Title:
SYSTEM ZUM KÜHLEN EINES LUFTSTROMS, INSBESONDERE FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG, UND ENTSPRECHENDES KÜHLVERFAHREN
Kind Code:
T5


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein System (1) zum Kühlen eines Luftstroms, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit: – mindestens einer Einheit (3) zum Zerstäuben einer Zerstäubungsflüssigkeit in den Luftstrom, – mindestens einem Behälter (13) für die Flüssigkeit und – mindestens zwei Kanälen (9, 11) für die Zirkulation der Flüssigkeit, wobei das System (1) außerdem Folgendes aufweist: – mindestens eine Pumpvorrichtung: • zum Ansaugen der Flüssigkeit in eine erste Richtung von dem Behälter (13) zur Zerstäubungseinheit (3) für die Aktivierung des Kreislaufs und • zum Ansaugen der Flüssigkeit in eine zweite Richtung (Sb) von der Zerstäubungseinheit (3) zum Behälter (13) oder aus dem Kreislauf, so dass der Kreislauf entleert wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kühlverfahren, das von einem derartigen System (1) umgesetzt wird.




Inventors:
Feuillard, Vincent (Le Mesnil Saint-Denis, FR)
Application Number:
DE112016001347T
Publication Date:
12/07/2017
Filing Date:
03/17/2016
Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (Le Mesnil Saint-Denis, FR)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Prinz & Partner mbB Patentanwälte Rechtsanwälte, 80335, München, DE
Claims:
1. System (1) zum Kühlen eines Luftstroms (F), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit:
– mindestens einer Einheit (3) zum Zerstäuben einer Zerstäubungsflüssigkeit in den Luftstrom,
– mindestens einem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter (13) und
– mindestens zwei Kanälen (9, 11) für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit zwischen der Zerstäubungseinheit (3) und dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter (13),
wobei die Zerstäubungseinheit (3), der Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter (13) und die Zerstäubungsflüssigkeitszirkulationskanäle (9, 11) einen Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass das System außerdem Folgendes aufweist:
– mindestens eine Pumpvorrichtung (17; 117; 217a, 217b; 317a, 317b):
• zum Ansaugen der Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung (Sa) von dem Behälter (13) zur Zerstäubungseinheit (3) für die Aktivierung des Kreislaufs, indem er mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt wird, und
• zum Ansaugen der Zerstäubungsflüssigkeit in eine zweite Richtung (Sb) von der Zerstäubungseinheit (3) zum Behälter (13) oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf, so dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf entleert wird.

2. Kühlsystem (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Pumpvorrichtung (17; 117; 217a, 217b; 317a, 317b) dazu ausgelegt ist, die Zerstäubungsflüssigkeit während einer vorbestimmten Aktivierungsdauer (ta) anzusaugen und/oder die Zerstäubungsflüssigkeit während einer vorbestimmten Entleerungsdauer (tp) von beispielsweise weniger als fünf Sekunden zu fördern.

3. Kühlsystem (1) nach Anspruch 1, das mindestens eine Einrichtung zur Erfassung des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in der Nähe der Zerstäubungseinheit (3) aufweist, die das Auslösen der Zerstäubungseinheit (3) entsprechend dem Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstand gestattet oder verhindert.

4. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Pumpvorrichtung mindestens eine umkehrbare Pumpe (17) umfasst, die die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung (Sa) von dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter (13) zur Zerstäubungseinheit (3) und in eine zweite Richtung (Sb) von der Zerstäubungseinheit (3) zum Behälter (13) oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf saugen kann.

5. Kühlsystem (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem es sich bei der umkehrbaren Pumpe (17) um eine Verdränger-Transferpumpe mit Drehantrieb, wie etwa um eine Verdrängerpumpe, eine peristaltische Pumpe oder eine Flügelpumpe handelt.

6. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3:
– bei dem die Pumpvorrichtung mindestens eine nicht umkehrbare Pumpe (117), wie etwa eine Kreiselpumpe umfasst und
– das System ferner zumindest einen Fluidverteiler (121) aufweist:
• der in Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit durch die nicht umkehrbare Pumpe (117) stromaufwärts der nicht umkehrbaren Pumpe (117) angeordnet ist,
• eine erste Bahn zur Speisung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs und eine zweite Bahn zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs aufweist und
• so dass die Zerstäubungsflüssigkeit durch die erste Bahn zirkuliert, wenn die nicht umkehrbare Pumpe (117) so gesteuert wird, dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf gefüllt wird, und die Zerstäubungsflüssigkeit durch die zweite Bahn zirkuliert, wenn die nicht umkehrbare Pumpe (117) so gesteuert wird, dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf entleert wird.

7. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Pumpvorrichtung Folgendes umfasst:
– zumindest eine erste Pumpe (271; 317a), die die Zerstäubungsflüssigkeit in die erste Richtung (Sa) ansaugen kann, und
– zumindest eine zweite Pumpe (217b; 317b), die die Flüssigkeit in die zweite Richtung (Sb) ansaugen kann, wobei die zweite Pumpe (217b) mit der ersten Pumpe (217a) in Reihe geschaltet ist oder die zweite Pumpe (317b) im Nebenschluss zur ersten Pumpe (317a) geschaltet ist.

8. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit:
– einem ersten Kanal (9) für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit, wobei ein Ende (91) in die Zerstäubungsflüssigkeit in dem Behälter (13) getaucht ist, und
– einem zweiten Kanal (11) für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit, wobei ein Ende (111) oberhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in dem Behälter (13) angeordnet ist.

9. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mindestens ein Ventil (19) aufweist, das so angeordnet ist, dass die abgeführte Zerstäubungsflüssigkeit zu dem Behälter (13) oder aus dem Behälter (13) geleitet wird.

10. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zerstäubungseinheit (3) mindestens ein Element vom Typ piezoelektrisches Element, wie etwa einen piezoelektrischen Zerstäubungskopf (5) mit perforierter Membran aufweist.

11. Verfahren zum Kühlen eines insbesondere für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Luftstroms, das von einem System zum Kühlen eines Luftstroms nach einem der vorhergehenden Ansprüche umgesetzt wird und Folgendes umfasst:
– einen einleitenden Schritt (E1), der als Aktivierungsschritt bezeichnet wird und bei dem die Pumpvorrichtung (17; 117; 217a; 317a) die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung (Sa) von dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter (13) zur Zerstäubungseinheit (3) ansaugt, so dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf gefüllt wird,
– einen Schritt (E2) zum Auslösen der Zerstäubung durch die Zerstäubungseinheit (3), wenn der als Aktivierungsschritt bezeichnete einleitende Schritt (E1) ausgeführt wird, und
– einen Entleerungsschritt (E5) nach jeder Benutzung der Zerstäubungseinheit (3), bei dem die Pumpvorrichtung (17; 117; 217b; 317b) die Zerstäubungsflüssigkeit in eine zweite Richtung (Sb) von der Zerstäubungseinheit (3) zu dem Behälter (13) oder aus dem Kreislauf saugt.

12. Kühlverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Pumpvorrichtung (17; 117; 217b; 317b) den einleitenden Schritt während einer vorbestimmten Dauer von beispielsweise fünf Sekunden oder weniger, die als Aktivierungsdauer (ta) bezeichnet wird, ausführt.

13. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem die Pumpvorrichtung (17; 117; 217b; 317b) den Entleerungsschritt (E5) während einer vorbestimmten Dauer von beispielsweise fünf Sekunden oder weniger, die als Entleerungsdauer (tp) bezeichnet wird, ausführt.

14. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der Durchsatz der Pumpvorrichtung (17; 117; 217a, 217b; 317a, 317b) während des als Aktivierungsschritt bezeichneten einleitenden Schritts und/oder während des Entleerungsschritts (E5) zum Beispiel in einer Größenordnung beschleunigt wird, die dem Fünf- bis Zehnfachen des Durchsatzes während der Zerstäubung entspricht.

15. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das folgende Schritte umfasst:
– einen Schritt (E3) zur Erfassung eines Befehls zum Anhalten der Zerstäubung,
– einen Schritt zum Anhalten der Zerstäubungseinheit (3),
– einen Schritt (E4) zum Umkehren der Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Kreislauf, so dass die Zerstäubungsflüssigkeit von der Zerstäubungseinheit (3) zu dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter (13) oder aus dem Kreislauf zirkuliert,
– einen Schritt (E5) zum Entleeren des Zerstäubungskreislaufs und
– einen Schritt (E6) zum Anhalten der Pumpvorrichtung (17; 117; 217b; 317b), wenn der Entleerungsschritt (E5) beendet ist.

16. Kühlverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Schritt (E4) zum Umkehren der Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Kreislauf entsprechend einem der nachfolgenden Schritte ausgeführt wird:
– Umkehr der Rotationsrichtung einer umkehrbaren Pumpe (17) der Pumpvorrichtung,
– Umkehr der Bahn der Zerstäubungsflüssigkeit in einem Fluidverteiler (121) stromaufwärts einer nicht umkehrbaren Pumpe (117) der Pumpvorrichtung in Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit durch die nicht umkehrbare Pumpe,
– Anhalten einer ersten Pumpe (217a; 317a) der Pumpvorrichtung, die in eine erste Richtung (Sa) von dem Behälter (13) zur Zerstäubungseinheit (3) ansaugen kann, und Einschalten einer zweiten Pumpe (217b; 317b) der Pumpvorrichtung, die in eine zweite Richtung (Sb) von der Zerstäubungseinheit zu dem Behälter (13) oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf ansaugen kann.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Kühlen eines Luftstroms, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Kühlen eines Luftstroms, das von einem derartigen Kühlsystem umgesetzt wird.

Um beispielsweise den Wärmekomfort der Insassen eines Fahrzeugs zu gewährleisten, ist in den Kraftfahrzeugen meistens ein Lüftungs- und/oder Klimasystem integriert, mit dem eine Temperatur hergestellt werden kann, die niedriger ist als die Außentemperatur.

Um das Kühlen zu verbessern, ist bekannt, eine Flüssigkeit wie etwa Wasser in die Luftströmungsleitungen zu zerstäuben. Dadurch werden zerstäubte Wassertröpfchen mit dem für den Fahrgastraum vorgesehenen Luftstrom zerstreut, so dass sie verdampfen und dabei eine Absenkung der Temperatur hervorrufen. Dies ist beispielsweise für den bzw. die Insassen des Fahrzeugs transparent, die lediglich das Gefühl einer Abkühlung spüren, ohne den Anstieg der Feuchtigkeit wahrzunehmen.

Die Verwendung der Zerstäubung einer Flüssigkeit in einen Luftstrom in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs stellt jedoch einige Probleme dar, insbesondere das Risiko des Gefrierens der Zerstäubungseinheit und besonders bei einem piezoelektrischen Kopf mit sehr dünner perforierter Membran von insbesondere 40 μm das Risiko, dass die perforierte Membran bei einer Stagnation der Zerstäubungsflüssigkeit auf Höhe der Zerstäubungseinheit reißt, wenn das Kraftfahrzeug zum Beispiel in einer kalten Umgebung mit negativer Temperatur gelagert wird.

Darüber hinaus führt die in dem Kreislauf stagnierende Flüssigkeit zu dem Risiko, dass sich Biofilme und/oder Bakterien und/oder Algen in dem Kreislauf und insbesondere auf Höhe der Zerstäubungseinheit und der Flüssigkeitszirkulationskanäle bilden. Zusätzlich zu den üblichen Gerüchen, die dadurch entstehen und zu Unannehmlichkeiten beispielsweise für die Insassen des Fahrzeugfahrgastraums führen können, besteht das Risiko, dass der Nutzer aufgrund der Tröpfchen, die in die Bronchien des Nutzers dringen können, Bakterien (Legionellen oder andere) und Schimmelpilze aufnimmt. Es ist möglich, eine Reinigung des Luftstroms anzuwenden, wobei dies jedoch die Nutzung von Reinigungsmitteln erfordert.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Probleme aus dem Stand der Technik zumindest teilweise zu beseitigen, indem die Risiken einer Vermehrung von Bakterien und des Gefrierens der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf verringert werden.

Dazu ist der Gegenstand der Erfindung ein System zum Kühlen eines Luftstroms, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit:

  • – mindestens einer Einheit zum Zerstäuben einer Zerstäubungsflüssigkeit in den Luftstrom,
  • – mindestens einem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter und
  • – mindestens zwei Kanälen für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit zwischen der Zerstäubungseinheit und dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter,
wobei die Zerstäubungseinheit, der Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter und die Zerstäubungsflüssigkeitszirkulationskanäle einen Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf definieren,
dadurch gekennzeichnet, dass das System außerdem Folgendes aufweist:
  • – mindestens eine Pumpvorrichtung:
  • • zum Ansaugen der Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung von dem Behälter zur Zerstäubungseinheit für die Aktivierung des Kreislaufs, indem er mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt wird, und
  • • zum Ansaugen der Zerstäubungsflüssigkeit in eine zweite Richtung von der Zerstäubungseinheit zu dem Behälter oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf, so dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf entleert wird.

Indem der Kreislauf nach jeder Nutzung entleert wird und die Zerstäubungsflüssigkeit vor jeder Benutzung des Kühlsystems in den Kreislauf zurückgeleitet wird, stagniert die Zerstäubungsflüssigkeit nicht mehr in den Zirkulationskanälen und auf Höhe der Zerstäubungseinheit. Die Gefahr eines Gefrierens und sogar eines Bruchs wird für den Fall, dass beispielsweise ein dieses System aufweisendes Kraftfahrzeug in einer kalten Umgebung gelagert wird, beseitigt.

Auch das Risiko einer Vermehrung von Bakterien und/oder von Biofilmen und/oder von Algen wird beseitigt, welche einen Benutzer bei der Verbreitung der Tröpfchen infizieren könnten.

Das System zum Kühlen des Luftstroms kann ferner eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweisen, die einzeln oder in Kombination herangezogen werden:

  • – Die Pumpvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Zerstäubungsflüssigkeit während einer vorbestimmten Aktivierungsdauer anzusaugen und/oder die Zerstäubungsflüssigkeit während einer vorbestimmten Entleerungsdauer von beispielsweise weniger als fünf Sekunden zu fördern. Die Aktivierungsdauer ist ausreichend lang definiert, damit der Kreislauf mit der Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt wird, jedoch ausreichend kurz, damit der Nutzer nicht den Eindruck hat, dass eine Fehlfunktion des Systems vorliegt.
  • – Das Kühlsystem weist mindestens eine Einrichtung zur Erfassung des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in der Nähe der Zerstäubungseinheit auf, die das Auslösen der Zerstäubungseinheit entsprechend dem Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstand gestatten oder verhindern kann. Wenn beispielsweise Wasser fehlt oder der Füllstand für den ordnungsgemäßen Betrieb der Zerstäubungseinheit, die insbesondere ein piezoelektrisches Element aufweist, nicht ausreichend ist, wird somit die Zerstäubungseinheit nicht in Gang gesetzt.
  • – Die Pumpvorrichtung umfasst zumindest eine umkehrbare Pumpe, die die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung von dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter zur Zerstäubungseinheit und in eine zweite Richtung von der Zerstäubungseinheit zum Behälter oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf ansaugen kann. Eine derartige umkehrbare Pumpe hat den Vorteil, dass sie leicht eingesetzt werden kann, da sie nicht unterhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands angeordnet werden muss und das Austreiben der in dem Kreislauf vorhandenen Luft ermöglicht.
  • – Bei der umkehrbaren Pumpe handelt es sich um eine Verdränger-Transferpumpe mit Drehantrieb, wie etwa um eine Verdrängerpumpe, eine peristaltische Pumpe oder eine Flügelpumpe.
  • – Die Pumpvorrichtung umfasst zumindest eine nicht umkehrbare Pumpe, wie etwa eine Kreiselpumpe, die den Vorteil hat, kostengünstig zu sein, und das Kühlsystem weist ferner zumindest einen Fluidverteiler auf:
  • • der in Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit durch die nicht umkehrbare Pumpe stromaufwärts der nicht umkehrbaren Pumpe angeordnet ist,
  • • der eine erste Bahn zur Speisung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs und eine zweite Bahn zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs aufweist und
  • • so dass die Zerstäubungsflüssigkeit durch die erste Bahn zirkuliert, wenn die nicht umkehrbare Pumpe so gesteuert wird, dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf gefüllt wird, und die Zerstäubungsflüssigkeit durch die zweite Bahn zirkuliert, wenn die nicht umkehrbare Pumpe so gesteuert wird, dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf entleert wird.

Mit einem derartigen Fluidverteiler kann mit ein und derselben nicht umkehrbaren Pumpe nach jeder Benutzung die Entleerungsfunktion und vor jeder Benutzung die Aktivierungsfunktion des Kreislaufs gewährleistet werden.

  • – Die Pumpvorrichtung umfasst zumindest eine erste Pumpe, die die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung ansaugen kann, und zumindest eine zweite Pumpe, die die Flüssigkeit in eine zweite Richtung ansaugen kann, wobei die zweite Pumpe mit der ersten Pumpe in Reihe geschaltet ist oder im Nebenschluss zur ersten Pumpe geschaltet ist.
  • – Das Kühlsystem umfasst: einen ersten Kanal für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit, wobei ein Ende in die Zerstäubungsflüssigkeit in dem Behälter getaucht ist, und einen zweiten Kanal für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit, wobei ein Ende oberhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in dem Behälter angeordnet ist. Diese Anordnung ist für das Pumpen und Zurückführen der Flüssigkeit in den Behälter bei der Aktivierung, jedoch auch für den Lufteinlass über den zweiten Kanal bei der Entleerung des Kreislaufs vorteilhaft.
  • – Das Kühlsystem weist mindestens ein Ventil auf, das so angeordnet ist, dass die abgeführte Zerstäubungsflüssigkeit zu dem Behälter oder aus dem Kreislauf geleitet wird. Dadurch besteht die Wahl zwischen der Wiederverwendung der Zerstäubungsflüssigkeit oder das Abführen der Zerstäubungsflüssigkeit beispielsweise außerhalb des Fahrzeugs, wodurch das Gesundheitsrisiko weiter reduziert wird.
  • – Die Zerstäubungseinheit weist mindestens ein Element vom Typ piezoelektrisches Element auf, wie etwa einen piezoelektrischen Zerstäubungskopf mit perforierter Membran.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen eines insbesondere für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Luftstroms, das von einem wie oben beschriebenen System zum Kühlen eines Luftstroms umgesetzt wird und Folgendes umfasst:

  • – einen einleitenden Schritt, der als Aktivierungsschritt bezeichnet wird und bei dem die Pumpvorrichtung die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung von dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter zur Zerstäubungseinheit ansaugt, so dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf gefüllt wird,
  • – einen Schritt zum Auslösen der Zerstäubung durch die Zerstäubungseinheit, wenn der als Aktivierungsschritt bezeichnete einleitende Schritt ausgeführt wird, und
  • – einen Schritt zum Entleeren nach jeder Benutzung der Zerstäubungseinheit, bei dem die Pumpvorrichtung die Zerstäubungsflüssigkeit in eine zweite Richtung von der Zerstäubungseinheit zu dem Behälter oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf saugt.

Mit einem derartigen Verfahren wird nach jeder Benutzung des Kühlsystems, insbesondere der Zerstäubungseinheit, das Kühlsystem geleert, so dass verhindert wird, dass Zerstäubungsflüssigkeit in der Zerstäubungseinheit und in den Flüssigkeitszirkulationskanälen stagniert, wodurch die Bildung von Bakterien und/oder von Biofilmen in dem Kreislauf verhindert wird.

Bei jedem Starten des Kühlsystems muss somit der Kreislauf aktiviert werden, indem die Zerstäubungsflüssigkeit so angesaugt wird, dass die Luft ausgetrieben und er mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt wird.

Bei einem besonderen Beispiel für die Zerstäubungseinheit mit piezoelektrischem Kopf kann dadurch auch der Ausstoß von Luftblasen sichergestellt werden, die möglicherweise hinter dem piezoelektrischen Zerstäubungskopf geklemmt sind.

Das Verfahren zum Kühlen des Luftstroms kann ferner eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweisen, die einzeln oder in Kombination herangezogen werden:

  • – Die Pumpvorrichtung führt den einleitenden Schritt während einer vorbestimmten Dauer von beispielsweise fünf Sekunden oder weniger, die als Aktivierungsdauer bezeichnet wird, aus.
  • – Die Pumpvorrichtung führt den Entleerungsschritt während einer vorbestimmten Dauer von beispielsweise fünf Sekunden oder weniger, die als Entleerungsdauer bezeichnet wird, aus.
  • – Der Durchsatz der Pumpvorrichtung während des als Aktivierungsschritt bezeichneten einleitenden Schritts und/oder während des Entleerungsschritts wird zum Beispiel in einer Größenordnung beschleunigt, die dem Fünf- bis Zehnfachen des Durchsatzes während der Zerstäubung entspricht.

Das Verfahren zum Kühlen des Luftstroms kann ferner die folgenden Schritte umfassen:

  • – einen Schritt zur Erfassung eines Befehls zum Anhalten der Zerstäubung,
  • – einen Schritt zum Anhalten der Zerstäubungseinheit,
  • – einen Schritt zum Umkehren der Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Kreislauf, so dass die Zerstäubungsflüssigkeit von der Zerstäubungseinheit zu dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs zirkuliert,
  • – einen Schritt zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs und
  • – einen Schritt zum Anhalten der Pumpvorrichtung, wenn der Entleerungsschritt beendet ist.

Der Schritt zum Umkehren der Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Kreislauf kann entsprechend einem der nachfolgenden Schritte ausgeführt werden:

  • – Umkehr der Rotationsrichtung einer umkehrbaren Pumpe der Pumpvorrichtung,
  • – Umkehr der Bahn der Zerstäubungsflüssigkeit in einem Fluidverteiler stromaufwärts einer nicht umkehrbaren Pumpe der Pumpvorrichtung in Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit durch die nicht umkehrbare Pumpe,
  • – Anhalten einer ersten Pumpe der Pumpvorrichtung, die in eine erste Richtung von dem Behälter zur Zerstäubungseinheit ansaugen kann, und Einschalten einer zweiten Pumpe der Pumpvorrichtung, die in eine zweite Richtung von der Zerstäubungseinheit zu dem Behälter oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf saugen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als veranschaulichendes und nicht einschränkendes Beispiel gegeben ist, und anhand der beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Zeichnungen zeigen:

1a in schematischer und vereinfachter Weise ein System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß einer ersten Ausführungsform während eines Schritts zur Aktivierung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs vor der Zerstäubung,

1b in schematischer und vereinfachter Weise das System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß der ersten Ausführungsform bei einem Schritt zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs nach der Zerstäubung,

2a in schematischer Weise eine Variante des Systems zum Kühlen des Luftstroms aus 1a mit einem Ventil, mit dem es möglich ist, die aus einem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter austretende Zerstäubungsflüssigkeit bei dem Aktivierungsschritt zu einer Pumpe zu leiten,

2b in schematischer Weise eine Variante des Systems zum Kühlen des Luftstroms aus 1b mit einem Ventil, mit dem es möglich ist, die aus der Pumpe austretende Zerstäubungsflüssigkeit bei dem Entleerungsschritt zu leiten,

3a in schematischer und vereinfachter Weise ein System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß einer zweiten Ausführungsform bei einem Schritt zur Aktivierung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs vor der Zerstäubung,

3b in schematischer und vereinfachter Weise das System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß der zweiten Ausführungsform bei einem Schritt zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs nach der Zerstäubung,

4a in schematischer und vereinfachter Weise ein System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß einer dritten Ausführungsform bei einem Schritt zur Aktivierung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs vor der Zerstäubung,

4b in schematischer und vereinfachter Weise das System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß der dritten Ausführungsform bei einem Schritt zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs nach der Zerstäubung,

5a in schematischer und vereinfachter Weise ein System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß einer vierten Ausführungsform bei einem Schritt zur Aktivierung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs vor der Zerstäubung,

5b in schematischer und vereinfachter Weise das System zum Kühlen eines Luftstroms gemäß der vierten Ausführungsform bei einem Schritt zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs nach der Zerstäubung,

6 in vereinfachter Weise die Schritte eines Verfahrens zum Kühlen eines Luftstroms, das von einem erfindungsgemäßen System zum Kühlen des Luftstroms umgesetzt wird.

In diesen Figuren besitzen im Wesentlichen identische Elemente die gleichen Bezugszeichen.

Bei den nachfolgenden Ausführungen handelt es sich um Beispiele. Auch wenn sich die Beschreibung auf eine oder mehrere Ausführungsformen bezieht, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass jeder Bezug ein und dieselbe Ausführungsform betrifft oder die Merkmale nur bei einer Ausführungsform anwendbar sind. Einfache Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen können auch kombiniert werden, um weitere Ausführungen bereitzustellen.

System zum Kühlen eines Luftstroms

Mit Bezug auf 1a betrifft die Erfindung ein System 1 zum Kühlen eines Luftstroms F insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Das System 1 zum Kühlen eines Luftstroms F ist beispielsweise mit einem Belüftungsnetz eines insbesondere im Kraftfahrzeug vorhandenen Belüftungs- und/oder Klimasystems verbunden.

Alternativ kann das System 1 zum Kühlen eines Luftstroms F einen eigenen Lüfter aufweisen, mit dem es möglich ist, einen zu behandelnden Luftstrom in Bewegung zu setzen, der zum Beispiel für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.

Das System 1 zum Kühlen eines Luftstroms weist ferner eine (in den Figuren nicht sichtbare) Entlüftungsöffnung auf, mit der zum Beispiel der Luftstrom F in den Fahrzeugfahrgastraum abgegeben werden kann.

Das System 1 zum Kühlen des Luftstroms weist auch eine Einheit 3 zur Zerstäubung einer Flüssigkeit auf.

Die Zerstäubungseinheit 3 weist zum Beispiel einen Zerstäubungskopf 5 auf. Der Zerstäubungskopf 5 ist vorteilhafterweise auf Höhe des Luftauslasses der Entlüftungsöffnung angeordnet, so dass Flüssigkeitströpfchen abgegeben werden, die in Strömungsrichtung des Luftstroms F stromabwärts der Entlüftungsöffnung in den Luftstrom F zerstäubt werden.

Die Zerstäubungseinheit 3 kann mindestens ein Element vom Typ piezoelektrisches Element aufweisen, um die Zerstäubung der Flüssigkeit zu gewährleisten. Der Zerstäubungskopf 5 ist zum Beispiel vom Typ piezoelektrischer Zerstäubungskopf mit perforierter, sogar mikroperforierter Membran. Die Membran hat eine Dicke in einer Größenordnung von beispielsweise 40 μm. Der Zerstäubungskopf 5 weist in diesem Fall einen piezoelektrischen Wandler auf, der die mit Zerstäubungsflüssigkeit gespeiste perforierte Membran in Schwingung versetzen kann, so dass Tröpfchen in Form von Dunst oder Nebel 7 mit einer zwischen 3 und 15 μm betragenden Mikrotröpfchengröße erzeugt werden.

Zu diesem Zweck ist die Zerstäubungseinheit 3 mit mindestens zwei Kanälen 9, 11 für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit verbunden, die die Versorgung der perforierten Membran mit Zerstäubungsflüssigkeit ermöglichen. Bei der Zerstäubungsflüssigkeit handelt es sich vorteilhafterweise um Wasser.

Die Zerstäubungsflüssigkeitszirkulationskanäle 9, 11 sind zum Beispiel als flexible Schläuche ausgebildet.

Die Schläuche 9, 11 sind mit mindestens einem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 verbunden. Die Schläuche 9, 11 ermöglichen somit die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit zwischen der Zerstäubungseinheit 3 und dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13.

Die Zerstäubungseinheit 3, der Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 und die Zerstäubungsflüssigkeitszirkulationskanäle hier in Form von Schläuchen 9, 11 definieren einen Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf. Der Kreislauf ist vorteilhafterweise so linear wie möglich bemessen, so dass insbesondere verhindert wird, dass sich bei der Zerstäubung erzeugte Luftblasen zum Beispiel hinter dem piezoelektrischen Kopf 5 klemmen.

Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform weist ein erster Schlauch 9 ein Ende 91 auf, das in die Zerstäubungsflüssigkeit in dem Behälter 13 getaucht ist. Es handelt sich um das Ende 91, das zu dem mit der Zerstäubungseinheit 3 verbundenen Ende 92 entgegengesetzt ist. Das eingetauchte Ende 91 ist zum Beispiel mit einer Filtereinrichtung wie etwa einem Saugfilter 15 verbunden, der am Boden des Zerstäubungsflüssigkeitsbehälters 13 angeordnet ist.

Das Ende 111 des zweiten Schlauchs 11, das zu dem mit der Zerstäubungseinheit 3 verbundenen Ende 112 entgegengesetzt ist, kann oberhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in dem Behälter 13, zum Beispiel an einem Verschlussstopfen 16 des Zerstäubungsflüssigkeitsbehälters 13 angeordnet sein. Der zweite Schlauch 11 ist somit nicht eingetaucht, was ein Rückströmen der Zerstäubungsflüssigkeit in den Behälter 13 bei einem Aktivierungsschritt zum Füllen des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs vor der Zerstäubung (1a) ermöglicht, wie nachfolgend erläutert wird, und außerdem einen Lufteinlass bei einem Schritt zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs nach der Zerstäubung (1b) ermöglicht, wie nachfolgend erläutert wird.

Um insbesondere das Zerstäubungskonzept bei einem Kraftfahrzeug zu sichern und das Risiko eines Gefrierens und das Gesundheitsrisiko einer Vermehrung von Bakterien und/oder Algen zu begrenzen, ist der Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 vorzugsweise für einen Nutzer zugänglich angeordnet, so dass die Zerstäubungsflüssigkeit regelmäßig ausgetauscht werden kann. Es kann sich zum Beispiel um eine Wasserflasche oder um eine Patrone für die für das Kühlsystem 1 spezifische Zerstäubungsflüssigkeit handeln.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 ein geringes Speichervolumen zum Beispiel in der Größenordnung von einem Viertelliter hat. Dieser Inhalt reicht insbesondere für eine Stunde Betriebsdauer aus.

Hinsichtlich der Qualität wird somit verhindert, dass z.B. die Zerstäubungsflüssigkeit zu lange in dem Kraftfahrzeug gehalten wird und sich somit Bakterien und/oder von Algen vermehren, die beim Einschalten des Systems 1 zum Kühlen des Luftstroms F möglicherweise die Nutzer infizieren könnten.

Darüber hinaus kann eine Einrichtung zur Reinigung der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Behälter 13 zum Beispiel durch einen thermischen Blitz oder durch UV-LEDs vorgesehen sein.

Das System 1 zum Kühlen des Luftstroms weist ferner mindestens eine Pumpvorrichtung 17; 117; 217a, 217b; 317a, 317b (1a bis 5b) auf, die die Zerstäubungsflüssigkeit ansaugen kann.

Die Pumpvorrichtung umfasst insbesondere eine Pumpe 17, 117 oder mehrere Pumpen 217a, 217b, 317a, 317b, die

  • – die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung Sa von dem Behälter 13 zur Zerstäubungseinheit 3 ansaugen können, so dass der Kreislauf aktiviert wird, indem dieser mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt wird, und
  • – die Zerstäubungsflüssigkeit in eine zweite Richtung Sb von der Zerstäubungseinheit 3 zu dem Behälter 13 oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf saugen können, so dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf entleert wird.

Zu diesem Zweck ist es möglich, eine oder mehrere Steuereinrichtung(en) vorzusehen, die in den Figuren nicht sichtbar ist bzw. sind und die Pumpvorrichtung 17, 117, 217a, 217b, 317a, 317b steuern kann bzw. können. Es handelt sich zum Beispiel um eine Steuerelektronik.

Erste Ausführungsform der Pumpvorrichtung

Gemäß einer ersten Ausführungsform, die in den 1a und 1b veranschaulicht ist, umfasst die Pumpvorrichtung mindestens eine umkehrbare Pumpe 17. Es handelt sich insbesondere um eine Verdränger-Transferpumpe mit Drehantrieb wie etwa eine Verdrängerpumpe, eine peristaltische Pumpe oder eine Flügelpumpe.

Die umkehrbare Pumpe 17 ermöglicht das Ansaugen der Zerstäubungsflüssigkeit in zwei Richtungen, sowohl in eine erste Richtung Sa von dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 zur Zerstäubungseinheit 3 (1a) als auch in eine zweite Richtung Sb von der Zerstäubungseinheit 3 zu dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 (1b).

Als Variante ermöglicht die umkehrbare Pumpe 17 das Ansaugen der Zerstäubungsflüssigkeit in eine zweite Richtung Sb von der Zerstäubungseinheit 3 zu einem Ventil 19 (2a, 2b), mit dem die aus der umkehrbaren Pumpe 17 austretende Zerstäubungsflüssigkeit entsprechend den Pfeilen Sb' in 2b aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf geleitet werden kann.

Das Ventil 19 ist zwischen dem Behälter 13 und der Zerstäubungseinheit 3 angeordnet. Mit dem Ventil 19 kann somit die aus dem Behälter 13 austretende Zerstäubungsflüssigkeit insbesondere für die Aktivierung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs zur umkehrbaren Pumpe 17 und zur Zerstäubungseinheit 3 (2a) geleitet werden. Beim Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs ist es mit dem Ventil 19 insbesondere auch möglich, die Zerstäubungsflüssigkeit wie in 2b veranschaulicht über einen Zirkulationskanal 20, der die Zerstäubungsflüssigkeit nach dem Entleeren an anderer Stelle als in dem Kreislauf transportiert, zu dem Behälter 13 oder aus dem Behälter 13 zu leiten, so dass insbesondere die Zerstäubungsflüssigkeit bei einer Anwendung im Automobilbereich nach dem Entleeren zum Außenbereich des Kraftfahrzeugs abgeführt wird.

Eine derartige umkehrbare Pumpe 17 muss nicht unterhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands angeordnet werden und kann im Freien funktionieren.

Wenn somit ein Einschalten des Systems 1 zum Kühlen des Luftstroms F gefordert wird, wenn zum Beispiel ein Nutzer auf einen zugeordneten Betätigungsknopf drückt, wird die umkehrbare Pumpe 17 eingeschaltet und kann die Luft und die Zerstäubungsflüssigkeit ansaugen, bis keine Luft mehr in dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf vorhanden ist.

Bei der Aktivierung kann die in dem Kreislauf zirkulierende angesaugte Zerstäubungsflüssigkeit über den zweiten Zirkulationskanal 11 in den Behälter 13 zurückströmen.

Der Kreislauf wird somit entlüftet, um mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt zu werden. Durch die umkehrbare Pumpe 17 kann die Zerstäubungsflüssigkeit bis zur Zerstäubungseinheit 3 gelangen.

Sobald der Kreislauf entlüftet und mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllt ist, kann die Zerstäubung ausgelöst werden. Mit anderen Worten kann die Zerstäubungseinheit 3 mit der Zerstäubung beginnen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel saugt die umkehrbare Pumpe 17 die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung Sa für eine vorbestimmte Aktivierungsdauer ta (s. 1a und 6), die zum Beispiel weniger als fünf Sekunden und vorteilhafterweise zwischen zwei und drei Sekunden andauert. Am Ende dieser vorbestimmten Aktivierungsdauer ta kann die Zerstäubungseinheit 3 eingeschaltet werden, um mit der Zerstäubung zu beginnen.

Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Einrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins von Flüssigkeit und/oder des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in der Nähe der Zerstäubungseinheit 3 vorgesehen sein, die das Einschalten der Zerstäubungseinheit 3 gestatten oder verhindern kann.

Bei einer Zerstäubungseinheit, wie etwa einem akustischen Brunnen, handelt es sich zum Beispiel um einen Sensor zur Erfassung des Vorhandenseins von Flüssigkeit und/oder des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in einem Behältnis, das auch einen piezoelektrischen Oszillator aufweist, der für einen ordnungsgemäßen Betrieb in Flüssigkeit getaucht sein muss.

Bei einer Zerstäubungseinheit 3 mit einem piezoelektrischen Zerstäubungskopf 5 mit perforierter Membran kann ein (nicht gezeigter) Sensor vorgesehen sein, der in dem piezoelektrischen Kopf 5 angeordnet ist und das Vorhandensein von Zerstäubungsflüssigkeit auf Höhe der Membran erfassen und das Einschalten des piezoelektrischen Kopfes 5 gestatten kann, wenn das Vorhandensein von Flüssigkeit erfasst wird, oder das Einschalten des piezoelektrischen Kopfes 5 verhindern kann, wenn auf Höhe der Membran des piezoelektrischen Kopfes 5 keine Zerstäubungsflüssigkeit vorhanden ist.

Als nicht einschränkendes Beispiel für eine Erfassungseinrichtung kann ein Schwimmersystem, ein Magnetschaltersystem oder auch ein resistiver oder kapazitiver Sensor genannt werden.

Wenn außerdem das Anhalten des Systems 1 zum Kühlen des Luftstroms F angefordert wird, zum Beispiel wenn ein Nutzer auf einen zugeordneten Betätigungsknopf drückt, wird die umkehrbare Pumpe 17 insbesondere in ihre umgekehrte Drehrichtung umgekehrt, um die Zerstäubungsflüssigkeit in den Schläuchen 9, 11 und auf Höhe der Zerstäubungseinheit 3 anzusaugen, bis keine Zerstäubungsflüssigkeit mehr vorhanden ist. Die abgeführte Zerstäubungsflüssigkeit wird in den Behälter 13 (1b) oder aus dem Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf (2b), z.B. zum Außenbereich des Fahrzeugs zurückgeleitet.

Aufgrund dieser Entleerung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs nach jeder Benutzung ist vor jeder Benutzung der Zerstäubungseinheit 3 die Aktivierung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs erforderlich.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel saugt die umkehrbare Pumpe 17 die Zerstäubungsflüssigkeit für eine vorbestimmte Entleerungsdauer tp von beispielsweise weniger als fünf Sekunden in die zweite Richtung Sb (s. 1b, 2b und 6).

Als Alternative oder zusätzlich kann das Kühlsystem 1 mindestens eine (in den Figuren nicht gezeigte) Erfassungseinrichtung wie etwa einen Sensor, genauer gesagt einen resistiven Sensor aufweisen, der oberhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in dem Behälter 13, beispielsweise in dem Verschlussstopfen 16 des Behälters 13 oder zwischen dem Stopfen 16 und dem Flüssigkeitsfüllstand des Behälters 13 angeordnet und dazu ausgelegt ist, das Vorhandensein von Flüssigkeit zu erfassen, und ein Entleerungsbeendigungssignal zum Beispiel zu einer Steuereinrichtung der Pumpvorrichtung senden kann, wenn beispielsweise kein Wasser vorhanden ist.

Zweite Ausführungsform der Pumpvorrichtung

Eine in den 3a und 3b veranschaulichte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Pumpvorrichtung mindestens eine nicht umkehrbare Pumpe 117 statt einer umkehrbaren Pumpe 17 umfasst. Es handelt sich zum Beispiel um eine Kreiselpumpe.

Die Darstellung in den 3a und 3b ist sehr vereinfacht. In der Praxis müsste eine derartige nicht umkehrbare Pumpe 117 unterhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands und ohne Biegung der Zirkulationskanäle 9, 11 zwischen dem Behälter 13 und der nicht umkehrbaren Pumpe 117 angeordnet sein, wobei die nicht umkehrbare Pumpe 117 zum Beispiel am Fuß des Behälters 13 aufgesetzt sein kann.

Gemäß dieser zweiten Ausführungsform weist das System 1 zum Kühlen des Luftstroms F außerdem zumindest einen Fluidverteiler 121 auf, der in Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit durch die nicht umkehrbare Pumpe stromaufwärts der nicht umkehrbaren Pumpe 117 angeordnet ist.

Der Fluidverteiler 121 ist so vorgesehen, dass die Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit innerhalb des Kreislaufs verändert werden kann.

Dazu umfasst der Fluidverteiler 121 eine erste Bahn zur Speisung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs und eine zweite Bahn zum Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs, so dass die Zerstäubungsflüssigkeit bei der Aktivierung durch die erste Bahn zirkuliert und der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf gefüllt wird und die Zerstäubungsflüssigkeit beim Entleeren des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs durch die zweite Bahn zirkuliert.

Genauer gesagt weist der Fluidverteiler 121 mindestens zwei erste Leitungen 123, 125 für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit auf, die die erste Versorgungsbahn definieren, sowie mindestens zwei zweite Leitungen 127, 129 für die Zirkulation der Zerstäubungsflüssigkeit, die die zweite Entleerungsbahn definieren.

Jede Leitung 123, 125, 127, 129 weist jeweils einen Flüssigkeitseinlass 123E, 125E, 127E, 129E und einen Flüssigkeitsauslass 123S, 125S, 127S, 129S auf und ist in Strömungsverbindung mit einem Zerstäubungsflüssigkeitszirkulationskanal 9 oder 11 des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs.

Sowohl bei der Aktivierung als auch bei der Entleerung saugt somit die nicht umkehrbare Pumpe 117 die Zerstäubungsflüssigkeit in die gleiche Richtung. Der Fluidverteiler 121 ist jedoch dazu ausgelegt, bei der Aktivierung die erste Bahn und bei der Entleerung die zweite Bahn auszuwählen.

Mit anderen Worten zirkuliert für die Aktivierung die Zerstäubungsflüssigkeit nicht durch die Einlässe und Auslässe 127E, 127S und 129E, 129S der zweiten Leitungen 127, 129, sondern entsprechend der ersten Bahn durch die Einlässe und Auslässe 123E, 123S und 125E, 125S der ersten Leitungen 123, 125 (3a). Umgekehrt zirkuliert für die Entleerung die Zerstäubungsflüssigkeit nicht durch die Einlässe und Auslässe 123E, 125E und 123S, 125S der ersten Leitungen 123, 125, sondern entsprechend der zweiten Bahn durch die Einlässe und Auslässe 127E, 127S und 129E und 129S der zweiten Leitungen 127, 129 (3b).

Wie zuvor kann beim Ablassen die aus der nicht umkehrbaren Pumpe 117 und der zweiten Bahn des Verteilers 121 austretende Zerstäubungsflüssigkeit zu dem Behälter 13 zurückströmen oder als Variante zum Beispiel aufgrund eines zwischen dem Fluidverteiler 121 und dem Behälter 13 angeordneten Ventils aus dem Kreislauf geleitet werden.

Lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform sind oben beschrieben worden. Die weiteren Merkmale des Kühlsystems 1 bleiben identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform.

Dritte Ausführungsform der Pumpvorrichtung

Eine dritte Ausführungsform (4a, 4b) unterscheidet sich von der ersten oder zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Pumpvorrichtung mindestens eine erste Pumpe 217a umfasst, die die Zerstäubungsflüssigkeit in eine erste Richtung Sa ansaugen kann, sowie mindestens eine zweite Pumpe 217b, die die Flüssigkeit in eine zweite Richtung Sb ansaugen kann, wobei die zweite Pumpe mit der ersten Pumpe 217a in Reihe geschaltet ist. Bei den beiden Pumpen 217a und 217b handelt es sich zum Beispiel um nicht umkehrbare Pumpen.

Die Anordnung und die Funktionsweise des Kühlsystems 1 sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, mit dem Unterschied, dass bei der Aktivierung die erste Pumpe 217a aktiviert ist und die zweite Pumpe 217b inaktiv ist, jedoch von der Zerstäubungsflüssigkeit durchströmt wird, und umgekehrt bei der Entleerung die zweite Pumpe 217b aktiviert ist und die erste Pumpe 217a inaktiv ist, jedoch von der Zerstäubungsflüssigkeit durchströmt wird.

Wie zuvor kann die abgelassene Zerstäubungsflüssigkeit am Ausgang der zweiten Entleerung 217b zu dem Behälter 13 zurückströmen oder als Variante aus dem Kreislauf, zum Beispiel zum Außenbereich des Kraftfahrzeugs abgeführt werden.

Vierte Ausführungsform der Pumpvorrichtung

Mit Bezug auf die 5a und 5b unterscheidet sich eine vierte Ausführungsform von der dritten Ausführungsform lediglich dadurch, dass die zweite Pumpe 317b im Nebenschluss zur ersten Pumpe 317a geschaltet ist. Die Funktionsweise ist zu derjenigen der dritten Ausführungsform ähnlich.

Gemäß dieser vierten Ausführungsform zirkuliert bei der Entleerung die aus der Zerstäubungseinheit 3 stammende Zerstäubungsflüssigkeit dann in einen zu dem ersten Zirkulationskanal 9 parallel angeordneten Zirkulationskanal 9' und durch die zweite Pumpe 317b.

Es sind vorstehend verschiedene Ausführungsformen des Systems 1 zum Kühlen eines Luftstroms F beschrieben worden. Selbstverständlich können die Merkmale dieser Ausführungsformen kombiniert werden, ohne über den Erfindungsumfang hinauszugehen.

Verfahren zum Kühlen eines Luftstroms

Das System 1 zum Kühlen eines Luftstroms gemäß der einen oder anderen oben beschriebenen Ausführungsform kann ein Verfahren zum Kühlen eines Luftstroms F umsetzen, das zumindest die nachfolgenden Schritte umfasst (1a bis 6):

  • – einen einleitenden Schritt E1, der als Aktivierungsschritt bezeichnet wird und bei dem die Pumpvorrichtung und insbesondere eine Pumpe 17, 117, 217a, 317a der Pumpvorrichtung die Zerstäubungsflüssigkeit von dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 zur Zerstäubungseinheit 3 ansaugt, so dass der Zerstäubungsflüssigkeitskreislauf gefüllt wird,
  • – einen Schritt E2 zum Auslösen der Zerstäubung durch die Zerstäubungseinheit 3 bei der Durchführung des als Aktivierungsschritt bezeichneten einleitenden Schritts E1 und
  • – einen Entleerungsschritt E5 nach jeder Benutzung der Zerstäubungseinheit 3, bei dem ein und dieselbe Pumpe 17, 117 oder eine andere Pumpe 217b, 317b der Pumpvorrichtung die Zerstäubungsflüssigkeit innerhalb des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs von der Zerstäubungseinheit 3 zu dem Behälter 13 oder aus dem Behälter 13 und aus dem Kreislauf saugt.

Der einleitende Schritt E1, der als Aktivierungsschritt bezeichnet wird, wird beispielsweise ausgelöst, wenn in einem Schritt E0 ein Starten des Systems 1 zum Kühlen des Luftstroms F angefordert wird. Dazu drückt der Benutzer zum Beispiel auf einen (nicht gezeigten) zugeordneten Betätigungsknopf.

Der einleitende Schritt E1, der als Aktivierungsschritt bezeichnet wird, kann für eine vorbestimmte Dauer, die als Aktivierungsdauer ta bezeichnet wird, stattfinden. Die vorbestimmte Aktivierungsdauer ta ist beispielsweise kürzer oder gleich 5 Sekunden und liegt vorteilhafterweise in einer Größenordnung von zwei bis drei Sekunden.

Um insbesondere die Aktivierungsdauer ta auf ein Minimum zu reduzieren, kann zum Beispiel der Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217a oder 317a der Pumpvorrichtung bei dem als Aktivierungsschritt bezeichneten einleitenden Schritts E1 beschleunigt werden.

Für eine Zerstäubungseinheit 3 mit einem Durchsatz in der Größenordnung von 5 mL/min kann zum Beispiel der Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217a oder 317a im Normalbetrieb bei der Zerstäubung in Schritt E2 in der Größenordnung von 10 mL/min bis 15 mL/min liegen, und der beschleunigte Durchsatz während des Aktivierungsschritts E1 kann in der Größenordnung von 50 mL/min bis 100 mL/min liegen. Der Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217a oder 317a kann somit in der Größenordnung beschleunigt werden, die dem Fünf- bis Zehnfachen des Durchsatzes während der Zerstäubung entspricht.

Durch die Beschleunigung des Durchsatzes der Pumpe 17 oder 117 oder 217a oder 317a ist es auch möglich, das Abführen von Luftblasen in dem Kreislauf zu gewährleisten, die zum Beispiel möglicherweise hinter dem piezoelektrischen Kopf 5 der Zerstäubungseinheit 3 geklemmt sind.

Der Entleerungsschritt E5 wird beispielsweise nach einem Befehl zum Anhalten des Systems 1 zum Kühlen des Luftstroms F in Schritt E3 ausgelöst. Dazu drückt ein Nutzer zum Beispiel auf einen (nicht gezeigten) zugeordneten Betätigungsknopf.

Bei der Erfassung des Befehls zum Anhalten der Zerstäubung in Schritt E3 kann die Zerstäubungseinheit 3 in Schritt E3 sofort angehalten werden.

Um eine Entleerung des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs zu starten, wird in Schritt E4 die Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit in dem Kreislauf umgekehrt, so dass die Zerstäubungsflüssigkeit von der Zerstäubungseinheit 3 zu dem Zerstäubungsflüssigkeitsbehälter 13 oder als Variante zum Außenbereich des Zerstäubungsflüssigkeitskreislaufs zirkulieren kann.

Dazu wird zum Beispiel in Schritt E4 die Drehrichtung einer umkehrbaren Pumpe 17 gemäß der ersten Ausführungsform umgekehrt.

Als Variante kann der Fluidverteiler 121 gemäß der zweiten Ausführungsform so gesteuert werden, dass er die Zirkulationsbahn der Zerstäubungsflüssigkeit in seinem Inneren umkehrt, insbesondere indem er die von den zweiten Leitungen 127, 129 definierte zweite Zirkulationsbahn auswählt.

Gemäß einer weiteren Variante wird in Schritt E4 die erste Pumpe 271a, 317a der dritten oder vierten Ausführungsform angehalten und die entsprechende zweite Pumpe 217b, 317b der dritten oder vierten Ausführungsform aktiviert.

Sobald die Zirkulationsrichtung der Zerstäubungsflüssigkeit umgekehrt wurde, kann der Entleerungsschritt E5 ausgeführt werden.

Der Entleerungsschritt E5 kann während einer vorbestimmten Dauer, die als Entleerungsdauer tp bezeichnet wird, stattfinden. Diese Entleerungsdauer tp ist beispielsweise kürzer oder gleich fünf Sekunden und beträgt vorteilhafterweise zwei bis drei Sekunden.

Um insbesondere die Entleerungsdauer tp auf ein Minimum zu reduzieren, kann zum Beispiel der Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217b oder 317b der Pumpvorrichtung während des Entleerungsschritts E5 beschleunigt werden.

Für eine Zerstäubungseinheit 3 mit einem Durchsatz in der Größenordnung von 5 mL/min kann zum Beispiel der Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217a oder 317a im Normalbetrieb bei der Zerstäubung in Schritt E2 in der Größenordnung von 10 mL/min bis 15 mL/min liegen, und der beschleunigte Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217b oder 317b im Entleerungsschritt E5 kann in der Größenordnung von 50 mL/min bis 100 mL/min liegen. Der Durchsatz der Pumpe 17 oder 117 oder 217b oder 317b kann somit in einer Größenordnung beschleunigt werden, die dem Fünf- bis Zehnfachen des Durchsatzes während der Zerstäubung entspricht.

Durch diese Durchsatzbeschleunigung kann ferner sichergestellt werden, dass die im Betrieb von der Zerstäubungseinheit 3 erzeugten Luftblasen gut abgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsvariante wird die Zerstäubungseinheit 3 nicht sofort in Schritt E3 angehalten, sondern kann dann angehalten werden, wenn ein Sensor das Lüften des piezoelektrischen Kopfes 5 erfasst. In letztgenanntem Fall kann mit den erzeugten Vibrationen die Membran des piezoelektrischen Kopfes 5 getrocknet werden.

Schließlich kann die Pumpvorrichtung 17; 117; 217a, 217b; 317a, 317b in Schritt E6 angehalten werden, wenn der Entleerungsschritt E5 beendet ist, zum Beispiel am Ende der Entleerungsdauer tp oder als Variante auch dann, wenn von einer Erfassungseinrichtung erfasst wird, dass in den Zirkulationskanälen 9, 11 und/oder auf Höhe der Zerstäubungseinheit 3 kein Wasser mehr vorhanden ist, und insbesondere das Lüften der Membran des piezoelektrischen Kopfes 5 erfasst wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung zum Beispiel oberhalb des Zerstäubungsflüssigkeitsfüllstands in dem Behälter und beispielsweise in dem Verschlussstopfen 16 des Behälters 13 oder zwischen dem Verschlussstopfen 16 und dem Flüssigkeitsfüllstand in dem Behälter 13 angeordnet.

Es kann ferner ein Schritt vorgesehen werden, bei dem die Zerstäubungsflüssigkeit in dem Behälter 13 gereinigt wird, um die Unschädlichkeit der in dem Behälter 13 vorhandenen Zerstäubungsflüssigkeit zu gewährleisten.

Selbstverständlich können einige Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens umgestellt werden.

Mit einer derartigen automatischen Entleerung oder einem derartigen automatischen Ablass wird verhindert, dass Zerstäubungsflüssigkeit in den Zirkulationskanälen 9, 11 und auf Höhe der Zerstäubungseinheit 3, insbesondere in dem piezoelektrischen Kopf 5 stagniert. Nicht nur die Gefahr eines Gefrierens dieser Zerstäubungsflüssigkeit, sondern auch die Gefahr einer Vermehrung von Bakterien und sogar von Algen wird beseitigt.

Beim Einschalten des Systems 1 zum Kühlen des Luftstroms F besteht nicht die Gefahr, dass der Nutzer Tröpfchen einatmet, die derartige Bakterien enthalten und zu einer Entzündung der Bronchien führen können.