DE10227131A1

DE10227131A1 - Polsterung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10227131A1
Application number: DE2002127131
Authority: DE
Inventors: Stefan Kirmse; Henryk Bednarek; Ernst Dr. Assmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Es ist ein Latentwärmespeicher für Kraftfahrzeuge bekannt, der im Polster eines Sitzelementes des Kraftfahrzeuges untergebracht ist. Der Latentwärmespeicher weist Kanäle für Kühlwasser auf. Aufgabe der Erfindung ist es, neue vorteilhafte Anwendungen von unterkühlten Schmelzen bzw. übersättigten Lösungen an bzw. in einem Fahrzeug zu schaffen. DOLLAR A Kerngedanke der Erfindung ist es, dass in eine Polsterung in einem Fahrzeug zumindest ein flexibles Wärmekissen integriert ist, das mit einer unterkühlbaren Flüssigkeit gefüllt ist, die exotherm auskristallisieren kann, wobei das Wärmekissen je nach Aggregatzustand die Härte der Polsterung beeinflusst. Der bekannte Latentwärmespeicher in der Polsterung eines Sitzelementes weist ein starres Gehäuse auf, das in der Polsterung des Sitzelementes untergebracht ist. Das erfindungsgemäße Wärmekissen in der Polsterung dagegen ist flexibel und somit in seiner Form veränderbar. Je nach Aggregatzustand der Flüssigkeit weist das Wärmekissen eine unterschiedliche Härte auf. Durch die Integration eines solchen Wärmekissens in eine Polsterung kann die Härte der Polsterung durch den Aggregatzustand der Flüssigkeit im Wärmekissen verändert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Polsterung in einem Fahrzeug.
Allgemein bekannt ist ein sogenannter Handwärmer, der aus einem Kunststoffbeutel besteht, der mit einer farblosen, gelartigen Flüssigkeit und einem Metallplättchen gefüllt ist. Durch einen Klick des Metallplättchens wird die Flüssigkeit fest, warm und weiß. Der Handwärmer erwärmt sich dabei auf gut 50°C und sorgt für 15 bis 30 Minuten für angenehme Wärme. Zum „Aufladen" muss der Handwärmer solange in Wasser gekocht werden, bis er wieder vollständig gelartig und durchsichtig ist.
Die Flüssigkeit besteht aus ein wenig Wasser und Natriumacetat-Trihydrat (NaCH₃CO₂⋅3 H₂O), das eine Schmelztemperatur von 58°C hat. Im „aufgeladenen" Zustand liegt eine sogenannte unterkühlte Schmelze bzw. übersättigte Lösung vor, denn eigentlich sollte die Substanz längst wieder fest und kristallin geworden sein. Eine genügend große Störung sorgt dann für das schlagartige Kristallisieren, bei dem Wärme abgegeben wird. Es handelt sich dabei also um einen exothermen Prozess. Da der Handwärmer kalt gelagert werden kann, gibt es keine Wärmeverluste wie bei einer Thermosflasche.
Neben Natriumacetat-Trihydrat eignen sich als gut unterkühlbare Substanzen unter anderem Fixiersalz (Natriumthiosulfat), Glaubersalz (Natriumsulfat) und Magnesiumnitrat-Hexahydrat mit einem Zusatz von Lithiumnitrat.
Allgemein bekannt sind ferner Latentwärmespeicher für Kraftfahrzeuge, die nach demselben Prinzip arbeiten, und durch die Abwärme des Motors während der Fahrt „aufgeladen" werden. Wenn nun beispielsweise im Winter das Kraftfahrzeug genutzt wird, steht über den Latentwärmespeicher trotz eines kalten Motors direkt nach dem Start Wärme für den Innenraum des Kraftfahrzeugs und zum Enteisen der Scheiben zur Verfügung.
Aus der DE 40 10 053 A1 ist ein Latentwärmespeicher für Kraftfahrzeuge bekannt, der im Polster eines Sitzelementes des Kraftfahrzeuges untergebracht ist. Der Latentwärmespeicher weist Kanäle für Kühlwasser auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, neue vorteilhafte Anwendungen von unterkühlten Schmelzen bzw. übersättigten Lösung an bzw. in einem Fahrzeug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Kerngedanke der Erfindung ist es, dass in eine Polsterung in einem Fahrzeug zumindest ein flexibles Wärmekissen integriert ist, das mit einer unterkühlbaren Flüssigkeit gefüllt ist, die exotherm auskristallisieren kann, wobei das Wärmekissen je nach Aggregatszustand die Härte der Polsterung beeinflusst.
Der aus der DE 40 10 053 A1 bekannte Latentwärmespeicher in der Polsterung eines Sitzelementes weist ein starres Gehäuse auf, das in der Polsterung des Sitzelementes untergebracht ist. Das erfindungsgemäße Wärmekissen in der Polsterung dagegen ist flexibel und somit in seiner Form veränderbar. Je nach Aggregatszustand der Flüssigkeit weist das Wärmekissen eine unterschiedliche Härte auf. Im flüssigen Aggregatszustand der Flüssigkeit ist das Wärmekissen weich, im festen, auskristallisierten Aggregatszustand der Flüssigkeit ist das Wärmekissen deutlich härter. Durch die Integration eines solchen Wärmekissens in eine Polsterung kann die Härte der Polsterung durch den Aggregatszustand der Flüssigkeit im Wärmekissen verändert werden. Über dem Wärmekissen kann eine dünne Polsterschicht angeordnet sein, die einen Grundkomfort sicherstellt.
Im Winter ist beim Start eines kalten Kraftfahrzeugs der Energiebedarf besonders hoch. Es wird Energie benötigt zum Beispiel zum Vorglühen, für den Anlassvorgang, für Licht, für eine Katalysatorheizung, Lenkradheizung, Sitzheizung, Heckscheibenheizung, für ein Heizgebläse, Scheibenwischer, u. ä. Der Strombedarf dieser Verbraucher belastet das Bordnetz extrem und kann zu einer negativen Ladungsbilanz führen. Dies ist insbesondere bei Kurzstreckenfahrten problematisch und kann zu einer ungenügenden Ladungsbilanz der Batterie führen. Durch die erfindungsgemäße Polsterung kann die Ladebilanz verbessert werden. Denn die Polsterung ermöglicht eine Heizung durch die Kristallisationswärme der Flüssigkeit des Wärmekissens ohne Stromverbrauch. Weiterhin kann die Polsterung bei einem Notfall, wie zum Beispiel bei Treibstoffmangel oder einem Stau bei niedrigen Temperaturen als Heizung ohne Stromverbrauch für eine gewisse Zeit dienen.
Idealerweise weist das Wärmekissen durch Beimischung von Füllstoffen zur Flüssigkeit auch im kristallisierten Zustand eine elastische Verformbarkeit auf. Ebenso kann durch Beimischung von Füllstoffen zur Flüssigkeit das Wärmekissen im flüssigen Zustand der Flüssigkeit vorteilhafterweise eine höhere Viskosität als ohne Füllstoffe aufweisen. Durch die Beimischung von Füllstoffen kann die Flüssigkeit also im flüssigen Zustand höhenviskos und gleichzeitig im auskristallisierten, festen Zustand weicher eingestellt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass das Wärmekissen unkomfortabel fest in der Polsterung ist, wenn die Flüssigkeit sich im festen, auskristallisierten Aggregatszustand befindet, und dass das Wärmekissen unangenehm weich in der Polsterung ist, wenn die Flüssigkeit sich im flüssigen Aggregatszustand befindet.
Die Polsterung ist vorteilhafterweise Teil eines Fahrzeugsitzes. Im flüssigen Aggregatszustand der Flüssigkeit im Wärmekissen ist die Polsterung weich. Dieser Zustand wird im folgenden als Komfortzustand bezeichnet. Nach der Auslösung der Kristallisation der Flüssigkeit erwärmt sich die Polsterung und kann so eine konventionelle Sitzheizung ersetzen oder zumindest unterstützen. Bei hohen Außentemperaturen muss die entstehende Kristallisationswärme gegebenenfalls mit einer Kühleinrichtung in der Polsterung minimiert werden. Die Polsterung formt sich während der Erwärmung an den Körper an und behält nach erfolgter Auskristallisation der Flüssigkeit im Wärmekissen diese Form bei. Die Polsterung behält dabei eine gewisse elastische Verformbarkeit. Dieser Zustand wird im folgenden als Sportzustand bezeichnet. Die erfindungsgemäße Polsterung ermöglicht bei einem Fahrzeugsitz so eine optimale Anpassung an den Passagier. Sie bietet eine gute Rückenunterstützung und Seitenführung. Eine Verstellung der Geometrie kann dabei ohne mechanische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren erfolgen.
Die Polsterung ist günstigerweise Teil eines Bedienelementes. Ein Bedienelement kann zum Beispiel ein Lenkrad, ein Schaltknauf oder ein Joystick sein. Die Polsterung kann dabei – wie schon beim Fahrzeugsitz beschrieben – zum einen als Heizung dienen, und zum anderen eine optimale Anpassung an den Bediener ermöglichen. Dadurch erhöht sich die Griffigkeit der Bedienelemente für den jeweiligen Bediener.
Die Polsterung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch Teil einer Innenraumverkleidung des Fahrzeugs sein. Innenraumverkleidungen kommen in einem Fahrzeug beispielsweise als Türverkleidungen, A-, B-, C-Säulenverkleidungen, als Dachhimmel oder als Armaturenbrett zum Einsatz. Die erfindungsgemäße Polsterung kann bei Innenraumverkleidungen als Heizung dienen. Eine solche wärmeabstrahlende Polsterung erzeugt schnell ein angenehmes Klimaempfinden. Ferner kann die Härte der Innenraumverkleidungen durch die erfindungsgemäße Polsterung variiert werden.
Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Polsterung ist es, dass die bisher beschriebenen Vorgänge alle reversibel sind, sodass jederzeit eine erneute Anpassung beispielsweise an einen neuen Fahrer möglich ist. Wie bereits eingangs erwähnt, muss dazu die auskristallisierte Flüssigkeit im Wärmekissen nur mindestens bis auf ihre Schmelztemperatur erwärmt werden. Dabei nimmt die Flüssigkeit Wärmeenergie auf, es handelt sich also um einen endothermen Prozess.
Zum Erwärmen der Flüssigkeit ist idealerweise eine elektrische Heizung in der Polsterung angeordnet. Diese elektrische Heizung kann beispielsweise aus hochflexiblen Heizdrähten, Heizfolien, o. ä. bestehen. Die elektrische Heizung kann dabei nicht nur zum Erwärmen der Flüssigkeit dienen, sondern sie kann auch als konventionelle Heizung verwendet werden. Günstigerweise sind zusätzlich Mittel vorgesehen, die einen Betrieb der elektrischen Heizung nur ermöglichen, wenn eine Fahrzeugbatterie aufgeladen und der Ladezustand ausgeglichen ist. Derartige Mittel können beispielsweise eine elektronische Steuerung sein.
Anstelle einer elektrischen Heizung kann auch die Wärme oder die Restwärme des Motors zum Erwärmen der Flüssigkeit verwendet werden. Dazu kann beispielsweise – ähnlich wie in der DE 40 10 053 A1 – warmes Kühlwasser in die Nähe des Wärmekissens gepumpt werden. Wenn als Flüssigkeit Natriumacetat-Trihydrat zum Einsatz kommt, ist bereits eine Kühlwassertemperatur von mehr als 58°C ausreichend, da dies die Schmelztemperatur von Natriumacetat-Trihydrat ist.
Denkbar ist es auch, die Wärme eines klassischen Latentwärmespeichers zu nutzen, um die Flüssigkeit aus dem kristallinen in den flüssigen Aggregatszustand überzuführen. Der Latentwärmespeicher ist dazu nahe am Motor angeordnet und wird während der Fahrt „aufgeladen". Dieser Latentwärmespeicher kann dann jederzeit Wärme abgeben, mit der das Wärmekissen in der Polsterung wiederum „aufgeladen" werden kann.
Auch die Wärme eines Hilfsaggregats kann zum Überführen der Flüssigkeit aus dem kristallinen in den flüssigen Aggregatszustand verwendet werden. Ein derartiges Hilfsaggregat kann beispielsweise eine Standheizung oder eine APU (Auxiliary Power Unit) sein.

Claims

Polsterung in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass in die Polsterung zumindest ein flexibles Wärmekissen integriert ist, das mit einer unterkühlbaren Flüssigkeit gefüllt ist, die exotherm auskristallisieren kann, wobei das Wärmekissen je nach Aggregatszustand die Härte der Polsterung beeinflusst.
Polsterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen durch Beimischung von Füllstoffen zur Flüssigkeit auch im kristallisierten Zustand der Flüssigkeit eine elastische Verformbarkeit aufweist.
Polsterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen durch Beimischung von Füllstoffen zur Flüssigkeit im flüssigen Zustand der Flüssigkeit eine höhere Viskosität als ohne Füllstoffe aufweist.
Polsterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polsterung Teil eines Fahrzeugsitzes ist.
Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polsterung Teil eines Bedienelements, wie eines Lenkrads oder eines Schaltknaufs, ist.
Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polsterung Teil einer Innenraumverkleidung des Fahrzeugs ist.
Polsterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen mit Natriumacetat-Trihydrat gefüllt ist.
Polsterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen durch eine elektrische Heizung aus dem kristallinen in den flüssigen Aggregatszustand übergeführt werden kann.
Polsterung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die einen Betrieb der elektrischen Heizung nur ermöglichen, wenn eine Fahrzeugbatterie aufgeladen und der Ladezustand ausgeglichen ist.
Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen durch Nutzung der Motorwärme oder der Restmotorwärme aus dem kristallinen in den flüssigen Aggregatszustand übergeführt werden kann.
Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen durch Nutzung der Wärme eines Latentwärmespeichers aus dem kristallinen in den flüssigen Aggregatszustand übergeführt werden kann.
Polsterung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekissen durch Nutzung der Wärme eines Hilfsaggregats aus dem kristallinen in den flüssigen Aggregatszustand übergeführt werden kann.