WO2017211497A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

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WO2017211497A1
WO2017211497A1 PCT/EP2017/059623 EP2017059623W WO2017211497A1 WO 2017211497 A1 WO2017211497 A1 WO 2017211497A1 EP 2017059623 W EP2017059623 W EP 2017059623W WO 2017211497 A1 WO2017211497 A1 WO 2017211497A1
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filter device
rinsing
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Benjamin Hoeferlin
Stefan Leibold
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Robert Bosch Gmbh
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    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths

Definitions

  • a ventilation device with a filter device which has a filter unit with a photocatalytic filter element.
  • the invention is based on a filter device, in particular a nitrogen oxide filter device, in particular for a ventilation system, with a filter unit which has at least one filter element with at least one photocatalytic material.
  • the filter device has at least one rinsing unit which is provided for a particularly automatic rinsing of reaction products of a photocatalytic reaction from the filter element.
  • a "filter device” is to be understood as meaning in particular a preferably functional component, in particular a subassembly and / or a design component and / or a functional component of a filter device, in particular a nitrogen oxide filter device
  • the filter device is provided for at least partially filtering and / or extracting and / or removing at least one substance from a medium conducted through the filter unit, for example a fluid, in particular air
  • the substance is advantageously at least partially converted during filtering, preferably in the photocatalytic reaction, more preferably in at least one reaction product.
  • a "photocatalytic material” is to be understood as meaning, in particular, a material which permits at least one, in particular the photocatalytic reaction, advantageously by means of at least one photon absorption and a subsequent reduction of the substance Alternatively or additionally, the photocatalytic material can also be a photocatalytic oxidation of a
  • the photocatalytic material preferably allows at least one photo-assisted catalytic reaction, which in particular produces the reaction products at least one zinc oxide and / or at least one tin oxide and / or at least one cerium oxide
  • the photocatalytic material is particularly preferably titanium dioxide, in particular an anatase, rutile and titanium oxide / or brookiten form, wherein pure crystalline forms are also conceivable, such as mixtures of any mixing ratios of different crystalline forms.
  • the filter element may comprise P-25 TiO 2 nanoparticles.
  • other nano- or microstructures are also conceivable, in particular nano- and / or microparticles and / or tubes and / or rods and / or platelets. Preferably, this has
  • Filter element at least one substrate which is coated with the photocatalytic material.
  • the substrate and / or the photocatalytic material particularly preferably forms a network-like and / or folded and / or entangled and / or roughened and / or porous surface and / or structure, advantageously with structural elements in the nm range and / or in ⁇ Range and / or in the mm range.
  • the filter unit may have a plurality of filter elements arranged side by side and / or behind one another, which may be at least partially identical and / or at least partially different, for example two filter elements or three filter elements or four filter elements or ten filter elements or one hundred filter elements or any other number of filter elements.
  • the filter unit comprises at least one UV lamp, which is provided for illuminating the filter element.
  • the UV lamp emits photons of an energy which is greater than or equal to a bandgap of the photocatalytic lytic material is.
  • the photocatalytic material can be excited by the UV lamp during operation of the filter unit.
  • the photocatalytic material for the photocatalytic reaction can provide at least one charge carrier, for example an electron from a conduction band of the photocatalytic material, which can be used to reduce the substance.
  • the substance is in particular at least one nitric oxide.
  • the filter unit for filtering various nitrogen oxides (NO x ) such as N 4 0, N 2 0, N4O2, NO, N2O3, N 4 0 6 , N0 2 , N2O4, N2O5 or the like, generally N y O z , provided .
  • the reaction products comprise at least one nitrogen oxide salt and / or at least one nitric acid, for example at least one nitrate and / or at least one nitrite and / or nitric acid and / or nitrous acid.
  • the reaction products comprise water and / or nitrogen and / or ammonia and / or ammonium salts.
  • the reaction products are at least partially water-soluble.
  • the flushing unit is provided for guiding at least one flushing medium through the filter element for flushing.
  • the filter unit has at least one inlet and / or at least one outlet for the flushing medium.
  • the rinsing unit is provided for a regular and / or repeated rinsing of the filter element.
  • the filter device has at least one control unit, which is provided for a demand-activation of the flushing unit.
  • a "control unit” is to be understood as meaning, in particular, an electrical and / or electronic unit having at least one electronic control unit.
  • Electronic control unit is intended in particular to mean a unit having a computer unit and a memory unit as well as an operating, control and storage unit / or control program, which is intended in particular to be executed by the arithmetic unit to be understood.
  • the control unit is provided in at least one operating mode to rinse the filter element at regular intervals, for example at intervals of one minute or at intervals of five minutes or at intervals of ten minutes or at intervals of one hour or at intervals of several hours or at intervals of one day or at intervals of several days, whereby any intervals within and outside the range specified here are conceivable.
  • the control unit is intended to upon a user request to flush out the filter element, for example in a manual rinse mode.
  • a pollutant filter can advantageously be easily cleaned and / or a functional state of a filter can be maintained by cleaning.
  • a concentration of pollutants, in particular of nitrogen oxides, in air, for example an ambient air and / or a room air can be reduced.
  • a reliable nitrogen oxide filter, in particular for ventilation systems can be provided.
  • a saturation of a filter can be avoided or at least delayed.
  • a cost-effective solution for reliable and / or regular filter maintenance can be provided.
  • advantageously a long life of a filter can be achieved.
  • the rinsing unit uses rinse water for rinsing.
  • the flushing medium is the flushing water.
  • the rinse water is water, which is free of additives.
  • the rinse water is predominantly lime-free and / or decalcified.
  • the rinse water has a temperature which corresponds at least substantially to an ambient temperature.
  • at least substantially is to be understood in this context in particular that a deviation from a predetermined value in particular less than 15%, preferably less than 10% and particularly preferably less than 5% of the predetermined value.
  • the rinse water is colder or warmer than the ambient temperature.
  • the flushing unit may have at least one temperature control device which is provided for heating and / or cooling the flushing water.
  • the flushing unit has at least one pump which flushes the flushing water through the filter element during flushing.
  • the pump is provided to generate a flush flow of flushing water through the filter element in the rinsing.
  • the pump can be activated by the control unit educated.
  • the pump is intended to be activated for rinsing.
  • the inlet of the filter unit has at least one distributor nozzle, which is provided to allow a homogeneous purging of the filter element.
  • the rinsing unit has at least one reservoir for the rinsing water.
  • the reservoir has a volume which is sufficient for at least one rinsing process.
  • the reservoir has a volume which is sufficient for several rinsing operations.
  • the reservoir has at least one overflow, which is formed connectable, for example, with a sewer line.
  • the filter device has a water extraction unit, which is provided for the recovery of the rinse water by condensation of air, in particular from an ambient air.
  • the flushing unit has at least one supply line via which flushing water obtained by the water extraction unit can enter the reservoir.
  • the control unit is provided to activate the water extraction unit as needed. This can advantageously be achieved independence from a water connection.
  • Rinse water is provided from passing through the filter unit air.
  • the filter device has at least one air inlet, through which air can be conducted into the filter unit.
  • the filter device has at least one fan, which sucks air through the air inlet and / or blows and / or pushes through the filter unit and / or sucks and / or blows.
  • Control unit provided to activate the fan as needed.
  • an activation of the fan may be coupled to an air requirement, for example in a room to be ventilated, wherein the ventilation device in this case may be part of a room ventilation and / or air conditioning and / or ventilation system.
  • the filter device has at least one air outlet, through which air conducted through the filter unit is removed from the film. tervoriques can escape. As a result, advantageously a structural simplicity can be achieved.
  • the water extraction unit comprises at least one heat exchanger, which is part of a, in particular, the ventilation system.
  • the heat exchanger is provided to heat or cool the air passed through the filter unit as needed.
  • the water extraction unit is provided to recover the rinse water as condensate from the heat exchanger.
  • the heat exchanger may be part of an air conditioning system.
  • the control unit is provided to activate the heat exchanger as needed.
  • the filter device has a sensor unit which is provided for a detection of the reaction products.
  • the sensor unit is provided to generate at least one correlated with a concentration and / or a molar amount of the reaction products sensor signal.
  • at least part of the sensor unit for example a sensor head and / or a sensor and / or a measuring electrode or the like, is arranged in and / or on the filter element.
  • the filter device has at least one NO x sensor, which is provided for detecting a NO x concentration.
  • the filter device may comprise at least one first NOx sensor, which is arranged in fluidic manner in front of the filter unit and is provided in particular for measuring a NO x concentration in an inflowing air flow.
  • the filter device has at least one second NO x sensor, which is arranged downstream of the filter unit in terms of flow and is provided in particular for measuring a NO x concentration in an outflowing air stream.
  • the filter device has a control unit which is provided for activating the purging unit as a function of at least one, in particular the, sensor signal of the sensor unit.
  • the control unit is provided to activate the purging unit if a concentration and / or a molar amount of the reaction product te exceeds a specified limit.
  • the control unit is provided to create a contamination profile of the filter from a temporal course of the sensor signal and, in particular, to trigger a rinsing of the filter element by the rinsing unit based on this contamination profile at specific time intervals. As a result, a cleaning of a filter can advantageously be carried out as required.
  • An advantageous pollutant reduction and / or a long service life of a filter can be achieved by means of a method with a filter device according to the invention, wherein reaction products of the photocatalytic reaction are rinsed out of the filter element.
  • the filter device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the filter device according to the invention can have a number deviating from a number of individual elements, components and units specified herein for fulfilling a mode of operation described herein.
  • FIG. 1 shows a ventilation system 10 with a filter device 32 in a schematic representation.
  • the ventilation system 10 is configured in the present case as an air-conditioning ventilation system of a building. But it is also conceivable a ventilation system with a filter device according to the invention, which is part of a means of transport such as a bus, a train, an aircraft or a ship. Further, a ventilation system with a filter device according to the invention is conceivable, which is provided for a treatment of ambient air, for example outdoors and / or in an interior. In general, a ventilation system with a filter device according to the invention is conceivable, which is provided as an alternative or in addition to a circulation of air.
  • the filter device 32 has a filter unit 12.
  • the filter unit 12 has at least one filter element 14.
  • a filter unit has a plurality of filter elements.
  • the filter element 14 has at least one photocatalytic material 16.
  • the filter element 14 is formed as a porous substrate coated with the photocatalytic material 16.
  • the photocatalytic material 16 is a crystalline titanium oxide.
  • the filter device 32 has a rinsing unit 18, which is provided for rinsing reaction products of a photocatalytic reaction from the filter element 14.
  • the photocatalytic reaction in the present case is a photoassisted catalytic reaction. In the photocatalytic reaction in the present case
  • the filter element 14 is intended to photocatalytically convert nitrogen oxides into the reaction products.
  • the filter unit 12 comprises a UV lamp 34, which is provided for illuminating the filter element 14.
  • the UV lamp 34 is provided for illuminating the filter element 14.
  • Lamp 34 used in a continuous mode.
  • a UV lamp illuminates a filter element pulsed.
  • the UV lamp 34 emits light having a wavelength smaller than 388 nm.
  • Photons emitted by the UV lamp 34 generate excited states in the photocatalytic material 16. These excited states comprise the presence of an electron in a conduction band of the photocatalytic material 16.
  • the filter unit 12 comprises a further UV lamp 36 for illuminating the filter element 14.
  • the rinsing unit 18 uses rinse water for rinsing.
  • the rinsing unit 18 has at least one pump 20, which rinses the rinsing water through the filter element 14 during rinsing.
  • the rinsing unit 18 has a feed line 38, via which the pump 20 pumps the rinse water during rinsing through an inlet 40 of the filter unit. In a region of the inlet 40, the rinsing unit 18 has a nozzle 42 which is provided for a homogeneous introduction of the rinsing water into the filter element 14.
  • the filter unit 12 has a drain 44, through which the flushing water can be conducted out of the filter element 14 during the flushing.
  • the drain 44 is formed connectable to a waste water connection.
  • the rinsing unit 18 comprises at least one reservoir 22 for the rinsing water.
  • the reservoir 22 is connected via an inlet 46 to the pump 20.
  • the pump 20 pumps rinse water from the reservoir 22 to the inlet 40 of the filter unit 12.
  • the filter device 32 has a water extraction unit 24, which is provided for recovering the rinse water by condensation of air.
  • the water extraction unit 24 is provided for recovering the purge water from air passed through the filter unit 12.
  • the filter device 32 has an air inlet 48 through which air can enter the filter unit 12. Furthermore, the filter device
  • an air outlet 50 can escape through the air from the filter unit 12.
  • the air inlet 48 may be located outside a building.
  • a ventilation system may have a plurality of air inlets.
  • the air outlet 50 may be disposed within a building. This allows air to be provided to a ventilation of an interior of the ventilation system 10.
  • a ventilation system can have a plurality of air outlets, which open, for example, in different rooms of a building.
  • the filter device 32 has a fan 52, which draws air through the air inlet 48 and blows through the filter unit 12 in the direction of the air outlet 50.
  • the water extraction unit 24 comprises at least one heat exchanger 26, which is part of a ventilation system. In the present case, the heat exchanger 26 is part of an air conditioning system of the ventilation system 10.
  • the flushing unit 18 is provided to collect in a warming or cooling of the air conveyed by the fan 52 by means of the heat exchanger 26 accumulating condensate as rinse water in the reservoir 22.
  • the reservoir 22 has an overflow 54, which is formed connectable to a sewer line.
  • the filter device 32 has a sensor unit 28, which is provided for a detection of the reaction products.
  • a sensor unit 28 which is provided for a detection of the reaction products.
  • at least one sensor head is provided for a detection of the reaction products.
  • the sensor unit 28 is intended to determine a concentration and / or a molar amount of nitrogen oxide salts and / or nitric oxide acids. Furthermore, the sensor unit 28 is provided to generate at least one sensor signal, which correlates with the concentration and / or the amount of substance of the reaction products.
  • the filter device 32 has a control unit 30 which is provided for activating the rinsing unit 18 as a function of at least one sensor signal of the sensor unit 28.
  • the control unit 30 processes the sensor signal and compares a concentration and / or substance amount of the reaction products with a specified corresponding limit value.
  • the control unit 30 is provided to trigger the rinsing of the filter element 14 when the limit value is exceeded.
  • the control unit 30 is provided for an on-demand activation of the pump 20.
  • control unit 30 is provided for an on-demand activation of the water extraction unit 24.
  • control unit 30 is provided for an on-demand activation of the blower 52.
  • control unit 30 is provided for an on-demand activation of the heat exchanger 26.
  • the control unit 30 is designed as a central computer of the ventilation system 10.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Filtervorrichtung, insbesondere Stickoxidfiltervorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage (10), mit einer Filtereinheit (12), die zumindest ein Filterelement (14) mit zumindest einem photokatalytischen Material (16) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung eine Spüleinheit (18) aufweist, die zu einem Ausspülen von Reaktionsprodukten einer photokatalytischen Reaktion aus dem Filterelement (14) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Filtervorrichtung
Stand der Technik
Aus der DE 10 201 1 050 758 A1 ist bereits ein Lüftungsgerät mit einer Filtervorrichtung bekannt, welche eine Filtereinheit mit einem photokatalytischen Filterelement aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Filtervorrichtung, insbesondere einer Stickoxidfilter- vorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage, mit einer Filtereinheit, die zumin- dest ein Filterelement mit zumindest einem photokatalytischen Material aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung zumindest eine Spüleinheit aufweist, die zu einem insbesondere automatischen Ausspülen von Reaktionsprodukten einer photokatalytischen Reaktion aus dem Filterelement vorgesehen ist.
Unter einer„Filtervorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, vorzugsweise funktionsfähiger, Bestandteil, insbesondere eine Unterbaugruppe und/oder eine Konstruktions- und/oder eine Funktionskomponente, eines Filtergeräts, insbesondere eines Stickoxidfiltergeräts verstanden werden. Insbesondere kann die Filtervor- richtung das gesamte Filtergerät umfassen. Vorteilhaft ist die Filtervorrichtung dazu vorgesehen, zumindest eine Substanz aus einem durch die Filtereinheit geleiteten Medium, beispielsweise einem Fluid, insbesondere Luft, zumindest teilweise zu filtern und/oder zu extrahieren und/oder zu entfernen. Grundsätzlich kann die Substanz bei einem Filtern zumindest teilweise in der Filtereinheit zurückgehalten werden. Vorteilhaft wird die Substanz bei einem Filtern zumindest teilweise umgewandelt, vorzugsweise in der photokatalytischen Reaktion, besonders bevorzugt in zumindest ein Reaktionsprodukt.
Unter einem„photokatalytischen Material" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Material verstanden werden, welches zumindest eine, insbesondere die photokatalytische Reaktion ermöglicht, vorteilhaft mittels zumindest einer Photonenabsorption und einer anschließenden Reduktion der Substanz. Alternativ oder zusätzlich kann das photokatalytische Material auch eine photokatalytische Oxidation einer insbesondere der Substanz ermöglichen. Bevorzugt ermöglicht das photokatalytische Material zu- mindest eine photoassistierte katalytische Reaktion, welche insbesondere die Reaktionsprodukte erzeugt. Vorzugsweise weist das photokatalytische Material zumindest ein Metalloxid auf, wie insbesondere zumindest ein Titanoxid und/oder zumindest ein Zir- coniumoxid und/oder zumindest ein Zinkoxid und/oder zumindest ein Zinnoxid und/oder zumindest ein Ceroxid. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem photo- katalytischen Material um Titandioxid, insbesondere in einer anatasen, rutilen und/oder brookiten Form, wobei reine kristalline Formen ebenso denkbar sind, wie Mischungen beliebiger Mischungsverhältnisse unterschiedlicher kristalliner Formen. Beispielsweise kann das Filterelement P-25-Ti02-Nanopartikel aufweisen. Es sind aber auch andere Nano- oder Mikrostrukturen denkbar, insbesondere Nano- und/oder Mikropartikel und/oder -röhrchen und/oder -Stäbchen und/oder -plättchen. Vorzugsweise weist das
Filterelement zumindest ein Substrat auf, welches mit dem photokatalytischen Material beschichtet ist. Besonders bevorzugt bildet das Substrat und/oder das photokatalytische Material eine netzwerkartige und/oder gefaltete und/oder verschlungene und/oder aufgeraute und/oder poröse Oberfläche und/oder Struktur aus, vorteilhaft mit Struktu- relementen im nm-Bereich und/oder im μΓΤΐ-Bereich und/oder im mm-Bereich.
Grundsätzlich kann die Filtereinheit eine Mehrzahl von insbesondere strömungstechnisch nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Filterelementen aufweisen, die zumindest teilweise identisch und/oder zumindest teilweise verschieden aus- gebildet sein können, beispielsweise zwei Filterelemente oder drei Filterelemente oder vier Filterelemente oder zehn Filterelemente oder hundert Filterelemente oder eine beliebige andere Anzahl an Filterelementen.
Vorteilhaft umfasst die Filtereinheit zumindest eine UV-Lampe, welche zu einem Beleuchten des Filterelements vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft emittiert die UV- Lampe Photonen einer Energie, die größer oder gleich einer Bandlücke des photokata- lytischen Materials ist. Das photokatalytische Material kann mittels der UV-Lampe während eines Betriebs der Filtereinheit angeregt werden. Insbesondere aufgrund der Anregung kann das photokatalytische Material für die photokatalytische Reaktion zumindest einen Ladungsträger bereitstellen, beispielsweise ein Elektron aus einem Lei- tungsband des photokatalytischen Materials, welches zu einer Reduktion der Substanz herangezogen werden kann.
Bei der Substanz handelt es sich insbesondere um zumindest ein Stickoxid. Vorteilhaft ist die Filtereinheit zu einem Filtern verschiedener Stickoxide (NOx) wie beispielsweise N40, N20, N4O2, NO, N2O3, N406, N02, N2O4, N2O5 oder dergleichen, allgemein NyOz, vorgesehen. Besonders vorteilhaft umfassen die Reaktionsprodukte zumindest ein Stickoxidsalz und/oder zumindest eine Stickoxidsäure, beispielsweise zumindest ein Nitrat und/oder zumindest ein Nitrit und/oder Salpetersäure und/oder salpetrige Säure. Ferner ist denkbar, dass die Reaktionsprodukte Wasser und/oder Stickstoff und/oder Ammoniak und/oder Ammoniumsalze umfassen. Bevorzugt sind die Reaktionsprodukte zumindest teilweise wasserlöslich.
Vorzugsweise ist die Spüleinheit dazu vorgesehen, zu dem Ausspülen zumindest ein Spülmedium durch das Filterelement zu leiten. Besonders bevorzugt weist die Fil- tereinheit zumindest einen Einlass und/oder zumindest einen Auslass für das Spülmedium auf. Vorteilhaft ist die Spüleinheit zu einem regelmäßigen und/oder wiederholten Ausspülen des Filterelements vorgesehen. Besonders vorteilhaft weist die Filtervorrichtung zumindest eine Steuereinheit auf, die zu einem bedarfsweisen Aktivieren der Spüleinheit vorgesehen ist. Unter einer„Steuereinheit" soll insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer„Steuerelektronik" soll insbesondere eine Einheit mit einer Recheneinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebs-, Steuer- und/oder Regelprogramm, welches insbesondere dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden, verstanden werden. Beispiels- weise ist es denkbar, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, das Filterelement in regelmäßigen Intervallen auszuspülen, beispielsweise in Abständen von einer Minute oder in Abständen von fünf Minuten oder in Abständen von zehn Minuten oder in Abständen von einer Stunde oder in Abständen von mehreren Stunden oder in Abständen von einem Tag oder in Abständen von mehreren Tagen, wobei beliebige Intervalle innerhalb und außerhalb des hier angegebene Bereichs denkbar sind. Ferner ist denkbar, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, auf eine Benutzeranforderung hin das Filterelement auszuspülen, beispielsweise in einem manuellen Spülmodus.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Filtervorrichtung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Schadstoffreduktion, insbesondere einer Stickoxidfilterung, erzielt werden. Insbesondere kann ein Schadstofffilter vorteilhaft einfach gereinigt werden und/oder durch eine Reinigung ein funktionsfähiger Zustand eines Filters aufrechterhalten werden. Vorteilhaft kann eine Konzentration von Schadstoffen, insbesondere von Stickoxiden, in Luft, beispielsweise einer Umgebungsluft und/oder einer Raumluft, reduziert werden. Ferner kann ein zuverlässig arbeitender Stickoxidfilter, insbesondere für Lüftungsanlagen, bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine Sättigung eines Filters vermieden oder zumindest verzögert werden. Weiterhin kann eine kostengünstige Lösung für eine zuverlässige und/oder regelmäßige Filterwartung bereitgestellt werden. Außerdem kann vorteilhaft eine hohe Lebensdauer eines Filters erzielt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Spüleinheit für das Ausspülen Spülwasser verwendet. Insbesondere ist das Spülmedium das Spülwasser. Vorteilhaft ist das Spülwasser Wasser, welches frei von Zusätzen ist. Besonders vorteilhaft ist das Spülwasser überwiegend kalkfrei und/oder entkalkt. Vorzugsweise weist das Spülwasser eine Temperatur auf, die zumindest im Wesentlichen einer Umgebungstemperatur entspricht. Unter„zumindest im Wesentlichen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 % des vorgegebenen Werts entspricht.
Es ist aber auch denkbar, dass das Spülwasser kälter oder wärmer ist als die Umgebungstemperatur. Beispielsweise kann die Spüleinheit zumindest eine Temperierungseinrichtung aufweisen, die zu einem Heizen und/oder Kühlen des Spülwassers vorgesehen ist. Hierdurch können vorteilhaft Reaktionsprodukte schnell und zuverlässig ent- fernt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Spüleinheit zumindest eine Pumpe aufweist, die bei dem Ausspülen das Spülwasser durch das Filterelement spült. Insbesondere ist die Pumpe dazu vorgesehen, bei dem Ausspülen einen zeitlich gleichmäßigen Fluss des Spülwassers durch das Filterelement zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Pumpe von der Steuereinheit aktivierbar ausgebildet. Insbesondere ist die Pumpe dazu vorgesehen, zu dem Ausspülen aktiviert zu werden. Vorteilhaft weist der Einlass der Filtereinheit zumindest eine Verteilerdüse auf, welche dazu vorgesehen ist, eine homogene Durchspülung des Filterelements zu ermöglichen. Hierdurch kann vorteilhaft ein gleichmäßiges und/oder nachhaltiges Aus- spülen eines Filters ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Spüleinheit zumindest ein Reservoir für das Spülwasser aufweist. Vorteilhaft weist das Reservoir ein Volumen auf, das für zumindest einen Ausspülvorgang ausreichend ist. Be- sonders vorteilhaft weist das Reservoir ein Volumen auf, das für mehrere Ausspülvorgänge ausreichend ist. Vorzugsweise weist das Reservoir zumindest einen Überlauf auf, der beispielsweise mit einer Abwasserleitung verbindbar ausgebildet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine zuverlässige Versorgung mit einem Spülmedium bereitgestellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung eine Wassergewinnungseinheit aufweist, welche zur Gewinnung des Spülwassers durch Kondensation aus Luft, insbesondere aus einer Umgebungsluft, vorgesehen ist. Insbesondere weist die Spüleinheit zumindest eine Versorgungs- leitung auf, über welche von der Wassergewinnungseinheit gewonnenes Spülwasser in das Reservoir gelangen kann. Es ist denkbar, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Wassergewinnungseinheit bedarfsweise zu aktivieren. Hierdurch kann vorteilhaft eine Unabhängigkeit von einem Wasseranschluss erzielt werden. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Wassergewinnungseinheit zur Gewinnung des
Spülwassers aus durch die Filtereinheit geleiteter Luft vorgesehen ist. Vorzugsweise weist die Filtervorrichtung zumindest einen Lufteinlass auf, durch welchen Luft in die Filtereinheit geleitet werden kann. Besonders bevorzugt weist die Filtervorrichtung zumindest ein Gebläse auf, welches Luft durch den Lufteinlass ansaugt und/oder einbläst und/oder durch die Filtereinheit drückt und/oder saugt und/oder bläst. Vorteilhaft ist die
Steuereinheit dazu vorgesehen, das Gebläse bedarfsweise zu aktivieren. Insbesondere kann eine Aktivierung des Gebläses an einen Luftbedarf gekoppelt sein, beispielsweise in einem zu belüftenden Raum, wobei die Lüftungsvorrichtung in diesem Fall insbesondere Teil einer Raumbelüftung und/oder einer Klimaanlage und/oder einer Lüftungsanlage sein kann. Besonders vorteilhaft weist die Filtervorrichtung zumindest einen Luftauslass aus, durch welchen durch die Filtereinheit geleitete Luft aus der Fil- tervorrichtung austreten kann. Hierdurch kann vorteilhaft eine bauliche Einfachheit erzielt werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Wassergewinnungseinheit zumindest einen Wärmetauscher umfasst, der Teil einer, insbesondere der, Lüftungsanlage ist. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher dazu vorgesehen, die durch die Filtereinheit geleitete Luft bedarfsweise zu erwärmen oder zu kühlen. Besonders bevorzugt ist die Wassergewinnungseinheit dazu vorgesehen, das Spülwasser als Kondensat aus dem Wärmetauscher zu gewinnen. Beispielsweise kann der Wärmetauscher Teil einer Klimaanlage sein. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, den Wärmetauscher bedarfsweise zu aktivieren. Hierdurch kann vorteilhaft eine Mehrfachnutzung einer Funktionskomponente und/oder eine kosteneffiziente Bauweise ermöglicht werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung eine Sensoreinheit aufweist, die zu einer Detektion der Reaktionsprodukte vorgesehen ist. Vorteilhaft ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, zumindest ein mit einer Konzentration und/oder einer Stoffmenge der Reaktionsprodukte korreliertes Sensorsignal zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist zumindest ein Teil der Sensoreinheit, beispielsweise ein Sensorkopf und/oder ein Fühler und/oder eine Messelektrode oder dergleichen in und/oder an dem Filterelement angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Filtervorrichtung zumindest einen NOx-Sensor aufweist, der zu einer Detektion einer NOx-Konzentration vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Filtervorrichtung zumindest einen ersten NOx- Sensor aufweisen, der strömungstechnisch vor der Filtereinheit angeordnet ist und insbesondere zu einer Messung einer NOx-Konzentration in einem zufließenden Luftstrom vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Filtervorrichtung zumindest einen zweiten NOx-Sensor aufweist, der strömungstechnisch hinter der Filtereinheit angeordnet ist und insbesondere zu einer Messung einer NOx-Konzentration in einem abfließenden Luftstrom vorgesehen ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bedarf eines Ausspülens eines Filters erkannt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung eine Steuereinheit aufweist, die zu einer Aktivierung der Spüleinheit in Abhängigkeit von zumindest einem, insbesondere dem, Sensorsignal der Sensoreinheit vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Spüleinheit zu aktivieren, falls eine Konzentration und/oder eine Stoffmenge der Reaktionsproduk- te einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Ferner ist denkbar, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, aus einem zeitlichen Verlauf des Sensorsignals ein Verschmutzungsprofil des Filters zu erstellen und insbesondere basierend auf diesem Verschmutzungsprofil in bestimmten Zeitabständen ein Spülen des Filterelements durch die Spüleinheit auszulösen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Reinigung eines Filters bedarfsweise durchgeführt werden.
Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Schadstoffreduktion und/oder einer Reinigung eines Filters und/oder einer Raumluftqualität können mit einer Lüftungsanlage mit zumindest einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung erzielt werden.
Eine vorteilhafte Schadstoffreduktion und/oder eine hohe Lebensdauer eines Filters können mittels eines Verfahrens mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung erzielt werden, wobei Reaktionsprodukte der photokatalytischen Reaktion aus dem Filterelement gespült werden.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Filtervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt: eine Lüftungsanlage mit einer Filtervorrichtung in eine schematischen Darstellung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine Lüftungsanlage 10 mit einer Filtervorrichtung 32 in einer schemati- sehen Darstellung. Die Lüftungsanlage 10 ist im vorliegenden Fall als eine klimatisierende Lüftungsanlage eines Gebäudes ausgestaltet. Es ist aber auch eine Lüftungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung denkbar, die Teil eines Verkehrsmittels wie beispielsweise eines Busses, einer Bahn, eines Flugzeugs oder eines Schiffs ist. Ferner ist eine Lüftungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrich- tung denkbar, die zu einer Aufbereitung einer Umgebungsluft, beispielsweise im Freien und/oder in einem Innenraum vorgesehen ist. Generell ist eine Lüftungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung denkbar, die alternativ oder zusätzlich zu einem Umwälzen von Luft vorgesehen ist. Die Filtervorrichtung 32 weist eine Filtereinheit 12 auf. Die Filtereinheit 12 weist zumindest ein Filterelement 14 auf. Es ist aber auch denkbar, dass eine Filtereinheit eine Mehrzahl von Filterelementen aufweist. Das Filterelement 14 weist zumindest ein pho- tokatalytisches Material 16 auf. Im vorliegenden Fall ist das Filterelement 14 als ein mit dem photokatalytischen Material 16 beschichtetes, poröses Substrat ausgebildet. Fer- ner ist im vorliegenden Fall das photokatalytische Material 16 ein kristallines Titanoxid.
Die Filtervorrichtung 32 weist eine Spüleinheit 18 auf, die zu einem Ausspülen von Reaktionsprodukten einer photokatalytischen Reaktion aus dem Filterelement 14 vorgesehen ist. Die photokatalytische Reaktion ist im vorliegenden Fall eine photoassistierte katalytische Reaktion. In der photokatalytischen Reaktion werden im vorliegenden Fall
Stickoxide abgebaut. Das Filterelement 14 ist dazu vorgesehen, Stickoxide in die Reaktionsprodukte photokatalytisch umzuwandeln.
Die Filtereinheit 12 umfasst im vorliegenden Fall eine UV-Lampe 34, die zu einem Be- leuchten des Filterelements 14 vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall wird die UV-
Lampe 34 in einem Dauerbetriebsmodus verwendet. Es ist aber auch denkbar, dass eine UV-Lampe ein Filterelement gepulst beleuchtet. Die UV-Lampe 34 strahlt Licht mit einer Wellenlänge aus, die kleiner als 388 nm ist. Von der UV-Lampe 34 emittierte Photonen erzeugen angeregte Zustände in dem photokatalytischen Material 16. Diese angeregten Zustände umfassen die Anwesenheit eines Elektrons in einem Leitungsband des photokatalytischen Materials 16. Mittels dieses Elektrons können Substan- zen, im vorliegenden Fall Stickoxide, welche sich in dem Filterelement 14 aufhalten, chemisch reduziert und in die Reaktionsprodukte umgewandelt werden. Die Filtereinheit 12 umfasst im vorliegenden Fall eine weitere UV-Lampe 36 zur Beleuchtung des Filterelements 14.
Die Spüleinheit 18 verwendet für das Ausspülen Spülwasser. Die Spüleinheit 18 weist zumindest eine Pumpe 20 auf, die bei dem Ausspülen das Spülwasser durch das Filterelement 14 spült. Die Spüleinheit 18 weist eine Zuleitung 38 auf, über welche die Pumpe 20 das Spülwasser bei dem Ausspülen durch einen Einlass 40 der Filtereinheit pumpt. In einem Bereich des Einlasses 40 weist die Spüleinheit 18 eine Düse 42 auf, die zu einer homogenen Einleitung des Spülwassers in das Filterelement 14 vorgesehen ist. Die Filtereinheit 12 weist einen Ablass 44 auf, durch welches bei dem Ausspülen das Spülwasser aus dem Filterelement 14 geleitet werden kann. Der Ablass 44 ist mit einem Abwasseranschluss verbindbar ausgebildet.
Die Spüleinheit 18 umfasst zumindest ein Reservoir 22 für das Spülwasser. Im vorliegenden Fall ist das Reservoir 22 über einen Zulauf 46 mit der Pumpe 20 verbunden. Bei dem Ausspülen pumpt die Pumpe 20 Spülwasser aus dem Reservoir 22 zu dem Einlass 40 der Filtereinheit 12.
Die Filtervorrichtung 32 weist eine Wassergewinnungseinheit 24 auf, welche zur Gewinnung des Spülwassers durch Kondensation aus Luft vorgesehen ist. Die Wassergewinnungseinheit 24 ist zur Gewinnung des Spülwassers aus durch die Filtereinheit 12 geleiteter Luft vorgesehen. Die Filtervorrichtung 32 weist einen Lufteinlass 48 auf, durch den Luft in die Filtereinheit 12 eintreten kann. Ferner weist die Filtervorrichtung
32 einen Luftauslass 50 auf, durch den Luft aus der Filtereinheit 12 austreten kann. Beispielsweise kann der Lufteinlass 48 außerhalb eines Gebäudes angeordnet sein. Ferner kann eine Lüftungsanlage eine Mehrzahl von Lufteinlässen aufweisen. Beispielsweise kann der Luftauslass 50 innerhalb eines Gebäudes angeordnet sein. Dadurch kann Luft zu einer Belüftung eines Innenraums von der Lüftungsanlage 10 bereitgestellt werden. Eine Lüftungsanlage kann dabei eine Mehrzahl von Luftauslässen aufweisen, die beispielsweise in verschiedene Räume eines Gebäudes münden. Die Filtervorrichtung 32 weist ein Gebläse 52 auf, das Luft durch den Lufteinlass 48 ansaugt und durch die Filtereinheit 12 in Richtung des Luftauslasses 50 bläst. Die Wassergewinnungseinheit 24 umfasst zumindest einen Wärmetauscher 26, der Teil einer Lüftungsanlage ist. Im vorliegenden Fall ist der Wärmetauscher 26 Teil einer Klimaanlage der Lüftungsanlage 10. Die Spüleinheit 18 ist dazu vorgesehen, bei einem Aufwärmen oder Abkühlen der von dem Gebläse 52 geförderten Luft mittels des Wär- metauschers 26 anfallendes Kondenswasser als Spülwasser in dem Reservoir 22 zu sammeln. Das Reservoir 22 weist einen Überlauf 54 auf, der mit einer Abwasserleitung verbindbar ausgebildet ist.
Die Filtervorrichtung 32 weist eine Sensoreinheit 28 auf, die zu einer Detektion der Reaktionsprodukte vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist zumindest ein Sensorkopf
56 der Sensoreinheit 28 innerhalb des Filterelements 14 angeordnet. Die Sensoreinheit 28 ist dazu vorgesehen, eine Konzentration und/oder eine Stoffmenge von Stickoxidsalzen und/oder Stickoxidsäuren zu bestimmen. Ferner ist die Sensoreinheit 28 dazu vorgesehen, zumindest ein Sensorsignal zu erzeugen, welches mit der Konzentration und/oder der Stoffmenge der Reaktionsprodukte korreliert.
Die Filtervorrichtung 32 weist eine Steuereinheit 30 auf, die zu einer Aktivierung der Spüleinheit 18 in Abhängigkeit von zumindest einem Sensorsignal der Sensoreinheit 28 vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall verarbeitet die Steuereinheit 30 das Sensor- signal und vergleicht eine Konzentration und/oder Stoffmenge der Reaktionsprodukte mit einem festgelegten entsprechenden Grenzwert. Die Steuereinheit 30 ist dazu vorgesehen, bei einem Überschreiten des Grenzwerts das Ausspülen des Filterelements 14 auszulösen. Die Steuereinheit 30 ist zu einem bedarfsweisen Aktivieren der Pumpe 20 vorgesehen.
Ferner ist im vorliegenden Fall die Steuereinheit 30 zu einem bedarfsweisen Aktivieren der Wassergewinnungseinheit 24 vorgesehen. Außerdem ist die Steuereinheit 30 zu einem bedarfsweisen Aktivieren des Gebläses 52 vorgesehen. Weiterhin ist die Steuereinheit 30 zu einem bedarfsweisen Aktivieren des Wärmetauschers 26 vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 30 als ein Zentralcomputer der Lüftungsanlage 10 ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1 . Filtervorrichtung (32), insbesondere Stickoxidfiltervorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage (10), mit einer Filtereinheit (12), die zumindest ein Filterelement (14) mit zumindest einem photokatalytischen Material (16) aufweist, gekenn- zeichnet durch eine Spüleinheit (18), die zu einem Ausspülen von Reaktionsprodukten einer photokatalytischen Reaktion aus dem Filterelement (14) vorgesehen ist.
2. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spü- leinheit (18) für das Ausspülen Spülwasser verwendet.
3. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinheit (18) zumindest eine Pumpe (20) aufweist, die bei dem Ausspülen das Spülwasser durch das Filterelement (14) spült.
4. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinheit (18) zumindest ein Reservoir (22) für das Spülwasser aufweist.
5. Filtervorrichtung (32) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Wassergewinnungseinheit (24), welche zur Gewinnung des Spülwassers durch Kondensation aus Luft vorgesehen ist.
6. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassergewinnungseinheit (24) zur Gewinnung des Spülwassers aus durch die Fil- tereinheit (12) geleiteter Luft vorgesehen ist.
7. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassergewinnungseinheit (24) zumindest einen Wärmetauscher (26) umfasst, der Teil einer Lüftungsanlage (10) ist.
8. Filtervorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (28), die zu einer Detektion der Reaktionsprodukte vorgesehen ist.
9. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (30), die zu einer Aktivierung der Spüleinheit (18) in Abhängigkeit von zumindest einem Sensorsignal der Sensoreinheit (28) vorgesehen ist.
10. Lüftungsanlage (10) mit zumindest einer Filtervorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1 . Verfahren mit einer Filtervorrichtung (32), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Filtereinheit (12), die zumindest ein Filterelement (14) mit zumindest einem photokatalytischen Material (16) aufweist, wobei Reaktionsprodukte der photokatalytischen Reaktion aus dem Filterelement (14) gespült werden.
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