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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Filtern von Luft eines Passagierraums eines Fahrzeuges sowie ein Ventilationssystem.
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Um die Luftqualität in einem Fahrzeug zu verbessern, wird im Stand der Technik ein Filtrationssystem oft in ein Ventilationssystem des Fahrzeuges integriert, um Schmutzpartikel aus der Luft zu filtern und auf diese Weise die Luft zu reinigen. Dafür werden üblicherweise Luftfilter eingesetzt, die allerdings ineffektiv hinsichtlich Viren mit sehr kleinen Durchmessern sind.
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DE 32 28 888 A1 offenbart eine Belüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer in den Fahrgastraum mündenden Frischluftzufuhrleitung, in die eine Luftfiltereinrichtung eingeschaltet ist.
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WO 91/ 10 392 A1 betrifft einen Staubsauger, mit einer Vakuumkammer, mit einem in der Vakuumkammer einen Unterdruck erzeugenden, motorisch angetriebenen Gebläse, dessen Saugöffnung in die Vakuumkammer mündet, und mit einer mit der Vakuumkammer in Verbindung stehenden Saugleitung für den Staub.
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DE 20 2005 009 817 U1 betrifft einen Staubsauger, der eine Vakuumkammer, in der durch ein Gebläse ein Vakuum erzeugt wird, und einen unterhalb derselben angeordneten Flüssigkeitsbehälter umfasst. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Filtern von Luft eines Passagierraums eines Fahrzeuges derart zu verbessern, dass auch sehr kleine Fremdstoffe, insbesondere Viren, aus der Luft gefiltert werden und somit eine Ansteckungsgefahr im Passagierraum des Fahrzeuges reduziert wird.
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Gelöst wird die vorgenannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Filtern von Luft eines Passagierraums eines Fahrzeuges, die mindestens einen Lufteinlass und mindestens einen Luftauslass umfasst. Am Lufteinlass wird insbesondere verschmutzte Luft des Passagierraums in die Vorrichtung geleitet, während am Luftauslass gefilterte und somit gereinigte Luft wieder ausgelassen wird. Die Vorrichtung umfasst insbesondere eine Leitung zum Leiten von Luft von dem Lufteinlass zum Luftauslass, wobei die Vorrichtung ein Flüssigkeitsreservoir umfasst, das eine Flüssigkeit aufweist.
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Das Flüssigkeitsreservoir ist in der Leitung angeordnet, sodass die Luft das Flüssigkeitsreservoir auf dem Weg vom Lufteinlass zum Luftauslass passieren muss. In anderen Worten umfasst das Flüssigkeitsreservoir Flüssigkeit, wobei die Luft sich durch die Flüssigkeit bewegen muss, um sich Richtung Luftauslass fortzubewegen. Insbesondere umfasst die Vorrichtung mindestens eine Leitung, wobei das Flüssigkeitsreservoir in der mindestens einen Leitung angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung genau einen Lufteinlass und/oder genau einen Luftauslass und/oder genau eine Leitung.
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Das Flüssigkeitsreservoir dient als Filter, in anderen Worten als Filtrationseinheit, um die Luft von Fremdstoffen, insbesondere Viren, Staub, Pollen und/oder Bakterien, zu befreien. Dabei bindet die Flüssigkeit die Fremdstoffe und trennt sie somit von der Luft beziehungsweise den Luftpartikeln. Die Vorrichtung ist somit insbesondere dazu geeignet, Fremdstoffe aus der Luft „herauszuwaschen“, die einen Durchmesser bis etwa 1 µm aufweisen. Somit ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, kleinste Viren auszuwaschen und somit die Ansteckungsgefahr in einem Fahrzeug wesentlich zu reduzieren. Insbesondere umfasst die Vorrichtung keinen Luftfilter, der zum Herausfiltern von Fremdstoffen aus der Luft dient.
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Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Bus, vor allem einen Linienbus oder einen Reisebus. Ferner kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Zug handeln. Außerdem kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Sonderfahrzeug handeln, das zu Reinigung von Luft eingesetzt wird, beispielsweise im Bereich des Bergbaus oder zur Kontrolle der Verschmutzung von Luft.
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Unter dem Begriff „Flüssigkeitsreservoir“ ist insbesondere ein Tank zu verstehen, der zumindest teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dabei ist das Flüssigkeitsreservoir insbesondere in der Leitung, die vom Lufteinlass zum Luftauslass führt, integriert ausgebildet. In anderen Worten kann die Leitung in einen ersten Abschnitt, der vom Lufteinlass zum Flüssigkeitsreservoir führt, und in einen zweiten Abschnitt aufgeteilt werden, der vom Flüssigkeitsreservoir zum Luftauslass führt.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Flüssigkeit um Wasser oder eine Desinfektionslösung.
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Bei der Desinfektionslösung kann es sich um Wasser mit einem Salzgehalt oder um eine Chlorlösung handeln, die weiter dazu beiträgt, dass insbesondere Bakterien und Viren möglichst effektiv unschädlich gemacht werden, bevor sie in Richtung eines Endes des Flüssigkeitsreservoirs wandern, das dem Luftauslass zugewandt ist. So wird vermieden, dass Bakterien oder Viren doch zum Luftauslass gelangen. Auf Basis der Desinfektionslösung kann die Effizienz der Filterung somit konsistent und unabhängig von externen Faktoren gewährleistet werden. Ferner kann die Verwendung von einer Desinfektionslösung einem Wachstum von Algen vorbeugen und somit die Zeitdauer, bis ein Austausch der Flüssigkeit angezeigt ist, erhöhen.
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Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen Flüssigkeitsauslass, um Flüssigkeit regelmäßig austauschen zu können, und einen Flüssigkeitseinlass, um neue Flüssigkeit einzufüllen. Die Effizienz der Flüssigkeit zur Bindung der Fremdstoffe wird ab einer gewissen Sättigung der Flüssigkeit mit Fremdstoffen abnehmen. Mittels des Flüssigkeitsauslasses kann die Flüssigkeit somit abgelassen werden und mittels des Flüssigkeitseinlasses der Vorrichtung neue Flüssigkeit hinzugefügt werden. Somit ist die Vorrichtung besonders kostensensitiv, da der Austausch teurer Luftfilter entfällt. Ferner ist das Austauschen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs sehr viel einfacher als der Austausch eines Luftfilters, sodass die Betriebskosten reduziert sind.
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Insbesondere kann die Vorrichtung eine Spritzschutzvorrichtung aufweisen, um zu verhindern, dass Flüssigkeit, insbesondere Spritzwasser, in Richtung des mindestens einen Luftauslasses gelangt. Die Spritzschutzvorrichtung kann insbesondere als mindestens eine Trennwand ausgebildet sein, die an der Innenwand der Vorrichtung angeordnet ist und von dieser hervorsteht. Insbesondere umfasst die Spritzschutzvorrichtung zwei Trennwände. Die mindestens eine Trennwand weist insbesondere in Richtung einer Oberfläche der Flüssigkeit einen Winkel auf, der kleiner als 90° ist. Die mindestens eine Trennwand ist somit abgeschrägt. Ferner können mehrere Trennwände in Richtung Luftauslass derart versetzt angeordnet sein, dass sich in Richtung Luftauslass bewegende Luft labyrinthartig durch die Spritzschutzvorrichtung fortbewegen muss, sodass vor Eintritt in den Luftauslass optimal Flüssigkeit abgeschieden werden kann. Ferner wird der Feuchtigkeitsgehalt der Flüssigkeit dadurch reduziert.
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Die Vorrichtung kann einen Kondensator zwischen Flüssigkeitsreservoir und dem mindestens einen Luftauslass umfassen, um den Feuchtigkeitsgehalt der Luft vor Erreichen des Luftauslasses zu reduzieren. Dabei kann es sich bei dem Kondensator insbesondere um einen luftgekühlten oder wassergekühlten Kondensator handeln. Dieser dient dazu, gereinigte beziehungsweise gefilterte Luft zu kühlen und somit einen überschüssigen Feuchtigkeitsgehalt zu kondensieren und somit von der Luft zu trennen.
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Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung einen Wärmetauscher zur Nutzung des Flüssigkeitsreservoirs zur Kühlung des Motors des Fahrzeuges. Insbesondere wird mittels des Wärmetauschers Kühlwasser des Motors des Fahrzeuges durch das Flüssigkeitsreservoir geführt, jedoch in einer separaten Leitung, sodass sich das Kühlwasser nicht mit der Flüssigkeit vermischen kann. Dennoch wird Wärme zwischen dem Kühlwasser des Motors und der Flüssigkeit ausgetauscht, und zwar erwärmt sich die Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs, während sich das Kühlwasser des Motors abkühlt. Der Wärmeaustausch dient insbesondere einer Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir, was wiederum die Effizienz des Flüssigkeitsreservoirs zum Abtöten von Viren und/oder Bakterien erhöht.
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Ferner wird einem weiteren Nachteil von Vorrichtungen zum Filtern von Luft von Passagierräumen entgegengewirkt. Dieser Nachteil ist das Gewicht der Vorrichtung, da Flüssigkeitsreservoire grundsätzlich sehr viel schwerer sind als die aus dem Stand der Technik bekannten Luftfilter. Bei einer Nutzung des Flüssigkeitsreservoirs sowohl zum Filtern der Luft des Passagierraums als auch zur Kühlung des Motors wird insgesamt Gewicht eingespart, da ein weiteres Flüssigkeitsreservoir zum Kühlen des Motors nicht notwendig ist. Insbesondere in einem solchen Fall ist der Einsatz eines Kondensators weiter hilfreich, da dann sowohl die Flüssigkeit als auch die gereinigte Luft, die aus der Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs austritt, wärmer ist und somit auch einen höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Dies kann mittels des Kondensators reduziert werden.
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In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Ventilationssystem zur Ventilation von Luft eines Passagierraums eines Fahrzeuges, wobei das Ventilationssystem eine oben beschriebene Vorrichtung umfasst. Insbesondere umfasst das Ventilationssystem ein Gebläse zum Aufbauen eines Unterdrucks, der dafür sorgt, dass Luft aus dem Passagierraum angesaugt und durch die Vorrichtung geführt wird. Im Detail sorgt das Gebläse dafür, dass Luft von dem Passagierraum in den Lufteinlass der Vorrichtung angesaugt wird und dann durch die Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs und aus der Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs in Richtung des Luftauslasses der Vorrichtung bewegt wird.
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Ferner kann die Vorrichtung Sensoren aufweisen, um Parameter, wie beispielsweise die Temperatur der gefilterten Luft und/oder die Temperatur der Flüssigkeit und/oder das Gewicht der Flüssigkeit und/oder die Menge der Flüssigkeit, zwecks einer Überwachung zu messen.
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Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, das eine oben beschriebene Vorrichtung zum Filtern von Luft eines Passagierraumes des Fahrzeuges und/oder ein oben beschriebenes Ventilationssystem umfasst. Insbesondere umfasst das Fahrzeug einen Motor, wobei die Vorrichtung insbesondere neben dem Motor und/oder neben dem Gebläse angeordnet ist. So sind insbesondere die Wege des Wärmetauschers des Kühlwassers des Motors kurz.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Filtern von Luft eines Passagierraums eines Fahrzeuges, wobei das Verfahren das Leiten von Luft zwischen mindestens einem Lufteinlass und mindestens einem Luftauslass durch eine Leitung und einem in der Leitung angeordneten Flüssigkeitsreservoir, das Flüssigkeit aufweist, umfasst. Insbesondere umfasst das Verfahren die Verwendung einer oben beschrieben Vorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren das Ansaugen der Luft mittels eines Gebläses eines Ventilationssystems. Durch das Leiten der Luft durch die Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs wird diese gefiltert. Ferner umfasst das Verfahren erfindungsgemäß das Kühlen eines Motors des Fahrzeuges unter Nutzung des Flüssigkeitsreservoirs, und zwar vor allem mittels eines Wärmetauschers, indem Kühlwasser des Motors durch die Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs geführt wird.
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Die Figuren zeigen in rein schematischer Darstellung
- 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
- 2: eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung;
- 3: ein erfindungsgemäßes Ventilationssystem in einem Fahrzeug; und
- 4: ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Filtern von Luft 50 eines Passagierraums eines Fahrzeuges 80.
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Die Vorrichtung 10 umfasst einen Lufteinlass 11 sowie einen Luftauslass 12. Am Lufteinlass 11 wird verschmutzte Luft 52 aus dem Passagierraum angesaugt, während am Luftauslass 12 gefilterte Luft 51 ausgelassen wird. Die verschmutzte Luft 52 umfasst Bakterien 54, Viren 53 und Pollen 55 sowie Staub 56.
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Die Luft 50 wird mittels einer Leitung 13 vom Lufteinlass 11 zum Luftauslass 12 geführt. In der Leitung 13 ist ein Flüssigkeitsreservoir 14 angeordnet, und zwar derart, dass sich die Luft 50 durch die darin befindliche Flüssigkeit 15 bewegen muss, um sich in Richtung Luftauslass 12 fortzubewegen.
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Bei der darin befindlichen Flüssigkeit 15 handelt es sich um Wasser oder eine Desinfektionslösung. Beim Passieren der Flüssigkeit 15 wird die Luft 50 von den Fremdstoffen getrennt, sodass die angesaugte Luft 50, die das Flüssigkeitsreservoir 14 verlässt, gefilterte Luft 51 darstellt.
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Um zu vermeiden, dass Flüssigkeit 15 an den Luftauslass 12 gelangt, umfasst die Vorrichtung 10 eine Spritzschutzvorrichtung 16, die aus in Ansaugrichtung schräg angeordneten versetzten Trennwänden bestehen und somit dafür sorgen, dass die gefilterte Luft 51 sich labyrinthartig bis zum Luftauslass 12 bewegen muss und somit einen überschüssigen Feuchtigkeitsgehalt verliert und an der Spritzschutzvorrichtung 16 abscheidet. Ferner kann die Vorrichtung 10 einen Filter 18 umfassen, der allerdings nicht als Luftfilter zur Filterung von verschmutzter Luft ausgebildet ist, sondern lediglich dazu dient, den Feuchtigkeitsgehalt der gefilterten Luft 51 zu reduzieren.
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Ferner umfasst die Vorrichtung einen Flüssigkeitsauslass 19, um die Flüssigkeit 15 aus dem Flüssigkeitsreservoir 14 ausfließen zu lassen und einen Flüssigkeitseinlass 20, um frische Flüssigkeit zuzuführen. Sowohl am Flüssigkeitsauslass als auch am Flüssigkeitseinlass ist jeweils ein Ventil 21 angeordnet.
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In 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 10 gezeigt, die bis auf die folgenden Unterschiede entsprechend der Vorrichtung 10 aus 1 ausgebildet ist: Die Vorrichtung 10 der 2 weist einen Wärmetauscher 22 auf, um Wärme 57 zwischen der Flüssigkeit 15 und dem Kühlwasser des Motors des Fahrzeuges auszutauschen. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit 15 erwärmt, während sich das Kühlwasser 23 des Motors abkühlt.
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Ferner weist die Vorrichtung 10 einen Kondensator 17 auf, der zwischen dem Flüssigkeitsreservoir 14 und dem Luftauslass 12 um oder in der Leitung 13 angeordnet ist und dafür sorgt, die gefilterte Luft 51 zu kühlen und ferner deren Feuchtigkeitsgehalt zu reduzieren.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventilationssystem 70 umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 sowie ein Gebläse 71, das dazu dient, Luft 50 beziehungsweise verschmutzte Luft 52 aus dem Passagierraum 81 zu saugen, und zwar durch die Leitung 13 und insbesondere durch das Flüssigkeitsreservoir 14. Das Fahrzeug 80 umfasst insbesondere mehrere Lufteinlässe und Luftauslässe, um Luft aus dem Passagierraum und in den Passagierraum zu führen.
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4 zeigt ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100, das das Leiten 102 von Luft 50 zwischen mindestens einem Lufteinlass 11 und mindestens einem Luftauslass 12 durch eine Leitung 13 und ein Flüssigkeitsreservoir 14 umfasst. Auf diese Weise wird die Luft gefiltert 103. Die Luft 50 wird insbesondere mittels eines Gebläses 71 eines Ventilationssystems 70 angesaugt 101. Ferner kann gleichzeitig mit dem Filtern 103 der Motor des Fahrzeuges gekühlt werden 104.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erfindungsgemäße Vorrichtung
- 11
- Lufteinlass
- 12
- Luftauslass
- 13
- Leitung
- 14
- Flüssigkeitsreservoir
- 15
- Flüssigkeit
- 16
- Spritzschutzvorrichtung
- 17
- Kondensator
- 18
- Filter
- 19
- Flüssigkeitsauslass
- 20
- Flüssigkeitseinlass
- 21
- Ventil
- 22
- Wärmetauscher
- 23
- Kühlwasser des Motors des Fahrzeuges
- 50
- Luft
- 51
- gefilterte Luft
- 52
- verschmutzte Luft
- 53
- Virus
- 54
- Bakterien
- 55
- Pollen
- 56
- Staub
- 57
- Wärme
- 70
- Ventilationssystem
- 71
- Gebläse
- 80
- Fahrzeug
- 81
- Passagierraum
- 100
- erfindungsgemäßes Verfahren
- 101
- Ansaugen der Luft mittels eines Gebläses eines Ventilationssystems
- 102
- Leiten von Luft zwischen mindestens einem Lufteinlass und mindestens einem Luftauslass durch eine Leitung und ein Flüssigkeitsreservoir
- 103
- Filtern der Luft
- 104
- Kühlen eines Motors eines Fahrzeuges
