DE10130731A1 - Adsorption cabin filter with cyclic regeneration for motor vehicles - Google Patents
Adsorption cabin filter with cyclic regeneration for motor vehiclesInfo
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Abstract
Description
Adsorptions-Innenraumfilter sind für die Anwendung in Kraftfahrzeugen zur Reinigung der Zuluft bekannt. Derzeit werden sie in einigen Fahrzeugen bereits serienmäßig eingesetzt. Gängige Innenraumfilter besehen zum einen aus einem Partikelfilter, häufig in Kombination mit einem Aktivkohlefilter, der zur Entfernung gasförmiger Luftverunreinigungen (z. B. Kohlenwasserstoffe, Gerüche, Stickoxide, etc.) dienen soll. Diese Adsorptions- Innenraumfilter dienen der Entfernung von hochsiedenden Kohlenwasserstoff- Verbindungen und Gerüchen aus der Zuluft der Lüftung. Adsorption cabin filters are for use in motor vehicles for cleaning the Supply air known. They are currently already being used as standard in some vehicles. Common cabin filters consist of a particle filter, often in combination with an activated carbon filter, which is used to remove gaseous air contaminants (e.g. Hydrocarbons, smells, nitrogen oxides, etc.) should serve. This adsorption Cabin filters are used to remove high-boiling hydrocarbon Connections and smells from the ventilation air.
Üblicherweise werden diese Filter in den Zuluftkanal des Lüftungssystems eingebaut. Die Adsorber-Filter werden üblicherweise in regelmäßigen Abständen (z. B. bei den Inspektionsintervallen) ausgetauscht. These filters are usually installed in the supply air duct of the ventilation system. The Adsorber filters are usually installed at regular intervals (e.g. at the Inspection intervals).
Aktivkohlefilter adsorbieren bekanntlich eine Reihe von gasförmigen Luftverunreinigungen. Dabei werden die Moleküle an die Oberfläche der Aktivkohle angelagert. Die Aufnahmekapazität des Filters ergibt sich folglich aus der verfügbaren freien inneren Oberfläche des Adsorbens. Je mehr Adsorbensmasse zur Verfügung steht, desto größere Mengen an Luftverunreinigungen können aufgenommen werden. Activated carbon filters are known to adsorb a number of gaseous air pollutants. The molecules are attached to the surface of the activated carbon. The The absorption capacity of the filter therefore results from the available free inner space Surface of the adsorbent. The more mass of adsorbent available, the larger Amounts of air pollution can be absorbed.
Bekanntlich wird die Adsorption der Luftverunreinigungen bestimmt durch das Sorptionsgleichgewicht zwischen der Konzentration in der Luft einerseits und der Beladung des Adsorbens (also der Konzentration der Schadstoffe auf der Aktivkohle) andererseits. Eine bestimmte Beladung X des Adsorbens steht im Gleichgewicht mit einer bestimmten Konzentration c der Luftverunreinigungen in der Luft. Bekanntlich wird das Sorptionsgleichgewicht in hohem Maße beeinflusst durch die Temperatur. Niedrige Temperaturen begünstigen dabei die Adsorption, höhere Temperaturen benachteiligen die Adsorption und begünstigen den umgekehrten Vorgang, die Desorption, bei der die bereits adsorbierten Luftverunreinigungen von der Oberfläche des Adsorbens wieder abgegeben werden und somit wieder in die Luft gelangen können. As is known, the adsorption of air pollution is determined by the Sorption balance between the concentration in the air on the one hand and the load the adsorbent (i.e. the concentration of pollutants on the activated carbon) on the other hand. A specific load X of the adsorbent is in equilibrium with a specific one Concentration c of air pollution in the air. As is well known, it will Sorption balance largely influenced by temperature. Low Temperatures favor the adsorption, higher temperatures disadvantage the Adsorption and favor the reverse process, the desorption, in which the already adsorbed air contaminants released from the surface of the adsorbent and can get back into the air.
Die Betriebsbedingungen des Aktivkohlefilters sind sehr starken Schwankungen unterworfen, deren Auswirkung auf die Adsorption bei diesem Anwendungsfall bisher nur unzureichend berücksichtigt wurden.
- - Die Temperaturen im Fahrzeug sind sehr starken witterungsbedingten Schwankungen unterworfen. Dies betrifft sowohl jahreszeitliche Schwankungen als auch stark tageszeitabhängige Schwankungen. Tageszeitliche Schwankungen sind in der warmen Jahreszeit besonders ausgeprägt. Während die Temperatur in der Nacht auf niedrige Werte fallen kann, können im stehenden Fahrzeug tagsüber bei starker Sonneneinstrahlung Temperaturen bis 80°C erreicht werden.
- - Dem überlagert werden witterungsbedingt starke Schwankungen der Luftfeuchtigkeit. Die relative Feuchte der Zuluft kann bei feuchtwarmem Wetter nahezu 100% erreichen.
- - Hinzu kommen stark schwankende Bedingungen hinsichtlich der Konzentrationen der Luftverunreinigungen in der Zuluft.
- - The temperatures in the vehicle are subject to very strong weather-related fluctuations. This affects both seasonal fluctuations and fluctuations depending on the time of day. Daytime fluctuations are particularly pronounced in the warm season. While the temperature can drop to low values at night, temperatures of up to 80 ° C can be reached in the stationary vehicle during the day in strong sunlight.
- - The weather-dependent fluctuations in humidity are superimposed on it. The relative humidity of the supply air can reach almost 100% in warm, humid weather.
- - In addition, there are strongly fluctuating conditions with regard to the concentrations of air pollution in the supply air.
Die nachteiligen Auswirkungen dieser schwankenden Betriebsbedingungen werden an späterer Stelle ausgeführt. The adverse effects of these fluctuating operating conditions are on executed later.
Eine weitere Limitierung der Adsorber-Filter ergibt sich aus deren begrenzter
Beladungskapazität. Diese ist aus den nachfolgenden Gründen begrenzt:
- - Die Verwendung von Adsorbens in Form einer Schüttung würde zwar eine hohe Adsorptionskapazität bieten, jedoch weist eine solche Schüttung einen großen Druckverlust bei der Durchströmung auf. Bei der vorliegenden Anwendung scheidet die Verwendung einer Schüttung wegen der zu hohen erforderlichen Leistung des Lüftungsgebläses aus.
- - Die Verwendung von Aktivkohlefasern scheidet in der Regel aus Kostengründen aus.
- - Häufig wird daher mit Aktivkohle beschichtetes Fasermaterial verwendet. Dabei ist jedoch die aufbringbare Adsorbensmasse gering. In der Folge ist auch die Beladungskapazität dieser Aktivkohlefilter gering.
- - Da der Druckverlust durch die gesamte Anordnung nicht wesentlich erhöht werden darf, sind auch die Größe und die Masse des Adsorbers begrenzt.
- - Die derart begrenzte Masse des Adsorbens bringt zwangsläufig eine nur relativ geringe Beladungskapazität mit sich.
- - The use of adsorbent in the form of a bed would offer a high adsorption capacity, but such a bed has a large pressure loss when flowing through. In the present application, the use of a bed is ruled out because of the too high required performance of the ventilation fan.
- - The use of activated carbon fibers is generally excluded for cost reasons.
- - Fiber material coated with activated carbon is therefore often used. However, the adsorbent mass that can be applied is low. As a result, the loading capacity of these activated carbon filters is also low.
- - Since the pressure drop through the entire arrangement must not be increased significantly, the size and mass of the adsorber are also limited.
- - The limited mass of the adsorbent inevitably entails only a relatively low loading capacity.
Bei den technisch bekannt gewordenen Aktivkohlefiltern werden die Filter in bestimmten Intervallen (z. B. bei den Fahrzeuginspektionen) ausgewechselt. In the case of the activated carbon filters that have become known technically, the filters are defined in certain Intervals (e.g. during vehicle inspections) changed.
Dabei ergeben sich die folgenden Nachteile: die üblichen langen Austauschintervalle ziehen eine fortschreitende Beladung des Aktivkohlefilters nach sich. Dabei kann für bestimmte Stoffe die Beladungskapazität des Adsorberfilters überschritten werden. In der Folge werden diese Stoffe nicht mehr oder zumindest nicht mehr vollständige von dem Adsorberfilter aufgenommen. Bei Stoffen mit einem hohen Siedepunkt und bei Geruchsstoffen bewirkt die Adsorption bei den üblichen Austauschintervallen zumindest noch eine gewisse Abreinigung. This has the following disadvantages: pull the usual long replacement intervals progressive loading of the activated carbon filter. It can be for certain Substances the loading capacity of the adsorber filter are exceeded. As a result these substances no longer or at least no longer completely from the adsorber filter added. With substances with a high boiling point and with odorous substances, this causes Adsorption at the usual exchange intervals at least some cleaning.
Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik bei Stoffen mit einem hohen Siedepunkt wurde gefunden, daß bei Stoffen mit einem niedrigen Siedepunkt (also z. B. gasförmigen Kohlenwasserstoffen) die Abreinigung durch Adsorption bereits nach einem kurzen Zeitraum nachläßt. Für eine Entfernung dieser Stoffe aus der Zuluft müßten die Adsorber-Filter nach erheblich kürzeren Zeiträumen ausgetauscht werden. In contrast to the known state of the art for substances with a high boiling point it was found that substances with a low boiling point (e.g. gaseous Hydrocarbons) cleaning by adsorption after a short period of time subsides. The adsorber filters would have to be removed to remove these substances from the supply air be exchanged for considerably shorter periods of time.
Hinzu kommt, daß die Beladung des Aktivkohlefilters auch von der Konzentration der Luftverunreinigungen in der Eintrittsluft abhängt. Bei häufigen Fahrten in stark belasteter Umgebung (z. B. Tunnel oder Innenstädte) kann daher ein häufigerer Wechsel der Adsorber- Filter erforderlich sein. In addition, the loading of the activated carbon filter also depends on the concentration of the Air pollution in the inlet air depends. For frequent trips in heavily used areas Environment (e.g. tunnels or inner cities), therefore, a more frequent change of the adsorber Filters may be required.
Ein Austausch der Filter in kurzen Abständen führt jedoch zu deutlichen Mehrkosten, zumal der Austausch in der Regel durch eine Fachwerkstatt erfolgt. Replacing the filters at short intervals, however, leads to significant additional costs, especially the exchange is usually carried out by a specialist workshop.
Weitere Nachteile bisher verwendeter Aktivkohlefilter ergeben sich aus folgenden
Gesichtspunkten:
- - Um einen desorptionsfreien Betrieb zu gewährleisten dürfen die Aktivkohlefilter nur bis zu einer geringen Beladung beladen werden. Zwar ist bei bestimmten Bedingungen eine weitere, höhere Beladung möglich, jedoch kann dann bei bestimmten Bedingungen (z. B. bei höheren Temperaturen im Fahrzeug) wiederum eine Desorption erfolgen.
- - Die maximal zulässige Beladung für einen desorptionsfreien Betrieb wird unter anderem begrenzt durch die maximale im Fahrzeug auftretende Temperatur.
- - To ensure desorption-free operation, the activated carbon filters may only be loaded up to a low load. A further, higher loading is possible under certain conditions, but desorption can then again take place under certain conditions (e.g. at higher temperatures in the vehicle).
- - The maximum permissible load for desorption-free operation is limited, among other things, by the maximum temperature occurring in the vehicle.
Zudem ist eine kontinuierliche Aufnahme der Schadstoffe im gesamten Einsatzintervall nicht
gewährleistet. Der Grund dafür wird aus der folgenden Betrachtung der
Adsorptionsbedingungen ersichtlich:
- - Im unbeladenen Neuzustand werden die Aktivkohlefilter eine gute Adsorption der Luftverunreinigungen aufweisen.
- - Nach einiger Betriebszeit wird sich eine teilweise Beladung des Aktivkohlefilters
einstellen. Nach größerer Betriebszeit kann aufgrund des Sorptionsgleichgewichts und
dessen Temperaturabhängigkeit die Wirkung von den Umgebungsbedingungen
abhängen.
Luftverunreinigungen, die bei niedrigen Temperaturen adsorbiert wurden, können beispielsweise (aufgrund des temperaturabhängigen Sorptionsgleichgewichts) bei höheren Temperaturen wieder desorbieren und damit wieder in die Innenraumluft gelangen.
Folgendes Beispiel möge dies erläutern: morgens werden bei niedrigen Temperaturen bei einer Fahrt im Stadtverkehr (höhere Konzentration an Luftverunreinigungen) die Luftverunreinigungen am dem Aktivkohlefilter adsorbiert. Bei den niedrigen Temperaturen kann der Aktivkohlefilter die Luftverunreinigungen bis zu niedrigen Konzentrationen abreinigen. Während der Parkphase mit einer hohen Sonneneinstrahlung erwärmt sich der Innenraum des Fahrzeugs auf Temperaturen bis zu 80°C. Je nach Position des Aktivkohlefilters in der Luftzuführung können ähnliche Temperaturen auch im Aktivkohlefilter auftreten. Bei diesen Temperaturen liegt das Sorptionsgleichgewicht wesentlich ungünstiger, die Desorption wird begünstigt. Dabei können (besonders bei fortgeschrittener Beladung des Aktivkohlefilters) die bereits adsorbierten Luftverunreinigungen von der Oberfläche des Aktivkohlefilters wieder abgegeben werden und so in die Innenraumluft gelangen. Dabei kann unter ungünstigen Bedingungen die Konzentration der Luftverunreinigungen im Innenraum deutlich höher liegen als wenn überhaupt kein Aktivkohlefilter vorhanden wäre. Mit zunehmender Betriebszeit und zunehmender Beladung des Aktivkohlefilters wird dieser Vorgang verstärkt auftreten.
- - In the unloaded new condition, the activated carbon filters will have a good adsorption of air pollution.
- - After some operating time, the activated carbon filter will be partially loaded. After a longer period of operation, the effect can depend on the ambient conditions due to the sorption equilibrium and its temperature dependence.
Air contaminants that have been adsorbed at low temperatures can desorb again at higher temperatures (due to the temperature-dependent sorption equilibrium) and thus get back into the indoor air.
The following example may explain this: In the morning at low temperatures when driving in city traffic (higher concentration of air pollution) the air pollution is adsorbed on the activated carbon filter. At the low temperatures, the activated carbon filter can clean the air pollution down to low concentrations. During the parking phase with high solar radiation, the interior of the vehicle heats up to temperatures of up to 80 ° C. Depending on the position of the activated carbon filter in the air supply, similar temperatures can also occur in the activated carbon filter. At these temperatures, the sorption equilibrium is much less favorable and desorption is favored. The air contaminants already adsorbed can be released from the surface of the activated carbon filter again (particularly when the activated carbon filter is loaded) and thus get into the indoor air. Under unfavorable conditions, the concentration of air pollution in the interior can be significantly higher than if there were no activated carbon filter at all. With increasing operating time and increasing loading of the activated carbon filter, this process will occur increasingly.
Bei den bisher bekannten Anordnungen von Aktivkohlefiltern kann dieser Effekt nur durch eine große Baugröße des Aktivkohlefilters oder durch ein sehr häufiges Austauschen des Aktivkohlefilters verringert werden. In the arrangements of activated carbon filters known to date, this effect can only be achieved by a large size of the activated carbon filter or by frequently replacing the Activated carbon filter can be reduced.
Ein weiterer nachteiliger Vorgang kann bei besonders hoher Luftfeuchtigkeit auftreten: Bei relativen Luftfeuchten über 80% können die für die Adsorption erforderlichen feinen Poren des Aktivkohlefilters durch Wassermoleküle vollständig belegt werden (sogenannte Kapillarkondensation). In diesem Fall stehen die feinen Poren für die Adsorption der Luftverunreinigungen nicht mehr zur Verfügung. Dadurch wird zum einen die Kapazität des Aktivkohlefilters erheblich verringert, zum anderen kann dabei auch eine Verdrängungsdesorption bereits adsorbierter Luftverunreinigungen erfolgen. Another disadvantageous process can occur with particularly high humidity: At Relative air humidity over 80% can create the fine pores required for adsorption of the activated carbon filter are completely occupied by water molecules (so-called Capillary condensation). In this case, the fine pores stand for the adsorption of the Air pollution is no longer available. As a result, the capacity of the Activated carbon filter significantly reduced, on the other hand, one can Displacement desorption of air pollution already adsorbed takes place.
Die bisherigen Ausführung zeigen, daß bisherige Adsorptionsfilter - besonders bei fortgeschrittener Beladung - eher als Glättungsfilter betrachtet werden können. Dabei werden bei hohen Konzentrationsspitzen zwar die Schadstoffe vom Filter aufgenommen, bei geringen Konzentrationen und insbesondere bei hohen Temperaturen können die bereits adsorbierten Schadstoffe wieder an die Luft abgegeben werden. The previous version show that previous adsorption filters - especially with advanced loading - can be seen more as a smoothing filter. In doing so at high concentration peaks, the pollutants are absorbed by the filter low concentrations and especially at high temperatures can already adsorbed pollutants are released into the air.
Aufgrund der beschriebenen Vorgänge stellt sich der Einsatz solcher Aktivkohlefilter zumindest für die Entfernung von Schadstoffen mit niedrigem Siedepunkt (z. B. gasförmigen Luftverunreinigungen) bisher unbefriedigend dar. Due to the processes described, the use of such activated carbon filters arises at least for the removal of pollutants with a low boiling point (e.g. gaseous Air pollution) has so far been unsatisfactory.
Zur Vermeidung des erforderlichen häufigen Austausches der Adsorber-Filter sind neuerdings Ausführungen bekannt geworden, bei denen der Adsorber-Filter durch eine Regeneration von den aufgenommenen Schadstoffen befreit wird. To avoid the need to replace the adsorber filter frequently recently become known versions in which the adsorber filter by a Regeneration is freed from the absorbed pollutants.
Ein Nachteil dieser Ausführungen besteht darin, daß die Regenerierung im ausgebauten Zustand außerhalb des Fahrzeugs erfolgen muß. Damit ergeben sich ähnliche Einschränkungen wie beim Wechsel des Adsorber-Filters. A disadvantage of these designs is that the regeneration in the expanded Condition must be done outside the vehicle. This results in similar ones Restrictions as when changing the adsorber filter.
Die bisher bekannt gewordenen Ausführungen mit einer Regenerierung im eingebauten Zustand haben den Nachteil eines hohen zusätzlichen Energiebedarfs, der sich durch die in der Regel elektrische Beheizung des Adsorber-Filters ergibt. The previously known versions with a regeneration in the built-in State have the disadvantage of a high additional energy requirement, which is reflected in the usually results in electrical heating of the adsorber filter.
Ein weiterer Nachteil dieser Lösungen besteht in dem zum Teil erheblichen apparativen Mehraufwand, der den praktischen Einsatz erheblich verteuert. Another disadvantage of these solutions is that the equipment is sometimes considerable Additional effort that makes the practical use considerably more expensive.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung zu entwickeln, mit der auch über einen
langen Zeitraum ein zuverlässiger Betrieb der Aktivkohlefilter erfolgen kann. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:
Für die Adsorption wird ein Adsorber verwendet, der in einer ersten Ausführung wie ein
konventioneller Adsorber oder Aktivkohlefilter aufgebaut sein kann. Die volle
Adsorptionsleistung dieses Adsorbers wird durch gezielte Desorption in bestimmten
Abständen sichergestellt. Die Erfindung stellt sich die weitere Aufgabe, diese Desorption mit
kleinstmöglichem apparativem Mehraufwand und mit kleinstmöglichem zusätzlichem
Energieaufwand durchzuführen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie folgt gelöst:
- - In der apparativ einfachsten Anordnung erfolgt die Desorption durch Rückspülen des Adsorbers. Dabei kann durch das vorhandene Lüftungsgebläse (das jedoch seine Förderrichtung ändern muß) Luft aus dem Innenraum verwendet werden. Diese kann in dem für die Fahrzeugheizung ebenfalls vorhandenen Wärmetauscher auf Desorptionstemperatur erhitzt werden. Damit ist geringem zusätzlichem apparativem Aufwand eine Desorption möglich.
- - Der geringste apparative Mehraufwand läßt sich realisieren, wenn der Adsorber in Stillstandszeiten des Kraftfahrzeugs in bestimmten Abständen durch gezielte Desorption regeneriert wird. Die Desorption erfolgt dabei durch vorgewärmte Luft. In einer apparativ besonders günstigen Ausführung wird die Desorptionsluft in dem für die Fahrzeugheizung vorhandenen Heizregister erwärmt. In einer besonders effektiven Ausführung kann die Desorption mit zusätzlich vorgereinigter Luft erfolgen.
- - Die Desorption kann am günstigsten unmittelbar nach Abstellen des Fahrzeugs erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt steht überschüssige Restwärme aus der Motorwärme zur Verfügung. In diesem Fall kann die Erhitzung der Desorptionsluft durch die Motorwärme erfolgen. Die Wärmeübertragung kann durch das Kühlwasser erfolgen. Dabei kann in einer besonders günstigen Anordnung die Erhitzung der Desorptionsluft durch den zur Fahrzeugheizung ohnehin vorhandenen Wärmetauscher erfolgen.
- - In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Erwärmung der Desorptionsluft ebenfalls durch die Motorwärme erfolgen, wobei die Wärmeübertragung jedoch durch Öl aus dem Ölkreislauf des Motors übertragen wird. In diesem Fall lassen sich höhere Temperaturen bei der Desorption erzeugen. Dadurch kann eine noch effektivere Desorption durchgeführt werden.
- - Das Gebläse kann dabei saugseitig, druckseitig oder zwischen den einzelnen Apparaten angeordnet werden.
An adsorber is used for the adsorption, which in a first embodiment can be constructed like a conventional adsorber or activated carbon filter. The full adsorption performance of this adsorber is ensured by targeted desorption at certain intervals. The invention has the further object of performing this desorption with the least possible additional outlay in terms of equipment and with the lowest possible additional expenditure of energy. According to the invention, this object is achieved as follows:
- - In the simplest arrangement, the desorption takes place by backwashing the adsorber. Air from the interior can be used through the existing ventilation fan (which, however, has to change its direction of delivery). This can be heated to desorption temperature in the heat exchanger that is also available for the vehicle heating. Desorption is thus possible with little additional equipment.
- - The least amount of additional equipment can be achieved if the adsorber is regenerated at specific intervals by targeted desorption during downtimes of the motor vehicle. The desorption takes place through preheated air. In a particularly advantageous embodiment, the desorption air is heated in the heating register available for the vehicle heating. In a particularly effective embodiment, desorption can be carried out with additionally pre-cleaned air.
- - The desorption can best be done immediately after parking the vehicle. At this point, excess residual heat from the engine heat is available. In this case, the desorption air can be heated by the engine heat. The heat transfer can take place through the cooling water. In a particularly favorable arrangement, the desorption air can be heated by the heat exchanger which is present anyway for vehicle heating.
- In a further embodiment of the invention, the desorption air can also be heated by the engine heat, but the heat transfer is transmitted by oil from the engine oil circuit. In this case, higher temperatures can be generated during the desorption. This enables an even more effective desorption to be carried out.
- - The blower can be arranged on the suction side, pressure side or between the individual devices.
- - In einer besonders günstigen Anordnung wird der Adsorber - in normaler Luft- Strömungsrichtung gesehen - vor dem Heizregister für die Fahrzeugheizung angeordnet (Fig. 1 und Fig. 2). Fig. 1 zeigt dabei die Durchströmung der Anordnung bei normaler Fahrzeuglüftung. Dabei werden die Luftverunreinigungen auf dem Adsorber adsorbiert und somit die Luft gereinigt. Die gereinigte Luft kann im Wärmetauscher erwärmt werden und nachfolgend dem Innenraum zugeführt werden. Fig. 2 zeigt die Schaltung während der Regenerierung des Adsorbers. Die Luft strömt hierbei entgegengesetzt durch die Anordnung. Die Luft wir zunächst im Wärmetauscher erhitzt und strömt nachfolgend durch den Adsorber. Dadurch wird das Adsorbens im Adsorber erwärmt und somit die Desorption eingeleitet. Die Desorptionsluft trägt die Luftverunreinigungen aus dem Adsorber aus. Nach Abschluß dieses Vorgangs steht der regenerierte Adsorber für eine erneute Adsorption wieder zur Verfügung. - (Figures 1 and Fig. 2.) Disposed in front of the heating coil for the vehicle heating system - In a particularly advantageous arrangement of the adsorber is - viewed in the normal air flow direction. Fig. 1 shows the flow through the arrangement with normal vehicle ventilation. The air pollution is adsorbed on the adsorber and thus the air is cleaned. The cleaned air can be heated in the heat exchanger and then fed into the interior. Fig. 2 shows the circuit during the regeneration of the adsorber. The air flows through the arrangement in the opposite direction. The air is first heated in the heat exchanger and then flows through the adsorber. This heats the adsorbent in the adsorber and initiates desorption. The desorption air carries the air contaminants out of the adsorber. After completion of this process, the regenerated adsorber is available again for a new adsorption.
-
- Dadurch kann im einfachsten Fall die Desorption nach Abstellen des Fahrzeugs wie folgt
ablaufen:
Nach Abstellen des Fahrzeugs wird durch das vorhandene Gebläse (welches zur Desorption allerdings die Drehrichtung ändert) ein kleiner Luftstrom aus dem Innenraum angesaugt. Dieser Luftstrom wird dann im Wärmetauscher durch das Kühlwasser erhitzt und nachfolgend durch den Adsorber geführt. - In the simplest case, the desorption can then proceed as follows after parking the vehicle:
After parking the vehicle, a small air flow is sucked in from the interior by the existing fan (which, however, changes the direction of rotation for desorption). This air flow is then heated in the heat exchanger by the cooling water and then passed through the adsorber. - - Die Temperatur des Kühlwassers von max. ca. 110°C (bei leichtem Überdruck im Kühlsystem) reicht für die Desorption aus. In vielen Fällen erreicht das Kühlwasser unmittelbar nach Abstellen des Motors bedingt durch die fehlende Fahrtkühlung seine höchste Temperatur, was im praktischen Betrieb durch das Einschalten des Kühlerventilators deutlich wird. - The temperature of the cooling water of max. approx. 110 ° C (with slight overpressure in the Cooling system) is sufficient for desorption. In many cases the cooling water reaches immediately after switching off the engine due to the lack of cooling highest temperature, which in practical operation by switching on the Radiator fan becomes clear.
- - Ein Vorteil dieser Anordnung besteht in dem geringen apparativen Aufwand für die Desorptionsschaltung, da alle Komponenten bereits vorhanden sind. Lediglich das Gebläse muß bei diesem Betrieb mit umgekehrter Laufrichtung eine kleine Luftmenge fördern. - An advantage of this arrangement is the low outlay on equipment for the Desorption circuit, since all components are already available. Just that Blower must run a small amount of air in this reverse direction operation promote.
- - Zudem wird bei dieser Anordnung vermieden, daß im Heizbetrieb vorgewärmte Zuluft durch den Adsorber geführt wird. Dadurch bleibt eine bessere Adsorption gewährleistet. - In addition, this arrangement prevents preheated supply air in heating mode is led through the adsorber. This ensures better adsorption.
- - Im Falle von Fahrzeugen mit Klimaanlage kann es besonders günstig sein, den Adsorber - in normaler Luft-Strömungsrichtung gesehen - nach dem Luftkühler (Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs) anzuordnen (Fig. 3). - In the case of vehicles with air conditioning, it can be particularly favorable to arrange the adsorber - seen in the normal air flow direction - after the air cooler (heat exchanger of the refrigerant circuit) ( FIG. 3).
- - In diesem Fall wird im Kühlbetrieb gekühlte Luft durch den Adsorber geführt. Dadurch wird das Sorptionsgleichgewicht günstig beeinflusst. Bei diesem Betrieb können die Luftverunreinigungen auf besonders niedrige Konzentrationen verringert werden. Dadurch läßt sich eine besonders hohe Luftqualität im Innenraum erzeugen. - In this case, cooled air is led through the adsorber in cooling mode. This will influences the sorption balance favorably. In this operation, the Air pollution can be reduced to particularly low concentrations. Thereby a particularly high air quality can be generated in the interior.
- - Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß - insbesondere bei feuchtwarmer Witterung - im Luftkühler ein Teil der Luftfeuchtigkeit auskondensiert. Daher wird Luft mit einem geringeren Wassergehalt durch den Adsorber geführt. Dadurch wird die Anlagerung von Wasser in den Poren des Adsorbers verringert. - Another advantage is that - especially in warm, damp weather - in Air cooler condenses some of the humidity. Therefore, air with one lower water content passed through the adsorber. This will add Water in the pores of the adsorber is reduced.
- - In Kombination mit dem vorausgegangenen Merkmal ergibt sich bei Fahrzeugen mit Klimaanlage eine besonders günstige Anordnung des Adsorbers zwischen dem Luftkühler und dem Wärmetauscher für die Fahrzeugheizung (Fig. 4). Fig. 4 zeigt diese Anordnung des Adsorbers zwischen dem Wärmetauscher der Kühlkreislaufs und dem Wärmetauscher des Heizkreislaufs. - In combination with the preceding feature, a particularly favorable arrangement of the adsorber between the air cooler and the heat exchanger for the vehicle heating results in vehicles with air conditioning ( FIG. 4). Fig. 4 shows this arrangement of the adsorber between the heat exchanger of the cooling circuit and the heat exchanger of the heating circuit.
- - In diesem Fall lassen sich die Vorteile der beiden vorgenannten Merkmale verbinden. - In this case, the advantages of the two aforementioned features can be combined.
- - Wird - in Strömungsrichtung gesehen - nach dem Luftkühler, jedoch vor dem Adsorber ein Wärmetauscher angeordnet, so kann die Luft nach dem Auskondensieren der Feuchte wieder teilweise erwärmt werden, wodurch sich die relative Feuchte der Luft verringert. Dadurch wird die Adsorption von Wasser im Adsorber weiter verringert (Fig. 5). Fig. 4 zeigt diese Anordnung eines zusätzlichen Wärmetauschers zwischen dem Luftkühler und dem Adsorber. - If - seen in the direction of flow - a heat exchanger is arranged after the air cooler, but before the adsorber, the air can be partially heated again after the moisture has condensed out, which reduces the relative humidity of the air. This further reduces the adsorption of water in the adsorber ( Fig. 5). Fig. 4 shows this arrangement of an additional heat exchanger between the air cooler and the adsorber.
- - Die Desorptionsluft wird, wie vorausgehend beschrieben, im vorhandenen Wärmetauscher durch das heiße Kühlwasser des Motors erhitzt und nachfolgend durch den Adsorber geführt. - The desorption air is, as described above, in the existing Heat exchanger heated by the engine's hot cooling water and then by led the adsorber.
- - In einer anderen Ausgestaltung kann die Desorptionsluft in einem Wärmetauscher durch Öl aus dem Ölkreislauf des Motors erhitzt werden. Dadurch lassen sich höhere Temperaturen für die Desorption erzeugen. In another embodiment, the desorption air can pass through in a heat exchanger Oil from the engine oil circuit is heated. This allows higher Generate temperatures for desorption.
- - Alternativ kann die Desorptionsluft durch eine elektrische Heizung erhitzt werden. In diesem Fall kann eine höhere Temperatur der Desorptionsluft erreicht werden. - Alternatively, the desorption air can be heated by an electric heater. In In this case, a higher temperature of the desorption air can be reached.
- - In einer energetisch günstigen Kombination kann die Desorptionsluft zunächst im vorhandenen Wärmetauscher durch das heiße Kühlwasser oder durch das heiße Öl des Motors erhitzt werden und nachfolgend durch eine elektrische Heizung weiter erhitzt werden und nachfolgend durch den Adsorber geführt werden. (Fig. 6 und Fig. 7) In diesem Fall kann durch die zusätzlich elektrische Heizung eine höhere Temperatur der Desorptionsluft erreicht werden, während gleichzeitig durch die Vorwärmung durch das Kühlwasser bzw. durch das Öl Energie eingespart wird. Fig. 6 zeigt eine solche Anordnung einer zusätzlichen elektrischen Beheizung der Desorptionsluft in der Betriebsart Lüftung. Fig. 7 zeigt eine solche Anordnung einer zusätzlichen elektrischen Beheizung der Desorptionsluft in der Betriebsart Regenerierung (Desorption). - In an energetically favorable combination, the desorption air can first be heated in the existing heat exchanger by the hot cooling water or by the hot oil of the engine and then further heated by an electric heater and then passed through the adsorber. ( Fig. 6 and Fig. 7) In this case, a higher temperature of the desorption air can be achieved by the additional electrical heating, while at the same time energy is saved by preheating by the cooling water or by the oil. Fig. 6 shows such an arrangement of an additional electrical heating of the desorption air in the ventilation mode. FIG. 7 shows such an arrangement of additional electrical heating of the desorption air in the regeneration mode (desorption).
- - In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Adsorber in wärmeleitender Verbindung mit einem Wärmetauscher stehen der durch Kühlwasser oder Öl erhitzt wird. In diesem Fall wird Wärme auch direkt auf das Adsorbens übertragen. Dadurch muß nicht die gesamte Wärme durch die Desorptionsluft übertragen werden. Daher genügt bei dieser Ausgestaltung ein kleinerer Desorptionsluftstrom. Somit ist hierbei eine noch kleinere Gebläseleistung ausreichend. (vgl. Fig. 17 . . . 20). - In a further advantageous embodiment of the invention, the adsorber can be in heat-conducting connection with a heat exchanger which is heated by cooling water or oil. In this case, heat is also transferred directly to the adsorbent. As a result, the entire heat does not have to be transferred through the desorption air. Therefore, a smaller desorption air flow is sufficient in this embodiment. An even smaller blower output is therefore sufficient. (see Fig. 17 ... 20).
- - In der apparativ einfachsten Anordnung kann die Desorptionsluft aus dem Innenraum angesaugt werden. - In the simplest arrangement, the desorption air from the interior be sucked in.
- - Alternativ kann die Desorptionsluft über eine separate Leitung aus der Außenluft angesaugt werden. - Alternatively, the desorption air from the outside air via a separate line be sucked in.
- - Im Falle der Ansaugung von Außenluft kann diese durch einen kleinen vorgeschalteten Adsorber gereinigt werden (Fig. 8 und Fig. 9). - If outside air is sucked in, it can be cleaned by a small upstream adsorber ( Fig. 8 and Fig. 9).
-
- Dieser Adsorber für die Desorptionsluft kann im normalen Fahrbetrieb durch Spülung mit
gereinigter und ggf. erhitzter Innenraumluft wieder desorbiert werden. (Fig. 10)
Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 10 zeigen eine beispielhafte Anordnung der Ansaugung der Desorptionsluft aus der Außenluft und der Reinigung dieser Desorptionsluft durch einen zusätzlichen Desorptionsluft-Adsorber. Im Normalen Lüftungsbetrieb (Fig. 8) braucht der zusätzliche Desorptionsluft-Adsorber nicht durchströmt zu werden. Fig. 9 zeigt die Schaltung während der Regenerierung des Haupt-Adsorbers. Dabei wird Außenluft angesaugt, im Desorptionsluft-Adsorber gereinigt, anschließend im Wärmetauscher erhitzt, ggf. in einer zusätzlichen elektrischen Heizung weiter erhitzt und daß durch den Adsorber geleitet, wobei dieser Regeneriert (desorbiert) wird.
In gewissen zeitlichen Abständen muß dann auch der zusätzliche Desorptionsluft- Adsorber regeneriert werden. Die Schaltung hierfür ist in Fig. 10 dargestellt.
Die Anordnungen in Fig. 8 bis Fig. 10 zeigen nur beispielhafte Anordnungen. Der zusätzliche Desorptionsluft-Adsorber kann z. B. auch in einer Schaltung ohne zusätzliche elektrischen Heizung angeordnet werden. Es ist auch möglich während der Regenerierung des zusätzlichen Desorptionsluft-Adsorbers (Fig. 10) einen Teil der Luft dem Innenraum zuzuführen und nur den anderen Teil der Luft für die Desorption des zusätzlichen Desorptionsluft-Adsorbers zu verwenden. Außerdem kann die Öffnung der Desorptionsluft-Ansaugleitung durch eine zusätzliche Klappe gesteuert werden. - In normal driving, this adsorber for the desorption air can be desorbed again by flushing with cleaned and possibly heated interior air. ( Fig. 10)
Fig. 8, Fig. 9 and Fig. 10 show an exemplary arrangement of the suction of the desorption air from the outside air and the purification of these desorption desorption by an additional adsorber. In normal ventilation operation ( Fig. 8), the additional desorption air adsorber does not need to be flowed through. Fig. 9 shows the circuit during regeneration of the main adsorber. Outside air is sucked in, cleaned in the desorption air adsorber, then heated in the heat exchanger, possibly further heated in an additional electric heater and passed through the adsorber, which is regenerated (desorbed).
The additional desorption air adsorber must then be regenerated at certain time intervals. The circuit for this is shown in Fig. 10.
The arrangements in Figs. 8 through Fig. 10 show only exemplary arrangements. The additional desorption air adsorber can e.g. B. can also be arranged in a circuit without additional electrical heating. It is also possible during the regeneration of the additional desorption air adsorber ( FIG. 10) to supply part of the air to the interior and to use only the other part of the air for the desorption of the additional desorption air adsorber. In addition, the opening of the desorption air intake line can be controlled by an additional flap.
- - Die Desorptionsluft kann durch das vorhandene Gebläse gefördert werden, sofern dieses für die Rückwärtsförderung ausgelegt wird. - The desorption air can be conveyed by the existing fan, if this is designed for backward funding.
- - Alternativ kann die Desorptionsluft durch ein separates Gebläse gefördert werden. Dies kann zur Förderung von kleinen Desorptionsluftmengen sinnvoll sein. Diese Anordnung kann besonders in Verbindung mit einer elektrischen Heizung sinnvoll sein. - Alternatively, the desorption air can be conveyed by a separate fan. This can be useful for conveying small amounts of desorption air. This arrangement can be particularly useful in connection with an electric heater.
- - Im einfachsten Fall erfolgt die Desorption in regelmäßigen Abständen nach dem Abstellen des Fahrzeugs. Dabei können im einfachsten Fall bestimmte Zeit-Intervalle für die Desorption vorgegeben werden. Nach Ablauf dieses Intervalls wird die Desorption nach dem nächsten Abstellen des Fahrzeugs automatisch durchgeführt. - In the simplest case, desorption takes place at regular intervals after it has been switched off of the vehicle. In the simplest case, certain time intervals for the Desorption can be specified. After this interval, the desorption becomes after the next time the vehicle is parked.
- - Bei besonderen Anforderungen oder bei einer Fahrt durch besonders belastete Luft könnte zudem manuell eine Desorption angefordert werden. In diesem Fall wird nach dem nächsten Abstellen des Fahrzeugs ein Desorptionszyklus durchgeführt. - For special requirements or when driving through particularly polluted air desorption could also be requested manually. In this case, after next descent of the vehicle, a desorption cycle is carried out.
-
- Alternativ kann die Konzentration der Luftverunreinigungen mit einem Sensor gemessen
werden. Die Verwendung eines Sensors zur Bestimmung des Durchbruchs des Adsorbers
wäre dabei zwar denkbar, jedoch nicht unbedingt sinnvoll, da ein solcher Betriebszustand
überhaupt vermieden werden soll.
Günstiger ist es z. B. die Konzentration der Luftverunreinigungen in der einströmenden Umgebungsluft zu messen. Daraus und aus weiteren Daten, z. B. der Temperatur und der Feuchte der einströmenden Luft oder der Temperatur des Adsorbers, der Temperatur des Kühlwassers sowie der Zeit seit der letzten Desorption können dann optimierte Regenerierzyklen berechnet werden. Diese Steuerung hat den Vorteil, daß z. B. im Sommer andere Regenerierzyklen berechnet werden können als im Winter. Zudem kann durch einfache Auswertung dieser Daten eine Adaption der Desorptionszyklen an unterschiedliche klimatische Bedingungen erfolgen.
Ein weiterer Vorteil dieser Messungen besteht darin, daß eine Desorption z. B. bei besonders gering verunreinigter Umgebungsluft durchgeführt werden kann. Durch Nutzung dieser gering belasteten Umgebungsluft braucht die Desorptionsluft nicht vorher gereinigt werden. - Alternatively, the concentration of air pollution can be measured with a sensor. The use of a sensor to determine the breakthrough of the adsorber would be conceivable, but not necessarily useful, since such an operating state is to be avoided at all.
It is cheaper, for. B. to measure the concentration of air pollution in the incoming ambient air. From this and from other data, e.g. B. the temperature and the humidity of the incoming air or the temperature of the adsorber, the temperature of the cooling water and the time since the last desorption, then optimized regeneration cycles can be calculated. This control has the advantage that, for. B. Different regeneration cycles can be calculated in summer than in winter. In addition, by simply evaluating these data, the desorption cycles can be adapted to different climatic conditions.
Another advantage of these measurements is that a desorption z. B. can be carried out with particularly lightly polluted ambient air. By using this slightly polluted ambient air, the desorption air does not need to be cleaned beforehand. -
- Bei Beheizung der Desorptionsluft über das Kühlwasser kann der Desorptionszyklus
durch die Temperatur des Kühlwassers und durch dessen gespeicherte Wärmemenge
begrenzt sein.
In diesem Fall kann eine Steuerung aus der Desorptionstemperatur und der Desorptionszeit den erreichten Regenerierzustand berechnen und daraus das nächste Regenerierintervall festlegen. - When the desorption air is heated via the cooling water, the desorption cycle can be limited by the temperature of the cooling water and the amount of heat it stores.
In this case, a controller can calculate the achieved regeneration state from the desorption temperature and the desorption time and use this to determine the next regeneration interval. - - In den o. g. Fällen (mit Beheizung durch das Kühlwasser) soll eine Desorption unmittelbar nach Abstellen des Fahrzeugs erfolgen, solange das Kühlwasser noch seine hohe Betriebstemperatur besitzt. Eine Logikschaltung kann die Desorption verhindert, falls im Stand des Fahrzeugs die Lüftung eingeschaltet wird. - In the above Cases (with heating by the cooling water) should desorption immediately after parking the vehicle as long as the cooling water is still high Operating temperature. A logic circuit can prevent desorption if in When the vehicle is stationary the ventilation is switched on.
- - Unter besonders ungünstigen Verhältnissen kann eine Desorption nach den o. g. Ausführungen auch während der Fahrt durchgeführt werden. In diesem Fall steht jedoch während dieser Desorptionszeit die Fahrzeuglüftung und die Fahrzeugbeheizung nicht zur Verfügung. - Under particularly unfavorable conditions, desorption according to the above. Executions can also be carried out while driving. In this case, however During this desorption period, the vehicle ventilation and vehicle heating are not available Available.
-
- Eine besonders komfortable Bauweise ist unter dem Stichwort "Zweikanal Adsorber"
beschrieben. Dabei ist eine Regenerierung während des Betriebs des Fahrzeugs möglich.
Die vorstehend beschriebenen Steuerzyklen können bei dieser Anordnung die Desorption eines Kanals auch während der Fahrt auslösen. - A particularly comfortable design is described under the keyword "two-channel adsorber". Regeneration during operation of the vehicle is possible.
With this arrangement, the control cycles described above can trigger the desorption of a channel even while driving.
Für die kontinuierliche Adsorption von leichtflüchtigen Stoffen sind nur geringe Standzeiten zu erwarten. Daher müssen Desorptionszyklen in relativ kurzen Abständen durchgeführt werden. Insbesondere für vielgenutzte Fahrzeuge (z. B. beruflich genutzte Fahrzeuge, Taxis, etc.) kann es daher sinnvoll sein, die Desorption während des Fahrbetriebs zu ermöglichen. Mit den vorgenannten Anordnungen ist dies prinzipiell möglich, jedoch kann dann während der Desorption keine Lüftung des Fahrzeugs erfolgen. Mit den im folgenden beschriebenen Ausführungen kann ein gleichzeitiger Ablauf von Desorption und Fahrzeuglüftung und Fahrzeugheizung erreicht werden.
- - Eine weitere Variante stellt die Verwendung von zwei getrennten Adsorbern dar. Dies entspricht der Verwendung getakteter Adsorber oder von Rotoradsorbern in verfahrenstechnischen Anwendungen. Dabei kann die Desorption eines Adsorbers während des Betriebs des jeweils anderen Adsorbers erfolgen. Als Nachteil ist jedoch der erheblich größere apparative Aufwand zu sehen.
- - Zur Verringerung des apparativen Mehraufwands ist insbesondere die Anordnung jeweils eines Adsorbers in den zwei getrennten Kanälen (z. B. links und rechts) der Fahrzeuglüftung bzw. -Klimatisierung möglich. Ist eine solche getrennte Heizung/Klimatisierung im Fahrzeug bereits vorhanden (z. B. in Fahrzeugen der gehobenen Klassen), so sind auch zumindest einige der benötigten Komponenten (Wärmetauscher und ggf. auch Gebläse) ohnehin für beide Lüftungskanäle vorhanden. Wird in diesem Fall in jeden der beiden Lüftungs-Kanäle ein Adsorber integriert, so kann auf relativ einfache Weise eine getrennte Adsorption und Desorption realisiert werden. Dabei ergibt sich zwar während der Desorption eines der Adsorber eine eingeschränkte Funktionalität des jeweiligen Lüftungskanals, dafür ist der apparative Mehraufwand jedoch sehr gering. Durch eine Steuerung kann zudem die Desorption zu solchen Zeitpunkten erfolgen, wenn die Lüftung des zweiten Kanals ohnehin nicht benötigt wird.
- - Bei der vorstehend genannten Bauart erfolgt die Auslegung dabei so, daß im Normalzustand beide Adsorber parallel betrieben werden können. Bei nahendem Ablauf des Regenerierintervalls wird dann einer der Adsorber desorbiert, während der andere Adsorber weiter betrieben wird. Nach erfolgter Desorption des einen Adsorbers wird dann der andere Adsorber desorbiert. (Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13). Fig. 11 zeigt den Zweikanal- Adsorber mit getrennten Lüftungskanälen in der Betriebsart Lüftung. Die Schaltung für die Regenerierung von Kanal 1 ist in Fig. 12 dargestellt. Analog ist die Schaltung für die Regenerierung von Kanal 2 in Fig. 13 dargestellt. Bei den hier beispielhaft gezeigten Anordnungen besitzt jeder der beiden Kanäle ein eigenes Gebläse. Möglich sind aber auch Anordnungen mit nur einem Gebläse, wobei die Strömung der Luft über Klappen gesteuert wird.
- - Neben der vorstehend genannten Auslegung für eine eingeschränkte Adsorption (z. B. nur
mit reduzierter Luftmenge) während der Desorptionszeit eines der beiden Adsorber kann
in einer apparative aufwendigeren Anordnung auch eine Lösung mit zwei vollwertigen
Adsorbern erfolgen. Dies erfordert jedoch eine getrennte Luftführung und die jeweilige
Umschaltung der Luftströme über Klappen (Fig. 14, Fig. 15, Fig. 16). Fig. 14 zeigt diese
Zweikanal Anordnung in der Betriebsart Lüftung, erkennbar an der in Fig. 14
gezeichneten Stellung der Klappen. Fig. 15 zeigt die Anordnung in der Betriebsart
Regenerierung des Kanals 2 Fig. 16 zeigt die analoge Anordnung in der Betriebsart
Regenerierung des Kanals 1.
Am Beispiel von Fig. 15 soll die Desorption des Adsorbers in Kanal 2 beschrieben werden: Bei dieser in Fig. 15 beispielhaft gezeigten Anordnung wird Außenluft vom Gebläse angesaugt, durch die Klappenstellung auf Kanal 1 geleitet, dort im Adsorber gereinigt anschließend in Kanal 2 im Wärmetauscher erhitzt und durch den Adsorber im Kanal 2 geführt, wobei sie diesen Adsorber im Kanal 2 desorbiert. Durch die gezeichnete Klappenstellung wird diese Desorptionsluft anschließend an die Umgebung abgegeben.
Es ist bei dieser Anordnung auch möglich über die zum Innenraum führende Klappe einen Teilstom der in Kanal 1 gereinigten Luft dem Innenraum zuzuführen und nur den restlichen Luftstrom für die Desorption von Kanal 2 zu verwenden. Diese Möglichkeit ist nicht abgebildet. Dazu müßte die zum Innenraum führende Klappe teilweise geöffnet werden. Dabei läßt sich über den Grad der Klappenöffnung das Verhältnis der Luftmengen zwischen der zum Innenraum führenden Luft und der für die Desorption des Kanals 2 verwendeten Luft einstellen. - - Ein zusätzlicher Vorteil dieser Zweikanal-Adsorber Lösung besteht darin, daß für die Desorption gereinigte Luft zur Verfügung steht.
- - Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß während der Fahrt stets Kühlwasser gleicher Temperatur zur Verfügung steht. Somit ist der Desorptionszyklus zeitlich nicht begrenzt, sondern kann auch über eine längere Zeitspanne erfolgen.
- - Another variant is the use of two separate adsorbers. This corresponds to the use of clocked adsorbers or rotor adsorbers in process engineering applications. The desorption of one adsorber can take place during the operation of the other adsorber. A disadvantage, however, is the considerably greater expenditure on equipment.
- - In order to reduce the additional expenditure on equipment, it is possible in particular to arrange one adsorber in each of the two separate channels (e.g. left and right) of the vehicle ventilation or air conditioning. If such a separate heating / air conditioning system already exists in the vehicle (e.g. in vehicles of the higher classes), then at least some of the required components (heat exchanger and possibly also blower) are available for both ventilation channels anyway. If an adsorber is integrated in each of the two ventilation channels in this case, separate adsorption and desorption can be implemented in a relatively simple manner. Although there is a restricted functionality of the respective ventilation duct during the desorption of one of the adsorbers, the additional outlay on equipment is very low. A control can also be used for desorption at times when ventilation of the second channel is not required anyway.
- - In the case of the design mentioned above, the design is such that, in the normal state, both adsorbers can be operated in parallel. When the regeneration interval approaches, one of the adsorbers is then desorbed while the other adsorber continues to operate. After desorption of one adsorber, the other adsorber is then desorbed. ( Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13). Fig. 11 shows the two-channel adsorber with separate ventilation channels in the ventilation mode. The circuit for the regeneration of channel 1 is shown in Fig. 12. Analogously, the circuit for the regeneration of channel 2 is shown in FIG. 13. In the arrangements shown here by way of example, each of the two channels has its own fan. Arrangements with only one blower are also possible, the flow of the air being controlled via flaps.
- - In addition to the above-mentioned design for a restricted adsorption (e.g. only with a reduced amount of air) during the desorption time of one of the two adsorbers, a solution with two fully-fledged adsorbers can also be provided in a more complex arrangement. However, this requires a separate air guide and the respective change-over of the air currents above the flaps (Fig. 14, Fig. 15, Fig. 16). FIG. 14 shows this two-channel arrangement in the ventilation operating mode, recognizable from the position of the flaps shown in FIG. 14. FIG. 15 shows the arrangement in the regeneration mode of channel 2. FIG. 16 shows the analog arrangement in the regeneration mode of channel 1 .
The desorption of the adsorber in channel 2 is to be described using the example of FIG. 15: With this arrangement shown by way of example in FIG. 15, outside air is sucked in by the blower, passed through the flap position to channel 1 , and then cleaned in the adsorber in channel 2 in the heat exchanger heated and passed through the adsorber in channel 2 , desorbing this adsorber in channel 2 . This desorption air is then released to the environment through the drawn flap position.
With this arrangement it is also possible to supply a partial flow of the air cleaned in duct 1 to the interior via the flap leading to the interior and to use only the remaining air flow for the desorption of duct 2 . This option is not shown. To do this, the flap leading to the interior would have to be partially opened. The ratio of the air quantities between the air leading to the interior and the air used for the desorption of the channel 2 can be adjusted via the degree of the flap opening. - - An additional advantage of this two-channel adsorber solution is that purified air is available for desorption.
- - Another advantage results from the fact that cooling water of the same temperature is always available while driving. The desorption cycle is therefore not limited in time, but can also take place over a longer period of time.
- - Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der geringeren benötigten Masse an Adsorbens aufgrund der Desorption in kürzeren Intervallen. Dadurch können auch teurere Adsorbentien (z. B. hydrophobe Zeolithe) verwendet werden. Bei Verwendung solcher Materialien kann die Aufnahme von Wasser auch bei hoher relativer Luftfeuchte ausgeschlossen werden. - Another advantage of the solution according to the invention is the lower required Mass of adsorbent due to desorption in shorter intervals. This allows more expensive adsorbents (e.g. hydrophobic zeolites) can also be used. at Using such materials can increase water absorption even at high relative Humidity can be excluded.
- - Die Luft zur Desorption des Adsorbers kann wie in den genannten Ausführungen beschrieben in einem Wärmetauscher erhitzt und nachfolgend dem Adsorber zugeführt werden. Dabei wird das Adsorbens im Adsorber durch die heiße Luft erwärmt, was zur Desorption führt. - The air for desorption of the adsorber can be as in the above versions heated in a heat exchanger and subsequently fed to the adsorber become. The adsorbent in the adsorber is heated by the hot air, which leads to Desorption leads.
-
- Es kann vorteilhaft sein, wenn das Adsorbens nicht durch die Luft, sondern durch eine
eigene Wärmequelle erhitzt wird. In diesem Fall erfolgt die Beheizung des Adsorbens
unabhängig vom Luftstrom und insbesondere unabhängig von der Luftmenge. Dadurch
kann die Desorption auch mit kleineren Luftstrom erfolgen.
Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß das Adsorbens in wärmeleitendem Kontakt mit einer Wärmequelle angeordnet wird. Dabei kann, wie in Fig. 17 beispielhaft gezeigt, die Wärmequelle aus einem Hohlkörper bestehen, der durch ein Wärmeträgermedium, z. B. Kühlwasser oder Motoröl durchströmt wird. Fig. 17 stellt beispielhaft eine mögliche Ausführung dar.
Ein wärmeleitende Kontakt mit einer Wärmequelle kann auch dadurch erfolgen, daß das Adsorbens in Kontakt mit wärmeleitenden Elementen angeordnet wird, die wiederum in Wärmeleitendem Kontakt mit einer Wärmequelle stehen. Dadurch kommt ebenfalls ein Wärmefluß zwischen der Wärmequelle und dem Adsorbens zustande. Fig. 18 zeigt diese Anordnung beispielhaft für eine mit einem Wärmeträger durchströmten Wärmequelle, darauf angeordneten wärmeleitenden Platten (Rippen) und zwischen diesen Platten angeordnetem Adsorbens.
Fig. 19 zeigt eine weitere beispielhafte Anordnung, bei der in der Art eines Wärmetauschers wärmeleitende Rippen auf Rohre aufgebracht sind die von einem Wärmeträger durchströmt werden, und zwischen den Rippen sich das Adsorbens befindet.
Fig. 20 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführung, bei der die Wärmequelle aus eine elektrische Beheizung besitzt. - It can be advantageous if the adsorbent is not heated by the air, but by its own heat source. In this case, the adsorbent is heated independently of the air flow and in particular independently of the air volume. As a result, desorption can also take place with a smaller air flow.
This can e.g. B. done in that the adsorbent is arranged in thermally conductive contact with a heat source. Here, as shown by way of example in FIG. 17, the heat source consist of a hollow body which is separated by a heat transfer medium, e.g. B. cooling water or engine oil is flowed through. Fig. 17 exemplifies a possible implementation.
A heat-conducting contact with a heat source can also take place in that the adsorbent is arranged in contact with heat-conducting elements, which in turn are in heat-conducting contact with a heat source. This also results in a heat flow between the heat source and the adsorbent. Fig. 18 shows this arrangement example of a flow-through with a heat transfer heat source disposed thereon a heat conductive plates (ribs) and arranged between these plates adsorbent.
Fig. 19 shows another exemplary arrangement, are applied to pipes in the heat-conducting in the manner of a heat exchanger ribs which are flowed through by a heat carrier, and the adsorbent located between the ribs.
Fig. 20 shows another exemplary embodiment in which the heat source of electrical heating has.
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