Elektrostatisches Filtermodul für Luftreiniger und Luftreiniger
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrostatisches Filtermodul für einen Luftreiniger und einen Luftreiniger mit mindestens einem elektrostatischen Filtermodul.
Bei Luftreinigern, wie beispielsweise Dunstabzugshauben, ist es bekannt statt mechanischer Filterelemente den angesaugten Luftstrom durch einen elektrostatischen Filter, der auch als Filterkassette bezeichnet werden kann, zu reinigen.
Um eine elektrostatische Abscheidung von Partikeln zu ermöglichen, welche sich in der Luft befinden, müssen diese zunächst elektrostatisch aufgeladen werden. Das Aufladen der Partikel wird auch als Ionisieren bezeichnet. Sowohl für die Ionisation von Partikeln, als auch deren Abscheidung, ist eine elektrische Hochspannung von mehreren tausend Volt notwendig. Dabei kann sowohl positive Hochspannung als auch negative
Hochspannung Anwendung finden.
Für die Erzeugung dieser notwendigen elektrischen Hochspannung wird ein
Hochspannungsübertrager eingesetzt. Dieser Hochspannungsübertrager versorgt die lonisationseinheit, die auch als lonisationsbereich bezeichnet werden kann, und die Abscheideeinheit, die auch als Abscheidebereich bezeichnet werden kann, der elektrostatischen Filterkassette mit elektrischer Hochspannung beziehungsweise der daraus resultierenden elektrischer Energie.
Dieser Hochspannungsübertrager wird außerhalb der eigentlichen Filterkassette in der Dunstabzugshaube fest angeordnet und versorgt die elektrostatische Filterkassette über ein oder mehrere Hauptspannungskabel und Kontaktstellen mit elektrischer
Hochspannung. Hierbei können elektromechanische Kontaktstellen, wie Federkontakte, zur Verbindung der Filterkassette mit dem Hochspannungsübertrager verwendet werden.
Ein Nachteil, denn diese Luftreiniger aufweisen, ist, dass Hochspannungskabel, Stecker und Hochspannungskontaktstellen notwendig sind, wodurch der Verkabelungsaufwand groß ist, insbesondere um die Sicherheit beim Betrieb des Luftreinigers gewährleisten zu
können. Zudem ist die Handhabung des Luftreinigers aufwändig und gegebenenfalls mit Risiken behaftet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Lösung zu schaffen, mittels derer die Handhabung des Luftreinigers vereinfacht ist und die Sicherheit beim Betrieb und der Handhabung des Luftreinigers auf einfache Weise gewährleistet wird.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein elektrostatisches
Filtermodul für einen Luftreiniger, das ein Gehäuse, mindestens eine Abscheideeinheit und mindestens eine lonisationseinheit, die in dem Gehäuse angeordnet sind, aufweist. Das elektrostatische Filtermodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul mindestens einen Hochspannungsübertrager aufweist, dass das Gehäuse einen
Einbauraum für zumindest den Hochspannungsübertrager aufweist, dass der Einbauraum zumindest einen Hochspannungsanschluss und zumindest einen Anschluss für geringere Spannung aufweist, dass der Hochspannungsübertrager in dem Einbauraum des
Gehäuses aufgenommen ist, und dass der Einbauraum zumindest gegen den Eintritt von Flüssigkeit abgedichtet ist.
Als elektrostatisches Filtermodul für einen Luftreiniger wird ein Modul bezeichnet, das in einen Luftreiniger eingebracht werden kann und über das eine Reinigung der Luft durch elektrostatische Aufladung von Partikeln und eine Abscheidung der aufgeladenen Partikel erfolgt. Das elektrostatische Filtermodul wird im Folgenden auch als Filtermodul oder Filterkassette bezeichnet. Das Filtermodul stellt eine aus dem Luftreiniger entnehmbare, portable Filtereinheit dar, die vormontiert ist. Als vormontiert wird ein Filtermodul bezeichnet, das als eine Baueinheit in den Luftreiniger eingesetzt und aus diesem in einer Einheit entnommen werden kann.
Das Filtermodul weist ein Gehäuse, mindestens eine Abscheideeinheit und mindestens eine lonisationseinheit, die in dem Gehäuse angeordnet sind, auf. Die Abscheideeinheit ist der lonisationseinheit in Strömungsrichtung nachgeschaltet. Die lonisationseinheit weist vorzugsweise mindestens eine Sprühelektrode, die im Folgenden auch als lonisationselement bezeichnet wird, und mindestens eine Gegenelektrode auf. Die Abscheideeinheit weist mindestens eine positive Niederschlagselektrode und mindestens eine geerdete Niederschlagselektrode auf. Das lonisationselement wird mit
Hochspannung beaufschlagt. Beim Durchströmen von verunreinigter Luft durch die lonisationseinheit werden feste und flüssige Stoffe, die auch als Partikel bezeichnet werden, elektrostatisch mittels des lonisationselementes aufgeladen. Die
Abscheideeinheit umfasst zumindest eine positive Niederschlagselektrode und
mindestens eine geerdete Niederschlagselektrode, die vorzugsweise plattenförmig ausgestaltet sind und in der Abscheideeinheit alternierend angeordnet sind. Die positiven Niederschlagselektroden der Abscheideeinheit werden ebenfalls mit Hochspannung beaufschlagt. Die aufgeladenen Partikel scheiden sich aufgrund ihrer Ladung und dem zwischen den Elektroden der Abscheideeinheit ausgebildeten Feld an der oder den Niederschlagselektroden ab.
Das Gehäuse weist vorzugsweise einen Lufteinlass und einen Luftauslass auf. Gemäß einer Ausführungsform stellt das Gehäuse einen Rahmen dar, der an
gegenüberliegenden Seiten offen ist. In dem Gehäuse sind die Abscheideeinheit und die lonisationseinheit angeordnet. Insbesondere sind in dem Gehäuse die Elektroden der Einheiten angeordnet. Hierzu ist vorzugsweise ein Aufnahmeraum für die Elektroden in dem Gehäuse ausgebildet.
Als Luftreiniger wird eine Vorrichtung bezeichnet, in der zumindest ein Filtermodul angeordnet ist und die ein Gebläse aufweist oder mit einem Gebläse so verbunden werden kann, dass ein Luftstrom durch das mindestens eine Filtermodul geführt wird.
Das elektrostatische Filtermodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul mindestens einen Hochspannungsübertrager aufweist, das Gehäuse einen Einbauraum für zumindest den Hochspannungsübertrager aufweist, der zumindest einen
Hochspannungsanschluss und zumindest einen Anschluss für geringere Spannung aufweist, der Hochspannungsübertrager in dem Einbauraum des Gehäuses
aufgenommen ist, und der Einbauraum zumindest gegen den Eintritt von Flüssigkeit abgedichtet ist.
Der Hochspannungsübertrager kann auch als Hochspannungserzeuger,
Hochspannungsnetzteil oder Ionisator bezeichnet werden. Der Hochspannungsübertrager dient insbesondere zur Erzeugung der für die Abscheideeinheit und lonisationseinheit notwendigen Hochspannung (> 1.000 V) aus Kleinspannung oder Niederspannung. Der
Hochspannungsübertrager weist insbesondere eine Primärseite auf, an die die
Kleinspannung oder Niedrigspannung angelegt wird, und eine Sekundärseite, über die die aus der angelegten Kleinspannung (< 50V AC, < 120V DC) oder Niedrigspannung (<
1.000 V AC, < 1.500 V DC) erzeugte Hochspannung abgegeben wird. In dem
Hochspannungsübertrager kann hierzu beispielsweise eine entsprechende Schaltung vorgesehen. Die Schaltung kann beispielsweise einen Transformator aufweisen.
Der Hochspannungsübertrager ist in dem elektrostatischen Filtermodul integriert. Hierzu weist das Gehäuse einen Einbauraum für zumindest den Hochspannungsübertrager auf. Der Hochspannungsübertrager ist in dem Einbauraum aufgenommen. Zusätzlich können in dem Einbauraum auch weitere Komponenten, insbesondere elektrisch leitende
Verbindungselemente aufgenommen sein. Der Einbauraum weist zumindest einen Hochspannungsanschluss und zumindest einen Anschluss für geringere Spannung auf. Als Anschluss für geringere Spannung wird ein Anschluss bezeichnet, über den
Kleinspannung oder Niederspannung angelegt werden können.
Der Einbauraum ist zumindest gegen den Eintritt von Flüssigkeit abgedichtet. Zudem ist der Einbauraum vorzugsweise auch gegen den Eintritt von Partikeln abgedichtet. Der Einbauraum kann darüber hinaus aber auch luftdicht sein. Als Einbauraum wird ein Teil des Gehäuses bezeichnet, der einen abgeschlossenen Raum darstellt. Der Einbauraum ist vorzugsweise so angeordnet, dass dieser zu der Abscheideeinheit und der
lonisationseinheit benachbart ist. Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Einbauraum über die gesamte Höhe und Tiefe des Gehäuses. Der Einbauraum kann eine Einbringöffnung aufweisen, über die der Hochspannungsübertrager in den Einbauraum eingebracht und dort angeschlossen werden kann. Die Einbringöffnung kann dann nach dem Anschließen des Hochspannungsübertragers durch eine Tür oder eine Platte geschlossen werden. Hierbei wird die Abdichtung des Einbauraumes beispielsweise durch Dichtmaterial an dem Rand der Einbringöffnung erzielt.
Indem erfindungsgemäß ein Hochspannungsübertrager in dem Filtermodul integriert ist, kann eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich an dem Luftreiniger selber Hochspannungskabel zu verlegen. Hierdurch verringert sich der Verkabelungsaufwand erheblich. Auch Hochspannungsstecker und
Hochspannungskontaktstellen sind an dem Luftreiniger nicht mehr erforderlich. Hierdurch,
kann es nicht zu gefährlichen Kurzschlüssen und Übergängen an Steckverbindern kommen. Auch eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Kabelisolierung durch
Materialermüdung muss hier nicht berücksichtigt werden. Aus EMV-Sicht
(elektromagnetische Verträglichkeit) ergeben sich ebenfalls Vorteile, da im Luftreiniger verlegte lange Hochspannungskabel zu elektro-magnetischen Störungen führen können. Auch die Montagekomplexität des Filters im Luftreiniger sinkt, weil keine
Hochspannungseinzelteile im Gehäuse des Dunstabzugs verbaut werden müssen, die spezielle Montageschritte erfordern. Hieraus ergibt sich auch ein Kostenvorteil, weil durch das Weglassen von teuren Hochspannungskabeln, Steckern und speziellen
Hochspannungs-Kontaktstellen Materialkosten eingespart werden. Zudem ergibt sich eine Bauraumeinsparung im Luftreiniger, weil Hochspannung-Leitungen/Kabel, Stecker und Kontakte erfahrungsgemäß größer dimensioniert sind, um elektrische Luft- und
Kriechstrecken nach Norm zu berücksichtigen. Kommt es zu einem Defekt des
Hochspannungsübertragers und funktioniert dieser nicht mehr, muss nur das jeweilige Filtermodul mit dem defekten Hochspannungsübertragers getauscht werden. Eine Reparatur des Luftreinigers ist nicht notwendig. Dies bringt Vorteile mit sich hinsichtlich Reparatur- und Kundenservice.
Indem erfindungsgemäß zudem der Hochspannungsübertrager in einem Einbauraum des Gehäuses des Filtermoduls aufgenommen ist, wobei der Einbauraum zumindest einen Hochspannungsanschluss und zumindest einen Anschluss für geringere Spannung aufweist, und der Einbauraum zumindest gegen den Eintritt von Flüssigkeit abgedichtet ist, kann der Hochspannungsübertrager von außerhalb des Einbauraumes kontaktiert und insbesondere mit geringerer Spannung versorgt werden und der
Hochspannungsübertragers ist vor Schmutz, Feuchtigkeits- und Wassereinfluss vollständig geschützt. Zudem sind die Hochspannungsausgänge des
Hochspannungsübertragers sowie die Eingänge für geringere Spannungen des
Hochspannungsübertragers vor Schmutz, Feuchtigkeit und Wassereinfluss geschützt. Auch Verbindungselemente, die zwischen dem Hochspannungsübertrager und den Anschlüssen an dem Einbauraum vorgesehen sind, liegen vorzugsweise im Inneren des Einbauraums. Damit kann das erfindungsgemäße Filtermodul nach der Entnahme aus dem Luftreiniger gewaschen werden, ohne, dass der Hochspannungsübertrager abgenommen werden muss oder der Hochspannungsübertrager oder die
Verbindungselemente beschädigt werden oder sich an diesen Verunreinigungen ansammeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einbauraum mit einer Füllstoffmasse, insbesondere einer Vergussmasse, aufgefüllt. Die Füllstoffmasse kann vorzugsweise Harz, insbesondere Polyurethan-Harz (UR), oder Polybutadien sein. Alternativ kann die Füllstoffmasse vorzugsweise eine Vergussmasse auf Silikonbasis sein. Weiterhin ist es möglich als Füllstoffmasse eine Epoxidharz-Vergussmasse zu verwenden. Die
Füllstoffmasse wird in den Einbauraum eingebracht, nachdem der
Hochspannungsübertrager in diesen eingebracht und angeschlossen ist. Der
Hochspannungsübertrager ist dadurch unlösbar mit dem Filtermodul verbunden. Bei dieser Ausführungsform kann eine separate Türe oder Platte zum Verschließen der Einbringöffnung entfallen. Der integrierte und vergossene Hochspannungsübertrager ist durch das Vergießen mit Füllstoffmasse vor Feuchtigkeit und Verschmutzung geschützt und kann mitsamt dem entnehmbaren Filtermodul in einem Geschirrspüler oder unter fließendem Wasser gereinigt werden. Durch die Füllstoffmasse wird zudem die Gefahr von möglichen elektrischen Kriechstrecken, Kurzschlüssen und Funkenüberschlägen unterbunden. Zudem ist die Position des vergossenen Hochspannungsübertragers durch die Füllstoffmasse festgelegt und ein versehentliches Verrutschen und gegebenenfalls Trennen von Verbindungen kann verhindert werden.
Vorzugsweise ist der Einbauraum im Inneren des Gehäuses so angeordnet, dass dieser an mindestens eine Seitenwand des Gehäuses des Filtermoduls und an mindestens ei nen Aufnahmeraum für Elektroden der Abscheideeinheit und / oder der lonisationseinheit angrenzt. Durch diese Position ist es möglich den in dem Einbauraum angeordneten Hochspannungsübertrager zu kontaktieren. Insbesondere kann dieser auf einfache Weise mit Klein- oder Niederspannung versorgt werden und an die Elektroden der Abscheide einheit und/oder der lonisationseinheit kann auf einfache und zuverlässige Weise Hoch spannung angelegt werden.
Gemäß einer Ausführungsform liegt in dem Einbauraum mindestens ein
hochspannungsführendes Verbindungselement zwischen dem Hochspannungsübertrager und einem des mindestens einem Hochspannungsanschlusses und mindestens ein elektrisches Verbindungselement für geringere Spannungen zwischen dem
Hochspannungsübertrager und mindestens einem der Anschlüsse für geringere
Spannung. Das hochspannungsführende Verbindungselement kann ein
Hochspannungskabel sein. Das spannungsführende Verbindungselement für geringere Spannungen kann ein Kabel für Klein- oder Niedrigspannung sein. Zudem ist in dem Einbauraum mindestens ein Verbindungselement, das eine Rückführleitung darstellt, aufgenommen. Die Rückführleitung dient zum Anschließen der mindestens einen negativen oder geerdeten Niederschlagselektrode der Abscheideeinheit und der mindestens einen Gegenelektrode der lonisationseinheit. Die Verbindung der
Verbindungselemente mit den Anschlüssen an den Wänden des Bauraumes kann beispielsweise über Klemmen erfolgen. Indem der Hochspannungsübertrager nicht unmittelbar mit dem Hochspannungsanschluss verbunden ist, das heißt an diesem anliegt, kann der Hochspannungsübertrager auf einfache Weise an mehr als einen Hochspannungsanschluss angeschlossen werden. Zudem kann durch das Vorsehen von Verbindungselementen in dem Einbauraum die Größe des Hochspannungsübertragers und/oder des Einbauraumes flexibel gewählt werden.
Der Anschluss für die geringere Spannung kann ein elektromechanischer Kontakt oder induktiver Anschluss sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine kontaktlose, induktive
Spannungsversorgung verwendet, um den Hochspannungsübertrager mit Kleinspannung oder Niedrigspannung zu versorgen. Die Spannungsversorgung kann dabei durch die Wand des Einbauraumes und insbesondere eine Wand des Gehäuses erfolgen. Bei dieser Ausführungsform ist der Anschluss für geringere Spannungen ein induktiver Anschluss, beispielsweise in Form einer Spule, im Inneren des Einbauraumes. Durch den Einsatz einer induktiven Spannungsversorgung für den Hochspannungsübertrager werden keine elektromechanischen Kontaktstellen als Schnittstelle zwischen dem
Luftreiniger und dem Filtermodul mehr benötigt. Verschleißelemente wie Kontakte/Stecker für Klein- und Niederspannung fallen bei dieser Ausführungsform weg. Somit vereinfacht sich der Aufbau des Filtermoduls und insbesondere dessen Handhabung weiter.
Bei der Ausführungsform, bei der der Anschluss für geringere Spannung einen
elektromechanischen Kontakt darstellt, liegt dieser Anschluss vorzugsweise zumindest bereichsweise an der Außenseite des Einbauraumes und insbesondere an der
Außenseite des Gehäuses des Filtermoduls. Der Anschluss kann beispielsweise durch eine Federkontakt oder einen Batteriekontakt gebildet sein. Der Anschluss oder die Anschlüsse können sich hierbei auf der Ober- oder Unterseite, der Vorder- oder Rückseite oder den Seitenteilen des Gehäuses des Filtermoduls befinden. Elektromechanische Anschlüsse können auch als Kontaktstellen bezeichnet werden.
Indem die Anschlüsse an der Außenseite des Einbauraumes vorgesehen sind, kann die Spannungsversorgung für den Hochspannungsübertrager von außerhalb des
Einbauraumes und insbesondere von außerhalb des Gehäuses des Filtermoduls erfolgen. Insbesondere bei eine elektromechanischen Anschluss kann der erforderliche Kontakt beim Einsetzen des Filtermoduls in den Luftreiniger durch ein entsprechendes
Gegenstück an dem Luftreiniger hergestellt werden. Daher ist eine gesonderte
Verkabelung oder ein anderes Anschließen des Hochspannungsübertragers nicht erforderlich. Dieser wird stattdessen nach dem Einsetzen in den Luftreiniger automatisch mit Spannung versorgt.
Gemäß einer Ausführungsform liegt auch der mindestens eine Hochspannungsanschluss zumindest bereichsweise an der Außenseite des Einbauraumes des Filtermoduls.
Vorzugsweise ragt der Hochspannungsanschluss durch eine Wand des Einbauraums hindurch. Vorzugsweise ist die Außenseite des Einbauraumes, durch die der
Hochspannungsanschluss hindurchragt, dem Aufnahmeraum der Elektroden der
Abscheideeinheit und/oder dem Aufnahmeraum der Elektroden der lonisationseinheit zugewandt.
Der Einbauraum kann gemäß einer Ausführungsform zumindest einen
Hochspannungsanschluss und einen Rückführungsanschluss aufweisen. Der oder die Hochspannungsanschlüsse sind so an dem Einbauraum angeordnet, dass diese vorzugsweise unmittelbar an mindestens einer Elektrode der Abscheideeinheit und der lonisationseinheit anliegen.
Auf der Sekundärseite, also der Hochspannungsseite des Hochspannungsübertragers sind bezüglich der Kontaktierung zum lonisations- und Abscheidebereich zwei Varianten möglich.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Hochspannungsübertrager an der Sekundärseite einen Ausgang auf und dieser Ausgang ist mit einem Hochspannungsanschluss verbunden, wobei an den einen Hochspannungsanschluss die lonisierungselemente der lonisationseinheit und die positiven Niederschlagselektroden der Abscheideeinheit angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform wird nur ein Hochspannungsausgang verwendet, der den lonisationsbereich und den Abscheidebereich mit nur einer vom Betrag gleichen elektrischen Spannung versorgt. Zudem ist eine Rückführung der Sekundärseite, über die die Gegenelektroden der lonisationseinheit und die negativen Niederschlagselektroden der Abscheideeinheit angeschlossen sind, vorgesehen. Die Rückführungsleitungen müssen kein Hochspannungskabel darstellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Hochspannungsübertrager an der Sekundärseite zwei Ausgänge auf und jeder der Ausgänge ist mit einem der
Hochspannungsanschlüsse verbunden, wobei an den einen Hochspannungsanschluss die lonisationselemente der lonisationseinheit und an dem zweiten
Hochspannungsanschluss die positiven Niederschlagselektroden der Abscheideeinheit angeschlossen sind. Die zwei Hochspannungsausgänge sind vom elektrischen
Spannungswert unterschiedlich. Bei dieser Ausführungsform werden die
lonisationseinheit und die Abscheideeinheit mit vom Betrag unterschiedlichen elektrischen Hochspannungen versorgt. Zudem ist auch bei dieser Ausführungsform eine Rückführung der Sekundärseite, über die die Gegenelektroden der lonisationseinheit und die negativen Niederschlagselektroden der Abscheideeinheit angeschlossen sind, vorgesehen. Die Rückführungsleitungen müssen kein Hochspannungskabel darstellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Luftreiniger. Der Luftreiniger ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest ein erfindungsgemäßes elektrostatisches Filtermodul aufweist. Das oder die Filtermodule sind vorzugsweise im Bereich der Einlassöffnung des Luftreinigers angeordnet, über die die Luft in den Luftreiniger eingesaugt wird. Stellt der Luftreiniger beispielsweise eine Dunstabzugshaube dar, ist das oder sind die Filtermodule vorzugsweise in der Nähe der Ansaugöffnung angeordnet. Sind mehrere Filtermodule vorgesehen, so können diese in Strömungsrichtung parallel oder in Serie zueinander angeordnet.
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Vorteile und Merkmale, die bezüglich des elektrostatischen Filtermoduls beschrieben werden gelten - soweit anwendbar - entsprechend für den erfindungsgemäßen
Luftreiniger und umgekehrt.
Vorzugsweise weist der Luftreiniger zumindest einen Anschluss zum Verbinden mit dem Anschluss für geringere Spannung an dem Filtermodul auf. Der Anschluss kann einen elektromechanischen Kontakt darstellen. Alternativ kann der Anschluss an dem
Luftreiniger ein induktiver Anschluss sein und insbesondere eine Spule darstellen. Bei einem elektromechanischen Kontakt kann der Anschluss beispielsweise ein Federkontakt darstellen, der im eingebrachten Zustand des Filtermoduls in den Luftreiniger mit einem Kontakt an einem elektromechanischen Anschluss an dem Filtermodul anliegt.
Der Luftreiniger kann ein Dunstabzug, insbesondere eine Dunstabzugshaube, für die Küche sein. Bei diesen Luftreinigern ist aufgrund der Dünste und Wrasen, die dadurch gereinigt werden sollen, ein häufiges Reinigen der Filtermodule erforderlich. Daher können insbesondere bei solchen Luftreinigern die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders genutzt werden. Da der Hochspannungsübertrager in dem Filtermodul integriert ist, kann dieses auf einfache Weise in den Dunstabzug eingebracht und wieder aus diesem entnommen werden. Gemäß einem alternativen Beispiel stellt der Luftreiniger einen Raumluftreiniger dar. Dieser kann in privaten Räumen oder öffentlichen Räumen eingesetzt werden. Auch bei diesen Luftreinigern können die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders genutzt werden. Auch bei diesen Luftreinigern ist zum einen ein häufiges Reinigen der Filtermodule erforderlich. Zum anderen werden die Filtermodule auch bei diesen Luftreinigern in der Regel vom Benutzer gewechselt. Somit steigert die Tatsache, dass der Benutzer keine Hochspannungsanschlüsse beim Einsetzen und Entnehmen der Filtermodule handhaben muss, die Sicherheit bei der Handhabung des Filtermoduls. Gemäß einer weiteren Alternative kann der Luftreiniger auch ein
Innenluftreiniger für ein Kraftfahrzeug sein. Auch bei dieser Ausführungsform können die Vorteile der Erfindung genutzt werden. Insbesondere indem der
Hochspannungsübertrager in einem hermetisch abgedichteten Einbauraum
aufgenommen ist, kann dieser auch bei extremen Umgebungsbedingungen des
Kraftfahrzeuges zuverlässig vor Flüssigkeiten geschützt werden und damit dessen sicherer Betrieb gewährleistet werden.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermoduls;
Figur 2: eine schematische perspektivische Rückansicht der Ausführungsform nach
Figur 1 ;
Figur 3: eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der
Abscheideeinheit nach Figur 1 ;
Figur 4: eine schematische Ansicht eines geöffneten Einbauraums einer weiteren
Ausführungsform des Filtermoduls;
Figur 5: eine schematische Frontansicht der Ausführungsform nach Figur 4;
Figur 6: eine schematische Prinzipskizze einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Filtermoduls;
Figur 7: eine schematische Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermoduls; und
Figur 8: eine schematische Prinzipskizze einer Ausführungsform eines Luftreinigers nach dem Stand der Technik.
Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Filtermoduls 1. Das Filtermodul 1 weist eine Abscheideeinheit 11 und eine lonisationseinheit 12 auf. In der gezeigten Ausführungsform sind die
Abscheideeinheit 11 und die lonisationseinheit 12 in separaten Gehäuseteilen
angeordnet, die zusammen das Gehäuse 10 bilden. Die Eintrittsseite der
lonisationseinheit 12 ist mit einem Eingreifschutzgitter 19 abgedeckt. Die Auslassseite der lonisationseinheit 12 grenzt an die Abscheideeinheit 11. Die lonisationseinheit 12 ist in
Strömungsrichtung vor der Abscheideeinheit 1 1 angeordnet, das heißt wird im Betrieb zuerst durchströmt.
An dem Gehäuse 10 sind in der gezeigten Ausführungsform im Bereich der
Abscheideeinheit 1 1 Kontakte 140, 150 vorgesehen. Diese Kontakte 140, 150 liegen an der Außenseite des Gehäuses 10. Über die Kontakte 140, 150 kann Kleinspannung oder Niedrigspannung angelegt werden.
In der gezeigten Ausführungsform weist das Filtermodul 1 eine Kastenform auf, wobei die Breite größer als die Tiefe und Höhe des Filtermoduls 1 ist. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass die Abmessungen des Filtermoduls 1 oder dessen Form von der gezeigten Ausführungsform abweichen.
In Figur 2 ist eine schematische perspektivische Rückansicht des Filtermoduls 1 nach Figur 1 gezeigt. Figur 3 zeigt eine Explosionsansicht der Abscheideeinheit 11 dieser Ausführungsform des Filtermoduls 1. In dem Gehäuse 10 des Filtermoduls 1 ist ein Aufnahmeraum 100 gebildet. In diesem Aufnahmeraum 100 sind die positiven
Niederschlagselektroden 1 10 und die negativen Niederschlagselektroden 11 1 , die auch als geerdete Niederschlagselektroden bezeichnet werden, der Abscheideeinheit 11 angeordnet. Ein entsprechender Aufnahmeraum (nicht sichtbar) ist in dem Gehäuse 10 für die Elektroden der lonisationseinheit 12 gebildet. Die positiven
Niederschlagselektroden 1 10 und negativen Niederschlagselektroden 1 11 stellen plattenförmige Elektroden dar und sind alternierend in der Abscheideeinheit 11 angeordnet.
Zudem ist in dem Gehäuse 10 ein Einbauraum 101 gebildet. Der Einbauraum 101 liegt in der gezeigten Ausführungsform zu dem Aufnahmeraum 100 für die positiven
Niederschlagselektroden 1 10 und die negativen Niederschlagselektroden 1 11 der Abscheideeinheit 11 seitlich benachbart. Die Größe des Einbauraumes 101 ist gegenüber dem Aufnahmeraum 100 klein. Zudem erstreckt sich der Einbauraum 101 in der gezeigten Ausführungsform nur über den Gehäuseteil, in dem die Abscheideeinheit 11 liegt. Der Aufnahmeraum 100 für die Elektroden der lonisationseinheit 12 kann daher breiter sein, als der Aufnahmeraum 100 für die Elektroden der Abscheideeinheit 1 1. In dem
Einbauraum 101 ist ein Hochspannungsübertrager 13 aufgenommen. An der äußeren
Seitenwand des Einbauraumes 101 , der eine Seitenwand des Gehäuses 100 darstellt, sind die Kontakte 140, 150 angeordnet.
Wie sich aus Figur 3 ergibt, ist die äußere Seitenwand des Einbauraumes 101 , die eine Seitenwand des Gehäuses 10 darstellt, in der gezeigten Ausführungsform eine separate Platte, die mit dem Gehäuse 10 verbunden wird, beispielsweise angeklebt oder angeschweißt wird. An der Seitenwand des Gehäuses 10 sind Anschlüsse 14, 15 für das Anlegen einer geringeren Spannung, insbesondere einer Kleinspannung oder
Niederspannung vorgesehen. Diese können an der Innenseite des Einbauraumes oder in der Seitenwand liegen. An diese Anschlüsse 14, 15 werden die Kontakte 140, 150 befestigt. Zudem sind in einer Wand des Einbauraumes 101 , die dem Aufnahmeraum 100 des Gehäuses 10 zugewandt ist, ein Hochspannungsanschluss 16 sowie ein Anschluss 17 der negativen Niederschlagselektroden 1 11 und Gegenelektroden 121 (siehe Figuren 6 und 7) vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform liegen der
Hochspannungsanschluss 16 und der Anschluss für die 17 der negativen
Niederschlagselektroden 1 11 und Gegenelektroden 121 an der Vorderseite des
Einbauraumes 101 , das heißt an der Seite, die der lonisationseinheit 12 zugewandt ist. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung dass der Hochspannungskontakt 16 und der Anschluss für die 17 der negativen Niederschlagselektroden 1 11 und Gegenelektroden 121 oder zusätzliche Kontakte (nicht gezeigt) an der Seitenwand des Einbauraumes 101 liegt, die der Seitenwand, an der die Anschlüsse 14, 15 für die geringere Spannung liegen, gegenüberliegt, das heißt in der gezeigte Ausführungsform dem Aufnahmeraum 100 für die Elektroden der Abscheideeinheit 11 zugewandt ist.
An die Anschlüsse 16, 17 können Kontakte 160, 170 angeschlossen werden, über die die Anschlüsse 16, 17 mit den Elektroden der Abscheideeinheit 11 und der lonisationseinheit 12 verbunden werden können.
Die Anschlüsse 14, 15, 16 ,17 werden über Verbindungselemente (nicht gezeigt), die insbesondere Kabel darstellen, mit dem Hochspannungsübertrager 13 verbunden.
Alternativ zu der in Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform, bei der für die Versorgung des Hochspannungsübertragers 13 mit geringer Spannung elektromechanische Kontakte 140, 150 vorgesehen sind, kann die Spannungsversorgung auch eine induktive
Spannungsversorgung darstellen. Bei dieser Ausführungsform werden die Anschlüsse 14, 15 beispielsweise in Form von Spulen an der Innenseite des Einbauraumes 101 gebildet.
In den Figuren 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filtermoduls 1 gezeigt. Diese Ausführungsform weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau, wie das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Filtermodul 1 auf. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform die Seitenwand des Gehäuses 10, in der die Anschlüsse 14, 15 vorgesehen sind, verschwenkbar an dem Gehäuse 10 befestigt. Zudem sind in der Figur 4 auch die Verbindungselemente gezeigt, die in dem Einbauraum 101 liegen.
Insbesondere sind in Figur 4 Verbindungselemente 132 in Form von Kabeln gezeigt, die die Anschlüsse 14, 15 an der Seitenwand des Einbauraumes 101 mit dem
Hochspannungsübertragers 13, insbesondere der Primärseite des
Hochspannungsübertragers 13 verbinden. Zudem ist das
Hochspannungsverbindungselement 133 in Form eines Hochspannungskabels gezeigt, das den Hochspannungsübertrager 13 mit dem Hochspannungsanschluss 16 verbindet.
Der in Figur 4 nicht sichtbare Anschluss 17 stellt den Anschluss 17 sowohl den Anschluss für die negative Niederschlagselektrode 1 11 als auch für die Gegenelektrode 121 dar. Die Verbindung zwischen dem Hochspannungsübertrager 13 und dem Kontakt ist daher nicht zwangsweise als Hochspannungskabel ausgeführt.
Der Einbauraum 101 ist in den gezeigten Ausführungsformen beim Zusammenbau des Filtermoduls 1 zu der Rückseite hin offen. Bei dem Zusammenbau wird der Einbauraum 101 vorzugsweise mit einer Füllstoffmasse 2 aufgefüllt. Insbesondere wird der
Hochspannungsübertrager 13 nach dem Anschließen an die Anschlüsse 14, 15, 16, 17 in dem Einbauraum 101 eingegossen. Im zusammengebauten Zustand ist der Einbauraum 101 dabei vollständig mit Füllstoffmasse 2 aufgefüllt, was in Figur 5 schematisch gezeigt ist. Alternativ kann aber auch die Rückseite des Einbauraumes 101 geschlossen sein. In diesem Fall kann die Rückseite durch eine weitere separate Seitenwand (nicht gezeigt) gebildet sein, die nach dem Zusammenbau die offene Seite des Einbauraumes 101 verschließt. Die Rückwand kann beispielsweise mit dem Einbauraum 101 durch Kleben oder Schweißen verbunden werden. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass der Einbauraum 101 beim Zusammenbau nur eine offene Seite aufweist, die die
Einbringöffnung darstellt, über die der Hochspannungsübertrager 13 und die
Verbindungselemente 132, 133 eingebracht und angeschlossen werden. Diese offene Seite kann beim Zusammenbau des Filtermoduls 1 durch eine Seitenwand verschlossen wird. An der Anlagefläche der Seitenwand mit dem Gehäuse 10 kann eine Dichtung vorgesehen sein. Somit ist auch bei dieser Ausführungsform der Einbauraum hermetisch zumindest gegen Flüssigkeiten abgedichtet.
In Figur 6 ist eine Prinzipskizze einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filtermoduls 1 gezeigt. An dem Gehäuse 10 sind Anschlüsse 14, 15 für geringere
Spannungen vorgesehen. Diese sind über Verbindungselemente 132 mit dem
Hochspannungsübertrager 13 verbunden. Insbesondere sind die Verbindungselemente 132 mit Eingängen 1300, 1301 an der Primärseite 130 des Hochspannungsübertragers 13 verbunden. In dem Hochspannungsübertrager 13 wird die geringere Spannung in
Hochspannung übertragen. Diese Hochspannung wird über Ausgänge 1310, 131 1 an der Sekundärseite 131 des Hochspannungsübertragers 13 ausgegeben. Die Ausgänge 1310, 131 1 sind über Verbindungselemente 133 mit einem Hochspannungsanschluss 16 und dem Rückführungsanschluss 17 verbunden. Der Hochspannungsübertrager 13 und die Verbindungselemente 132, 133 liegen in dem Einbauraum 101 des Gehäuses 10. Über den Hochspannungsanschluss 16 werden die positiven Niederschlagselektroden 1 10 der Abscheideeinheit 11 und die lonisationselemente 120, die auch als Sprühelektroden bezeichnet werden, der lonisationseinheit 12 mit Hochspannung versorgt, das heißt es wird Hochspannung an die Elektroden angelegt. Die Rückführung der Sekundärseite erfolgt über den Anschluss 17, an den die Gegenelektroden 121 der lonisationseinheit 12 und die negativen Niederschlagselektroden 1 11 der Abscheideeinheit 11 angeschlossen sind. Die Elektroden der Abscheideeinheit 11 stellen in der gezeigten Ausführungsform plattenförmige positiven Niederschlagselektroden 110 und plattenförmige negativen Niederschlagselektrode 11 1 dar, die alternierend angeordnet sind. Die Elektroden der lonisationseinheit 12 sind in der gezeigten Ausführungsform drahtförmige
lonisationselemente 120 und plattenförmige Gegenelektroden 121 , die alternierend angeordnet sind.
In der Ausführungsform nach Figur 6 ist der Hochspannungsanschluss 16 mit dem Ausgang 1310 des Hochspannungsübertragers 13 verbunden. Der
Hochspannungsanschluss 16 wiederum ist über eine Verzweigung mit den positiven Niederschlagselektroden 110 und den Gegenelektroden 120 verbunden. Dies bedeutet,
dass die Abscheideeinheit 1 1 und die lonisationseinheit 12 bei dieser Ausführungsform mit einer Hochspannung des gleichen Betrages betrieben werden.
Der Anschluss 17 für die Gegenelektroden 121 und die negativen
Niederschlagselektroden 1 11 ist mit dem Ausgang 1311 des Hochspannungsübertragers 13 verbunden und bildet die Rückleitung auf der Hochspannungsseite, das heißt
Sekundärseite des Hochspannungsübertragers 13. Der Anschluss 17 ist mit der negativen beziehungsweise geerdeten Niederschlagselektrode 1 11 und der Gegenelektrode 210 verbunden.
In Figur 7 ist eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform des Filtermoduls 1 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 6 gezeigten
Ausführungsform lediglich dadurch, dass an dem Hochspannungsübertrager 13 drei Ausgänge 1310, 1311 , 1312 vorgesehen sind und drei Anschlüsse 16, 17 und 18 vorgesehen sind. Der Anschluss 16 ist bei dieser Ausführungsform mit den
lonisationselementen 120 der lonisationseinheit 12 und der Anschluss 18 mit den positiven Niederschlagselektroden 110 der Abscheideeinheit 11 verbunden und versorgt diese mit Hochspannung. Hierdurch kann die Hochspannung, die an die positiven Niederschlagselektroden 110 der Abscheideeinheit 1 1 angelegt wird, sich vom Betrag von der Hochspannung unterscheiden, die an die lonisationselemente 120 der
lonisationseinheit 12 angelegt wird. Auch bei dieser Ausführungsform sind die negativen Niederschlagselektroden 1 11 und die Gegenelektroden 121 mit dem Anschluss 17 verbunden.
In der Figur 8 ist schließlich eine Prinzipskizze eines Luftreinigers gezeigt. In dem
Gehäuse G des Luftreinigers sind hierbei zwei entnehmbare elektrostatische
Filterkassetten F angeordnet. Hierbei ist der Hochspannungsübertrager 13 in dem
Gehäuse G des Luftreinigers fest verbaut. Der Hochspannungsübertrager 13 versorgt die entnehmbaren Filterkassetten F über ein oder mehrere Hochspannungskabel 133. An den Filterkassetten F sind hierzu jeweils zwei Anschlüsse A vorgesehen, die jeweils elektromechanische Kontaktstellen, wie beispielsweise Federkontakte darstellen. Die elektromechanischen Kontaktstellen sind hier insofern notwendig, da die Filterkassette/n F nach einer gewissen Betriebszeit zum Reinigen aus dem Gehäuse G des Luftreinigers entnommen werden müssen. Aus diesem Grund sind die elektrischen Kabel/Leitungen
133 der Sekundärseite des Hochspannungsübertragers 13 nicht fest mit der Filterkassette F mechanisch und elektrisch verbunden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Hochspannungsübertrager hingegen in das Filtermodul implementiert und ist dementsprechend in dieses integriert. Wird die
Implementierung des Hochspannungsübertragers erfindungsgemäß durchgeführt, so ergeben sich mehrere Vorteile für den Einsatz eines elektrostatischen Filtermoduls.
Insbesondere wird gemäß der Erfindung ein elektrostatisches Filtermodul, das auch als Filterkassette bezeichnet werden kann, mit integriertem Hochspannungsübertrager bereitgestellt. Der Hochspannungsübertrager kann auch als Hochspannungserzeuger, Hochspannungsnetzteil oder Ionisator bezeichnet werden. Dabei ist der
Hochspannungsübertrager in das entnehmbare und vorzugsweise reinigbare Filtermodul integriert. Das elektrostatische Filtermodul kann in seinen geometrischen Abmessungen, wie Breite, Höhe, Tiefe sowie der Ausgestaltung mit oder ohne Eingreifschutz variieren. Das oder die Filtermodule werden beispielsweise in einen Dunstabzug, insbesondere eine Dunstabzugshaube für die Küche, einen Raumluftreiniger, oder in eine Aufnahme für den Innenraumfilter eines Automobils eingesetzt beziehungsweise zur Reinigung entnommen. Dabei sitzt der Hochspannungsübertrager nicht fest verbaut im Gehäuse des
Dunstabzuges, des Luftreinigers oder getrennt im Motorraum eines Autos, direkt und unmittelbar in dem entnehmbaren Filtermodul. Die Spannungsversorgung des
Hochspannungsübertragers erfolgt beispielsweise über Kontaktstellen, die sich auf der Gehäuseaußenseite des Filtermoduls befinden. Die Spannungsversorgung der
Primärseite des Hochspannungsübertragers erfolgt dabei beispielsweise mit
Kleinspannung (<= 50V AC; <= 120 V DC) oder Niederspannung (<= 1000V AC; <=
1500V DC). Als Alternative kann eine kontaktlose, induktive Spannungsversorgung durch das Filtermodulgehäuse erfolgen. In dem Filtermodul wird für den
Hochspannungsübertrager der notwendige Einbauraum zur Implementierung vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf.
Durch die Integration des Hochspannungsübertragers in die eigentliche
Filterkassette/Filtermodul werden keine Hochspannungskabel, Stecker und
Hochspannungskontaktstellen in dem Luftreiniger mehr benötigt. Durch den Luftreiniger müssen für diesen Fall keine Hochspannungskabel zu der/den jeweiligen Filtermodul(en)
verlegt werden. Der Verkabelungsaufwand beschränkt sich daher auf ein Minimum.
Zudem ist auch eine Verkabelung des Hochspannungsübertragers im Luftreiniger nicht mehr erforderlich. Hierdurch können gefährliche Kurzschlüsse und Übergänge an
Steckverbindern verhindert werden. Auch eine Ausfallwahrscheinlichkeit der
Kabelisolierung durch Materialermüdung muss nicht berücksichtigt werden. Durch die Begrenzung der Hochspannung auf das Filtermodul selber, werden Gefahrenpotentiale einer fehlerhaften Hochspannung reduziert. Aus EMV-Sicht (elektromagnetische
Verträglichkeit) ergeben sich ebenfalls Vorteile, da im Luftreiniger verlegte lange
Hochspannungskabel zu elektro-magnetischen Störungen führen können, diese aber bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind. Auch die Montagekomplexität des Filtermoduls im Luftreiniger sinkt, weil keine Hochspannungseinzelteile im Gehäuse des Luftreinigers verbaut werden müssen, die spezielle Montageschritte erfordern. Diese Maßnahmen führen zu einem Kostenvorteil, weil durch das Weglassen von teuren Hochspannungskabeln, Steckern und speziellen Hochspannungs-Kontaktstellen in dem Luftreiniger Materialkosten eingespart werden. Zudem können die Filtermodule möglichst flexibel in unterschiedlichen Bauformen bzw. Zielgeräten, das heißt Luftreinigern integriert werden. Insbesondere ist ein möglichst unabhängiges und modulares Konzept möglich, wodurch entsprechend der geforderten Filterleistung die Komponentenanzahl und Anordnung skaliert und angepasst werden kann. Jedes Filtermodul ist zudem durch die integrierte Hochspannungseinheit flexibel austauschbar und kann innerhalb bestimmter Parameter flexibel in der Geometrie variiert werden.
Zudem kann eine Bauraumeinsparung im Luftreiniger erzielt werden, da Hochspannung- Leitungen/Kabel, Stecker und Kontakte erfahrungsgemäß größer dimensioniert sind, um elektrische Luft- und Kriechstrecken nach Norm zu berücksichtigen, und diese nun in dem Luftreiniger nicht separat vorgesehen werden müssen. Weiterhin ist der Einsatz einer induktiven Spannungsversorgung für den Hochspannungsübertrager, auf der Primärseite, möglich, wodurch keine elektromechanischen Kontaktstellen als Schnittstelle zwischen Luftreiniger und Filtermodul mehr benötigt werden. Verschleißelemente wie
Kontakte/Stecker für Klein- und Niederspannung fallen bei der bevorzugten
Ausführungsform weg.
Durch einen vorzugsweise vollständigen Verguss des Hochspannungsübertragers in dem Gehäuse des Filtermoduls ist dieser mit seinen Hochspannungsausgängen vor Schmutz,
Feuchtigkeits- und Wassereinfluss vollständig geschützt. Kommt es zu einem Defekt des Hochspannungsübertragers und funktioniert dieser nicht mehr, dann muss nur das jeweilige Filtermodul mit dem defekten Hochspannungsübertragers getauscht werden. Eine Reparatur des Luftreingers ist nicht notwendig. Dies bringt weitere Vorteile hinsichtlich Reparatur- und Kundenservice mit sich.
BEZUGSZEICHEN
1 elektrostatisches Filtermodul
10 Gehäuse
100 Aufnahmeraum Elektroden
101 Einbauraum
1 1 Abscheideeinheit
1 10 positive Niederschlagselektrode
1 1 1 geerdete Niederschlagselektrode
12 lonisationseinheit
120 lonisationselement (Sprühelektrode)
121 Gegenelektrode
13 Hochspannungsübertrager
130 Primärseite
1300 Eingang
1301 Eingang
131 Sekundärseite
1310 Ausgang
131 1 Ausgang
1312 Ausgang
132 Verbindungselement
133 Hochspannungsverbindungselement
14 Anschluss geringerer Spannung
140 Kontakt
15 Anschluss geringerer Spannung
150 Kontakt
16 Hochspannungsanschluss
160 Kontakt
17 Anschluss der negativen Niederschlagselektrode und Gegenelektrode
170 Kontakt
18 Hochspannungsanschluss
19 Eingreifschutzgitter
Füllstoffmasse
G Gehäuse Luftreiniger
F Filterkassette
FG Gehäuse Filterkassette
A Anschluss