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Es wird eine Luftreinigungsvorrichtung mit katalytischer Reinigung beschrieben. Die Luftreinigungsvorrichtung kann zur Reinigung von Innenluft in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug dienen.
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Hintergrund
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Die Innenluft in Fahrzeugen ist häufig aufgrund der von außen zugeführten Luft und aufgrund von substanzemittierenden Bauteilen im Fahrzeug mit Schadstoffen belastet. Diese verursachen schlechte Gerüche und sind mitunter gesundheitsgefährdend. Durch die stärkere Belastung der Luft, vor allem in Großstädten, gibt es eine starke Zunahme an schädlichen und geruchsbelästigenden Substanzen aus der Umwelt, welche in das Automobil gelangen.
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Bei den Endnutzern, also den Personen, die ein Fahrzeug führen oder mitfahren, nimmt das Gesundheitsbewusstsein vermehrt zu, so dass gegen belastete Luft Maßnahmen ergriffen werden müssen. Darüber hinaus steigt die Empfindlichkeit gegenüber Gerüchen.
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Hinsichtlich der Belastung der Fahrzeuginnenluft kommt es regelmäßig zu einer Verschärfung bezüglich der Obergrenzwerte für Schadstoffe. Hierzu existieren auch freiwillige Richtlinien für die Belastung der Fahrzeuginnenraumluft (z.B. GB 27630).
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Durch zukünftige Normen und gesetzliche Vorgaben steigt der Bedarf an Vorrichtungen, welche eine Einhaltung der Obergrenzen von gesundheitsgefährdenden gasförmigen Stoffen im PKW-Innenraum sicherstellen.
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Stand der Technik
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Bekannte Vorrichtungen zur Reinigung der Luft basieren lediglich auf einer Filtrierung (Partikelfilter, Pollenfilter) und/oder Agglomerieren (Ionisator) der Luft bezüglich Partikeln und/oder Adsorption (Aktivkohlefilter) von einzelnen wenigen gasförmigen Substanzen.
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Bis auf den Ionisator sind diese Systeme regelmäßig auszutauschen. Der Ionisator steht jedoch im Verdacht im Betrieb gesundheitsbeeinträchtigend zu sein.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, die ein Vlies und Aktivkohle aufweisen.
DE 10 2016 117 797 A1 offenbart bspw. eine Luftreinigungsvorrichtung für eine katalytische Reinigung mit einer Luftreinigungseinheit, welche luftdurchlässig ausgebildet ist und mindestens einen mit Aktivkohle durchsetzten Bereich aufweist, der zumindest partiell von einem Vlies umgeben ist, wobei auf der, einer Beleuchtungseinheit zugewandten Seite der Luftreinigungseinheit mindestens ein photokatalytisch wirksamer Oberflächenbereich im oder am Vlies vorhanden ist.
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Der Einsatz von Vliesen stellt Probleme hinsichtlich Montage, Platzierung und Beibehaltung von Position und Orientierung dar. Ferner sind die bekannten Luftreinigungseinheiten, wie auch die aus
DE 10 2016 117 797 A1 , so in einem Gehäuse angeordnet, dass die Luft die Luftreinigungseinheiten durchströmt. Beim Durchströmen der eingangs genannten Filter und von Vliesen entsteht ein unerwünscht hoher Druckverlust.
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Die bekannten Vorrichtungen erfordern regelmäßig eine Wartung. Insbesondere kommt es lediglich zu einer Adsorption von schädlichen oder geruchsintensiven Stoffen. Die adsorbierten Stoffe müssen dann durch einen Austausch der Filter oder Aktivkohle entfernt werden. Dabei entsteht zusätzlich das Problem der Entsorgung. Die gebundenen Stoffe können auch durch Desorption gelöst werden, wobei die freiwerdenden Schadstoffe ebenfalls abgeführt und ggf. verarbeitet werden müssen.
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Aufgabe
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Es besteht daher die Aufgabe eine Luftreinigungsvorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Luftreinigung bereitstellt, wobei kein Austausch von Filtern und dergleichen oder gesonderte Desorptionsschritte erforderlich sind.
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Lösung
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Luftreinigungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das einen Luftkanal umgibt, mindestens einer im Gehäuse angeordneten Luftreinigungseinheit und mindestens einer Beleuchtungseinheit gelöst, wobei
- - die mindestens eine Luftreinigungseinheit sich in Luftströmungsrichtung im Gehäuse erstreckt,
- - die mindestens eine Luftreinigungseinheit mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Abschnitte aufweist und/oder mindestens zwei Luftreinigungseinheiten zwischen gegenüberliegenden Gehäusewänden des Gehäuses parallel zueinander angeordnet sind,
- - die mindestens eine Luftreinigungseinheit ein Vlies aus einem katalytischen Material aufweist,
- - das Vlies durchleuchtbar ausgebildet ist, und
- - die mindestens eine Beleuchtungseinheit der mindestens einen Luftreinigungseinheit gegenüberliegend angeordnet ist, so dass die Abschnitte der mindestens einen Luftreinigungseinheit und/oder die mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Luftreinigungseinheiten über die mindestens eine Beleuchtungseinheit durchleuchtbar sind.
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Die Luftreinigungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Umsetzung von schädlichen oder geruchsintensiven Stoffen in unschädliche und geruchsneutrale Stoffe erfolgt und nicht wie im Stand der Technik üblich, eine Adsorption. Dadurch entfallen Wartungen, weil bspw. keine Aktivkohlefilter ausgetauscht werden müssen. Der Katalysator wird nicht verbraucht.
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Die Luftreinigungsvorrichtung bietet eine Erhöhung der Wiederverwendbarkeit der Innenraumluft, wodurch eine geringere Luftzuführung von außen erforderlich ist. Dadurch wird der Energiebedarf zur Klimatisierung der Innenluft von Fahrzeugen verringert und folglich auch die Reichweite von E-Fahrzeugen erhöht, da für die Klimatisierung weniger Energie benötigt wird.
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Die Anordnung der mindestens einen Luftreinigungseinheit in Luftströmungsrichtung sorgt für einen geringeren Druckverlust, weil das Vlies der mindestens einen Luftreinigungseinheit überströmt wird und nicht wie im Stand der Technik üblich, die Luft durch das Vlies strömt. Es erfolgt daher eine Reduzierung des Durchflusses durch das Vlies.
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Die Anordnung und Ausrichtung der mindestens einen Luftreinigungseinheit führt zu einer Erhöhung der wirksamen Oberfläche zur Luftreinigung auf kleinem Bauraum. Es lassen sich mehrere Lagen übereinander anordnen, die alle mit bspw. einer Lichtquelle beleuchtet werden können, da das Vlies der mindestens einen Luftreinigungseinheit durchleuchtbar ist.
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Die Anzahl an Beleuchtungseinheiten kann stark reduziert werden, was sich zum einen positiv auf die Herstellungskosten (Material, Fertigung) als auch auf den Energiebedarf auswirkt.
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Die Anordnung der mindestens einen Luftreinigungseinheit führt auch zu einer Effizienzsteigerung bei der Luftreinigung durch die Oberflächenvergrößerung und die zusätzliche Luftverwirbelung.
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Die Herstellung von Luftreinigungsvorrichtungen wird vereinfacht und beschleunigt, weil sich durch die Integration von Prozessen und die Einsparung von Prozessschritten bei der Herstellung gegenüber bekannten Vorrichtungen zur Luftreinigung eine höhere Produktivität ergibt. So entfallen bspw. das Vorsehen und Einbringen von austauschbaren Filtern oder Aktivkohlepackungen. Grundsätzlich kann bei der hierin beschriebenen Luftreinigungsvorrichtung in einem reinen Umluftbetrieb auf Aktivkohle verzichtet werden, so dass eine Desorption der gebundenen Schadstoffe entfällt.
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Es ist bei der Herstellung darüber hinaus möglich, Halterungen für das Vlies bei einer Fertigung aus Kunststoff (z.B. in einem Spritzgießprozess) anzuspritzen. In weiteren Ausführungen können Luftreinigungseinheiten mit Vliesen als Endlosware gefertigt werden, wobei die Luftreinigungseinheiten konfektioniert und zu Einschubkassetten verarbeitet werden können.
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Die Anordnung der mindestens einen Luftreinigungseinheit in Luftströmungsrichtung führt auch zu einer Verminderung der Lautstärkebelastung im Luftkanal. Die Akustik bei Klimaanlagen und Belüftungseinrichtungen wird dadurch erheblich verbessert.
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Das Vlies kann weiterhin dazu dienen, eine Luftleitung zu bewirken.
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Bei der Anordnung mindestens zweier Abschnitte mit einem Vlies oder mindestens zweier Luftreinigungseinheiten mit einem Vlies als Katalysator für die Luftreinigung ist der Abstand der Vliese zueinander und zwischen Vlies(en) zu Beleuchtungseinheit (z.B. LED) im Hinblick auf die Ausgestaltung der Vliese, d.h. deren Lichtdurchlässigkeit und der zu erzielenden Reinigung sowie der insgesamt für die Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche und der Erstreckung der Vliese selbst auszuwählen. Hierbei ist die optimale Lichtintensität auf ein Vlies zu ermitteln.
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Zur Befestigung des Vlieses können Spannvorrichtungen und Haltevorrichtungen verwendet werden. Die Verspannung eines Vlieses sorgt für eine Erhöhung der Produktrobustheit.
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In weiteren Ausführungsformen kann die mindestens eine Luftreinigungseinheit einen Rahmen aufweisen. Über den Rahmen kann ein Vlies gehalten werden. Vliese weisen an sich keine ausreichende Stabilität auf, sodass in der Regel eine Stützstruktur vorgesehen sein muss. Die Stützstruktur wird in diesem Fall durch den Rahmen bereitgestellt. Der Rahmen kann hierzu zwei Rahmenteile aufweisen, zwischen denen ein Vlies aufgenommen ist. In weiteren Ausführungsformen kann ein Rahmen Haken oder ähnliches aufweisen. Über die Haken lässt sich ein Vlies damit befestigen. Die Haken können auch so ausgebildet sein, dass beim Aufsetzen des Vlieses ein Spannen erfolgt.
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In weiteren Ausführungsformen können zwischen den Rahmen mindestens zweier Luftreinigungseinheiten und/oder zwischen einer Luftreinigungseinheit und einer gegenüberliegenden weiteren Gehäusewand Halter angeordnet sein. Über die Halter lässt sich der Abstand zwischen zwei Luftreinigungseinheiten oder zwischen Abschnitten einer Luftreinigungseinheit sowie zwischen einer Luftreinigungseinheit oder einem Abschnitt einer Luftreinigungseinheit und einer Gehäusewand des Gehäuses einstellen. Hierzu können beispielsweise die Rahmen Aufnahmeöffnungen oder Vorsprünge aufweisen, die zur Befestigung eines Halters dienen. Ebenso können die weiteren Gehäusewände entsprechende Öffnungen oder Halteelemente aufweisen. Die Halter können beispielsweise als Stäbe ausgeführt sein. Die Halter sind so auszubilden, dass diese einen geringen Einfluss auf die Luftströmung im Luftkanal aufweisen.
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Die gegenüberliegenden Gehäusewände können Führungen für mindestens einen Rahmen aufweisen und die mindestens eine Luftreinigungseinheit hierüber einschiebbar sein. Die Führungen können als abstehende nach Innen ragende Führungsstege oder als Nuten in den Gehäusewänden ausgebildet sein. Ein solches Gehäuse lässt sich beispielsweise in einem Spritzgussprozess einfach herstellen. So kann das Gehäuse einstückig oder aus mehreren Teilen bestehen, wobei die Teile über Befestigungsabschnitte oder Befestigungselemente miteinander verbindbar sind. Das Einsetzen der Luftreinigungseinheiten erfolgt dann über ein Einschieben in die Führungen.
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In weiteren Ausführungsformen kann das Vlies am Rahmen aufgefädelt, über Haken aufgehängt, zwischen Stegen eingewoben oder um Stege gelegt, über gefederte Laschen und/oder eine Klettverbindung am Rahmen befestigt sein. Da das Vlies eine unregelmäßige Struktur aufweist, lässt sich dieses einfach über eine Klettverbindung mit entsprechenden korrespondierenden Hakenelementen verbinden.
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Die mindestens zwei zueinander verlaufenden Abschnitte der mindestens einen Luftreinigungseinheit können serpentinenartig oder spiralförmig zueinander verlaufen. Eine solche Ausgestaltung bietet die Möglichkeit eine möglichst große Oberfläche für die Luftreinigung bereitzustellen.
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Die mindestens zwei Luftreinigungseinheiten können in weiteren alternativen Ausführungsformen gerade, zickzackförmig oder wellenartig ausgebildet sein. Gerade, zickzackförmige oder wellenartig ausgebildete Luftreinigungseinheiten weisen gegenüber geraden Ausführungen eine vergrößerte Oberfläche für eine Luftreinigung auf. In noch weiteren Ausführungsformen können auch mehrere röhrenförmige Luftreinigungseinheiten konzentrisch zueinander angeordnet sein, wobei die Luftreinigungseinheiten einen zueinander unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Solche Luftreinigungseinheiten können insbesondere bei Luftkanälen mit einem runden Querschnitt verwendet werden.
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Insgesamt ist die Ausbildung der Luftreinigungseinheiten im Hinblick auf den Querschnitt und die zur Verfügung stehende Fläche der Luftreinigungsvorrichtung zu dimensionieren und auszulegen.
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Die mindestens eine Luftreinigungseinheit kann ein Luftleitelement bilden. So kann beispielsweise die Luftreinigungsvorrichtung im Bereich von Krümmungen vorgesehen sein, wobei eine Luftablenkung erfolgt. Es kommt dabei zu einer größeren Durchströmung der Luftleiteinheiten als bei einer geradlinigen überströmbaren Anordnung.
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Als Beleuchtungseinheit können verschiedene Leuchtmittel verwendet werden. Beispielsweise kann die mindestens eine Beleuchtungseinheit ein ultraviolettes Licht emittierende Beleuchtungseinheit sein. Eine solche ultraviolettes Licht emittierende Beleuchtungseinheit kann eine UV-Leuchtiode sein. Das ultraviolette Licht dient zur katalytischen Reinigung im Zusammenspiel mit dem als Katalysator ausgebildeten Vlies. Leuchtdioden weisen einen geringen Energieverbrauch auf, sodass diese besonders geeignet für derartige Luftreinigungsvorrichtungen sind, da diese auch über einen langen Zeitraum betrieben werden können. Die Verwendung von LED's stellt zudem auch sicher, dass kaum oder kein Austausch der Beleuchtungseinheiten erforderlich ist. Die Ausbildung der Vliese als durchleuchtbare Einheiten bietet insbesondere den Vorteil, dass die Anzahl der erforderlichen Beleuchtungseinheiten stark reduziert ist. Leuchtdioden können als SMD-Bauteile geringe Abmaße aufweisen und sind daher in dem Luftkanal anordenbar, ohne einen maßgeblichen Einfluss auf den Querschnitt des Luftkanals zu haben. Dadurch lassen sich die Leuchtdioden auch an beliebigen Positionen anordnen, ohne dass die Anordnung der Beleuchtungseinheit in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums der Luftreinigungsvorrichtung oder einer Umgebung für die Luftreinigungseinrichtung festgelegt werden muss.
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Das katalytische Material des Vlieses kann insbesondere Titandioxid aufweisen. Dabei kann ein Vlies mit Titandioxid oder einem anderen katalytischen Material beschichtet sein oder überwiegend aus dem katalytischen Material bestehen.
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In weiteren Ausführungsformen weist die Luftreinigungsvorrichtung mindesteins ein Reflektorelement zur Lichtreflexion des von der mindestens einen Beleuchtungseinheit emittierten Lichts auf. Vorteilhafterweise kann beispielsweise ein Reflektorelement gegenüberliegend zur Beleuchtungseinheit angeordnet sein, sodass das durch die Vliese hindurchtretende Licht umgelenkt und zur Beleuchtungseinheit zurückgeworfen wird. Das Reflektorelement kann auch so ausgebildet sein, dass dieses eine Lichtablenkung und Verteilung auf weitere Bereiche des Vlieses bewirkt. Es kann dabei insbesondere eine Zerstreuung des auftreffenden Lichts erfolgen, um einen möglichst großflächigen Bereich zu beleuchten. In weiteren Ausführungsformen können auch ein Diffusor oder eine ähnliche Anordnung vorgesehen sein, die sowohl im Sinne eines Reflektorelementes eine Lichtablenkung bewirkt als auch das austretende Licht aus einer Beleuchtungseinheit großflächig ausgibt.
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Die mindestens eine Luftreinigungseinheit kann mehrere Schichten von Vlies aufweisen, die in verschiedenen Richtungen zueinander gelegt sind. Wesentlich ist dabei, dass die gesamte Anordnung so ausgebildet ist, dass das Vlies durchleuchtbar ist, damit die Reduzierung der erforderlichen Beleuchtungseinheiten aufrechterhalten bleibt. Bei durchleuchtbaren Vliesen ist in der Regel auch ein Luftdurchtritt möglich, da eine optische Brücke durch das Vlies bestehen muss.
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In weiteren Ausführungsformen kann das Vlies mit katalytischem Material beschichtete Glasfasern aufweisen. Die Glasfasern dienen dabei als Lichtleiter und können an offenen Stellen eintretendes ultraviolettes Licht durch das Vlies leiten und an einer anderen Position in beliebiger Ausrichtung austreten lassen.
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In weiteren Ausführungsformen können auch Luftleitelemente vorgesehen sein, die auch mit Abstandshaltern zur Einstellung definierter Abstände zwischen Rahmen der Luftreinigungseinheiten oder Reinigungseinheiten selbst und gegenüberliegenden Gehäusewänden vorgesehen sind. Die Luftleitelemente können eine gezielte Luftverwirbelung zur Effizienzsteigerung der Fotokatalyse bewirken, da die Luft mehrfach umgelenkt wird und damit eine vollständige Reinigung erreicht wird.
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Die Form und Ausgestaltung des Vlieses kann ebenfalls eine gezielte Luftverwirbelung und Oberflächenvergrößerung zur Effizienzsteigerung der Fotokatalyse bewirken. Die Vliese können vorgeformt werden oder in einem Werkzeug tiefgezogen werden, um die entsprechende Wellen- oder Zackenform etc. zu erreichen. Die Ausbildung dieser Formen kann in oder gegen Luftströmungsrichtung erfolgen.
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Die Herstellung von Luftreinigungseinheiten kann mit der Herstellung eines Vliesabschnitts im Werkzeug erfolgen, wobei anschließend ein Umspritzen mit einem Kunststoff erfolgt, um eine Halterung zum Beispiel durch ein nagelartiges Spritzen zu erzeugen. Weiterhin ist es möglich, das Vlies als Bahnware rollenartig zu lagern und dann einem Spritzgusswerkzeug zuzuführen und zu umspritzen. Die Zuführung erfolgt dann bereits in der konfektionierten Größe. In weiteren Ausführungsformen kann ein Rahmen einseitig oder zweiseitig an ein Vlies angespritzt werden. Ferner kann ein Keder am Vliesrand angespritzt werden, der dann in ein Gehäuse eingeschoben wird. Die vorstehenden verschiedenen Herstellungsverfahren ermöglichen die Einsparung eines Montageschritts, und eine Erhöhung der Festigkeit der Verbindung der Komponenten zueinander.
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Weiterhin kann die Halterung des Vlieses so angespritzt und ausgeformt sein, dass sie gleichzeitig ein Lichtlabyrinth oder ein Lichtschott ausbildet. Dies wäre bspw. für eine Positionierung nahe dem Luftauslass eines Ausströmers sinnvoll, um zu verhindern, dass UV-Licht aus der Luftreinigungsvorrichtung in den Fahrgastraum tritt. An die Halterung angeformte Spoiler, Luftleitflächen oder Rippen dienen dabei der Abschottung des Lichts, lassen jedoch die durchströmende Luft ohne größere Druckverluste passieren.
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Die Montage des Vlieses kann in weiteren Ausführungsformen durch ein Heißverstemmen des Vlieses auf einem Kunststoffrahmen, ein Heißprägen des Vlieses oder über eine Vliesaufwickelvorrichtung erfolgen. Die Verspannung des Vlieses kann über gesonderte Elemente auf dem Rahmen erreicht werden. Verspannelemente können so ausgerichtet werden, dass diese beispielsweise ähnlich zu einer Haifisch- oder Rochenhaut Widerhaken für eine Selbstjustage des Vlieses bei Rüttelbewegungen während einer Autofahrt aufweisen, um eine optimale Spannung des Vlieses zu bekommen.
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Das Vlies kann geschlitzt ausgebildet sein und eine 3D-Struktur aufweisen. So kann das Vlies beispielsweise mehrfach angeschnitten sein oder mehrere Schichten aufweisen, die übereinander legbar sind und sich selbst ausrichten. Dadurch wird der Abstand automatisch vorgegeben und eine erzwungene Luftverwirbelung erreicht. Das Vlies kann ferner auch mehrlagig ausgebildet sein. Die einzelnen Schichten des Vlies können in sich verworren sein, um eine maximale Oberfläche auf geringem Bauraum zu erreichen. Die Einbaumöglichkeiten des Vlies können in verschiedenen Ausführungen variieren. So kann das Vlies beispielsweise eine relativ große Fläche aufweisen und mehrfach umgelegt oder spiralförmig oder serpentinenartig verlaufen. In weiteren Ausführungsformen können auch mehrere Vliese nebeneinander angeordnet sein, wobei die Ausrichtung auch um 90 Grad gedreht erfolgen kann. Die einzelnen Vliese selbst können wieder eine zickzackförmige Struktur aufweisen oder beispielsweise wellenartig ausgeführt sein. Diese Maßnahmen ermöglichen ebenfalls die Bereitstellung einer maximalen Oberfläche auf geringem Bauraum.
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Die Beleuchtungseinheit kann eine Platine aufweisen, auf der UV-LED's angeordnet sind. Die Platine selbst kann im Gehäuse eingeklipst oder über Halter gehalten werden und zusätzlich als Luftleitelement dienen. Die Platine kann auch bei der Fertigung des Gehäuses umspritzt werden und damit eine Einheit mit dem Gehäuse bilden.
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In weiteren Ausführungsformen kann ein Vlies auch gewölbt ausgeführt sein, um eine optimale Beleuchtung über die Beleuchtungseinheit zu erreichen. Die Anordnung des Vlieses kann dabei an die Strahlungscharakteristik einer LED angepasst werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Luftreinigungsvorrichtung einer beispielhaften Ausführungsform;
- 2 eine Vorderansicht der Luftreinigungsvorrichtung von 1;
- 3 eine Seitenansicht der Luftreinigungsvorrichtung von 1;
- 4 einen Schnitt durch die Luftreinigungsvorrichtung von 1;
- 5 einen Rahmen für eine Luftreinigungseinheit der Luftreinigungsvorrichtung von 1;
- 6 eine weitere Darstellung des Rahmens von 5; und
- 7 verschiedene Anordnungen von Luftreinigungseinheiten.
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In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet, Bestandteile zu zeigen und zu beschreiben, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind. Im Weiteren werden nicht für alle bereits eingeführten und dargestellten Elemente die Bezugszeichen wiederholt, sofern die Elemente selbst und deren Funktion bereits beschrieben wurden oder für einen Fachmann bekannt sind.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Luftreinigungsvorrichtung 100. Die Luftreinigungsvorrichtung 100 weist ein Gehäuse 10 und Luftreinigungseinheiten 20 auf. Die Luftreinigungseinheiten 20 bestehen aus einem Rahmen 22 und einem zwischen Rahmenteilen 23 und 24 angeordneten Vlies (in den Figuren nicht dargestellt).
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Das Gehäuse 10 weist einen Anschluss 12 auf, über den das Gehäuse 10 an eine Luftzuführeinrichtung oder eine Klimaanlage anschließbar ist. Das Gehäuse 10 weist zusätzlich eine Luftaustrittsöffnung 14 auf. Die Luftaustrittsöffnung 14 kann direkt mit einem Luftausströmer gekoppelt oder weiter mit einem Luftzuführkanal verbunden sein. Zwischen dem Anschluss 12 und der Luftaustrittsöffnung 14 umgibt das Gehäuse 10 einen Luftkanal, in dem die Luftreinigungseinheiten 20 angeordnet sind. Hierzu weisen gegenüberliegende Gehäusewände 16 des Gehäuses 10 Führungen 19 (siehe 2 und 4) auf. Über die Führungen 19, die als in den Innenraum bzw. den Luftkanal ragende Stege ausgebildet sind, werden die Rahmen 22 und Luftreinigungseinheiten 20 gehalten. Die Luftreinigungseinheiten 20 sind zwischen die Führungen 19 einschiebbar. In alternativen Ausführungsformen weisen die gegenüberliegenden Seitenwände 16 Führungsnuten auf, welche zum Einschieben von Luftreinigungseinheiten 20 dienen.
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Die Luftreinigungseinheiten 20 sind parallel zu weiteren Gehäusewänden 18 gelagert. Über die Gehäusewände 16 und 18 wird ein Luftkanal mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt gebildet.
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An der unteren Gehäusewand 18 sind Platinen 30 gehalten, welche LED's 32 aufweisen. Die LED's 32 emittieren ultraviolettes Licht und dienen zur katalytischen Reinigung über die Luftreinigungseinheiten 20. Hierzu besteht das Vlies der Luftreinigungseinheiten 20 aus einem katalytischen Material oder weist eine katalytische Beschichtung, beispielsweise aus Titanoxid TI02, auf.
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Das Gehäuse 10 und die Rahmen 22 bestehen aus Kunststoff und können daher in einem Spritzgussprozess gefertigt werden.
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2 zeigt die Luftreinigungsvorrichtung 100 mit Blick auf die Luftaustrittsöffnung 14. Im Luftkanal sind sechs Luftreinigungseinheiten 20 parallel zueinander und parallel zu den Gehäusewänden 18 angeordnet. An der unteren Gehäusewand 18 befinden sich Halter 17, welche die Platinen 30 in Position halten. Die Halter 17 können eine Klemmwirkung auf die Platine 30 ausüben, sodass es zu keiner Verlagerung der Platinen 30 kommt. In alternativen Ausführungen können weitere Stifte durch die Halter 17 und die Platine 30 geführt sein, um eine Verlagerung der Platinen 30 zu verhindern. Weiterhin ist es auch denkbar, die Platinen 30 mit den Haltern 17 zu verkleben oder von den Haltern 17 in einem Spritzgussprozess umspritzt zu werden.
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Über die Führungen 19 sind die einzelnen Rahmen 22 definiert zueinander ausgerichtet. Die Luftreinigungseinheiten 20 mit den Rahmen 22 können über die Lufteintrittsöffnung 14 in den Luftkanal zwischen den Gehäusewänden 16 eingeschoben werden. Die Luftreinigungseinheiten 20 können daher unabhängig von dem Gehäuse 10 gefertigt werden. Die Herstellung wird hierdurch vereinfacht und die Montage ist durch das Einschieben über die Lufteintrittsöffnung 14 ebenfalls leicht möglich.
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3 zeigt eine Seitenansicht auf die Luftreinigungsvorrichtung 100. Die Luftreinigungsvorrichtung 100 weist einen vom Anschluss 12 zum Luftkanal zwischen den Gehäusewänden 18 und 16 übergehenden Abschnitt mit einer Vergrößerung des Querschnitts auf. Dies ermöglicht eine größere Fläche für die Luftreinigung durch die Luftreinigungseinheiten 20 bereitzustellen. Insgesamt ermöglicht die Anordnung mehrerer Luftreinigungseinheiten 20, die parallel zueinander angeordnet sind, eine möglichst große Luftreinigungsfläche über die katalytisch wirksame Oberfläche der Vliese. 4 zeigt eine Schnittansicht der Luftreinigungseinrichtung 100 und zeigt über die Pfeile die Luftströmungsrichtung. Die Luftreinigungseinheiten 20 erstrecken sich in Luftströmungsrichtung, sodass es zu keinem Durchströmen in der klassischen Art und Weise kommt, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Im Stand der Technik sind Filtereinrichtungen oder Filtervliese, in der Regel mit Aktivkohle besetzt, orthogonal zur Luftströmungsrichtung ausgerichtet, sodass die Luft die Filterelemente durchströmen muss. Bei der hierin beschriebenen technischen Lehre erfolgt ein Entlangströmen, wodurch geringe Druckverluste entstehen. Zudem werden Störgeräusche reduziert. Um dennoch eine vollständige Umsetzung von Schadstoffen oder geruchsintensiven Stoffen durch die katalytische Reinigung zu erreichen ist eine besonders große Oberfläche vorgesehen. Zudem erstrecken sich die Luftreinigungseinheiten 20 über eine verhältnismäßig große Länge.
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Als wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Vorrichtungen sind die Vliese auch so ausgebildet, dass diese luft- und lichtdurchlässig sind. Dies ermöglicht zum einen, dass eine geringe Anzahl an LED's 32 ausreichend ist, um sämtliche Oberflächen der Vliese mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Platinen 30 mit jeweils zwei LED's 32 vorgesehen. Die Anzahl an LED's beträgt demnach 4. Im Stand der Technik wäre regulär für jede Luftreinigungseinheit 20 eine separate Anordnung von Beleuchtungseinheiten erforderlich. Im vorliegenden Beispiel würde das bedeuten, dass 24 LED's erforderlich wären.
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Die durchleuchtbare Ausgestaltung der Vliese ermöglicht eine Reduzierung der Leuchteinheiten und damit auch einen geringeren Energiebedarf. Im Weiteren kann das Vlies Glasfasern aufweisen, die mit Titandioxid beschichtet sind. Über freiliegende Querschnittsflächen der Glasfasern kann ultraviolettes Licht eindringen und an einem weiteren Ende der Glasfaser wieder austreten, sodass es zu einer zusätzlichen Lichtleitung über die Glasfasern kommt. Zudem kann von Innen eine Bestrahlung der Oberfläche mit dem Katalysator erfolgen.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rahmens 22 einer Luftreinigungseinheit 20. Der Rahmen 22 besteht aus einem Rahmenteil 23 und einem Rahmenteil 24. Zwischen diesen Rahmenteilen ist das Vlies gehalten. Hierzu weisen die Rahmenteile 23, 24 Öffnungen auf. Über die Öffnungen können zusätzliche Halteelemente eingebracht oder eine Verbindung der beiden Rahmenelemente 23 und 24 folgen. So kann eines der Rahmenteile 23, 24 abstehende Stifte aufweisen, die in den Öffnungen des korrespondierenden Rahmenteils 24, 23 eingesetzt werden. Zusätzlich kann über diese Stifte eine Fixierung des Vlieses erfolgen.
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6 zeigt eine weitere Darstellung eines Rahmens 22. Der Rahmen 22 bzw. die Rahmenteile 23, 24 weisen einen äußeren Rand und mittige Stege auf, welche die gesamte Fläche des Rahmens 22 in vier in etwa gleich große Teilflächen unterteilen. Die Stege dienen zur Stabilisierung der Einheit der Luftreinigungseinheiten 20 und sind so dünn ausgeführt, dass im Wesentlichen keine Beeinflussung der aktiven Oberfläche für die katalytische Reinigung entsteht.
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7 a) bis e) zeigen verschiedene Ausbildungen von Luftreinigungseinheiten 20 und deren Anordnungen in einem Gehäuse 10. 7 a) zeigt ein Gehäuse 10 mit einem rechteckigen Querschnitt, wobei vier Luftreinigungseinheiten 20 parallel zueinander und parallel zu den gegenüberliegenden Gehäusewände 18 angeordnet sind. Alternativ zu der in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsform können die Luftreinigungseinheiten 20 auch über Abstandshalter zwischen den gegenüberliegenden Gehäusewänden 18 und den Luftreinigungseinheiten 20 selbst gehalten werden. Hierzu können beispielsweise Stifte in die Öffnungen in den Rahmenteilen 23, 24 greifen.
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In der alternativen Ausführung von 7 b) ist eine einzelne Luftreinigungseinheit 20 vorgesehen, die serpentinenartig umgelegt ist, sodass parallel zueinander verlaufende Abschnitte vorgesehen sind, wobei die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte beispielsweise von einer einzelnen Leuchtdiode oder einer Leuchtdiodenanordnung auf einer Seite durchleuchtbar sind.
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7 c) zeigt eine alternative Ausführung zu der Variante von 7 a), wobei die Luftreinigungseinheiten 20 einen zickzackförmigen Verlauf aufweisen. Hierdurch wird die Oberfläche zur Reinigung vergrößert.
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7 d) zeigt einen spiralförmigen Verlauf einer einzelnen Luftreinigungseinheit 20.
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7 e) zeigt eine alternative Ausführung zu der Variante von 7 a), wobei mehrere Luftreinigungseinheiten 20 vorgesehen sind, die sich parallel zu den Gehäusewänden 16 erstrecken. Die Oberfläche für die katalytische Reinigung ist gegenüber der Variante von 7 a) daher deutlich größer.
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Die 7 a) bis e) zeigen verschiedene Ausführungen von Luftreinigungseinheiten 20. Diese stellen nur exemplarische Beispiele dar und können in weiteren Ausführungsformen sich vom dargestellten unterscheiden. So können die Luftreinigungseinheiten 20 auch direkt an den Gehäusewänden 16, 18 angebracht sein oder, wie in den Figuren angedeutet, über Halteelemente im Luftkanal gelagert sein. Die 7 a) bis 7 e) zeigen zudem, dass die Luft im Luftkanal ungehindert durchströmen kann. Zwar erfolgt über das Vlies der Luftreinigungseinheiten 20 eine zusätzliche Verwirbelung, was die Reinigung der Luft verbessert, es kommt jedoch nicht zu einem Durchströmen wie im Stand der Technik üblich, sodass geringere Druckverluste resultieren. Die durchleuchtbare Ausbildung der Vliese ermöglicht des Weiteren eine Reduzierung der erforderlichen Beleuchtungselemente für die katalytische Reinigung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 12
- Anschluss
- 14
- Luftaustrittsöffnung
- 16
- Gehäusewand
- 17
- Halter
- 18
- Gehäusewand
- 19
- Führung
- 20
- Luftreinigungseinheit
- 22
- Rahmen
- 23
- Rahmenteil
- 24
- Rahmenteil
- 30
- Platine
- 32
- LED
- 100
- Luftreinigungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016117797 A1 [0008, 0009]
