbeständig, um einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen, selbst wenn das Gewicht eines Fahrgastes auf ihm lastet. Dies stellt sicher, dass Fluid in mindestens einer Richtung entlang seiner Ebene, vorzugsweise in mindestens zwei Richtungen über die Oberfläche, deren Temperatur zu steuern ist, geleitet wird.
• Vorzugsweise ist ein Wärmetauscherkissen 35 mit mindestens einer Schicht ausgestattet, um mindestens einen Kanal auszubilden. Vorzugsweise hat ein Wärmetauscherkissen 35 mindestens zwei Schichten, die einander überdecken und die aneinander befestigt oder miteinander verschweißt sind, zum Beispiel durch HF-Schweißen. Die zwei oder mehr Schichten können verklebt oder verschweißt werden, um einen oder mehrere Kanäle auszubilden. Das Kissen oder die Schicht können mindestens teilweise aus Kunststoff, Kautschuk, PP, PE, Silikon, Polyurethan, TPU-Verbindungstextil, Plastikfolie oder Verbindungen dieser Werkstoffe hergestellt werden.
• Ein Wärmetauscherkissen 35 kann genügen, um die Temperatur eines temperaturkonditionierten Gegenstands 2 zu steuern. Für manche Anwendungen kann es jedoch besser sein, eine Mehrzahl von Wärmetauscherkissen 35 für einen temperaturkonditionierten Gegenstand 2 zu haben. Dies kann benötigt werden, um der Kontur des temperaturkonditionierten Gegenstands 2 zu folgen, oder einen Graben in der Oberfläche eines Sitzes zu überbrücken. Daher kann ein Sitz mit mindestens einem Wärmetauscherkissen 35A für den zentralen Polsterteil und zwei Wärmetauscherkissen 35B, C für die beiden Seitenteile ausgestattet sein. Weitere drei Wärmetauscherkissen 35D, E, F können in einer Rückenlehne vorgesehen sein.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 mindestens einen Fluidkreislauf 42 gemäß 1 und 2 aufweist. Seine Aufgabe ist es, thermische Energie innerhalb des temperaturkonditionierten Gegenstands 2 zu transportieren. Der Fluidkreislauf ist vorzugsweise ein geschlossenes System, aus dem während des normalen Betriebs Fluid weder entnommen wird noch in ihn eingeführt wird.
• Vorzugsweise enthält der Fluidkreislauf 42 ein zweites Fluid 44, das sich von dem Fluid 88 innerhalb des Wärmerohrs 54 unterscheidet. Das Fluid 44 ist vorzugsweise eine Flüssigkeit zum Absorbieren und Transportieren thermischer Energie. Es könnte sich dabei um eine chemisch gleiche oder ähnliche Substanz wie das Fluid 88 handeln. Es sollte für den Benutzer sicher sein, selbst wenn es durch ein Leck austritt. Zusätzlich sollte es selbst bei niedrigen Temperaturen nicht fest werden. Deshalb sollte sein Gefrierpunkt vorzugsweise unterhalb –20°C oder noch besser unterhalb –40°C liegen. Gute Beispiele sind reines Wasser, medizinisches Glycerin (vorzugsweise 50–70%), Glykol, medizinischer Alkohol, Öl, Salzlösungen oder Mischungen davon. Die hohe thermische Kapazität solcher Materialien begünstigt den Wirkungsgrad des Austauschs von Wärme.
• Vorzugsweise enthält der Fluidkreislauf 42 einen Fluidtank 46. Der Fluidtank 46 dient vorzugsweise als eine zusätzliche oder alternative thermische Wiederaufladvorrichtung 73. Dadurch wird es einfacher, das Fluid 44 innerhalb des Fluidkreislaufs 42 auf einer stabilen Temperatur zu halten. Zu diesem Zweck hat das Volumen des Tanks vorzugsweise mindestens ein Viertel des Volumens des Fluidkreislaufs 42, vorzugsweise ein Drittel davon.
• Die Wände des Fluidtanks 46 können aus Kunststoff oder einem anderen Werkstoff hergestellt werden, der dazu geeignet ist, die Flüssigkeit über die Lebensdauer des Fahrzeugs sicher zu enthalten. Vorzugsweise können Sie mindestens teilweise aus Aluminium oder einem anderen Metall sein, um einen einfachen Transfer von Wärme durch einen Bereich zu erlauben, an dem eine Wärmepumpe angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Verwendung des Tanks 46 direkt als ein Kühlkörper auf einer Seite einer TED.
• Für manche Anwendungen kann es von Vorteil sein, eines oder mehrere (nicht gezeigte) weitere Heizelemente zusätzlich oder als Alternative zum zusätzlichen Heizelement 77 an oder innerhalb des Fluidtanks 44 vorzusehen. Hierdurch würde ein schnelleres Aufheizen des Fluids 44 ermöglicht.
• Das Tanksystem kann an verschiedenen Orten in einem PKW angeordnet werden. Vorzugsweise wird es in einer Zone angeordnet, in der die Temperatur nicht von Sonnenstrahlen beeinflusst wird. Eine gute Position wäre zum Beispiel zwischen zwei Vordersitzen oder zwei Rücksitzen, am Boden des Fahrzeugs, in einem Kofferraum oder unter einem Sitz, insbesondere von einem Polster eines Rücksitzes.
• Durch Verringern der Größe des Systems und der notwendigen Flüssigkeitsmenge kann der Fluidtank auch weggelassen werden. Eine thermische Wiederaufladvorrichtung 73 aus einer Metallplatte mit Kanälen würde ausreichen.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Klimasteuerungsvorrichtung 10 mindestens eine Fluidbewegungsvorrichtung 48 aufweist. Hiermit ist eine beliebige Vorrichtung gemeint, die dazu geeignet ist, Fluid innerhalb des Fluidkreislaufs 42 zu bewegen, insbesondere eine Kreisel- oder Kolbenpumpe.
• Die Fluidbewegungsvorrichtung kann unter oder in einen Sitzpolster angeordnet werden, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, oder in einem Kofferraum, um das Geräusch zu verringern. Es kann dafür jedoch auch eine Tauchpumpe ausgewählt werden, die innerhalb eines Fluidtanks 46 anzuordnen ist, um das System kompakter zu machen und Schwingungen zu verringern.
• Die Fluidbewegungsvorrichtung wird so gewählt, dass sie genug Druck erzeugt, um den Flüssigkeitskanal offen zu halten, wenn eine Person auf dem Kissen sitzt. Vorzugsweise ist der Punktdruck zum Beispiel ungefähr 1 bis 10 Meter Wassersäule (9,8 bis 98 × 10³ N/m²), vorzugsweise 1 bis 3 Meter (9,8 bis 27,4 × 10³ N/m²).
• Eine Fluidbewegungsvorrichtung 48 kann ausreichen, um den gesamten Fahrgastraum des Fahrzeugs zu versorgen. Es wird jedoch bevorzugt, jeden temperaturkonditionierten Gegenstand mit seiner eigenen Fluidbewegungsvorrichtung 48a, b auszustatten.
• Ein Fluidkreislauf 42 ist vorzugsweise mindestens teilweise aus einer oder mehreren Fluidleitungen, zum Beispiel Rohren oder Schläuchen, aufgebaut. Eine solche Fluidleitung 60 ist vorzugsweise mindestens teilweise aus einem elastischen, jedoch reißfesten und druckfesten Material hergestellt. Dabei kann es sich um eine oder mehrere der folgenden Komponenten handeln: Kautschuk, Polyurethan (insbesondere hydrolöseresistent), Silikon, Latex, PVC oder ein Gel aus synthetischem Material, wie zum Beispiel Polyurethangel. Das Material sollte eine Bruchdehnung von mindestens 100% aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine Fluidleitung mindestens teilweise aus einem Textilmaterial, zum Beispiel einem Gewebe, einem Textil, einem Gewirk oder einem losen Gewebe bestehen. Dies wird eine hohe Flexibilität bei geringem Gewicht erlauben. Die Fluidleitung 60 kann einen äußeren Querschnittsdurchmesser von zum Beispiel zwischen 3 und 10 Millimeter, insbesondere für Bereiche aufweisen, bei denen viel Wärme durch die Wände der Fluidleitung 60 übertragen wird, während das Fluid durch die Fluidleitung 60 transportiert wird. Die Fluidleitung 60 kann einen äußeren Querschnittsdurchmesser von zum Beispiel zwischen 26 und 36 Millimeter, insbesondere für Abschnitte aufweisen, in denen das Fluid 44 durch die Fluidleitung 60 gelangt, während über die Wände der Fluidleitung 60 nur minimal Wärme übertragen wird.
• Mindestens eine Fluidleitung 60 dient als ein Zufuhrrohr 61 zum Versorgen mindestens eines Wärmetauscherkissens 35 mit thermisch konditioniertem Fluid 44. Im Sommer wird dieses Fluid durch die thermoelektrische Vorrichtung 70 gekühlt. Im Winter wird es durch die zusätzliche Heizvorrichtung 77 beheizt. Beides findet innerhalb der thermischen Wiederaufladvorrichtung 73 statt. Mindestens ein Zufuhrrohr 61 ist mit einem oder mehreren Wärmetauscherkissen 35 verbunden. Besonders große Wärmetauscherkissen 35 werden besser von einer Vielzahl von Zufuhrrohren 61 versorgt. Es ist möglich, jedes Wärmetauscherkissen 35 an sein eigenes Zufuhrrohr 61 anzuschließen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmetauscherkissen 35A eines zentralen Sitzpolsters jedoch die einzigen Kissen, die an ein Zufuhrrohr 61 angeschlossen sind. Dies konzentriert die verfügbare thermische Energie auf der Oberfläche eines Sitzes 5, welche die größte gemeinsame Oberfläche und den intensivsten Kontakt mit einem Fahrgast hat.
• Mindestens eine Fluidleitung 60 dient als ein Auslassrohr 62 zum Ableiten thermisch erschöpften Fluids aus mindestens einem Wärmetauscherkissen 35. Es wird in die thermische Wiederaufladvorrichtung 73 zurückgeführt. Hierfür wird mindestens ein Auslassrohr 62 mit einem oder mehreren Wärmetauscherkissen in 35 verbunden. Besonders große Wärmetauscherkissen 35 werden besser mit einer Vielzahl von Auslassrohren 62 verbunden. Es ist möglich, jedes Wärmetauscherkissen 35 mit seinem eigenen Auslassrohr 62 zu verbinden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind jedoch die Wärmetauscherkissen 35B, C von Seitenpolstern die einzigen Polster, die mit einem Auslassrohr 62 verbunden sind. Dies ermöglicht die Nutzung thermisch fast erschöpften Fluids für Seitenzonen geringerer Bedeutung.
• Für manche Anwendungen kann es hilfreich sein, die thermische Wiederaufladvorrichtung 73 über eines oder mehrere Wiederaufladrohre 63 mit einem Fluidtank 46 zu verbinden. Dies ermöglicht eine Verringerung der Nennleistung der Temperatursteuerungsvorrichtung 20, zum Beispiel auf 100 bis 120 Watt, während immer noch eine gute thermische Versorgung mit einer vorkonditionierten Menge an Fluid des Fluidtanks 46 erhalten bleibt.
• Mindestens eine Fluidleitung 60 dient als ein Verbindungsrohr 64 zum Verbinden eines oder mehrerer Wärmetauscherkissen 35 miteinander. Es ist möglich, alle Wärmetauscherkissen 35 in Reihe miteinander zu verbinden, sodass das Fluid durch eines nach dem anderen gelangt. Ebenfalls ist es möglich, alle Wärmetauscherkissen 35 zu verbinden, während sie alle (aus einer Fluidperspektive) parallel angeordnet sind. Dies erzeugt einen oder mehrere Bypässe, für den Fall, dass ein Wärmetauscherkissen 35 oder sein jeweiliges Zufuhr- oder Auslassrohr blockiert ist.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmetauscherkissen 35B, C von seitlichen Sitzpolstern bezüglich der Wärmetauscherkissen 35E, F der seitlichen Rückenlehnenpolster in Reihe verbunden. Das Wärmetauscherkissen 35A des mittleren Sitzpolsters ist bezüglich dem Wärmetauscherkissen 35D des mittleren Rückenlehnenpolsters in Reihe verbunden. Ferner sind die Wärmetauscherkissen 35B, C, E, F der seitlichen Rückenlehnenpolstern in Reihe mit den Wärmetauscherkissenn 35A, D des mittleren Rückenlehnenpolsters verbunden. Dies ermöglicht, dass der thermische Effekt hauptsächlich auf die wichtigsten Teile gerichtet ist, nämlich zuerst auf das mittlere Sitzpolster, dann auf die mittlere Rückenlehne.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmetauscherkissen eines ersten Sitzes parallel mit den Wärmetauscherkissen eines zweiten Sitzes verbunden.
• Es kann nützlich sein, wenn mindestens eine Temperatursteuerungsvorrichtung 20 mindestens ein isolierendes Gehäuse 79 aufweist. Wenn dieses in eine obere Abdeckung 79a, einen Rahmen 79b und eine untere Abdeckung 79c aufgeteilt ist, dann vereinfacht dies die Montage und spart Energie.
• Mittels einer Stützstruktur 80 kann die Temperatursteuerungsvorrichtung 20 einfach unter Sitzen, unter einer Armlehne oder an der Rückenlehne eines Sitzes fixiert werden.
• 1 zeigt ein Fahrzeug, das einen Tassenhalter 100 als einen temperaturkonditionierten Gegenstand 2 aufweist. Ein Tassenhalter 100 ist eine Vorrichtung zum Halten einer Tasse oder eines anderen Trinkgefäßes. Es kann eine bewegliche oder steife Haltevorrichtung und eine Öffnung zum Einstellen der Tasse haben. Vorzugsweise hat der Tassenhalter 100 mindestens eine Oberfläche, die temperaturgesteuert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eines oder mehrere Wärmetauscherkissen 35 an der, um die oder innerhalb der Haltevorrichtung, der Öffnung oder des Bodens des Tassenhalters 100 eingebaut wird bzw. werden.
• Es kann von Vorteil sein, wenn einer oder mehrere Tassenhalter direkt oder indirekt thermisch mit einer Seite der thermoelektrischen Vorrichtung 70 oder dem Fluidtank 44 in Verbindung sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Tassenhalter 100 in den Fluidtank 44 eingebettet, mit diesem in thermischem Kontakt oder ein Teil von diesem. Es wird besonders bevorzugt, wenn die Wand des Fluidtanks 44 mindestens teilweise identisch oder in thermisch leitfähigem Kontakt mit der Wand des Tassenhalters 100 ist.
• Einer oder mehrere weitere Tassenhalter könnten direkt oder indirekt thermisch mit der anderen Seite der thermoelektrischen Vorrichtung 70 und/oder dem Luftstrom 59 in Verbindung sein.
• In einem nicht gezeigten Fahrzeug, einem Fahrgastraum oder Gebäude könnte die Erfindung dazu verwendet werden, die Temperatur eines Bettes, eines Bezugsstoffs oder einer Matratze zu steuern. Für diesen Zweck sind eines oder eine Vielzahl von Wärmetauscherkissen und 35 in einem oder mehreren dieser Gegenstände angeordnet. Vorzugsweise ist ein Wärmeaustauscherkissen 35 im Bereich eines Kopfes eines Benutzers zur Kühlung vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ dazu wird ein Bereich der Füße eines Benutzers gewärmt. Eine gleichzeitige Kombination ist möglich, zum Beispiel wenn mindestens ein Wärmetauscherkissen 35 in dem Abluftstrom der Wärmeableitvorrichtung erwärmt wird oder wenn die Abluft auf die Füße des Benutzers gerichtet wird.
• Eine beliebige oben beschriebene Anwendung kann auch zu Heizzwecken eingesetzt werden, und zwar lediglich durch Ändern der Betriebsrichtung der Wärmerohre, durch Umkehren der Zirkulationsrichtung des Fluid 44 und/oder durch Umschalten der Polarität der thermoelektrischen Vorrichtung 70.
• Eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 kann mindestens einen Fluidkreislauf 42 haben, der mit einer ersten Seite einer thermoelektrischen Vorrichtung 70 verbunden ist, um thermische Energie innerhalb des temperaturkonditionierten Gegenstands 2 zu transportieren. Zusätzlich dazu hat die Temperaturkonditionierungsvorrichtung 10 einen Wärmeableitkreislauf 56, der mit einer zweiten Seite einer thermoelektrischen Vorrichtung 70 gekoppelt ist. Hierdurch wird eine Temperaturkonditionierung der thermoelektrischen Vorrichtung 70 ermöglicht.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

2

temperaturkonditionierter Gegenstand

5

Sitz

6

Sitzteil

7

Rückenlehne

8

Polsterung

9

Bezug

10

Temperaturkonditionierungsvorrichtung

20

Temperatursteuerungsvorrichtung

30

Wärmetauschervorrichtung auf Benutzerseite

35

Wärmetauscherkissen

42

Fluidkreislauf

44

Fluid

46

Fluidtank

48

Fluidbewegungsvorrichtung

50

Wärmeableitvorrichtung

52

Wärmeabsorptionseinrichtung

54

Wärmeübertragungseinrichtung

55

Wärmeausstoßeinrichtung

56

Wärmeableitkreislauf

57

Ventilationsvorrichtung

77

zusätzliche Heizvorrichtung

60

Fluidleitung

61

Zufuhrrohr

62

Auslassrohr

63

Wiederaufladrohr

64

Verbindungsrohr

70

thermoelektrische Vorrichtung

71

gekühlte Seite

72

beheizte Seite

73

thermische Wiederaufladvorrichtung

74

Hohlraum

79

isolierendes Gehäuse

80

Stützstruktur

100

Tassenhalter

Claims (6)

1. Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) für einen temperaturkonditionierten Gegenstand (2), wobei die Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: a) eine thermoelektrische Vorrichtung (70) zum Heizen oder Kühlen des temperaturkonditionierten Gegenstands (2), b) einen Fluidkreislauf (42) zum Transportieren thermischer Energie innerhalb des temperaturkonditionierten Gegenstands (2), und c) eine Ventilationsvorrichtung (57) zum Erzeugen eines Luftstroms (59) zum Austauschen thermischer Energie mit der Umgebung.
2. Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) einen Fluidkreislauf (42) hat, der ein Fluid (44) enthält, das einen Gefrierpunkt unter –20°C hat.
3. Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) aufweist: – mindestens einen Fluidkreislauf (42), der mit einer ersten Seite einer thermoelektrischen Vorrichtung (70) gekoppelt ist, um thermische Energie innerhalb des temperaturkonditionierten Gegenstands (2) zu transportieren, – zusätzlich dazu einen Wärmeabführkreislauf (56), der mit einer zweiten Seite einer thermoelektrischen Vorrichtung (70) gekoppelt ist, um die thermoelektrische Vorrichtung (70) temperaturzukonditionieren.
4. Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) aufweist: – eine Wärmeausstoßeinrichtung (55), die eine Erstreckungsebene hat, – eine Ventilationsvorrichtung (57), die einen Luftstrom (59) erzeugt, der senkrecht zur Erstreckungsebene ist und durch die Wärmeausstoßeinrichtung (55) gelangt, und – die Richtung des Luftstroms (59) vor Eintritt in die Wärmeausstoßeinrichtung (55) die gleiche wie hinter der Wärmeausstoßeinrichtung (55) ist.
5. Temperaturkonditionierter Gegenstand (2), ausgestattet mit mindestens einer Temperaturkonditionierungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der temperaturkonditionierte Gegenstand (2) zur Verwendung in mindestens einem der folgenden Elemente geeignet ist: ein Sitz, ein Bett, ein Tassenhalter.
6. Fahrzeug (1), das mindestens eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

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