-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein mobiles Klimagerät für abgegrenzte Räume, das in der Lage ist, unabhängig von bestehenden Bordnetzen zu arbeiten. Insbesondere kann das mobile Klimagerät wahlweise als eine bordnetzunabhängige Zusatzheizung oder als eine bordnetzunabhängige Zusatzkühlvorrichtung ausgebildet sein.
-
Technischer Hintergrund
-
Aus
DE 20 2008 000 097 U1 ist ein mobiles Heizgerät insbesondere ein Fahrzeugheizgerät bekannt, das einen Brenner, in dem Brennstoff mit Brennluft unter Erzeugung von Wärme umsetzbar ist, eine Brennluftzuführung zum Zuführen der Brennluft zu dem Brenner und eine Abgasableitung zum Abführen der Verbrennungsgase von dem Brenner aufweist.
-
Ferner sind Standheizungen im Stand der Technik bekannt, die fest mit einem Fahrzeug verbunden sind und im Normalfall bereits vorhandene technische Einrichtungen des Fahrzeugs mitnutzen. Eine derart fest installierte Standheizung nutzt z. B. die Gebläse- bzw. Luftzufuhreinrichtungen des Fahrzeugs sowie dessen Kraftstoffversorgung. Dies sorgt dafür, dass die Standheizung in ihren Abmessungen sehr kompakt gehalten werden kann. Allerdings ist eine derartige Standheizung fest mit einem Fahrzeug verbunden, sodass ihr Einsatz auf dieses Fahrzeug beschränkt ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes und mobiles Klimagerät für abgegrenzte Räume, wie z. B. den Innenraum eines Fahrzeugs, vorzusehen, das in der Lage ist, unabhängig von bestehenden Bordnetzen zu arbeiten. Als Bordnetze kommen diesbezüglich hauptsächlich eine Stromversorgung, eine Treibstoffversorgung sowie Einrichtungen zur Luftförderung in Frage.
-
Diese Aufgabe wird durch ein mobiles Klimagerät gemäß Anspruch 1 bzw. gemäß Anspruch 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
-
Als primäres Einsatzgebiet für das erfindungsgemäße Klimagerät ist das Heizen bzw. Kühlen von Fahrzeugen wie z. B. Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen oder Boote bzw. für andere vorstellbare kleine Innenräume, wie z. B. Baufahrzeuge, Wachhäuschen, Verkaufsstände, Gondeln, Jägerstände, usw. Der Vorteil eines solchen Klimageräts ist, dass es flexibel und vielseitig einsetzbar ist.
-
Ein spezielles Anwendungsgebiet des mobilen Klimageräts findet sich bei Elektrofahrzeugen. Dadurch, dass das Klimagerät bzw. Heizgerät autark und unabhängig von Bordnetzen arbeiten kann, kann durch das Klimagerät ein Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, vor Fahrtantritt auf eine angenehme Temperatur gebracht werden, ohne dass Energie der Primärenergieversorgung eines Elektrofahrzeugs verwendet werden muss. Diese Energie steht somit weiterhin zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung, dessen Reichweite dadurch nicht verringert wird. Da das Klimagerät außerdem in seinen Abmessungen sehr kompakt gehalten ist, kann es auch leicht in einem derartigen Fahrzeug mitgeführt werden.
-
Das erfindungsgemäße Klimagerät hat sowohl in der Gestalt einer bordnetzunabhängigen Zusatzheizung als auch in der Gestalt einer bordnetzunabhängigen Zusatzkühlvorrichtung eine Heizvorrichtung, in der aus einem geräteeigenen Speicher zugeführter Brennstoff zusammen mit Luft, die von außerhalb des abgegrenzten Raums zugeführt wird, verbrannt werden kann, wobei das entstehende Abgas nach außen hin abgegeben wird. Die Heizvorrichtung kann Wärme nicht nur über eine offene Flamme erzeugen, sondern auch z. B. durch eine katalytische Verbrennung, eine chemische Reaktion oder durch einen anderweitigen Wärmespeicher. Eine konventionelle Erwärmung mittels Verbrennung kann vorzugsweise mittels Gas, das in Gaskartuschen einfach mit dem Klimagerät zu verbinden ist, aber auch mittels Benzin, Spiritus, Methanol, Esbit oder fossilen Energieträgern jeglicher Art erreicht werden. Die Heizquelle der bordnetzunabhängigen Zusatzheizung erwärmt den Wärmetauscher, dieser gibt seine Wärme an die Luft ab, die dann in den Innenraum strömt. Somit ist sichergestellt, dass der Warmluftstrom immer getrennt von der Heizquelle und deren potentiellen Abgasen ist.
-
Beim Einsatz bei sehr niedrigen Temperaturen kann es vorteilhaft sein, eine Vorwärmeinrichtung vorzusehen, mittels der der Brennstoff der Heizeinrichtung so weit vorgewärmt wird, dass ein störungsfreier Betrieb ermöglicht wird. Insbesondere bei der Verwendung von Gaskartuschen kann je nach Gasfüllung eine Vorwärmung erforderlich werden, um ein störungsfreies Zünden und einen störungsfreien Betrieb der Heizeinrichtung zu ermöglichen. Derartige Vorwärmeinrichtungen können beispielsweise über eine elektrische Widerstandseinrichtung die gewünschte Erwärmung gewährleisten.
-
Das erfindungsgemäße Klimagerät kann nicht nur als eine mobile Heizeinrichtung verwendet werden, sondern auch als eine mobile Kühlvorrichtung. Während eine Ausführung als mobile Heizeinrichtung einen die vorangehend erwähnte Heizvorrichtung umgebenden Wärmetauscher aufweist, durch den kühle Luft aus dem Innenraum durch die Heizvorrichtung erwärmt wird und dem Innenraum wieder zugeführt wird, wird bei einer Ausführung als mobile Kühleinrichtung durch die geräteinterne Heizvorrichtung ein Kältemittel verdampft, das dann anschließend im zu kühlenden Innenraum wieder kondensiert und dabei Wärme verbraucht.
-
Auch der mobile Einsatz des Kühlgerätes für Transportboxen, z. B. zur Kühlung von Lebensmitteln, ist möglich.
-
Zunächst soll jedoch das mobile Klimagerät in einer Ausführungsform als mobile Heizeinrichtung näher erläutert werden. Um eine Luftzirkulation durch die mobile Heizeinrichtung auf der Innenraumseite zu erreichen, kann wahlweise in der Luftzuführung zu dem Wärmetauscher bzw. in der Luftableitung aus dem Wärmetauscher ein Gebläse vorgesehen sein. Dieses Gebläse ist vorzugsweise elektrisch betrieben, wobei eine Energiequelle wahlweise eine Batterie oder ein Akkumulator sein kann, die für die eingangs erwähnte Unabhängigkeit vom Bordnetz sorgt. Allerdings kann auch als direkter Ersatz dafür oder als redundante Einrichtung ein Stromnetzanschluss vorgesehen sein. Ein derartiger Stromnetzanschluss erhöht weiter die Flexibilität des mobilen Klimageräts. Der zum Betrieb des Klimageräts notwendige Strom kann dann sowohl von einem externen Stromkreislauf gespeist werden als auch von einem Bordnetz, das beispielsweise mit 12 Volt oder 24 Volt betrieben wird.
-
Da das mobile Klimagerät wahlweise als bordnetzunabhängige Zusatzheizung oder als bordnetzunabhängige Zusatzkühlvorrichtung ausgebildet ist, kann das Gerät mit kompakten Abmessungen realisiert werden.
-
Die Platzierung der Heizung erfolgt dabei vorzugsweise außerhalb des zu beheizenden Innenraumes, weil dadurch Probleme mit einer potentiell notwendigen Abgasableitung entfallen. Ferner wird die Gesamtsicherheit dadurch deutlich verbessert. Die Heizung wird nur im Bedarfsfall am Fahrzeug montiert und betrieben. Ein großer erfindungsgemäßer Vorteil ist die Tatsache, dass die bordnetzunabhängige Zusatzheizung vollkommen autark arbeiten kann und die Heizung ein abgeschlossenes System bildet. Abgasgefahr oder sonstige Gefahren sind allein schon durch die Lage außerhalb des Innenraums ausgeschlossen.
-
Gedacht ist die bordnetzunabhängige Zusatzheizung z. B. für die Notheizung von Kraftfahrzeugen im Fall eines länger andauernden Staus. Vorzugsweise eignet sich die bordnetzunabhängige Zusatzheizung bei Elektromobilen, die geringe Energiereserven haben. Wenn die Heizung rein elektrisch betrieben werden muss, ist die Akkukapazität schnell erschöpft. Konkret erfordert das elektrische Heizen einen verhältnismäßig hohen Energiebedarf im Vergleich zum Antreiben des elektrischen Gebläses zum Umwälzen der Innenraumluft. Aus diesem Grund ist das mobile Klimagerät in erster Linie darauf ausgelegt, dass das Heizen ohne elektrische Energie auskommt. Das Betreiben des elektrischen Gebläses mittels fahrzeugeigener elektrischer Energie, wie vorangehend erläutert, belastet die Fahrzeugenergiereserven im Vergleich zum elektrischen Heizen nur unwesentlich.
-
Beim Aufenthalt in kleinen Räumen bzw. Kabinen und einem ungeplanten Temperaturabfall (Wetteränderung, technischer Ausfall von Heizung) ist die bordnetzunabhängige Zusatzheizung ebenfalls anwendbar. Entscheidend ist dabei dass keinerlei Änderungen, Umbaumaßnahmen am Fahrzeug, Boot oder ähnlichem vorgenommen werden müssen. Im Staufall oder sonstigem Anwendungsfall wird das System innerhalb kurzer Zeit vorzugsweise außerhalb des Innenraums montiert. Der Innenraum kann anschließend für mehrere Stunden, unabhängig vom Bordsystem und vor allem ohne es zu belasten, beheizt werden.
-
Die Zuleitung der warmen Luft erfolgt mit Unterstützung des Gebläses, das wahlweise in der Kaltluftzuleitung oder der Warmlufteinleitung auf der Innenraumseite angeordnet ist. Die Kaltluftzuleitung aus dem Innenraum bzw. die Warmluftableitung in den Innenraum können als flexible Schlauchleitungen ausgeführt sein, die in den Innenraum münden. Vorzugsweise sind diese Leitungen das Einzige, was einer Durchleitung durch die Innenraumbegrenzung bedarf. Bzgl. eines Kraftfahrzeugs kann das mobile Klimagerät von außen an eine heruntergelassene Seitenscheibe des Fahrzeugs geklemmt bzw. anderweitig befestigt werden. Um ein Einklemmen im Scheibenrahmen zu erleichtern, kann auf der Oberseite des Gerätes ein vorspringender Steg vorgesehen werden. Hier ist auch eine magnetische Befestigung oder eine Befestigung mittels Saugnäpfen denkbar. Auch Haken, Klemmen, Schrauben oder jegliche andere einfach wieder zu lösende Verbindungsart sind als Befestigung des Klimageräts an dem zu heizenden oder zu kühlenden Objekt geeignet.
-
Zur Diebstahlsicherung kann eine geeignete Einrichtung eingesetzt werden. Wird das Gerät beispielsweise auf dem Dach eines Fahrzeugs an einer Dachreling befestigt, kann diese durch eine geeignete Einrichtung an der Dachreling verriegelt werden, so dass beispielsweise nur mit einem Schlüssel eine Demontage möglich ist. Bei einem Einklemmen des Geräts in einen Scheibenspalt kann bereits durch ein formschlüssiges Einklemmen eine hinreichende Diebstahlsicherung gewährleistet werden.
-
Um die Öffnungshöhe der Seitenscheibe zu minimieren, ist es vorteilhaft, dass die oberhalb der geöffneten Seitenscheibe durchgeführten Leitungen eine geringe Höhe aufweisen. Demzufolge ist ein rechteckiger Querschnitt der Leitungen von Vorteil, wobei deren Höhe kleiner als deren Breite ist. Vorteilhaft ist außerdem die extrem kurze Leitungslänge, sowie das unkomplizierte Montieren der bordnetzunabhängigen Zusatzheizung. Gegebenenfalls muss der Fahrer nicht einmal den Innenraum verlassen. Um ein Verstauen des Klimageräts zu vereinfachen, wenn es nicht in Betrieb ist, können die Luftleitungen in Form eines Faltenbalgs ausgeführt sein, die sich entsprechend klein zusammenschieben lassen.
-
Sollte die kühle Luft aus dem Innenraum durch die schlauchartige Kaltluftzuleitung aus dem Fußraum entnommen werden und die durch das Gerät erwärmte Luft im oberen Bereich des Innenraums austreten, besteht die Möglichkeit, auf das vorangehend erwähnte Gebläse zu verzichten und eine Luftumwälzung auf Basis eines thermischen Antriebs zu erreichen.
-
Die bordnetzunabhängige Zusatzheizung bezieht ihre zu erwärmende Luft vorzugsweise vom Innenraum, damit das ∆T (Temperaturunterschied zwischen der zugeleiteten kalten Luft und der abgeleiteten warmen Luft) möglichst gering bleibt. Bei Bedarf kann aber auch Außenluft angesaugt werden. Der zur Verbrennung benötigte Sauerstoff wird nicht von der angesaugten Innenraumluft entnommen, sondern von außerhalb des zu erwärmenden Innenraums. Für ausreichend Sauerstoff im Innenraum muss der Bediener sorgen.
-
Um die Effektivität des mobilen Klimageräts zu erhöhen, ist das Vorsehen einer Abdichtung des Schlitzes vorteilhaft, der durch das Öffnen der Seitenscheibe zum Durchführen der Luftleitungen entsteht. Zur Abdichtung des Spalts und somit des Innenraums sind verschiedene Arten der Abdichtung denkbar. Zum Beispiel kommt ein elastisches Material wie z.B. ein Schaumstoff in Betracht, der zwischen Scheibe und Scheibenrahmen geklemmt wird. Der geschäumte Kunststoff bietet aufgrund der darin eingeschlossenen Luft eine gute Isoliereigenschaft und kann sich flexibel an unterschiedliche Öffnungen anpassen. Eine weitere Möglichkeit der Abdichtung bietet ein aufblasbares Dichtelement. Um ein solches aufblasbares Dichtelement mit Luft zu füllen, kann auf das zur Innenraumluftumwälzung vorgesehene Gebläse zurückgegriffen werden. D.h. stromabwärts des Gebläses kann ein Seitenarm der Luftführung vorgesehen werden, der den Fensteröffnungsspalt abdichtet. Somit sind keine Durchbrüche in den Innenraum notwendig. Ein aufblasbares Dichtelement bietet außerdem den Vorteil, dass es sich auf kleinsten Raum zusammenfalten lässt, wenn das mobile Klimagerät nicht im Einsatz ist.
-
Natürlich sind auch individuell angepasste Formteile für den jeweiligen Kfz-Typ denkbar, die dann perfekt zu dem jeweiligen Fensterspalt-Fensterausschnitt passen, um Diebstahlsicherheit bzw. Dichtigkeit bei Regen zu gewährleisten.
-
Zusätzliche Sicherheit kann ein Sicherheitsschalter (z.B. Bimetall) bringen, der die Versorgung der Wärmequelle unterbricht, wenn die Temperatur unter ein gewisses Minimum fällt oder ein gewisses Maximum übersteigt. Eine Notstoppeinrichtung kann manuell bedienbar das Gerät sofort anhalten.
-
Ferner ist der Einsatz der bordnetzunabhängigen Zusatzheizung als Standheizung oder Vorwärmheizung denkbar. Hierbei wird die bordnetzunabhängige Zusatzheizung bei tiefen Temperaturen einige Minuten vor Betrieb des Fahrzeugs eingeschaltet und erwärmt darauf den Innenraum, macht die Scheiben eisfrei und reduziert zugleich die Belastung der Batterie eines Elektrofahrzeuges vor Fahrtantritt, wodurch sich dann eine längere Fahrzeit bei Elektrofahrzeugen ergibt. Der entscheidende Vorteil des Systems ist die vollkommen freie Kompatibilität mit allen gängigen Kfz, Booten, Lkw, Baumaschinen, Seilbahngondeln, Transportbehältern, usw. Sie ist jederzeit einsetzbar und wird nur bei Bedarf montiert. Steht das Elektrofahrzeug vor Fahrtantritt in einer Garage, kann auf den vorangehend erwähnten externen Stromnetzanschluss zurückgegriffen werden.
-
Prinzipiell ist auch eine elektronische Steuereinheit denkbar, die den Betrieb des mobilen Klimageräts steuert und überwacht. Sie kann mit einem Temperatursensor gekoppelt sein, der eine Innen- und/oder Außentemperatur erfasst. In Verbindung mit einem Temperaturregler kann dann anhand von bestimmten einstellbaren Temperaturgrenzwerten das Aktivieren und Deaktivieren des Klimageräts veranlasst werden. Die Temperaturregelung kann zum Beispiel mittels Gaszufuhr zur Heizvorrichtung und/oder über das Gebläse erreicht werden. Dies kann manuell am Gerät selbst eingestellt werden oder mittels eines Funkmoduls. Ein solches Funkmodul ermöglicht es, dass eine Fernbedienung oder ein Mobiltelefon das Klimagerät fernsteuert.
-
Je nach Art des Brennstoffs bzw. der Art der Heizvorrichtung kommen als Zündsysteme eine Piezozündung, ein Feuerzeug oder eine elektrische Zündung mittels Akku oder über 12V / 24V in Frage.
-
Der Brennstoffbehälter kann vorzugsweise so angebracht sein, dass er von der Fahrzeugscheibe verdeckt wird. Dies hat den Vorteil, dass keine separate Sicherung des Brennstoffbehälters vor unbefugtem Zugriff notwendig ist. Vorzugsweise werden durch die Art der Befestigung etwaige Bedienelemente oder der Zugang zum Energiespeicher für Dritte unzugänglich gemacht.
-
Das mobile Klimagerät kann auch als mobile Kühlvorrichtung ausgestaltet sein. Hierzu ist allerdings der Wärmetauscher derart ausgebildet, dass darin nicht die Innenraumluft hindurch geführt und erwärmt wird, sondern ein Kältemittel. Im Prinzip gleicht die dafür notwendige Anordnung jener eines Gaskühlschranks. Das Kältemittel kann ein Gemisch aus Ammoniakgas und Wasser oder ähnliches sein. Ammoniakgas löst sich sehr gut in Wasser und verbraucht dabei Wärme, d.h. die Lösung wird kalt. Das passiert in den Kühlschlangen im Innenraum. Die Ammoniaklösung wird anschließend wieder durch die Heizvorrichtung erhitzt. Dabei entweicht das Ammoniakgas wieder. Wasser und Ammoniakgas werden dann getrennt an Kühlrippen außerhalb des Innenraums auf Umgebungstemperatur abgekühlt und in die Kühlschlangen im Innenraum geleitet. Dort trifft das Ammoniakgas wieder auf das Wasser, löst sich im Wasser und nimmt dabei Wärme auf. Die weiteren Merkmale der vorangehend beschriebenen bordnetzunabhängigen Zusatzheizung bleiben in der bordnetzunabhängigen Zusatzkühlung gleich erhalten. Mit anderen Worten ist auch die bordnetzunabhängige Zusatzkühlung in der Lage, autark zu arbeiten, d.h. unabhängig von den Bordnetzen des Fahrzeugs.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Schnittansicht des Klimageräts von oben in einer ersten Ausführungsform.
-
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
-
In 1 ist das erfindungsgemäße Klimagerät als eine bordnetzunabhängige Zusatzheizung ausgebildet. Als zentrale Elemente befinden sich ein Wärmetauscher 1 und eine Heizvorrichtung 2 im Inneren eines Gehäuses. Die zugeführte kalte Luft aus dem Innenraum eines Fahrzeugs wird über einen flexiblen Flachkanal 6 zu dem Wärmetauscher 1 geleitet. Der Wärmetauscher 1 ist so ausgebildet, dass die zugeführte Luft in labyrinthartigen Kanälen so lange als möglich in der Nähe einer Brennkammer 2 bleibt, um dort erwärmt zu werden. Die so erwärmte Luft wird über einen flexiblen Flachkanal 6 wieder an den Innenraum abgegeben. Ein Ventilator bzw. Gebläse 3 und ein Temperatursensor 4 sind so gestaltet, dass sie Temperatur und Geschwindigkeit des Luftstroms regulieren können.
-
Die Brennkammer 2 befindet sich im Wesentlichen mittig in dem Gehäuse und umgeben von dem Wärmetauscher 1. Zur Brennkammer 2 wird ein Brennstoff zugeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Brennstoff gasförmig und ist in einer Gaskartusche 9 gespeichert. Die bordnetzunabhängige Zusatzheizung der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass eine handelsübliche Gaskartusche aus dem Campingzubehör verwendet werden kann. Ferner verfügt die Zusatzheizung über eine Abgasleitung 10, die die aufgrund der Verbrennung entstehenden Abgase nach außen hin ableitet. Folglich ist die gesamte Verbrennungsanordnung gänzlich außerhalb des Innenraums vorgesehen, wodurch Sicherheitsrisiken vermieden werden.
-
Wie aus 1 klar ersichtlich ist, ist die bordnetzunabhängige Zusatzheizung außen an einer Fahrzeugscheibe 8 angeordnet. Sie wird durch Klammern 5 am oberen Rand einer geöffneten Seitenscheibe eines Fahrzeugs gehalten, oder aber formschlüssig in den entsprechenden Spalt eingeklemmt.
-
Des Weiteren verfügt die bordnetzunabhängige Zusatzheizung der vorliegenden Ausführungsform über eine Funkeinheit für eine Fernbedienung. Die Funkeinheit 7, das Gebläse 3 und der Temperatursensor 4 sind über eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden. Diese steuert die bordnetzunabhängige Zusatzheizung dahingehend, dass sie die Gaszufuhr, die Zündung des Gases, Geschwindigkeit des Ventilators, sowie die Aktivierungs- und Deaktivierungszeitpunkte der bordnetzunabhängigen Zusatzheizung regelt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wärmetauscher
- 2
- Brennkammer
- 3
- Temperaturgesteuerter Ventilator
- 4
- Temperatursensor
- 5
- Befestigungshaken (z.B. für Seitenscheibe)
- 6
- Flexible Flachkanäle (mit Faltenbalg)
- 7
- Funkeinheit für Fernbedienung
- 8
- Scheibe
- 9
- Brennstoffspeicher
- 10
- Abgasleitung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202008000097 U1 [0002]