DE3443311A1

DE3443311A1 - Elektromotorisch antreibbares geblaese fuer eine fahrgastraum-belueftung

Info

Publication number: DE3443311A1
Application number: DE19843443311
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Dr.-Ing. 7031 Ehningen Münzel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-06-05
Also published as: DE3443311C2

Description

Elektromotorisch antreibbares Gebläse
für eine Fahrgastraum-Belüftung Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch antreibbares Gebläse für eine Fahrgastraum-Belüftung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-OS 23 53 486 als bekannt hervorgeht.
Belüftungsgebläse für Fahrzeuge haben, insbesondere dann, wenn die Schaufeln in geräuschgünstiger Weise in Drehrichtung nach vorne gekrümmt sind, die Eigenschaft, daß sie bei Staudruckeinfluß vermehrt Luft fördern und aufgrund dessen motorseitig vermehrt Strom aufnehmen.
Zu diesem Zweck ist bei dem zitierten Gebläse eine Konstantstromsteuerung in der Energieversorgung des Gebläsemotors vorgesehen, die bei Überschreiten eines einstellbaren Stromgrenzwertes die Stromzufuhr unterbricht Diese Konstantstromsteuerung enthält zumindest ein wärmeentwickelndes elektrisches Bauelement, beispielsweise einen Leistungstransistor, dessen Wärme abgeführt werden muß, sofern nicht dieses Bauteil entsprechend großzügig dimensioniert ist, was jedoch aus Kostengründen kaum in Betracht kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das wärmeentwickelnde Bauelement einer Drehzahlregelung oder einer Konstantstromsteuerung im Belastungsfalle besonders wirksam zu kühlen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Durch die wärmeleitende Ankopplung des wärmeentwickelnden Bauelementes an ein Flächenwärmerohr, welches seinerseits Teil der Luftführung des Gebläses ist, kommt es bei Einschaltung des Gebläses und bei Belastung des elektrischen Bauelementes selbsttätig zu einer intensiven Kühlung des Bauelementes, so daß dieses ohne weiteres kostengünstig sehr klein ausgelegt werden kann.
Zwar ist es aus der US-PS 3 209 062 oder aus der JP-OS 55-152 388 bekannt, wärmeentwickelnde elektronische Bauelemente durch Flächenwärmerohre zu kühlen, die in Form von mehrlagigen geblähten Teilverbundschichtkörpern ausgebildet sind. Bei diesen Kühlungen von elektrischen Bauteilen ist jedoch stets eine freie Konvektion vorgesehen gewesen, die nur eine mäßige Kühlung erbringt.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektromotorisch antreibbaren Fahrgastraum-Gebläses mit Konstantstromsteuerung und Wärmerohrkühlung für letztere, Figur 2 einen Querschnitt durch das Gebläse nach Figur 1, Figur 3 einen Querschnitt eines modifizierten Gebläses mit unterschiedlicher Einbaulage, Figur 4 ein Schaltschema für eine Konstantstromsteuerung, Figur 5 eine Schrägansicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Flächenwärmerohres mit darauf angebrachter, zu kühlender Konstantstromsteuerung und Figur 6 einen teilweisen Querschnitt durch das Flächenwärmerohr nach Figur 5.
Das in Figur 1 und 2 gezeigte Gebläse 1 weist einen Motor 2 auf und ein Gebläserad 8, welches beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit in Drehrichtung 14 nach vorne gekrümmten Schaufeln versehen ist, wodurch das Gebläserad besonders leise arbeitet. Das Gebläserad ist mit einer gehäuseartigen Luftführung 9 umgeben, welches den Luftstrom 10 nach dem Austritt aus dem Gebläserad zu einem Wärmetauscher 13 leitet.
Zur Drehzahleinstellung des Gebläses kann eine Drehzahlregelung in der Energieversorgung des Elektromotors vorgesehen sein, in der die Speisespannung für den Motor auf bestimmte Werte reduziert werden kann, so daß er langsamer als bei maximaler Spannungseinstellung läuft. Im einfachsten Fall kann es sich dabei um einen - gestuften oder auch stufenlosen - Vorwiderstand handeln. Dieser wird je nach Ausmaß der Spannungsabsenkung und dem Massendurchsatz durch das Gebläse mehr oder weniger stark erwärmt und muß demgemäß gekühlt werden.
auch andere Schaltungen zur Drehzahleinstellung sind denkbar, z. B. hochfrequent taktend arbeitende Drehzahlregelungen, die mit geringeren Verlusten arbeiten, die jedoch in der Regel dennoch ein wärmeentwickelndes elektrisches Bauelement enthalten, welches gekühlt werden muß.
Um bei Staudruckeinfluß durch das fahrende Fahrzeug den Luftdurchsatz und somit die Stromaufnahme des Motors 2 nicht ungebührlich ansteigen zu lassen, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der Energieversorgung des Elektromotors eine weitere Möglichkeit vorgesehen, nämlich eine Konstantstromsteuerung 3, von der eine denkbare Ausführungsart in Figur 4 im einzelnen dargestellt ist. Eine Konstanstromsteuerung ist - nebenbei bemerkt - auch ohne Drehzahleinstellung für den Gebläsemotor sinnvoll, da durch eine solche Schaltung eine überhöhte Stromaufnahme des Motors bei der Tendenz, staudruckbedingt vermehrt Luft durchzusetzen, verhindert werden soll. Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der aus der Batterie 15 gespeiste Elektromotor 2 in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke eines Leistungstransistors 4; außerdem ist in diesem Strompfad noch ein Meßwiderstand 7 eingeschaltet. Parallel zur Batterie 15 liegt ein Stellwiderstand 16, der als stufenloser oder auch als gestufter Widerstand ausgebildet sein kann; an ihm können unterschiedliche Spannungen zur Drehzahleinstellung des Gebläses abgegriffen werden. Diese Spannung wird auf den einen Eingang des Vergleichsverstärkers 6 geschaltet, dessen Ausgang mit der Basis des Leistungstransistors 4 verbunden ist. Der andere Eingang des Vergleichsverstärkers ist über einen Operationsverstärker 5 mittelbar mit dem Potential unmittelbar vor dem Meßwiderstand 7 verbunden. Solange das am Stellwiderstand 16 abgegriffene Potential größer ist als das am Ausgang des Operationsverstärkers 5 anstehende Potential, ist der Ausgang des Vergleichsverstärkers positiv, und der Leistungstransistor 4 wird in den leitenden Zustand gebracht. Dadurch wird der Elektromotor 2 mit Strom beaufschlagt. Sollte aus irgendeinem Grunde der aufgenommene Strom über einen Schwellwert anwachsen, so geht dies mit einem entsprechend großen Spannungsabfall über den Meßwiderstand 7 hinweg einher; die Folge davon ist, daß das Ausgangssignal am Operationsverstärker 5 über das am Stellwiderstand 16 abgegriffene Potential ansteigt. Dadurch wird der Ausgang des Vergleichsverstärkers negativ, und der Leistungstransistor 4 wird in den nichtleitenden Zustand überführt und die Stromversorgung zum Elektromotor 2 abgeschaltet.
Nachdem der Leistungstransistor im durchgeschalteten Zustand erhebliche Ströme übertragen muß, wird er sich bei kleiner Dimensionierung entsprechend erwärmen und muß demgemäß gekühlt werden, was in dem Schaltbild durch den strichlierten Umkreis angedeutet ist. Die in Figur 4 mit einer strichpunktierten Linie eingerahmten Elektronikbauteile sind in einem kleinen Kästchen untergebracht, welches wärmeleitend auf eine gekühlte Unterlage befestigt wird, wobei insbesondere die Wärmeleitung zu dem Leistungstransistor besonders leistungsfähig und großflächig ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist die Wärmeabfuhr von der Konstantstromsteuerung des Gebläsemotors durch ein Flächenwärmerohr 11 bzw. 11' (in Figur 3) bzw. 11" (in Figur 5) gelöst, wobei das Flächenwärmerohr in an sich bekannter Weise als mehrlagiger geblähter Teilverbundschichtkörper ausgebildet ist. Das Flächenwärmerohr 11, 11' bzw.
11" ist an einer innenseitig stark luftbeaufschlagten Stelle des Gebläses 1 bzw. 1' (Figur 3) in die Luftführung 9 bzw. 9' eingesetzt. Und zwar ist an der Einbaustelle des Flächenwärmerohres die Luftführung fensterartig ausgespart und das Flächenwärmerohr in die Aussparung eingesetzt. Dadurch übernimmt das Flächenwärmerohr teilweise auch die Funktion der gehäuseartigen Luftführung. Bei günstiger Anordnung kann es gleichzeitig die Funktion einer Wartungsklappe oder dergleichen übernehmen. Um der genannten Funktion der Luftführung gerecht zu werden, ist das Flächenwärmerohr entsprechend dem Wandungsverlauf der Luftführung an der Einbaustelle gekrümmt. Außerdem ist es auf der luftbeaufschlagten Seite möglichst glatt gestaltet, um nicht unnötigerweise Strömungswiderstände zu bieten. Aus diesem Grunde ist das zu kühlende Bauelement außenseitig am Flächenwärmerohr angeordnet und nicht etwa in dem Luftstrom 10 selber. Zwar ist es denkbar, die Konstantstromsteuerung auch auf der luftbeaufschlagten Innenseite des Flächenwärmerohres anzuordnen, weil dadurch eine noch intensivere Kühlung des wärmeentwickelnden Bauelementes zustande kommt, jedoch wird man diese Anordnung zweckmäßigerweise nur dann wählen, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten am Einbauort der Konstantstromsteuerung weniger hoch sind und dementsprechend die Strömungsverluste und die Geräuschentwicklung nur mäßig sind.
Die Wirkungsweise von Wärmerohren kann hier als bekannt unterstellt werden. Um den Kondensatrücklauf von den wärme abgebenden Stellen des Flächenwärmerohres zu den wärmeaufnehmenden Stellen durch Schwerkrafteinfluß zu begünstigen, sollte das Flächenwärmerohr und das an ihm befestigte wärmeentwickelnde Bauelement derart ausgebildet und im Gebläse angeordnet sein, daß bei betriebsfertiger Einbaulage des Gebläses sich das wärmeentwickelnde Bauelement an der geodätisch tiefsten Stelle des Flächenwärmerohres befindet. Außerdem sollten zur Vermeidung von Sammeltaschen für Kondensat die Einzelkanäle 12 des Flächenwärmerohres einen geodätisch stets ansteigenden oder höchstens horizontalen Verlauf haben Nachdem die Konstantstromsteuerung bzw. das in ihr enthaltene wärmeentwickelnde Bauelement eines Leistungstransistors 4 baulich relativ klein, das Flächenwärmerohr 11, 11' bzw. 11" aber relativ groß ist, sollten die Einzelkanäle 12 des Flächenwärmerohres sich strahlenförmig von dem wärmeentwickelnden Bauelement wegerstrecken. Dadurch wird das rücklaufende Kondensat stets wieder zu der wärmeentwicklenden Stelle zurückgeleitet. Auf diese Weise werden ebenfalls außerhalb liegende Kondensat-Sammeltaschen vermieden.
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Claims

Patentansprüche 1. Elektromotorisch antreibbares Gebläse für eine Fahrgastraum-Belüftung eines Fahrzeuges, mit einer Drehzahlregelung oder mit einer vorzugsweise auf unterschiedliche Grenzwerte einstellbaren Konstantstromsteuerung in der Energiezufuhr des Gebläsemotors, welche Drehzahlregelung bzw. Konstantstromsteuerung wenigstens ein wärmeentwickelndes elektrisches Bauelement enthält, ferner mit einer das Gebläserad gehäuseartig umgebenden Luftführung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens das oder die wärmeentwickelnden Bauelemente (4) der Drehzahlregelung bzw. Konstantstromsteuerung (3) wärmeleitend auf einem als mehrlagiger geblähter Teilverbundschichtkörper ausgebildeten Flächenwärmerohr (11, 11', 11") aufgebracht ist bzw. sind, das an einer innenseitig stark luftbeaufschlagten Stelle des Gebläses (1, 1') in die Luftführung (9, 9') eingesetzt ist.
2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Luftführung an der Einbaustelle des Flächenwärmerohres (11, 11', 11") fensterartig ausgespart und das Flächenwärmerohr (11, 11', 11") in die Aussparung eingesetzt ist.
3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenwärmerohr (11, 11', 11") entsprechend dem Wandungsverlauf der Luftführung (9, 9') an der Einbaustelle des Flächenwärmerohres (11, 11', 11") gebogen ist.
4. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die wärmeentwickelnden Bauelemente (4) nur auf der - in bezug auf den geführten Luftstrom (10) -außen liegenden Seite des Flächenwärmerohres (11, 11") angeordnet ist bzw. sind.
5. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die wärmeentwickelnden Bauelemente (4) in Einbaulage des Gebläses (1, 1') an der geodätisch tiefsten Stelle des Flächenwärmerohres (11, 11', 11") angebracht ist bzw. sind.
6. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenwärmerohr (11, 11', 11") zumindest in einer Erstreckungsrichtung - von dem oder den wärmeentwickelnden Bauelementen (4) ausgehend - einen geodätisch stets ansteigenden oder höchstens horizontalen Verlauf hat.
7. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichet, daß die luftbeaufschlagte Seite des Flächenwärmerohres (11, 11', 11") glattflächig gestaltet ist.
8. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Flächenwärmerohr (11, t 11',11") strahlenförmig von dem oder den wärmeentwickelnden Bauelementen (4) weglaufende Kanäle vorgesehen sind.