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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Klima-Cocoon nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Klima-Cocoon nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13, ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 14 sowie ein Fahrzeug mit der Vorrichtung nach Anspruch 15.
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Unter dem Begriff „Klima-Cocoon” wird im Folgenden eine zumindest teilweise Umhüllung für eine in einem solchen Klima-Cocoon liegende Person verstanden, mit der für eine im Klima-Cocoon liegende Person eine thermische Komfortsituation hergestellt wird, die sich hinsichtlich der Temperatur und/oder der Feuchte von der Umgebung unterscheiden kann.
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Als Klima-Cocoons sind Schlafsäcke in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, die aus einem wärmedämmenden Material bestehen, so dass bei tieferen Umgebungstemperaturen für einen Schlafsackbenutzer eine angenehme, höhere Temperatur im Schlafsack möglich ist. Zudem ist auch ein Schlafsack mit integrierter Temperatursensorik (
DE 20 2010 004 348 U1 ) sowie ein heizbarer Schlafsack mit Saunafunktion (
DE 29 90 11 29 U1 ) bekannt.
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Als Klima-Cocoon wird in einer bevorzugten Ausführung insbesondere auch eine Liege mit einer Matratze und einer, eine liegende Person zumindest teilweise abdeckende Decke verstanden. Insbesondere können solche Klima-Cocoon-Liegen, üblicherweise als Schlafliegen bezeichnete Schlafplätze und Ruheplätze in Fahrzeugkabinen von Lastkraftwagen, Bussen, Bahnen, Schiffen und Flugzeuge angeordnet sein. Gerade Lkw-Fahrer verbringen neben der Fahrzeit häufig auch Schlafzeiten in einer Lkw-Kabine, meist im Fahrerhaus, wo dafür in an sich bekannter Weise Schlafliegen mit Matratzen in unterschiedlichen Ausführungen bekannt sind. Beispielsweise ist aus
DE 103 43 600 A1 eine Schlafliege in einem Lkw-Fahrerhaus bekannt, die klappbar mit einer zusätzlichen Funktion als Ablagemöglichkeit ausgeführt ist. Der thermische Komfort auf einer solchen Schlafliege ist dabei bedeutend für die Erholphase eines Lkw-Fahrers.
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Es ist aus Studien allgemein bekannt, dass Lufttemperaturen von ca. 16°–18°C in einem Raum am besten für einen erholsamen Schlaf geeignet sind, wenn eine übliche Liegematratze und eine Decke für eine liegende Person verwendet werden. Entscheidend für einen guten erholsamen Schlaf ist dabei die aus der Raumtemperatur resultierende Temperatur im Kontaktbereich zwischen der Person und der Liegematratze sowie der Decke. Für einen erholsamen Schlaf in einem thermischen Komfortzustand sollte diese messbare Temperatur etwa zwischen 30°C bis 32°C, vorzugsweise bei 31°C liegen. Die tatsächliche Hauttemperatur einer Person liegt dabei um ca. 3°C höher, insbesondere bei ca. 34°C. Es ist dabei ein hoher energetischer Aufwand zu betreiben, um bei sehr warmen oder sehr kalten Außenbedingungen dauerhaft eine Innenraumtemperatur von ca. 16°–18°C in einem Raum mit einer Schlafliege zu halten. Insbesondere bei Lkw-Kabinen erhöht ein solcher energetischer Aufwand die Transportkosten. Zudem kann bei konstant gehaltenen Innenraumtemperaturwerten von vorzugsweise 16°C nicht auf individuelle Veränderungen der thermischen Komfortsituation eingegangen werden.
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Um den Schlaf- und Ruhekomfort eines liegenden Benutzers bei tiefen oder hohen Außentemperaturen zu verbessern ist es allgemein bekannt, die Fahrzeugkabine insgesamt mit einer Klimaanlage zu heizen oder zu kühlen. Dazu ist konkret aus
DE 10 2014 217 356 A1 ein Verfahren zur Klimatisierung einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem Klimatisierungsorgane auf einen subjektiven Ziel-Komfortzustand eines Fahrzeuginsassen eingeregelt werden. Dazu wird eine Hauttemperatur des Fahrzeuginsassen und eine körpernah gemessene Feuchteabgabe gemessen. Als Klimatisierungsorgan wird hier unter anderem zur Kühlung eine Sitzlüftung verwendet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einem Klima-Cocoon und einen Klima-Cocoon vorzuschlagen, mit denen für eine in dem Klima-Cocoon liegende Person weitgehend unabhängig von Umgebungsbedingungen optimale Schlafbedingungen mit hohem Komfort hergestellt und eingehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß Patentanspruch 1 wird eine Vorrichtung mit einem Klima-Cocoon als zumindest teilweise Umhüllung für eine im Klima-Cocoon liegende Person vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist im Klima-Cocoon ein regelbares Heizsystem mit, vorzugsweise in Wandbereichen des Klima-Cocoons verteilten, Heizorganen vorgesehen. Als Heizorgane können beispielsweise elektrisch betreibbare Heizschlangen, Heizgitter, etc. verwendet werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch eine in den Klima-Cocoon eingeblasene Luft zu Heizzwecken erwärmt werden. In der einfachsten Ausführungsform kann das Heizsystem bedarfsweise ein- und ausgeschaltet werden oder in einer aufwändigeren Ausführungsform auch die Heizleistung variiert werden.
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Weiter ist im Klima-Cocoon ein regelbares Belüftungssystem mit einem Luftströmungsgenerator vorgesehen mit einer Strömungsverbindung zwischen einem Innenraum des Klima-Cocoons und einer umgebenden Raumluft bzw. Umgebungsluft als Kühlluft. In der einfachsten Ausführungsform kann auch das Belüftungssystem insbesondere ein Lüfter ein- und ausgeschaltet werden. In einer aufwändigeren Ausführungsform können sowohl die Heizleistung als auch die Strömungsmenge geregelt variiert werden.
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Weiter erfindungsgemäß ist im Klima-Cocoon wenigstens ein Temperatur-Sensor als Temperatur-Istwertgeber für die von der Haut der Person abgegebene Temperatur innerhalb des Klima-Cocoons und wenigstens ein Feuchte-Sensor als Feuchte-Istwertgeber für die von der Haut der Person abgegebene absolute Luftfeuchte innerhalb des Klima-Cocoons angeordnet, wobei die thermischen Zustandsbedingungen für eine Person im Klima-Cocoon mit einer Regeleinrichtung mit dem Heizsystem und/oder mit dem Belüftungssystem mit einem die erfassten Temperatur-Istwerte und Feuchte-Istwerte auswertenden Regelalgorithmus durch Variation der Luftströmung und/oder der Heizleistung als Zielvorgabe für einen thermischen Komfortzustand auf einen Soll-Temperaturwert (gegebenenfalls ein einstellbarer Soll-Temperaturwert) von 29°C bis 33°C, vorzugsweise von 31°C, und auf einen absoluten Luftfeuchtwert unterhalb und kleiner eines absoluten Luftfeuchte-Grenzwerts (gegebenenfalls ein einstellbarer absoluter Luftfeuchte-Grenzwert) von 18 g/kg regelbar sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der absolute Luftfeuchtewert auf einen absoluten Luftfeuchte-Grenzwert von kleiner 15 g/kg, höchst bevorzugt kleiner eines im Bereich von 12 g/kg bis 14 g/kg (und hier besonders bevorzugt kleiner in etwa 13,5 g/kg) liegenden absoluten Luftfeuchte-Grenzwertes, regelbar ist.
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Hier und auch nachstehend bedeutet die Angabe des besonders bevorzugten Bereichs von 12 g/kg bis 14 g/kg jeweils, dass der Grenzwert aus diesem Bereich auszuwählen ist, also z. B. ein besonders bevorzugter Grenzwert bei 13,5 g/kg liegt.
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Optional kann dabei z. B. eine regelbare Klimaanlage für die in Verbindung mit dem Klima-Cocoon verwendete Kühlluft vorgesehen sein, mit der die Kühlluft unter einem Kühlluft-Temperaturgrenzwert und einem Kühlluft-Feuchtegrenzwert gehalten werden muss, um einen Kühleffekt im Klima-Cocoon bzw. an der darin liegenden Person zu erhalten. Ein Kühlluft-Temperaturgrenzwert soll dabei kleiner 34°C, vorzugsweise kleiner 31°C, und ein Kühlluftfeuchtegrenzwert der absoluten Feuchte kleiner 18 g/kg sein, vorzugsweise kleiner 15 g/kg sein höchst bevorzugt kleiner einem Grenzwert von 12 g/kg bis 14 g/kg sein. Falls diese Grenzwerte überschritten werden, kann im Klima-Cocoon sowohl bei einer Ausführungsform, bei der Kühlluft einblasbar oder einer alternativen Ausführungsform, bei der Kühlluft durch den Klima-Cocoon hindurch abgesaugt wird, kein ausreichender Kühleffekt zur Herstellung eines Komfortzustands erreicht werden. Diese Grenzwerte liegen aber relativ hoch, beispielsweise liegt der Kühllufttemperaturgrenzwert von 34°C im Vergleich zu dem eingangs erwähnten Innenraumtemperaturwert von 16°C für einen erholsamen Schlafzustand sehr hoch, so dass trotz dieser einzuhaltenden Grenzwerte mit der Verwendung des erfindungsgemäßen Klima-Cocoons die energetische Effizienz deutlich verbessert wird. Eine solche Klimaanlage kann unmittelbar einem Klima-Cocoon zugeordnet sein oder in einer Lkw-Kabine die Kabinenklimatisierung oder in einem Schlafzimmer die Schlafraumklimatisierung darstellen. Da der Temperaturgrenzwert und der Kühlluftfeuchtegrenzwert relativ hoch liegen, ist das Vorsehen der Klimaanlage jedoch nicht für alle Einsatzbereiche des Klima-Cocoons zwingend notwendig, um den Komfortzustand herzustellen.
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Für die Klimatisierung im Cocoon ist dort wenigstens ein Temperatursensor als Temperatur-Istwertgeber für die Temperatur innerhalb des Klima-Cocoons bzw. für die von der Haut der Person abgegebene Temperatur und wenigstens ein Feuchte-Sensor als Feuchte-Istwertgeber für die absolute Luftfeuchte innerhalb des Klima-Cocoons bzw. für die von der Person abgegebene absolute Haut-Luftfeuchte angeordnet. Als absolute Luftfeuchte ist hier dabei der Massenanteil von Wasserdampf in der Luft zu verstehen. Die thermischen Zustandsbedingungen für eine Person im Klima-Cocoon sind mit einer Regeleinrichtung mit dem Heizsystem und/oder dem Belüftungssystem mit einem die erfassten Temperatur-Istwerte und Feuchte-Istwerte auswertenden Regelalgorithmus durch Variation der Luftströmung und/oder der Heizleistung als Zielvorgabe für einen thermischen Komfortzustand regelbar. Dazu wird ein Soll-Temperaturwert von 29°C bis 33°C, vorzugsweise von 31°C, vorgegeben, entsprechend einem thermischen Komfortzustand für einen erholsamen Schlaf. Da der wenigstens eine Temperatursensor nicht unmittelbar an der Haut einer Person anliegt und dadurch eine um ca. 3°C reduzierte Temperatur misst, ist dies bei der Soll-Temperaturwertvorgabe berücksichtigt. Zudem kann innerhalb dem angegebenen Soll-Temperaturwert Korridor von 29°C bis 33°C zur Berücksichtigung individueller Bedürfnisse und Vorlieben der Sollwert einstellbar sein. Weiter ist der von der Person abgegebene absolute Haut-Luftfeuchtewert unter einem absoluten Luftfeuchtegrenzwert von 18 g/kg, vorzugsweise einem absoluten Luftfeuchtegrenzwert von kleiner 15 g/kg, höchst bevorzugt kleiner einem Wert von 12 g/kg bis 14 g/kg, zu halten. Diese Luftfeuchte-Grenzwerte stellen eine sogenannte „Schwülegrenze” dar, bei deren Überschreiten bei einer Person ein Empfinden eines zu warmen Zustands im Klima-Cocoon entsteht. Auch hier kann durch eine Einstellmöglichkeit für einen solchen Luftfeuchtegrenzwert auf individuelle Empfindungen eingegangen werden. Zusammenfassend ist festzustellen, dass der erfindungsgemäße Klima-Cocoon zum Beispiel als Schlafsack oder als Liege mit einer Decke eine Komfortsensorik aus wenigstens einem Temperatursensor und wenigstens einem Feuchtesensor beinhaltet, bei dem körpernah Heiz- und Kühlmaßnahmen vollautomatisch geregelt und komfortbasiert eingesetzt werden können.
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Die automatische Regeleinrichtung kann dabei subjektiv von Hand eingeschaltet werden oder vorzugsweise vollautomatisch über eine Vorrichtung zur Erfassung der Belegung des Klima-Cocoons durch eine Person, beispielsweise durch einen Belegungs-Gewichtsschalter, aktiviert werden.
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Optional kann dem Klima-Cocoon zudem auch wenigstens ein Kissen, insbesondere ein Stützkissen oder eine Kissenrolle, zugeordnet sein, das über wenigstens einen Temperatursensor, über wenigstens einen Feuchtesensor, über eine Heizeinrichtung des Heizsystems und/oder über eine Belüftungseinrichtung des Belüftungssystems verfügt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Klima-Cocoon in einem Ruheraum, insbesondere als Schlafliege in einer Fahrzeugkabine, enthalten, wobei mit einer raumseitigen Klimaanlage die Raumluft als Kühlluft auf einen Kühlluft-Temperatur kleiner 34°C, vorzugsweise kleiner 31°C, insbesondere zwischen 6°C und 30°C gehalten wird. Der Kühlluftfeuchtewert wird zudem mittels der Klimaanlage auf einen Wert kleiner 18 g/kg, vorzugsweise kleiner 15 g/kg, höchst bevorzugt kleiner einem Wert bzw. Grenzwert von 12 g/kg bis 14 g/kg, gehalten. Es ist zweckmäßig den angegebenen Temperaturwert von 6°C bis 30°C im Ruheraum, insbesondere in einer Fahrzeugkabine einzuhalten, um einer Person für einen freien Kopfbereich sowie beim Verlassen des Klima-Cocoons als auch beim Einstieg in den Klima-Cocoon keine unangenehm großen Temperatursprünge zuzumuten. Bei sehr kalter oder sehr warmer Umgebung können für einen freien Kopfbereich gegebenenfalls noch zusätzlich lokale Klimatisierungen vorgenommen werden. Die Kühlluftklimatisierung kann zweckmäßig in die Raumklimatisierung integriert sein. Vorzugsweise weist die raumseitige Klimaanlage zudem eine durch eine Person betätigbare Eingabeeinrichtung auf, mittels der ein gewünschter Aufstehzeitpunkt eingegeben und somit eingestellt werden kann, wobei die raumseitige Klimaanlage den Ruheraum zeitlich bereits vor dem bekannten Aufstehzeitpunkt selbsttätig vorkonditioniert, um für eine den Klima-Cocoon zum Aufstehzeitpunkt verlassende Person optimale thermische Bedingungen in dem Ruheraum einzustellen.
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Für möglichst gleichmäßige Komfortbedinungen im Cocoon ist es vorteilhaft eine Mehrzahl von Temperatur-Sensoren und/oder Feuchtesensoren im Material des Klima-Cocoons flächig verteilt und im Hautnahbereich einer Person anzuordnen.
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In einer konkretisierten Ausführungsform ist der Klima-Cocoon als Schlafsack, insbesondere als offenbarer und verschließbarer Schlafsack, mit einer Kopföffnung, oder als Schlafliege mit einer Matratze als Liegefläche und mit einer diese Liegefläche und eine darauf liegende Person abdeckbaren Decke ausgebildet. Zur Herstellung der Luftströmungsverbindung zwischen dem Innenraum des Klima-Cocoons bzw. der Haut einer im Klima-Cocoon liegenden Person und der umgebenden Raumluft ist das Material des Klima-Cocoons luftdurchlässig und/oder weist Belüftungsöffnungen, insbesondere in der Liegefläche der Matratze, auf.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Klima-Cocoon, insbesondere die Liegefläche einer Schlafliege und gegebenenfalls eine zugeordnete Decke in mehrere Segmente mit jeweils wenigstens einem zugehörigen Temperatursensor und Feuchtesensor unterteilt. Jedes dieser Segmente soll mittels des Belüftungssystems und des Heizsystems auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Temperaturwert und/oder unter einen Luftfeuchte-Grenzwert regelbar sein. Damit kann in einem Klima-Cocoon ein Komfortzustand eingestellt und gehalten werden, wobei zudem bezogen auf einzelne Körperregionen unterschiedliche Komfortbedingungen hergestellt werden können.
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Zum Erreichen und zur Einhaltung optimaler Schlafbedingungen werden in einer besonders bevorzugten Weiterbildung mit der Regeleinrichtung und dem zugeordneten Regelalgorithmus auch die Tendenz und/oder die Geschwindigkeit einer Änderung eines erfassten Temperatur-Istwerts und/oder eines erfassten Feuchte-Istwerts berücksichtigt, um Unterschreitungen einer vorgegebenen Grenztemperatur und/oder Überschreitungen einer Schwülegrenze entsprechend mit vorgegebenen Luftfeuchte-Grenzwert möglichst zu vermeiden oder zumindest stark zu reduzieren.
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Vorzugsweise wird dabei für den Fall, dass bei deaktiviertem Belüftungssystem von wenigstens einem Feuchtesensor ein Luftfeuchtewert unterhalb und/oder im Bereich des Luftfeuchte-Grenzwerts, insbesondere ein Luftfeuchte-Istwert unter 10 g/kg, mit, insbesondere relativ schnell, steigender Tendenz festgestellt wird, was auf eine schnell ansteigende Erwärmung der Person hinweisen kann, das Belüftungssystem aktiviert. Damit wird ein Überschwingen und Überschreiten des Luftfeuchte-Grenzwerts und damit ein Verlassen des thermischen Komfortbereichs verhindert.
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Weiter bevorzugt wird für den Fall, dass bei deaktiviertem Heizsystem vom wenigstens einen Temperatur-Sensor ein Temperatur-Istwert oberhalb und/oder im Bereich des Temperatur-Sollwerts, insbesondere ein dem Temperatur-Sollwert entsprechender Temperatur-Istwert, mit fallender Tendenz festgestellt wird, das Heizsystem aktiviert, um ein Unterschreiten des Temperatur-Sollwerts effektiv zu verhindern. Besonders bevorzugt wird für den Fall, dass nach dem Aktivieren des Heizsystems vom wenigstens einen Feuchte-Sensor ein Luftfeuchte-Istwert unterhalb und/oder im Bereich des Luftfeuchte-Grenzwerts mit steigender Tendenz festgestellt wird, zudem auch das Belüftungssystem aktiviert, um ein Überschreiten des Luftfeuchte-Grenzwerts zu verhindern.
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Des Weiteren kann beispielsweise ein Fall betrachtet werden, bei dem sich eine Person im verschwitzten Zustand in den Klima-Cocoon legt, um bei Komfort-Bedingungen zu schlafen. In diesem Fall wird vom wenigstens einen Feuchte-Sensor ein Luftfeuchte-Istwert über dem Luftfeuchte-Grenzwert festgestellt. Vorzugsweise wird dann zunächst das deaktivierte Belüftungssystem aktiviert, während das deaktivierte Heizsystem deaktiviert bleibt. Für den Fall, dass die Person anschließend für einen definierten Aufwärm-Zeitraum in dem Klima-Cocoon liegt und der dann gemessene Temperatur-Istwert unter dem Temperatur-Sollwert liegt, kann das Belüftungssystem aktiviert bleiben und das Heizsystem wird ebenfalls aktiviert werden. Alternativ oder zusätzlich kann für den Fall, dass die Person für den definierten Zeitraum in dem Klima-Cocoon liegt und der dann gemessene Temperatur-Istwert über dem Temperatur-Sollwert liegt, das Belüftungssystem aktiviert und das Heizsystem deaktiviert bleiben. Bei dem definierten Aufwärm-Zeitraum handelt es sich dabei um den Zeitraum, für den die Person in dem Klima-Cocoon liegen muss, um die Temperatur der Person mit ausreichend hoher Genauigkeit messen zu können. Der definierte Zeitraum liegt dabei beispielsweise in einem Bereich von 2 bis 5 Minuten.
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Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass für das Klima-Cocoon, insbesondere für jedes Segment des Clima-Cocoons, wenigstens ein maximaler Volumenstrom-Wert vorgegeben ist bzw. vorgegeben werden kann, der den Volumenstrom der mittels des Belüftungssystems in den Klima-Cocoon eingeblasenen Luft und/oder aus den Klima-Cocoon abgesaugten Luft nach oben begrenzt. Dadurch wird einer zu starken, eventuell unangenehmen Belüftung des Klima-Cocoons effektiv entgegengewirkt. Vorzugsweise wird dabei der Volumenstrom-Wert für jedes Segment des Klima-Cocoons in Abhängigkeit von der aktuellen Liegeposition einer sich in dem Klima-Cocoon befindenden Person mittels einer Steuereinrichtung selbsttätig bzw. automatisch eingestellt. Die aktuelle Liegeposition der Person kann dabei beispielsweise mittels einer Drucksensorik in oder an dem Klima-Cocoons ermittelt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine durch eine Person betätigbare Eingabeeinrichtung vorgesehen, mittels der der Soll-Temperaturwert und/oder der Luftfeuchte-Grenzwert und/oder der Volumenstrom-Grenzwert, insbesondere innerhalb vorgegebener Grenzen, eingegeben und somit eingestellt werden kann. Vorzugsweise können mittels der Eingabeeinrichtung dabei auch mehrere Soll-Temperaturwerte, insbesondere ein Soll-Temperaturverlauf, mehrere Luftfeuchte-Grenzwerte, insbesondere ein Luftfeuchte-Grenzwertverlauf, oder mehrere Volumenstrom-Grenzwerte, insbesondere ein Volumenstrom-Grenzwertverlauf, eingestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Eingabeeinrichtung kann der Soll-Temperaturwert und/oder der Luftfeuchte-Grenzwert und/oder der Volumenstrom-Grenzwert auch mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter selbsttätig bzw. automatisch eingestellt werden. Der wenigstens eine Parameter kann dabei beispielsweise durch die aktuelle Tageszeit, durch die aktuelle Schlafphase einer sich in dem Klimas-Cocoon befindenden Person, durch einen eingestellten Aufweckzeitpunkt, durch die geplante Schlafdauer, durch die aktuelle Jahreszeit, durch ein definiertes Aufweckszenario, durch aktuelle Biovitaldaten einer sich in dem Klimas-Cocoon befindenden Person, durch einen mittels einer Drucksensorik erkannten unruhigen Schlaf, durch die Raumluft-Temperatur, durch die Temperatur außerhalb des Ruheraums, durch die Anzahl an Sonnenstunden am Tag, durch die Raumluft-Feuchte, durch die Luftfeuchtigkeit außerhalb des Ruheraums, durch die Windgeschwindigkeit außerhalb des Ruheraums, durch die gefühlte Temperatur außerhalb des Ruheraums durch einen Windchill-Faktor für Außenbedingungen und/oder durch eine in dem Klima-Cocoon befindliche Person gebildet sein. Die Biovitaldaten können beispielsweise durch die Herzfrequenz, Atemfrequenz, den Blutzuckerwert oder durch den Sauerstoffgehalt im Blut gebildet sein.
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Sofern dabei ein Parameterwert für wenigstens einen der genannten Parameter zeitlich unmittelbar vor der Verwendung des Klima-Cocoons bekannt ist, wird vorzugsweise der Soll-Temperaturwert und/oder der Luftfeuchte-Grenzwert und/oder der Volumenstrom-Grenzwert zeitlich vor der Verwendung des Klima-Cocoons zur Herstellung eines optimalen Schlafklimas selbsttätig mittels der Steuereinrichtung eingestellt und die Regeleinrichtung mit dem Heizsystem und/oder dem Belüftungssystem selbsttätig aktiviert.
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Vorzugsweise ist eine Personen-Erkennungseinrichtung vorgesehen, mittels der erkennbar ist, welche Person sich aktuell in dem Klima-Cocoon befindet, wobei auch eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, in der eine individuelle Schlafklima-Einstellung für wenigstens eine Person gespeichert ist, und wobei beim Erkennen einer gespeicherten Person mittels der Personen-Erkennungseinrichtung die der Person zugeordnete individuelle Schlafklima-Einstellung selbsttätig bzw. automatisch mittels der Steuereinrichtung eingestellt wird. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die individuelle Schlafklima-Einstellung durch wenigstens einen eingestellten Soll-Temperaturwert und/oder durch wenigstens einen eingestellten Luftfeuchte-Grenzwert und/oder durch wenigstens einen eingestellten Volumenstrom-Grenzwert gebildet ist.
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Bevorzugt ist die Speichereinrichtung dabei Bestandteil eines selbstlernenden Systems, das die für eine in dem Klima-Cocoon schlafende Person optimale individuelle Schlafklima-Einstellung, insbesondere selbsttätig, ermittelt.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem selbstlernenden System kann auch eine durch eine Person betätigbare Eingabeeinrichtung vorgesehen sein, mittels der eine Rückmeldung zum Erholungswert des vorangegangenen Schlafs im Klima-Cocoon eingegeben werden kann, wobei dann auch eine datenübertragend mit der Eingabeeinrichtung verbundene Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, mittels der aus der wenigstens einen eingegebenen Rückmeldung einer Person die optimale individuelle Schlafklima-Einstellung für diese Person ermittelt werden kann.
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Weiter werden auch das Klima-Cocoon der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beansprucht.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Schlafliege mit einer Person in einem Klima-Cocoon,
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2 ein Querschnitt durch einen schlafsackähnlichen Klima-Cocoon,
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3 eine schematisierte Draufsicht auf eine Matratze der Schlafliege nach 1, und
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4 ein Flussdiagramm zu einer Regelstrategie.
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In 1 ist beispielhaft und schematisiert eine Schlafliege 1 in einem Ruheraum 2, insbesondere in einer Fahrzeugkabine, dargestellt, mit einem Klima-Cocoon 3, der aus einer Matratze 4 und einer Decke 5 gebildet ist, wobei im Klima-Cocoon 3 eine Person 6 in ausgestreckter Schlafstellung liegt.
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In 2 ist stark schematisiert ein Querschnitt durch eine alternative schlafsackähnliche Ausführung eines Klima-Cocoons 3a dargestellt, in dem ebenfalls eine Person 6a liegt. Sowohl der Klima-Cocoon 3 nach 1 als auch der Klima-Cocoon 3a nach 2 sind in einzeln regelbare Segmente 7 unterteilt, wie dies weiter in 3 verdeutlicht wird.
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Der Ruheraum 2, insbesondere eine Fahrzeugkabine wird mittels einer schematisch angedeuteten Ruheraumklimatisierung 31 unter einem Temperaturgrenzwert von ca. 34°C, vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen 6°C und 30°C, gehalten. Zudem wird die absolute Feuchtigkeit auf einem Grenzwert kleiner 18 g/kg, vorzugsweise auf kleiner 15 g/kg, höchst bevorzugt kleiner einem Grenzwert aus dem Wertebereich von 12 g/kg bis 14 g/kg, gehalten. Im Ruheraum 2 befindliche Luft wird zur Kühlung im Klima-Cocoon 3, 3a verwendet und kann gegebenenfalls auch zu Heizzwecken temperiert in den Klima-Cocoon bedarfsweise eingeblasen werden.
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In 3 ist in der schematischen Draufsicht auf die Matratze 4 die Aufteilung in hie beispielhaft acht gleiche Segmente gezeigt, wovon ein Segment 7 detailliert erläutert wird, wobei diese Erläuterungen auch für die übrige sieben Segmente gelten. Auch die Decke 5 in 1 ist beispielhaft in ähnliche Segmente 7 aufgeteilt, für die ebenfalls diese Erläuterungen zutreffen:
Im Segment 7 liegt eine beheizbare Fläche 8 als regelbares Heizsystem in der beispielsweise als Heizorgan eine elektrische Heizmatte angeordnet ist, die mittels eines Heiz-Stellsignals 9 aus einem Regler 10 einer Regeleinrichtung 11 aktivierbar und vorzugsweise in ihrer Heizleistung einstellbar ist. Für die Regelung erhält der Regler 10 von einem im Segment 7 angeordneten Temperatursensor 12 einen Temperatur-Istwert 13 entsprechend der Hauttemperatur der Person 6. Zudem ist am Regler 10 ein definierter Temperatursollwert 14 eingestellt. Der Temperatur-Sollwert 14 kann hier beispielhaft mittels einer in 1 schematisch angedeuteten, der Matratze 4 zugeordneten Eingabeeinrichtung 32 manuell eingegeben bzw. eingestellt werden. Die Eingabeeinrichtung 32 kann dabei beispielsweise durch ein druckbetätigbares oder durch Berührung betätigbares Tastenfeld gebildet sein. Der mittels der Eingabeeinrichtung 32 eingestellte Temperatur-Sollwert 14 beträgt hier beispielhaft 31°C.
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Optional könnte mittels der Eingabeeinrichtung 32 auch ein definierter Soll-Temperaturverlauf eingestellt werden oder ein Name der den Klimas-Cocoon 3 benutzenden Person eingegeben werden. Bei der Namenseingabe kann dann ein abgespeichertes, für die Person optimales individuelles Schlafklima automatisch eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich zu der Namenseingabe könnte auch eine Personen-Erkennungseinrichtung vorgesehen sein, mittels der die in dem Klima-Cocoon 3 befindliche Person automatisch, beispielsweise mittels einer Drucksensorik, erkannt wird. Zusätzlich zu der Eingabeeinrichtung 32 ist hier beispielhaft auch eine Steuereinrichtung 33 vorgesehen, mittels der der Soll-Temperaturwert und/oder ein Feuchtegrenzwert für die absolute Feuchte auch in Abhängigkeit von mehreren Parametern selbsttätig bzw. automatisch in einem definierten Maß eingestellt wird. Die Parameter sind hier beispielhaft durch die aktuelle Schlafphase einer sich in dem Klimas-Cocoon befindenden Person, durch einen eingestellten Aufweckzeitpunkt und durch die geplante Schlafdauer gebildet.
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Weiter ist im Segment 7 ein Feuchtesensor 15 angeordnet, mit dem ein absoluter Feuchte-Istwert 16 dem Regler 10 zugeführt wird. Dort ist ein definierter oberer absoluter Luftfeuchtegrenzwert 17 von 12 g/kg fest eingestellt.
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Bei einem Kühl- und Belüftungsbedarf wird vom Regler 10 ein Belüftungsstellsignal 18 abgegeben, mit dem hier ein beispielhaft angegebener Lüfter 19 Luft aus dem Ruheraum 2 als Kühlluft 20 durch die Umhüllung des Klima-Cocoons 3 hindurch und über Belüftungsöffnungen 21 der Matratze 4 absaugt.
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In 4 ist in einem Flussdiagramm die Regelstrategie der Regeleinrichtung 11 für zumindest einen Teil der zu regelnden Bedingungen angegeben:
Gemäß Statusrechteck 22 ist die Cocoon Klimatisierung mit einer im Klima-Cocoon liegenden Person 6 eingeschaltet und aktiv.
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Wird entsprechend einer ersten Entscheidungsraute 23 mittels des Temperatursensors 12 ein stabiler Temperaturwert 13 von größer oder gleich 31°C und mittels des Feuchtesensors 15 ein stabiler absoluter Feuchtewert 16 unter dem absoluten Feuchtegrenzwert 17 von hier bevorzugt 15 g/kg festgestellt, liegt im Klima-Cocoon 2 eine optimale Schlafbedingung vor, so dass gemäß Statusrechteck 24 keine Aktivierung der Heizfläche 8 und der Belüftung mit einem Stellsignal 18 erfolgt. Dieser erstrebenswerte Zustand kann als weitgehend kontinuierlicher Komfortzustand mit den folgenden Regelstrategien im Vorfeld bereits eingeregelt worden sein:
Wird dabei entsprechend einer der Entscheidungsraute 23 nachfolgenden Entscheidungsrate 25 ein absoluter Feuchtewert 16 relativ weit unter 15 g/kg, zum Beispiel bei 9 g/kg, mit schnell steigender Tendenz festgestellt, wird gemäß Statusrechteck 26 das Belüftungssystem für eine Regelung gegen diese steigende Tendenz mit einem Stellsignal 18 aktiviert, um ein Überschwingen des Feuchtewerts 16 über den Feuchtegrenzwert 17 von hier beispielhaft 15 g/kg zu verhindern, wobei zudem ein Temperaturwert 13 von ca. 31°C eingehalten werden soll.
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Liegt bei einer der Entscheidungsraute 23 ebenfalls nachfolgenden Entscheidungsrate 27 ein Temperaturwert 13 größer oder gleich 31°C mit fallender Tendenz oder ein Temperaturwert unter 31°C vor, wird gemäß Statusrechteck 28 das Heizsystem für eine Regelung der Temperatur auf 31°C mit einem Stellsignal 9 aktiviert.
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Wird weiter bei einer der Entscheidungsraute 23 ebenfalls nachfolgenden Entscheidungsraute 29 ein absoluter Feuchtewert 16 über z. B. 15 g/kg festgestellt, wird gemäß Statusrechteck 30 das Belüftungssystem für eine Verringerung des absoluten Feuchtewerts 16 unter 15 g/kg, vorzugsweise unter einen Wert von 12 g/kg bis 14 g/kg, z. B. unter einen Wert von in etwa 13,5 g/kg, mit einem Stellsignal 18 aktiviert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlafliege
- 2
- Ruheraum
- 3, 3a
- Klima-Cocoon
- 4
- Matratze
- 5
- Decke
- 6, 6a
- Person
- 7
- Segment
- 8
- beheizbare Fläche
- 9
- Heiz-Stellsignal
- 10
- Regler
- 11
- Regeleinrichtung
- 12
- Temperatur-Sensor
- 13
- Temperatur-Istwert
- 14
- Temperatur-Sollwert
- 15
- Feuchte-Sensor
- 16
- Feuchte-Istwert
- 17
- Luftfeuchte-Grenzwert
- 18
- Belüftungs-Stellsignal
- 19
- Lüfter
- 20
- Kühlluft
- 21
- Belüftungsöffnungen
- 22
- Status-Rechteck
- 23
- Entscheidungs-Raute
- 24
- Status-Rechteck
- 25
- Entscheidungs-Raute
- 26
- Status-Rechteck
- 27
- Entscheidungs-Raute
- 28
- Status-Rechteck
- 29
- Entscheidungs-Raute
- 30
- Status-Rechteck
- 31
- Ruheraumklimatisierung
- 32
- Eingabeeinrichtung
- 33
- Steuereinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010004348 U1 [0003]
- DE 29901129 U1 [0003]
- DE 10343600 A1 [0004]
- DE 102014217356 A1 [0006]