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Die Erfindung betrifft ein Filterelement für eine Filtervorrichtung gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Erfassung einer Beladung eines solchen Filterelements gemäß der Gattung des Patentanspruchs 5 und eine Filtervorrichtung mit einem solchen Filterelement und/oder einer solchen Vorrichtung zur Erfassung der Beladung des Filterelements gemäß der Gattung des Patentanspruchs 9.
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Filterelemente für Filtervorrichtungen sind in zahlreichen Variationen bekannt. Die Filterelemente können senkrecht zu mindestens einen Fluidstrom angeordnet und von dem mindestens einen Fluidstrom durchströmt werden. Die Filterelemente können mindestens eine Filterschicht aufweisen. Die mindestens eine Filterschicht bewirkt eine Partikelabscheidung und/oder eine Störgasabscheidung aus dem mindestens einen das Filterelement durchströmenden Fluidstrom.
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Filtervorrichtungen sind ebenfalls in zahlreichen Variationen bekannt. Diese Filtervorrichtungen können ein Gehäuse, ein Filterelement und mindestens einen Anschluss zu einem Strömungskanal aufweisen, welcher mindestens einen zu filternden Fluidstrom führt. Des Weiteren können die Filtervorrichtungen Vorrichtungen zur Erfassung der Beladung des Filterelements aufweisen.
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Des Weiteren sind korrespondierende Vorrichtungen zum Erfassen der Beladung des Filterelements bekannt. Durch diese Vorrichtungen kann beispielsweise eine Überladung des Filterelements erfasst oder abgeschätzt werden. Bei einer Überladung geht die Filterleistung des Filterelements zurück, so dass ein Wechsel des Filterelements oder ein Reinigen des Filterelements erforderlich ist. Durch die Vorrichtung zum Erfassen der Beladung des Filterelements kann dieser Zeitpunkt ermittelt oder abgeschätzt werden.
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Aus der
EP 0 968 860 B1 ist ein gattungsgemäßes Filterelement bekannt, welches mindestens eine elektrisch leitfähige Filterschicht aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Filterelement über einen elektrischen Leiter beheizt werden. Eine als elektrischer Leiter ausgeführte Heizung kann als Drahtgeflecht ausgeführt werden. Hierbei kann das Filterelement durch das Erwärmen gereinigt werden.
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Aus der
EP 1 238 838 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beladung eines Filterelements bekannt, welche einen Sensor und eine Auswerte- und Steuereinheit aufweist. Der Sensor ermittelt eine Schadstoffbelastung für das zu filternde Medium und gibt korrespondierende Sensorsignale an die Auswerte- und Steuereinheit aus. Die Auswerte- und Steuereinheit ermittelt aufgrund der Sensorsignale und aus der Dauer der Schadstoffbelastung die Filterbeladung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Beladung eines Filterelements und eine Filtervorrichtung bereitzustellen, welche eine schnelle und einfache Ermittlung eines Filterwechselzeitpunkts ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Filterelements für eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Erfassung einer Beladung eines solchen Filterelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 und durch eine Filtervorrichtung mit einem solchen Filterelement und/oder einer solchen Vorrichtung zur Erfassung der Beladung des Filterelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Filterelement bereitzustellen, welches eine schnelle und einfache Ermittlung eines Filterwechselzeitpunkts ermöglicht, weist mindestens eine leitfähige Struktur mindestens eine Sollbruchstelle auf, welche bricht, wenn ein Wert eines anliegenden Drucks einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Um eine Vorrichtung zum Erfassen einer Beladung eines Filterelements bereitzustellen, welche eine schnelle und einfache Ermittlung eines Filterwechselzeitpunkts ermöglicht, ist mindestens eine leitfähige Struktur eines solchen Filterelement mit einem Stromkreislauf und einer einen Stromfluss überwachenden Auswerte- und Steuereinheit gekoppelt.
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Um eine Filtervorrichtung, welche eine schnelle und einfache Ermittlung eines Filterwechselzeitpunkts ermöglicht, umfasst die Filtervorrichtung ein solches Filterelement und/oder eine solche Vorrichtung zum Erfassen einer Beladung eines Filterelements.
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Unter einem Filterelement wird im Folgenden ein Element mit mindestens einer Filterschicht verstanden, welches senkrecht zu mindestens einem Fluidstrom angeordnet und von dem mindestens einen Fluidstrom durchströmt werden kann. Die mindestens eine Filterschicht kann eine Schwebstoffabscheidung und/oder Partikelabscheidung und/oder eine Störgasabscheidung aus dem mindestens einen das Filterelement durchströmenden Fluidstrom bewirken. Das Filterelement kann in einem Luftkanal oder eine Filtervorrichtung eines Klimageräts angeordnet werden.
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Unter der Beladung des Filterelements wird im Folgenden eine Menge an in der mindestens einen Filterschicht vorliegenden gefilterten Schwebstoffen und/oder Partikeln und/oder Störgasen verstanden. Die gefilterten Schwebstoffe und/oder Partikel und/oder Störgase können die Filterwirkung des Filtermediums beeinflussen.
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Durch eine hohe Beladung nimmt die Filterleistung ab und ein an dem Filterelement anliegender Druck nimmt zu. In vorteilhafter Weise kann die Sollbruchstelle, so ausgelegt werden, dass die Sollbrauchstelle bei einem vorgegebenen Druckwert bricht. Der vorgegebene Druckwert kann einem Druck entsprechen, welcher anliegt wenn das Filterelement nicht mehr genügend Partikel und/oder Störgase aufnehmen kann. Liegt ein hoher Druck am Filterelement an vermindert sich der Luftmassenstrom, wodurch eine Belüftung erschwert werden kann. In vorteilhafter Weise wird ein Filterwechsel durch das Brechen der Sollbruchstelle angezeigt, bevor der Luftmassenstrom und/oder eine Filterleistung auf einen kritischen Wert absinken. In vorteilhafter Weise sind keine weiteren Sensoren, beispielsweise zur Ermittlung der Partikelbelastung und/oder Störgasbelastung des zu filternden Fluidstroms notwendig. Zudem kann die Sollbruchstelle in vorteilhafter Weise einfach und kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren ist die Sollbrauchstelle in vorteilhafter Weise platzsparend.
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In vorteilhafter Weise erkennt die Auswerte- und Steuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen einer Beladung eines Filterelements das Brechen der Sollbruchstelle durch eine Unterbrechung des Stromflusses in einem Stromkreis, in welchen die leitfähige Struktur eingeschleift bzw. eingebunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen einer Beladung eines Filterelements erfasst hierbei, eine kritische Filterbeladung, welche negative Auswirkungen auf die Filterleistung und/oder den Luftmassenstrom haben könnte.
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In vorteilhafter Weise kann die leifähige Struktur elektrisch von einem Gehäuse der Filtervorrichtung isoliert werden, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterelements kann die mindestens eine leitfähige Struktur als Draht und/oder als Drahtgeflecht ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann ein Draht und/oder ein Drahtgeflecht einfach an äußere Abmessungen angepasst werden. Des Weiteren kann die Sollbruchstelle einfach durch einen Bereich mit einem dünneren und/oder weniger biegsamen Draht umgesetzt werden. Alternativ sind auch andere leitfähige Materialien vorstellbar.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterelements, kann die mindestens eine leitfähige Struktur in die mindestens eine Filterschicht integriert und/oder auf die mindestens eine Filterschicht aufgebracht werden. In vorteilhafter Weise kann die mindestens eine leitfähige Struktur platzsparend in die Filterschicht integriert oder auf die Filterschicht aufgebracht werden. Des Weiteren kann die mindestens eine leitfähige Struktur zwischen zwei Filterschichten angeordnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterelements, kann die mindestens eine leitfähige Struktur über mindestens ein Anschlusselement in einen Stromkreislauf eingeschleift werden: Dadurch kann die mindestens eine leitfähige Struktur in vorteilhafter Weise einfach mit einem bereits vorhanden Stromkreislauf der Vorrichtung zur Erfassung der Filterbeladung des Filterelements, welcher die Auswerte- und Steuereinheit umfasst gekoppelt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer Beladung eines Filterelements kann die Auswerte- und Steuereinheit eine Ausgabeeinheit aktivieren, welche ein auf einen Filterwechsel hinweisendes Signal ausgibt, wenn der Stromfluss im Stromkreislauf des Filterelements unterbrochen ist. Hierbei kann das Signal als optisches Signal und/oder als akustisches Signal ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Lichtanzeige leuchten, wenn ein Filterwechselzeitpunkt von der Auswerte- und Steuereinheit erkannt wird.
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Das erfindungsgemäße Filterelement sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung einer Beladung eines solchen Filterelements und die erfindungsgemäße Filtervorrichtung können insbesondere in Kombination mit einem Klimatisierungsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet 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. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterelements und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung einer Beladung eines Filterelements.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist eine Filtervorrichtung 10 ein Filterelement 12 auf, welches von mindestens einer zu filternden Fluidströmung 3 durchströmt wird. Des Weiteren umfasst die Filtervorrichtung 10 eine Vorrichtung 20 zur Erfassung einer Beladung des Filterelements 12.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, wird das Filterelement 12 von der mindestens einen zu filternden Fluidströmung 3 durchströmt. Das Filterelement 12 weist mindestens eine Filterschicht 12.4 sowie mindestens eine leitfähige Struktur 22 auf.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist die Vorrichtung 20 zur Bestimmung einer Beladung des Filterelements 12 eine Auswerte- und Steuereinheit 26 auf.
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Erfindungsgemäß weist die mindestens eine leitfähige Struktur 22 mindestens eine Sollbruchstelle 24 auf, welche bricht, wenn ein Wert eines anliegenden Drucks einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die mindestens eine leitfähige Struktur 22 mit einem Stromkreislauf 27 und der einen Stromfluss des Stromkreislaufes 27 überwachenden Auswerte- und Steuereinheit 26 gekoppelt. Hierbei erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 26 eine gebrochene Sollbruchstelle 24 durch eine Unterbrechung des Stromflusses.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist eine Filtervorrichtung 10 ein Gehäuse 14 auf und ist in einem Strömungskanal 30 angeordnet. Der mindestens eine Strömungskanal 30 führt den mindestens einen Fluidstrom 3, wobei der mindestens eine Fluidstrom 3 das Filterelement 12 durchströmt.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist das Filterelement 12 eine Anströmseite 12.1, eine Abströmseite 12.2 und mindestens eine Filterschicht 12.4 auf. Durch eine hohe Beladung nimmt die Filterleistung und die Durchlässigkeit des Filterelements 12 ab und der mindestens eine Fluidstrom 3 wird auf der Anströmseite 12.1 angestaut. Dadurch steigt ein an dem Filterelement 12 anliegender Druck an. Die Sollbruchstelle 24, ist so ausgelegt, dass diese bricht, wenn der anliegende Druck den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Der vorgegebene Grenzwert repräsentiert den bei einer kritischen Filterbeladung anliegenden Druckwert. Alternativ kann die Sollbruchstelle 24 auch schon bei einem niedrigeren Druck brechen. Hierbei wird ein Filterwechsel durch das Brechen der Sollbruchstelle angezeigt, bevor der Luftmassenstrom und/oder eine Filterleistung auf einen kritischen Wert absinken.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist das erfindungsgemäße Filterelement 12 als Medienbahn ausgeführt, welche eine Filterschicht 12.4 aufweist. Die dargestellte Medienbahn ist entlang von Knicklinien gefaltet. In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Filterelement 12 andere geeignete Formen mit und ohne Faltungen aufweisen. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Filterelement 12 mehre Filterschichten 12.4 aufweisen. Beispielsweise können die Filterschichten 12.4 als Partikelfilterschicht und/oder antiallergene Filterschicht und/oder als geruchsfilternde Filterschicht ausgeführt werden, welche hintereinander von dem zu filternden Fluidstrom 3 durchströmt werden können. Die geruchsfilternde Schicht kann hierbei als Aktivkohleschicht ausgeführt werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die mindestens eine leitfähige Struktur 22 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Draht ausgeführt, welcher die Sollbruchstelle 24 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die leitfähige Struktur 22 als Drahtgeflecht ausgeführt werden. Des Weiteren kann die mindestens eine leitfähige Struktur 22 mehrere Sollbruchstellen 24 aufweisen. Zudem ist die mindestens eine leitfähige Struktur 22 auf die Filterschicht 12.4 aufgebracht. In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine leitfähige Struktur 22 in die Filterschicht 12.4 integriert oder zwischen zwei Filterschichten 12.4 angeordnet werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die mindestens eine leitfähige Struktur 22 über korrespondierende Anschlusselemente 12.6 in den Stromkreislauf 27 eingeschleift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anschlusselemente 12,5 so ausgeführt, dass sie die leitfähige Struktur 22 gegen eine Wand eines Gehäuses 14 der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 elektrisch isolieren und elektrisch leitend in den Stromkreislauf 27 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 zur Erfassung der Beladung eines Filterelements 12 einschleifen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die Auswerte- und Steuereinheit 26 mit einer optischen und/oder akustischen Ausgabeeinheit 28 gekoppelt. Die Auswerte- und Steuereinheit 26 aktiviert die Ausgabeeinheit 28, wenn der Stromfluss im Stromkreis 27 des Filterelements 12 unterbrochen ist und dadurch ein Filterwechselzeitpunkt ermittelt wird. Die aktivierte Ausgabeeinheit 28 gibt ein auf einen Filterwechsel hinweisendes Signal aus. Das Signal kann als optisches Signal oder als akustisches Signal ausgeführt werden. Alternativ ist eine Kombination aus optischen und akustischen Signalen vorstellbar. Beispielsweise kann die Ausgabeeinheit 28 als Kontrollleuchte ausgeführt werden, welche leuchtet wenn ein Filterwechselzeitpunkt durch die Auswerte- und Steuereinheit 28 ermittelt wurde.
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Die Filtervorrichtung 10 kann in einem Umluftbetrieb Innenraumluft filtern und in einem Frischluftbetrieb Außenluft filtern. Hierbei kann die Filtervorrichtung 10 mit einem nicht dargestellten Klimatisierungsgerät gekoppelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 3
- Fluidströmung
- 10
- Filtervorrichtung
- 12
- Filterelement
- 12.1
- Anströmseite
- 12.2
- Abströmseite
- 12.4
- Filterschicht
- 12.6
- Anschlusselement
- 14
- Gehäuse
- 20
- Vorrichtung zur Erfassung einer Beladung
- 22
- leitfähige Struktur
- 24
- leitfähige Sollbrauchstelle
- 26
- Auswerte und Steuereinheit
- 27
- Stromkreislauf
- 28
- Anzeigeelement
- 30
- Strömungskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0968860 B1 [0005]
- EP 1238838 A1 [0006]
