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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für eine Klimaanlage.
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Filtervorrichtungen für Klimaanlagen sind in zahlreichen Variationen bekannt. Diese Filtervorrichtungen können ein Gehäuse, ein Filtermedium und mindestens einen Strömungskanal aufweisen, welcher mindestens einen zu filtrierenden Fluidstrom führt.
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Korrespondierende Filtermedien für Filtervorrichtungen sind ebenfalls in zahlreichen Variationen bekannt. Die Filtermedien können senkrecht zum mindestens einen Fluidstrom angeordnet und von dem mindestens einen Fluidstrom durchströmt werden. Die Filtermedien können eine Anströmseite, eine Abströmseite und mindestens eine Filterschicht aufweisen. Die mindestens eine Filterschicht bewirkt eine Partikelabscheidung und/oder eine Störgasabscheidung aus dem mindestens einen das Filtermedium durchströmenden Fluidstrom.
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Aus der
DE 39 11 826 A1 ist eine Filterkerze mit einem Filtermedium bekannt. Die Filterkerze weist zwischen einem zentralen Strömungskanal und einer mit Durchlassöffnungen versehenen Umfangswand einen ringförmigen Aufnahmeraum auf. In dem Aufnahmeraum ist das Filtermedium angeordnet und wird im Wesentlichen radial von dem zu filtrierenden Medium durchströmt. Das Filtermedium ist an beiden stirnseitigen Enden leckdicht zwischen Abschlusskappen gehalten. Das den ringförmigen Aufnahmeraum einnehmende Filterelement ist aus vliesförmigem Filtermaterial gebildet und weist in radialer Richtung sich gegenseitig umgebende Zonen mit unterschiedlichen Filtereigenschaften auf. Das zu filtrierende Medium durchläuft hierbei in radialer Richtung die Zonen mit unterschiedlichen Filtereigenschaften.
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Aus der
DE 199 45 768 A1 ist ein Filtermedium mit mindestens einer Filterschicht zum Filtern von gasförmigen Stoffen bekannt, welches eine Anströmseite und eine Abströmseite aufweist. Das Filtermedium wird von dem zu filternden Fluid durchströmt, wobei zumindest auf einer der beiden Seiten des Filtermediums ein Beladungsstoff in statistischer Verteilung aufgebracht und dort unter Ausnutzung molekularer Kräfte fixiert ist. Die aufgebrachten Beladungsstoffe erhöhen die Aufnahmekapazität für das auszufilternde Medium.
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Aus der
JP 2008 142 627 A ist ein mehrlagiges Filterelement mit einer antiallergen ersten Filterschicht bekannt.
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Aus der
DE 10 2014 016 908 A1 ist ein Filterelement mit einem Faltenbalg bekannt, bei dem die Faltenhöhe von einem Ende zum anderen Ende kontinuierlich abnimmt.
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Aus der
DE 10 2008 058 356 A1 ist ein gattungsgemäßes Filterelement für einen Fahrzeuginnenraumfilter bekannt. Hierbei weist das Filtermedium des Filterelements mehrere Bereiche mit unterschiedlicher Faltenhöhe auf. Das Filtermedium kann eine Adsorbtionslage aus Aktivkohle zur Beseitigung von unangenehmen Gerüchen aufweisen. Aufgrund der unterschiedlichen Faltenhöhe weisen die unterschiedlichen Filterschichten unterschiedliche wirksame Oberflächen und Dicken auf, wobei das Filterelement entsprechend seiner wirksamen Oberfläche unterschiedlich stark mit Rohgas beaufschlagt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Filtervorrichtung für eine Klimaanlage bereitzustellen, welche strömungsoptimierte Filterkapazitäten bei niedrigen oder gleichbleibenden Druckverlusten aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Filtervorrichtung für eine Klimaanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Filtervorrichtung bereitzustellen, welche strömungsoptimierte Filterkapazitäten bei niedrigen oder gelichbleibenden Druckverlusten aufweist, weist eine Anströmseite mindestens zwei Anströmbereiche auf, welche in Abhängigkeit eines Beaufschlagungsgrades unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisen. In vorteilhafter Weise können die Filtereigenschaften von jeweils einem Anströmbereich an einen korrespondierenden auf den Anströmbereich treffenden und den Anströmbereich durchdringenden Fluidstrom angepasst werden. Hierbei kann mindestens eine in diesem Anströmbereich verlaufende Filterschicht so an den zu filternden Fluidstrom angepasst werden, dass für den Fluidstrom typische Störpartikel und Störgase ausgefiltert werden können, welche den Beaufschlagungsgrad des Anströmbereichs des Filtermediums vorgeben. Hierbei kann in vorteilhafter Weise ein verwendetes Filtermaterial der mindestens einen Filterschicht variiert werden und dadurch beispielsweise die Größe und/oder Art der aus dem korrespondierenden Fluidstrom auszufilternden Partikel vorgegeben werden. In vorteilhafter Weise kann ein Materialeinsatz verringert werden, da Filterschichten mit vorgegebenen Eigenschaften nur in den Anströmbereichen eingesetzt werden, in welchen sie auch gebraucht werden. Zudem können die Filterschichten so ausgelegt werden, dass beide Anströmbereiche in etwa nach derselben Standzeit vollbeladen sind und ein Austausch des Filtermediums notwendig ist. In vorteilhafter Weise kann dadurch im Wesentlichen verhindert werden, dass ein Tausch des Filtermediums durchgeführt wird, wenn nur ein Anströmbereich des Filtermediums vollbeladen ist, während ein anderer Anströmbereich noch nicht voll beladen ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Materialeinsatz verringert und die Standzeit verlängert werden.
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In erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Filtervorrichtung ist der erste Strömungskanal als Frischluftkanal ausgeführt, wobei der erste Fluidstrom den ersten Anströmbereich des Filtermediums durchströmt. Der erste Fluidstrom kann beispielsweise aus der Außenumgebung in den zu belüftenden Raum geleitetet werden. Beispielsweise kann der zu belüftende Raum einem Fahrzeuginnenraum entsprechen, wobei der erste Fluidstrom dann aus einer Fahrzeugumgebung in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird. Hierbei enthält der erste Fluidstrom für die Außenumgebung typische Gerüche bzw. Störgase und Störpartikel, welche von der mindestens einen Filterschicht des ersten Anströmbereichs in vorteilhafter Weise ausgefiltert werden können.
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Zudem ist der zweite Strömungskanal als Umluftkanal ausgeführt, wobei der zweite Fluidstrom den zweiten Anströmbereich des Filtermediums durchströmt. Der zweite Fluidstrom kann beispielsweise aus dem zu belüfteten Raum über die Filtervorrichtung und zurück in den zu belüftenden Raum geleitet werden. Üblicherweise weist der Innenraum weniger Allergene oder grobe Störpartikel als die Außenumgebung auf, so dass der zweite Anströmbereich mit der im Vergleich zum ersten Anströmbereich reduzierten Aufnahmekapazität ausreicht. Zudem kann der zweite Anströmbereich mindestens eine Filterschicht aufweisen, welche typische Innengerüche bzw. Störgase und/oder Kohlenstoffdioxyd aus dem zweiten Fluidstrom filtert.
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Des Weiteren weist die mindestens eine Filterschicht eines ersten Anströmbereichs eine größere Aufnahmekapazität als die mindestens eine Filterschicht eines zweiten Anströmbereichs auf. In vorteilhafter Weise kann der weniger beaufschlagte zweite Anströmbereich mit einer geringeren Aufnahmekapazität und der mehr beaufschlagte erste Anströmbereich mit einer größeren Aufnahmekapazität ausgestattet werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die gleiche Gesamtaufnahmekapazität mit einem geringeren Materialeinsatz und/oder einem geringeren Druckverlust erzielt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung kann die mindestens eine Filterschicht des ersten Anströmbereichs eine größere wirksame Oberfläche als die mindestens eine Filterschicht des zweiten Anströmbereichs aufweisen. Hierbei kann die wirksame Oberfläche der korrespondierenden mindestens einen Filterschicht beispielsweise einfach über Faltungen vergrößert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Anströmbereich eine größere Längsausdehnung oder Querausdehnung als der zweite Anströmbereich aufweisen, um die wirksame Oberfläche der korrespondierenden mindestens einen Filterschicht zu vergrößern. Zusätzlich oder alternativ kann die mindestens eine Filterschicht des ersten Anströmbereichs dicker als die mindestens eine Filterschicht des zweiten Anströmbereichs ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann die Aufnahmekapazität einfach über die Größe der wirksamen Oberfläche und über die Dicke der korrespondierenden Filterschicht beeinflusst und an den jeweiligen Fluidstrom angepasst werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung kann der erste Anströmbereich mindestens eine antiallergene Filterschicht aufweisen. Alternativ können beide Anströmbereiche mindestens eine antiallergene Filterschicht aufweisen, wobei die antiallergene Filterschicht des ersten Anströmbereichs eine höhere Kapazität als die antiallergene Filterschicht des zweiten Anströmbereichs aufweisen kann. Dadurch können in vorteilhafter Weise Allergieerreger aus dem ersten Fluidstrom bzw. aus dem zweiten Fluidstrom ausgefiltert werden, um allergische Reaktionen der im Raum anwesenden Personen zumindest zu reduzieren oder vollständig zu verhindern. Zudem können die Aufnahmekapazitäten an die zu erwartenden Allergieerreger in den jeweiligen Fluidströmen angepasst werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung kann der erste Anströmbereich mindestens eine geruchsfilternde Filterschicht aufweisen. Alternativ können beide Anströmbereiche mindestens eine geruchsfilternde Filterschicht aufweisen, wobei die geruchsfilternde Filterschicht des ersten Anströmbereichs eine höhere Kapazität als die geruchsfilternde Filterschicht des zweiten Anströmbereichs aufweisen kann.
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Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann weitere Strömungskanäle aufweisen, welche weitere Fluidströme führen. Hierbei können die zusätzlichen Fluidströme auf zusätzliche Anströmbereiche des Filtermediums treffen, um gefiltert zu werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit einem Filtermedium.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist eine Filtervorrichtung 1 für eine Klimaanlage ein Gehäuse 1.6, zumindest einen ersten Strömungskanal 1.2, zumindest einen zweiten Strömungskanal 1.4 und ein Filtermedium 10 auf. Der erste Strömungskanal 1.2 führt einen ersten Fluidstrom 2, und der zweite Strömungskanal 1.4 führt einen zweiten Fluidstrom 4, wobei der erste Fluidstrom 2 und der zweite Fluidstrom 4 das Filtermedium 10 durchströmen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist das Filtermedium 10 für die Filtervorrichtung 1 eine Anströmseite 20, eine Abströmseite 30 und mindestens eine Filterschicht 41, 42, 43, 44 auf. Das Filtermedium 10 wird von mindestens einer zu filternden Fluidströmung 2, 4 durchströmt.
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Zudem weist die Anströmseite 20, mindestens zwei Anströmbereiche 22, 24 auf, welche in Abhängigkeit eines Beaufschlagungsgrades unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 1 an einer Abströmseite 30 einen dritten Strömungskanal 1.8 auf, welcher die gefilterten Fluidströme 2', 4' führen kann. Der dritte Strömungskanal 1.8 kann mehrere nicht dargestellte Verzweigungen aufweisen, um die gefilterten Fluidströme 2', 4' an verschiedenen Stellen in einen nicht näher dargestellten Innenraum zu leiten und dort zu verteilen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Filtervorrichtung 1 mehr als zwei Strömungskanäle 1.2, 1.4 auf der Anströmseite 20 aufweisen. Hierbei kann das Filtermedium 10 mehr als die zwei dargestellten Anströmbereiche 22, 24 aufweisen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist das Filtermedium 10 als Medienbahn ausgeführt, welche mehrere Filterschichten 41, 42, 43, 44 aufweist. Die dargestellte Medienbahn ist entlang von Knicklinien gefaltet. In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Filtermedium 10 andere geeignete Formen mit und ohne Faltungen aufweisen.
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Unter einem Innenraum wird im Folgenden ein Fahrzeuginnenraum verstanden, welcher in einem Umluftbetrieb mit gefilterter Innenraumluft und in einem Frischluftbetrieb mit gefilterter Außenluft versorgt wird. Zudem sind verschiedene Mischbetriebsformen denkbar, in welchen anteilmäßig Innenraumluft und Außenluft über die Filtervorrichtung 1 in den Fahrzeuginnenraum geleitet werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der erste Strömungskanal 1.2 als Frischluftkanal ausgeführt, wobei der erste Fluidstrom 2 einen ersten Anströmbereich 22 des Filtermediums 1 durchströmt. Der zweite Strömungskanal 1.4 ist als Umluftkanal ausgeführt, wobei der zweite Fluidstrom 4 einen zweiten Anströmbereich 24 des Filtermediums 1 durchströmt.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist die mindestens eine Filterschicht 41, 43 des ersten Anströmbereichs 22 eine größere Aufnahmekapazität als die mindestens eine Filterschicht 42, 44 des zweiten Anströmbereichs 24 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Filtermediums 10 weisen der erste Anströmbereich 22 und der zweite Anströmbereich 24 jeweils eine Partikelfilterschicht 41, 42 und eine geruchsfilternde Filterschicht 43, 44 auf, welche hintereinander von dem zu filternden Fluidstrom durchströmt werden. Die geruchsfilternde Schicht 43, 44 kann hierbei als Aktivkohleschicht ausgeführt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der erste Anströmbereich 22 alternativ oder zusätzlich mindestens eine antiallergene Filterschicht aufweisen. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der erste Anströmbereich 22 Filterschichten aufweisen, welche der zweite Anströmbereich 24 nicht aufweist. Des Weiteren kann der zweite Anströmbereich 24 Filterschichten aufweisen, welche der erste Anströmbereich 22 nicht aufweist. Zudem kann der zweite Anströmbereich 24 in einem alter-nativen Ausführungsbeispiel Filterschichten mit größeren Aufnahmekapazitäten als der erste Anströmbereich 22 aufweisen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, wird die Aufnahmekapazität der Filterschichten 41, 43 des ersten Anströmbereichs 22 unter anderem dadurch erhöht, dass mindestens eine Filterschicht 41, 43 des ersten Anströmbereichs 22 eine größere wirksame Oberfläche, als die mindestens eine Filterschicht 42, 44 des zweiten Anströmbereichs 24 aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der erste Anströmbereich 22 in etwa zwei Drittel der Anströmseite 20 des Filtermediums 10 ein. Der zweite Anströmbereich 24 nimmt in etwa ein Drittel der Anströmseite 20 des Filtermediums 10 ein. Alternativ kann der erste Anströmbereich 22 mehr Falten aufweisen, um die wirksame Oberfläche weiter zu vergrößern.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die mindestens eine Filterschicht 41, 43 des ersten Anströmbereichs 22 dicker als die mindestens eine Filterschicht 42, 44 des zweiten Anströmbereichs 24 ausgeführt. Dadurch wird die Aufnahmekapazität der Filterschichten 41, 43 des ersten Anströmbereichs 22 weiter erhöht. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Aufnahmekapazität nur durch die größere wirksame Oberfläche erhöht werden. Alternativ kann die Aufnahmekapazität nur durch die Vergrößerung der Dicke der Filterschicht erhöht werden. Die dargestellten Anströmbereiche 22, 24 sind jeweils im Bezug auf die Aufnahmekapazität und in Bezug auf die zu filternden Partikel und/oder Störgase an den Fluidstrom 2, 4 angepasst, von dem sie durchströmt werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 1.6 der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 1 im Wesentlichen rechteckig ausgeführt und das Filtermedium 10 ist in einer Filterkassette angeordnet.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse zylinderförmig ausgeführt werden und in einem Rohr angeordnet werden. Wobei das Rohr zwei getrennte Strömungskanäle aufweist, welche auf das Filtermedium 10 treffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtervorrichtung
- 1.2
- erster Strömungskanal
- 1.4
- zweiter Strömungskanal
- 1.6
- Gehäuse
- 1.8
- dritter Strömungskanal
- 2
- erste Fluidströmung
- 2'
- gefilterte erste Fluidströmung
- 4
- zweite Fluidströmung
- 4'
- gefilterte zweite Fluidströmung
- 10
- Filtermedium
- 20
- Anströmseite
- 22
- erster Anströmbereich
- 24
- zweiter Anströmbereich
- 30
- Abströmseite
- 41, 42
- Filterschicht (z.B. Partikelfilterschicht)
- 43, 44
- geruchsfilternde Filterschicht (Aktivkohle)
