DE112017001495T5 - Fahrzeugluft-behandlungssystem mit filterregenerierung und wärmerückgewinnung - Google Patents

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Jaguar Land Rover Ltd
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Abstract

Ein Fahrzeugluft-Behandlungssystem mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung. Das Fahrzeugluft-Behandlungssystem beinhaltet einen Innenlufteinlass, einen Innenluftauslass, einen Außenlufteinlass, einen Außenluftauslass, einen oder mehrere regenerierbare Filter, ein oder mehrere erste Wärmerückgewinnungsmittel und ein oder mehrere zweite Wärmerückgewinnungsmittel. In einem Luftbehandlungsbetriebsmodus wird Wärme, die beim Filtern von Luft durch den regenerierbaren Filter gewonnen wird, über das erste Wärmerückgewinnungsmittel auf Luft übertragen, die in den Innenlufteinlass eintritt. Und in einem Filterregenerierungsbetriebsmodus wird Wärme, die zum Außenluftauslass vordringt, über das zweite Wärmerückgewinnungsmittel auf Luft übertragen, die in den Außenlufteinlass eintritt.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Fahrzeugluft-Behandlungssystem mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Fahrzeugluft-Behandlungssystem, das Wärme zurückgewinnt, die erzeugt wird, wenn Luft gefiltert wird, und das Wärme zurückgewinnt, die zurückbleibt, nachdem ein Filter regeneriert wurde. Aspekte der Erfindung betreffen ein System, ein Fahrzeug und ein Verfahren.
  • STAND DER TECHNIK
  • Fahrzeuge, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, sind manchmal mit Luftbehandlungssystemen ausgestattet, die regenerierbare Filter aufweisen. Eine Art regenerierbarer Filter beinhaltet ein adsorbierendes Material, das verwendet wird, um Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft eines Kraftfahrzeuginnenraums, die durch das adsorbierende Material geleitet wird, auszuwaschen. In das adsorbierende Material muss Wärme eingebracht werden, um das ausgewaschene CO2 freizusetzen und das adsorbierende Material für fortgesetzte Verwendung zu regenerieren und wiederherzustellen. Das Erzeugen dieser Wärme kann jedoch Kosten für das Luftbehandlungssystem verursachen, sowohl hinsichtlich pekuniärer Kosten als auch Energieverbrauchskosten. Die pekuniären Kosten können aus zusätzlicher Komplexität eines Luftbehandlungssystems entstehen. Die Energieverbrauchskosten sind vielleicht am intensivsten bei einem Elektrofahrzeug zu bemerken.
  • Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, die oben genannten Probleme zu lösen, sowie auch weitere mögliche Probleme, die auftreten können.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Fahrzeugluft-Behandlungssystem, ein Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug und ein Fahrzeug bereit, wie sie in den angefügten Ansprüchen beansprucht sind.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeugluft-Behandlungssystem mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung bereitgestellt. Das Fahrzeugluft-Behandlungssystem kann einen Innenlufteinlass umfassen, der dafür angeordnet ist, Luft aus einem Innenraum eines Fahrzeugs aufzunehmen; einen Innenluftauslass, der dafür angeordnet ist, dem Innenraum Luft zuzuführen; einen Außenlufteinlass, der dafür angeordnet ist, Luft von außerhalb des Innenraums aufzunehmen; einen Außenluftauslass, der dafür angeordnet ist, Luft aus dem Innenraum nach außen zu führen; mindestens einen regenerierbaren Filter und mindestens ein Wärmerückgewinnungsmittel. Der Innenlufteinlass kann Luft aus einem Innenraum eines Fahrzeugs aufnehmen und der Innenluftauslass kann dem Innenraum Luft zuführen. Der Außenlufteinlass kann Luft von außerhalb des Innenraums aufnehmen und der Außenluftauslass kann Luft aus dem Innenraum nach außen führen. Der mindestens eine regenerierbare Filter kann stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des Innenluftauslasses angeordnet sein, oder er kann stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des Außenluftauslasses angeordnet sein, oder er kann sowohl stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des Innenlufteinlasses als auch stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des Außenluftauslasses angeordnet sein. Das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel kann sich stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befinden und kann sich stromaufwärts des Innenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befinden und/oder das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel kann sich stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befinden und kann sich stromaufwärts des Außenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befinden. Das Fahrzeugluft-Behandlungssystem kann in einem Luftbehandlungsbetriebsmodus und/oder in einem Filterregenerierungsbetriebsmodus funktionsfähig sein. Im Luftbehandlungsbetriebsmodus kann Wärme, die gewonnen wird, wenn Luft durch den mindestens einen regenerierbaren Filter gefiltert wird, über das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel zu Luft übertragen werden, die in den Innenlufteinlass eintritt. Im Filterregenerierungsbetriebsmodus kann Wärme, die zum Außenluftauslass vordringt, über das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel zu Luft übertragen werden, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Fahrzeugluft-Behandlungssystem ein erstes und ein zweites Wärmerückgewinnungsmittel umfassen, wobei sich das erste Wärmerückgewinnungsmittel stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet, sich das erste Wärmerückgewinnungsmittel stromaufwärts des Innenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet und sich das zweite Wärmerückgewinnungsmittel stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet, sich das zweite Wärmerückgewinnungsmittel stromaufwärts des Außenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet.
  • Das vorstehend beschriebene Fahrzeugluft-Behandlungssystem minimiert pekuniäre Kosten und Energieverbrauchskosten durch Rückgewinnung von Wärme, die während des Luftbehandlungsmodus gewonnen wird und durch die Rückgewinnung von Wärme, die während des Filterregenerierungsbetriebsmodus zurückbleibt. Die während des Luftbehandlungsbetriebsmodus zurückgewonnene Wärme kann verwendet werden, um die Filterwirkung zu optimieren, und die während des Filterregenerierungsbetriebsmodus zurückgewonnene Wärme kann genutzt werden, um die Menge an Wärme zu reduzieren, die durch eine ergänzende Komponente, wie beispielsweise ein Heizgerät, zur Regenerierung eingeführt wird.
  • Das erste und das zweite Wärmerückgewinnungsmittel können verschiedene Formen einnehmen, einschließlich der eines Wärmetauschers, einer reversiblen Wärmepumpe, gemeinsam genutzter Durchtrittswände und/oder von Wärmeenergie-Speichermitteln. Der Wärmetauscher kann, sofern er genutzt wird, ein Röhrenwärmetauscher, ein Plattenwärmetauscher oder eine andere Art Wärmetauscher sein. Das Wärmeenergie-Speichermittel kann, sofern es genutzt wird, ein Phasenwechselmaterial beinhalten, kann Wärmeerfassungs-Batterietechniken einschließen, kann ein Stück eines Metallblocks sein und/oder kann andere Arten von Wärmeenergie-Speichermöglichkeiten einschließen. Des Weiteren kann das Wärmeenergie-Speichermittel zusätzlich oder alternativ ein geeignetes Zustandswechselmaterial beinhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann ein Heizgerät bereitgestellt sein, das stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters angeordnet ist. Das Heizgerät erwärmt Luft während des Filterregenerierungsbetriebsmodus und führt ergänzend Wärme zu, die durch das zweite Wärmerückgewinnungsmittel zu Luft übertragen wird, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann eine Luftbewegungseinrichtung bereitgestellt sein, die stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters angeordnet sein kann. Die Luftbewegungseinrichtung treibt Luft durch den mindestens einen regenerierbaren Filter, wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem im Luftbehandlungsbetriebsmodus, im Filterregenerierungsbetriebsmodus oder sowohl im Luftbehandlungs- als auch im Filterregenerierungsbetriebsmodus betrieben wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung können ein erstes Ventil und ein zweites Ventil bereitgestellt sein. Das erste Ventil kann stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters angeordnet sein. Das erste Ventil regelt den Luftstrom während des Luftbehandlungs- und des Filterregenerierungsbetriebsmodus. Das zweite Ventil kann stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters und stromaufwärts des Innenluftauslasses und stromaufwärts des Außenluftauslasses angeordnet sein. Das zweite Ventil regelt den Luftstrom während des Luftbehandlungs- und des Filterregenerierungsbetriebsmodus.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann der mindestens eine regenerierbare Filter ein Kohlenstoffdioxid (CO2) adsorbierendes Material beinhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das erste Rückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher beinhalten und kann das zweite Rückgewinnungsmittel einen zweiten Wärmetauscher beinhalten. Der erste Wärmetauscher kann sich zumindest teilweise in einem Innenlufteinlass-Durchlass und zumindest teilweise in einem Innenluftauslass-Durchlass befinden. Der zweite Wärmetauscher kann sich zumindest teilweise in einem Außenlufteinlass-Durchlass und zumindest teilweise in einem Außenluftauslass-Durchlass befinden.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher beinhalten und einen zweiten Wärmetauscher beinhalten. Der erste Wärmetauscher kann sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befinden und der zweite Wärmetauscher kann sich in einem Innenluftauslass-Durchlass befinden.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann eine reversible Wärmepumpe bereitgestellt sein, die dafür gestaltet ist, Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher umzupumpen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung können ein Außenlufteinlass-Durchlass und ein Außenluftauslass-Durchlass bereitgestellt sein. Der Außenlufteinlass-Durchlass und der Innenluftauslass-Durchlass können mindestens eine Wand gemeinsam nutzen - die Durchlässe können zum Beispiel konzentrisch sein. Die mindestens eine Wand ist dafür gestaltet, Wärme mittels Wärmeleitung von Luft, die während des Filterregenerierungsbetriebsmodus durch den Außenluftauslass-Durchlass strömt, zu Luft zu übertragen, die durch den Außenlufteinlass-Durchlass strömt.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann der mindestens eine regenerierbaren Filter einen ersten regenerierbaren Filter und einen zweiten regenerierbaren Filter beinhalten. Der erste regenerierbare Filter kann in einem ersten Durchlass angeordnet sein und der zweite regenerierbare Filter kann in einem zweiten Durchlass angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher beinhalten. Der erste Wärmetauscher kann sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befinden und der zweite Wärmetauscher kann sich in einem Innenluftauslass-Durchlass befinden. Das zweite Wärmerückgewinnungsmittel kann einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher beinhalten. Der erste Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels kann sich in einem Außenlufteinlass-Durchlass befinden und der zweite Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels kann sich in einem Außenluftauslass-Durchlass befinden. Es kann eine reversible Wärmepumpe bereitgestellt sein, die dafür gestaltet sein kann, Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher des ersten Wärmerückgewinnungsmittels umzupumpen. Die reversible Wärmepumpe kann außerdem dafür gestaltet sein, Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels umzupumpen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann der Luftbehandlungsbetriebsmodus einen ersten und einen zweiten Luftbehandlungsbetriebsmodus umfassen und kann der Filterregenerierungsbetriebsmodus einen ersten und einen zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus umfassen. Wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem im ersten Luftbehandlungsbetriebsmodus und dem ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus betrieben wird, kann der erste regenerierbare Filter einen Luftstrom vom Innenlufteinlass aufnehmen und ein Strom behandelter Luft kann aus dem ersten regenerierbaren Filter zum Innenluftauslass austreten. Der zweite regenerierbare Filter kann durch einen Luftstrom regeneriert werden, der vom Außenlufteinlass aufgenommen wird, und ein Luftstrom stromabwärts des zweiten regenerierbaren Filters kann durch den Außenluftauslass aus dem Fahrzeugluft-Behandlungssystem austreten. Zumindest ein Teil des ersten Luftbehandlungs- und des ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus kann parallel ausgeführt werden (z. B. zur gleichen Zeit). Im zweiten Luftbehandlungsbetriebsmodus und im zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus kann der zweite regenerierbare Filter einen Luftstrom vom Innenlufteinlass aufnehmen und kann ein Strom behandelter Luft aus dem zweiten regenerierbaren Filter zum Innenluftauslass austreten. Der erste regenerierbare Filter kann durch einen Luftstrom regeneriert werden, der vom Außenlufteinlass aufgenommen wird, und der Luftstrom stromabwärts des ersten regenerierbaren Filters kann durch den Außenluftauslass aus dem Fahrzeugluft-Behandlungssystem austreten. Zumindest ein Teil des zweiten Luftbehandlungs- und des zweiten Regenerierungsmodus kann parallel ausgeführt werden (z. B. zur gleichen Zeit).
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher beinhalten. Der erste Wärmetauscher kann sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befinden und der zweite Wärmetauscher kann sich in einem Innenluftauslass-Durchlass befinden. Das zweite Wärmerückgewinnungsmittel kann einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher beinhalten. Der erste Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels kann sich in einem Außenlufteinlass-Durchlass befinden und der zweite Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels kann sich in einem Außenluftauslass-Durchlass befinden. Es kann eine reversible Wärmepumpe bereitgestellt sein, die dafür gestaltet sein kann, Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher des ersten Wärmerückgewinnungsmittels umzupumpen. Die reversible Wärmepumpe kann außerdem dafür gestaltet sein, Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels umzupumpen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann ein Wärmeenergie-Speichermittel bereitgestellt sein, das dafür gestaltet ist, überschüssige Wärme aus dem ersten Wärmetauscher zu speichern, wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem im Luftbehandlungsbetriebsmodus betrieben wird. Das Wärmeenergie-Speichermittel kann dafür gestaltet sein, die gespeicherte überschüssige Wärme an Luft abzugeben, die in den Außenlufteinlass eintritt, wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem im Filterregenerierungsbetriebsmodus betrieben wird.
  • Das Wärmeenergie-Speichermittel kann, sofern es genutzt wird, ein oder mehrere des Folgenden beinhalten: ein Phasenwechselmaterial, Wärmeerfassungs-Batterietechnologie, ein Stück eines Metallblocks und/oder andere Arten von Wärmeenergie-Speichertechnologie. Des Weiteren kann das Wärmeenergie-Speichermittel zusätzlich oder alternativ ein geeignetes Zustandswechselmaterial beinhalten.
  • Gemäß einem Aspekt gemäß der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches das hier beschriebene Fahrzeugluft-Behandlungssystem beinhaltet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Luft in einem Fahrzeug mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bewegen von Luft durch einen regenerierbaren Filter zwecks Filterns der Luft. Die Luft wird von einem Innenlufteinlass aufgenommen, bevor sie durch den regenerierbaren Filter bewegt wird. Die Luft tritt nach dem Bewegen durch den regenerierbaren Filter zu einem Innenluftauslass aus. Das Verfahren schließt das Bewegen von Luft durch den regenerierbaren Filter zwecks Regenerierens des regenerierbaren Filters ein. Die Luft wird von einem Außenlufteinlass aufgenommen, bevor sie durch den regenerierbaren Filter bewegt wird. Die Luft tritt nach dem Bewegen durch den regenerierbaren Filter zu einem Außenluftauslass aus. Das Verfahren schließt das Rückgewinnen von Wärme aus Luft ein, die hin zum Außenluftauslass austritt, zu Luft, die in den Außenlufteinlass eintritt, und/oder das Rückgewinnen von Wärme aus Luft, die hin zum Außenluftauslass austritt, zu Luft, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Rückgewinnen von Wärme das Austauschen von Wärme von Austrittsluft zu Eintrittsluft mittels eines oder mehrerer Wärmetauscher einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Erwärmen von Luft, die sich durch den regenerierbaren Filter bewegt, mittels eines Heizgerätes einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Verringern der vom Heizgerät bereitgestellten Wärmemenge um ungefähr die Menge zurückgewonnener Wärme einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Innenluftauslass und dem Innenlufteinlass einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Außenluftauslass und dem Außenlufteinlass einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Speichern überschüssiger zurückgewonnener Wärme aus Luft, die aus dem Innenluftauslass austritt, in Luft, die in den Innenlufteinlass eintritt, einschließen. Die gespeicherte überschüssige zurückgewonnene Wärme kann an Luft abgegeben werden, die vom Außenlufteinlass aufgenommen wird, bevor sich die Luft durch den regenerierbaren Filter bewegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Innenluftauslass und dem Außenlufteinlass einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann das Verfahren das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Außenluftauslass und dem Innenlufteinlass einschließen.
  • Innerhalb des Geltungsbereichs dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen aufgeführt sind, und insbesondere deren individuelle Merkmale, unabhängig oder in einer beliebigen Kombination verwendet werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Art und/oder Kombination kombiniert werden, es sei denn, derartige Merkmale sind nicht kompatibel. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, ursprünglich eingereichte Ansprüche zu ändern oder entsprechend neue Ansprüche einzureichen, einschließlich des Rechts, ursprünglich eingereichte Ansprüche dahingehend zu ändern, dass sie von einem anderen Anspruch abhängen und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbeziehen, auch wenn dies ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun, lediglich beispielhaft, anhand der dazugehörigen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugluft-Behandlungssystems;
    • 2 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Fahrzeugluft-Behandlungssystem;
    • 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fahrzeugluft-Behandlungssystem;
    • 4 eine schematische Ansicht noch einer anderen Ausführungsform eines Fahrzeugluft-Behandlungssystem;
    • 5 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
    • 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Fahrzeugluft-Behandlungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
  • AUSÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In Bezug auf die Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen eines Fahrzeugluft-Behandlungssystems und -verfahrens (im Weiteren „Luftbehandlungssystem“) 10, 110, 210, 310, 400 dargestellt, die in dieser Beschreibung ausführlich dargestellt werden. Das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 verwendet Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung und minimiert finanzielle Kosten, die Komplexität der Komponenten und Energieverbrauchskosten, die sonst bei Fahrzeugluft-Behandlungssystemen auftreten können. In den durch die Figuren dargestellten Ausführungsformen kann Wärme zurückgewonnen werden, wenn Luft in dem Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 gefiltert wird, und Wärme, die nach der Filterregenerierung im Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 zurückbleibt, kann ebenfalls zurückgewonnen werden. Die Wärmerückgewinnung während der Filtrierung kann verwendet werden, um die Filterwirkung zu optimieren, und die Wärme, die während der Filterregenerierung zurückgewonnen wird, kann verwendet werden, um die Menge der Wärme zu reduzieren, die sonst möglicherweise durch eine ergänzende Systemkomponente, wie beispielsweise ein Heizgerät, in das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 eingebracht wird. Der Begriff „Fahrzeug“ soll Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und eventuell die gebräuchlicheren Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor einschließen - diese Fahrzeugarten beinhalten Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und SUVs (Sport Utility Vehicle). Darüber hinaus werden die Begriffe „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ im Vorliegenden in Bezug auf die Richtung des Luftstromes in dem Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 verwendet.
  • Im Allgemeinen ist das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 in ein Fahrzeug 11 wie jenes, das in 6 dargestellt ist, eingebaut. Das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 behandelt Luft durch Entfernen unerwünschten Inhalts aus der Luft, die durch es hindurchtritt. Das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 kann Teil eines größeren Luftbehandlungssystems sein, das die Luft auf andere Weise aufbereiten kann. Das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 kann auf unterschiedliche Weise gestaltet und konstruiert sein, neben anderen potentiellen Einflüssen abhängig von der speziellen Fahrzeugverwendung, der Gestaltung und Konstruktion umgebender Fahrzeugkomponenten, den Anforderungen an das Packaging und der Gestaltung und Konstruktion von Komponenten, die in das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 eingebaut sind.
  • In der Ausführungsform von 1 weist das Luftbehandlungssystem 10 verschiedene Luftdurchlässe, ein erstes Ventil 12, ein zweites Ventil 14, eine Luftbewegungseinrichtung 16, ein Heizgerät 18, einen regenerierbaren Filter 20, mehrere Sensoren, ein erstes Wärmerückgewinnungsmittel 22 und ein zweites Wärmerückgewinnungsmittel 24 auf. Jedoch muss das Luftbehandlungssystem 10, wie auch bei anderen in den Figuren dargestellten Ausführungsformen, nicht notwendigerweise alle in 1 gezeigten Komponenten beinhalten; zum Beispiel könnte dem Luftbehandlungssystem 10 die Luftbewegungseinrichtung fehlen, das Heizgerät fehlen und/oder einer oder mehrerer der Sensoren fehlen. Dennoch kann das Luftbehandlungssystem 10, wie auch bei anderen in den Figuren dargestellten Ausführungsformen, zusätzliche und/oder andere als die hier gezeigten Komponenten beinhalten.
  • Die verschiedenen Luftdurchlässe leiten Luft durch das Luftbehandlungssystem 10. Die Luftdurchlässe können durch eine Reihe von Leitungen eingerichtet sein, die miteinander in Verbindung stehen können. In der in 1 dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Luftbehandlungssystem 10 einen Innenlufteinlass-Durchlass 26, einen Innenluftauslass-Durchlass 28, einen Außenlufteinlass-Durchlass 30, einen Außenluftauslass-Durchlass 32 und einen Arbeitsdurchlass 34. Der Innenlufteinlass-Durchlass 26 nimmt Einlassinnenluft A aus einem Innenraum 36 des dazugehörigen Fahrzeugs auf. Fahrzeuginsassen sitzen oder befinden sich anderweitig im Innenraum 36 des Fahrzeugs. Wenn der Innenraum 36 geschlossen ist, kann darin Kohlenstoffdioxid (CO2) entstehen, und in den in dieser Beschreibung detailliert dargestellten Ausführungsformen wird das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 betrieben, um zumindest etwas von dem entstandenen CO2 zu entfernen; in anderen Ausführungsformen könnte das Luftbehandlungssystem 10, 110, 210, 310 betrieben werden, um anderen Inhalt aus dem Innenraum 36 zu entfernen. Der Innenlufteinlass-Durchlass 26 weist einen Innenlufteinlass 38 auf, der als Eingang für in das Luftbehandlungssystem 10 eingehende Luft für Luft dient, die den Innenraum 36 verlässt. Nach dem Aufnehmen wird die Einlassinnenluft A stromabwärts durch den Innenlufteinlass-Durchlass 26 zum Arbeitsdurchlass 34 geführt. Der Innenlufteinlass-Durchlass 26 und der Arbeitsdurchlass 34 stehen über das erste Ventil 12 wahlweise miteinander in Verbindung. Der Innenluftauslass-Durchlass 28 liefert andererseits Auslassluft B in den Innenraum 36. Die Auslassluft B kann Luft sein, die durch den regenerierbaren Filter 20 gefiltert wurde. Der Innenluftauslass-Durchlass 28 weist einen Innenluftauslass 40 auf, der als ein Ausgang für aus dem Luftbehandlungssystem 10 ausgehende Luft dient, die in den Innenraum 36 abgegeben wird. Der Innenluftauslass-Durchlass 28 nimmt Luft stromabwärts des Arbeitsdurchlasses 34 auf und steht über das zweite Ventil 14 wahlweise mit dem Arbeitsdurchlass 34 in Verbindung. Die Einlassinnenluft A und die Auslassluft B können auf Wunsch einen Innenraum-Luftkreislauf bilden, indem das erste beziehungsweise das zweite Ventil 12, 14 wahlweise gesteuert werden.
  • Der Außenlufteinlass-Durchlass 30 nimmt von einer Außenumgebung 42 außerhalb des Innenraums 36 des Fahrzeugs Einlassaußenluft C auf. Der Außenlufteinlass-Durchlass 30 weist einen Außenlufteinlass 44 auf, der als Eingang für Außenluft in das Luftbehandlungssystem 10 dient. Nach dem Aufnehmen wird die Einlassaußenluft C stromabwärts durch den Außenlufteinlass-Durchlass 30 zum Arbeitsdurchlass 34 geführt. Der Außenlufteinlass-Durchlass 30 und der Arbeitsdurchlass 34 stehen über das erste Ventil 12 wahlweise miteinander in Verbindung. Der Außenluftauslass-Durchlass 32 liefert andererseits Auslassluft D vom Luftbehandlungssystem 10 an die Außenumgebung 42. Der Außenluftauslass-Durchlass 32 weist einen Außenluftauslass 46 auf, der als Ausgang für aus dem Luftbehandlungssystem 10 ausgehende Luft dient. Der Außenlufteinlass-Durchlass 30 nimmt Luft stromabwärts des Arbeitsdurchlasses 34 auf und steht über das zweite Ventil 14 wahlweise mit dem Arbeitsdurchlass 34 in Verbindung. In der Ausführungsform von 1 befinden sich die Luftbewegungseinrichtung 16, das Heizgerät 18, der regenerierbare Filter 20 und die Sensoren zumindest teilweise im Arbeitsdurchlass 34. In der Ausrichtung von 1 strömt Luft von rechts nach links durch den Arbeitsdurchlass 34, d. h. von einem Einlass 48 angrenzend an das erste Ventil 12 zu einem Auslass 50 angrenzend an das zweite Ventil 14. Der Arbeitsdurchlass 34 bildet den gemeinsamen Durchlass, der den Innenlufteinlass-Durchlass 26 und den Innenluftauslass-Durchlass 28 in Fluidverbindung bringt sowie den Außenlufteinlass-Durchlass 30 und den Außenluftauslass-Durchlass 32 in Fluidverbindung bringt.
  • Das erste Ventil 12 regelt den Luftstrom durch das Luftbehandlungssystem 10 während eines Luftbehandlungsbetriebsmodus und während eines Filterregenerierungsbetriebsmodus des Luftbehandlungssystem 10. In dem in 1 gezeigten Beispiel weist das erste Ventil 12 ein Ventilelement 52 auf, das sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position dreht, wenn dies durch eine Steuerung, wie beispielsweise eine Fahrzeugsteuereinheit, angewiesen wird. Das Ventilelement 52 kann eine Scheibe, eine Klappe, ein Schieber oder eine andere Struktur sein, in einigen Fällen abhängig von der Position des ersten Ventils in den Durchlässen. Das erste Ventil 12 kann, wie Fachleute erkennen werden, andere Komponenten beinhalten, wie beispielsweise einen Motor oder eine andere Art Betätigungseinrichtung. Die erste Position ist in 1 gezeigt. In der ersten Position ist der Innenlufteinlass-Durchlass 26 zum Arbeitsdurchlass 34 hin offen und somit wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Innenlufteinlass-Durchlass 26 zum Arbeitsdurchlass 34 bewegt. Gleichzeitig verschließt das Ventilelement 52 den Außenlufteinlass-Durchlass 30 hin zum Arbeitsdurchlass 34 und somit verhindert, dass sich der Luftstrom zwischen diesen bewegt. Der Außenlufteinlass-Durchlass 30 ist ebenfalls zum Innenlufteinlass-Durchlass 26 hin verschlossen, wenn sich das Ventilelement 52 in der ersten Position befindet. Das Ventilelement 52 wird in die erste Position betätigt, wenn das Luftbehandlungssystem 10 in den Luftbehandlungsbetriebsmodus gebracht wird. Die zweite Position ist in 1 hingegen durch die unterbrochene Linie L1 gezeigt. In der zweiten Position ist der Außenlufteinlass-Durchlass 30 zum Arbeitsdurchlass 34 hin offen und somit wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Außenlufteinlass-Durchlass 30 zum Arbeitsdurchlass 34 bewegt. Gleichzeitig verschließt das Ventilelement 52 den Innenlufteinlass-Durchlass 26 hin zum Arbeitsdurchlass 34 und somit wird verhindert, dass sich der Luftstrom zwischen diesen bewegt. Der Innenlufteinlass-Durchlass 26 ist außerdem zum Außenlufteinlass-Durchlass 30 hin verschlossen, wenn sich das Ventilelement 52 in der zweiten Position befindet. Das Ventilelement 52 wird in die zweite Position betätigt, wenn das Luftbehandlungssystem 10 in den Filterregenerierungsbetriebsmodus gebracht wird.
  • Wie das erste Ventil 12 regelt das zweite Ventil 14 das Strömen von Luft durch das Luftbehandlungssystem 10 während des Luftbehandlungsbetriebsmodus und während des Filterregenerierungsbetriebsmodus. In dem in 1 gezeigten Beispiel weist das zweite Ventil 14 ein Ventilelement 54 auf, das sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position dreht, wenn dies durch eine Steuerung, wie beispielsweise eine Fahrzeugsteuereinheit, angewiesen wird. Das Ventilelement 54 kann eine Scheibe, eine Klappe, ein Schieber oder eine andere Struktur sein, in einigen Fällen abhängig von der Position des zweiten Ventils in den Durchlässen. Das zweite Ventil 14 kann, wie Fachleute erkennen werden, andere Komponenten beinhalten, wie beispielsweise einen Motor oder eine andere Art Betätigungseinrichtung. Die erste Position ist in 1 gezeigt. In der ersten Position ist der Innenluftauslass-Durchlass 28 zum Arbeitsdurchlass 34 hin offen und somit wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Arbeitsdurchlass 34 zum Innenluftauslass-Durchlass 28 bewegt. Gleichzeitig verschließt das Ventilelement 54 den Außenluftauslass-Durchlass 32 hin zum Arbeitsdurchlass 34 und somit wird verhindert, dass sich der Luftstrom zwischen diesen bewegt. Der Außenluftauslass-Durchlass 32 ist außerdem zum Innenluftauslass-Durchlass 28 hin verschlossen, wenn sich das Ventilelement 54 in der ersten Position befindet. Das Ventilelement 54 wird in die erste Position betätigt, wenn das Luftbehandlungssystem 10 in den Luftbehandlungsbetriebsmodus gebracht wird. Die zweite Position ist in 1 hingegen durch die unterbrochene Linie L2 gezeigt. In der zweiten Position ist der Außenluftauslass-Durchlass 32 zum Arbeitsdurchlass 34 hin offen und somit wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Arbeitsdurchlass 34 zum Außenluftauslass-Durchlass 32 bewegt. Gleichzeitig verschließt das Ventilelement 54 den Innenluftauslass-Durchlass 28 hin zum Arbeitsdurchlass 34 und somit wird verhindert, dass sich der Luftstrom zwischen diesen bewegt. Der Innenluftauslass-Durchlass 28 ist außerdem zum Außenluftauslass-Durchlass 32 hin verschlossen, wenn sich das Ventilelement 54 in der zweiten Position befindet. Das Ventilelement 54 wird in die zweite Position betätigt, wenn das Luftbehandlungssystem 10 in den Filterregenerierungsbetriebsmodus gebracht wird.
  • Die Luftbewegungseinrichtung 16 unterstützt das Vorantreiben von Luft, die durch das Luftbehandlungssystem 10 strömt und insbesondere durch das Heizgerät 18 und den regenerierbaren Filter 20. Im weiteren Bezug auf 1 ist die Luftbewegungseinrichtung 16 in dieser Ausführungsform stromabwärts des ersten Ventils 12, stromaufwärts des Heizgerätes 18 und stromaufwärts des regenerierbaren Filters 20 angeordnet; die Luftbewegungseinrichtung 16 könnte jedoch in anderen Ausführungsformen andere Positionen einnehmen. Durch ihre Position in 1 ist die Luftbewegungseinrichtung 16 in der Lage, Luft durch das Heizgerät 18 und durch den regenerierbaren Filter 20 zu drücken. Die Luftbewegungseinrichtung 16 kann ein Gebläse sein oder sie kann ein anderes Gerät sein, das Luft auf geeignete Weise in dem Luftbehandlungssystem 10 vorantreibt.
  • Das Heizgerät 18 gibt Wärme an die durch das Gerät strömende Luft ab und erhöht deren Temperatur, wenn das Heizgerät 18 während des Gebrauchs des Luftbehandlungssystems 10 aktiviert ist. In der Ausführungsform von 1 ist das Heizgerät 18 stromabwärts der Luftbewegungseinrichtung 16 und stromaufwärts des regenerierbaren Filters 20 angeordnet; das Heizgerät 18 könnte jedoch in anderen Ausführungsformen andere Positionen einnehmen. Durch seine Position in 1 ist das Heizgerät 18 in der Lage, Luft zu erwärmen, bevor die Luft durch den regenerierbaren Filter 20 strömt. Das Heizgerät 18 kann ein elektrisches Heizgerät sein, kann einen Heizkern aufweisen oder kann ein anderes Gerät sein, das die Temperatur von Luft, die durch es strömt, auf geeignete Weise erhöht. Während seines Gebrauchs kann das Heizgerät 18 aktiviert werden, um den Luftbehandlungs- und den Filterregenerierungsbetriebsmodus zu beginnen, da das Luftbehandlungssystems 10 zu Beginn in einem Zustand kalter Temperatur sein könnte, und dann kann das Heizgerät 18, wie im Weiteren beschrieben wird, als ergänzender Lieferant von Wärme in dem Luftbehandlungssystems 10 dienen.
  • Der regenerierbare Filter 20 entfernt unerwünschten Inhalt aus der Luft, die durch den regenerierbaren Filter 20 strömt, und ist in der Lage, seine Filterwirkung für die fortgesetzte Verwendung im Luftbehandlungssystem 10 wiederherzustellen und instand zu setzen. In der Ausführungsform von 1 ist der regenerierbare Filter 20 stromabwärts der Luftbewegungseinrichtung 16, stromabwärts des Heizgerätes 18 und stromaufwärts des zweiten Ventils 14 angeordnet; der regenerierbare Filter 20 könnte in anderen Ausführungsformen jedoch andere Positionen einnehmen. Der regenerierbare Filter 20 kann verschiedene Arten von Inhalt aus der Luft entfernen und deshalb kann der Filter selbst von verschiedener Art sein. Hier ist der regenerierbare Filter 20 ein adsorbierendes Material, das CO2 aus der Luft entfernt, die durch das adsorbierende Material strömt. Im Allgemeinen und wie Fachleute erkennen werden, kann das adsorbierende Material CO2 umkehrbar adsorbieren und dann, wenn gefordert, das adsorbierte CO2 wahlweise freigeben. Während des Luftbehandlungsbetriebsmodus wird CO2, das in der Luft vorhanden ist, die durch das adsorbierende Material strömt, an Oberflächen des adsorbierenden Materials festgehalten. Das CO2 wird somit aus der Luft gefiltert, die durch den regenerierbaren Filter 20 strömt. Da der Adsorptionsprozess in dieser Ausführungsform ein exothermer Prozess ist, wird Energie in Form von Wärme gewonnen und während des Prozesses abgegeben. Die Wärme dringt stromabwärts des regenerierbaren Filters 20 und durch den Innenluftauslass-Durchlass 28 und hin zum Innenluftauslass 40 vor. Beispiele für CO2-absorbierende Materialien können bestimmte aktivierte Kohlenstoffe und Materialien auf Metalloxidbasis sowie andere geeignete Materialien sein. Während des Filterregenerierungsbetriebsmodus wird das adsorbierte und festgehaltene CO2 von den Oberflächen des adsorbierenden Materials freigesetzt. Um die Freisetzung zu veranlassen, wird Energie in Form von Wärme in das adsorbierende Material eingebracht. Bei einem Beispiel werden ungefähr einhundert Grad Celsius (100 °C) in das adsorbierende Material eingebracht, um das adsorbierte CO2 freizusetzen. Das freigesetzte CO2 dringt stromabwärts des regenerierbaren Filters 20 durch den Außenluftauslass-Durchlass 32 und durch den Außenluftauslass 46 vor. Und Wärme, die nach der Freisetzung zurückbleibt, dringt stromabwärts des regenerierbaren Filters 20, durch den Außenluftauslass-Durchlass 32 und hin zum Außenluftauslass 46 vor.
  • Die mehreren Sensoren nehmen Messungen vor, um bestimmte Informationen über Luft zu ermitteln, die durch das Luftbehandlungssystem 10 strömt. Diese Informationen können dann als Signal an eine Steuerung übermittelt werden, wie beispielsweise an die Fahrzeugsteuereinheit, um den Betrieb des Luftbehandlungssystems 10 zu leiten. Der Leitungsvorgang kann neben anderen Aktionen das Öffnen und Schließen von Ein- und Auslässen und Durchlässen des Luftbehandlungssystems 10, das Betätigen des ersten und des zweiten Ventils 12, 14 und das Aktivieren und Deaktivieren der Luftbewegungseinrichtung 16 und des Heizgerätes 18 einschließen. In der Ausführungsform von 1 beinhalten die Sensoren einen ersten Luftgütesensor 56, einen zweiten Luftgütesensor 58, einen ersten Temperatursensor 60 und einen zweiten Temperatursensor 62. Der erste Luftgütesensor 56 ist stromaufwärts des Heizgerätes 18 und stromaufwärts des regenerierbaren Filters 20 angeordnet und kann deshalb die Güte von Luft messen, bevor die Luft durch den regenerierbaren Filter 20 strömt. Der zweite Luftgütesensor 58 ist stromabwärts des regenerierbaren Filters 20 angeordnet und kann deshalb die Güte von Luft messen, nachdem die Luft durch den regenerierbaren Filter 20 geströmt ist. Ein beispielhafter Luftgütesensor ist ein C02-Sensor, der den Gehalt an CO2 in der Luft misst, die durch den Sensor strömt. Der erste Temperatursensor 60 ist stromabwärts des Heizgerätes 18 und stromaufwärts des regenerierbaren Filters 20 angeordnet und kann deshalb die Temperatur von Luft messen, nachdem die Luft durch das Heizgerät 18 geströmt ist und bevor die Luft durch den regenerierbaren Filter 20 strömt. Der zweite Temperatursensor 62 ist stromabwärts des regenerierbaren Filters 20 angeordnet und kann deshalb die Temperatur von Luft messen, nachdem die Luft durch den regenerierbaren Filter 20 geströmt ist.
  • Das erste Wärmerückgewinnungsmittel 22 gewinnt Wärme zurück, die gewonnen wird, wenn Luft während des Luftbehandlungsbetriebsmodus durch den regenerierbaren Filter 20 gefiltert wird, und überträgt die zurückgewonnene Wärme zu Luft, die noch nicht durch den regenerierbaren Filter 20 geströmt ist, aber dafür vorgesehen ist, durch den regenerierbaren Filter 20 gefiltert zu werden. Das erste Wärmerückgewinnungsmittel 22 kann verschiedene Formen annehmen, neben anderen potentiellen Einflüssen abhängig von weiteren Komponenten des Luftbehandlungssystems 10 und vom gewünschten Umfang der Wärmerückgewinnung. In der Ausführungsform von 1 ist das erste Wärmerückgewinnungsmittel 22 ein Wärmetauscher 64. Der Wärmetauscher 64 kann ein Röhrenwärmetauscher, ein Plattenwärmetauscher oder eine andere Art Wärmetauscher sein. Der Wärmetauscher 64 befindet sich teilweise in sowohl dem Innenlufteinlass-Durchlass 26 als auch dem Innenluftauslass-Durchlass 28. Ein Teil des Wärmetauschers 64 ist einem Luftstrom in dem Innenlufteinlass-Durchlass 26 ausgesetzt und ein anderer Teil des Wärmetauschers 64 ist einem Luftstrom in dem Innenluftauslass-Durchlass 28 ausgesetzt. Der Wärmetauscher 64 befindet sich stromabwärts des Innenlufteinlasses 38 und stromaufwärts des Innenluftauslasses 40. Während seines Gebrauchs und im Luftbehandlungsbetriebsmodus wird der Wärmetauscher 64 durch die Wärme erwärmt, die während des Adsorptionsprozesses im regenerierbaren Filter 20 gewonnen wurde, und der Wärmetauscher 64 erwärmt wiederum die Einlassinnenluft A, die im Innenlufteinlass-Durchlass 26 aufgenommen wird. Luft, die zum Heizgerät 18 geführt wird, ist somit heißer, als sie ohne den Wärmetauscher 64 wäre. Und das Heizgerät 18 kann deshalb weniger Wärme an Luft abgeben, die durch das Gerät strömt, als die Wärmemenge, die das Heizgerät 18 ohne den Wärmetauscher 64 abgäbe. Der Energieverbrauch mittels Heizgerätaktivierung wird minimiert und die optimale Temperatur für das Fördern der Adsorption wird leichter aufrechterhalten. Darüber hinaus wird die Temperatur der Auslassluft B gesenkt, da die während des Adsorptionsprozesses gewonnene Wärme den Wärmetauscher 64 erwärmt. Somit wird keine heißere Auslassluft B in den Innenraum 36 geführt und ein deutlich wahrnehmbarer Temperaturunterschied zwischen Einlassinnenluft A und Auslassluft B kann vermieden werden.
  • Das zweite Wärmerückgewinnungsmittel 24 gewinnt Wärme zurück, die zurückbleibt, während der regenerierbare Filter 20 während des Filterregenerierungsbetriebsmodus wiederhergestellt und instand gesetzt wird, und überträgt die zurückgewonnene Wärme zu Luft, die noch nicht durch den regenerierbaren Filter 20 geströmt ist, aber für die Verwendung beim Regenerieren des regenerierbaren Filters 20 vorgesehen ist. Das zweite Wärmerückgewinnungsmittel 24 kann verschiedene Formen annehmen, neben anderen Einflüssen abhängig von weiteren Komponenten des Luftbehandlungssystems 10 und vom gewünschten Umfang der Wärmerückgewinnung. In der Ausführungsform von 1 ist das zweite Wärmerückgewinnungsmittel 24 ein Wärmetauscher 66. Der Wärmetauscher 66 kann ein Röhrenwärmetauscher, ein Plattenwärmetauscher oder eine andere Art Wärmetauscher sein. Der Wärmetauscher 66 befindet sich teilweise in sowohl dem Außenlufteinlass-Durchlass 30 als auch dem Außenluftauslass-Durchlass 32. Ein Teil des Wärmetauschers 66 ist einem Luftstrom in dem Außenlufteinlass-Durchlass 30 ausgesetzt und ein anderer Teil des Wärmetauschers 66 ist einem Luftstrom in dem Außenluftauslass-Durchlass 32 ausgesetzt. Der Wärmetauscher 66 befindet sich stromabwärts des Außenlufteinlasses 44 und stromaufwärts des Außenluftauslasses 46. Während seines Gebrauchs und im Filterregenerierungsbetriebsmodus wird der Wärmetauscher 66 durch die Wärme erwärmt, die nach der Freisetzung zurückbleibt, und der Wärmetauscher 66 erwärmt wiederum die Einlassaußenluft C, die im Außenlufteinlass-Durchlass 30 aufgenommen wird. Luft, die zum Heizgerät 18 geführt wird, ist somit heißer, als sie ohne den Wärmetauscher 66 wäre. Und das Heizgerät 18 kann deshalb weniger Wärme an Luft abgeben, die durch das Gerät strömt, als die Wärmemenge, die das Heizgerät 18 ohne den Wärmetauscher 66 abgäbe. Der Energieverbrauch mittels Heizgerätaktivierung wird minimiert und die Wärme, die zum Veranlassen der Freisetzung von festgehaltenem CO2 aus dem regenerierbaren Filter 20 benötigt wird, wird leichter erzielt. In einigen Fällen gibt das Heizgerät - gewissermaßen - während des Filterregenerierungsbetriebsmodus lediglich ergänzende Wärme ab, statt der einzige Wärmeversorger zu sein.
  • Bei einem Beispiel wird das Luftbehandlungssystem 10 in den Luftbehandlungsbetriebsmodus gebracht, wenn die von einem Luftgütesensor im Innenraum 36 gemessene Menge an CO2 über einem festgelegten CO2-Grenzwert liegt. Dies kann als Hinweis darauf dienen, dass die Menge an im Innenraum 36 vorhandenem CO2 auf einem nicht erwünschten Wert liegt. Die Steuerung weist dann die Betätigung des Ventilelements 52 des ersten Ventils 12 in seine erste Position an und weist dann desgleichen die Betätigung des Ventilelements 54 des zweiten Ventils 14 in seine erste Position an. Luft strömt vom Innenlufteinlass-Durchlass 26 durch den Arbeitsdurchlass 34 und durch den Innenluftauslass-Durchlass 28. Der regenerierbare Filter 20 entfernt CO2 aus der Luft, die durch ihn strömt. Der Luftbehandlungsbetriebsmodus kann fortgesetzt werden, bis die Menge an CO2, die von dem Innenraum-Luftgütesensor oder von dem ersten Luftgütesensor 56 gemessen wird, unter dem festgelegten CO2-Grenznieveau liegt. Während des Luftbehandlungsbetriebsmodus wird Wärme, die durch den Adsorptionsprozess gewonnen wird, zurückgewonnen und über das erste Wärmerückgewinnungsmittel 22 übertragen. Somit wird die Einlassinnenluft A erwärmt. Das Heizgerät 18 wird unter Umständen im Luftbehandlungsbetriebsmodus nur dann aktiviert, wenn die Temperatur von Luft, die von dem ersten Temperatursensor 60 gemessen wird, unter einem für das Fördern des Adsorptionsprozesses optimalen Temperaturgrenzwert liegt, oder wird unter Umständen nur zu Beginn des Modus aktiviert, wenn das Luftbehandlungssystem 10 anfänglich kalt ist, oder wird unter Umständen in beiden Situationen aktiviert. Der optimale Temperaturgrenzwert ist die Temperatur, bei der der regenerierbare Filter 20 am effizientesten ist und CO2 effektiv entfernt, und kann ein Bereich von Temperaturwerten sein. Der optimale Temperaturgrenzwert kann von der Art und dem Material des regenerierbaren Filters 20 abhängen.
  • Bei einem Beispiel wird das Luftbehandlungssystem 10 in den Filterregenerierungsbetriebsmodus gebracht, wenn der Unterschied zwischen der Menge an CO2, die von dem ersten Luftgütesensor 56 gemessen wird, und der Menge an CO2, die von dem zweiten Luftgütesensor 58 gemessen wird, unter einem Grenzwert liegt. Dies kann darauf hinweisen, dass der regenerierbare Filter 20 kein CO2 mehr entfernt, da der regenerierbare Filter 20 seine Filterkapazität erreicht hat und gesättigt ist. Die Steuerung weist dann die Betätigung des Ventilelements 52 des ersten Ventils 12 in seine zweite Position an und weist desgleichen die Betätigung des Ventilelements 54 des zweiten Ventils 14 in seine zweite Position an. Luft strömt vom Außenlufteinlass-Durchlass 30 durch den Arbeitsdurchlass 34 und durch den Außenluftauslass-Durchlass 32. Zuvor adsorbiertes CO2 wird aus dem regenerierbaren Filter 20 freigesetzt. Der Filterregenerierungsbetriebsmodus kann eine festgelegte Zeitspanne lang fortgesetzt werden oder kann fortgesetzt werden, bis die Menge an CO2, die von dem zweiten Luftgütesensor 58 gemessen wird, unter einem Grenzwert liegt, was darauf hinweist, dass der regenerierbare Filter 20 kein adsorbiertes CO2 mehr freisetzt. Während des Filterregenerierungsbetriebsmodus wird Wärme, die stromabwärts des regenerierbaren Filters 20 zurückbleibt, zurückgewonnen und mittels des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 24 übertragen. Somit wird die Einlassaußenluft C erwärmt. Das Heizgerät 18 wird unter Umständen im Filterregenerierungsbetriebsmodus nur dann aktiviert, wenn die Temperatur von Luft, die von dem ersten Temperatursensor 60 gemessen wird, unter einem Regenerationsgrenzwert zum Veranlassen der Freisetzung von festgehaltenem CO2 liegt, oder wird unter Umständen nur zu Beginn des Modus aktiviert, wenn das Luftbehandlungssystem 10 anfänglich kalt ist, oder wird unter Umständen in beiden Situationen aktiviert. Der Regenerationsgrenzwert ist die Temperatur, bei der der regenerierbare Filter 20 effektiv CO2 freisetzt, und kann ein Bereich von Temperaturwerten sein. Der Regenerationsgrenzwert kann von der Art und dem Material des regenerierbaren Filters 20 abhängen.
  • Eine andere Ausführungsform eines Luftbehandlungssystems 110 ist in 2 dargestellt. Diese Ausführungsform ist der Ausführungsform von 1 in einigen Aspekten ähnlich und die Ähnlichkeiten werden in der Beschreibung von 2 möglicherweise nicht wiederholt. Vielmehr weisen ähnliche Komponenten der Ausführungsformen von 1 und 2 ähnliche Bezugszeichen auf, wobei zu den Bezugszeichen von 1 für die Bezugszeichen ähnlicher Komponenten in 2 die Zahl 100 addiert wurde.
  • In der Ausführungsform von 2 beinhaltet das erste Wärmerückgewinnungsmittel 122 einen ersten Wärmetauscher 168, einen zweiten Wärmetauscher 170 und eine reversible Wärmepumpe 172. Der erste und der zweite Wärmetauscher 168, 170 können ein Röhrenwärmetauscher, ein Plattenwärmetauscher oder eine andere Art Wärmetauscher sein. Der erste Wärmetauscher 168 befindet sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass 126 und der zweite Wärmetauscher 170 befindet sich in einem Innenluftauslass-Durchlass 128. Der erste Wärmetauscher 168 befindet sich stromabwärts eines Innenlufteinlasses 138 und der zweite Wärmetauscher 170 befindet sich stromaufwärts eines Innenluftauslasses 140. Die reversible Wärmepumpe 172 ist funktionsmäßig mit sowohl dem ersten Wärmetauscher 168 als auch dem zweiten Wärmetauscher 170 verbunden. Wie Fachleute erkennen werden, kann die reversible Wärmepumpe 172 dafür aktiviert werden, Wärme von dem ersten Wärmetauscher 168 zu dem zweiten Wärmetauscher 170 zu übertragen oder umgekehrt Wärme von dem zweiten Wärmetauscher 170 zu dem ersten Wärmetauscher 168 zu übertragen. Während des Gebrauchs und im Luftbehandlungsbetriebsmodus wird der zweite Wärmetauscher 170 durch die Wärme erwärmt, die während des Adsorptionsprozesses an einem regenerierbaren Filter 120 gewonnen wird. Diese Wärme kann durch die reversible Wärmepumpe 172 von dem zweiten Wärmetauscher 170 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 168 übertragen werden. Wie zuvor erwärmt der erste Wärmetauscher 168 dann die Einlassinnenluft A, die im Innenlufteinlass-Durchlass 126 aufgenommen wird. Umgekehrt kann Wärme durch die reversible Wärmepumpe 172 von dem ersten Wärmetauscher 168 abgeleitet und auf den zweiten Wärmetauscher 170 übertragen werden. Dies bewirkt das Kühlen der Einlassinnenluft A, die im Innenlufteinlass-Durchlass 126 aufgenommen wird. Die Einlassinnenluft A kann auf diese Weise gekühlt werden, wenn die Temperatur der Einlassinnenluft A anfänglich über dem für das Fördern des Adsorptionsprozesses optimalen Temperaturgrenzwert liegt. Im Hinblick darauf können in der Ausführungsform von 2 zusätzliche Temperatursensoren stromaufwärts und/oder stromabwärts des ersten Wärmetauschers 168 angeordnet sein. Das erste Wärmerückgewinnungsmittel 122 kann im Gegensatz zur passiven Wärmerückgewinnung und -Überführung, wie bei einem im Weiteren beschriebenen zweiten Wärmerückgewinnungsmittel 124, Wärme durch aktive Steuerung über die Aktivierung der reversiblen Wärmepumpe 172 rückgewinnen und übertragen.
  • Darüber hinaus schließt in der Ausführungsform von 2 das zweite Wärmerückgewinnungsmittel 124 die Verwendung einer oder mehrerer gemeinsam genutzter Wände 174 zwischen einem Außenlufteinlass-Durchlass 130 und einem Außenluftauslass-Durchlass 132 ein. Die gemeinsam genutzte(n) Wand/Wände 174 überträgt/übertragen Wärme mittels Wärmeleitung. Die gemeinsam genutzte(n) Wand/Wände 174 werden durch die Wärme erwärmt, die nach der Freisetzung zurückbleibt. Die gemeinsam genutzte(n) Wand/Wände 174 erwärmt/erwärmen dann die Einlassaußenluft C, die im Außenlufteinlass-Durchlass 130 aufgenommen wird. In der Ausführungsform von 2 weisen der Außenlufteinlass-Durchlass 130 und der Außenluftauslass-Durchlass 132 eine konzentrische Anordnung auf, wobei der Außenlufteinlass-Durchlass 130 radial in dem umgebenden Außenluftauslass-Durchlass 132 positioniert ist. Hier weist der Außenluftauslass-Durchlass 132 einen größeren Durchmesser als der Außenlufteinlass-Durchlass 130 auf und die gemeinsam genutzte(n) Wand/Wände 174 ist/sind die Leitung, die den Außenlufteinlass-Durchlass 130 definiert. In anderen Ausführungsformen könnten der Außenlufteinlass-Durchlass 130 und der Außenluftauslass-Durchlass 132 nebeneinander mit dazwischenliegender gemeinsam genutzter Wand angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen könnte(n) die gemeinsam genutzte(n) Wand/Wände 174 jedoch mit Lamellen, Zacken oder anderen Strukturen oder Ausbildungen gestaltet und konstruiert sein, um die Fläche zu vergrößern, der für Wärmeleit-Wärmeübertragung zur Verfügung steht.
  • Eine andere Ausführungsform eines Luftbehandlungssystems 210 ist in 3 dargestellt. Diese Ausführungsform ist den Ausführungsformen von 1 und 2 in einigen Aspekten ähnlich und die Ähnlichkeiten werden in der Beschreibung von 3 möglicherweise nicht wiederholt. Vielmehr weisen ähnliche Komponenten der Ausführungsformen von 1, 2 und 3 ähnliche Bezugszeichen auf, wobei zu den Bezugszeichen von 1 für die Bezugszeichen ähnlicher Komponenten in 3 die Zahl 200 addiert wurde.
  • In der Ausführungsform von 3 beinhaltet das Luftbehandlungssystem 210 einen zweiten Arbeitsdurchlass 235, eine zweite Luftbewegungseinrichtung 217, ein zweites Heizgerät 219 und einen zweiten regenerierbaren Filter 221. Des Weiteren beinhaltet ein zweites Wärmerückgewinnungsmittel 224 in dieser Ausführungsform einen ersten Wärmetauscher 276 und einen zweiten Wärmetauscher 278 und das Luftbehandlungssystem 210 beinhaltet eine reversible Wärmepumpe 280. Der zweite Arbeitsdurchlass 235 ist den Arbeitsdurchlässen vorheriger Ausführungsformen ähnlich. Der zweite Arbeitsdurchlass 235 bildet noch einen weiteren gemeinsamen Durchlass, der einen Innenlufteinlass-Durchlass 226 und einen Innenluftauslass-Durchlass 228 in Fluidverbindung bringt sowie einen Außenlufteinlass-Durchlass 230 und einen Außenluftauslass-Durchlass 232 in Fluidverbindung bringt. Wegen des zweiten Arbeitsdurchlasses 235 regeln ein erstes und ein zweites Ventil 212, 214 in dieser Ausführungsform den Luftstrom anders als zuvor beschrieben. Die ersten Positionen der Ventilelemente 252, 254 des ersten und des zweiten Ventils 212, 214 sind in 3 gezeigt. In den ersten Positionen wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Innenlufteinlass-Durchlass 226 durch einen Arbeitsdurchlass 234 und zum Innenluftauslass-Durchlass 228 bewegt. Gleichzeitig wird es einem Luftstrom ermöglicht, sich vom Außenlufteinlass-Durchlass 230 durch den zweiten Arbeitsdurchlass 235 und zum Außenluftauslass-Durchlass 232 zu bewegen. Die zweiten Positionen der Ventilelemente 252, 254 des ersten und des zweiten Ventils 212, 214 sind in 3 durch unterbrochene Linien L1 , L2 gezeigt. In den zweiten Positionen wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Innenlufteinlass-Durchlass 226 durch den zweiten Arbeitsdurchlass 235 und zum Innenluftauslass-Durchlass 228 bewegt. Gleichzeitig wird ermöglicht, dass sich ein Luftstrom vom Außenlufteinlass-Durchlass 230 durch den Arbeitsbereich 234 und zum Außenluftauslass-Durchlass 232 bewegt.
  • Die zweite Luftbewegungseinrichtung 217 ist den Luftbewegungseinrichtungen vorheriger Ausführungsformen ähnlich. Die zweite Luftbewegungseinrichtung 217 befindet sich zumindest teilweise im zweiten Arbeitsdurchlass 235 und unterstützt das Treiben von Luft durch das zweite Heizgerät 219 und durch den zweiten regenerierbaren Filter 221. Das zweite Heizgerät 219 ist den Heizgeräten vorheriger Ausführungsformen ähnlich. Das zweite Heizgerät 219 befindet sich zumindest teilweise im zweiten Arbeitsdurchlass 235 und gibt Wärme an Luft ab, die durch das zweite Heizgerät 219 strömt, wenn es während des Gebrauchs des Luftbehandlungssystems 210 aktiviert ist. Und der zweite regenerierbare Filter 221 ist ähnlich den regenerierbaren Filtern vorheriger Ausführungsformen. Der zweite regenerierbare Filter 221 befindet sich zumindest teilweise im zweiten Arbeitsdurchlass 235. Der zweite regenerierbare Filter 221 kann ein adsorbierendes Material sein, das CO2 aus der Luft entfernt, die durch das adsorbierende Material strömt, wie zuvor beschrieben. Darüber hinaus kann das Luftbehandlungssystem 210, obwohl in 3 nicht dargestellt, die mehreren Sensoren vorheriger Ausführungsformen beinhalten.
  • Der erste und der zweite Wärmetauscher 276, 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 sind dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher 168, 170 ähnlich, wie sie im Zusammenhang mit der Ausführungsform von 2 beschrieben wurden. In 3 befindet sich der erste Wärmetauscher 276 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 im Außenlufteinlass-Durchlass 230 und befindet sich der zweite Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 im Außenluftauslass-Durchlass 232. Der erste Wärmetauscher 276 befindet sich stromabwärts eines Außenlufteinlasses 244 und der zweite Wärmetauscher 278 befindet sich stromaufwärts eines Außenluftauslasses 246. In dieser Ausführungsform ist die reversible Wärmepumpe 280 funktionsmäßig mit allen vier der ersten und der zweiten Wärmetauscher 268, 270, 276, 278 verbunden. Über die reversible Wärmepumpe 280 kann somit Wärme zwischen allen der ersten und der zweiten Wärmetauscher 268, 270, 276, 278 übertragen werden.
  • In der Ausführungsform von 3 kann das Luftbehandlungssystem 210 in einem ersten Luftbehandlungsbetriebsmodus und einem ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus sowie in einem zweiten Luftbehandlungsbetriebsmodus und einem zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus betrieben werden. Im ersten Luftbehandlungs- und im ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus werden die Ventilelemente 252, 254 des ersten und des zweiten Ventils 212, 214 in ihre erste Position betätigt. Ein regenerierbarer Filter 220 adsorbiert CO2 aus Luft, die durch sein adsorbierendes Material strömt, und gleichzeitig kann der zweite regenerierbare Filter 221 zuvor adsorbiertes CO2 freisetzen. Der zweite Wärmetauscher 270 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 wird durch die Wärme erwärmt, die während des Adsorptionsprozesses im regenerierbaren Filter 220 gewonnen wird. Diese Wärme kann durch die reversible Wärmepumpe 280 von dem zweiten Wärmetauscher 270 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 268 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 übertragen werden, durch die reversible Wärmepumpe 280 auf den ersten Wärmetauscher 276 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 übertragen werden oder durch die reversible Wärmepumpe 280 auf beide erste Wärmetauscher 268, 276 übertragen werden. Die Einlassinnenluft A, die Einlassaußenluft C oder beide werden dann durch die Wärme erwärmt, die von dem zweiten Wärmetauscher 270 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 abgeleitet wurde. Gleichzeitig wird der zweite Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 durch Wärme erwärmt, die nach der Freisetzung aus dem zweiten regenerierbaren Filter 221 zurückbleibt. Diese Wärme kann durch die reversible Wärmepumpe 280 von dem zweiten Wärmetauscher 278 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 276 übertragen werden. Die Einlassaußenluft C wird dann durch die vom zweiten Wärmetauscher 276 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitete Wärme erwärmt. Die Wärme kann durch die reversible Wärmepumpe 280 auch von dem zweiten Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 268 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 übertragen werden. Wie zuvor wird die Einlassinnenluft A dann durch die vom zweiten Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitete Wärme erwärmt. Wie beschrieben, wird in der Ausführungsform von 3 der zweite regenerierbare Filter 221 während des ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus regeneriert, wenn der regenerierbare Filter 220 während des ersten Luftbehandlungsbetriebsmodus filtert. Der erste Luftbehandlungs- und der erste Filterregenerierungsbetriebsmodus müssen nicht notwendigerweise zum gleichen Zeitpunkt beginnen und enden, noch müssen die Betriebsmodi in sich überschneidenden Zeitperioden ausgeführt werden.
  • Im zweiten Luftbehandlungs- und im zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus werden die Ventilelemente 252, 254 des ersten und des zweiten Ventils 212, 214 in ihre zweite Position betätigt. Der regenerierbare Filter 220 setzt zuvor adsorbiertes CO2 frei und gleichzeitig kann der zweite regenerierbare Filter 221 CO2 aus der Luft adsorbieren, die durch sein adsorbierendes Material strömt. Der zweite Wärmetauscher 270 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 wird durch die Wärme erwärmt, die während des Adsorptionsprozesses im zweiten regenerierbaren Filter 221 gewonnen wird. Diese Wärme kann durch die reversible Pumpe 280 von dem zweiten Wärmetauscher 270 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 268 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 übertragen werden, durch die reversible Pumpe 280 auf den ersten Wärmetauscher 276 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 übertragen werden oder durch die reversible Pumpe 280 auf beide erste Wärmetauscher 268, 276 übertragen werden. Die Einlassinnenluft A, die Einlassaußenluft C oder beide werden dann durch Wärme erwärmt, die von dem zweiten Wärmetauscher 270 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 abgeleitet wurde. Gleichzeitig wird der zweite Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 durch Wärme erwärmt, die nach der Freisetzung im regenerierbaren Filter 220 zurückbleibt. Diese Wärme kann durch die reversible Pumpe 280 von dem zweiten Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 276 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 übertragen werden. Die Einlassaußenluft C wird dann durch die Wärme erwärmt, die von dem zweiten Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitet wurde. Die Wärme kann auch durch die reversible Pumpe 280 von dem zweiten Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitet und auf den ersten Wärmetauscher 268 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 222 übertragen werden. Wie zuvor wird die Einlassinnenluft A dann durch die Wärme erwärmt, die von dem zweiten Wärmetauscher 278 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 224 abgeleitet wurde. Wie beschrieben, wird in der Ausführungsform von 3 der regenerierbare Filter 22 während des zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus regeneriert, wenn der zweite regenerierbare Filter 221 während des zweiten Luftbehandlungsbetriebsmodus filtert. Der zweite Luftbehandlungs- und der zweite Filterregenerierungsbetriebsmodus müssen nicht notwendigerweise zum gleichen Zeitpunkt beginnen und enden, noch müssen die Betriebsmodi in sich überschneidenden Zeitperioden ausgeführt werden.
  • Noch eine andere Ausführungsform eines Luftbehandlungssystems 310 ist in 4 dargestellt. Diese Ausführungsform ist den Ausführungsformen von 1, 2 und 3 in einigen Aspekten ähnlich und die Ähnlichkeiten werden in der Beschreibung von 4 möglicherweise nicht wiederholt. Vielmehr weisen ähnliche Komponenten der Ausführungsformen von 1, 2, 3 und 4 ähnliche Bezugszeichen auf, wobei zu den Bezugszeichen von 1 für die Bezugszeichen ähnlicher Komponenten in 4 die Zahl 300 addiert wurde.
  • In der Ausführungsform von 4 beinhaltet das Luftbehandlungssystem 310 ein Wärmeenergie-Speichermittel 382. Das Wärmeenergie-Speichermittel 382 speichert überschüssige Wärme aus Wärme, die während des Adsorptionsprozesses gewonnen wurde. Die gespeicherte Wärme kann dann zum Erwärmen von Luft verwendet werden, die zur Verwendung bei der Regenerierung eines regenerierbaren Filters 320 vorgesehen ist. Das Wärmeenergie-Speichermittel 382 kann unterschiedliche Formen annehmen, neben anderen potentiellen Einflüssen abhängig von anderen Komponenten des Luftbehandlungssystems 310 und der gewünschten gespeicherten Wärmemenge. Bei unterschiedlichen Beispielen kann das Wärmeenergie-Speichermittel 382 ein Phasenwechselmaterial beinhalten, kann Wärmeerfassungs-Batterietechnologien einschließen, kann ein Stück eines Metallblocks sein und/oder kann andere Arten von Wärmeenergie-Speichermöglichkeiten einschließen. Das Wärmeenergie-Speichermittel 382 kann zusätzlich oder alternativ ein geeignetes Zustandswechselmaterial beinhalten. Darüber hinaus kann das Luftbehandlungssystem 310, obwohl in 4 nicht dargestellt, mehrere Sensoren vorheriger Ausführungsformen beinhalten.
  • Im Luftbehandlungsbetriebsmodus wird in der Ausführungsform von 4 ein zweiter Wärmetauscher 370 eines ersten Wärmerückgewinnungsmittels 322 durch die Wärme erwärmt, die während des Adsorptionsprozesses im regenerierbaren Filter 320 gewonnen wurde. Diese Wärme kann durch eine reversible Wärmepumpe 380 von dem zweiten Wärmetauscher 370 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 322 abgeleitet und auf einen ersten Wärmetauscher 368 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 322 übertragen werden. Überschüssige Wärme - d. h. Wärme, die den optimalen Temperaturgrenzwert für das Fördern des Adsorptionsprozesses übersteigt - kann durch das Wärmeenergie-Speichermittel 382 gespeichert werden, statt auf den ersten Wärmetauscher 368 des ersten Wärmerückgewinnungsmittels 322 übertragen zu werden. Die überschüssige Wärme kann durch die reversible Wärmepumpe 380 auf das Wärmeenergie-Speichermittel 382 übertragen werden, wie es in 4 durch die Pfeile angezeigt ist. Danach kann die gespeicherte Wärme im Wärmeenergie-Speichermittel 382 in dieser Ausführungsform im Filterregenerierungsbetriebsmodus freigesetzt und durch die reversible Wärmepumpe 380 auf einen ersten Wärmetauscher 376 eines zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 324 übertragen werden. Zusätzlich zu der gespeicherten Wärme wird Wärme, die nach der Freisetzung zurückbleibt und durch einen zweiten Wärmetauscher 378 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 324 zurückgewonnen wird, ebenfalls durch die reversible Wärmepumpe 380 auf den ersten Wärmetauscher 376 des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels 324 übertragen. Somit können in dieser Ausführungsform beide Wärmequellen im Filterregenerierungsbetriebsmodus verwendet werden.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens 400 zum Behandeln von Luft in dem Fahrzeug 11 mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung darstellt. Das Verfahren 400 kann das Bewegen von Luft durch einen regenerierbaren Filter einschließen - wie die regenerierbaren Filtern 20, 120, 220, 221, 320, die in Bezug auf vorherige Ausführungsformen beschrieben wurden -, um die Luft zu filtern (Bezugszeichen 402 in 5). Die Luft kann vor dem Bewegen durch den regenerierbaren Filter 20, 120, 220, 221, 320 von dem Innenlufteinlass 38, 138, 238, 338 aufgenommen werden. Und nach dem Bewegen der Luft durch den regenerierbaren Filter 20, 120, 220, 221, 320 kann diese hin zu dem Innenluftauslass 40, 140, 240, 340 austreten. Das Verfahren kann außerdem das Rückgewinnen von Wärme aus Luft, die hin zum Innenluftauslass 40, 140, 240, 340 austritt, in Luft, die in den Innenlufteinlass 38, 138, 238, 338 eintritt, einschließen (Bezugszeichen 404 in 5). Des Weiteren kann das Verfahren das Bewegen von Luft durch den regenerierbaren Filter 20, 120, 220, 221, 320 zum Regenerieren des regenerierbaren Filters einschließen (Bezugszeichen 406 in 5). Die Luft kann aus dem Außenlufteinlass 44, 144, 244, 344 aufgenommen werden, bevor sie durch den regenerierbaren Filter 20, 120, 220, 221, 320 bewegt wird. Und die Luft kann nach dem Bewegen durch den regenerierbaren Filter 20, 120, 220, 221, 320 hin zum Außenluftauslass 46, 146, 246, 346 austreten. Darüber hinaus kann das Verfahren das Rückgewinnen von Wärme aus Luft, die hin zum Außenluftauslass 46, 146, 246, 346 austritt, in Luft, die in den Außenlufteinlass 44, 144, 244, 344 eintritt, einschließen (Bezugszeichen 408 in 5). Andere Ausführungsformen des Verfahrens 400 können jedoch mehr, weniger und/oder andere Schritte als die bezüglich 5 beschriebenen einschließen.
  • 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs 11, welches das oben beschriebene Fahrzeugluft-Behandlungssystem umfasst. Die genaue Gestaltung des Luftbehandlungssystems im Fahrzeug ist unerheblich, vorausgesetzt, dass Innenluftein- und -auslass in Fluidverbindung mit dem Innenraum gestaltet sind und der Außenluftein- und -auslass in Fluidverbindung mit der äußeren Umgebung des Fahrzeuginnenraums gestaltet sind, so dass Luft aus der Umgebung des Fahrzeugs ein- und in diese ausgelassen werden kann.
  • Gestaltungen, Konstruktionen und Komponenten, die durch die Ausführungsformen der 1 bis 6 dargestellt sind, könnten in verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden. Zum Beispiel könnte(n) die gemeinsam genutzte(n) Wand/Wände 174 von 2 in der Ausführungsform von 1 als das erste Wärmerückgewinnungsmittel 22 verwendet werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und nicht dafür vorgesehen sind, die Erfindung zu beschränken, deren Umfang in den angefügten Ansprüchen definiert ist. Die Erfindung ist nicht auf die bestimmten, hier offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern ist allein durch die nachfolgenden Ansprüche definiert. Des Weiteren betreffen die Aussagen, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten sind, bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition von Begriffen, die in den Ansprüchen verwendet werden, auszulegen, es sei denn, ein Begriff oder ein Ausdruck ist im Vorstehenden ausdrücklich definiert. Fachleuten werden sich verschiedene weitere Ausführungsformen und verschiedene Veränderungen und Modifizierungen der offenbarten Ausführungsformen erschließen. All diese weiteren Ausführungsformen, Veränderungen und Modifizierungen sollen im Umfang der angefügten Ansprüche liegen.
  • Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Ausdrücke „zum Beispiel“, „z. B.“, „wie beispielsweise“ und „wie“ sowie die Verben „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“ und deren Verbformen sind, wenn sie in Verbindung mit einer Aufzählung einer oder mehrerer Komponenten oder anderer Elemente verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, was bedeutet, dass die Aufzählung keine anderen, zusätzlichen Komponenten oder Elemente ausschließen soll. Andere Ausdrücke sind in ihrer weitesten sinnvollen Bedeutung auszulegen, es sei denn, sie werden in einem Zusammenhang verwendet, der eine andere Interpretation erfordert.

Claims (27)

  1. Fahrzeugluft-Behandlungssystem mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung, wobei das Fahrzeugluft-Behandlungssystem Folgendes umfasst: einen Innenlufteinlass, der dafür angeordnet ist, Luft aus einem Innenraum eines Fahrzeugs aufzunehmen, und einen Innenluftauslass, der dafür angeordnet ist, dem Innenraum Luft zuzuführen, einen Außenlufteinlass, der dafür angeordnet ist, Luft von außerhalb des Innenraums aufzunehmen, und einen Außenluftauslass, der dafür angeordnet ist, Luft aus dem Innenraum nach außen zu führen, mindestens einen regenerierbaren Filter, der stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des Innenluftauslasses angeordnet ist, oder stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des Außenluftauslasses angeordnet ist, oder sowohl stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des Innenluftauslasses als auch stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des Außenluftauslasses angeordnet ist, mindestens ein Wärmerückgewinnungsmittel, wobei das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel mindestens eines des Folgenden ist: - befindlich stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters und befindlich stromaufwärts des Innenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters und - befindlich stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters und befindlich stromaufwärts des Außenlufteinlasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters und wobei das Fahrzeugluft-Behandlungssystem in einem Luftbehandlungsbetriebsmodus und/oder in einem Filterregenerierungsbetriebsmodus funktionsfähig ist und: - in dem Luftbehandlungsbetriebsmodus Wärme, die gewonnen wird, wenn Luft durch den mindestens einen regenerierbaren Filter gefiltert wird, über das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel auf Luft übertragen wird, die in den Innenlufteinlass eintritt, und/oder - in dem Filterregenerierungsbetriebsmodus Wärme, die zu dem Außenluftauslass vordringt, über das mindestens eine Wärmerückgewinnungsmittel auf Luft übertragen wird, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  2. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 1, ein erstes und ein zweites Wärmerückgewinnungsmittel umfassend, wobei: sich das erste Wärmerückgewinnungsmittel stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet, sich das erste Wärmerückgewinnungsmittel stromaufwärts des Innenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet und sich das zweite Wärmerückgewinnungsmittel stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet, sich das zweite Wärmerückgewinnungsmittel stromaufwärts des Außenluftauslasses und stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters befindet.
  3. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 2, wobei im Luftbehandlungsbetriebsmodus Wärme, die gewonnen wird, wenn Luft durch den mindestens einen regenerierbaren Filter gefiltert wird, über das erste Wärmerückgewinnungsmittel auf Luft übertragen wird, die in den Innenlufteinlass eintritt, und im Filterregenerierungsbetriebsmodus Wärme, die zum Außenluftauslass vordringt, über das zweite Wärmerückgewinnungsmittel auf Luft übertragen wird, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  4. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 2 oder 3, ein Heizgerät umfassend, das stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters angeordnet ist, wobei das Heizgerät dafür angeordnet ist, während des Filterregenerierungsbetriebsmodus Luft zu erwärmen, wobei das Heizgerät dafür angeordnet ist, über das zweite Wärmerückgewinnungsmittel ergänzende Wärme auf Luft zu übertragen, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  5. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eine Luftbewegungseinrichtung umfassend, die stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters angeordnet ist, wobei die Luftbewegungseinrichtung dafür gestaltet ist, während des Luftbehandlungsbetriebsmodus oder während des Filterregenerierungsbetriebsmodus oder während sowohl des Luftbehandlungs- als auch des Filterregenerierungsbetriebsmodus Luft durch den mindestens einen regenerierbaren Filter zu treiben.
  6. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Folgendes umfassend: ein erstes Ventil, das stromabwärts des Innenlufteinlasses und stromabwärts des Außenlufteinlasses und stromaufwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters angeordnet ist, wobei das erste Ventil dafür angeordnet ist, einen Luftstrom während des Luftbehandlungs- und des Filterregenerierungsbetriebsmodus zu regeln, und ein zweites Ventil, das stromabwärts des mindestens einen regenerierbaren Filters und stromaufwärts des Innenluftauslasses und stromaufwärts des Außenluftauslasses angeordnet ist, wobei das zweite Ventil dafür angeordnet ist, einen Luftstrom während des Luftbehandlungs- und des Filterregenerierungsbetriebsmodus zu regeln.
  7. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine regenerierbare Filter einen ersten regenerierbaren Filter, der in einem ersten Durchlass angeordnet ist, und einen zweiten regenerierbaren Filter, der in einem zweiten Durchlass angeordnet ist, umfasst.
  8. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine regenerierbare Filter ein Kohlenstoffdioxid (CO2) adsorbierendes Material beinhaltet.
  9. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher umfasst, der sich zumindest teilweise in einem Innenlufteinlass-Durchlass und zumindest teilweise in einem Innenluftauslass-Durchlass befindet, und das zweite Wärmerückgewinnungsmittel einen zweiten Wärmetauscher umfasst, der sich zumindest teilweise in einem Außenlufteinlass-Durchlass und zumindest teilweise in einem Außenluftauslass-Durchlass befindet.
  10. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher, der sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befindet, und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, der sich in einem Innenluftauslass-Durchlass befindet.
  11. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 10, umfassend eine reversible Wärmepumpe, die dafür gestaltet ist, Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher umzupumpen.
  12. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 11, einen Außenlufteinlass-Durchlass und ein Außenluftauslass-Durchlass umfassend, wobei der Außenlufteinlass-Durchlass und der Außenluftauslass-Durchlass mindestens eine Wand gemeinsam nutzen, wobei die mindestens eine Wand dafür gestaltet ist, während des Filterregenerierungsbetriebsmodus Wärme aus Luft, die durch den Außenluftauslass-Durchlass strömt, auf Luft zu übertragen, die durch den Außenlufteinlass-Durchlass strömt.
  13. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher, der sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befindet, und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, der sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befindet, wobei das zweite Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher umfasst, der sich in einem Außenlufteinlass-Durchlass befindet, und einen zweiten Wärmetauscher, der sich in einem Außenluftauslass-Durchlass befindet, wobei das Fahrzeugluft-Behandlungssystem eine reversible Wärmepumpe umfasst, die dafür gestaltet ist, Wärme zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher des ersten Wärmerückgewinnungsmittels und zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels umzupumpen.
  14. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 13, wobei der Luftbehandlungsbetriebsmodus einen ersten und einen zweiten Luftbehandlungsbetriebsmodus umfasst, der Filterregenerierungsbetriebsmodus einen ersten und einen zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus umfasst und wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem in dem ersten Luftbehandlungsbetriebsmodus und in dem ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus betrieben wird, der erste regenerierbare Filter dafür angeordnet ist, einen Luftstrom vom Innenlufteinlass aufzunehmen, und ein Strom behandelter Luft aus dem ersten regenerierbaren Filter zum Innenluftauslass austritt und der zweite regenerierbare Filter dafür angeordnet ist, durch einen Luftstrom regeneriert zu werden, der vom Außenlufteinlass aufgenommen wird, und ein Luftstrom stromabwärts des zweiten regenerierbaren Filters dafür angeordnet ist, durch den Außenluftauslass aus dem Fahrzeugluft-Behandlungssystem auszutreten, wobei zumindest ein Teil des ersten Luftbehandlungs- und des ersten Filterregenerierungsbetriebsmodus dafür angeordnet sind, parallel ausgeführt zu werden, und wobei in dem zweiten Luftbehandlungsbetriebsmodus und in dem zweiten Filterregenerierungsbetriebsmodus der zweite regenerierbare Filter dafür angeordnet ist, einen Luftstrom vom Innenlufteinlass aufnehmen, und ein Strom behandelter Luft dafür angeordnet ist, aus dem zweiten regenerierbaren Filter zum Innenluftauslass auszutreten, und der erste regenerierbare Filter dafür angeordnet ist, durch einen Luftstrom regeneriert zu werden, der vom Außenlufteinlass aufgenommen wird, und ein Luftstrom stromabwärts des ersten regenerierbaren Filters dafür angeordnet ist, durch den Außenluftauslass aus dem Fahrzeugluft-Behandlungssystem auszutreten, wobei zumindest ein Teil des zweiten Luftbehandlungs- und des zweiten Regenerierungsmodus dafür angeordnet sind, parallel ausgeführt zu werden.
  15. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das erste Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher, der sich in einem Innenlufteinlass-Durchlass befindet, und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, der sich in einem Innenluftauslass-Durchlass befindet, wobei das zweite Wärmerückgewinnungsmittel einen ersten Wärmetauscher umfasst, der sich in einem Außenlufteinlass-Durchlass befindet, und einen zweiten Wärmetauscher, der sich in einem Außenluftauslass-Durchlass befindet, wobei das Fahrzeugluft-Behandlungssystem eine reversible Wärmepumpe umfasst, die dafür gestaltet ist, Wärme zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher des ersten Wärmerückgewinnungsmittels und zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher des zweiten Wärmerückgewinnungsmittels umzupumpen.
  16. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 15, ein Wärmeenergie-Speichermittel umfassend, das dafür gestaltet ist, überschüssige Wärme aus dem ersten Wärmetauscher zu speichern, wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem im Luftbehandlungsbetriebsmodus betrieben wird, wobei das Wärmeenergie-Speichermittel dafür gestaltet ist, die gespeicherte überschüssige Wärme an Luft abzugeben, die in den Außenlufteinlass eintritt, wenn das Fahrzeugluft-Behandlungssystem im Filterregenerierungsbetriebsmodus betrieben wird.
  17. Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach Anspruch 16, wobei das Wärmeenergie-Speichermittel ein Phasenwechselmaterial umfasst.
  18. Fahrzeug, das Fahrzeugluft-Behandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend.
  19. Verfahren zur Behandlung von Luft in einem Fahrzeug mit Filterregenerierung und Wärmerückgewinnung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bewegen von Luft durch einen regenerierbaren Filter zwecks Filterns der Luft, wobei die Luft von einem Innenlufteinlass aufgenommen wird, bevor sie sich durch den regenerierbaren Filter bewegt wird, wobei die Luft nach dem Bewegen durch den regenerierbaren Filter zu einem Innenluftauslass austritt, und Bewegen von Luft durch einen regenerierbaren Filter zwecks Regenerierens des regenerierbaren Filters, wobei die Luft von einem Außenlufteinlass aufgenommen wird, bevor sie durch den regenerierbaren Filter bewegt wird, wobei die Luft nach dem Bewegen durch den regenerierbaren Filter zu einem Außenluftauslass austritt, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Rückgewinnen von Wärme aus Luft, die hin zum Innenluftauslass austritt, zu Luft, die in den Innenlufteinlass eintritt, und Rückgewinnen von Wärme aus Luft, die hin zum Außenluftauslass austritt, zu Luft, die in den Außenlufteinlass eintritt.
  20. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach Anspruch 19, wobei das Rückgewinnen von Wärme das Austauschen von Wärme von austretender Luft zu eintretender Luft über mindestens einen Wärmetauscher einschließt.
  21. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach Anspruch 19 oder 20, umfassend das Erwärmen von Luft, die sich durch den regenerierbaren Filter bewegt, über ein Heizgerät.
  22. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach Anspruch 21, umfassend das Verringern der vom Heizgerät bereitgestellten Wärmemenge um ungefähr die Menge zurückgewonnener Wärme.
  23. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 22, umfassend das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Innenluftauslass und dem Innenlufteinlass.
  24. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 23, umfassend das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Außenluftauslass und dem Außenlufteinlass.
  25. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 24, umfassend das Speichern überschüssiger zurückgewonnener Wärme aus Luft, die aus dem Innenluftauslass austritt, in Luft, die in den Innenlufteinlass eintritt, und Abgeben der gespeicherten überschüssigen zurückgewonnenen Wärme an Luft, die vom Außenlufteinlass aufgenommen wird, bevor sich die Luft durch den regenerierbaren Filter bewegt.
  26. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 25, umfassend das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Innenluftauslass und dem Außenlufteinlass.
  27. Verfahren zum Behandeln von Luft in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 26, umfassend das Pumpen zurückgewonnener Wärme zwischen dem Außenluftauslass und dem Innenlufteinlass.
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