DE3443311C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch antreibba­ res Gebläse für eine Fahrgastraum-Belüftung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-OS 23 53 486 als bekannt hervorgeht.

Belüftungsgebläse für Fahrzeuge haben, insbesondere dann, wenn die Schaufeln in geräuschgünstiger Weise in Drehrichtung nach vorne gekrümmt sind, die Eigenschaft, daß sie bei Staudruckeinfluß vermehrt Luft fördern und aufgrund dessen motorseitig vermehrt Strom aufnehmen. Zu diesem Zwecke ist bei dem zitierten Gebläse eine Kon­ stantstromsteuerung in der Energieversorgung des Geblä­ semotors vorgesehen, die bei Überschreiten eines ein­ stellbaren Stromgrenzwertes die Stromzufuhr unterbricht. Diese Konstantstromsteuerung enthält zumindest ein wärmeentwickelndes elektrisches Bauelement, beispiels­ weise einen Leistungstransistor, dessen Wärme abgeführt werden muß, sofern nicht dieses Bauteil entsprechend großzügig dimensioniert ist, was jedoch aus Kostengrün­ den kaum in Betracht kommt.

Aus der US-PS 32 09 062 oder aus der JP-OS 55-1 52 388 ist es bekannt, wärmeentwickelnde elektronische Bauelemente durch Flächenwärmerohre zu kühlen, die in Form von mehrlagigen geblähten Teilverbundschichtkör­ pern ausgebildet sind. Bei diesen Kühlungen von elek­ trischen Bauteilen ist jedoch stets eine freie Konvek­ tion vorgesehen, die nur eine mäßige Kühlung erbringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das wärmeentwickelnde Bauelement einer Drehzahlregelung oder einer Konstant­ stromsteuerung im Belastungsfalle besonders wirksam zu kühlen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Durch die wärme­ leitende Ankopplung des wärmeentwickelnden Bauelementes an ein Flächenwärmerohr, welches seinerseits Teil der Luftführung des Gebläses ist, kommt es bei Einschaltung des Gebläses und bei Belastung des elektrischen Bau­ elementes selbsttätig zu einer intensiven Kühlung des Bauelementes, so daß dieses ohne weiteres kostengünstig sehr klein ausgelegt werden kann.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Im folgenden ist die Erfindung anhand verschiedener in den Zeichnungen dar­ gestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektro­ motorisch antreibbaren Fahrgastraum-Gebläses mit Konstantstromsteuerung und Wärmerohrküh­ lung für letztere,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gebläse nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt eines modifizierten Geblä­ ses mit unterschiedlicher Einbaulage,

Fig. 4 ein Schaltschema für eine Konstantstromsteue­ rung,

Fig. 5 eine Schrägansicht auf ein Ausführungsbei­ spiel eines Flächenwärmerohres mit darauf angebrachter, zu kühlender Konstantstrom­ steuerung, und

Fig. 6 einen teilweisen Querschnitt durch das Flä­ chenwärmerohr nach Fig. 5.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Gebläse 1 weist einen Motor 2 auf und ein Gebläserad 8, welches beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel mit in Drehrichtung 14 nach vorne gekrümmten Schaufeln versehen ist, wodurch das Gebläserad besonders leise arbeitet. Das Gebläserad ist mit einer gehäuseartigen Luftführung 9 umgeben, welches den Luftstrom 10 nach dem Austritt aus dem Ge­ bläserad zu einem Wärmetauscher 13 leitet.

Zur Drehzahleinstellung des Gebläses kann eine Dreh­ zahlregelung in der Energieversorgung des Elektromotors vorgesehen sein, in der die Speisespannung für den Mo­ tor auf bestimmte Werte reduziert werden kann, so daß er langsamer als bei maximaler Spannungseinstellung läuft. Im einfachsten Fall kann es sich dabei um einen - gestuften oder auch stufenlosen - Vorwiderstand han­ deln. Dieser wird je nach Ausmaß der Spannungsabsenkung und dem Massendurchsatz durch das Gebläse mehr oder weniger stark erwärmt und muß demgemäß gekühlt werden. Auch andere Schaltungen zur Drehzahleinstellung sind denkbar, z. B. hochfrequent taktend arbeitende Dreh­ zahlregelungen, die mit geringeren Verlusten arbeiten, die jedoch in der Regel dennoch ein wärmeentwickelndes elektrisches Bauelement enthalten, welches gekühlt werden muß.

Um bei Staudruckeinfluß durch das fahrende Fahrzeug den Luftdurchsatz und somit die Stromaufnahme des Motors 2 nicht ungebührlich ansteigen zu lassen, ist beim dar­ gestellten Ausführungsbeispiel in der Energieversorgung des Elektromotors eine weitere Möglichkeit vorgesehen, nämlich eine Konstantstromsteuerung 3, von der eine denkbare Ausführungsart in Fig. 4 im einzelnen darge­ stellt ist. Eine Konstantstromsteuerung ist - nebenbei bemerkt - auch ohne Drehzahleinstellung für den Geblä­ semotor sinnvoll, da durch eine solche Schaltung eine überhöhte Stromaufnahme des Motors bei der Tendenz, staudruckbedingt vermehrt Luft durchzusetzen, verhin­ dert werden soll. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel liegt der aus der Batterie 15 gespeiste Elektromotor 2 in Reihe mit der Kollektor-Emitter- Strecke eines Leistungstransistors 4; außerdem ist in diesem Strompfad noch ein Meßwiderstand 7 eingeschal­ tet. Parallel zur Batterie 15 liegt ein Stellwiderstand 16, der als stufenloser oder auch als gestufter Wider­ stand ausgebildet sein kann; an ihr können unterschied­ liche Spannungen zur Drehzahleinstellung des Gebläses abgegriffen werden. Diese Spannung wird auf den einen Eingang des Vergleichsverstärkers 6 geschaltet, dessen Ausgang mit der Basis des Leistungstransistors 4 ver­ bunden ist. Der andere Eingang des Vergleichsverstär­ kers ist über einen Operationsverstärker 5 mittelbar mit dem Potential unmittelbar vor dem Meßwiderstand 7 verbunden. Solange das am Stellwiderstand 16 abgegrif­ fene Potential größer ist als das am Ausgang des Opera­ tionsverstärkers 5 anstehende Potential, ist der Aus­ gang des Vergleichsverstärkers positiv, und der Lei­ stungstransistor 4 wird in den leitenden Zustand ge­ bracht. Dadurch wird der Elektromotor 2 mit Strom be­ aufschlagt. Sollte aus irgendeinem Grunde der aufgenom­ mene Strom über einen Schwellwert anwachsen, so geht dies mit einem entsprechenden großen Spannungsabfall über den Meßwiderstand 7 hinweg einher; die Folge davon ist, daß das Ausgangssignal am Operationsverstärker 5 über das am Stellwiderstand 16 abgegriffene Potential an­ steigt. Dadurch wird der Ausgang des Vergleichsverstär­ kers negativ, und der Leistungstransistor 4 wird in den nichtleitenden Zustand überführt und die Stromversor­ gung zum Elektromotor 2 abgeschaltet.

Nachdem der Leistungstransistor im durchgeschalteten Zustand erhebliche Ströme übertragen muß, wird er sich bei kleiner Dimensionierung entsprechend erwärmen und muß demgemäß gekühlt werden, was in dem Schaltbild durch den strichlierten Umkreis angedeutet ist. Die in Fig. 4 mit einer strichpunktierten Linie eingerahmten Elektronikbauteile sind in einem kleinen Kästchen un­ tergebracht, welches wärmeleitend auf eine gekühlte Unterlage befestigt wird, wobei insbesondere die Wärme­ leitung zu dem Leistungstransistor besonders leistungs­ fähig und großflächig ausgebildet ist.

Die Wärmeabfuhr von der Konstant­ stromsteuerung des Gebläsemotors ist durch ein Flächenwär­ merohr 11 bzw. 11′ (in Fig. 3) bzw. 11′′ (in Fig. 5) gelöst, wobei das Flächenwärmerohr in an sich bekannter Weise als mehrlagiger geblähter Teilverbundschichtkör­ per ausgebildet ist. Das Flächenwärmerohr 11, 11′ bzw. 11′′ ist an einer innenseitig stark luftbeaufschlagten Stelle des Gebläses 1 bzw. 1′ (Fig. 3) in die Luftfüh­ rung 9 bzw. 9′ eingesetzt. Und zwar ist an der Einbau­ stelle des Flächenwärmerohres die Luftführung fenster­ artig ausgespart und das Flächenwärmerohr in die Aus­ sparung eingesetzt. Dadurch übernimmt das Flächenwärme­ rohr teilweise auch die Funktion der gehäuseartigen Luftführung. Bei günstiger Anordnung kann es gleichzei­ tig die Funktion einer Wartungsklappe oder dergleichen übernehmen. Um der genannten Funktion der Luftführung gerecht zu werden, ist das Flächenwärmerohr entspre­ chend dem Wandungsverlauf der Luftführung an der Ein­ baustelle gekrümmt. Außerdem ist es auf der luftbeauf­ schlagten Seite möglichst glatt gestaltet, um nicht unnötigerweise Strömungswiderstände zu bieten. Aus die­ sem Grunde ist das zu kühlende Bauelement außenseitig am Flächenwärmerohr angeordnet und nicht etwa in dem Luftstrom 10 selber. Zwar ist es denkbar, die Konstant­ stromsteuerung auch auf der luftbeaufschlagten Innen­ seite des Flächenwärmerohres anzuordnen, weil dadurch eine noch intensivere Kühlung des wärmeentwickelnden Bauelementes zustande kommt, jedoch wird man diese An­ ordnung zweckmäßigerweise nur dann wählen, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten am Einbauort der Konstant­ stromsteuerung weniger hoch sind und dementsprechend die Strömungsverluste und die Geräuschentwicklung nur mäßig sind.

Die Wirkungsweise von Wärmerohren kann hier als bekannt unterstellt werden. Um den Kondensatrücklauf von den wärmeabgebenden Stellen des Flächenwärmerohres zu den wärmeaufnehmenden Stellen durch Schwerkrafteinfluß zu begünstigen, sollte das Flächenwärmerohr und das an ihm befestigte wärmeentwickelnde Bauelement derart ausge­ bildet und im Gebläse angeordnet sein, daß bei be­ triebsfertiger Einbaulage des Gebläses sich das wärme­ entwickelnde Bauelement an der geodätisch tiefsten Stelle des Flächenwärmerohres befindet. Außerdem soll­ ten zur Vermeidung von Sammeltaschen für Kondensat die Einzelkanäle 12 des Flächenwärmerohres einen geodätisch stets ansteigenden oder höchstens horizontalen Verlauf haben. Nachdem die Konstantstromsteuerung bzw. das in ihr enthaltene wärmeentwickelnde Bauelement eines Lei­ stungstransistors 4 baulich relativ klein, das Flächen­ wärmerohr 11, 11′ bzw. 11′′ aber relativ groß ist, soll­ ten die Einzelkanäle 12 des Flächenwärmerohres sich strahlenförmig von dem wärmeentwickelnden Bauelement wegerstrecken. Dadurch wird das rücklaufende Kondensat stets wieder zu der wärmeentwickelnden Stelle zurück­ geleitet. Auf diese Weise werden ebenfalls außerhalb liegende Kondensat-Sammeltaschen vermieden.

Claims (6)

1. Elektromotorisch antreibbares Gebläse für eine Fahrgast­ raum-Belüftung eines Fahrzeuges, mit einer Drehzahlregelung oder mit einer vorzugsweise auf unterschiedliche Grenzwerte einstellbaren Konstantstromsteuerung in der Energiezufuhr des Gebläsemotors, welche Drehzahlregelung bzw. Konstantstrom­ steuerung wenigstens ein wärmeentwickelndes elektrisches Bau­ element enthält, ferner mit einer das Gebläserad gehäusear­ tig umgebenden Luftführung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das oder die wärmeentwickelnden Bauelemente (4) der Drehzahlregelung bzw. Konstantstromsteuerung (3) wärmeleitend auf einem als mehrlagiger geblähter Teilver­ bundschichtkörper ausgebildeten Flächenwärmerohr (11, 11′, 11′′) aufgebracht ist bzw. sind, das an einer innenseitig stark luftbeaufschlagten Stelle des Gebläses (1, 1′) in die Luftführung (9, 9′) eingesetzt ist.

2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die wärmeentwickelnden Bauelemente (4) nur auf der - in bezug auf den geführten Luftstrom (10) - außen liegenden Seite des Flächenwärmerohres (11, 11′′) angeordnet ist bzw. sind.

3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die wärmeentwickelnden Bauelemente (4) in Ein­ baulage des Gebläses (1, 1′) an der geodätisch tiefsten Stel­ le des Flächenwärmerohres (11, 11′, 11′′) angebracht ist, bzw. sind.

4. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenwärmerohr (11, 11′, 11′′) zumindest in einer Er­ streckungsrichtung - von dem oder den wärmeentwickelnden Bau­ elementen (4) ausgehend - in einer Syphons der Wärmerohrka­ näle vermeidenden Weise geodätisch stets ansteigend oder höchstens horizontal verläuft.

5. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die luftbeaufschlagte Seite des Flächenwärmerohres (11, 11′, 11′′) glattflächig gestaltet ist.

6. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Flächenwärmerohr (11, 11′, 11′′) strahlenförmig von dem oder den wärmeentwickelnden Bauelementen (4) weglaufende Kanäle vorgesehen sind.