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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von Frischluft in einen Fahrzeuginnenraum. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Luftzuführeinrichtung.
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Um eine möglichst angenehme und zudem gesunde Luftqualität innerhalb eines Fahrzeuginnenraums erreichen zu können, werden in zugehörigen Luftzuführeirichtungen üblicherweise Filtereinrichtungen angeordnet, welche beispielsweise Feinstaub, Schadgase, wie insbesondere n-Butan und NOx, sowie unangenehme Gerüche, wie beispielsweise Ammoniak NH3, Trimethylamin, herausfiltern können.
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Zur Filtration werden hierfür oftmals sogenannte Hybridfilterelemente verwendet, in welchen gasförmige Schadstoffe über Aktivkohle abgeschieden bzw. adsorbiert werden. Um dabei eine möglichst hohe Filtrationsrate von Schadgasen erreichen zu können, muss die Filtereinrichtung eine möglichst große aktive Fläche an Aktivkohle aufweisen. Stäube wiederum werden an Filterelementen mit Fasern aufgrund einer dort auftretenden Sperr-, Diffusions-, Trägheits- und/oder elektrostatischer Wirkung abgeschieden. Damit feine Stäube gut abgeschieden werden können, muss in der Filtereinrichtung zusätzlich für einen guten Sperreffekt sowie eine häufige und starke Umlenkung eines zu filternden Fluidstroms gesorgt werden, was beispielsweise mit Hilfe einer Schicht aus dicht gepackten Fasern erfolgt.
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Nachteilig bei den heutigen Filtereinrichtungen, insbesondere im Bereich von Hybridfiltern, ist jedoch, dass diese keinen zu hohen Druckverlust aufweisen dürfen. Dadurch ist insbesondere ein Einsatz von dicht gepackten Faserfilterschichten im Hybridfilter nur begrenzt möglich. Aus diesem Grund erreichen heutige Fahrzeug-Hybridfilter einen lediglich geringen Abscheidegrad für Feinstaub. Zusätzlich sorgt auch die in der Filtereinrichtung angeordnete Aktivkohle für einen Strömungswiderstand und trägt dadurch zum Druckverlust der Filtereinrichtung bei.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von Frischluft in einem Fahrzeuginnenraum anzugeben, mittels welcher insbesondere eine erhöhte Abscheiderate an Feinstäuben und/oder Gasen erreicht werden kann.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Luftzuführeinrichtung eine Sprüheinrichtung vorzusehen, mittels welcher Wasser in einen Luftansaugbereich, in dem stromab eine Filtereinrichtung angeordnet ist, einsprühbar ist. Die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung dient dabei vom Zuführen von Frischluft in einen Fahrzeuginnenraum und besitzt den zuvor erwähnten Luftansaugbereich sowie ein Gebläse und die stromab des Gebläses angeordnete Filtereinrichtung. Über die erfindungsgemäße Sprüheinrichtung kann Wasser bzw. können kleine Wassertröpfchen in den Luftansaugbereich eingesprüht werden. Das Einsprühen des Wassers und das nachfolgende Zerstäuben im Gebläse erzeugt einen äußerst feinen Sprühnebel, der im gesamten Luftpfad der Luftzuführeinrichtung vom Gebläse bis zur Filtereinrichtung Feinstaubpartikel und insbesondere auch hydrophile Verbindungen, wie beispielsweise Ammoniak und Trimethylamin, bindet. Die an den Wassertröpfchen gebundenen Feinstäube bzw. Gase bilden deutlich größere Partikel bzw. Teilchen, als die eigentliche Feinstaubpartikel und Gase und können dadurch wiederum vergleichsweise einfach an einem Wasserabscheider der Filtereinrichtung abgeschieden werden. Mit der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung kann somit eine deutliche Steigerung der Reinigung der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Frischluft erreicht werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Filtereinrichtung einen Aktivkohlefilter und/oder ein Faserfiltermedium auf. Über ein derartiges Aktivkohlefilter mit Aktivkohle können beispielsweise Gaspartikel und damit auch unangenehmen Gerüche an der großen inneren Oberfläche der Aktivkohle gebunden werden. Mit dem Faserfiltermedium wiederum ist es möglich, durch eine entsprechende starke Umlenkung, Feinstaubpartikel herauszufiltern.
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Zweckmäßig ist stromab der Filtereinrichtung eine Heizeinrichtung angeordnet. Über eine derartige Heizeinrichtung erfolgt ein Erwärmen des in der Luftzuführeinrichtung zum Fahrzeuginnenraum geführten Luftstroms, wobei die nach der Filtereinrichtung angeordnete Heizeinrichtung zugleich durch ein Aufheizen der Luft bewirkt, dass diese getrocknet wird.
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Stromab der Filtereinrichtung kann darüber hinaus entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ein Verdampfer angeordnet sein, der ein Wasserreservoir für abgeschiedenes Wasser aufweist. Das zuvor in den Luftansaugbereich eingesprühte Wasser kann dabei beispielsweise aus dem Wasserreservoir des Verdampfers entnommen werden. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Filtereinrichtung einen Wasserabscheider sowie ein Reservoir für abgeschiedenes Wasser aufweist und die Sprüheinrichtung mit diesem Reservoir der Filtereinrichtung verbunden ist und dadurch Wasser aus dieser entnehmen kann. Rein theoretisch ist es selbstverständlich aber auch denkbar, dass ein separates Wasserreservoir zur Verfügung steht, aus welchem die Sprüheinrichtung Wasser entnehmen kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäße Lösung, ist eine Pumpeinrichtung vorgesehen, die ausgangsseitig mit der Sprüheinrichtung und eingangsseitig mit dem Wasserreservoir des Verdampfers oder dem Reservoir der Filtereinrichtung oder einem separaten Wasserspeicher bzw. Wasserreservoir verbunden ist. Über eine derartige Pumpeinrichtung erfolgt das Fördern des in der Sprüheinrichtung zu versprühenden Wassers, wobei die Sprüheinrichtung beispielsweise eine entsprechende Düse aufweisen kann. Die Pumpeinrichtung wiederum kann beispielsweise als elektrische Pumpe als hydraulischer Widder oder als Venturidüse ausgebildet sein, wobei insbesondere die zuletzt ausgeführte Ausführungsform ohne eine eigene elektrische Energieversorgung auskommt.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage und einer in den vorherigen Absätzen beschriebenen Luftzuführeinrichtung auszustatten und dadurch die Vorteile der zuvor beschriebenen Luftzuführeinrichtung auf das Kraftfahrzeug zu übertragen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung in einer Schnittdarstellung,
- 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einem für eine Sprüheinrichtung separaten Wasserreservoir,
- 3 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einer Wasserentnahme der Sprüheinrichtung aus einem Verdampfer und einer Filtereinrichtung,
- 4 eine Darstellung wie in 3, jedoch mit einem zusätzlichen Wasserreservoir,
- 5 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit einem zusätzlichen Wasserabscheidegitter vor der Filtereinrichtung.
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Entsprechend den 1 bis 5, weist eine erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung 1 zum Zuführen von Frischluft in einen Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs 2 einen Luftansaugbereich 3, ein Gebläse 4 und eine stromab des Gebläses 4 angeordnete Filtereinrichtung 5 auf. Darüber hinaus vorgesehen ist eine Sprüheinrichtung 6, über welche Wasser in den Luftansaugbereich 3 der Luftzuführeinrichtung 1 einsprühbar ist. Über das in den Luftansaugbereich 3 eingesprühte Wasser kann durch die Verwirbelung durch das Gebläse 4 ein sehr feiner Sprühnebel mit kleinsten Wassertröpfchen geschaffen werden, welcher dazu beiträgt Feinstaubpartikel und Gaspartikel anzulagern und dadurch besser abzuscheiden.
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Die Filtereinrichtung 5 kann ein Aktivkohlefilter und/oder ein Faserfiltermedium aufweisen und ist dadurch in der Lage Schadstoffe, wie beispielsweise Ammoniak NH3 oder Trimethylamin zu adsorbieren, während das Faserfiltermedium in der Lage ist Feinstaubpartikel herauszufiltern.
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Stromab der Filtereinrichtung 5 können noch ein Verdampfer 7 bzw. eine Heizeinrichtung 8 angeordnet sein. Daran anschließend ist ein Mischraum 9 vorgesehen, von welchem einzelne Verteilkanäle 10 abgehen und in den Fahrzeuginnenraum münden.
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Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass die Sprüheinrichtung 6 über eine entsprechende Leitung 11 mit einem Wasserreservoir 12 des Verdampfers 7 verbunden ist. In diesem Wasserreservoir 12 wird in dem Verdampfer 7 abgeschiedenes Wasser gesammelt. Auch die Filtereinrichtung 5 kann ein solches Reservoir 13 aufweisen, in welchem in der Filtereinrichtung 5 abgeschiedenes Wasser aufgefangen wird. Gemäß den Ausführungsformen entsprechend den 3 und 4 entnimmt dabei die Sprüheinrichtung 6 Wasser sowohl aus dem Reservoir 13 der Filtereinrichtung 5 als auch aus dem Wasserreservoir 12 des Verdampfers 7. Bei dem gemäß den 2, 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist ein zusätzlicher Wasserspeicher 14 vorgesehen, wobei die Sprüheinrichtung 6 gemäß der 2 das in den Luftansaugbereich 3 einzusprühende Wasser ausschließlich aus dem Wasserspeicher 14 entnimmt, während gemäß der 4 das Wasser aus dem Wasserspeicher 14, dem Wasserreservoir 12 und dem Reservoir 13 entnommen wird.
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Gemäß der 5 ist stromauf der Filtereinrichtung 5 noch ein Wasserabscheidegitter 15 vorgesehen, aus welchem rein theoretisch ebenfalls Wasser zum Einsprühen in den Luftansaugbereich 3 entnommen werden könnte.
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Das Gebläse 4 ist gemäß den 1 bis 5 mittels eines elektrischen Motors M angetrieben. Zum Fördern des in den Luftansaugbereich 3 über die Sprüheinrichtung 6 einzusprühenden Wassers kann eine Pumpeinrichtung vorgesehen sein, mit beispielsweise als elektrische Pumpe, als hydraulischer Widder oder als Venturidüse ausgebildet ist.
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Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung 1 eine deutliche Steigerung der Filtrationsleistung und zwar sowohl hinsichtlich Feinstaubpartikel als auch hinsichtlich Gase erreicht werden, da sich diese an die kleinen Wassertröpfchen anlagern und in der Filtereinrichtung 5 besser abgeschieden werden können.
