DE19734440C1

DE19734440C1 - Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstromes

Info

Publication number: DE19734440C1
Application number: DE1997134440
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Odebrecht; Noureddine Dr Khelifa
Original assignee: Daimler Benz AG; Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2017-08-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung ei nes einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstromes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der EP 0 736 403 A2 ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines Luftstromes, der einem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden soll, bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt ein Luftfüh rungsgehäuse mit einem darin angeordneten Sorptionsreaktor und einem diesem in Luftströmungsrichtung nachgeordneten Filter mit einem für die Schadstoffe wirksamen Adsorbens. Dabei dient der Sorptionsreaktor zur Senkung der Luftfeuch tigkeit und das Filter zur Beseitigung von Luftverunreini gungen. In Abhängigkeit vorgegebener Parameter bzw. Be triebsintervallen werden der Sorptionsreaktor desorbiert und das Filter regeneriert. Bei einer Vorrichtung mit zwei Trocknerelementen und entsprechend zugeordneten Filterele menten werden zur Änderung der Betriebsweise des jeweiligen Sorptionsreaktors bzw. Filterelementes, nämlich vom Adsorp tionsbetrieb auf Desorptionsbetrieb und umgekehrt, mehrere Luftstromsteuerklappen in eine geänderte Stellung gebracht, so daß die beiden Luftströme einen geänderten Weg nehmen, wobei auch die Durchströmungsrichtung durch die Trockner elemente und Filterelemente umgekehrt wird.

In der DE 44 27 793 A1 ist ein rotierender Reaktor be schrieben, der in einem Gehäuse angeordnet ist, welches in eine Kammer für den Adsorptionsluftstrom und in eine Kammer für den Desorptionsluftstrom unterteilt ist. Der Reaktor besitzt eine Antriebswelle, mittels welcher der Reaktor um die Drehachse bewegt wird. Durch entsprechende Anschluß stutzen werden der Adsorptionsluftstrom und der Desorpti onsluftstrom von unterschiedlichen Seiten in das Gehäuse geführt, so daß der Reaktor im Gegenstrom beaufschlagt wird. Um bei einem derartigen rotierenden Reaktor eine zu verlässige Trennung zwischen Adsorptionsbereich und Desorp tionsbereich zu erreichen, ist in der EP 0 249 003 A1 vor geschlagen worden, den zylindrischen Behälter einer Aktiv kohleeinrichtung in eine Vielzahl von Sektoren zu untertei len. Durch stirnseitige Abdeckung wird eine Neutralzone ge schaffen, in der sich stets mindestens ein vollständiger Kreissektor befindet, durch den die Adsorbierzone von der Regenerierzone getrennt ist. Dies hat zur Folge, daß ein bestimmter Teil der Aktivkohleeinrichtung, nämlich der, der sich gerade in der Neutralzone befindet, nicht für den Pro zeß zur Verfügung steht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstromes zu schaffen, die einfach im Aufbau und sicher in der Wirkungsweise ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind darin zu sehen, daß trotz geringem Bauaufwand ein wir kungsvolles und zuverlässig arbeitendes Luftbehandlungsge rät zur Verfügung steht, bei dem der Betriebswechsel der Sorptionsreaktor- und Filterelemente keine Änderung bezüg lich der Luftströmungsführung erforderlich macht. In bevor zugter Weise sind die Reaktorelemente und Filterelemente quaderförmig gestaltet, so daß die aus solchen Elementen aufgebaute Sorptionsreaktor/Filter-Einheit ebenfalls im we sentlichen die Form eines Quaders besitzt. Eine solche Formgebung hat wegen des Gleichteileprinzips und wegen der Symmetrie wesentliche Vorteile im Hinblick auf einen ein fachen Aufbau der Vorrichtung. Da die anströmseitige Stirn fläche von Reaktorelement und Filterelement für einen be stimmten Anlagetyp konstant ist, kann das jeweils erforder liche Volumen des Reaktorelementes und des Filterelementes durch die jeweilige Dicke bestimmt werden, das heißt, be zogen auf die Luftströmungsrichtung, werden die Elemente in der Tiefe entsprechend bemessen. Dabei können die Reaktor elemente die gleiche Tiefe aufweisen wie die Filterelemen te, in einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, daß die Reaktorelemente eine größere Tiefe aufweisen als die Filterelemente.

Die Sorptionsreaktoren können beispielsweise als Trockner elemente ausgeführt sein, hierzu umfassen diese vorzugs weise Silikagel oder Zeolith. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Sorptionsreaktoren als Schadstofffilter für Geruchs- bzw. Aromastoffe auszubilden. In diesen Fällen wird als Reaktormaterial vorzugsweise Aktivkohle vorgese hen.

In der Seitenansicht beschreibt die Sorptionsreak tor/Filter-Einheit bei Bewegung um die Drehachse eine Kreisbahn. Da die Gehäusewandung in Anpassung an diese Kreisbahn ebenfalls eine Wölbung aufweist, kann ein Hohl raum zwischen der äußeren Kontur der Trocknerelemente und Filterelemente und der Gehäusewandung dadurch vermieden werden, daß die bezogen auf die Drehachse äußere Kontur der Reaktorelemente und Filterelemente zylinderabschnittförmig gestaltet sind. Damit die Reaktor- und Filterelemente auf einfache Weise zu der Reaktor/Filter-Einheit zusammengefügt und im Servicefall auch leicht ausgetauscht werden können, ist es vorteilhaft, daß die Reaktorelemente und Filterele mente kassettenartig in einer Zarge gehalten sind.

Zur Trennung von Adsoptionskanal und Desorptionskanal ist vorzugsweise in dem Gehäuse eine ortsfeste Zwischenwand vorgesehen, wobei die Zwischenwand eine Aussparung auf weist, die mindestens der Höhe der Reaktor/Filter-Einheit entspricht. In dieser Aussparung befindet sich die Reak tor/Filter-Einheit, die sich in der Betriebsstellung quer zur Richtung der Aussparung erstreckt und während des Wech sels von der einen Betriebsstellung in die andere innerhalb der Aussparung gedreht wird.

Um den Abstand zwischen der Lufteintritts- bzw. Luftaus trittsseite der Reaktor/Filter-Einheit und dem Rand der Aussparung dichtend abzuschließen, umfaßt die Reak tor/Filter-Einheit eine orthogonal zur luftbeaufschlagten Fläche der Reaktor- bzw. Filterelemente ausgerichtete Trennwand. Alternativ hierzu kann an der Zwischenwand am Rand der Aussparung zu beiden Seiten der Reaktor/Filter- Einheit ein schwenkbar gelagertes Wandelement vorgesehen sein, das in der Betriebsstellung der Vorrichtung mit sei nem vorderen Ende an der Reaktor/-Filtereinheit anliegt. Diese Wandelemente werden zum Ändern der Betriebsstellung der Reaktor/Filter-Einheit in eine Position verschwenkt, die außerhalb der Kreisbahn, auf der sich die Reak tor/Filter-Einheit bewegt, liegt.

Um die für die Desorption erforderliche Temperatur des Desorptionsluftstromes zu erreichen, ist im dem Desorpti onskanal stromauf der Reaktor/Filter-Einheit in an sich be kannter Weise eine Heizvorrichtung vorgesehen, wobei ins besondere eine elektrische PTC-Heizung in Betracht kommt. Aus Kostengründen sollte die Größe der Heizvorrichtung nach dem tatsächlichen Leistungsbedarf und auch unter Berück sichtigung des aufzuheizenden Luftmassenstromes bestimmt werden. Es wird daher als zweckmäßig angesehen, daß die Zwischenwand in einem Abschnitt des Gehäuses, in dem sich die Heizvorrichtung befindet, derart angeordnet ist, daß der Durchtrittsquerschnitt im Desorptionskanal wesentlich geringer ist als der Durchtrittsquerschnitt im Adsorptions kanal.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Sorptionsre aktor/Filter-Einheit,

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1 während der Änderung zwischen den Betriebsstellungen,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Gehäuse mit Adsorptionska nal und Desorptionskanal und einer stromauf der Sorptionsreaktor/Filter-Einheit angeordneten Heiz einrichtung,

Fig. 5 eine Ausführungsvariante zu Fig. 5.

Die Fig. 1 zeigt eine Luftbehandlungsvorrichtung 1 mit ei nem Gehäuse 2, wobei in einem Gehäuseabschnitt 3 eine Sorp tionsreaktor/Filter-Einheit 4 angeordnet ist. Die Sorp tionsreaktoren dieser Einheit sind in einer bevorzugten Ausführungsform als Trocknerelemente ausgeführt, daher sind bei der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele die Sorptionsreaktoren als Trocknerelemente und die gebil dete Einheit als Trockner/Filter-Einheit bezeichnet. In dem Gehäuse 2 ist eine sich parallel zu den Außenwänden des Ge häuses 2 erstreckende Zwischenwand 8, 8' vorgesehen, die den Innenraum des Gehäuses 2 in einen Desorptionskanal 9 und einen Adsorptionskanal 10 unterteilt. Mit Pfeilen L_A ist ein Adsorptionsluftstrom und mit Pfeilen L_D ein Desorptionsluftstrom bezeichnet.

Die Trockner/Filter-Einheit 4 umfaßt ein sich quer im Ad sorptionskanal 10 erstreckendes Trocknerelement 5, zu dem in Luftströmungsrichtung nachgeordnet ein Filterelement 6 vorgesehen ist. Bei dem Filterelement 6 kann es sich bei spielsweise um ein mechanisches Filter oder ein Geruchsfil ter handeln, das unmittelbar an der Abströmseite des Trock nerelementes 5 angeordnet ist. Im Desorptionskanal 9 befin det sich ein Filterelement 6', das vom Aufbau her dem Fil terelement 6 im Adsorptionskanal 10 entspricht, wobei dem Filterelement 6' ein Trocknerelement 5' nachgeordnet ist, das von Form und Größe dem Trocknerelement 5 entspricht und ebenfalls wie dieses mit einem feuchtigkeitsadsorbierenden Material wie beispielsweise Silicagel oder Zeolith gefüllt ist. Die Trockner/Filter-Einheit 4 ist mittels einer Achse 7 drehbar gelagert und umfaßt eine Trennwand 11, die sich zwischen dem Adsoptionskanal 10 und dem Desorptionskanal 9 zwischen den Abschnitten der Zwischenwand 8, 8' erstreckt.

Wie aus Fig. 1 ersehen werden kann, werden der Adsorptions luftstrom L_A und der Desorptionsluftstrom L_D parallel zu einander geführt, wobei der Adsoptionsluftstrom L_A zunächst durch das Trocknerelement 5 und anschließend durch das Fil terelement 6 tritt, wohingegen die Reihenfolge der Durch strömung beim Filterelement 6' und Trocknerelement 5' im Desorptionskanal 9 umgekehrt ist.

Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Trockner/Filter-Einheit 4, woraus ersichtlich ist, daß die Trocknerelemente 5, 5' und Filterelemente 6, 6' jeweils quaderförmig gestaltet sind, wobei die jeweils größte Flä che des Quaders die luftbeaufschlagte Stirnseite ist. Die Drehachse der Trockner/Filter-Einheit 4 ist mit D bezeich net.

Die Fig. 3 zeigt das Wechseln der Betriebsstellung der Trocknerelemente 5, 5' und Filterelemente 6, 6' durch Dre hung der Trockner/Filter-Einheit 4 um die Achse 7, wie dies durch die eingetragenen Pfeile angegeben ist. Es wird aus Fig. 3 deutlich, daß zwischen den Abschnitten der Zwischen wand 8, 8' eine Aussparung 26 vorgesehen ist, in der sich die Trockner/Filter-Einheit 4 befindet, so daß diese Ein heit innerhalb der Aussparung 26 drehbar ist. Bei entspre chender Beladung des Trocknerelementes 5 mit Feuchtigkeit und/oder des Filterelementes 7 mit Partikeln oder Schad stoffen werden durch die Drehung der Trockner/Filter-Ein heit 4 die Betriebszustände gewechselt, das heißt, das desorbierte Trocknerelement 5' und Filterelement 6' wird in den Adsorptionskanal 10 und das beladene Trocknerelement 5 und Filterelement 6 zum Zwecke der Desorption in den Desorptionskanal 9 bewegt. Sobald die Trockner- bzw. Fil terelemente die Betriebsstellung einnehmen, ist die Trenn wand 11 exakt zur Zwischenwand 8, 8' ausgerichtet und ver schließt damit die Aussparung 26.

Die Fig. 4 zeigt eine Luftbehandlungsvorrichtung 1, die ebenfalls ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseabschnitt 3 und einer darin angeordneten Trockner/Filter-Einheit 4 umfaßt. In dem Gehäuse 2 erstreckt sich eine Zwischenwand 18, 18', wobei diese Zwischenwand derart angeordnet ist, daß der Ad sorptionskanal 10 einen wesentlich größeren Durchtritts querschnitt aufweist als der Desorptionskanal 9. In dem vorderen Abschnitt des Desorptionskanals 9, das heißt stromauf der Trockner/Filter-Einheit 4 befindet sich eine Heizvorrichtung 14, die vorzugsweise als elektrische PTC- Heizung ausgeführt ist.

Die Trockner/Filter-Einheit 4 besteht ebenso wie die be reits in Fig. 1 beschriebene Einheit aus vier Einzelelemen ten, nämlich zwei Trocknerelementen 5, 5' und zwei Filter elementen 6, 6', die sich von der zuvor beschriebenen Aus führung lediglich dadurch unterscheiden, daß sie an ihrem der Achse 7 entlegenen Ende eine zylinderabschnittförmige Kontur aufweisen. Auf diese Weise liegen die Trocknerele mente und Filterelemente an der Innenwand des Gehäuseab schnitts 3 an. Da die Achse 7 nicht in der Ebene der Zwi schenwand 18, 18' liegt, sind zur Trennung des Desorptions kanals 9 vom Adsorptionskanal 10 bewegliche Wandelemente 13 und 15 vorgesehen, wobei das Wandelement 13 mittels eines Schwenklagers 12 am Abschnitt 18 der Zwischenwand und das Wandelement 15 mittels eines Schwenklagers 12' am Abschnitt 18' der Zwischenwand angeordnet ist. Um eine Drehung der Trockner/Filter-Einheit 4 um die Achse 7 zu ermöglichen, werden die Wandelemente 13 und 15 in die mit gestrichelten Linien angedeutete Position 13' und 15' gebracht, in der sie sich außerhalb des Bewegungskreises der Trock ner/Filter-Einheit 4 befinden. Sobald die Trockner/Filter- Einheit 4 in die Betriebsstellung gebracht ist, werden die Wandelemente 13 und 15 zurückgeschwenkt, so daß ihre vorde ren Enden an der Stirnseite der Trockner/Filter-Einheit 4 anliegen.

Stromauf des Gehäuses 2 ist ein Gebläse 17 angeordnet, das Luft aus einem Frischluft/Umluft-Kanal 16 ansaugt. Der Ad sorptionsluftstrom wird im Adsorptionskanal 10 durch das Trocknerelement 5 und das Filterelement 6 geführt und wird nach entsprechender Behandlung durch einen Zuluftkanal 27 einem Fahrzeuginnenraum zugeführt. Der Desorptionsluft strom, der am vorderen Ende der Zwischenwand 18 aus dem Ge samtluftstrom abgezweigt wird, wird in der Heizvorrichtung 14 auf ein entsprechendes Temperaturniveau angehoben, so daß eine Reinigung des Filterelementes 6' und Desorption des Trocknerelementes 5' möglich ist. Der Desorptionsluft strom verläßt das Gehäuse 2 durch einen Fortluftkanal 19.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante zu Fig. 4, bei der die Zwischenwand 18, 18' in dem der Trockner/Filter- Einheit 4 benachbarten Bereich zur Mitte des Gehäuses 2 hin verlaufende Wandabschnitte 24 und 25 aufweist. Auf diese Weise endet die Zwischenwand 18, 18' auf der Höhe der Achse 7. Dies ermöglicht eine Ausgestaltung der Trockner/Filter- Einheit 4 mit einer Trennwand 23, die sich bis zum Umfang des Bewegungsradius der Trockner/Filter-Einheit 4 erstreckt und somit die zwischen den Wandabschnitten 24 und 25 gebil dete Aussparung 26 schließt. Außerdem ist aus Fig. 5 er sichtlich, daß dort Trocknerelemente 21, 21' vorgesehen sind, deren Dicke größer ist als die Dicke entsprechend zu geordneter Filterelemente 22, 22'. Durch die jeweilige Be stimmung der Dicke wird das Volumen des jeweiligen Trock ner- bzw. Filterelementes festgelegt, so daß auf diese Weise eine Anpassung an den Anlagentyp erfolgen kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnen raum zugeführten Luftstromes mit einem Gehäuse (2), in dem zwei Sorptionsreaktoren (5, 5', 21, 21') und diesen zugeordnete, in Luftströmungsrichtung flächig anliegende Filterelemente (6, 6', 22, 22') vorgesehen sind und mit zwei getrennten Luftströmungswegen in dem Gehäuse (2), von denen einer einen Adsorptionskanal (10) und der andere einen Desorptionskanal (9) bildet, und sich in jedem der Luftströmungswege ein Sorptionsreaktor (5, 5', 21, 21') und ein Filterelement (6, 6', 22, 22') befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren (5, 5', 21, 21') und Filterelemente (6, 6', 22, 22') derart zu einer Reaktor/Filter-Einheit (4, 20) zusam mengefügt sind, daß der Sorptionsreaktor (5, 5', 21, 21') in einem Luftströmungsweg und das Filterelement (6, 6', 22, 22') im anderen Luftströmungsweg mit ih ren Längsseiten benachbart zueinander angeordnet sind und die Reaktor/Filter-Einheit (4, 20) um eine quer zur Längsrichtung des Adsorptionskanals (10) sowie des Desorptionskanals (9) verlaufende Achse (7) schwenkbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren als Trocknerelemente (5, 5', 21, 21') ausgebildet sind und vorzugsweise Silikagel oder Zeolith umfas sen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren als Schadstofffilter (Geruchsfilter) ausgebildet sind und vorzugsweise Aktivkohle umfassen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren bzw. Trocknerelemente (5, 5') und die Filterelemente (6, 6') quaderförmig gestaltet sind und die Reak tor/Filter-Einheit (4) im wesentlichen die Form eines Quaders besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren bzw. Trocknerelemente (5, 5') bezogen auf die Luft strömungsrichtung die gleiche Tiefe aufweisen wie die Filterelemente (6, 6').

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren bzw. Trocknerelemente (21, 21') bezogen auf die Luft strömungsrichtung eine größere Tiefe aufweisen als die Filterelemente (22, 22').

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bezogen auf die Dreh achse (7) äußere Kontur der Sorptionsreaktoren bzw. Trocknerelemente (21, 21') und Filterelemente (22, 22') zylinderabschnittförmig gestaltet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsreaktoren (5, 5', 21, 21') und Filterelemente (6, 6', 22, 22') kassettenartig in einer Zarge gehalten sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) eine ortsfeste Zwischenwand (8, 8', 18, 18') vorgesehen ist, durch die der Adsorptionskanal (10) und der Desorptionskanal (9) voneinander getrennt sind, wobei die Zwischenwand (8, 8', 18, 18') eine Aussparung (26) aufweist, die mindestens der Höhe der Reak tor/Filter-Einheit (4, 20) entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktor/Filter-Ein heit (4, 20) eine orthogonal zur luftbeaufschlagten Fläche der Reaktoren- bzw. Filterelemente ausgerich tete Trennwand (11, 23) umfaßt, welche die Aussparung (26) in der Zwischenwand (8, 8', 18, 18') schließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zwischenwand (18, 18') am Rand der Aussparung (26) zu beiden Seiten der Reaktor/Filter-Einheit (4) ein schwenkbar gelagertes Wandelement (13, 15) vorgesehen ist, das in der Be triebsstellung der Vorrichtung mit seinem vorderen Ende an der Reaktor/Filter-Einheit (4) anliegt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Desorptionskanal (9) stromauf der Reaktor/Filter-Einheit (4, 20) eine Heizvorrichtung (14), insbesondere eine elektrische PTC-Heizung vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (18) in einem Abschnitt des Gehäuses (2), in dem sich die Heizvorrichtung (14) befindet, derart angeordnet ist, daß der Durchtrittsquerschnitt im Desorptionskanal (9) wesentlich geringer ist als der Durchtrittsquer schnitt im Adsorptionskanal (10).