DE19720580A1 - Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstromes der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung.

In der DE 195 12 844 A1 ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines Luftstromes, der einem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden soll, beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt ein Luftführungsgehäuse mit einem darin angeordneten Sorptions­ reaktor und einem diesem in Luftströmungsrichtung nachge­ ordneten Filter mit einem für Schadstoffe wirksamen Adsor­ bens. Dabei dient der Sorptionsreaktor zur Senkung der Luftfeuchtigkeit und das Filter zur Beseitigung von Luft­ verunreinigungen vornehmlich von gasförmigen Schadstoffen. In Abhängigkeit vorgegebener Parameter bzw. Betriebsinter­ vallen werden der Sorptionsreaktor desorbiert und das Fil­ ter regeneriert. Zur Desorption bzw. Regeneration werden Sorptionsreaktor und Filter mit einem in einer Heizvorrich­ tung erwärmten Luftstrom beaufschlagt.

In dem Hauptpatent (Patentanmeldung 196 53 964.1) ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms beschrieben. Diese Vorrichtung um­ faßt ein Gebläse und einen Filtereinsatz mit Sorptions­ material, mittels welchem die Luftfeuchtigkeit und/oder Luftverunreinigungen aus einem Adsorptionsluftstrom adsor­ bierbar sind. Es ist eine Heizeinrichtung zur Erwärmung eines Desorptionsluftstromes vorgesehen, wobei die Heizein­ richtung in einem Luftströmungsweg außerhalb des Ad­ sorptionsluftstromes angeordnet ist. Dieser Luftströmungs­ weg ist mittels eines Luftstromsteuerelementes bedarfsweise mit der Filtereinrichtung verbindbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung zu schaffen, bei der eine schnelle und effektive Desorption des Sorptionsreaktors und Regeneration des Fil­ ters erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se­ hen, daß im Desorptions- bzw. Regenerationsbetrieb der Luftstrom in Teilluftströme aufgeteilt wird und jeweils ein Teilluftstrom den Sorptionsreaktor bzw. das Filter beauf­ schlagen, so daß eine parallele Desorption bzw. Rege­ neration erfolgt. Dabei tritt der Teilluftstrom zur De­ sorption des Sorptionsreaktors in entgegengesetzter Rich­ tung durch den Reaktor, so daß ein Austrieb der Feuchtig­ keit schneller und mit geringerem Energieaufwand erfolgen kann. Darüber hinaus wird durch die jeweils separate Durch­ strömung des Sorptionsreaktors und Filters der Strömungs­ widerstand deutlich verringert, was ebenfalls zur Redu­ zierung der erforderlichen Energie beiträgt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß an die Luftaustrittsöffnungen ein ab­ sperrbarer Fortluftkanal angeschlossen ist, wobei zur Ver­ ringerung des Bauaufwandes möglichst ein gemeinsamer Fort­ luftkanal vorgesehen sein sollte. Bei einem gemeinsamen Fortluftkanal sind die Luftaustrittsöffnungen miteinander verbunden, so daß es ratsam erscheint, den Fortluftkanal bereits im Bereich der Luftaustrittsöffnungen abzusperren. Dies wird in bevorzugter Weise dadurch erreicht, daß im Luftkanal im Bereich der Luftaustrittsöffnungen simultan betätigbare Luftstromsteuerklappen angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, im Desorptionsluftkanal unmittelbar vor dem Zwischenraum eine Absperrklappe anzuordnen. Dabei liegt die Klappe im ge­ schlossenen Zustand vorzugsweise in der Ebene einer Gehäu­ sewand des den Sorptionsreaktor und das Filter aufnehmenden Gehäuses, so daß im Adsorptionsbetrieb eine möglichst stö­ rungsfreie Luftströmung in dem Zwischenraum erreicht wird.

Um den Bauaufwand möglichst gering zu halten, ist es zweck­ mäßig, daß ein gemeinsames Gebläse sowohl für den Ad­ sorptionsbetrieb als auch den Desorptionsbetrieb vorgesehen ist, wobei ein Eingang des Desorptionsluftkanals auf der Druckseite des Gebläses an den Luftkanal angeschlossen ist. Die Heizeinrichtung ist im Desorptionsluftkanal vorgesehen, die vorzugsweise eine mit PTC-Elementen ausgestattete elektrische Heizeinrichtung ist.

Damit dem Fahrzeuginnenraum auch während der Desorptions­ phase des Sorptionsreaktors bzw. Filters ein Luftstrom zu­ geführt werden kann, ist es vorteilhaft, einen steuerbaren Bypasskanal vorzusehen, der einen die aus dem Sorptions­ reaktor und Filter gebildete Einheit aufnehmenden Abschnitt des Luftkanals überbrückt. Hierbei ist es möglich, den von dem Gebläse erzeugten Luftstrom in Teilluftströme zu unterteilen, wobei ein Teilluftstrom durch den Bypasskanal dem Fahrzeuginnenraum und der andere Teilluftstrom dem Desorptionsluftkanal zugeleitet wird. Um den Desorptionsbe­ trieb unabhängig von der Belüftung des Fahrzeuginnenraumes durchführen zu können, ist es vorteilhaft, zur Erzeugung des Desorptionsluftstromes ein zusätzliches Gebläse vorzu­ sehen, das ausschließlich in den Desorptionsintervallen betrieben wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1.

In Fig. 1 ist an einen Fahrzeuginnenraum 1 ein Absaugkanal 2 angeschlossen, der zu der Saugseite eines Gebläses 4 führt. Auf der Druckseite des Gebläses 4 schließt sich ein Luftkanal 6 an, der in einem Abschnitt 6* ein Gehäuse 7 aufweist, welches abströmseitig über einen Zuluftkanal 3 mit dem Fahrzeuginnenraum 1 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 7 sind ein Sorptionsreaktor 8 sowie ein Filter 9 mit einem für Schadstoffe wirksamen Adsorbens angeordnet, wobei zwischen Sorptionsreaktor 8 und Filter 9 ein Zwi­ schenraum 10 gebildet ist. In dem Zuluftkanal 3 befindet sich eine Heizeinrichtung 5, wobei es sich beispielsweise um einen von einer Flüssigkeit durchströmten Heizkörper für die Fahrzeugheizung handeln kann.

Abströmseitig des Gebläses 4 zweigt von dem Luftkanal 6 ein Desorptionsluftkanal 11 ab, dessen Eingang 12 mittels eines Luftstromsteuerelementes 14 verschließbar ist. Das Luftstromsteuerelement 14 ist in Form einer um eine Schwenkachse 16 bewegbare Klappe 15 ausgeführt, welche ohne Zwischenstellungen zwei definierte Positionen einnehmen kann, nämlich eine erste, in der der Luftkanal 6 geschlos­ sen und der Desorptionskanal 11 geöffnet ist, oder eine zweite, in der der Luftkanal 6 freigegeben und der De­ sorptionskanal 11 gesperrt ist.

In dem Desorptionsluftkanal 11 ist eine Heizeinrichtung 13 vorgesehen, bei der es sich vorzugsweise um eine PTC-Elemente enthaltende elektrische Heizeinrichtung han­ delt. Der Desorptionsluftkanal 11 mündet in die Zwischen­ kammer 10, die in dem Gehäuse 7 gebildet ist. Vor einer Eintrittskammer 20 des Gehäuses 7 befindet sich in dem Luftkanal 6 ein Luftstromsteuerelement 17 in Form einer um eine Schwenkachse 19 verstellbaren Klappe 18, die in einer den Luftkanal 6 sperrbaren ersten und in einer eine Luft­ austrittsöffnung 22 schließbaren zweiten Stellung einstell­ bar ist.

Auf der dem Zuluftkanal 3 benachbarten Seite ist innerhalb des Gehäuses 7 eine Austrittskammer 21 gebildet, in der sich eine Luftaustrittsöffnung 23 befindet. In der Aus­ trittskammer 21 ist ein Luftsteuerelement 24 vorgesehen, das eine um eine Schwenkachse 26 verstellbare Klappe 25 um­ faßt, wobei die Klappe 25 wahlweise in einer ersten, den Zuluftkanal 3 sperrenden oder in einer zweiten, die Luft­ austrittsöffnung 23 verschließenden Stellung einstellbar ist. Ein Fortluftkanal 27 ist über Kanalabschnitte 28 und 29 an die Luftaustrittsöffnungen 23 bzw. 22 angeschlossen.

Die Fig. 1 zeigt die Anordnung im Desorptionsbetrieb, in welchem der Sorptionsreaktor 8 desorbiert und das Filter 9 regeneriert wird. Dabei verschließt die Klappe 15 des Luft­ steuerelementes 14 den Luftkanal 6 in Richtung auf das den Sorptionsreaktor 8 und das Filter 9 enthaltende Gehäuse 7 und lenkt somit den von dem Gebläse 4 erzeugten Luftstrom in den Desorptionsluftkanal 11. Um die Desorption in einem begrenzten Zeitabschnitt durchzuführen, wird der Luftstrom in der Heizeinrichtung 13 auf ein für die Desorption erfor­ derliches Temperaturniveau angehoben und tritt dann in den Zwischenraum 10 in dem Gehäuse 7 ein.

Von dem Zwischenraum 10 tritt jeweils ein Teilluftstrom durch den Sorptionsreaktor 8 und das Filter 9, wobei der Sorptionsreaktor 8 entgegen der Luftströmung des Ad­ sorptionsbetriebes und das Filter 9 gleichsinnig wie im Ad­ sorptionsbetrieb durchströmt werden. Aus der Eintrittskam­ mer 20 gelangt der Desorptionsluftstrom durch die Luftaus­ trittsöffnung 22 in den Kanalabschnitt 29 des Fortluft­ kanals 27, und ebenso wird der Luftstrom aus der Aus­ trittskammer 21 durch die Luftaustrittsöffnung 23 und den Kanalabschnitt 28 und den Fortluftkanal 27 abgeleitet.

Im Adsorptionsbetrieb sind die Luftstromsteuerelemente 14, 17 und 24 derart eingestellt, daß die Klappen 15, 18 und 25 die jeweils andere Endlage einnehmen, so daß der Eingang 12 des Desorptionsluftkanales 11 und die Luftaustrittsöffnun­ gen 22 und 23, an die der Fortluftkanal 27 angeschlossen ist, verschlossen sind. Die Betätigung der Luftstrom­ steuerelemente 14, 27 und 24 erfolgt simultan, wobei dies über eine mechanische oder elektrische Kopplung erreicht werden kann.

Der vom Gebläse 4 erzeugte Luftstrom gelangt durch den Luftkanal 6 in die Eintrittskammer 20 und tritt danach durch den Sorptionsreaktor 8, wobei das Sorptionsmaterial dem Luftstrom die Feuchtigkeit entzieht. Die getrocknete Luft tritt durch den Zwischenraum 10 in das Filter 9, wobei das Filtermaterial die in dem Luftstrom enthaltenen Schadstoffe aufnimmt. Der auf diese Weise entfeuchtete und gereinigte Luftstrom wird aus der Austrittskammer 21 durch den Zuluftkanal 3 dem Fahrzeuginnenraum 1 zugeführt und dabei in der Heizeinrichtung 5 bedarfsweise erwärmt.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante der Vorrichtung, mit welcher während des Desorptionsbetriebes ein Zuluft­ strom für den Fahrzeuginnenraum aufrechterhalten werden kann. Die Anordnung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Anordnung dadurch, daß der Abschnitt 6* des Luftkanals 6 mittels eines Bypasskanals 31 überbrückbar ist. Der Bypasskanal hat einen Eingang 38, in dessen Be­ reich ein Luftstromsteuerelement 32 angeordnet ist. Dieses Luftstromsteuerelement 32 umfaßt eine um ein Schwenklager 34 bewegbare Klappe 33, die in der Adsorptionsstellung den Eingang 38 des Bypasskanals 31 verschließt und im De­ sorptionsbetrieb den Durchgang in Richtung auf die Ein­ trittskammer 20 verschließt und gleichzeitig den Eingang 38 des Bypasskanals 31 freigibt. Der Bypasskanal 31 besitzt eine Mündung 39 an dem Zuluftkanal 3 stromab des Abschnit­ tes 6' des Luftkanals 6. Im Bereich der Mündung 39 ist ein weiteres Luftstromsteuerelement 35 vorgesehen, das eben­ falls eine Klappe 36, die um ein Schwenklager 37 bewegbar ist, umfaßt. Dieses Luftstromsteuerelement 35 verschließt im Adsorptionsbetrieb die Mündung 39, so daß bei verschlos­ sener Luftaustrittsöffnung 23 der das Filter verlassende Luftstrom durch die Austrittskammer 21 in den Zuluftkanal 3 strömen kann.

Außerdem unterscheidet sich die Ausführung gemäß Fig. 2 von derjenigen in Fig. 1 dadurch, daß der Desorptionsluftkanal 11 vom Luftkanal 6 unabhängig ist und über ein separates Gebläse 30 verfügt. Auf der Druckseite des Gebläses 30 be­ findet sich die Heizeinrichtung 13. An der Mündung des Desorptionsluftkanals 11 in den Zwischenraum 10 ist eine Absperrklappe 40 angeordnet, die einen ebenen Klappenkörper umfaßt, der um eine in der Mitte seiner Längserstreckung liegende Drehachse 41 schwenkbar ist. Im Desorptionsbetrieb nehmen die Luftstromsteuerelemente 17, 24, 32 und 35 die in Fig. 2 dargestellte Position ein. Gleichzeitig befindet sich die Absperrklappe 40 in der geöffneten Stellung, durch die der von dem Gebläse 30 erzeugte und in der Heizein­ richtung 13 erwärmte Desorptionsluftstrom in die Zwischen­ kammer 10 eintreten kann. Gleichzeitig wird durch den By­ passkanal 31 ein Luftstrom unter Umgehung des Abschnittes 6' des Luftkanals 6 zum Zuluftkanal 3 geleitet und gelangt durch diesen in den Fahrzeuginnenraum.

Im Adsorptionsbetrieb befinden sich die Luftstromsteuerele­ mente 17, 24, 32 und 35 in der jeweils anderen Endlage, ebenso wird gleichzeitig mit dem Umsteuern dieser Luft­ stromsteuerelemente die Absperrklappe 40 in die mit ge­ strichelten Linien dargestellte Schließstellung gebracht. Da die Drehachse 41 in einer Ebene mit der Außenwand des Gehäuses 7 liegt, schließt die Absperrklappe 40 bündig mit der Gehäusewand, so daß Verwirbelungen im Bereich der Mün­ dung des Desorptionsluftkanals 11 vermieden werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnen­ raum zugeführten Luftstromes mit einem Luftkanal (6), in dem ein Sorptionsreaktor (8) zur Senkung der Luft­ feuchtigkeit und ein Filter (9) zur Beseitigung von Luftverunreinigungen vorgesehen sind, und mit einem Gebläse (4) zur Erzeugung eines Luftstromes sowie einer Heizeinrichtung (13) zur Erwärmung eines De­ sorptionsluftstroms, dadurch gekennzeichnet, daß der Sorptionsreaktor (8) und das Filter (9) in dem Luftkanal (6) in Luft­ strömungsrichtung eines Adsorptionsluftstromes in einem Abstand aufeinanderfolgend angeordnet sind und ein Desorptionsluftkanal (11) vorgesehen ist, der in einen durch den Abstand gebildeten Zwischenraum (10) mündet und daß im Luftkanal (6) stromauf sowie stromab der aus Sorptionsreaktor (8) und Filter (9) gebildeten Einheit jeweils eine Luftaustrittsöffnung (22, 23) vorgesehen ist, die zur Ableitung des Desorptionsluftstromes be­ darfsweise zu öffnen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Luftaustrittsöffnun­ gen (22, 23) ein absperrbarer Fortluftkanal (27) ange­ schlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftkanal (6) im Bereich der Luftaustrittsöffnungen (22, 23) simultan betätig­ bare Luftstromsteuerklappen (17, 24) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Desorptionsluftkanal (11) unmittelbar vor dem Zwischenraum (10) eine Ab­ sperrklappe (40) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Gebläse (4) sowohl für den Adsorptionsbetrieb als auch den De­ sorptionsbetrieb vorgesehen ist, wobei ein Eingang (12) des Desorptionsluftkanals (11) auf der Druckseite des Gebläses (4) an den Luftkanal (6) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des De­ sorptionsluftstromes ein zusätzliches Gebläse (30) vor­ gesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (13) in dem Desorptionsluftkanal angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbarer Bypasskanal (31) vorgesehen ist, der einen die aus Sorptionsreaktor (8) und Filter (9) gebildete Einheit aufnehmenden Ab­ schnitt (6*) des Luftkanals (6) überbrückt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Luftkanal (6) im Be­ reich eines Eingangs (38) und einer Mündung (39) des Bypasskanals (31) je ein Luftstromsteuerelement (32, 35) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstromsteuerelemente (32, 35) jeweils eine um eine Schwenkachse (34, 37) be­ wegbare Klappe (33, 36) aufweisen, wobei diese Klappen (33, 36) simultan betätigbar und in zwei Endstellungen einstellbar sind.