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Die
Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für Belüftungsvorrichtungen,
insbesondere für Belüftungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen,
die zumindest zwei Schichten aus einem Filtermaterial aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Belüftungsvorrichtung,
insbesondere eine Belüftungsvorrichtung für ein
Kraftfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung, insbesondere ein
Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung für Kraftfahrzeuge.
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Bei
der Belüftung von Innenräumen erweist sich oftmals
als erforderlich, die dem Innenraum zuzuführende Frischluft
und/oder Umluft vorab aufzubereiten. Dies betrifft nicht nur eine
Temperaturänderung (Erwärmung bzw. Abkühlung
der Frischluft und/oder Umluft), sondern zwischenzeitlich oftmals auch
eine Reinigung der Frischluft und/oder Umluft. Eine derartige Reinigung
der Frischluft und/oder Umluft wird nicht nur bei ortsfesten Belüftungsanla gen eingesetzt,
sondern ist mittlerweile auch im Kraftfahrzeugbereich weit verbreitet.
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Speziell
im Kraftfahrzeugbereich muss auf Lösungen zurückgegriffen
werden, die einen geringen Bauraum und ein geringes Gewicht aufweisen. Darüber
hinaus erweist sich gerade der Kraftfahrzeugbereich als überaus
preissensitiv, so dass dort auf möglichst kostengünstige
Lösungen zurückgegriffen werden muss. Im Kraftfahrzeugbereich
haben sich dazu Filter mit einem Filtermaterial aus Papier, Vlies
und dergleichen durchgesetzt.
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Da
derartige Filter mit der Zeit von den ausgefilterten Partikeln zugesetzt
werden, müssen derartige Filter in regelmäßigen
Abständen ausgetauscht werden. Unerfreulicherweise zieht
ein derartiger Austausch der Filter entsprechende Kosten nach sich.
Um die Kosten möglichst gering zu halten wurde beispielsweise
in
DE 696 16 147 T2 vorgeschlagen,
lediglich das eigentliche Filtermittel auszutauschen. Die Halterung
des Filtermittels verbleibt dagegen im Fahrzeug. Dadurch können
die Kosten für das Ersatzteil reduziert werden – mit
entsprechenden Kostenvorteilen für den Kraftfahrzeughalter. Auch
in
DE 91 14 436 U1 wurde
ein ähnlicher Vorschlag gemacht.
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Obgleich
mit den vorgeschlagenen Vorrichtungen bzw. Verfahren bereits Kostensenkungen möglich
sind, besteht nach wie vor ein Interesse daran, die Kosten für
eine Wartung der Belüftungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen
weiter zu senken.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine gegenüber
dem Stand der Technik verbesserte Filtervorrichtung für
Belüftungsvorrichtungen vorzuschlagen. Weiterhin besteht
die Aufgabe der Erfindung darin, ein gegenüber dem Stand
der Technik verbessertes Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung
vorzuschlagen.
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Dazu
wird vorgeschlagen, eine Filtervorrichtung für Belüftungsvorrichtungen,
insbesondere für Belüftungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen,
welche zumindest zwei Schichten aus zumindest einem Filtermaterial
aufweist, derart weiterzubilden, dass die zumindest zwei Schichten
mittels einer lösbaren Verbindung miteinander verbunden
sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass unterschiedliche
Filterarten, Filterdicken und/oder Filterbereiche zu unterschiedlichen
Zeitpunkten zuerst mit der die Filtervorrichtung durchströmenden
Luft in Kontakt treten können. Insbesondere im Rahmen einer
routinemäßigen Wartung der Filtervorrichtung kann
hier auf einfache Weise eine Veränderung der Filterkonfiguration
vorgenommen werden. Dabei ist es insbesondere nicht erforderlich,
die vollständige Filtervorrichtung durch einen Austausch
zu modifizieren; vielmehr ist es möglich, die Filtervorrichtung
als solche durch eine nur teilweise Veränderung derselben
zu modifizieren.
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Besonderes
vorteilhaft ist es dabei, wenn die zumindest zwei Schichten der
Filtervorrichtung zumindest teilweise gleichartig ausgebildet sind,
insbesondere zumindest teilweise aus einem im Wesentlichen gleichartigen
Material bestehen und/oder zumindest teilweise eine im Wesentlichen
gleiche Porengröße und/oder zumindest teilweise
eine im Wesentlichen gleichartige Dicke aufweisen. Besonders bevorzugt
ist es, wenn die einzelnen Schichten zumindest bereichsweise, besonders
bevorzugt im Wesentlichen vollständig, annähernd
gleich aufgebaut sind (insbesondere hinsichtlich Material, Dicke und/oder
Porengröße). Die Filtervorrichtung kann dann durch
Entfernen der in Bezug auf die Luftströmung gesehen vordersten
Schicht „erneuert” werden, indem die entsprechende
vorderste Schicht einfach entfernt wird. Dabei kann sich durchaus
die Dicke der Filtervorrichtung verändern. Weiterhin ist
ein Entfernen der jeweils obersten Schicht üblicherweise nur
solange möglich, solange noch zumindest eine (Rest-)Filterschicht
verbleibt. Durch die Veränderung der Dicke der Filtervorrichtung
kann es durchaus zu einer Veränderung des Strömungswiderstands
der Luftströmung durch die Filtervorrichtung hindurch kommen.
Eine derartige Veränderung kann jedoch übli cherweise
durch eine entsprechende Veränderung beim Betrieb der Belüftungsvorrichtung,
für die die Filtervorrichtung verwendet wird, problemlos
angepasst werden.
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Sinnvoll
ist es, wenn insbesondere in diesem Zusammenhang die lösbare
Verbindung der zumindest zwei Schichten irreversibel ausgeführt
ist. Da die jeweils entfernte bzw. zu entfernende Filterschicht üblicherweise
ohnehin „verbraucht” ist und sinnvollerweise entsorgt
werden sollte (eine Aufarbeitung ist in der Regel wirtschaftlich
nicht sinnvoll und/oder die ausgearbeitete Filterschicht entspricht
nicht mehr den zu fordernden Qualitätsansprüchen),
ist es unbedenklich, die Verbindung irreversibel auszuführen.
Im Gegenteil kann eine irreversible Ausführung sogar von
Vorteil sein, da die die Wartung ausführende Person nicht
in „Versuchung” kommt, die entsprechende Schicht
der Filtervorrichtung aufzuarbeiten und wieder einzusetzen. Weiterhin
sind irreversible Verbindungen in der Regel auch besonders kostengünstig durchzuführen.
Möglich ist es, die irreversible Verbindung in Form von
adhäsiven Bereichen und/oder Sollbruchstellen auszubilden.
Derartige Verbindungsarten haben sich als besonders geeignet erwiesen.
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Besonders
sinnvoll ist es, wenn die Filtervorrichtung eine Mehrzahl von Schichten
aufweist, wie insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben,
acht, neun oder zehn Schichten. Mit einer größeren
Anzahl von Schichten kann ein Wartungsvorgang durch Entfernen der
jeweils vordersten Schicht entsprechend häufig durchgeführt
werden. Andererseits sollte die Anzahl der Schichten nicht zu groß gewählt
werden, da ansonsten im Auslieferungszustand der Luftwiderstand
der Filtervorrichtung zu groß werden könnte.
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Eine
weitere mögliche Ausbildungsform ergibt sich, wenn die
zumindest zwei Schichten zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet
sind und insbesondere zumindest teilweise aus einem unterschiedlichen
Material bestehen, und zumindest teilweise eine unterschiedliche
Porengröße aufweisen und/oder zumindest teilweise
eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Dadurch ist es beispielsweise
möglich, dass eine in der Luftdurchströmungsrichtung vorne
liegende Schicht mit einem im Verhältnis zu einer in der
Luftdurchströmungsrichtung hinten liegenden Schicht unterschiedlichen
Filtercharakteristik ausgebildet wird. Beispielsweise ist es möglich,
dass eine vorne liegende Schicht als eine Art Vorfilterschicht ausgebildet
wird, und eine relativ große Porengröße
und/oder eine relativ geringe Schichtdicke aufweist. Demgegenüber
können die hinten liegenden Schichten als Hauptfilterschichten
bzw. Feinfilterschichten ausgebildet werden, die beispielsweise eine
besonders feine Porengröße aufweisen. Da üblicherweise
der Anteil der groben Partikel überwiegt, setzen sich jedoch üblicherweise
die Vorfilterschichten schneller zu als Haupt- bzw. Feinfilterschichten.
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Insbesondere
in diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die
lösbare Verbindung der zumindest zwei Schichten reversibel
ausgeführt ist. Hierdurch ist es möglich, dass
die vorne liegenden (Vorfilter-)Schichten häufiger erneuert
werden, als die sich oftmals deutlich langsamer zusetzenden hinteren
(Haupt-)Filterschichten. Auch hierdurch können Kosten eingespart
werden. Als reversible Verbindung sind insbesondere mechanische Haltevorrichtungen
geeignet.
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Sinnvoll
ist es, wenn bei der Filtervorrichtung zumindest eine der Schichten
zumindest teilweise ein Material aufweist, welches der Gruppe entnommen
ist, die Vlies, Papier, Stoff, gelochte Kunststoffstrukturen, Aktivkohle,
Pollenfiltermaterialien und/oder Duftmittel aufweist. Materialien
wie Vlies, Papier, Stoff, gelochte Kunststoffstrukturen und/oder Aktivkohle
haben sich als besonders geeignet zum Aufbau von Filterschichten
erwiesen. Die Verwendung von Pollenfiltermaterialien (also beispielsweise von
Materialien, welche Pollen ausfiltern könne) ist insbesondere
vor dem Hintergrund der hohen Anzahl von Pollenallergikern von Vorteil.
Die Verwendung von Duftmitteln kann die dem Innenraum zugeführte Luft
auch olfaktorisch aufwerten.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn die Filtervorrichtung eine Überstruktur
aufweist. Beispielsweise kann eine derartige Überstruktur
durch eine wellenartige bzw. zickzackartige Anordnung des Schichtenverbunds
der Filtervorrichtung realisiert werden. Auf diese Weise kann bei
einer relativ kleinen Bauraumzunahme die Filteroberfläche
der Filtervorrichtung deutlich vergrößert werden,
sodass beispielsweise ein geringerer Druckverlust beim Durchströmen
der Filtervorrichtung auftreten kann.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, eine Belüftungsvorrichtung, insbesondere
eine Belüftungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug,
speziell eine Kraftfahrzeugklimaanlage und/oder -heizanlage, mit
zumindest einer Filtervorrichtung mit dem vorab beschriebenen Aufbau
zu versehen. Die Belüftungsvorrichtung weist dann die bereits
im Zusammenhang mit der Filtervorrichtung genannten Vorteile und
Eigenschaften in analoger Weise auf.
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Ferner
ist es vorteilhaft auch festinstallierte Luftbehandlungs- bzw. Belüftungsvorrichtungen,
wie beispielsweise Dunstabzugshauben oder Abgasreinigungsvorrichtungen
mit zumindest einer Filtervorrichtung mit dem vorab beschriebenen
Aufbau zu versehen.
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Weiterhin
wird ein Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung mit wenigstens
einem Filtermaterial, insbesondere ein Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung
für Kraftfahrzeuge, bevorzugt einer Filtervorrichtung mit
dem oben beschriebenen Aufbau, vorgeschlagen, bei dem das Filtermaterial
mehrere im Wesentliche gleichartige Schichten aufweist, und zur
Wartung der Filtervorrichtung eine der Schichten entfernt wird.
Insbesondere kann die jeweils in der Luftströmung zuvorderst
liegende Schicht entfernt werden. Auch das vorgeschlagene Verfahren
weist die bereits vorab genannten Eigenschaften und Vorteile in
analoger Weise auf.
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Darüber
hinaus wird ein Verfahren zur Wartung einer Filtervorrichtung mit
wenigstens einem Filtermaterial, insbesondere ein Verfahren zur
Wartung einer Filtervorrichtung für ein Kraftfahrzeug,
bevorzugt einer Filtervorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau,
vorgeschlagen, bei dem in Strömungsrichtung ein Vorfiltermaterial
vor einem Hauptfiltermaterial angeordnet ist, und das Vorfiltermaterial in
einem häufigeren Zyklus als das Hauptfiltermaterial gewechselt
wird. Auch dieses Verfahren weist die bereits vorab beschriebenen
Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise auf.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele
und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt:
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1:
ein erstes Ausführungsbeispiel eines mehrlagigen Filterblocks
im schematischen Querschnitt;
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2: unterschiedliche Ausführungsformen von
Endbereichen eines mehrlagigen Filterelements;
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3:
ein leporelloartig ausgebildetes Filterelement in schematischer
Draufsicht von der Seite.;
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4:
ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Filterelement
mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Filterschichten in perspektivischer
Draufsicht;
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5:
die beiden voneinander getrennten Filterschichten des in 4 dargestellten
Filterelements.
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In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel für ein mehrlagiges
Filterelement 1 dargestellt. Wie man 1 problemlos
entnehmen kann, weist das mehrlagige Filterelement 1 mehrere,
vorliegend fünf, einzelne Lagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e auf,
die miteinander zu einer Art Block 3 verbunden sind. Die
Befestigung der einzelnen Lagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e aneinander
ist derart ausgebildet, dass jeweils eine einzelne Lage 2a vom
(verbleibenden) Block 3 des mehrlagigen Filterelements 1 abgezogen
werden kann. Dies ist in 1 im linken Bereich des mehrlagigen
Filterelements 1 angedeutet, wo die oberste Lage 2a teilweise
vom verbleibenden Block 3 (bestehend aus den Lagen 2b, 2c, 2d, 2e)
abgezogen ist.
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Das
mehrlagige Filterelement 1 wird beispielsweise in einen
von Luft durchströmten Kanal einer Kraftfahrzeugklimaanlage
eingebaut. Die Luftdurchströmung L ist in 1 durch
mehrere Pfeile L symbolisiert. Die an das mehrlagige Filterelement 1 herangeführte
Frischluft ist noch mit einer gewissen Anzahl von Schmutzpartikeln
(wie beispielsweise Ruß, Staub oder Pollen) versehen. Diese
Schmutzpartikel werden vom Filterelement 1 zum großen
Teil entfernt. Dabei wird der größte Anteil der
Schmutzpartikel von der in Luftströmungsrichtung L gesehen vordersten
Lage 2a des mehrlagigen Filterelements 1 aus dem
Luftstrom entfernt. Dementsprechend verschmutzt die oberste Lage 2a beim
Betrieb der Kraftfahrzeugklimaanlage deutlich schneller als die
in Luftströmungsrichtung L hinten gelegenen Lagen 2b, 2c, 2d, 2e.
Nach einer gewissen Betriebszeit ist das mehrlagige Filterelement 1 derart
verschmutzt, dass es gewartet werden muss. Dazu wird einfach die oberste
Lage 2a vom verbleibenden Block 3 des mehrlagigen
Filterelements 1 abgezogen. Die oberste Lage 2a kann
einfach weggeworfen werden. Da sich der Großteil der Schmutzpartikel
in der nunmehr entfernten Lage 2a befand, verbleibt ein
im Wesentlichen nicht verunreinigter (Rest-)Block 3 aus
den Lagen 2b, 2c, 2d, 2e.
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Bei
diesem verbliebenen (Rest-)Block wird nun nunmehr die vormals zweite – jetzt
erste – Lage 2b primär verunreinigt.
Nach einer gewissen Betriebszeit kann auch diese vom Block 3 abgetrennt werden
und der dann verbleibende Restblock 3 aus den Lagen 2c, 2d, 2e weiter
verwendet werden. Diese Art der Wartung kann solange durchgeführt
werden, bis die letzte Lage 2e verschmutzt ist. Erst dann ist
der Einbau eines vollständig neuen mehrlagigen Filterelements 1 erforderlich.
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In 2 sind unterschiedliche Arten der Befestigung
der einzelnen Lagen 2a; 2b, 2c, 2d, 2e zu einem
Block 3 eines mehrlagigen Filterelements schematisch dargestellt.
In 2a erfolgt die Verbindung der einzelnen Lagen 2a bis 2e aneinander durch
einen im Endbereich vorgesehenen Abschlussrand 4, welcher
beispielsweise aus einem Filtervlies, aus Karton oder einem Kunststoff
gefertigt ist. Der Abschlussrand 4 weist vorzugsweise eine
gewisse Steifigkeit auf, und kann der mechanischen Stabilisierung
des mehrlagigen Filterelements 1 dienen. Insbesondere kann
der Abschlussrand 4 auch rahmenartig ausgebildet sein.
Der Abschlussrand 4 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel mit
den einzelnen Lagen 2a bis 2e des Blocks 3 verklebt.
Die Klebstoffschicht 5 ist in 2a durch
eine dicke Linie angedeutet. Die Klebstoffschicht 5 ist
so ausgeführt, dass einzelne Lagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e vom
Block 3 des mehrlagigen Filterelements 2 abgezogen
werden können, ohne die Integrität des verbleibenden
Blocks 3 zu gefährden.
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In 2b ist
eine gegenüber 2a modifizierte
Art der Verbindung ausgeführt. Im Vergleich zu dem in 2a dargestellten
Ausführungsbeispiel ist vorliegend eine zusätzliche,
als Sollbruchstelle dienende Perforation 6 vorgesehen.
Die Perforation ist in den Lagen 2a bis 2e selbst
vorgesehen und befindet sich in einem Bereich der Lagen 2a bis 2e,
der dem Abschlussrand 4 des mehrlagigen Filterelements
benachbart ist. Mit Hilfe der Perforation 6 kann ein besonders
festes Klebematerial 5 verwendet werden, und dennoch kann
ein Abziehen einzelner Lagen 2a bis 2e vom Block 3 des
mehrlagigen Filterelements 1 gewährleistet werden.
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Selbstverständlich
ist es auch möglich, das mehrlagige Filterelement 1 mit
einer Überstruktur zu versehen, so dass sich beispielsweise
ein mehrlagiges Filterelement 7 mit einer leporelloartigen Überstruktur,
so wie es in 3 in perspektivischer Ansicht
angedeutet ist, ergeben kann. Durch den leporelloartigen Aufbau
des Filterelements 7 kann für den hindurchströmenden
Luft strom L ein besonders großer Durchströmquerschnitt
zur Verfügung gestellt werden.
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In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein mehrlagiges
Filterelement 8 dargestellt. Auch das mehrlagige Filterelement 8 weist
zur Oberflächenvergrößerung eine leporelloartige Überstruktur auf.
Das mehrlagige Filterelement 8 weist zwei reversibel miteinander
verbundene, unterschiedlich ausgebildete Filterlagen 9, 10 auf.
Zur Verdeutlichung des Aufbaus des mehrlagigen Filterelements 8 sind die
beiden Lagen 9, 10 des mehrlagigen Filterelements 8 in 5 getrennt
voneinander dargestellt.
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Die
in Luftdurchströmungsrichtung L vorne gelegene Filterlage 9 ist
im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel als Vorfilter 9 ausgebildet.
Das heißt, der Vorfilter 9 weist eine im Verhältnis
zum Feinfilter 10 vergrößerte Porengröße
sowie eine geringere Dicke auf. Der Vorfilter 9 dient der
Ausfilterung grober Partikel, wie beispielsweise von Staub und grobem
Ruß.
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Der
in Luftdurchströmungsrichtung L hinter dem Vorfilter 9 angeordnete
Feinfilter 10 weist dementsprechend eine geringe Porengröße
sowie eine vergrößerte Dicke auf. Der Feinfilter 10 dient
der Ausfilterung von feinkörnigem Schmutz, wie Feinstaub und
Pollen.
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Vorfilter 9 und
Feinfilter 10 des mehrlagigen Filterelements 8 sind
im zusammengesetzten Zustand mit Hilfe von Haltestegen 11 zu
einem festen Block verbunden. In vorliegend dargestelltem Ausführungsbeispiel
sind die Haltestege 11 integral mit dem Feinfilter 10 verbunden.
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Beim
Betrieb eines Kraftfahrzeugs wird erfahrungsgemäß ein
Filter deutlich schneller von grobkörnigem Schmutz zugesetzt,
als von feinkörnigem Schmutz. Beim vorliegend dargestellten
mehrlagigen Filterelement 8 ist somit der Vorfilter 9 schneller
zugesetzt, als der Feinfilter 10. Ist der Vorfilter 9 bis
zur Erschöpfungsgrenze zugesetzt, so wird der Vorfilter 9 vom
Feinfilter 10 abgenommen, entsorgt und durch einen neuen
Vorfilter 9 ersetzt. Ein derartiges Austauschen des Vorfilters 9 kann
mehrfach erfolgen, bis schließlich auch der Feinfilter 10 zugesetzt
ist und somit das gesamte mehrlagige Filterelement 8 erneuert werden
muss.
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Im
zeitlichen Mittel ergibt sich mit den vorgeschlagenen Wartungsverfahren
eine Reduzierung der Abfallmenge sowie eine Kostensenkung, da die Ersatzteile
im zeitlichen Mittel billiger sind, als dies bei klassischen Lösungen
der Fall ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69616147
T2 [0004]
- - DE 9114436 U1 [0004]