DE19742572A1 - Filterkörper - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Filterkörper aus miteinander
mittels Kleberpartikeln verklebten Adsorberpartikeln und mit
voneinander beabstandeten Durchgangskanälen, die sich durch den
Filterkörper erstrecken, nach Patent. . .(Trennanmeldung aus
196 12 592.8-43 gemäß Erklärung vom 28.8.1997).
Geruchsfilter zur Innenluftreinigung in Kraftfahrzeugen
bestehen üblicherweise aus einem Kunststoffschaummaterial, an
welchem mit Hilfe eines Klebers Aktivkohle fixiert ist. Der
Strömungswiderstand solcher Geruchsfilter soll bei einer
Strömungsgeschwindigkeit von 130 cm/sek. < 320 Pa sein. Die
gesamte adsorbierte Masse soll bei einer
Strömungsgeschwindigkeit von 70 cm/sek größer 15 g n-Butan bei
80 ppmV und 35% relativer Feuchte sein. Der Sofortdurchbruch
bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 70 cm/sek und 250 ppmV
n-Butan und einer Filtertiefe von 4 cm soll höchstens 0,1%
betragen.
Durch das Kunststoffschaummaterial bekannter Geruchsfilter wird
eine irreguläre Struktur aufgebaut. Eine derartige irreguläre
Struktur führt zu einem hohen Druckabfall.
Kraftfahrzeuge besitzen ein genau berechnetes
Energieverteilungssystem, wobei für Heizung, Lüftung bzw. Klima
nur eine begrenzte Energiemenge zur Verfügung steht. Ein großer
Druckabfall bekannter Filterkörper der oben genannten Art
bedingt einen entsprechend großdimensionierten Lüftermotor und
folglich einen relativ großen Energieverbrauch im
Kraftfahrzeug. Ein solcher großdimensionierter Lüftermotor
bedingt außerdem eine unerwünschte Geräuschentwicklung im
Fahrzeug.
Die gesamte adsorbierte Masse steht mit der Standzeit eines
Filters in engem Zusammenhang. Ist die Kapazität eines Filters
erschöpft, so ist es erforderlich, das Filter zu wechseln.
Höhere Kapazitäten bzw. längere Standzeiten bekannter Filter
sind nur mit eine relativ großen Aktivkohle-Menge zu erzielen.
Das bedeutet einerseits eine entsprechende Gewichtszunahme im
Fahrzeug und andererseits einen weiter erhöhten Druckabfall mit
all den oben beschriebenen Mängeln.
Eine besonders kritische Aufmerksamkeit erlangt diese Tatsache
durch die Forderung nach immer kleineren Anströmflächen der
Filterkörper. Das resultiert aus der immer kompakteren Bauweise
der Fahrzeuge, d. h. den Einzelkomponenten steht nur ein immer
kleinerer Raum zur Verfügung.
Bei einem Einsatz von Gebläsen mit einer relativ geringen
Leistung wird in Fahrzeugen oftmals eine zusätzliche
Bypaßleitung vorgesehen, um beim Defrosten den maximal nötigen
Volumenstrom durch einen Kurzschluß des Filters mit Hilfe der
Bypaßleitung zu erzielen. Durch eine solche Ausbildung steigt
zwar der Komfort in einem Fahrzeug, gleichzeitig steigt jedoch
die Anzahl der Einzelteile, was sich u. a. auch auf den
Wartungsaufwand auswirkt. Um den Wartungsaufwand in
vernünftigen Grenzen zu halten, ist es folglich erforderlich,
in das Fahrzeug möglichst wartungsfreie Einzelkomponenten zu
integrieren. Derartige wartungsfreie Langzeitfilter können auch
an schwer zugänglichen Stellen im Fahrzeug vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Filterkörper der
eingangs genannten Art so zu gestalten, daß er bei einem
vergleichsweise kleinen Einbauvolumen eine hohe
Sorptionsleistung aufweist, wobei außerdem die Standzeit des
Filterkörpers erhöht ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Filterkörper der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er aus einem
Gemisch aus partikel- und/oder kornförmigen Sorbienten und/oder
Katalysatoren und/oder Ionenaustauschern und ausgehärteten
Kleberpartikeln besteht, die in einem definierten Verhältnis
derart gemischt sind, daß der Gewichtsanteil der Kleberpartikel
zwischen 2 und 40 Gew.-% beträgt.
Der erfindungsgemäße Filterkörper eignet sich zur Sorption von
Schadstoffen sowohl aus der Gasphase als auch aus der
Flüssigphase. Er ist derartig ausgelegt, daß mit ihm ein
breites Spektrum von Geruchs- und/oder Schadstoffen in der
Weise sorbiert werden kann, daß die Sorption zeitlich sehr
schnell bei Kontaktzeiten im Bereich von 50 msek erfolgt und
die Desorption nur allmählich und stark verzögert eintritt.
Eine kurzfristig hohe Konzentration an Geruchs- bzw.
Schadstoffen wird somit durch den erfindungsgemäßen
Filterkörper gepuffert und bleibt in vorteilhafter Weise
unterhalb einer vorgegebenen Geruchs- bzw.
Beeinträchtigungsschwelle.
Bei dem erfindungsgemäßen Filterkörper können die Sorbienten
von Aktivkohle und/oder Zeolithen und/oder Silicagel und/oder
Aluminiumoxid gebildet sein. Selbstverständlich sind auch
andere an sich bekannte Sorbienten anwendbar. Die Sorbienten
besitzen vorzugsweise eine Partikel- bzw. Korngröße zwischen 10
µm und 4 mm.
Die Kleberpartikel des erfindungsgemäßen Filterkörpers bestehen
vorzugsweise aus thermoplastischem Material; es ist auch
möglich, daß die Kleberpartikel aus thermoplastischem Material
bestehen, das nach der Aktivierung zu einem Duroplasten
vernetzt. Die Kleberpartikel besitzen vorzugsweise eine
Korngröße zwischen 1 µm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 80 und
200 µm. Der erfindungsgemäße Filterkörper kann in vorteilhafter
Weise mit einer dem jeweiligen Einsatzzweck entsprechenden,
beliebigen Geometrie gestaltet werden bzw. gestaltet sein.
Durch das Gemisch aus partikel- und/oder kornförmigen
Sorbienten und/oder Katalysatoren und/oder Ionenaustauschern
und ausgehärteten Kleberpartikeln ergibt sich ein Filterkörper
mit einem festen Verbund der Partikel bzw. Körner, so daß
gegebenenfalls auf eine Abdeckung des Filterkörpers, die ein
Ausrieseln der besagten Partikel bzw. Körner verhindert,
verzichtet werden kann. Das stellt einen weiteren Vorteil des
erfindungsgemäßen Filterkörpers dar.
Das Verhältnis von lichter Gesamtfläche der Durchgangskanäle zu
Anströmfläche des Filterkörpers kann zwischen 0,1 und 0,9
betragen. Dieses Verhältnis wird den Anforderungen bezüglich
Strömungswiderstand, der gesamten adsorbierten Masse bzw.
Sofortdurchbruch entsprechend eingestellt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der
Filterkörper mindestens zwei Filterkörper-Lagen aufweist, die
durch einen Spalt voneinander getrennt vorgesehen sind. Dabei
fluchten die Außenränder der Filterkörper-Lagen vorzugsweise
miteinander. Weist bspw. ein monolithischer Filterkörper, d. h.
ein einlagiger Filterkörper mit einer Filtertiefe bzw. Bauhöhe
von 4 cm einen Sofortdurchbruch in der Größenordnung von 6%
auf, so ergibt sich bei dem "gleichen monolithischen"
Filterkörper bei einmaliger Teilung desselben senkrecht zu den
Durchgangskanälen überraschenderweise ein Sofortdurchbruch in
der Größenordnung von 4% und bei gevierteltem Filterkörper ein
Sofortdurchbruch in der Größenordnung von 1,5%.
Beispielsweise besitzt der erfindungsgemäße Filterkörper bei
einer Filtertiefe von 3 cm, einer Strömungsgeschwindigkeit von
70 cm/sek, einer Konzentration von 250 ppmV n-Butan und einer
Temperatur von 23°C einen Sofortdurchbruch zwischen 1‰ und
10%. Wird der besagte Filterkörper in der zuletzt genannten
Art senkrecht zur Strömungsrichtung zerteilt und werden die
beiden Teile voneinander um ca. 1 mm beabstandet, so wird der
Sofortdurchbruch um ca. 30-70% ,vorzugsweise 50% reduziert.
Die Reduzierung des Sofortdurchbruchs kann durch wiederholte
Weiterteilung des Filterkörpers und geeignete Beabstandung der
auf diese Weise hergestellten Filterkörper-Lagen in
vorteilhafter Weise wunschgemäß weiter reduziert werden. Die
spezifische Sorptionskapazität des erfindungsgemäßen
Filterkörpers für n-Butan bei 80 ppmV und 23°C pro 1000 cm3
Filterkörper-Volumen kann ca. 24 g betragen.
Erfindungsgemäß kann der Filterkörper mit einem Vorfilter
kombiniert sein. Dieser Vorfilter kann in vorteilhafter Weise
dazu vorgesehen sein, den Sofortdurchbruch bspw. von n-Butan
bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 70 cm/sek, einer
Konzentration von 250 ppmV n-Butan und einer Temperatur von
23°C bei 35% relativer Feuchte um 30 bis 99%, vorzugsweise um
größenordnungsmäßig 70%, zu reduzieren.
Der Vorfilter kann zum Schutz des Filterkörpers vor Ruß
und/oder Staubpartikeln und/oder hochsiedenden Substanzen wie
Toluol, Xylol usw. vorgesehen sein. Derartige hochsiedende
Substanzen sind bekanntermaßen nur sehr schwer, d. h. nur bei
hohen Temperaturen, zu desorbieren. Hier kann mit dem Vorfilter
in einfacher Weise Abhilfe geschaffen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Filterkörper kann der Vorfilter zum
Abtrennen von Allergenen und/oder Pollen und/oder Bakterien
und/oder Krankheitserregern vorgesehen sein. Der Vorfilter kann
auch mit Katalysatoren und/oder mit chemisorptiv aktiven
Sorbienten ausgerüstet sein. Ein Vorfilter, der Wasser sorbiert
oder chemisch bindet, verbessert die Adsorptionsleistung des
Hauptfilters, d. h. des Filterkörpers um 10-50%.
Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Filterkörper nach
einer Temperaturbehandlung im Temperaturbereich von 50°C bis
250°C, vorzugsweise im Temperaturbereich von 80°C bis 120°C,
desorbierbar ist. Ebenso kann auf diese Weise das gebundene
Wasser aus dem Vorfilter ausgetrieben werden. Eine solche
Desorption kann in zeitlich regelmäßigen oder in zeitlich
unregelmäßigen Abständen erfolgen. Die Desorption kann bspw.
auch mit Wasserdampf oder mit anderen aus der Sorptionstechnik
bekannten Verdrängungsmitteln erfolgen. Besonders vorteilhaft
ist es, den ausgetriebenen Wasserdampf aus dem Vorfilter als
Verdrängungsmittel für den Hauptfilter zu nutzen.
Erfindungsgemäß kann der erfindungsgemäße Filterkörper zur
Reinigung der Zu- und Innenluft in einem Kraftfahrzeug
Verwendung finden. In Kombination mit einem Vorfilter der oben
erwähnten Art ergibt sich der Vorteil, daß der erfindungsgemäße
Filterkörper über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeuges
einsetzbar ist, d. h. einen sog. "Long-Time-Filter" bildet. Ein
solcher "Long-Time-Filter" kann in vorteilhafter Weise auch an
schwer zugänglichen Stellen eines Fahrzeuges eingebaut werden.
Eine andere erfindungsgemäße Verwendung des oben abgehandelten
Filterkörpers ist das Gebiet der Atemschutzeinrichtungen.
Desweiteren kann er zur Reinigung der Zu- und Abluft eines
Gebäudes Verwendung finden. Durch die realisierbare
ausgezeichnete Steifigkeit des erfindungsgemäßen Filterkörpers
ist es möglich, bspw. Gebäude-Flächenelemente zu verstellen,
die z. B. eine Grundfläche von 0,3 m2 besitzen. Außerdem kann
der erfindungsgemäße Filterkörper zur Reinigung der Luft in
geschlossenen Innenräumen verwendet werden.
Außerdem kann der erfindungsgemäße Filterkörper bei einer
Wasserreinigungseinrichtung oder als Katalysatoreinrichtung in
der chemischen Industrie Verwendung finden. Desweiteren ist es
möglich, den Filterkörper zur gezielten Abgabe von Duftstoffen
und/oder Pheromonen und/oder Insektiziden und/oder
Pharmazeutika und/oder anderer an sich bekannter Wirkstoffe zu
verwenden.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand einiger
Ausführungsbeispiele weiter erläutert:
- 1.1 Vermessen wurde ein Aktivkohlefilter mit 280 Kanälen/m2
Gesamt-Anströmgrundfläche (=180 Durchgangskanäle pro
inch2) und einer Filtertiefe von 4 cm mit folgenden
Parametern (bei 23°C und 35% relativer Feuchte):
Sofortdurchbruch: 2% bei 250 ppmV n-Butan und einer Durchströmgeschwindigkeit von 70 cm/sek
gesamte adsorbierte Masse: 55 g n-Butan bei 80 ppmV und einer Durchströmgeschwindigkeit von 70 cm/sek
Strömungswiderstand: 210 Pa bei 130 cm/sek Durchströmge schwindigkeit - 1.2 Sorptiver Vorfilter: (bei 23°C und 35% relativer
Feuchte)
Sofortdurchbruch : 12,5% bei 250 ppmV n-Butan und 70 cm/sek Durchströmgeschwindigkeit
gesamte adsorbierte Masse: 5,1 g n-Butan bei 80 ppmV und 70 cm/sek Durchströmgeschwindigkeit
Strömungswiderstand: 61 Pa bei 130 cm/sek Durchströmge schwindigkeit - 1.3 Gesamtsystem (aus Filterkörper gemäß 1.1 und Vorfilter
gemäß 1.2; bei 23°C und 35% relativer
Feuchte):
Sofortdurchbruch: <0,1% bei 250 ppmV n-Butan und 70 cm/sek
gesamtads. Masse: 60 g n-Butan bei 80 ppmV und 70 cm/sek
Strömungswiderstand: 290 Pa bei 130 cm/sek.
- 2. Sofortdurchbruch bei Filterkörpern mit einer Filtertiefe
von 4 cm, 180 Durchgangskanälen pro Quadratinch und einem
Kleberanteil von 10 Gew.-% (bei 23°C, 35% relativer
Feuchte, 250 ppmV
n-Butan, 70 cm/sek):
- 3. Sofortdurchbrüche bei Filterkörpern mit einer Filtertiefe
von insgesamt 4 cm (bei 23°C und 35% relativer Feuchte):
6% bei "monolithischem" (-d. h. einlagigem) Filterkörper
4% bei einmal geteiltem Filterkörper
1,5% bei viergeteiltem (d. h. in vier Filterkörper-Lagen unterteiltem) Filterkörper.
Claims (25)
1. Filterkörper aus miteinander mittels Kleberpartikeln
verklebten Adsorberpartikeln und mit voneinander
beabstandeten Durchgangskanälen, die sich durch den
Filterkörper erstrecken, nach Patent. . . (Trennanmeldung
aus 196 12 592.8-43 gemäß Erklärung vom 28.8.1997),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper aus einem Gemisch aus partikel-
und/oder kornförmigen Sorbienten und/oder Katalysatoren
und/oder Ionenaustauschern und ausgehärteten
Kleberpartikeln besteht, die in einem definierten
Verhältnis derart gemischt sind, daß der Gewichtsanteil
der Kleberpartikel zwischen 2 und 40 Gew.-% beträgt.
2. Filterkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sorbienten von Aktivkohle und/oder Zeolithen
und/oder Silicagel und/oder Aluminiumoxid gebildet sind.
3. Filterkörper nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sorbienten eine Korngröße zwischen 10 µm und 4 mm
besitzen.
4. Filterkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kleberpartikel aus thermoplastischem Material
bestehen.
5. Filterkörper nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kleberpartikel aus thermoplastischem Material
bestehen, die nach der Aktivierung zu Duroplasten
vernetzen.
6. Filterkörper nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kleberpartikel eine Korngröße zwischen 1 µm und 2
mm, vorzugsweise zwischen 80 und 200 µm, besitzen.
7. Filterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis von lichter Gesamtfläche der
Durchgangskanäle zu Anströmfläche des Filterkörpers
zwischen 0,1 und 0,9 beträgt.
8. Filterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper mindestens zwei Filterkörper-Lagen
aufweist, die voneinander durch einen Spalt beabstandet
zueinander benachbart vorgesehen sind.
9. Filterkörper nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchgangskanäle der Filterkörper nacheinander
durchströmt werden.
10. Filterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper mit einem Vorfilter kombiniert ist.
11. Filterkörper nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorfilter aus mehreren Schichten besteht.
12. Filterkörper nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorfilter zum Schutz des Filterkörpers vor Ruß-
und/oder Staubpartikeln und/oder hochsiedenden Substanzen
vorgesehen ist.
13. Filterkörper nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorfilter zum Abtrennen von Allergenen und/oder
Pollen und/oder Bakterien und/oder Krankheitserregern
vorgesehen ist.
14. Filterkörper nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorfilter mit Katalysatoren und/oder mit
chemisorptiv aktiven Sorbienten ausgerüstet ist.
15. Filterkörper nach Ansprüchen 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorfilter zum Schutz des Filterkörpers vor
Wasserdampfvorgesehen ist.
16. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper nach einer Temperaturbehandlung im
Temperaturbereich von 50°C bis 250°C, vorzugsweise von
80°C bis 120°C, desorbiert ist.
17. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper nach einer Behandlung mit
Wasserdampf oder anderen aus der Sorptionstechnik
bekannten Verdrängungsmitteln desorbiert ist.
18. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wasserdampf zur Desorption des Filterkörpers aus
dem Vorfilter stammt.
19. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 zur Reinigung der Zu- und Innenluft in einem
Kraftfahrzeug.
20. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 bei einer Atemschutzeinrichtung.
21. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 zur Reinigung der Zu- und Abluft eines Gebäudes.
22. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 zur Reinigung der Luft in geschlossenen
Innenräumen.
23. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 bei einer Wasserreinigungseinrichtung.
24. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 als Katalysatoreinrichtung in der chemischen
Industrie.
25. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche
1 bis 18 zur gezielten Abgabe von Duftstoffen und/oder
Pheromonen und/oder Insektiziden und/oder Pharmazeutika
und/oder anderen an sich bekannten Wirkstoffen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742572A DE19742572A1 (de) | 1996-03-29 | 1997-09-26 | Filterkörper |
EP98117449A EP0904834A3 (de) | 1997-09-26 | 1998-09-15 | Adsorptiver Filterkörper |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19654949A DE19654949C2 (de) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Adsorptiver Filterkörper |
DE19742572A DE19742572A1 (de) | 1996-03-29 | 1997-09-26 | Filterkörper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19742572A1 true DE19742572A1 (de) | 1999-04-01 |
Family
ID=26032909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742572A Withdrawn DE19742572A1 (de) | 1996-03-29 | 1997-09-26 | Filterkörper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19742572A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108099546A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-06-01 | 曾文生 | 一种汽车冷气制冷辅助装置 |
-
1997
- 1997-09-26 DE DE19742572A patent/DE19742572A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108099546A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-06-01 | 曾文生 | 一种汽车冷气制冷辅助装置 |
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