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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftfilter, insbesondere zum Filtern von einem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Frischluft.
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Üblicherweise umfasst ein derartiges Luftfilter ein bahnförmiges Filtermaterial, das so gefaltet ist, dass es eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Falten aufweist. Derartige Luftfilter kommen üblicherweise bei Kraftfahrzeugen als Innenraumluftfilter oder Fahrzeuginnenraumluftfilter zum Filtern von Frischluft zum Einsatz, die einem Passagierraum des Fahrzeugs zugeführt wird. Dabei werden übliche partikelförmige sowie tröpfchenförmige Verunreinigungen aus der Frischluft herausgefiltert.
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Zur Realisierung eines Komfortfilters, der sich durch eine verbesserte Filterwirkung auszeichnet und insbesondere auch Gerüche aus der Frischluft herausfiltern kann, ist es bekannt, ein Filtermaterial zu verwenden, in das Aktivkohlepartikel eingebettet sind. Derartige Aktivkohlefiltermaterialien sind vergleichsweise teuer. Darüber hinaus ist ihre Handhabung vergleichsweise schwierig, da austretende Aktivkohlepartikel eine Quelle für Verunreinigungen der Fertigungsanlage darstellen.
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Aus der
US 3,941,034 ist ein Luftfilter bekannt, das zwischen zwei Filterpapierschichten eine Aktivkohlefüllung enthält. Dabei sind die Papierfilterschichten so aneinander befestigt, dass sich mehrere ebene Taschen zur Aufnahme des Aktivkohlegranulats ausbilden, die in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet sind.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Luftfilter der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie vergleichsweise preiswert herstellbar ist und eine relativ hochwertige Filterwirkung ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Luftfilter mit gefaltetem Filtermaterial die durch die Falten gebildeten Taschen zum Befüllen mit einem Granulat zu nutzen, das zur Behandlung bzw. Reinigung der das Luftfilter durchströmenden Luft geeignet ist. Die mit Granulat befüllten Taschen können mit einer luftdurchlässigen Deckschicht abgedeckt und verschlossen sein, wodurch das Granulat in den Taschen eingeschlossen ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Deckschicht mit den Faltenspitzen der Falten fest verbunden ist. Diese Verbindung kann z. B. durch Kleben, Schweißen Einvulkanisieren oder Verfilzen erzeugt werden. Somit ist die Deckschicht in regelmäßigen Abständen parallel zu den Falten fest mit dem Filtermaterial verbunden. Der Vorteil dieser Verbindung besteht darin, dass es zu keiner Materialverschiebung des eingefüllten Granulats von einer Tasche zur anderen kommen kann. Somit kann es durch mechanische Einflüsse von außen nicht zu einer „Überfüllung” bzw. Entleerung einer Tasche und den damit verbundenen Veränderungen der Luftdurchlässigkeit kommen. Weiterhin wird durch die Verbindung der Deckschicht mit den Faltenspitzen die mechanische Stabilität des Luftfilters erhöht. Die das Filtermaterial durchströmende Frischluft durchströmt auf diese Weise zwangsläufig auch das in den Taschen zwischen den Falten eingefüllte Granulat, wodurch die Filterwirkung signifikant verbessert werden kann. Beim Granulat kann es sich entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform um ein Aktivkohlegranulat handeln, wodurch auf preiswerte Weise ein Komfortfilter realisiert werden kann. Denn bei dem vorgeschlagenen Aufbau des Luftfilters kann zur Realisierung eines Aktivkohlefilters herkömmliches Filtermaterial verwendet werden, dessen Faltentaschen mit herkömmlichem preiswerten Aktivkohlegranulat befüllt werden können. Dementsprechend baut das hier vorgestellte Luftfilter vergleichsweise preiswert. Darüber hinaus bietet die vorgeschlagene Bauweise den großen Vorteil, herkömmliche Luftfilter ohne Aktivkohle und Komfortluftfilter mit Aktivkohle weitgehend baugleich herzustellen, und zwar insbesondere unter Verwendung des gleichen Filtermaterials. Zur Realisierung der Komfortfilter müssen im einfachsten Fall lediglich die Faltentaschen des herkömmlichen Luftfilters mit Granulat befüllt und mit besagter Deckschicht verschlossen werden. Hierdurch ergibt sich ein signifikantes Einsparpotential für Herstellungskosten.
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Durch die Befüllung der Taschen mit Granulat kann der gewünschte Druckverlust, den das Luftfilter aufweisen soll, eingestellt werden. Hierzu kann die zu verwendende Korngröße des Granulates variiert werden. Bei Luftfiltern mit einem geringen Druckverlust werden größere Granulatkörner gewählt. Dadurch ergeben sich größere Zwischenräume zwischen den einzelnen Granulatkörnern, wodurch die Luft ohne großen Widerstand hindurchströmen kann. Bei Luftfiltern, welche weniger Gerüche oder Schadstoffe hindurch lassen sollen, wird ein Granulat mit kleinerer Korngröße gewählt. Die Schüttung ergibt somit geringere Zwischenräume, wodurch eine bessere Adsorption erreicht wird. Gleichzeitig ist jedoch der Druckverlust des Luftfilters größer, als bei einer Schüttung mit großen Granulatkörnern.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Deckschicht einen seitlich über das Filtermaterial überstehenden Rand aufweisen, der als Dichtung zum Abdichten des Luftfilters in einem Luftfiltergehäuse ausgestaltet ist. Bei dieser Ausführungsform erhält die Deckschicht eine Doppelfunktion, wodurch bspw. das Anbringen einer separaten Dichtung, die bei einem herkömmlichen Luftfilter erforderlich ist, entfallen kann. Die Herstellung des Komfortfilters wird dadurch nochmals preiswerter.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, zum Abdichten des Luftfilters in einem Luftfiltergehäuse eine Dichtung an das Luftfilter anzuspritzen, und zwar derart, dass sie die Deckschicht mit zumindest einem Randelement fest verbindet, das an den Längsenden der Falten zum seitlichen Verschließen des Filtermaterials und der Taschen vorgesehen ist. Auch bei herkömmlichen Filtern ist es üblich, eine Dichtung an das Filtermaterial bzw. an das jeweilige Randelement anzuspritzen. Durch den Vorschlag, die Dichtung so anzuspritzen, dass dadurch die Deckschicht mit dem jeweiligen Randelement fest verbunden wird, erhält die Dichtung eine Doppelfunktion. Insbesondere kann dadurch ein zusätzlicher Fertigungsschritt, der die Deckschicht mit dem jeweiligen Randelement verbindet, entfallen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch ein Luftfilter,
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2 eine Draufsicht auf ein Luftfilter,
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3 einen Querschnitt des Luftfilters entsprechend einer Schnittlinie III in 2,
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4 einen Querschnitt wie in 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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5 eine Seitenansicht eines Luftfilters, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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6 eine alternative Ausgestaltung des Luftfilters im Schnitt und
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7 eine weitere alternative Ausgestaltung des Luftfilters im Schnitt.
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Entsprechend 1 umfasst ein Luftfilter 1, das bevorzugt bei Kraftfahrzeugen zum Filtern von Frischluft verwendet wird, die einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere einem Passagierraum, zugeführt werden soll, ein bahnförmiges oder bahnenförmiges Filtermaterial 2, das quer zur Bahnlängsrichtung plissiert bzw. gefaltet ist. Die Faltung erfolgt dabei so, dass das Filtermaterial 2 im Luftfilter 1 eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Falten 3 aufweist. Im Beispiel liegt eine zick-zack-förmige Faltung vor. Es ist klar, dass grundsätzlich auch andere Faltungen, wie z. B. eine wellenförmige Faltung möglich sind. Außerdem kann das Filtermaterial 2 zwischen den Falten 3 geprägt sein, um Distanzelemente zu realisieren, die ein flächiges Aneinanderliegen benachbarter Filtermaterialabschnitte 4 behindern oder verhindern. Das Filtermaterial 3 kann einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut sein.
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Durch die Faltung werden am Filtermaterial 2 Taschen 5 bzw. 5a und 5b ausgebildet, und zwar jeweils zwischen den benachbarten Falten 3 und den zwischen den Falten 3 angeordneten Filtermaterialabschnitten 4. Besagte Taschen 5 besitzen in 1 jeweils einen dreieckförmigen Querschnitt. Im eingebauten Zustand besitzt das Luftfilter 1 bezüglich einer in 1 durch einen Pfeil angedeuteten Frischluftströmungsrichtung 6 eine der Strömung 6 zugewandte Anströmseite 7 und eine der Strömung 6 abgewandte Abströmseite 8. Das Luftfilter 1 ist quer zur Strömung 6 orientiert in ein nicht gezeigtes Filtergehäuse eingebaut. Dementsprechend besitzt es an der Anströmseite 7 anströmseitige Taschen 5a und an der Abströmseite 8 abströmseitige Taschen 5b.
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Zur Realisierung einer verbesserten Filterwirkung sind zumindest an einer Seite des Filtermaterials 2, also an der Anströmseite 7 bzw. an der Abströmseite 8 mehrere Taschen 5a bzw. 5b oder alle Taschen 5a bzw. 5b mit einem Granulat 9 befüllt. Im Beispiel der 1 sind alle sichtbaren Taschen 5b der Abströmseite 8 mit dem Granulat 9 befüllt. Diese Anordnung ist bevorzugt, da so das Granulat 9 bezüglich des Filtermaterials 2 nachgeordnet von der Frischluftströmung 6 durchströmt wird. Bei anderen Ausgestaltungen kann die Durchströmung auch in umgekehrter Richtung erfolgen. Dementsprechend erzeugt das Filtermaterial 2 eine Vorreinigung der Frischluft, bevor diese durch das Granulat 9 strömt. Das Granulat 9 wird in Form einer Schüttung in die Taschen 5b eingefüllt und ist so gestaltet, dass es die das Granulat 9 durchströmende Frischluft behandelt und/oder reinigt. Auf diese Weise ergibt sich für das Luftfilter 1 mit Hilfe des Granulats 9 eine Zusatzfunktion. Zum einen kann die Filterwirkung verbessert werden. Zum anderen können – je nach Granulat 9 – auch Duftstoffe herausgefiltert werden. Bevorzugt handelt es sich beim Granulat 9 um ein Aktivkohlegranulat. Durch die Auswahl einer geeigneten Korngröße bzw. eines Korngrößenbereichs für das Granulat 9 kann die zusätzliche Filterwirkung vergleichsweise genau eingestellt werden.
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Das Luftfilter 1 weist zumindest an einer Seite des Filtermaterials 2, also an der Anströmseite 7 und/oder an der Abströmseite 8 eine Deckschicht 10 auf, die so bemessen ist, dass sie zumindest die mit dem Granulat 9 befüllten Taschen 5 anströmseitig oder wie hier abströmseitig verschließt. Die Deckschicht 10 ist luftdurchlässig und für das Granulat 9 weitgehend undurchlässig ausgestaltet. Mit Hilfe der Deckschicht 10 kann das in die Taschen 5 eingefüllte Granulat 9 in den Taschen 5 eingeschlossen werden. Die Deckschicht 10 kann eine zusätzliche Filterwirkung aufweisen, muss jedoch nicht, da sie in erster Linie zum Zurückhalten des Granulats 9 in den Taschen 5 dient.
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Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der sowohl an der Anströmseite 7 als auch an der Abströmseite 8 mehrere oder sämtliche Taschen 5 mit Granulat 9 befüllt sind. Dementsprechend sind dann auch wenigstens zwei Deckschichten 10 vorhanden, nämlich sowohl an der Anströmseite 7 als auch an der Abströmseite 8.
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Die Deckschicht 10 kann grundsätzlich aus dem gleichen Material hergestellt sein wie das Filtermaterial 2. Ebenso kann es sich bei der Deckschicht 10 um ein anderes filtrierend wirkendes Material handeln. Ebenso ist es möglich, die Deckschicht 10 aus einem Filzmaterial oder Vliesmaterial auszubilden. Die Deckschicht 10 kann einschichtig oder mehrschichtig ausgestaltet sein. Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher die Deckschicht 10 mit Hilfe eines offenporigen Schaummaterials gebildet ist. Beispielsweise kann zur Herstellung der Deckschicht 10 ein offenporiger PU-Schaum verwendet werden.
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In 2 ist eine Längsrichtung des bahnförmigen Filtermaterials 2 durch einen Doppelpfeil 11 angedeutet. Erkennbar erstrecken sich die Falten 3 quer zur Filtermateriallängsrichtung 11. Die Längsrichtung der Falten 3 erstreckt sich somit quer zur Längsrichtung 11 des Filtermaterials 2. Entsprechend 2 ist an den Längsenden der Falten 3 ein Randelement 12 vorgesehen, mit dessen Hilfe das Filtermaterial 2 und die Taschen 5 seitlich verschlossen sind. Im gezeigten Beispiel ist ein einziges, vollständig umlaufendes Randelement 12 vorgesehen, das sich also auch entlang der Längsenden des Filtermaterials 2 erstreckt. Alternativ ist es ebenso möglich, zumindest zwei separate Randelemente 12 zu verwenden, welche die Längsenden der Falten 3 bzw. die Taschen 5 verschließen. Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung können die Falten 3 auch durch eine direkte Verbindung des Filtermaterials 2, durch z. B. Verkleben oder verschweißen, verschlossen werden. Wie aus 2 hervorgeht, ist zweckmäßig eine einzige, gemeinsame Deckschicht 10 vorgesehen, um alle Taschen 5 der jeweiligen Seite des Filtermaterials 2, hier der Abströmseite 8 zu verschließen. Die Deckschicht 10 kann mit den Falten 3, auf denen die Deckschicht 10 aufliegt, fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, sein. Im hier gezeigten Beispiel ist die Deckschicht 10 daher an der Abströmseite 8 mit den Falten 3 fest verbunden. Dabei ist die Deckschicht 10 zumindest mit denjenigen Falten 3 fest verbunden, die sich bezogen auf die Längsrichtung 11 des Filtermaterials 2 beiderseits einer befüllten Tasche 5 befinden. Sofern jedoch wie hier alle Taschen 5 der Abströmseite 8 mit Granulat 9 befüllt sind, ist die Deckschicht 10 dementsprechend auch mit allen Falten 3 der Abströmseite 8 fest verbunden. Zum Herstellen der Verbindung zwischen der Deckschicht 10 und dem Filtermaterial 2 über die entsprechenden Falten 3, an denen die Deckschicht 10 anliegt, kann bspw. eine Verklebung vorgesehen sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Verbindungstechniken, wie z. Bsp. ein NIR-Verfahren denkbar.
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Entsprechend den 3 und 4 ist die Deckschicht zweckmäßig mit dem jeweiligen Randelement 12 fest verbunden. Beispielsweise kann auch hier wieder eine Verklebung vorgesehen sein. Auch das jeweilige Randelement 12 ist am Filtermaterial 2 befestigt. Beispielsweise kann das jeweilige Randelement 12 seitlich mit dem Filtermaterial 2 verklebt sein. Ebenso kommen hier Schweißverfahren und Plastifizierverfahren in Frage, da das jeweilige Randelement 12 zu einem Zeitpunkt an das gefaltete Filtermaterial 2 angebracht wird, zu dem dessen Taschen 5 noch nicht mit Granulat 9 befüllt sind. Desweiteren kann das jeweilige Randelement 12 auch an das Filtermaterial 2 angespritzt oder angeschäumt sein.
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Entsprechend 3 kann die Deckschicht 10 so dimensioniert sein, dass sie einen seitlich über das Filtermaterial 2 überstehenden Rand 13 aufweist. Besagter Rand 13 kann insbesondere umlaufend ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der überstehende Rand 13 der Deckschicht 10 als Dichtung ausgestaltet ist, mit deren Hilfe das Luftfilter 1 in einem Luftfiltergehäuse abgedichtet ist. Auf diese Weise kann auf eine separat am Luftfilter 1 angebrachte Dichtung verzichtet werden. Zur Realisierung einer hinreichenden Dichtungswirkung kann die Deckschicht 10 in ihrem Rand 13 komprimiert sein, um eine hinreichende Luftdichtigkeit zu erzielen. Ebenso kann der Rand 13 mit Klebstoff oder dergleichen getränkt sein. Ebenso kann am Rand 13 durch Heißpressen das an sich luftdurchlässige Deckschichtmaterial komprimiert und verschmolzen und dadurch luftdicht gemacht werden.
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Entsprechend 4 kann an das Luftfilter 1 eine Dichtung 14 angespritzt sein. Die Dichtung 14 dient dann im eingebauten Zustand des Luftfilters 1 zum Abdichten des Luftfilters 1 gegenüber einem Luftfiltergehäuse. Die Dichtung 14 wird zweckmäßig so angespritzt, dass sie die Deckschicht 10 mit dem jeweiligen Randelement 12 fest verbindet. Zweckmäßig ist die Dichtung 14 ebenfalls vollständig umlaufend ausgestaltet. Die Dichtung 14 kann bspw. aus einem offenporigen Schaum, insbesondere aus einem offenporigen PU-Schaum, gebildet sein.
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Bei den Ausführungsformen der 1 bis 4, 6 und 7 bildet das Filtermaterial 2 einen ebenen Plattenkörper 15. Alternativ dazu zeigt 5 eine andere Ausführungsform, bei welcher das gefaltete Filtermaterial 2 einen zylindrischen Ringkörper 16 bildet. Die Randelemente 12 können bei dieser Ausführungsform durch Endscheiben 17 gebildet werden, die sich an axialen Enden des Ringkörpers 16 befinden. Die Axialrichtung des Ringkörpers 16 ist dabei durch eine Längsmittelachse 18 des Ringkörpers 16 definiert. Bezüglich dieser Längsmittelachse 18 erstreckt sich das gefaltete Filtermaterial 2 ringförmig, nämlich zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch. Die Anströmseite 7 und die Abströmseite 8 werden bei dieser Bauform durch eine Innenseite und eine Außenseite des Ringkörpers 16 gebildet, abhängig davon, ob der Ringkörper 16 von innen nach außen oder von außen nach innen durchströmt wird. Im Beispiel der 5 sind die außenliegenden Taschen 5 mit dem Granulat 9 befüllt und durch die außenliegende Deckschicht 10 verschlossen.
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In 6 ist das Luftfilter 1 in einer alternativen Ausgestaltung im Schnitt dargestellt, wobei das Luftfilter 1 in einem zweiteiligen Luftfiltergehäuse 20 angeordnet ist. Das Luftfilter 1 verfügt über parallel angeordnete, granulatgefüllte Taschen 5', welche sich in Richtung der Anströmseite 7 erstrecken. Weiterhin verfügt das Luftfilter 1 über Taschen 5'', welche sich in Richtung der Abströmseite 8 erstrecken. Zwischen den Taschen 5' und 5'' ist die Deckschicht 10 angeordnet, welche verhindert, dass das Granulat 9 der Taschen 5' mit dem Granulat der Taschen 5'' in Kontakt kommt bzw. sich vermischt oder von der einen Tasche 5' in die andere Tasche 5'' gelangt. Bei dieser Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Deckschicht 10 über eine hohe Permeabilität verfügt und somit den gesamten Druckverlust des Luftfilters 1 nicht negativ beeinflusst.
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Weitere Varianten bei dieser Ausführung bestehen darin, für die Taschen 5' ein anderes Filtermaterial 2 zu wählen als für die Taschen 5''. Hierzu können Filtervliese bzw. Filterpapiere beliebig miteinander kombiniert werden. Gemäß einer weitere Variation kann sich das Granulat 9 der Taschen 5' von dem Granulat 9 in den Taschen 5'' unterscheiden. Hierbei sind Unterschiede in der Art des Granulates z. B. einerseits Aktivkohle und andererseits ein anderes Adsorptions-Material, möglich. Weitere Alternativen bestehen in der Wahl unterschiedlicher Granulatgrößen und Schüttdichten bzw. Füllgrade. Bei der dargestellten Ausgestaltung ist die Höhe der Tasche 5' (h1) gleich groß gewählt, wie die Höhe der Tasche 5'' (h2). Bei anderen Ausgestaltungen können sich die Höhen der Taschen 5' und 5'' voneinander unterscheiden. Im dargestellten Beispiel ist die Deckschicht 10 auch im Randbereich 13 zwischen den Filtermaterialien 2 eingebettet. Bei anderen Ausgestaltungen kann die Deckschicht 10 über die Filtermaterialien 2 hinausragen und als Dichtung 14 zwischen Teilen 20 und 20'' des Gehäuses 20 eingelegt sein.
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In 7 ist ein ähnlich 6 ausgebildetes Luftfilter 1 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Deckschicht 10 nicht flach oder eben, sondern insbesondere gegenläufig zur Faltung des Filtermaterials 2, gefaltet ausgeführt. Im Unterschied zu 6 ist zwischen den Taschen 5' und 5'' keine Trennung vorhanden, so dass zwischen dem Filtermaterial 2 und der Deckschicht 10 eine große Tasche 5 gebildet ist. Filtermaterial 2 und Deckschicht 10 können aus dem gleichen Filterwerkstoff bestehen, insbesondere können Filtermaterial 2 und Deckschicht 10 identisch ausgestaltet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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