DE102017007320A1

DE102017007320A1 - Schallgedämpfter Luftaufwerter zum Befeuchten und Reinigen von Raumluft

Info

Publication number: DE102017007320A1
Application number: DE102017007320.1A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Mietusch; Tobias Jähner
Original assignee: Individual
Current assignee: Jaehner Tobias De; Mietusch Reinhard De
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Existierende Geräte zur Verbesserung der Innenraumluftqualität unter Verwendung von Biofiltern und Lüftern besitzen zwei wesentliche Nachteile: Zum einen ermöglichen sie keine Filterung von Feinstäuben und/oder Bakterien und Viren und zum anderen ist der Betrieb dieser Geräte mit deutlich hörbaren Betriebsgeräuschen verbunden, die besonders in ruhigen Umgebungen als Störung wahrgenommen werden. Der neue Luftaufwerter soll die Vorteile eines Biofilters besitzen und gleichzeitig einen geräuscharmen Betrieb sowie das Herausfiltern von Feinstäuben und Krankheitserregern (Bakterien und Viren) ermöglichen. Die Luftströmung wird durch zwei in Reihe geschaltete Lüfter realisiert, welche innerhalb des Gehäuses dämpfend gelagert und allseitig mit schalldämmenden Elementen ausgestattet sind. In Druckrichtung vor dem Luftaustritt befindet sich ein HEPA-Filter und ggf. weitere Filterelemente, die eine effektive Abscheidung von Feinstäuben und Krankheitserregern ermöglichen. Alle inneren Komponenten (1) bis (7) können zu einer festen Baugruppe verbunden werden, die im Gehäuse schallgedämpft gelagert ist. Der Luftaufwerter ist zur Herstellung eines gesunden Raumluftklimas für den Einsatz in allen Innenräumen konzipiert, in denen sich Menschen dauerhaft oder temporär aufhalten. Durch den sehr leisen Betrieb des Gerätes ist es besonders für Arbeits- und Konferenzräume sowie Wohn- und Schlafräume geeignet.

Description

Luftaufwerter, wie der im Jahr 1993 durch das Patent Nr. DE 4309979 C2 beschriebene, befeuchten und reinigen die Umgebungsluft durch die Zwangsführung der Luft über das Wurzelwerk von Pflanzen (Biofilter). Bei der Erfindung, welche durch oben benanntes Patent beschrieben ist, wird der Luftstrom mit Hilfe eines Lüfters durch den Nährboden der Pflanzen gesaugt und seitlich am Pflanzgefäß in die Umgebung ausgeblasen. Durch einen kontinuierlichen Betrieb dieser Luftaufwerter wird eine Verbesserung der Umgebungsluft, bspw. der Raumluft in Innenräumen erreicht.
Eine gute Luftqualität ist der Gesundheit zuträglich, begünstigt produktives Arbeiten und verringert die Wahrscheinlichkeit zu erkranken. Aus den genannten Gründen sind die Geräte besonders für den Einsatz in Büroräumen, öffentlichen Einrichtungen und auch Wohngebäuden als attraktiv zu bewerten. In den vorgenannten Umgebungen wollen Menschen ungestört und konzentriert arbeiten oder ruhig wohnen. In diesem Zusammenhang besteht ein entscheidender Nachteil bisheriger Erfindungen darin, dass die Luftaufwertung bis dato nicht mit einem akustisch unauffälligen Betrieb zu vereinbaren ist. Darüber hinaus berücksichtigen die Luftaufwerter keine Feinstaubfilterung der Luft, welche in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat. Ebenso kann bei herkömmlichen Geräten nicht gewährleistet werden, dass Legionellen oder andere Bakterien und Krankheitserreger, im Falle ihrer Entstehung, im Gerät zurückgehalten werden.
Die beschriebenen Problemstellungen werden mit den nachfolgenden Schutzansprüchen gelöst.
Die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale bewirken eine effektive Schalldämpfung der Lüfter in Saug- und Druckrichtung. Durch die beschriebene Anordnung der Komponenten werden die Lüfter baulich von der Umgebung getrennt, um einen hohen Anteil des Schalls zu absorbieren, welcher sich von den Lüftern ausgehend ausbreitet. Eine Schalldämpfung der in Schwingung versetzten Luft wird erstens in Saugrichtung durch den Pflanzentopf (2) inklusive Nährboden (10) und zweitens in Druckrichtung durch den High-efficiency-particulate-air Filter (6) (nachfolgend HEPA-Filter genannt) und ggf. weitere Feinstaub- bzw. Schwebstofffilter erreicht. Eine weitere Verbesserung der Schalldämpfung ist durch das Einbringen weiterer Filterelemente und/oder schalldämpfender Materialien vor und nach den Lüftern möglich. Die durch den Schutzanspruch 1 beschriebene Anordnung besitzt weiterhin den Vorteil, dass der HEPA-Filter (6) als letztes Element durchströmt wird. Somit werden durch den HEPA-Filter lediglich die nicht durch den Biofilter bzw. den Nährboden (10) aufgenommenen Bestandteile absorbiert. Der zuerst durchströmte Biofilter dient somit für alle nachgeschalteten Komponenten als vorgelagerter Grobstaubfilter. Hierdurch wird zum einen gewährleistet, dass eingesaugter Staub und/oder andere in der Luft befindliche Schwebstoffe und Partikel nicht ungehindert zu den Lüftern transportiert werden und diese beschädigen. Zum anderen ist eine Verlängerung des Filterwechselintervalls des HEPA-Filters zu erwarten, da Grobstaub bereits durch den Biofilter abgeschieden wird. Eine weitere Verbesserung ist denkbar, indem weitere Filterelemente niedrigerer Filterklassen vor den HEPA-Filter eingebracht werden. Die Integration des HEPA-Filter verhindert nicht zuletzt auch die Verbreitung möglicher Legionellen-Bakterien aus dem Nährboden und/oder dem Wasserreservoir. Bakterien und/oder Krankheitserreger werden somit nicht in die Luft eingebracht und Feinstäube effektiv aus der Luft gefiltert.
Den durch die Schutzansprüche 2, 3 und 4 beschriebenen Merkmalen liegt das Problem zugrunde, dass sich am Boden des Pflanzentopfes (2) das Wasserreservoir (8) zur Bewässerung der Pflanzen befindet. Die Luft wird jedoch ebenso in diese Richtung, d. h. in Richtung des Wasserreservoirs aus dem Pflanzentopf gesaugt, um die in Schutzanspruch 1 beschriebene Anordnung zu realisieren. Weiterhin soll der Kontakt zwischen den Lüftern und Wasser vermieden werden.
Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 2, 3 und 4 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Durch die Verwendung eines in den Pflanzentopf hineinragenden Saugrohres, welches über die Trenneinlage (7) von Nährboden und Wasserreservoir ragt, wird vermieden, dass Wasser bei starker Bewegung (z. B. Herausnahme des Pflanzentopfes) ungehindert in das Saugrohr gelangen kann. Das Saugrohr ist Bestandteil des Pflanzentopfes (2). Zur Vermeidung des Hineinfallens von Nährboden in das Saugrohr wird über dem Saugrohreintritt eine hutförmige Abdeckung (1) (nachfolgend Haube genannt) auf der Trenneinlage (7) aufgebracht. Die unmittelbar über dem Saugrohreintritt liegende Fläche der Haube ist geschlossen, um ein Hereinfließen von Gießwasser und das Hereinfallen von Nährboden zu verhindern. Die seitliche Umfangsfläche der Haube ist zum Ansaugen der Luft geschlitzt oder anderweitig perforiert ausgeführt. Hierbei ist die Schlitzbreite so dimensioniert, dass der Eintritt von Nährbodenbestandteilen in das Saugrohr vermieden wird. Dies kann durch die Verwendung einer grobkörnigen Nährbodenmischung in diesem Bereich begünstigt werden.
Den Schutzansprüchen 5, 6 und 7 liegt das Problem zugrunde, eine gedämpfte Lagerung der Lüfter zu realisieren, um eine Übertragung der Betriebsvibrationen der Lüfter auf das Gehäuse und die Umgebungsluft zu erschweren bzw. abzudämpfen.
Dieses Problem wird mit den aufgeführten Merkmalen in den Schutzansprüchen 5, 6 und 7 gelöst.
Die Lüfter sind inmitten dämpfender Bauteile (3) und (4) gelagert, welche über keine starre Verbindung zu den anliegenden Komponenten verfügen. Die genannten Bauteile bilden in ihrer Gesamtheit das Lüfter-Dämpfer-Paket. Eine Aussparung innerhalb der Dämpfer-Unterteile (4) bildet die formschlüssige Aufnahme der Lüfter und fixiert die Lüfter verschiebesicher. Eine weitere durchgehende Aussparung bzw. Bohrung in den Dämpfer-Bestandteilen bildet den Strömungskanal für die Luft. Durch die Dämpfer (3) und (4) wird die Ausbreitung von Vibrationen in alle Richtungen gedämpft. Die gesamte Baugruppe aus Lüftern und Dämpfern ist dadurch gegen Verrutschen gesichert, dass alle Komponenten (Lüfter und die Dämpfer (3) und (4)) formschlüssig ineinander gesteckt werden. Die Grenz- bzw. Kontaktflächen der Dämpfer (3) und (4) sind dichtend ausgeführt, um Leckagen zu minimieren.
Durch die mit dem Schutzanspruch 8 gekennzeichneten Merkmale wird eine verschiebesichere, definierte Aufnahme der Kompomenten (1) bis (7) im Gehäuse (9) sichergestellt. Es wird der Sitz der vertikal aufeinander aufbauenden Komponenten (1) bis (7) innerhalb des Gehäuses fixiert sowie die zu realisierende Luftführung erreicht. Das Gehäuse (9) ist im oberen und unteren Bereich geöffnet. Durch die untere Öffnung wird die gereinigte und gefilterte Luft in die Umgebung ausgeblasen. Die Luftströmung wird vor dem Austritt zur Seite umgelenkt, um einen seitlichen Strömungsaustritt aus dem Luftaufwerter zu realisieren. Hierdurch wird ein Ausblasen der Luft in Richtung Boden verhindert, was dazu führen könnte, dass am Boden befindlicher Staub aufgewirbelt und in die Luft eingebracht wird. Weiterhin wird durch die im Schutzanspruch 8 beschriebenen Merkmale erreicht, dass die Luft über die gesamte Austrittsfläche mit einer geringen Strömungsgeschwindigkeit austritt. Hierdurch wird gewährleistet, dass es in diesem Bereich zu keiner hörbaren Geräuschentwicklung kommt. Die obere Öffnung des Gehäuses (9) dient der Aufnahme des Pflanzentopfes (2). Der Pflanzentopf liegt hierbei formschlüssig auf dem oberen Rand des Gehäuses auf. Die Auflagefläche ist dämpfend ausgeführt. Ein durch den Schutzanspruch 8 gekennzeichnetes Merkmal ist darüberhinaus die federnd gelagerte Aufnahme der Komponente (5) innerhalb des Gehäuses (9). Der Zusammenbau des Gerätes erfolgt von oben durch das Einsetzen der Aufnahme des HEPA-Filters (5) in die federnd gelagerte Aufnahmevorrichtung im Gehäuse (9). Hierauf aufgesetzt wird das Lüfter-Dämpfer-Paket (bestehend aus den Lüftern und den Dämpfer-Bestandteilen) und der Pflanzentopf (2) inklusive Trenneinlage (7), Haube (1) und Nährboden (10). Es wird eine formschlüssige Verbindung aller Komponenten realisiert. Die federnde Lagerung der Aufnahme des HEPA-Filters (5) ist so ausgeführt, dass der Pflanzentopf ohne das Eigengewicht des Nährbodens und der Pflanzen über den oberen Gehäuserand hinausragt. Durch das Eigengewicht des Pflanzentopfes, des Nährbodens und der Pflanzen liegt der Pflanzentopf auf der oberen Auflagefläche des Gehäuses auf und erzeugt durch die entgegen wirkende Federung der Aufnahme des HEPA-Filters (5) ein Zusammenpressen der Komponenten Pflanzentopf, Lüfter-Dämpfer-Paket und Aufnahme des HEPA-Filters. Durch das Zusammenpressen der Komponenten und die dichtend ausgeführten Kontakt- und Auflageflächen werden Leckagen minimiert. Ein großer Vorteil der mit dem Schutzanspruch 8 beschriebenen Merkmale besteht darin, dass das Gehäuse (9) nach außen hin frei gestaltbar bleibt. Somit kann das äußere Produktdesign und die Integration von Bedienelementen ohne technische Einschränkungen und konstruktive Zwangsbedingungen umgesetzt werden.
Mit den Merkmalen des Schutzanspruches 9 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit der durch den Schutzanspruch 8 gekennzeichneten Aufnahme der Komponenten (1) bis (7) im Gehäuse (9) beschrieben. Durch die im Schutzanspruch 9 aufgeführten Merkmale ist es möglich den Pflanzentopf (2), das Lüfter-Dämfer-Paket und die Aufnahme des HEPA-Filters (5) inklusive HEPA-Filter (6) zu einer formschlüssig zusammengesetzten Baugruppe zu verbinden. Hierbei wird die Aufnahme des HEPA-Filters (5) derart nach oben erweitert, dass das Lüfter-Dämpfer-Paket vollständig umschlossen wird. Die Komponente (5) bildet somit auch eine formschlüssige Aufnahme für das Lüfter-Dämpfer-Paket. Durch diese Art der Ausführung ist es möglich den Pflanzentopf (2) als oberes Bauteil und die Aufnahme des HEPA-Filters (5) als unteres Bauteil miteinander durch ein geeignetes Verschluss-System (bspw. Steck-, Klick- oder Schraubverschlüsse) formschlüssig und dichtend zu verbinden. Indem die Aufnahme des HEPA-Filters (5) durch das Verschluss-System unten an den Pflanzentopf gepresst und befestigt wird, werden die einzelnen Bestandteile des Lüfter-Dämpfer-Pakets dichtend aneinander gepresst und somit Leckagen minimiert. In der durch den Schutzanspruch 9 beschriebenen Ausführungsvariante besteht die einzige Verbindung zwischen den zu einer Baugruppe zusammengefügten Komponenten (1) bis (7) und dem Gehäuse (9) in der oberen Auflagefläche zwischen Pflanzentopf und Gehäuse. Die bereits in der Beschreibung des Schutzanspruches 8 genannten Vorteile gelten analog für die durch den Schutzanspruch 9 gekennzeichneten Merkmale.
Eine weitere Verbesserung der Geräuschemission des Luftaufwerters wird durch die mit dem Schutzanspruch 10 gekennzeichneten Merkmale realisiert. Durch die Verwendung von zwei leisen in Reihe geschalteten Standard-Lüftern wird erreicht, dass der benötigte Druckaufbau bei gefordertem Auslegungsvolumenstrom bereits bei geringeren Drehzahlstufen realisiert werden kann. Da der Schallpegel von Lüftern im Betrieb in direktem Zusammenhang zur Drehzahl steht, kann durch die Wahl einer geringeren Lüfterdrehzahl die Geräuschemission der Lüfter insgesamt verringert werden. Durch die Kombination von zwei Lüftern wird somit der angestrebte Betriebspunkt des Gerätes bei gleichzeitig geringeren Geräuschemissionen erreicht.
Bezugszeichenliste

1: Haube
2: Pflanzentopf mit Ansaugrohr
3: Dämpfer-Oberteil
4: Dämpfer-Unterteile
5: Aufnahme HEPA-Filter
6: HEPA-Filter
7: Trenneinlage Pflanzentopf
8: Wasserreservoir
9: Gehäuse
10: Nährboden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4309979 C2 [0001]

Claims

Luftaufwerter, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus den Komponenten Pflanzentopf mit Ansaugrohr (2) inklusive Haube (1) und Pflanzentopf-Trenneinlage (7) sowie einem oder mehreren Lüftern, Dämpfer-Oberteil (3), Dämpfer-Unterteile (4) und einer Aufnahme für einen HEPA-Filter (5) inklusive HEPA-Filter (6) besteht. Die Anordnung der vorgenannten Komponenten ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanzentopf mit Ansaugrohr (2) inklusive Haube (1), Pflanzentopf-Trenneinlage (7) und Nährboden (10) als erstes durchströmt wird und sich der bzw. die Lüfter sowie die Dämpfer-Bestandteile (3) und (4) in Strömungsrichtung zwischen dem Pflanzentopf (2) und der Aufnahme des HEPA-Filters (5)/dem HEPA-Filter (6) befinden.
Pflanztopf (2), der dadurch gekennzeichnet ist, dass er in der Bodenplatte oder im unteren Bereich des Topfes ein Ansaugrohr enthält, dessen Länge so gewählt ist, dass das Ansaugrohr über die im Pflanzentopf befindliche Trenneinlage (7) (vgl. Schutzanspruch 4) ragt.
Abdeckung, genannt Haube (1), die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie hutförmig ist und über dem Ansaugrohr des Pflanzentopfes (Schutzanspruch 2) positioniert ist. Die Haube (1) ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die obere Fläche, welche sich im eingebauten Zustand unmittelbar über dem Ansaugrohr befindet, geschlossen ist und die Umfangsfläche geschlitzt oder anderweitig perforiert ausgeführt ist.
Pflanzentopf-Trenneinlage (7) zur baulichen Trennung von Wasserreservoir (8) und Nährboden (10), die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie über einen Ausschnitt zum Durchtritt des Ansaugrohres (vgl. Schutzanspruch 2) und einer Vertiefung zur formschlüssigen Aufnahme der Haube (vgl. Schutzanspruch 3) verfügt.
Dämpfer-Unterteile (4) zur Aufnahme eines oder mehrerer Lüfter, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie aus elastischem, gut schalldämmendem Material bestehen und derart dimensioniert und geformt sind, dass eine vollständige und formschlüssige Aufnahme eines Lüfters möglich ist. Die Aufnahme des Lüfters wird im Dämpfer-Unterteil durch eine definierte, der Form des Lüfters entsprechende Aussparung realisiert. Weiterhin ist das Dämpfer-Unterteil dadurch gekennzeichnet, dass es zur Realisierung einer Durchströmung von Luft in Strömungsrichtung über eine durchgehende Bohrung verfügt. Die äußere Form der Dämpfer-Unterteile ist dadurch gekennzeichnet, dass sie am oberen Ende über eine weitere definierte Aussparung und am unteren Ende über ein definiertes Profil verfügen, die derart dimensioniert sind, dass ein formschlüssiges und dichtendes Ineinanderstecken sowohl des Dämpfer-Oberteils (3) als auch der Dämpfer-Unterteile (4) und der Aufnahme des HEPA-Filters (5) ermöglicht wird.
Dämpfer-Oberteil (3), das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus elastischem, gut schalldämmendem Material besteht und derart geformt ist, dass es formschlüssig in die obere Aussparung des Dämpfer-Unterteils (4) gesteckt werden kann. Weiterhin ist das Dämpfer-Oberteil (3) dadurch gekennzeichnet, dass es zur Realisierung einer Luftdurchströmung bzw. des Ansaugens von Luft in Strömungsrichtung über eine durchgehende Bohrung verfügt.
Eine Anordnung der Komponenten Dämpfer-Unterteile (4), Lüfter und Dämpfer-Oberteil (3), die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lüfter formschlüssig in die Dämpfer-Unterteile eingelegt werden und beide Dämpfer-Unterteile inklusive Lüfter formschlüssig ineinander gesteckt werden. Weiterhin ist die Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass der schalldämmende Abschluss nach oben durch ein Dämpfer-Oberteil realisiert wird, welches formschlüssig in eine Aussparung über den Lüfter in das (oberste) Dämpfer-Unterteil gelegt wird. Die Lüfter sind somit verschiebesicher und allseitig schallgedämpft innerhalb der Dämpfer-Bestandteile gelagert. Die Dämpfer-Bestandteile (3) und (4) sowie die Lüfter bilden in ihrer Gesamtheit das Lüfter-Dämpfer-Paket.
Gehäuse (9), welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es im oberen und unteren Bereich geöffnet ist. Die Öffnungsfläche im unteren Bereich ist derart dimensioniert, dass die Luft über die gesamte offene Fläche mit möglichst geringer Geschwindigkeit austritt. Weiterhin ist der Strömungsaustritt baulich so ausgeführt, dass die Luft seitlich umgelenkt wird und ein Ausblasen der Luft in Richtung Boden nicht erfolgt. Die Öffnung des Gehäuses (9) im oberen Bereich ist dadurch gekennzeichnet, dass sie dem Pflanzentopf (2) als vollständige und formschlüssige Aufnahme dient. Der Pflanzentopf wird von oben in das Gehäuse eingeführt und durch sein Eigengewicht im Gehäuse fixiert. Die Auflagefläche zwischen Pflanzentopf und Gehäuse ist dämpfend ausgeführt. Weiteres kennzeichnendes Merkmal des Gehäuses ist, dass es im Inneren über eine federnd bzw. dämpfend gelagerte Aufnahmevorrichtung für die Komponente (5) verfügt. Durch die Aufnahmevorrichtung wird das Aufnahmeteil für den HEPA-Filter (5) im Gehäuse verschiebesicher fixiert. Die Aufnahmevorrichtung dient auch der Lastaufnahme des Lüfter-Dämpfer-Pakets (vgl. Schutzanspruch 7).
Eine Ausführung des Pflanzentopfes (2) und der HEPA-Filter-Aufnahme (5), die dadurch gekennzeichnet ist, dass beide Bauteile formschlüssig, dichtend und fest miteinander zu einer Baugruppe bzw. Funktionseinheit verbunden werden können. Das Lüfter-Dämpfer-Paket (vgl. Schutzanspruch 7) wird von den Komponenten (2) und (5) dicht umschlossen. Weiterhin ist die Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Komponenten (2) und (5) durch ein sicheres und jederzeit einfach lösbares Verschluss-System hergestellt wird.
Realisierung der Luftströmung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Standard-Lüfter verwendet werden und diese innerhalb eines Lüfter-Dämpfer-Pakets (vgl. Schutzanspruch 7) in Reihe geschaltet sind.