Darstellung
der Erfindung
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement der
eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiter zu bilden,
dass eine einwandfreie Funktionsfähigkeit bei problemloser Fertigung
und langer Lebensdauer gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird die
voran stehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach
ist ein Filterelement der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass der Stoff zumindest teilweise von einem Behältnis umschlossen ist, welches
dem Filtermedium zugeordnet ist.
In
erfindungsgemäßer Weise
ist zunächst
erkannt worden, dass ein Stoff, welcher von einem Behältnis umschlossen
ist, vor Verschmutzungen geschützt
wird. Des Weiteren ist erkannt worden, dass ein in einem Behältnis gefangener
Stoff sich nahezu nicht vom Filtermedium ablösen kann. Schließlich ist erkannt
worden, dass die Fertigung des Filterelements dadurch erheblich
vereinfacht wird, dass zunächst
das Filtermedium geschaffen und sodann ein bereits in einem Behältnis vorgesehener
Stoff mit dem Filtermedium verbindbar ist. In erfindungsgemäßer Weise
wird somit ein Filterelement realisiert, welches bei problemloser
Fertigung eine einwandfreie Funktionsfähigkeit und lange Lebensdauer
aufweist. Folglich ist die genannte Aufgabe gelöst.
In
besonders vorteilhafter Weise könnte
das Behältnis
mit dem Filtermedium unlösbar
verbunden sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein Verkleben des Behältnisses
mit dem Filtermedium. Ein Klebeprozess stellt einen kostengünstigen
und rasch durchführbaren
Fertigungsschritt dar. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass
der Stoff Randbereichen des Filtermediums zugeordnet ist. Das Filtermedium
könnte
streifenförmige
Rahmenelemente aufweisen, welche aus dem Filtermedium selbst oder einem ähnlichen
Stoff gefertigt sind und den Stoff beispielsweise durch Tränkung aufnehmen.
Denkbar ist auch, dass der Stoff zwischen zwei Rahmenelementen – quasi
in einer Tasche – eingefüllt ist.
Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt einem durch das Filtermedium
strömenden
Medium mit dem Stoff im Bereich der Randbereiche des Filtermediums
in Wirkung zu treten. Dabei ist denkbar, dass die streifenförmigen Rahmenelemente
mit dem Filtermedium verklebt oder mit diesem thermisch verbunden
sind.
Dem
Filtermedium könnte
ein Behältnis
reversibel zuordenbar sein. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt
die Verwendung eines so genannten Wegwerf-Behältnisses,
welches entsorgt oder neu befüllt
werden kann, wenn der Stoff verbraucht ist. Auf vorteilhafte Weise
kann hierdurch das Filtermedium weiter genutzt werden, in dem es
nämlich
durch ein neues Behältnis
ergänzt
wird. Dabei ist denkbar, dass das Behältnis durch Rastmittel im Filterelement festgelegt
werden kann. Ganz konkret könnte
hier vom Behältnis
zumindest ein Stift abragen, welcher in eine Nut im Filterelement
eindrückbar
ist, welche einen geringeren Durchmesser aufweist als der Stift.
Das
Behältnis
könnte
zumindest eine Wandung mit Ausnehmungen aufweisen. Die Ausnehmungen
erlauben dem zu filternden fluiden oder gasförmigen Medium einen Durchtritt
durch das Behältnis.
Hierbei kann Stoff durch das zu filternde Medium mitgenommen werden.
Des Weiteren kann das zu filternde Medium mit dem Stoff in Kontakt
treten. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass im Behältnis selbst
ein Filtermedium angeordnet ist, welches mit dem Stoff versehen
ist. Ein solches Filtermedium könnte
in dem Stoff getränkt
worden sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist sicher gestellt,
dass zu filterndes Medium, welches am Filtermedium vorbei strömt und lediglich
das Behältnis
passiert, ebenfalls gefiltert wird. Die Ausnehmungen können punktförmig oder
schlitzförmig
ausgestaltet sein. Punktförmige
Ausnehmungen lassen sich durch Stanzprozesse problemlos ausbilden.
Schlitze gewährleisten
einen hohen Durchsatz des zu filternden Mediums. Die Ausnehmungen
könnten
gleichmäßig über die
Wandungen des Behältnisses
verteilt sein, um einen besonders hohen Durchsatz des zu filternden
Mediums zu realisieren.
Das
Behältnis
könnte
einen Stoff umfassen, der ohne Gas- oder Fluiddurchsatz über einen
langen Zeitraum hinweg gleichmäßig Duft
abgibt. Hierdurch wird vermieden, dass ein neues Behältnis unverhältnismäßig viel
und ein bereits gealtertes Behältnis
nahezu keinen Duft abgibt.
Das
Behältnis
könnte
als Patrone ausgestaltet sein. Diese Ausgestaltung erlaubt eine
besonders einfache Handhabung des Behältnisses durch den Monteur.
Vor diesem Hintergrund könnte
die Patrone prismenförmig
ausgestaltet sein. Unter einem Prisma versteht man einen Körper mit
dreieckiger Grundfläche
und definierter Höhe.
Diese konkrete geometrische Ausgestaltung erlaubt die Aufnahme des
Behältnisses
in einem gefalteten Filtermedium, nämlich in einem Faltenzwischenraum.
Diese Ausgestaltung realisiert eine besonders Platz sparende Anordnung des
Behältnisses
im Filterelement, da nämlich
eine Seite mit den Faltenkanten fluchten kann und sich nicht über die
Erhebung der Falten hinaus erstreckt. Selbst wenn die genannte Seite
des Prismas die Faltenkanten überragt,
liegen die anderen Seiten des Prismas an den Faltenwänden an
und das Prisma wird zuverlässig
festgelegt.
Das
Filterelement könnte
einen Sensor umfassen. Ein Sensor erlaubt die elektronische Überwachung
der Funktionsfähigkeit
des Filterelements. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass der
Sensor einem nachgeordneten Kontrollsystem Signale übermittelt,
welche dem Benutzer Informationen über den Gebrauchstauglichkeitszustand
des Filterelements geben. Der Sensor könnte beispielsweise Werte liefern,
die den Befüllgrad
des Behältnisses
mit dem Stoff angeben. Des Weiteren könnte der Sensor Druckdifferenzen,
Luftfeuchtigkeitswerte oder Temperaturen angeben, welche sich zwischen
Anström- und
Abströmseite
des Filtermediums einstellen. Solche Signale liefern Informationen,
ob das Filtermedium noch problemlos durchgängig ist oder durch Verschmutzungen
verstopft ist. Bei einer Verwendung des Filterelements in Kraftfahrzeugen
könnte
der Sensor an die Bordelektronik ankoppelbar oder abkoppelbar sein.
Bei einer Verwendung des Filterelements in Klimaanlagen oder Klimasystemen
in Immobilien könnte
der Sensor mit gängigen Überwachungssystemen
für Immobilien
koppelbar sein.
Das
Filterelement könnte
Aussparungen zur Aufnahme des Behältnisses und/oder des Sensors aufweisen.
Diese Ausgestaltung erlaubt das Einbringen eines Behältnisses
und/oder eines Sensors in ein bestehendes Filterelement. Von Vorteil
ist dies, wenn ein Behältnis
und/oder Sensor dem Filterelement auswechselbar zugeordnet werden
soll. Die Aussparungen können
mit Rastmitteln versehen sein, welche eine einrastende Aufnahme
des Behältnisses
und/oder des Sensors erlauben.
Die
Aussparungen könnten
im Filtermedium ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung erlaubt einen unmittelbaren
Kontakt des zu filternden Mediums mit dem Stoff innerhalb des Behältnisses.
Die Aussparungen können über das
gesamte Filtermedium verteilt sein, so dass es möglich ist, auf dem Filtermedium
mehrere Behältnisse
anzuordnen. Eine Mehrfachausrüstung
des Filtermediums mit Behältnissen erhöht den Wirkungsgrad
des Filterelements, da das zu filternde Medium mit einer Vielzahl
von Behältnissen
in Wechselwirkung treten kann.
Dem
Filtermedium könnte
eine Rahmenstruktur zugeordnet sein. Diese konkrete Ausgestaltung
erlaubt eine Stabilisierung des Filtermediums. Vor diesem Hintergrund
ist denkbar, dass die Rahmenstruktur spritzgusstechnisch an das
Filtermedium angebracht wird. Dabei könnte der Rahmenstruktur zumindest
eine Aussparung zugeordnet sein, in welche ein Behältnis und/oder
Sensor einfügbar
ist. Die Rahmenstruktur könnte
aus thermoplastischen Werkstoffen bestehen. Die Verwendung dieser Werkstoffe
erlaubt einen schnellen Fertigungsprozess und ein hervorragendes
Verfließen
und Verbinden des Werkstoffs der Rahmenstruktur mit dem des Filtermediums.
Vor
diesem Hintergrund ist ebenfalls denkbar, dass die Rahmenstruktur
aus Elementen besteht, welche aus dem Filtermedium gefertigt sind. Insbesondere
ist denkbar, dass streifenförmige
Elemente durch Verkleben oder thermische Verfahren wie Ultraschallschweißen mit
dem Filtermedium in Verbindung verbracht werden. Des Weiteren ist denkbar,
dass die Rahmenstruktur durch thermische Prägeverfahren aus dem Filtermedium
selbst herausgebildet ist. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt einen
homogenen Aufbau des Filterelements und vermeidet die Verwendung
von thermoplastischen Werkstoffen. Filterelemente, welche so aufgebaut sind,
sind problemlos entsorgbar, da keine Materialtrennung vorgenommen
werden muss.
Dem
Filterelement könnten
Rastmittel zugeordnet sein, welche das Behältnis fixieren. Die Vorkehrung
von Rastmitteln erlaubt eine reversible Anordnung des Behältnisses.
Die Rastmittel könnten nach
Art einer Nut-Feder-Verbindung ausgestaltet sein. Eine solche Verbindung
lässt sich
einfach fertigen.
Das
Filtermedium könnte
als Faltenbalg ausgebildet sein. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt eine
Erhöhung
der effektiven Filterfläche.
Alle
hier beschriebenen Ausgestaltungen des Filterelements könnten Filtermedien
umfassen, welche Vliesstoffe, Papiere oder Schäume umfassen. Papiere sind
kostengünstig
und Schäume
problemlos in unterschiedliche Formen verbringbar. Vliesstoffe sind
kommerziell problemlos erhältlich und
zeichnen sich durch eine hervorragende Verarbeitbarkeit aus. Insbesondere
könnten
Vliesstoffe Verwendung finden, welche thermoplastische Fasern umfassen.
Thermoplastische Fasern können
durch thermische Verfahren hervorragend mit angrenzenden Bauteilen
verbunden werden.
Als
Fasern für
die genannten Vliesstoffe könnten
Mikrofasern und/oder Nanofasern verwendet werden. Denkbar ist auch,
Mikrofasern und Nanofasern zusammen mit Grobfasern zum Aufbau des Vliesstoffs
zu verwenden. Die Verwendung von Mikro- und/oder Nanofasern erlaubt
einen progressiven Aufbau des Filtermediums, nämlich unter Ausbildung eines
Gradienten im Hinblick auf den Verlauf des Faserdurchmessers in
einer Filterrichtung. Insoweit ist eine Tiefenfilterwirkung realisierbar.
Unter Mikrofasern versteht man Fasern, welche Durchmesser aufweisen,
die größer als
1 μm sind.
Für die
Feinstfiltration sind Mikrofasern geeignet, die Durchmesser im Bereich
1 bis 20 μm,
vorzugsweise kleiner 10 μm
aufweisen. Unter Nanofasern werden solche Fasern verstanden, die
Durchmesser aufweisen, die deutlich kleiner als ein Mikrometer sind.
Das
Filtermedium könnte
eine Deformierung aufweisen, welche das Behältnis aufnimmt. Eine Deformierung
erlaubt eine klemmende Aufnahme des Behältnisses. Vor diesem Hintergrund
ist denkbar, dass durch ein thermisches Prägeverfahren dem Filtermedium
eine geometrische Struktur aufgeprägt wird, in welches ein Behältnis oder
ein Sensor der hier beschriebenen Art einfügbar ist. Die Deformierung
könnte
dabei im Querschnitt dreieckig, quadratisch oder rechteckig oder
zumindest teilweise abgerundet ausgestaltet sein. All diese geometrischen Ausgestaltung
eignen sich zur klemmenden Aufnahme von Behältnissen oder Sensoren mit ähnlicher geometrischer
Form, wenn diese in die durch die Deformierung ausgebildeten Räume eingefügt werden.
Die
hier beschriebenen Filterelemente könnten als Home-Air-Cleaner
oder Room-Air-Cleaner (Raumluftreiniger im Immobilienbereich) Verwendung
finden. Diese Verwendung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
da die Filtermedien sehr lange Zeit einen gebrauchstauglichen Zustand
aufweisen, die Beduftungs- oder Reinigungsstoffe jedoch nach bedeutend
kürzerer
Zeit verbraucht sind. Insoweit können
Beduftungs- und/oder Reinigungsstoffe unabhängig von den Filterelementen
ausgetauscht werden.
Der
Stoff bzw. die Stoffe, welche in den hier beschriebenen Behältnissen
eingeschlossen sein kann bzw. können,
können
Duftstoffe oder antimikrobiell oder antiallergen wirksame Stoffe
umfassen. Als Duftstoffe sind Parfums, Naturstoffe oder in ihrer Phase
veränderliche
Stoffe denkbar. Ganz konkret könnte
ein Stoff in fester Phase im Behältnis
vorliegen und durch Druck- oder Temperaturänderung in einen flüssigen oder
gasförmigen
Zustand überführt werden,
welcher den Austritt des Stoffes in das zu filternde Medium erleichtert.
Ein solcher Vorgang könnte
sensorgesteuert erfolgen. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt einen
besonders sparsamen Einsatz des Stoffes, da dieser nur dann in Wechselwirkung mit
dem zu filternden Medium tritt, wenn der Phasenübergang eingeleitet wird.
Wenn
ein antimikrobiell oder antiallergen wirksamer Stoff verwendet wird,
könnten
die hier beschriebenen Filterelemente im medizinischen Bereich,
beispielsweise in Krankenhäusern,
oder in der Lebensmitteltechnik Anwendung finden. Das zu filternde
Medium würde
durch den antimikrobiell oder anitallergen wirksamen Stoff von Keimen,
Viren oder Bakterien befreit oder zumindest im Hinblick auf diese
Stoffe vorbehandelt. Als antimikrobiell wirksame Stoffe könnten insbesondere
Fungizide Verwendung finden, welche ein Pilzwachstum verhindern.
Der
Stoff und/oder das Filtermedium könnte des Weiteren Aktivkohlepartikel
oder Aktivkohlefasern umfassen. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt
die Absorption unangenehmer Gerüche und/oder
die Verminderung einer Ozonbelastung. Des Weiteren könnten Adsorbentien
wie Zeolithe im Stoff oder im Filtermedium vorgesehen sein, die ebenfalls
Gerüche
absorbieren können.
Schließlich ist
denkbar, dass der Stoff und/oder das Filtermedium Katalysatoren
umfasst, die Schadstoffe chemisch in gesundheitlich unbedenkliche
Stoffe umwandeln.
Die
hier beschriebenen Filterelemente könnten als Sternfilter ausgestaltet
sein, welche vorzugsweise in der Luftfiltration Verwendung finden
können. Sternfilter
zeichnen sich durch einen axialen Durchgang aus. In diesem Durchgang
könnte
das Behältnis positionierbar
sein. Es ist des Weiteren denkbar, eines oder mehrere Behältnisse
umfänglich
am Sternfilter anzuordnen. Beide Varianten erlauben eine problemlose
Durchströmung
des Behältnisses
mit dem zu filternden Medium.
Die
hier beschriebenen Filterelemente könnten als Taschenfilter ausgestaltet
sein. Taschenfilter umfassen zwei Lagen, welche zumindest ein Volumen
definieren, das durch eine Einströmöffnung zugänglich ist. Die Lagen sind
in Querschnittsansicht keilförmig
angeordnet, so dass sie eine sackartige Tasche ausbilden, in die
ein zu filterndes Medium hineinströmen kann, um durch die Lagen
gefiltert zu werden. Das Behältnis
könnte
am Boden der sackartigen Tasche positioniert sein, so dass das zu
filternde Medium durch den Strömungsdruck
quasi auf das Behältnis
gepresst wird. Hierdurch wird der Durchgang des Mediums durch das
Behältnis
sicher gestellt.
Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch
1 nachgeordneten Ansprüche,
andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung an Hand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung
mit der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung an Hand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In
der Zeichnung zeigt
1.
ein Filterelement mit einem Faltenbalg, dem ein rechteckiges Behältnis zugeordnet
ist,
2 ein
Filterelement mit einer Rahmenstruktur und einem Sensor,
3 ein
Filterelement mit einem prismenförmigen
Behältnis
und
4 ein
als Taschenfilter ausgestaltetes Filterelement mit einem prismenförmigen Behältnis.
Ausführung der
Erfindung
1 zeigt
ein Filterelement zum Filtern eines fluiden oder gasförmigen Mediums
mit einem Filtermedium 1, wobei dem Filtermedium 1 zumindest ein Stoff
zur Beduftung und/oder Reinigung des gefilterten Mediums zugeordnet
ist. Der Stoff ist zumindest teilweise von einem Behältnis 2 umschlossen, welches
dem Filtermedium 1 zugeordnet ist.
Das
Behältnis 2 ist
dem Filtermedium 1 reversibel zuordenbar. Das Behältnis 2 weist
eine Wandung mit einer Ausnehmung 3 auf. Das Behältnis 2 ist als
Patrone ausgestaltet, welche einen rechteckigen Querschnitt und
quaderförmigen
Aufbau zeigt. Das Behältnis 2 ist
in einer quaderförmigen
Aussparung 4 im Filtermedium 1 angeordnet. Das
Filtermedium 1 ist als Faltenbalg ausgebildet.
Dem
Behältnis 2 könnte ein
Befüllstutzen
zugeordnet sein, welcher erlaubt, das Behältnis erneut mit Stoff zu befüllen.
2 zeigt
ein Filterelement mit einer Rahmenstruktur 5, welche mit
dem Filtermedium 1 verbindbar ist. Die Rahmenstruktur 5 sowie
das Filtermedium 1 definieren eine Aussparung 4a,
in welche ein Behältnis 2 einlegbar
ist. Dem Filterelement ist ein Sensor 6 zugeordnet, der
Druckdifferenzen, Luftfeuchtigkeiten und/oder Temperaturen erfassen
und ausgeben kann. Der Sensor 6 kann der Rahmenstruktur 5 reversibel
oder unlösbar
zugeordnet sein.
3 zeigt
ein Filterelement mit einem Filtermedium 1, welches als
Faltenbalg zick-zack-förmig
ausgestaltet ist. Zwischen zwei Faltenwänden ist ein prismenförmiges Behältnis 2 angeordnet.
Die Anströmrichtung
des Filterelements erfolgt in Pfeilrichtung.
4 zeigt
ein Filterelement, welches als Taschenfilter ausgestaltet ist. Ein
prismenförmiges
Behältnis 2 ist
am Boden einer sackartigen Tasche bestehend aus Filtermedium 1 angeordnet.
Die Anströmrichtung
des Filterelements erfolgt in Pfeilrichtung.
Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre
wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits
auf die Patentansprüche
verwiesen.
Abschließend sei
ganz besonders hervor gehoben, dass die zuvor rein willkürlich gewählten Ausführungsbeispiele
lediglich zur Erörterung
der erfindungsgemäßen Lehre
dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.