Klimagerät zum Einsatz in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klimagerät zum Einsatz in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung, mit einem Außengehäuse zur Unterbringung von Komponenten des Klimagerätes , die einen als Radiallüfter ausgebildeten Zulüfter zum Fördern von konditionierter Zuluft in Richtung auf einen Fahrgastinnen- raum eines Fahrzeugs umfasst .

Solche Klimageräte werden viel fach in Fahrzeugen zur Personenbeförderung, wie in Schienenfahrzeugen oder Bussen eingesetzt . Es ist ihre Aufgabe , für den Fahrgastinnenraum bestimmte Zuluft derart zu konditionieren, dass insbesondere einschlägige Qualitätsnormen für Fahrzeuge zur Personenbeförderung eingehalten werden .

Typischerweise setzt sich die konditionierte Zuluft , die in Richtung des Fahrgastinnenraums gefördert wird, aus angesaugter Frischluft und Umluft aus dem Fahrgastinnenraum zusammen . Insbesondere die Umluft kann Tröpfchen und/oder Aerosole enthalten, die virenhaltig oder mit sonstigen Krankheitserregern wie Bakterien oder Keinen belastet sind .

Zur Verminderung z . B . der Virenlast in der Zuluft für einen Fahrgastinnenraum eines Fahrzeugs ist es bekannt , hochwirksame Filter in der Zuluf tstrecke ( z . B . HEPA-Filter ) einzusetzen, um Aerosole und/oder Tröpfchen abzuscheiden . Dies ist j edoch nicht ziel führend, da mit dem Einbau des Filters ein erheblicher Druckverlust einhergeht , so dass ein Energieverbrauch zum Fördern der Zuluft sowie ein Geräuschpegel im System stark ansteigt . Hinzu kommt , dass diese Filter eine regelmäßige Reinigung erfordern bzw . in Intervallen gewechselt werden müssen . Weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Virenlast von Luft , wie UV-Lampen, elektrostatische Hochspannungs filter usw . sind technisch schwer umsetzbar und schwanken stark in ihrer Wirksamkeit . Außerdem wirken sie sich unter anderem stark negativ auf den Energieverbrauch und Platzbedarf aus .

Auch ist es denkbar, für die Zuluft , die wie oben beschrieben, eine Mischluft aus Umluft und Frischluft ist , den Frischluftanteil zu Lasten des Umluftanteils zu erhöhen . Dies bringt j edoch den Nachteil , dass zunächst innerhalb des Klimagerätes keine Reduktion der Virenanzahl über eine erhöhte Frischluftmenge erfolgt , denn alle Virenpartikel aus der Umluft werden auch in die Mischluft transportiert . Zudem hat eine Erhöhung des Frischluftanteils in der Zuluft den Nachteil , dass der Energieverbrauch des Klimagerätes ansteigt , wobei insbesondere im Winter unter Umständen eine Reduktion der Innenraumluft feuchte erfolgen kann, was sich nachteilig auf die Ausbreitung von Viren im Fahrgastinnenraum auswirken kann .

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , ein Klimagerät der eingangs genannten Art , derart weiterzuentwickeln, dass die von dem Klimagerät bereitgestellte Zuluft hinsichtlich ihrer Belastung mit Krankheitserregern vermindert ist .

Diese Aufgabe wird bei dem Klimagerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst , dass der Zulüfter angesaugte Luft , bezogen auf eine Drehachse eines Laufrades des Zulüfters , derart nach Außen umlenkt , dass die Luft auf dem Zulüfter zugeordnete Innenflächenbereiche einer den Zulüfter radial umschließenden Einfassungsvorrichtung tri f ft , und diese Innenflächenbereiche der Einfassungsvorrichtung mit Adsorptionsstrukturen ausgestattet sind, die zum Abscheiden von Tropf chen/Aerosolen ( T ) aus der umgelenkten Luft ausgebildet sind .

Die vorgesehen Adsorptionsstrukturen liegen somit im Strömungsweg der Zuluft , welche den Zulüfter unmittelbar verlas- sen hat . Die Adsorptionsstrukturen gestatten es , aus dem Zuluftstrom ggf . virenhaltige Tropf chen/Aerosole abzuscheiden, so dass diese der Zuluft entzogen werden . In dieser Weise lässt sich eine möglicher Virenlast der Zuluft , die aus einer Kontamination der Umluft , die aus dem Fahrgastinnenraum in Richtung Klimagerät angesaugt wird, herrührt , wirksam vermindern .

Die Einfassungsvorrichtung kann bevorzugt an einen Luftkanalabschnitt angeschlossen sein, der zwischen dem Zulüfter und einer Auslassöf fnung des Außengehäuses angeordnet ist . Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll , wenn das Klimagerät einen innen liegenden Luftkanal aufweist .

Alternativ ist es auch möglich, dass die Einfassungsvorrichtung in das Außengehäuse des Klimagerätes integriert ist . Diese Variante eignet sich für Bauformen des Klimagerätes ohne einen innen liegenden Luftkanal .

Die Drehachse des Laufrades des Zulüfters ist bevorzugt in einer Längsrichtung des Klimagerätes angeordnet ist . Dabei entspricht die Längsrichtung des Klimagerätes einer Hauptströmungsrichtung für die zu fördernde Luft . Alternativ kann der Zulüfter auch „liegend" im Klimagerät angeordnet sein, was ggf . weitere Strömungsleitelemente innerhalb des Klimagerätes erfordert , um die konditionierte Zuluft in ein zum Fahrgastinnenraum führendes Klimakanalsystem einzuleiten . Dabei ist die räumliche Anordnung der Erfassungsvorrichtung, die mit den Adsorptionsstrukturen ausgestattet ist , immer an die Positionierung des Zulüfters gekoppelt .

In einer Aus führungs form können die Adsorptionsstrukturen von einem Metallgeflecht gebildet sein . Eine solche Struktur ist gut geeignet , darauf Tröpfchen oder Aerosole abzuscheiden .

In einer anderen Aus führungs form sind die Adsorptionsstrukturen vorteilhafterweise als Stege ausgebildet . Diese sind bevorzugt quer zur Drehachse des Lüfters ausgerichtet . Diese Stege bilden Hindernisse für die den Zulüfter unmittelbar verlassende Zuluft und eignen sich somit zum Abscheiden von Tröpfchen und Aerosolen . Die Stege können untereinander in ihren Abmessungen ( Länge , Höhe , Breite sowie Abstand zueinander ) variieren, so dass eine , dem j eweiligen Volumenstrom sowie der j eweiligen Größenverteilung der Tröpfchen bzw . Aerosole angepasste , variable „Hindernisstruktur" für Tröpfchen und/oder Aerosole , die in der Zuluft enthalten sind, geschaffen wird .

Bevorzugt können die Adsorptionsstrukturen zwischen den Innenflächenbereichen der Erfassungsvorrichtung und einem ein Innengehäuse bildendes Lochblech angeordnet sein .

Bevorzugt ist eine Hei zvorrichtung für die Adsorptionsstrukturen vorgesehen . Diese Hei zvorrichtung ist vorteilhafterweise derart ausgelegt , dass in den Tröpfchen und/oder Aerosolen enthaltene Viren oder sonstige Krankheitserreger wirksam abgetötet werden . Geht man beispielshalber davon aus , dass die Luft im Fahrgastinnenraum mit SARS-CoV-2-Viren kontaminiert ist , so wird eine einzusetzende Hei zeinrichtung so ausgelegt sein, dass sie zum Aufhei zen der Adsorptionsstrukturen auf eine Temperatur von wenigstens 80 ° C geeignet ist .

Die Adsorptionsstrukturen können beispielsweise direkt über die Einfassungseinrichtung behei zt sein . Dies kann beispielsweise mittels einer Hei z folie realisiert sein, die auf den Innenflächenbereichen der Erfassungsvorrichtung zugeordneten Außenflächenbereichen angeordnet ist . Es ist j edoch ebenfalls denkbar, dass die Adsorptionsstrukturen, insbesondere , wenn sie von einem Metallgeflecht gebildet sind, integrierte Hei z- wendeln umfassen .

Die Einfassungsvorrichtung kann einen durchgehenden U- förmigen Querschnitt aufweisen und die Adsorptionsstrukturen können dann im Inneren der Einfassungsvorrichtung angeordnet sein . Bei dieser Aus führungs form kann die of fene Seite der Einfassungsvorrichtung dem Zulüfter zugewandt und mittels ei- nes Lochbleches abgedeckt sein . In diesem Fall ergibt sich der Vorteil , dass die Adsorptionsstrukturen nicht in einen Luftkanal hineinragen, in dem der Zulüfter angeordnet ist . Insofern bleibt eine allgemeine Luftströmung hin zum Zulüfter und vom Zulüfter weg in Richtung Fahrgastinnenraum im Wesentlichen unbeeinträchtigt . Das Lochblech kann bei der Variante mit Metallgeflecht zum Fixieren desselben dienen . Bei allen Aus führungs formen verbessert es die akustischen Eigenschaften des Klimageräts , da Luftverwirbelungen im Bereich der Einfassungsvorrichtung vermindert werden .

Aus führungsbeispiel der Erfindung werden nachfolgen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert . Es zeigen :

Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Klimagerätes zum Einsatz bei einem Fahrzeug zur Personenbeförderung,

Figur 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Abschnitts des Klimagerätes von Figur 1 ,

Figur 3 eine schematische Längsschnittansicht durch einen Zulüfter des Klimagerätes von Figur 1 umfassenden Bereich, in einer ersten Aus führungs form,

Figur 4 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie IV - IV von Figur 3 ,

Figur 5 eine schematische Längsschnittansicht durch einen einen Zulüfter des Klimagerätes von Figur 1 umfassenden Bereich, in einer zweiten Aus führungs form,

Figur 6 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie VI - VI von Figur 5 .

Figur 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Klimagerätes 1 , das zum Einsatz bei einem Fahrzeug zur Personenbeförderung ausgelegt ist . Dieses Klimagerät 1 wird typischer Weise auf einem Dach des Fahrzeugs , beispielsweise eines Schienenfahrzeugs oder eines Busses , montiert und steht über eine hier nicht gezeigte Klimakanalanordnung in einer Strömungsverbindung zu einem Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs . Das Klimagerät 1 umfasst ein Außengehäuse 2 , das mit einer Einlassöf fnung 3 für Frischluft F aus der Umgebung des Fahrzeugs und einer Einlassöf fnung 4 für aus dem Fahrgastinnenraum dem Klimagerät 1 zugeführte Umluft U . In geeigneten Anteilen werden die Umluft U und die Frischluft F im Klimagerät 1 zusammengeführt , so dass eine Umluftanteile und Frischluftanteile aufweisende Mischluft M entsteht , die im Klimagerät 1 beispielsweise hinsichtlich Temperatur und Feuchtegehalt konditioniert wird . Die Mischluft M gelangt dazu zunächst zu einem Verdampfer 5 eines Kältekreises und sodann zu einem Hei zregister 6 . Mit Hil fe des Verdampfers 5 und des Hei zregisters 6 wird die Mischluft M so konditioniert , dass sie als Zuluft Z über eine Auslassöf fnung 7 in den Fahrgastinnenraum eingeleitet werden kann . Ein Zulüfter 8 ist in dem Klimagerät 1 stromabwärts ( saugende Anordnung) des Verdampfers 5 und des Hei zregisters 6 angeordnet und fördert die konditionierte Zuluft Z durch die Auslassöf fnung 7 in Richtung auf den Fahrgastinnenraum, vgl . Fig . 2 . Alternativ könnte der Zulüfter 8 auch stromaufwärts von dem Verdampfer 5 und dem Hei zregister 6 angeordnet sein ( drückende Anordnung) .

Des Weiteren ist im Inneren des Klimagerätes 1 eine Einfassungsvorrichtung 9 mit durchgehend U- förmigem Querschnitt vorgesehen, die den Zulüfter 8 radial vollständig umgibt . Im Inneren der Einfassungsvorrichtung 9 sind, wie anhand der Figuren 3 bis 6 erläutert wird, Adsorptionsstrukturen zum Abscheiden von Tröpfchen und/oder Aerosolen angeordnet . Eine of fene Seite des U- förmigen Querschnitts der Einfassungsvorrichtung 9 ist dem Zulüfter 8 zugewandt .

Aus Figur 3 geht hervor, dass in der umlaufenden Einfassungsvorrichtung 9 ein die Adsorptionsstrukturen bildendes Metallgeflecht 10 angeordnet ist . Das Metallgeflecht 10 ist im Bereich von solchen Innenflächenbereichen 11 des Außengehäuses 2 angeordnet , auf die von einem Laufrad 12 des Zulüfters 8 umgelenkte Luft tri f ft . Die Ausdehnung der Innenflächenbereiche 11 in Strömungsrichtung entspricht wenigstens dem Doppelten der Ausdehnung des Laufrades 12 in derselben Richtung . Dabei ist das Laufrad 12 in Strömungsrichtung zentral zwischen den umlaufenden Innenflächenbereichen 11 angeordnet .

Es ist ersichtlich, dass anströmende Mischluft M durch den Zulüfter 8 , bezogen auf eine Drehachse des Laufrades 12 des Zulüfters 8 , nach außen umgelenkt wird, und zwar in Richtung auf das Metallgeflecht 10 .

Dies wird auch in Figur 4 veranschaulicht . Es ist ersichtlich, dass in der Mischluft M enthaltene Tröpfchen oder Aerosole T in Richtung auf das Metallgeflecht 10 bewegt werden, und zwar durch die Drehbewegung eines Laufrades 12 des Zulüfters 8 . Mit Krankheitserregern belastete Tröpfchen und/oder Aerosole T werden an dem Metallgeflecht 10 abgeschieden .

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren die Tropf chen/Aerosole T nur teilweise mit Bezugs zeichen bezeichnet .

Zum Abtöten der in dem Metallgeflecht 10 abgeschiedenen Krankheitserreger sind in das beispielsweise aus Stahlwolle gebildete Metallgeflecht 10 eine oder mehrere Hei zwendeln 13 integriert , von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren 2 und 3 j eweils nur eine beispielhafte Hei zwendel 13 gezeigt ist . Eine Stromversorgung der Hei zwendel 13 erfolgt über einen elektrischen Anschluss 14 , der außerhalb der Einfassungsvorrichtung 9 angeordnet ist .

Anhand der Figuren 5 und 6 ist eine weitere Aus führungs form der Erfindung gezeigt , die sich von derj enigen, die anhand der Figuren 2 und 3 erläutert worden ist , ausschließlich durch die Art der in der Einfassungsvorrichtung 9 angeordneten Adsorptionsstrukturen und die Aus führung der Hei zvorrich- tung zum Abtöten der Krankheitserreger, wie Viren, Bakterien oder Keime , unterscheidet .

Im Einzelnen sind in der Einfassungsvorrichtung 9 , ausgehend von den Innenflächenbereichen 11 des Außengehäuses 2 , auf die die von dem Zulüfter 8 umgelenkte Luft tri f ft , vorzugsweise metallische Stege 15 angeordnet , die in ihren Abmessungen variieren und Hindernisse für die mit Krankheitserregern belastete Luft bilden . Auch die Stege 15 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise mit Bezugs zeichen bezeichnet . Die Stege 15 sind quer zur Strömungsrichtung der Luft ausgerichtet . Die Stege 15 bilden Hindernisse für Tröpfchen und/oder Aerosole T , die von dem Zulüfter 8 in Richtung der Innenflächenbereiche 11 umgelenkt werden .

Es ist ersichtlich, dass die Stege 15 sowohl in Querrichtung des Zulüfters 8 als auch in Strömungsrichtung der Mischluft M in ihren Abmessungen variieren, so dass verschiedene Arten von Hindernissen gebildet werden, die ein Abscheiden der Tröpfchen und/oder Aerosole T begünstigen .

Die Hei zvorrichtung ist bei der Aus führungs form nach Figuren 5 und 6 als dünne Hei z folie 16 ausgebildet , die über einen elektrischen Anschluss 17 mit Strom versorgt ist . Die Hei z folie 16 ummantelt die Einfassungsvorrichtung 9 .

Über die Hei z folie 16 oder eine im Metallgeflecht 10 integrierte Hei zwendel 13 kann in regelmäßigen Abständen (Abstellung, Depot ) das Metallgeflecht 10 sowie die umliegenden Oberflächen auf eine hohe Temperatur gebracht werden, um Viren aber auch Bakterien/Keime abzutöten . Während des Hei zbetriebs des Klimagerätes 1 im Winter kann diese „Hei z funktion" u . U . sogar dauerhaft betrieben werden .

Was eine regelmäßige Reinigung der Adsorptionsstrukturen angeht , so ist ein Zugang zu diesem Bereich bzw . die umliegende Einfassungsvorrichtung 9 um den Zulüfter 8 bei Klimageräten immer gegeben, so dass eine einfache Reinigung des Bereichs bzw . im Bedarfs fall z . B . ein Austausch des Metallgeflechts 10 möglich ist .

Ein Luf tkanalabschnitt 18 erstreckt sich von dem Zuluftauslass 7 in Richtung auf den Zulüfter 8 und begrenzt eine in diesem Bereich herrschende Luftströmung nach außen . An den Luf tkanalabschnitt 18 ist die Einfassungsvorrichtung 9 , welche den Zulüfter 8 radial umschließt , angeschlossen .

Den Aus führungs formen nach den Fig . 3 bis 6 ist gemeinsam, dass die j eweils in das Innere der Einfassungseinrichtung 9 eingesetzten Absorptionsstrukturen, nämlich das Metallgeflecht 11 bzw . die Stege 15 in Richtung auf den Zulüfter 8 begrenzt sind . Dazu fluchtet ein Lochblech 19 mit dem Luftkanalabschnitt 18 . Insofern sorgt das vorgesehene Lochblech 19 dafür, dass eine Strömung der Luft im Bereich des Zulüfters 8 von den vorgesehenen Absorptionsstrukturen im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt , d . h . , die Absorptionsstrukturen bewirken keinen erheblichen zusätzlichen Strömungswiderstand für die Luftströmung oder Luftverwirbelungen im Bereich des Zulüfters 8 .