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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, welches einen Luftfilter sowie einen Ionisator aufweist, welche in einem Kanal des Systems angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Lüftungseinrichtung mit einem solchen System sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lüftungseinrichtung.
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Zum Filtern von Partikeln, Schadstoffen und Gerüchen aus Luft kommen üblicherweise Luftfilter zum Einsatz. Derartige Luftfilter sind gewöhnlich zum Filtern des entsprechenden Bestandteils aus der Luft ausgestaltet. Luftfilter zum Filtern von Partikeln aus der Luft weisen üblicherweise ein entsprechend ausgestaltetes Filtermedium auf. Das Filtern der Partikel aus der Luft erfolgt gewöhnlich beim Durchströmen des Luftfilters mechanisch, das heißt insbesondere durch ein Aussieben der Partikel aus der Luft.
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Insbesondere bei kleineren Partikeln, wie beispielsweise Feinstaub, ist die rein mechanische Abscheidung im Luftfilter nicht ausreichend. Um die Abscheidung derartiger Partikel zu erhöhen, ist es bekannt, die Partikel vor dem Durchströmen des Luftfilters zu Ionisieren. Ein entsprechendes System weist somit einen Ionisator sowie einen Luftfilter auf.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein System der vorstehend genannten Art, für eine Lüftungseinrichtung mit einem solchen System sowie für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lüftungseinrichtung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche insbesondere Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigen. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe, für das System, für die Lüftungseinrichtung sowie für das Kraftfahrzeug verbesserte oder alternative Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine erhöhte Effizienz beim Filtern der Luft auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht demnach auf dem allgemeinen Gedanken, einen Ionisator zum Ionisieren der Luft anstatt der bisher üblichen Praxis nicht in der gesamten Luftströmung, sondern lediglich in einem Teil des durchströmbaren Querschnitts und entlang der Strömung anzuordnen. In der Folge sind der mit dem Ionisator erzeugte Strömungswiderstand für die Luft reduziert und die Strecke, entlang welcher eine Wechselwirkung des mit dem Ionisator erzeugten Felds mit der Luft bzw. den Partikeln in der Luft stattfindet, verlängert. Im Ergebnis erfolgt somit ein verbessertes Ionisieren der Partikel bei zugleich reduziertem Strömungswiderstand, sodass die Effizienz beim Filtern der Luft erhöht ist.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist ein System den Ionisator sowie den Luftfilter auf. Zudem weist das System einen Kanal auf, durch welchen ein Strömungspfad von Luft führt, sodass im Betrieb Luft entlang des Strömungspfads strömt. Der Luftfilter sowie der Ionisator sind im Kanal angeordnet. Der Strömungspfad führt durch den Luftfilter, welcher im Betrieb Partikel aus der Luft filtert. Der Ionisator ist in einem zugehörigen Abschnitt des Kanals angeordnet, welcher nachfolgend auch als lonisatorabschnitt bezeichnet wird. Der Ionisator weist zumindest eine Elektrode auf, mittels welcher der Ionisator im Betrieb ein elektrisches Feld zum Ionisieren der Luft, insbesondere der Partikel, erzeugt. Der Ionisator erstreckt sich dabei entlang des Strömungspfads, und ist im durchströmbaren Querschnitt des lonisatorabschnitts in einem sich quer zum Strömungspfad erstreckenden Teilabschnitt angeordnet, sodass dass ein sich quer zum Strömungspfad erstreckender Restabschnitt des lonisatorabschnitts frei vom Ionisator ist.
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Es versteht sich, dass der „Kanal“ auch mehrteilig ausgebildet sein kann. Das heißt, dass unter „Kanal“ auch ein Kanalsystem zu verstehen ist, durch welches der Strömungspfad führt.
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Die mittels des Ionisators ionisierte Luft, insbesondere die mittels des Ionisators ironisierten Partikel, wechselwirken mit dem Luftfilter elektrostatisch. Somit kommt es neben der mit dem Luftfilter erzeugten mechanischen Abscheidung der Partikel zudem zu einer Abscheidung aufgrund der elektrostatischen Wechselwirkung. In der Folge ist das Filtern der Partikel aus der Luft verbessert und effizienter. Die ionisierten Partikel führen ferner zu einer entsprechend elektrostatischen Aufladung des Luftfilters, sodass die elektrostatische Wechselwirkung mit dem Luftfilter weiter erhöht und die Abscheidung der Partikel aus der Luft weiter verbessert ist.
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Prinzipiell können im Restabschnitt weitere Bestandteile des Systems angeordnet sein.
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Bevorzugt ist der Restabschnitt insgesamt frei durchströmbar. Das heißt, dass der Restabschnitt bevorzugt frei von weiteren Komponenten ist.
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Prinzipiell kann der Ionisator im lonisatorabschnitt quer zur Strömungsrichtung mittig oder hin zur Mitte versetzt angeordnet sein. Dementsprechend ist der Restabschnitt zweigeteilt.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei welchen der Restabschnitt auf den lonisatorabschnitt folgt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Ionisator im lonisatorabschnitt quer zur Strömungsrichtung seitlich angeordnet. Das heißt, dass der Ionisator an einer Seite des Kanals angebracht ist, welche nachfolgend auch als erster Seite bezeichnet wird. Der Restabschnitt erstreckt sich vom Ionisator bis zur quer zur Strömungsrichtung der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Kanals, welche nachfolgend auch als zweite Seite bezeichnet wird. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellung des Systems. Zugleich wird somit die Durchströmung der Luft entlang des lonisatorabschnitts vom Ionisator möglichst geringfügig gestört. Das heißt, dass der mit dem Ionisator erzeugte Strömungswiderstand auf diese Weise reduziert wird. Folglich ist neben einer vereinfachten Herstellung eine erhöhte Effizienz erreicht.
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Denkbar ist es, dass der Restabschnitt kleiner oder gleich groß ist wie der Teilabschnitt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Restabschnitt größer als der Teilabschnitt. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung des mit dem Ionisator erzeugten Strömungswiderstands und somit zu einer weiter erhöhten Effizienz.
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Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen sich der Ionisator entlang des Strömungspfads länglich erstreckt. Somit strömt die Luft entlang einer größeren Strecke entlang des Ionisators. In der Folge ist die Strecke, entlang welcher die Luft bzw. die Partikel mit dem vom Ionisator erzeugten Feld wechselwirken vergrößert und die Dauer der Wechselwirkung verlängert. Im Ergebnis kommt es zu einem verbesserten und/oder effizienteren Ionisieren der Luft bzw. der Partikel, sodass die Effizienz erhöht ist.
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Der Ionisator kann prinzipiell eine einzige Elektrode aufweisen.
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Der Ionisator weist vorteilhaft zumindest zwei Elektroden auf. Somit kann das elektrische Feld verbessert und/oder großflächig aufgebaut werden. In der Folge ist die Effizienz erhöht.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei welchen zumindest zwei Elektroden des Ionisators, vorteilhaft mehrere Elektroden des Ionisators, insbesondere sämtliche Elektroden einen des Ionisators, entlang des Strömungspfads aufeinander folgen. Dies hat zur Folge, dass das elektrische Feld entlang des Strömungspfads gleichmäßig über eine längere Strecke erzeugt werden kann. Somit kommt es zu einer erhöhten Wechselwirkung der Luft bzw. der Partikel mit dem elektrischen Feld und folglich zu einem effizienteren Ionisieren und folglich zu einer erhöhten Effizienz.
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Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen der Ionisator derart ausgestaltet ist, dass das elektrische Feld in den gesamten Restabschnitt dringt. Weiter Bevorzugt ist es, dass das elektrische Feld im gesamten Restabschnitt derart erzeugt wird, dass im gesamten Restabschnitt die Luft, insbesondere die Partikel, ionisiert werden. Auf diese Weise wird eine verbesserte Effizienz erreicht.
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Zum Erzeugen eines derartigen elektrischen Felds kann der Ionisator beliebig ausgebildet und/oder betrieben sein. Beispielsweise kann dies mittels des an den Elektroden angelegten elektrischen Potentials, und/oder mittels der Größe und Form der Elektroden und/oder mittels der Verteilung der Elektroden erreicht werden.
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Der Luftfilter ist zweckmäßig stromab des Ionisators im Kanal angeordnet.
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Bevorzugt ist der Luftfilter entlang des Strömungspfads zum Ionisator beabstandet. Somit können die ionisierte Luft, insbesondere die ionisierten Partikel, großflächig auf den Luftfilter treffen. In der Folge ist die Effizienz erhöht.
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Der Luftfilter ist in einem zugehörigen Abschnitt des Kanals angeordnet, welcher nachfolgend auch als Filterabschnitt bezeichnet wird.
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Bevorzugt füllt der Luftfilter den durchströmbaren Querschnitt des Filterabschnitts, sodass die gesamte durch den Filterabschnitt strömende Luft durch den Luftfilter strömt. Somit wird der Luftfilter großflächig angeströmt, sodass die Effizienz erhöht ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es, den Ionisator auch in einem Abschnitt des Kanals mit geringerem Querschnitt anzuordnen, wobei auch einer solchen Anordnung die erfindungsgemäßen Vorteile erzielbar sind. Somit ist es beispielsweise möglich, den Ionisator in dem Bereich des Kanals mit geringerem zur Verfügung stehenden Bauraum anzuordnen. Zugleich kann der Kanal auf diese Weise lediglich für den Luftfilter vergrößert ausgebildet sein, um eine großflächige Anströmung des Luftfilters zu ermöglichen. Insgesamt ist somit eine Anpassung des Systems an unterschiedliche gegebene Bauräumen vereinfacht möglich, wobei zugleich die Effizienz erhöht ist.
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Dementsprechend kann der lonisatorabschnitt quer zur Strömungsrichtung kleiner sein als der Filterabschnitt. Das heißt, dass der Filterabschnitt einen größeren durchströmbaren Querschnitt aufweist als der lonisatorabschnitt. Dies erlaubt eine flexiblere Anordnung des Ionisators im Kanal.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen weitet sich der Kanal vom lonisatorabschnitt hin zum Filterabschnitt in der Art eines Diffusors auf. Insbesondere verbindet ein Diffusor den lonisatorabschnitt mit dem Filterabschnitt. Die Aufweitung des Kanals hin zum Filterabschnitt führt zu einer entsprechenden Vergrößerung des durchströmbaren Querschnitts hin zum Filterabschnitt. In der Folge kommt es zu einem großflächigen Anströmen des Luftfilters. Das Resultat ist eine erhöhte statische Aufladung des Luftfilters, sodass im Ergebnis sowohl die mechanische als auch die elektrostatische Abscheidung der Partikel erhöht ist. Das heißt, dass auf diese Weise eine erhöhte Effizienz erreicht wird.
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Der Luftfilter weist vorteilhaft ein Filtermedium zum Filtern der Partikel auf. Insbesondere kann der Luftfilter ein Partikelfilter sein.
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Vorteilhaft weist der Luftfilter ein Filtermedium zum Filtern von Feinstaub auf, welches nachfolgend auch als Feinstaubfiltermedium bezeichnet wird. Vorstellbar ist es, dass der Luftfilter lediglich ein solches Feinstaubfiltermedium aufweist, also insbesondere als ein Feinstaubfilter ausgebildet ist.
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Das System kann in einer Lüftungseinrichtung zum Einsatz kommen. Die Lüftungseinrichtung weist eine Fördereinrichtung, beispielsweise ein Gebläse, auf, welche im Betrieb Luft entlang des Strömungspfads fördert. Der Strömungspfad führt somit durch die Lüftungseinrichtung.
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Der Kanal kann Bestandteil Lüftungseinrichtung sein, sich also über das System hinaus erstrecken. Auch kann die Lüftungseinrichtung weitere Kanäle aufweisen, durch welche der Strömungspfad führt.
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Die Lüftungseinrichtung weist vorteilhaft neben dem System und der Fördereinrichtung weitere Komponenten auf. Vorteilhaft weist die Lüftungseinrichtung zumindest einen Wärmeübertrager zum Temperieren der Luft auf, ist also als eine Klimaanlage ausgebildet. Unter „Temperieren“ ist dabei das Erhitzen und/oder Kühlen und/oder eine Änderung der Feuchtigkeit in der Luft zu verstehen. Die Klimaanlage ist also insbesondere ein sogenanntes HVAC-System.
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Die Lüftungseinrichtung kann in beliebigen Anwendungen zum Einsatz kommen, um die Anwendung mit Luft zu versorgen.
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Die Lüftungseinrichtung kann insbesondere Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein.
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Bevorzugt führt der Strömungspfad nach dem Durchströmen des Systems, besonders bevorzugt nach dem Temperieren, in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs. Bei dem Innenraum handelt es sich insbesondere um einen solchen für Insassen des Kraftfahrzeugs.
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Es versteht sich, dass neben dem System auch die Lüftungseinrichtung und das Kraftfahrzeug jeweils als solche auch zum Umfang dieser Erfindung gehören.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Systems in einer Lüftungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs,
- 2 einen Schnitt durch das System.
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Ein System 1, wie es in den 1 und 2 beispielhaft gezeigt ist, dient dem Filtern von Luft. Zu diesem Zweck weist das System 1 einen im Betrieb von Luft durchströmten Kanal 2 auf, in welchem ein Luftfilter 4 angeordnet ist. Durch den Kanal 2 führt somit ein Strömungspfad 3 der Luft. Der Luftfilter 4 entfernt dabei in 2 angedeutete Partikel 5 aus der Luft. Bei den Partikel 5 handelt es sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen um Feinstaub 6. Dementsprechend weist der Luftfilter 4 ein Filtermedium 15 zum Filtern von Feinstaub 6, nachfolgend auch als Feinstaubfiltermedium 15 bezeichnet, auf. Insbesondere kann der Luftfilter 4 als ein Feinstaubfilter 16 ausgebildet sein.
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Das System 1 kommt in einer in 1 stark vereinfacht und beispielhaft gezeigten Lüftungseinrichtung 100 zum Einsatz. Die Lüftungseinrichtung 100 weist eine Fördereinrichtung 102 auf, welche im Betrieb Luft entlang des Strömungspfads 3 fördert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lüftungseinrichtung 100 als eine Klimaanlage 101 ausgebildet, welche zudem zumindest einen Wärmeübertrager 103 zum Temperieren der Luft aufweist, wobei in 1 rein beispielhaft ein einziger Wärmeübertrager 103 gezeigt ist. Beim in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Fördereinrichtung 102 rein beispielhaft stromab des Luftfilters 4 und der Wärmeübertrager 103 stromab der Fördereinrichtung 102 angeordnet. Der Kanal 2 kann dabei Bestandteil der Lüftungseinrichtung 100 sein. Entsprechend 1 ist die Lüftungseinrichtung 100 im gezeigten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Kraftfahrzeugs 200. Das Kraftfahrzeug 200 weist dabei einen Innenraum 201, insbesondere für nicht gezeigte Insassen, auf, in den der Strömungspfad 3 nach dem Durchströmen des Systems 1, insbesondere nach dem Durchströmen der Lüftungseinrichtung 100, führt.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist das System 1 ferner einen stromauf des Luftfilters 4 angeordneten Ionisator 8 auf. Der Ionisator 8 erzeugt im Betrieb zum Ionisieren der Luft, insbesondere der Partikel 5, ein nicht gezeigtes elektrisches Feld. Die somit ionisierten Partikel 5, insbesondere Feinstaub 6, lassen sich somit aufgrund einer statischen Wechselwirkung mit dem Luftfilter 4 verbessert mittels des Luftfilters 4 aus der Luft entfernen. Zum Erzeugen des elektrischen Felds weist der Ionisator 8, wie in 2 gezeigt, zumindest eine Elektrode 9 auf. Dabei weist der Ionisator 8 in 2 rein beispielhaft fünf Elektroden 9 auf.
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Entsprechend 2 ist der Ionisator 8 in einem zugehörigen Abschnitt 7 des Kanals 2 angeordnet, welcher nachfolgend auch als lonisatorabschnitt 7 bezeichnet wird. Wie 2 ferner entnommen werden kann, erstreckt sich der Ionisator 8 entlang des Strömungspfads 3. Dabei ist der Ionisator 8 im durchströmbaren Querschnitt des lonisatorabschnitt 7 in einem sich quer zum Strömungspfad 3 erstreckenden Teilabschnitt 10 angeordnet, sodass dass ein sich quer zum Strömungspfad 3 erstreckender Restabschnitt 11 des lonisatorabschnitts 7 frei vom Ionisator 8 ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Restabschnitt 11 gänzlich frei von Komponenten und somit ungehindert für die Luft durchströmbar. Der Ionisator 8 füllt den lonisatorabschnitt 7 quer zur Strömungsrichtung 3 also nicht gänzlich aus, sodass Luft im Restabschnitt 11 frei durch den lonisatorabschnitt 7 strömen kann. Die Luft bzw. die Partikel 5 müssen also im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, nicht durch den Ionisator 8 hindurch strömen, sondern strömen entlang des Ionisators 8 und werden dabei ionisiert. Dies führt zu einem reduzierten, vom Ionisator 8 erzeugten Strömungswiderstand für die Luft. In der Folge können das System 1 und die Lüftungseinrichtung 100 effizienter betrieben werden. Zudem kommt es auf diese Weise zu einem verbesserten Anströmen des Luftfilters 4 und somit zu einem weiter verbesserten Filtern der Luft. Die Erstreckung des Ionisators 7 entlang des Strömungspfads 3 führt ferner dazu, dass die Dauer der Wechselwirkung des mit dem Ionisator 8 erzeugten Felds mit der Luft und/oder den Partikeln 5 erhöht ist, sodass eine verbessertes und/oder erhöhtes Ionisieren erreicht ist. Dies führt zu einem weiter verbesserten Filtern der Partikel 5 aus der Luft mittels des Luftfilters 4.
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Wie 2 entnommen werden kann, ist der Ionisator 8 im gezeigten Ausführungsbeispiel im lonisatorabschnitt 7 quer zur Strömungsrichtung 3 randseitig angeordnet. Das heißt, dass der Ionisator 7 an einer Seite 12 des Kanals 2 angebracht ist, welche nachfolgend auch als erste Seite 12, 12 a bezeichnet wird. In der Folge erstreckt sich der Restabschnitt 11 vom Ionisator 8 bis zu einer quer zur Strömungsrichtung 3 der ersten Seite 12, 12a gegenüberliegenden zweiten Seite 12 des Kanals 2, welche nachfolgend auch als zweite Seite 12, 12 b bezeichnet wird. Wie 2 ferner entnommen werden kann, ist der Restabschnitt 11 im gezeigten Ausführungsbeispiel größer als der Teilabschnitt 10. Zudem erstreckt sich der Ionisator 8, wie 2 entnommen werden kann, entlang des Strömungspfads 3 länglich, wobei die Elektroden 9 entlang des Strömungspfads 3 aufeinander folgen. Dabei ist der Ionisator 8 derart ausgestaltet und/oder betrieben, dass das elektrische Feld in den gesamten Restabschnitt 11 dringt, sodass Partikel 5 im gesamten Restabschnitt 11 ionisiert werden. Dies kann beispielsweise durch das an den Elektroden 9 angelegte elektrische Potenzial und/oder durch die Größe und/oder Form und/oder Verteilung der Elektroden 9 erreicht werden.
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Entsprechend den 1 und 2 ist der Luftfilter 4 stromab des Ionisators 8 in einem zugehörigen Abschnitt 13 des Kanals 2 angeordnet, welcher nachfolgend als Filterabschnitt 13 bezeichnet wird. Gemäß 2 ist der Filterabschnitt 13 in den gezeigten Ausführungsbeispielen entlang des Strömungspfads 3 zum lonisatorabschnitt 7 beabstandet.
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Wie 2 entnommen werden kann, füllt der Luftfilter 4 im gezeigten Ausführungsbeispiel den Filterabschnitt 13, sodass die gesamte durch den Filterabschnitt 13 strömende Luft durch den Luftfilter 4 strömt. Wie 2 ferner entnommen werden kann, ist der Filterabschnitt 13 quer zum Strömungspfad 3 größer als der lonisatorabschnitt 7. Somit weist der Filterabschnitt 13 einen größeren durchströmbaren Querschnitt auf als der lonisatorabschnitt 7. Dementsprechend ist der Ionisator 7 in einem Bereich des Kanals 2 angeordnet, in welchem der Kanal 2 kleiner ist, weil beispielsweise für das System 1 bzw. für die Lüftungseinrichtung 100 weniger Bauraum zur Verfügung steht.
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Der Kanal 2 weitet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel, wie 2 entnommen werden kann, vom lonisatorabschnitt 7 hin zum Filterabschnitt 13 auf. Dabei kann sich der Kanal 2, wie 2 ebenfalls entnommen werden kann, in der Art eines Diffusors 14 hin zum Filterabschnitt 13 aufweist. Somit wird der Luftfilter 4 großflächig bzw. ganz angeströmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3056364 A1 [0004]
- US 20210021107 A1 [0004]
- WO 2020263171 A1 [0004]
