DE102010038958A1 - Filter system for motor vehicle, particularly for cleaning of polluted air or outside air or inside air, has air channel and filter unit, particularly hybrid filter unit, where filter element is formed as high performance adsorber element - Google Patents

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Abstract

The filter system has an air channel and a filter unit (2), particularly hybrid filter unit. A filter element (6) is formed as high performance adsorber element. The filter element is designed for inorganic air pollution or sorbent. The filter element is formed as filter mat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 1.The invention relates to a filter system, in particular for a motor vehicle, according to claim 1.

Die Verwendung von Filtersystemen, insbesondere zur Reinigung von für den Fahrzeuginnenraum angesaugter anorganisch und/oder organisch belasteter oder VOC-befrachteter Außenluft oder von im Fahrzeuginnenraum befindlicher anorganisch belasteter oder VOC-befrachteter Innenluft, umfassend beispielsweise einen Aktivkohlefilter, einen Hybridfilter oder Partikelfilter, sind aus dem Stand der Technik bekannt.The use of filter systems, in particular for the purification of inorganically and / or organically polluted or VOC-laden outside air taken in for the vehicle interior or of inorganically polluted or VOC-laden interior air located in the vehicle interior, comprising for example an activated carbon filter, a hybrid filter or particle filter, are known from US Pat Known in the art.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2004 002 774 B3 einen sorptiven Kanalfilter, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, der mittels seines Sorptionsmittels sowohl einen Filter für VOC's (Volatile Organic Compounds) als auch einen Puffer für Wasser sowie einen Ozonfilter bildet.For example, the DE 10 2004 002 774 B3 a sorptiven channel filter, in particular for an air conditioning system of a motor vehicle, which forms by means of its sorbent both a filter for VOCs (Volatile Organic Compounds) and a buffer for water and an ozone filter.

Die DE 43 03 693 A1 offenbart einen kombinierten Filter, bestehend aus einem Vlies, Stützstreben, einer Adsorbtionsschicht und einem zweiten Vlies. Ferner sieht diese Druckschrift vor, dass nach dem filternden Element ein Hochleistungselektrofilter geschaltet ist.The DE 43 03 693 A1 discloses a combined filter consisting of a nonwoven, support struts, an adsorbent layer and a second nonwoven. Furthermore, this document provides that a high-performance electrostatic filter is connected after the filtering element.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Filtersystemen ist jedoch, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Filtersystemen die in der Auslegung sehr knapp bemessene Adsorptionsleistung recht schnell erschöpft ist, was insbesondere im Neuzustand von Kraftfahrzeugen aufgrund der hohen VOC-Konzentrationen im Fahrzeuginnenraum verursacht wird. Dies hat zur Folge, dass nach einer gewissen Standzeit sowohl Gerüche von außen als auch die VOC's aus dem Innenraum nicht mehr ausreichend aufgenommen werden können.A disadvantage of the known from the prior art filter systems, however, is that in the filter systems known from the prior art in the design very scarce adsorption capacity is exhausted quite quickly, which is particularly in the new state of motor vehicles due to the high VOC concentrations in the vehicle interior is caused. As a result, both odors from the outside and the VOCs from the interior can not be sufficiently absorbed after a certain life.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Filtersystem zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention to provide an improved filter system.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Filtersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a filter system with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Filtersystem zeichnet sich dadurch aus, dass das Filtersystem zumindest ein zusätzliches als Hochleistungs-Adsorberelement ausgebildetes Filterelement umfasst, welches dazu ausgelegt ist, eine für die vorliegenden anorganischen Luftverunreinigungen und/oder VOC-Konzentrationen ausreichende Menge Sorptionsmittel zur Verfügung zu stellen. Ein derartiges Filtersystem ist somit sehr gut dazu geeignet, anorganische Luftverunreinigungen und sogenannte VOC's, die nicht nur von außen in den Fahrzeuginnenraum eingetragen werden können, sondern insbesondere auch durch Ausgasen von Materialien im Innenraum freigesetzt werden können, aus der Luft des Fahrzeuginnenraums zu entfernen. Bei dem vorgeschlagenen Filtersystem dient das Hochleistungs-Adsorberelement einer schnellen Physisorption von Schadstoffen aus der Luft, insbesondere von organischen Verbindungen wie VOC's. Als Beispiele seien Stoffgruppen wie Alkane/Alkene, Aromaten, Terpene, Halogenkohlenwasserstoffe, Ester, Aldehyde und Ketone und auch gasförmige, anorganische Substanzen angegeben. Da die höchsten Mengen an Innenraum-VOC's in den ersten Monaten nach Produktion eines Neufahrzeuges vorliegen, sieht die Erfindung vor, für diesen Zeitraum eine entsprechend hohe Aufnahmekapazität zur Verfügung zu stellen, die jedoch nach Abnahme der VOC-Konzentration im Fahrzeuginnenraum (ca. 4–6 Monate) nicht mehr benötigt und somit entfernt werden kann.The filter system according to the invention is characterized in that the filter system comprises at least one additional filter element designed as a high-performance adsorber element, which is designed to provide a sufficient amount of sorbent for the present inorganic air pollutants and / or VOC concentrations. Such a filter system is thus very well suited to remove inorganic air pollutants and so-called VOCs, which can be entered not only from the outside in the vehicle interior, but also in particular by outgassing of materials in the interior to be removed from the air of the vehicle interior. In the proposed filter system, the high-performance adsorber element is used for rapid physisorption of pollutants from the air, in particular of organic compounds such as VOCs. Examples include substance groups such as alkanes / alkenes, aromatics, terpenes, halogenated hydrocarbons, esters, aldehydes and ketones and also gaseous, inorganic substances. Since the highest amounts of indoor VOCs are present in the first months after production of a new vehicle, the invention provides for a correspondingly high absorption capacity for this period of time, which, however, after a decrease in the VOC concentration in the vehicle interior (approx. 6 months) is no longer needed and thus can be removed.

Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass das Filterelement als innerhalb des Filtersystems angeordneter Wechselfilter ausgebildet ist, dergestalt, dass das Filterelement nach Abnahme anliegender anorganischer Belastungen und/oder VOC-Konzentrationen aus dem Filtersystem entfernt bzw. ausgetauscht werden kann. Nach einem definierten Zeitraum wird das zusätzliche Filterelement aus dem Filtersystem entfernt, so dass der zusätzliche temporäre Druckverlust durch das Hochleistungs-Adsorberelement nur für einen bestimmten Zeitraum (ca. 4–6 Monate) auftritt bzw. in Kauf genommen werden muss. Nach dem Entfernen des zusätzlichen Hochleistungs-Adsorberelements ist lediglich der Druckverlust der vorhandenen Hybridfiltereinheit oder Partikelfiltereinheit zu berücksichtigen. Die Erfindung sieht somit vor, dass zumindest für einen definierten Zeitraum, eine angemessene Menge Sorbentien bereitgestellt und bedarfsgerecht eingesetzt werden. Nach Entnahme des Hochleistungs-Adsorberelements liegt die im Wesentlichen nachgeschaltete Hybrid- oder Partikelfiltereinheit bzgl. der Partikelabscheidung annähernd im Neuzustand vor. Beispielsweise kann bei der Entnahme des zusätzlichen Filterelements wahlweise kein oder ein entsprechend angepasstes Filterelement bzw. Hochleistungs-Adsorberelement eingesetzt werden.An embodiment therefore provides that the filter element is designed as an interchangeable filter arranged inside the filter system, such that the filter element can be removed or exchanged from the filter system after the removal of applied inorganic stress and / or VOC concentrations. After a defined period of time, the additional filter element is removed from the filter system, so that the additional temporary pressure loss through the high-performance adsorber element occurs only for a certain period of time (about 4-6 months) or has to be accepted. After removing the additional high-performance adsorber element, only the pressure loss of the existing hybrid filter unit or particle filter unit has to be considered. The invention thus provides that at least for a defined period of time, an adequate amount of sorbents are provided and used as needed. After removal of the high-performance adsorber element, the essentially downstream hybrid or particle filter unit is approximately in the new state with regard to particle separation. For example, when removing the additional filter element either no or a correspondingly adapted filter element or high-performance adsorber element can be used.

Beispielsweise kann das Filterelement in der Art einer Filtermatte ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Filtermatte thermisch gebunden und besteht beispielsweise aus regellos gelagerten synthetischen Wirrfasern unterschiedlicher Dicke. Die besondere Struktur einer Filtermatte gewährleistet eine große Schadstoffspeicherfähigkeit bei geringer Druckdifferenz.For example, the filter element may be designed in the manner of a filter mat. For example, the filter mat is thermally bonded and consists for example of randomly stored synthetic random fibers of different thickness. The special structure of a filter mat ensures a large pollutant storage capacity with low pressure difference.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Filterelement an die zum Filtersystem gehörende Filtereinheit angeschlossen bzw. als separater Bestandteil der Filtereinheit ausgebildet sein kann. Die vorhandene Filtereinheit und das zusätzliche Filterelement befinden sich für eine schnelle und möglichst vollständige Weitergabe der Schadstoffe in direkter Nachbarschaft voneinander. Beispielsweise kann das zusätzliche Filterelement der Filtereinheit unmittelbar vorgelagert sein. Es ist jedoch nicht zwangsläufig eine Kombination von Filtereinheit und Filterelement erforderlich. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Hochleistungs-Adsorberelement nicht zwangsdurchströmt wird, sondern lediglich eine Überströmung des zusätzlichen Filterelements erfolgen kann. Beispielsweise kann das Filterelement über eine eigene Tragestruktur in Form eines Tragrahmens oder dergleichen verfügen oder an bzw. in die Tragstruktur der vorhandenen und verbleibenden Filtereinheit integriert werden. Nach einem bestimmten Zeitraum wird das Hochleistungs-Adsorberelement aus dem Luftstrom entfernt, so dass dann die Reinigung der Luft ausschließlich über die verbleibende Filtereinheit erfolgt.A further embodiment provides that the filter element to the filter system belonging filter unit can be connected or formed as a separate part of the filter unit. The existing filter unit and the additional filter element are in the immediate vicinity of each other for a rapid and complete transfer of the pollutants. For example, the additional filter element of the filter unit may be immediately upstream. However, a combination of filter unit and filter element is not necessarily required. For example, it can be provided that the high-performance adsorber element is not forced through, but only an overflow of the additional filter element can take place. For example, the filter element may have its own support structure in the form of a support frame or the like or be integrated with or in the support structure of the existing and remaining filter unit. After a certain period of time, the high-performance adsorber element is removed from the air stream, so that then the cleaning of the air takes place exclusively via the remaining filter unit.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Filterelement innerhalb des Luftkanals und somit baulich getrennt von der verbleibenden Filtereinheit innerhalb des Filtersystems angeordnet werden kann. Auch hier ist das Filterelement der Filtereinheit vorgelagert, wodurch die Standzeit der Filtereinheit erhöht werden kann.A further embodiment provides that the filter element can be arranged within the air channel and thus structurally separated from the remaining filter unit within the filter system. Again, the filter element of the filter unit is upstream, whereby the service life of the filter unit can be increased.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Filterelement innerhalb einer Geräteeinheit, insbesondere eines Klimageräts, angeordnet sein kann. Auch hier ist das Filterelement der Filtereinheit vorgelagert, wodurch es zuerst zu einer Beaufschlagung des Filterelements mit zu reinigender Luft und im Nachgang zu einer Beaufschlagung der Filtereinheit mit der vorgereinigten Luft kommt.A further embodiment provides that the filter element can be arranged within a device unit, in particular an air conditioning unit. Again, the filter element of the filter unit is upstream, whereby it comes first to an admission of the filter element with air to be cleaned and in the wake of a loading of the filter unit with the pre-cleaned air.

Beispielsweise kann die Gestaltung des Filterelements, insbesondere der Filtermatte, durch das Aufbringen von Sorbentien auf Schäume, durch die Applikation von Monolithen oder durch den Einsatz von mit Sorbentien beschichteten Trägermaterialen erfolgen. Ferner kann eine entsprechende Spezifikation der verwendeten Sorbentien (beispielsweise sphärische Hochleistungsadsorber mit entsprechender Behandlung bzw. Ergänzung durch weitere Sorbentien) vorgesehen sein.For example, the design of the filter element, in particular the filter mat, by the application of sorbents on foams, by the application of monoliths or by the use of coated with sorbents substrates. Furthermore, a corresponding specification of the sorbents used (for example, spherical high-performance adsorbers with appropriate treatment or supplementation with further sorbents) may be provided.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which embodiments of the invention are described with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination.

Es zeigen:Show it:

1 einen schematischen Schnitt durch Bereiche eines Filtersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a schematic section through portions of a filter system according to a first embodiment;

2 einen schematischen Schnitt durch Bereiche eines Filtersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform; und 2 a schematic section through portions of a filter system according to a second embodiment; and

3 einen schematischen Schnitt durch das Filtersystem gemäß 2 mit entnommenem Filterelement. 3 a schematic section through the filter system according to 2 with removed filter element.

Ein Filtersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist folgenden Aufbau auf: Einer Filtereinheit 2 bestehend aus einem Partikelvlies 3, einer Sorbentienlage 4 und einem Abdeckvlies 5 ist ein Filterelement 6 in der Art einer Hochleistungs-Adsorbermatte vorgelagert.A filter system 1 according to the first embodiment has the following structure: A filter unit 2 consisting of a particle fleece 3 , a sorbent layer 4 and a cover fleece 5 is a filter element 6 upstream in the manner of a high-performance Adsorbermatte.

Das Filterelement 6 wird wie durch den Pfeil 7 angedeutet zuerst von dem zu reinigenden Luftstrom durchströmt. Die Filtereinheit 2 sowie das Filterelement 6 bilden im Wesentlichen eine Einheit bzw. sind im Wesentlichen unmittelbar nebeneinander angeordnet.The filter element 6 becomes like the arrow 7 indicated first flowed through by the air flow to be cleaned. The filter unit 2 as well as the filter element 6 essentially form a unit or are arranged substantially directly next to each other.

Gemäß einem zweiten in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der luftanströmseitige Aufbau des hier dargestellten Filtersystems 1' dem in 1 gezeigten Filtersystem 1. Die Filtereinheit 2' des hier dargestellten Filtersystems 1' besteht jedoch aus einem einheitlichen Filterkörper, beispielsweise eines Hybrid- oder Partikelfilters.According to a second in 2 illustrated embodiment corresponds to the air intake side structure of the filter system shown here 1' the in 1 shown filter system 1 , The filter unit 2 ' of the filter system shown here 1' However, it consists of a single filter body, such as a hybrid or particulate filter.

Das der Filtereinheit 2' vorgelagerte Filterelement 6' kann in einen offenen Bereich einer die Filtereinheit 2' umgebenden Tragstruktur 8 eingelegt werden und befindet sich somit in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Filterkörper. Nach einem definierten Zeitraum kann das Filterelement 6' von der Filtereinheit 2' entfernt werden. Adsorbierende Schadstoffe, die durch das Filterelement 6' aus der in das Filtersystem 1' einströmenden Luft herausgefiltert werden, werden in dem Filterelement 6' gespeichert. 3 zeigt das Filtersystem 1' bzw. die Filtereinheit 2' ohne angelegtes bzw. vorgeordnetes Filterelement 6'.The filter unit 2 ' upstream filter element 6 ' can in an open area of the filter unit 2 ' surrounding support structure 8th are inserted and thus located in the immediate vicinity of the filter body. After a defined period of time, the filter element can 6 ' from the filter unit 2 ' be removed. Adsorbing pollutants passing through the filter element 6 ' out of the in the filter system 1' are filtered out in the filter element 6 ' saved. 3 shows the filter system 1' or the filter unit 2 ' without created or upstream filter element 6 ' ,

Beispielsweise kann anstatt des Filterelements 6' (Hochleistungs-Adsorberelements) je nach Bedarf eine Grobstaubmatte zur Standzeitverlängerung der Filtereinheit 2 in den freigewordenen Bauraum B eingesetzt werden.For example, instead of the filter element 6 ' (High-performance adsorber element), depending on requirements, a coarse dust mat for extending the service life of the filter unit 2 be used in the vacant space B.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 4303693 A1 [0004] DE 4303693 A1 [0004]

Claims (10)

Filtersystem (1, 1') für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Reinigung von für den Fahrzeuginnenraum angesaugter anorganisch belasteter und/oder VOC-befrachteter Außenluft und/oder von im Fahrzeuginnenraum befindlicher anorganisch belasteter und/oder VOC-befrachteter Innenluft, umfassend zumindest einen Luftkanal und zumindest eine Filtereinheit (2, 2'), insbesondere eine Hybridfiltereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtersystem (1, 1') zumindest ein zusätzliches als Hochleistungs-Adsorberelement ausgebildetes Filterelement (6, 6') umfasst, welches dazu ausgelegt ist, eine für die vorliegenden anorganischen Luftverunreinigungen und/oder VOC-Konzentrationen ausreichende Menge Sorptionsmittel zur Verfügung zu stellen.Filter system ( 1 . 1' ) for a motor vehicle, in particular for cleaning inwardly polluted and / or VOC-laden outside air drawn in for the vehicle interior and / or inorganically loaded and / or VOC-laden internal air located in the vehicle interior, comprising at least one air duct and at least one filter unit ( 2 . 2 ' ), in particular a hybrid filter unit, characterized in that the filter system ( 1 . 1' ) at least one additional filter element designed as a high-performance adsorber element ( 6 . 6 ' ), which is designed to provide a sufficient amount for the present inorganic air pollutants and / or VOC concentrations sorbent. Filtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6') als innerhalb des Filtersystems (1, 1') angeordneter Wechselfilter ausgebildet ist, dergestalt, dass das Filterelement (6, 6') nach Abnahme anliegender anorganischer Belastungen und/oder VOC-Konzentrationen aus dem Filtersystem (1, 1') entfernt bzw. ausgetauscht werden kann.Filter system according to claim 1, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ) than within the filter system ( 1 . 1' ) arranged exchange filter is formed such that the filter element ( 6 . 6 ' ) after removal of adjacent inorganic loads and / or VOC concentrations from the filter system ( 1 . 1' ) can be removed or replaced. Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6') als Filtermatte ausgebildet ist.Filter system according to claim 1 or 2, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ) is designed as a filter mat. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6') an die zum Filtersystem (1, 1') gehörende Filtereinheit (2, 2') angeschlossen bzw. als separater Bestandteil der Filtereinheit (2, 2') ausgebildet ist.Filter system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ) to the filter system ( 1 . 1' ) belonging filter unit ( 2 . 2 ' ) or as a separate component of the filter unit ( 2 . 2 ' ) is trained. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6') innerhalb des Luftkanals angeordnet wird.Filter system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ) is disposed within the air duct. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6') innerhalb einer Geräteeinheit, insbesondere eines Klimageräts, angeordnet ist.Filter system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ) within an appliance unit, in particular an air conditioner, is arranged. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6') im Bereich einer Luftaustrittsöffnung, insbesondere eines Ausströmers, angeordnet ist.Filter system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ) is arranged in the region of an air outlet opening, in particular an outflow. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6'), zur Bereitstellung von Sorptionsmitteln, das Anbringen von Sorbentien auf einem Schaumträger vorsieht.Filter system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ), to provide sorbents, to apply sorbents to a foam carrier. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6'), zur Bereitstellung von Sorptionsmitteln, die Applikation von Monolithen vorsieht.Filter system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ), for providing sorbents, which provides for the application of monoliths. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6'), zur Bereitstellung von Sorptionsmitteln, den Einsatz von mit Sorbentien beschichteten Trägermaterialien vorsieht.Filter system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter element ( 6 . 6 ' ), provides for the provision of sorbents, the use of sorbent-coated carrier materials.
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