DE202006004522U1

DE202006004522U1 - Fahrzeuge und Systeme mit Feinstaubfilter

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Publication number: DE202006004522U1
Application number: DE202006004522U
Authority: DE
Original assignee: Blue Corporate Finance & Co KG GmbH; Blue Corporate Finance & GmbH
Current assignee: Blue Corporate Finance & Co KG GmbH; Blue Corporate Finance & GmbH
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2016-03-23

Abstract

Anordnung eines auf dem Prinzip der elektrisch/magnetischen Abscheidung basierenden Feinstaubfilters eines Fahrzeugs oder eines Systems mit Luftkühlung zum Entfernen von Feinstaub aus der Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (2) in einem Fahrzeug im Hauptluftstrom zwischen einem Grill (1) als Lufteinlass und einem Kühler (3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezeichnet die Anordnung eines Feinstaubfilters, der auch zur Reinigung der Umgebungsluft dient.
Die Belastung der Umgebungsluft mit Feinstaub ist für alle Lebewesen schädlich und sollte so gering als möglich gehalten werden.
Der in der Luft vorhandene Feinstaub weist in seiner Gesamtheit eine heterogene Zusammensetzung auf, wie aus Rußpartikeln von Kraftfahrzeugmotoren, Abrieb von Reifen, Bremsen und Fahrbahnoberflächen sowie landwirtschaftlich genutzten Flächen, wobei die Menge der Partikel natürlichen Ursprungs nur in geringem Maße beeinflussbar ist.
Kraftfahrzeuge mit Dieselmotor werden in zunehmendem Maße mit Rußpartikelfiltern zum Zurückhalten des beim Verbrennungsprozess des Kraftstoffs entstehenden Feinstaubs ausgerüstet.
Mit diesen Filtern ist der Feinstaubanteil in der Luft in besonders belasteten Gebieten nicht wesentlich absenkbar.
Die Luft von Innenstädten und Ballungsgebieten ist insbesondere bei Wetterlagen mit geringem Luftaustausch in hohem Maße mit Feinstaubpartikeln belastet, die von Fahrzeugen emittiert, verursacht und aufgewirbelt werden.
Es erscheint daher interessant, den Feinstaub dort aus der Umgebungsluft zu filtern oder zu binden, wo dieser in möglichst hoher Konzentration zu erwarten ist. Im Straßenverkehr ist dies grob vereinfacht im Bereich zwischen der Fahrbahnoberfläche und der Fahrzeughöhe der Fall.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungsansätze bekannt, die vorschlagen, den in der Umgebungsluft vorhandenen Feinstaub während des normalen Betriebs eines Kraftfahrzeugs mittels eines Filters zu sammeln und später zu entsorgen.
Ein derartiger Außenluftfilter für Kraftfahrzeuge wird beispielsweise in der Druckschrift DE 20 2005 005 673 U1 beschrieben. Unterhalb der Stoßfänger-Module von Kraftfahrzeugen wird demnach ein Außenluftfilter angebracht, der die gesundheitsschädliche Luftverschmutzung durch Grob- und Feinstäube erheblich reduzieren soll.
Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs werden der an der Fahrzeugunterseite befindlichen Luft die vorhandenen und von vorausfahrenden Fahrzeugen erzeugten gefährlichen Schadstoffpartikel durch den Außenluftfilter entzogen, wozu ein mehrschichtiger Luftfiltereinsatz benutzt wird. Typisch für solche Luftfiltereinsätze ist allerdings die mit Aufnahme von Partikeln nachlassende Filterkapazität, somit der geringer werdenden Wirksamkeit für den vorgesehenen Zweck. Zudem ist die Aufnahme von Feinstaub, wie Partikeln von Dieselruß mittels mehrschichtiger Luftfilter ebenso problematisch wie deren spätere Entsorgung.
Eine integrierte Feinstaubabsaugvorrichtung für Fahrzeuge offenbart die Druckschrift DE 103 29 961 A1 , die eine kontinuierliche Absaugung, Messung und Speicherung von aufgewirbelten Feinstäuben auf befestigten Fahrbahnen vornehmen soll. Eine Vorrichtung zur Aufnahme von Feinstäuben ist an einem Transportmittel befestigt, sammelt die Feinstäube während des Bewegungszustandes des Transportmittels automatisch ein und speichert diese in einem Behälter.
Ungünstig wirkt sich bei dieser Ausführung der Feinstaubabsaugvorrichtung nur die Nutzung des infolge der Fahrzeugbewegung entstehenden Soges in bestimmten Bereichen zum Absaugen der mit Partikeln belasteten Luft sowie des geringen Sammelvolumens aus, da die Vorrichtung grundsätzlich nur für Mess- und Analysezwecke vorgesehen ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung mit mindestens einem Filter in einem Fahrzeug oder einem System mit Luftkühlung zu entwickeln, die es ermöglicht, während des normalen Betriebs, Feinstaub aus der Umgebungsluft zu filtern und zu binden sowie den separierten Feinstaub einfach entsorgen zu können.
Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Grundzüge der Erfindung bestehen im Wesentlichen in der Anordnung mindestens eines Feinstaubfilters, wie insbesondere ein bekannter Elektroabscheider in angepasster Bauform, im Hauptluftstrom der für die Kühlung und Klimatisierung eines Fahrzeugs oder Systems benötigten Zuluft.
Vorzugsweise erfolgt dies bei Kraftfahrzeugen unabhängig von deren Antriebsart unmittelbar im Anschluss an den Einlass des Hauptluftstroms, vor der Verteilung der Luft im und in das Fahrzeug.
Bei üblichen Kraftfahrzeugen wird als bevorzugte Einbaustelle ein Platz hinter dem Kühlergrill, vor dem dort zumeist angeordneten Kühler für den Wärmeträger der Motorkühlung vorgesehen, wobei der Feinstaubfilter auch integrales Element des Kühlergrills oder Kühlers sein kann.
Im Luftstrom zur Fahrzeugklimatisierung kann optional ein weiterer Feinstaubfilter angeordnet sein, wenn die dafür benötigte Luft nicht bereits aus einem Bereich nach dem Feinstaubfilter im Hauptluftstrom in den Innenraum des Fahrzeugs geleitet wird.
Bei schienengebundenen Fahrzeugen, Fahrzeugen oder stationären Anlagen mit Luftkühlung wird der Feinstaubfilter ebenfalls im Hauptluftstrom zur Versorgung mit Kühlluft und der Klimatisierung angeordnet.
Alternativ oder auch zusätzlich ist die Anordnung eines Feinstaubfilters vor den Luftaustrittsöffnungen der zur Kühlung genutzten Luft möglich, wobei die Kühlluft an ihrem Einlass in üblicher Weise vorgefiltert wurde.
In weiteren Ausführungsformen ist der vorzugsweise auf dem elektrostatischen Prinzip basierende Feinstaubfilter mit anderen bekannten Filtertypen, wie Chemisorptionsfiltern kombinierbar.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere im hohen Abscheidegrad der Feinstaubpartikel aus der, durch den Filter geleiteten, Umgebungsluft zu sehen.
Der Abscheidegrad bei Partikeln mit einer Größe kleiner 2,5 Mikrometer beträgt üblicherweise mindestens 50 Prozent, bei solchen bis 10 Mikrometer mindestens 90 Prozent und bei einer Größe von mehr als 10 Mikrometer nahezu 100 Prozent. Auf Grund des Filterprinzips ist lediglich der gesammelte Feinstaub zu entsorgen, ohne sonstiges Filtermaterial.
Der Sammelbehälter braucht nur während einer üblichen Wartung oder Inspektion geleert zu werden.
Mit der Vorschaltung des Feinstaubfilters in den Hauptluftstrom wird die Lebensdauer der üblicherweise in den Zuführungskanälen der Verbrennungsluft für den Motor und zur Belüftung des Fahrzeuginnenraums wesentlich erhöht. Bei direkter Luftführung vom Feinstaubfilter über Kanäle können diese Filter entfallen. Der Verschleiß von Verbrennungsmotoren wird verringert.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
1 als schematische Darstellung einer Anordnung eines Feinstaubfilters in einem PKW und
2 als schematische Darstellung einer Anordnung eines Feinstaubfilters für ein luftgekühltes System näher erläutert.
Nach 1 ist hinter einem Grill 1 als Lufteinlass ein Feinstaubfilter 2 angeordnet, der mit einem Kühler 3 eine Baueinheit bildet. Vom Gehäuse der Baueinheit zweigt ein Kanal 4 ab, durch den von Feinstaub befreite Luft einem Motor 5 für die Kraftstoffverbrennung 6 und zu einer Innenraumbelüftung 7 zugeführt wird. Ein durch den Kühler 3 geführter Luftstrom 8 dient wie üblich zur Abführung der vom Wärmeträger des Motorkühlsystems transportierten überschüssigen Verbrennungsenergie und der äußeren Kühlung des Motorblocks.
Der Luftstrom 8 besteht aus gefilterter Luft, die in herkömmlicher Weise aus dem Motorraum abgeführt wird.
Der Feinstaubfilter 2 arbeitet nach dem bekannten grundlegenden Funktionsprinzip, dass die durch den Kühlergrill 1 mit der Umgebungsluft eingetretenen Staubteilchen, in einem Hochspannungsfeld elektrostatisch aufgeladen bzw. ionisiert werden und dann mittels mechanischem Filterteil, das sich in einem elektrostatischen Feld befindet, abgeschieden werden. Das Filterteil wird während des Betriebes vollautomatisch gereinigt, wobei der Staub in trockener Form in einem Behälter 9 gesammelt wird. Im Rahmen der Fahrzeugwartung wird der Behälter 9 entleert und der Staub entsorgt.
Die Reinigung der Umgebungsluft erfolgt nicht nur während der Bewegung des Fahrzeugs mit der Luftzuführung durch den Fahrtwind, sondern auch bei laufendem Motor 5 im Stand. Mittels eines Lüfters 10 wird die Umgebungsluft hierbei durch den Feinstaubfilter 2 gedrückt und gereinigt.
Zum Zurückhalten von groben Verunreinigungen wie auch Insekten sowie von Nässe, ist zusätzlich ein Grobfilter 11 vorhanden.
Optional wird die gefilterte Umgebungsluft, wenn diese den Kühler 3 wegen geringer Motortemperatur, bei nicht benötigter Kühlung des Wärmeträgers zur Motorkühlung, nicht durch strömen soll, über bekannte Steuerklappen wieder in die Umgebung abgeführt.
In 2 ist die Anordnung des Feinstaubfilters 2 in einem System zur Luftkühlung eines Antriebsaggregats 12 und/oder von sonstigen Systemen, wie Außeneinheiten von Klimaanlagen, skizziert. Umgebungsluft 13 wird mittels des Lüfters 10 durch den Grobfilter 11 am Lufteinlass und den Feinstaubfilter 2 gesogen, wobei der Lüfter 10 auch vor dem Feinstaubfilter 2 angeordnet sein kann und die Umgebungsluft 13 durch diesen drückt. Die gefilterte Luft wird in einem Kanalsystem 14 geführt, aus dem diese zur Innenraumbelüftung 7 geführt werden kann und zur Kühlung des Antriebsaggregats 12 genutzt wird. Nach der Kühlung des Antriebsaggregats 12 wird die saubere Luft an die Umgebung abgeführt.
Die Filterung der Umgebungsluft erfolgt bei Betrieb des Systems zur Luftkühlung ständig, wobei die nicht zur Kühlung benötigte Luft über eine Steuerklappe 15 direkt wieder in die Umwelt abgeführt wird.
Diese Anordnung ist auch für stationäre Kühlsysteme günstig einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist die Nutzung in Innenstädten mit hoher Staubbelastung, sodass beispielsweise beim Betrieb von Klimaanlagen und Belüftungssystemen gleichzeitig eine Verringerung der Umweltbelastung erfolgt. Der trockene Staub wird auch hier im Behälter 9 gesammelt und in Intervallen entsorgt.
Die Überwachung der Funktion des Feinstaubfilters wird in die übliche Überwachung, Regelung und Steuerung eines Systems zur Kühlung und/oder Klimatisierung integriert.

1: Grill
2: Feinstaubfilter
3: Kühler
4: Kanal
5: Motor
6: zur Kraftstoffverbrennung
7: zur Innenraumbelüftung
8: Luftstrom
9: Behälter
10: Lüfter
11: Grobfilter
12: Antriebsaggregat
13: Umgebungsluft
14: Kanalsystem
15: Steuerklappe

Claims

Anordnung eines auf dem Prinzip der elektrisch/magnetischen Abscheidung basierenden Feinstaubfilters eines Fahrzeugs oder eines Systems mit Luftkühlung zum Entfernen von Feinstaub aus der Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (2) in einem Fahrzeug im Hauptluftstrom zwischen einem Grill (1) als Lufteinlass und einem Kühler (3) angeordnet ist.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (2) mit dem Kühler (3) eine Baueinheit in einem Gehäuse bildet.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Gehäuse der Baueinheit des Feinstaubfilters (2) mit dem Kühler (3) ein Kanal (4) für die Innenraumbelüftung (7) des Fahrzeugs und der Zuführung von Luft für die Kraftstoffverbrennung (6) abzweigt.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem Motor (5), im Stand des Fahrzeugs ein Lüfter (10) mit der Baueinheit des Feinstaubfilters (2) mit dem Kühler (3) zum Zuführen der Umgebungsluft in Wirkverbindung steht.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Feinstaubfilter (2) ein Grobfilter vorgelagert ist.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (2) mit anderen Filterarten kombiniert ist.
Anordnung eines auf dem Prinzip der elektrisch/magnetischen Abscheidung basierenden Feinstaubfilters im Hauptluftstrom eines Fahrzeugs oder eines Systems mit Luftkühlung zum Entfernen von Feinstaub aus der Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (2) in einem System zur Luftkühlung am Lufteinlass eines Kanalsystems (14), nach einem Grobfilter (11) angeordnet ist.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abführung nicht zur Kühlung benötigter gefilterter Luft eine Steuerklappe (15) angeordnet ist.
Anordnung mit einem Feinstaubfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (9) zur Aufnahme des trockenen Staubs am Feinstaubfilter (2) angeordnet ist.