DE102009011059B4

DE102009011059B4 - Mobiles Gerät zur Luftreinigung, seine Verwendung und Verfahren zur Aufreinigung von Luft

Info

Publication number: DE102009011059B4
Application number: DE102009011059.3A
Authority: DE
Inventors: Jann-Michael Giebelhausen; Sven Fichtner
Original assignee: Bluecher GmbH
Current assignee: Bluecher GmbH
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2016-08-11
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: DE102009011059A1; DE202009004480U1

Abstract

Luftreinigungsvorrichtung (1) zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, wobei die Luftreinigungsvorrichtung (1) eine Filtereinrichtung (2) und eine Luftfördereinrichtung (3) zur Durchströmung der Filtereinrichtung (2) mit Luft aufweist, wobei die Filtereinrichtung (2) mindestens zwei voneinander verschieden ausgebildete Filterelemente (4a, 4b) jeweils mit an einem Träger fixierten partikulären Adsorbentien zur Adsorption von Geruchs- und/oder Schadstoffen aufweist, wobei der Träger des Filterelementes (4a, 4b) ein mattenförmiger dreidimensionaler Träger ist, wobei der Träger des Filterelementes (4a, 4b) ein Schaumstoffmaterial in Form eines offenzelligen oder offenporigen Schaumstoffs ist, wobei der Schaumstoff durch Tränken mit einem chemischen Aushärtungsmittel versteift und ausgehärtet ist und das Aushärtungsmittel ein Klebstoff oder eine anderweitige Haftmasse ist, welche gleichermaßen zur Fixierung der partikulären Adsorbentien dient, wobei die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) zu mindestens 50% für die zu adsorbierenden Geruchs- und/oder Schadstoffe frei zugänglich und nicht mit Klebstoff bedeckt sind, und wobei die jeweiligen Filterelemente (4a, 4b) voneinander verschiedene Porigkeiten der jeweiligen Träger und voneinander verschiedene mittlere Partikeldurchmesser der jeweiligen partikulären Adsorbentien aufweisen, wobei die Filterelemente (4a, 4b) angeordnet sind derart, dass im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung (1) das oder die Filterelement(e) (4a, 4b) mit der größeren Porigkeit der jeweiligen Träger und mit den größeren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien in Richtung der einströmenden Luft vor dem oder den Filterelement(en) (4a, 4b) mit den kleineren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien und mit der kleineren Porigkeit der jeweiligen Träger angeordnet ist (sind).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftreinigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche sich insbesondere zur Aufreinigung bzw. Filterung von Luft (d. h. insbesondere zur Aufbereitung von Luft) in insbesondere geschlossenen Räumen, vorzugsweise für Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen, eignet. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung zur Aufreinigung bzw. Filterung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen sowie ein Verfahren zur Aufreinigung bzw. Filterung von Luft unter Einsatz der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung.
In Räumen, bei denen ein nur geringer oder gar kein Luftaustausch stattfindet, wie es beispielsweise für Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen der Fall ist, liegen oftmals hohe Geruchs- und Schadstoffbelastungen vor, insbesondere wenn in den Fahrgastzellen bzw. Kabinen geraucht oder gegessen wird. Als besonders unangenehm wird mit gesundheitlichen Risiken verbundener Zigarettenrauch bzw. Tabakrauch empfunden, welcher oftmals noch über Tage und Wochen nach erfolgtem Zigaretten- bzw. Tabakkonsum wahrnehmbar und störend ist. Zudem können aus Inneneinrichtungsgegenständen, wie z. B. Fahrzeugsitzen, Armaturenbrettern, Türverkleidungen oder dergleichen, Geruchs- bzw. Schadstoffe in die Umgebung abgegeben werden, was gleichermaßen nachteilig ist. Zudem kommen neben den vorgenannten Geruchs- bzw. Schadstoffquellen insbesondere bei Kraftfahrzeuge noch aus dem Straßenverkehr stammende Schadstoffe, wie Abgase, Feinstaub oder dergleichen, hinzu, welche in den Innenraum von Kraftfahrzeugen eindringen können. Die zuvor angeführten Geruchs- und Schadstoffe können zu negativen Beeinträchtigungen, wie Unwohlsein, Kopfschmerzen, Unkonzentriertheit, führen und sogar schwerwiegende gesundheitliche Risiken hervorrufen.
Auch eine hohe (Luft-)Feuchtigkeit in Räumen mit geringem Luftaustausch führt oftmals zu einer Geruchsbelästigung, welche insbesondere auch mit einem Befall von Schimmelpilzen einhergeht, was zu einer hohen Belastung der Luft mit Sporen führen kann. Verdorbene Lebensmittel oder dergleichen können in geschlossenen Räumen zu einer unangenehmen Geruchsbelästigung führen. Auch Pollen und sonstige in der Luft vorhandene Allergene bilden eine weitere Belastungsquelle.
Die zuvor beschriebene Problematik ist insbesondere bei Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen gravierend, da hier ein relativ kleines Raum- bzw. Luftvolumen vorliegt und der Austausch mit Außenluft nicht immer effektiv ist. Denn zum einen ist der Luftaustausch durch das Belüftungssystem eines Fahrzeuges begrenzt, und zum anderen kann die Außenluft selbst mit Geruchs- bzw. Schadstoffen angereichert sein, wie es z. B. bei starkem Verkehrsaufkommen der Fall sein kann. Hinzu kommt noch, daß das Belüftungssystem bei Nichtbetrieb des Kraftfahrzeuges nicht aktiv ist und somit im Raum vorhandene Geruchs- bzw. Schadstoffe gar nicht abtransportiert werden können, so daß sich die Geruchs- bzw. Schadstoffe sozusagen im Innenraum festsetzen können. Gerade in Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen treten störende Gerüche bzw. hohe Schadstoffkonzentrationen oftmals in hohen Konzentrationen auf, was auch damit zusammenhängt, daß aufgrund des kleinen Raum- bzw. Luftvolumens Geruchs- bzw. Schadstoffe nicht in ausreichendem Maße verdünnt werden können, insbesondere da jedem Insassen eines Kraftfahrzeuges ein nur sehr kleines Raum- bzw. Luftvolumen zur Verfügung steht.
Zudem können Geruchs- bzw. Schadstoffe auch in die Innenausstattungsteile eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise in die Sitze, eindringen und somit über einen langen Zeitraum im Fahrzeug verbleiben bzw. nach erfolgter Kontamination nur langsam wieder in die Luft des Innenraumes abgegeben werden (”kalter Zigarettenrauch”). Derartig belastete Fahrzeuge weisen oftmals einen geringeren Verkaufswert auf.
Im Stand der Technik sind zur Verbesserung der Innenluft von Räumen Filtrationssysteme bekannt, welche nach Art einer separaten Einheit beispielsweise in den Innenraum eines Kraftfahrzeuges gestellt und dort betrieben werden können. Derartige Systeme kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn das Fahrzeug nicht im Betrieb ist, beispielsweise über Nacht. In diesem Zusammenhang sind im Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, welche der Luft Feuchtigkeit entziehen, um auf dieser Weise einer Schimmelpilzbildung entgegenzuwirken. Derartige Systeme sind aber hinsichtlich der Neutralisierung bzw. Entfernung von Schadstoffen und/oder Geruchsstoffen nicht effektiv. Darüber hinaus sind Partikelfilter für Innenräume bekannt, welche jedoch nur hinsichtlich einer Entfernung bzw. Zurückhaltung von Staub- bzw. Schwebstoffen optimiert sind, so daß Geruchs- bzw. Schadstoffe als solche von derartigen Systemen ebenfalls nicht wirksam aus dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges entfernt werden können. Zudem sind im Stand der Technik Filtersysteme bekannt, welche auf Adsorbentien zurückgreifen. Bei diesen Systemen liegen die Adsorbentien jedoch oftmals beispielsweise in Form einer losen Schüttung vor, was hinsichtlich der Adsorptionsleistung und der Handhabbarkeit des Systems jedoch nachteilig ist, insbesondere da derartige Filter zu einer Gassenbildung neigen und zudem schnell verstopfen. Zudem sind die Luftfilter des Standes der Technik strömungstechnisch nicht immer optimiert, so daß mitunter auch in diesem Lichte nichtoptimale Filterleistungen resultieren.
Die DE 601 32 253 T2 beschreibt eine regenerierbare Luftreinigungsvorrichtung, welche einen Filterhalter mit einem Regenerativblatt auf Basis von Aktivkohlefasern (ACF-Blatt) aufweist. Durch ein Steuersystem wird dabei bestimmt, wann das Filter durch die Zufuhr von Wärme regeneriert wird. Die Wärmeerzeugung erfolgt mittels eines Stromflusses durch das ACF-Blatt, welcher durch ein auf den gegenüberliegenden Seiten des ACF-Blattes beabstandetes Elektrodenpaar erzeugt wird.
Weiterhin beschreibt die DE 195 21 665 A1 die Verwendung einer durch Waschen regenerierbaren Adsorptionsfilterschicht auf Basis eines hochluftdurchlässigen Trägermaterials als Geruchsfilter für Dunstabzugshauben. Die Entfernung der Gerüche erfolgt mit Hilfe von fixierten Adsorbenzien mit einem mittleren Partikeldurchmesser zwischen 0,2 und 2 mm auf Basis von Aktivkohle.
Vor diesem technischen Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung folglich darin, eine Luftreinigungsvorrichtung zur Aufbereitung bzw. Aufreinigung bzw. Filterung von Luft für insbesondere geschlossene Räume bereitzustellen, welche die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeidet oder aber wenigstens abschwächt. Insbesondere sollte eine derartige Luftreinigungsvorrichtung die hohen Anforderungen in bezug auf die Entfernung von Schad-, Geruchs- und Giftstoffen aus der aufzureinigenden Luft im Innenraumeinsatz erfüllen. Zudem sollte ein derartiges System mobil ausgebildet sein und über eine einfache Handhabbarkeit verfügen.
Die zuvor geschilderte Aufgabenstellung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Verwendung der Luftreinigungsvorrichtung zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen gemäß Anspruch 32. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Schließlich ist weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Verfahren zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen gemäß Anspruch 35.
Die Anmelderin hat nun überraschenderweise herausgefunden, daß die zuvor geschilderte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß erfindungsgemäß eine Luftreinigungsvorrichtung bereitgestellt wird, welche eine Filtereinrichtung und eine Luftfördereinrichtung zur Durchströmung der Filtereinrichtung mit Luft aufweist, wobei die Filtereinrichtung mindestens ein Filterelement mit an einem Träger fixierten partikulären Adsorbentien zur Adsorption von Geruchs- bzw. Schadstoffen aufweist. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung weist eine hohe Effizienz hinsichtlich der Beseitigung von Geruchsstoffen sowie Gift- bzw. Schadstoffen aus der Luft auf, so daß sich die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung insbesondere zur Aufbereitung bzw. Aufreinigung bzw. Filterung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, wie Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen, eignet. Aufgrund der speziellen Ausgestaltung der Filtereinrichtung weist die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung sowohl Filter- bzw. Filtrationseigenschaften, d. h. Eigenschaften zur Entfernung von Staub bzw. Schwebstoffen aus der zu reinigenden Luft, als auch adsorptive Eigenschaften auf, d. h. Eigenschaften zur adsorptiven Entfernung von Geruchsstoffen sowie Schad- bzw. Giftstoffen. Aufgrund der Verwendung von an Trägerstrukturen fixierten Adsorbentien weist die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung auch eine strömungstechnische Optimierung auf.
Bei der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung handelt es sich insbesondere um ein mobiles bzw. tragbares System, welches über eine eigene Luftfördereinrichtung und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch über eine eigene Energieversorgungseinrichtung verfügt, so daß das erfindungsgemäße System leicht handhabbar und universell einsetzbar ist. Zudem weist die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kompakte Außenmaße auf, was die Handhabbarkeit gleichermaßen erleichtert und den Einsatzbereich vergrößert. Wie nachfolgend noch geschildert, eignet sich die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung insbesondere zur Aufreinigung von Luft in Räumen mit kleinem Volumen, wie Fahrgastzellen oder dergleichen, aber auch zur Aufreinigung von Luft in kleinen Innenräumen, wie Abstell- bzw. Vorratskammern oder dergleichen.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Luflreinigungsvorrichtung bei Nichtbenutzung aber auch im Betrieb eines Kraftfahrzeuges im Innenraum des Fahrzeuges aufgestellt bzw. insbesondere reversibel befestigt und in Betrieb genommen werden, so daß auf diese Weise in effektiver Weise (z. B. über Nacht) Geruchs- bzw. Schadstoffe eliminiert werden, so z. B. Zigarettenrauch bei Raucherfahrzeugen. Die effektive Entfernung von Geruchs- und/oder Schadstoffen – und zwar sowohl auf der Ebene von Stäuben, Aerosolen oder dergleichen als auch in bezug auf gasförmige Geruchs- und/oder Schadstoffe – führt zu einer deutlichen Entlastung der Insassen und zu einer Aufwertung des Kraftfahrzeuges insgesamt.
Es versteht sich von selbst, daß Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt ausgeführt sind, selbstverständlich auch in bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist somit eine Luftreinigungsvorrichtung zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, wobei die Luftreinigungsvorrichtung eine Filtereinrichtung und eine Luftfördereinrichtung zur Durchströmung der Filtereinrichtung mit Luft aufweist,
wobei die Filtereinrichtung mindestens zwei voneinander verschieden ausgebildete Filterelemente jeweils mit an einem Träger fixierten partikulären Adsorbentien zur Adsorption von Geruchs- und/oder Schadstoffen aufweist,
wobei der Träger des Filterelementes ein mattenförmiger dreidimensionaler Träger ist, wobei der Träger des Filterelementes ein Schaumstoffmaterial in Form eines offenzelligen oder offenporigen Schaumstoffs ist, wobei der Schaumstoff durch Tränken mit einem chemischen Aushärtungsmittel versteift und ausgehärtet ist und das Aushärtungsmittel ein Klebstoff oder eine anderweitige Haftmasse ist, welche gleichermaßen zur Fixierung der partikulären Adsorbentien dient, wobei die partikulären Adsorbentien des Filterelementes zu mindestens 50% für die zu adsorbierenden Geruchs- und/oder Schadstoffe frei zugänglich und nicht mit Klebstoff bedeckt sind, und
wobei die jeweiligen Filterelemente voneinander verschiedene Porigkeiten der jeweiligen Träger und voneinander verschiedene mittlere Partikeldurchmesser der jeweiligen partikulären Adsorbentien aufweisen, wobei die Filterelemente angeordnet sind derart, daß im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung das oder die Filterelement(e) mit der größeren Porigkeit der jeweiligen Träger und mit den größeren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien in Richtung der einströmenden Luft vor dem oder den Filterelement(en) mit den kleineren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien und mit der kleineren Porigkeit der jeweiligen Träger angeordnet ist (sind).
Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kombiniert die positiven Eigenschaften eines Luftfilters mit Filterfunktion gegenüber Schwebstoffen, wie Stäuben oder Aerosolen, mit adsorptiven Eigenschaften beispielsweise gegenüber gasförmigen Substanzen, so daß insgesamt eine hohe Effizienz hinsichtlich der Aufreinigung von Innenraumluft resultiert. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung stellt gewissermaßen ein autarkes System dar, welches unabhängig von externen Energiequellen betrieben werden kann, wobei es sich aufgrund seiner kompakten Ausgestaltung universell für eine Vielzahl von Anwendungsfällen bei gleichzeitig sehr guter Handhabbarkeit einsetzen läßt. Bei der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung handelt es sich insgesamt somit um eine Luftfiltrationsvorrichtung mit adsorptiven Eigenschaften.
In diesem Zusammenhang hat die Anmelderin in völlig überraschender Weise herausgefunden, daß durch den Einsatz einer speziellen Filtereinrichtung mit mindestens zwei Filterelementen, welche an einem Träger fixierte partikukäre Adsorbentien zur Adsorption von Geruchs- bzw. Schadstoffe aufweisen, eine signifikante Steigerung der Filtrations- bzw. Adsorptionseigenschaften realisiert werden kann. Ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen, kann die deutlich gesteigerte Effizienz beispielsweise damit begründet werden, daß die an dem Träger fixierten Adsorbentien eine verbesserte Zugänglichkeit für die aufzubereitende Luft aufweisen, so daß auf diese Weise Schad- bzw. Giftstoffe, aber auch Schwebstoffe effektiv aus der Luft entfernt werden können.
Zudem wird aufgrund der Verwendung spezieller Träger eine Gassenbildung vermieden, was gleichermaßen zu einer Verringerung des Durchströmungswiderstandes führt, so daß der durch die Filterelemente bedingte Druckabfall gering ist, was die Leistungsfähigkeit weiter verbessert bzw. was dazu führt, daß das erfindungsgemäße System mit relativ leistungsschwachen und energiesparenden Luftfördereinrichtungen betrieben werden kann. Aufgrund des Einsatzes spezieller Trägerstrukturen mit daran fixierten Adsorbentien kann auch die Menge an Adsorbentien insgesamt verringert werden, was vor dem Hintergrund der Produktionseffizienz bzw. hinsichtlich der Verringerung von Produktionskosten von Vorteil ist. Zudem ist die Handhabbarkeit erleichtert, beispielsweise da die speziellen Filterelemente beispielsweise im Vergleich zu losen Schüttungen leichter ausgetauscht werden können. Auch resultiert eine bessere Kombinationsmöglichkeit verschiedenartiger Filterelemente, so daß die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung in bezug auf den jeweiligen Einsatzbereich gewissermaßen maßgeschneidert werden kann. Zudem ist die auch die Regenerierbarkeit der Adsorbentien und damit die Wiederverwertung der Filterelemente deutlich verbessert, da die erhöhte Zugänglichkeit der Adsorbentien auch im Rahmen von Regenerationsverfahren vorteilhaft ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, daß die partikulären Adsorbentien des Filterelementes vorzugsweise mittels eines diskontinuierlich, insbesondere punktförmig aufgetragenen Klebstoffes an den Träger fixiert sind. Diesbezüglich kann der Klebstoff ein Schmelzklebstoff (Hotmelt), insbesondere ein reaktiver oder nichtreaktiver Schmelzklebstoff, oder ein thermoplastischer Klebstoff sein. Diesbezügliche Klebstoffe sind dem Fachmann an sich wohlbekannt, so daß es diesbezüglich keiner weiteren Ausführungen bedarf.
Zur Erreichung einer hohen Adsorptions- bzw. Filtereffizienz ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die partikulären Adsorbentien des Filterelementes zu mindestens 50%, insbesondere zu mindestens 60%, vorzugsweise zu mindestens 70%, für die adsorbierenden Geruchs- und/oder Schadstoffe frei zugänglich sind. Die partikulären Adsorbentien des Filterelementes sind zu mindestens 50%, insbesondere zu mindestens 60%, vorzugsweise zu mindestens 70%, nicht mit Klebstoff bedeckt, um auf diese Weise eine hohe Kontaktfläche bzw. eine hohe Zugänglichkeit für die aufzureinigende Luft zu gewährleisten.
Der Klebstoff sollte in einer Menge von 1 bis 200 g/m², insbesondere 5 bis 150 g/m², vorzugsweise 10 bis 120 g/m², bevorzugt 20 bis 100 g/m², besonders bevorzugt 25 bis 80 g/m², ganz besonders bevorzugt 30 bis 75 g/m², aufgetragen sein.
Die Beladungsmenge mit Adsorbentien kann in weiten Bereichen variieren. Im allgemeinen sollten die partikulären Adsorbentien des Filterelementes in einer Menge von 5 bis 500 g/m², insbesondere 10 bis 450 g/m², vorzugsweise 20 bis 400 g/m², bevorzugt 25 bis 350 g/m², besonders bevorzugt 50 bis 325 g/m², ganz besonders bevorzugt 50 bis 300 g/m², auf den Träger aufgebracht sein. Mit anderen Worten sollte die Beladungsmenge an geruchs- und/oder schadstoffadsorbierenden partikulären Adsorbentien derart ausgelegt sein, daß die durch das Adsorptionsmaterial bereitgestellte Adsorptionskapazität ausreicht, um bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung aus der Umgebung bzw. aus der Innenluft stammende Schad- und/oder Geruchsstoffe dauerhaft adsorptiv zu binden bzw. zu entfernen.
Die partikulären Adsorbentien des Filterelementes sollten kornförmig, vorzugsweise kugelförmig ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang sollte der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 0,01 bis 2,0 mm, insbesondere 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,8 mm, liegen. Bei den Angaben bezüglich des mittleren Durchmessers handelt es sich um den sogenannten D₅₀-Wert, welcher beispielsweise und in nichtbeschränkender Weise durch Laserbeugung oder Siebanalyse ermittelt werden kann, was dem Fachmann wohlbekannt ist.
Die partikulären Adsorbentien des Filterelementes können ausgewählt sein aus der Gruppe von Aktivkohle; Zeolithen; anorganischen Oxiden, insbesondere Siliciumdioxiden, Silicagelen und Aluminiumoxiden; Molekularsieben; mineralischen Granulaten; Klathraten; sowie deren Mischungen. Als partikuläre Adsorbentien wird besonders bevorzugt Aktivkohle eingesetzt, welche eine hohe Wirksamkeit hinsichtlich der Adsorption von Gift- bzw. Schadstoffen, aber auch hinsichtlich der Adsorption von Geruchsstoffen aufweist. Ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen, weisen die vorgenannten partikulären Adsorbentien nämlich Poren zur Aufnahme bzw. Speicherung, insbesondere Adsorption, von Geruchs- bzw. Schadstoffen auf. Mit anderen Worten weisen die partikulären Adsorbentien poröse Strukturen zur Aufnahme von Geruchs- bzw. Schadstoffen auf, so daß diese in effektiver Weise aus der aufzureinigenden Luft entfernt werden. Aufgrund der relativ unspezifischen Adsorptionseigenschaften der erfindungsgemäß eingesetzten Adsorptionsmaterialien eignet sich die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung zur Adsorption beliebiger Schad-, Gift- und Geruchsstoffe, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch vor diesem Hintergrund sozusagen universell einsetzbar ist.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die partikulären Adsorbentien des Filterelementes in Form diskreter Aktivkohleteilchen, insbesondere in Kornform (”Kornkohle”) oder Kugelform (”Kugelkohle”), ausgebildet sind oder diese umfassen. Die partikulären Adsorbentien des Filterelementes sollten eine spezifische Oberfläche (BET) von mindestens 500 m²/g, insbesondere mindestens 750 m²/g, vorzugsweise mindestens 1.000 m²/g, besonders bevorzugt mindestens 1.200 m²/g, aufweisen. Zudem sollten die partikulären Adsorbentien des Filterelementes, insbesondere die Aktivkohle, eine spezifische Oberfläche (BET) von 500 bis 2.500 m²/g, insbesondere 750 bis 2.250 m²/g, vorzugsweise 900 bis 2.000 m²/g, besonders bevorzugt 1.000 bis 1.750 m²/g, aufweisen. Was die Adsorbentien weiterhin anbelangt, so sollten die partikulären Adsorbentien des Filterelementes eine Aktivkohle mit einem Adsorptionsvolumen V_ads von mindestens 250 cm³/g, insbesondere mindestens 300 cm³/g, vorzugsweise mindestens 350 cm³/g, besonders bevorzugt mindestens 400 cm³/g, sein. In diesem Zusammenhang sollten die partikulären Adsorbentien des Filterelementes eine Aktivkohle mit einem Adsorptionsvolumen V_ads von 250 bis 2.000 cm³/g, insbesondere 300 bis 1.500 cm³/g, vorzugsweise 350 bis 1.400 cm³/g, sein.
Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Adsorptionseigenschaften werden erreicht, wenn die partikulären Adsorbentien des Filterelementes eine Aktivkohle mit einem Gesamtporenvolumen nach Gurvich von mindestens 0,50 cm³/g, insbesondere mindestens 0,55 cm³/g, vorzugsweise mindestens 0,60 cm³/g, besonders bevorzugt mindestens 0,65 cm³/g, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,70 cm³/g, sind. Die partikulären Adsorbentien des Filterelementes können eine Aktivkohle mit einem Gesamtporenvolumen nach Gurvich von 0,50 bis 2 cm³/g, insbesondere 0,55 bis 1,8 cm³/g, vorzugsweise 0,60 bis 1,5 cm³/g, besonders bevorzugt 0,65 bis 1,2 cm³/g, ganz besonders bevorzugt 0,70 bis 1 cm³/g, sein.
Insbesondere vor dem Hintergrund der weiteren Verbesserung der Adsorptionseigenschaften und der Regenerierbarkeit der Adsorbentien kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die partikulären Adsorbentien des Filterelementes eine Aktivkohle, welche eine Imprägnierung aufweist, sind, insbesondere wobei die Imprägnierung ausgewählt ist aus der Gruppe von (i) Metallen, vorzugsweise Kupfer, Silber, Cadmium, Platin, Palladium, Rhodium, Zink, Quecksilber, Titan, Zirkonium, Molybdän und/oder Aluminium, insbesondere deren Ionen und/oder Salzen; (ii) Enzymen; (iii) basischen Verbindungen, insbesondere organischen Basen, wie organischen Aminen; (iv) sauren Verbindungen, insbesondere salz- und schwefelsauren Verbindungen oder freien organischen oder anorganischen Säuren; sowie deren Mischungen und/oder Kombinationen. In diesem Zusammenhang sollte die Imprägnierung, bezogen auf die Aktivkohle, in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, auf die Aktivkohle aufgebracht sein. Auch für die oben aufgeführten Adsorbentien kann eine derartige Katalysatorimprägnierung in Betracht kommen.
Zur Erreichung guter Durchströmungseigenschaften sollte der Träger des Filterelementes gasdurchlässig, insbesondere luftdurchlässig, und/oder wasserdurchlässig und/oder wasserdampfdurchlässig ausgebildet sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der Träger für die partikulären Adsorbentien des Filterelementes ein gasdurchlässiger, insbesondere luftdurchlässiger, mattenförmiger dreidimensionaler Träger ist. Erfindungsgemäß ist der Träger des Filterelementes ein Schaumstoffmaterial in Form eines offenzelligen oder offenporigen Schaumstoffs.
In diesem Fall sollten die partikulären Adsorbentien an den Wandungen der Zellen oder Poren des Schaumstoffmaterials, insbesondere Schaumstoffs, fixiert sein. Der Einsatz spezieller Schaumstoffe, insbesondere wie sie nachfolgend noch genau definiert sind, führt zu einer deutlich gesteigerten Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung. Insbesondere wird durch den Einsatz derartiger Systeme in effektiver Weise eine Gassenbildung verhindert, so daß optimale Durchströmeigenschaften hinsichtlich der zu filternden Luft resultieren. Zusätzlich können derartige Trägersysteme mit den Adsorbentien derart beaufschlagt werden, daß eine optimale Zugänglichkeit der Adsorbentien in bezug auf die aufzureinigende Luft vorliegt.
Gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform sollte der Träger des Filterelementes ein offenporiger und/oder offenzelliger Schaumstoff auf Basis mindestens eines organischen Polymers, insbesondere auf Basis von Polyurethanen, Polyolefinen, Polystyrolen, Polyvinylchloriden, Polyisocyanuraten und Formaldehydharzen, besonders bevorzugt ein Polyurethanschaumstoff, sein.
Der Träger des Filterelementes sollte ein offenporiger und/oder offenzelliger Schaumstoff auf Polyurethanbasis (PU-Schaumstoff) oder Polyolefinbasis (PO-Schaumstoff), insbesondere ein vorzugsweise großporiger retikulierter Polyurethanschaumstoff, sein. Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, daß der Träger ein offenporiger bzw. ein offenzelliger Schaum, insbesondere Schaumstoff, mit einem mittleren Porendurchmesser von 1 bis 5 mm, bevorzugt 1,5 bis 3 mm, ist.
Erfindungsgemäß ist es zudem vorteilhaft, wenn der Träger des Filterelementes, insbesondere der Schaum oder Schaumstoff, eine Porigkeit (Porosität) von 5 bis 50 ppi, insbesondere 10 bis 30 ppi, aufweist und/oder wenn der Träger des Filterelementes, insbesondere der Schaum oder Schaumstoff, flach ausgebildet ist. Der Träger, insbesondere der Schaum oder Schaumstoff, sollte eine Dicke von 1 bis 40 mm, insbesondere 5 bis 30 mm, vorzugsweise 10 bis 25 mm, aufweisen.
Der Träger des Filterelementes sollte selbsttragend ausgebildet sein. Zudem sollte der Träger des Filterelementes thermisch beständig ausgebildet sein, insbesondere bis mindestens 80°C, vorzugsweise bis mindestens 100°C, besonders bevorzugt bis mindestens 120°C.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Träger des Filterelementes, d. h. der Schaumstoff, versteift und ausgehärtet ist durch chemische Aushärtung. In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Träger des Filterelementes, d. h. der Schaumstoff, mit einem chemischen Aushärtungsmittel getränkt und nachfolgend ausgehärtet ist. Dabei ist das Aushärtungsmittel ein Klebstoff oder eine anderweitige Haftmasse, welche gleichermaßen zur Fixierung der partikulären Adsorbentien dient.
Der Träger des Filterelementes, insbesondere das Schaumstoffmaterial, sollte die partikulären Adsorbentien in Mengen von 30 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 85 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 55 bis 80 Gew.-%, bezogen auf den Träger, enthalten. Hierdurch werden besonders gute Adsorptionseigenschaften erreicht. Der Träger, insbesondere das Schaumstoffmaterial, sollte zudem ein Gesamtflächengewicht von 1.500 bis 8.000 g/m², insbesondere 2.000 bis 6.000 g/m², vorzugsweise 2.500 bis 5.000 g/m², aufweisen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Verhältnis von mittlerem Porendurchmesser des als Träger verwendeten offenzelligen oder offenporigen Schaums, insbesondere Schaumstoffs, zu mittlerem Partikeldurchmesser der partikulären Adsorbentien mindestens 1,2, insbesondere mindestens 1,5, vorzugsweise mindestens 1,7, besonders bevorzugt mindestens 2, beträgt und bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 7, insbesondere 1,5 bis 6, vorzugsweise 1,7 bis 5, besonders bevorzugt 2 bis 4, liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, daß die Filterelemente zusätzlich Aktivkohlefasern aufweisen bzw. daß die Luftreinigungsvorrichtung nach der Erfindung zusätzliche Filterelemente mit Aktivkohlefasern aufweist. Durch den gezielten Einsatz von Aktivkohlefasern kann das Adsorptionsverhalten der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung insgesamt verbessert werden, insbesondere in Kombination mit den partikulären Adsorbentien. Denn Aktivkohlefasern weisen eine optimierte Adsorptionskinetik auf, wobei Geruchs- bzw. Gift- und Schadstoffe auch über längere Zeiträume wirksam adsorbiert werden, während partikuläre Adsorbentien im allgemeinen über eine sehr gute ”Spontaneität” hinsichtlich der Adsorption verfügen, so daß auf diese Weise durch die gezielte Kombination der jeweiligen adsorptiven Materialien das Adsorptionsverhalten insgesamt verbessert ist.
Was die Aktivkohlefasern anbelangt, so können diese hergestellt sein durch Carbonisieren und nachfolgende Aktivierung geeigneter organischer Ausgangsfasern, insbesondere von Cellulosefasern, Fasern auf Basis von Cellulosederivaten, Phenolharzfasern, Polyvinylalkoholfasern, Pechfasern, Acrylharzfasern, Polyacrylnitrilfasern, aromatischen Polyamidfasern, Formaldehydharzfasern, divinylbenzolvernetzten Polystyrolfasern, Ligninfasern, Baumwollfasern und/oder Hanffasern, vorzugsweise von Fasern auf Basis von Cellulose und Cellulosederivaten.
Die Aktivkohlefasern können als textiles Aktivkohlefasergebilde, insbesondere als Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege, Gewirre, Vlies, Filz oder sonstiger Textilverbundstoff, vorzugsweise als Nonwoven-Material, vorliegen, insbesondere wobei das textile Aktivkohlefasergebilde ein Flächengewicht von 10 bis 200 g/m², insbesondere 10 bis 150 g/m², vorzugsweise 10 bis 120 g/m², besonders bevorzugt 20 bis 100 g/m², ganz besonders bevorzugt 25 bis 80 g/m², aufweisen kann. Die Aktivkohlefasern können mittlere Faserdurchmesser von 1 bis 25 μm, insbesondere 2,5 bis 20 μm, vorzugsweise 5 bis 15 μm, aufweisen. Die Aktivkohlefasern können weiterhin eine längenbezogene Masse (Titer) von 1 bis 10 dtex, insbesondere 1 bis 5 dtex, aufweisen.
Was die Kombination der partikulären Adsorbentien mit den Aktivkohlefasern im Rahmen der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung anbelangt, so ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Teilchendurchmesser der partikulären Adsorbentien mindestens um das Dreifache, insbesondere mindestens um das Vierfache, vorzugsweise mindestens um das Fünffache, besonders bevorzugt mindestens um das Sechsfache, größer ist als der mittlere Faserdurchmesser der Aktivkohlefasern.
Erfindungsgemäß kann es in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, daß die partikulären Adsorbentien und die Aktivkohlefasern an separaten Trägern angeordnet sind. In diesem Zusammenhang können der Träger mit den partikulären Adsorbentien und der Träger mit den Aktivkohlefasern einen Verbund ausbilden. Gleichermaßen ist es aber auch möglich, daß die partikulären Adsorbentien und die Aktivkohlefasern an demselben Träger befestigt, insbesondere hiermit verklebt sind.
Sofern der Einsatz von Aktivkohlefasern vorgesehen ist, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Aktivkohlefasern in bezug auf die Strömungsrichtung der aufzureinigenden Luft hinter den partikulären Adsorbentien angeordnet sind, da auf diese Weise das Adsorptionsverhalten insgesamt optimiert wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Luftreinigungsvorrichtung mindestens zwei Filterelemente, vorzugsweise eine Vielzahl an Filterelementen, aufweist, wobei die Filterelemente voneinander verschieden ausgebildet sind. Diesbezüglich können die jeweiligen Filterelemente wie zuvor definiert ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kann insbesondere mindestens drei, bevorzugt mindestens vier oder mehr Filterelemente aufweisen, wobei die Filterelemente hinsichtlich der Durchströmung mit Luft gewissermaßen in Reihe in der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung angeordnet sein können.
Die jeweiligen Filterelemente weisen dabei gemäß dieser Ausführungsform voneinander verschiedene mittlere Partikeldurchmesser der jeweilig verwendeten partikulären Adsorbentien bzw. voneinander verschiedene mittlere Porendurchmesser der jeweiligen Träger bzw. voneinander verschiedene Porigkeiten der jeweiligen Träger auf.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Filterelemente angeordnet sind derart, daß im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung das oder die Filterelement(e) mit den größeren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien bzw. mit dem größeren mittleren Porendurchmesser der jeweiligen Träger bzw. mit der größeren Porigkeit der jeweiligen Träger in Richtung der einströmenden Luft vor dem oder den Filterelement(en) mit den kleineren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien bzw. mit dem kleineren mittleren Porendurchmesser der jeweiligen Träger bzw. mit der kleineren Porigkeit der jeweiligen Träger angeordnet sind.
Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Filterelemente mit den größeren mittleren Durchmessern der partikulären Adsorbentien bzw. mit den größeren mittleren Porendurchmessern der jeweiligen Träger bzw. mit der größeren Porigkeit der jeweiligen Träger in bezug auf die Durchströmungsrichtung der Luft im Betriebszustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung stromaufwärts zu den anderen Filterelementen angeordnet sind. Der Vorteil, wenn das Filterelement mit den grobkörnigeren Adsorbentien – in Strömungsrichtung der einströmenden Luft betrachtet – vor dem Filterelement mit den feinkörnigeren Adsorbentien stromaufwärts zu dem Filterelement mit der feinkörnigeren Aktivkohle positioniert ist, kann insbesondere darin gesehen werden, daß das Filterelement mit der grobkörnigeren Aktivkohle eine größere Beladungs- bzw. Adsorptionskapazität aufweist und somit bereits einen Großteil der zu adsorbierenden Stoffe abfängt (ca. 90 bis 95%); das Filterelement mit der feinkörnigeren Aktivkohle dagegen hat zwar eine geringere Beladungs- bzw. Adsorptionskapazität, aber eine bessere Adsorptionskinetik, so daß es ohne weiteres gegebenenfalls das erste Filterelement durchbrechende Stoffe adsorbieren kann. Dies kann durch den vorzugsweise nachgeschalteten Einsatz von Aktivkohlefasern – also stromabwärts zu den partikulären Adsorbentien – noch zusätzlich verbessert werden. Die Menge an durchbrechenden Stoffen ist relativ gering, da die zu adsorbierenden Stoffe zum Großteil bereits von dem ersten Filterelement adsorbiert werden, so daß das nachgeschaltete Filterelement seine Funktion als Filterelement zur Adsorption von den das erste Filterelement etwaig durchbrechenden Stoffen lange Zeit aufrechterhalten kann, da seine Kapazität für die Adsorption der relativ geringen Mengen durchbrechender Stoffe vollkommen ausreichend ist.
Wie zuvor angeführt, kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung somit vorgesehen sein, daß das oder die im Betriebszustand stromabwärts angeordnete(n) Filterelement(e) Aktivkohlefasern, insbesondere wie zuvor definiert, aufweist bzw. aufweisen, da hierdurch das Adsorptionsverhalten – wie zuvor geschildert – insgesamt weiter verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß ist es möglich, daß jedes einzelne Filterelement zusätzlich mit einer Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht, vorzugsweise einer Partikel- und Aerosolfilterschicht, ausgestattet ist. Diesbezüglich ist auch beachtlich, daß der Träger als solcher, sei es in Form eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen Trägers, wie zuvor definiert, bereits als solcher die Funktion einer Partikel- bzw. Aerosolfilterschicht ausüben kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es auch vorgesehen sein, daß die Luftreinigungsvorrichtung, insbesondere die Filtereinrichtung, mindestens ein zusätzliches Filterelement mit mindestens einer Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht aufweist.
Auf diese Weise können in effizienter Weise Stäube bzw. Schwebstoffe bzw. Aerosole aus der aufzureinigenden Luft – bei gleichzeitiger Entlastung der Adsorbentien – gefiltert werden. Somit kann auch eine weiter verbesserte Schutzfunktion gegenüber beispielsweise in den Verbrennungsgasen von Dieselmotoren enthaltenen oder durch Reifen- und Bremsabrieb gebildeten Feinstäuben gewährleistet werden. Auch die Pollenfilterfunktion kann durch diese Maßnahme noch weiter verbessert werden.
Als Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht kann ein textiles Flächengebilde, vorzugsweise ein luftdurchlässiges Textilmaterial, eingesetzt werden. Diesbezüglich kann das textile Flächengebilde ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Textilverbundstoff, insbesondere ein Vlies, sein. Die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht kann ein Flächengewicht von 1 bis 100 g/m², insbesondere 5 bis 50 g/m², aufweisen. Die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht kann weiterhin ein Flächengewicht von höchstens 100 g/m², insbesondere höchstens 50 g/m², aufweisen.
Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Filtration von Stäuben bzw. Schwebstoffen können erreicht werden, wenn die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht ein aus Textilfasern bestehendes textiles Flächengebilde ist, wobei der mittlere Durchmesser der Textilfasern höchstens 50 μm, insbesondere höchstens 30 μm, vorzugsweise höchstens 20 μm, bevorzugt höchstens 10 μm, besonders bevorzugt höchstens 5 μm, ganz besonders bevorzugt höchstens 2 μm, betragen sollte und/oder wobei der Durchmesser der Textilfasern im Bereich von 0,05 bis 50 μm, insbesondere 0,1 bis 50 μm, vorzugsweise 0,2 bis 30 μm, besonders bevorzugt 0,2 bis 20 μm, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 10 μm, liegen sollte.
Weiterhin kann die Partikel- und Aerosolfilterschicht ein aus Textilfasern bestehendes textiles Flächengebilde mit durch die Textilfasern begrenzten Poren oder Maschen sein. Diesbezüglich kann das textile Flächengebilde eine mittlere Porengröße oder mittlere Maschenweite von höchstens 200 μm, insbesondere höchstens 100 μm, vorzugsweise höchstens 75 μm, besonders bevorzugt höchstens 50 μm, ganz besonders bevorzugt höchstens 40 μm, aufweisen.
In diesem Zusammenhang kann es gleichermaßen vorgesehen sein, daß die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht ein aus Textilfasern bestehendes textiles Flächengebilde mit durch die Textilfasern begrenzten Poren oder Maschen ist, wobei das Verhältnis der mittleren Porengröße oder Maschenweite zum mittleren Durchmesser der Textilfasern im Bereich von 0,1 bis 2.000, insbesondere 1 bis 500, vorzugsweise 5 bis 350, besonders bevorzugt 10 bis 300, ganz besonders bevorzugt 25 bis 250, liegen sollte.
Die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht kann ein aus Textilfasern bestehendes textiles Flächengebilde sein, wobei als Textilfasern natürliche und/oder synthetische Fasern, vorzugsweise synthetische Fasern (Chemiefasern), eingesetzt werden können, insbesondere aus der Gruppe von Polyester (PES); Polyolefinen, wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (CLF); Polyvinylidenchlorid (CLF); Acetat (CA); Triacetat (CTA); Polyacryl (PAN), Polyamid (PA); Polyvinylalkohol (PVAL); Polyurethanen; Polyvinylestern; (Meth-)Acrylaten; sowie deren Mischungen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Partikel- und/oder Aerosolschicht kann einen mittleren Wirkungsgrad E_m nach DIN EN 779 (Juli 1993) von mindestens 40%, insbesondere mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95%, aufweisen. Zudem kann die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht einen mittleren Abscheidegrad A_m nach DIN EN 779 (Juli 1993) von mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, ganz besonders bevorzugt mindestens 99%, aufweisen. Die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht kann zudem einen integralen Anfangsdurchlaßgrad D_i nach DIN EN 1822 (April 1998; DEHS-Aerosol, MPPS = 0,1 bis 0,3 μm) von höchstens 50%, insbesondere höchstens 40%, vorzugsweise höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 20%, ganz besonders bevorzugt höchstens 10%, aufweisen.
Zudem sollte die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht bei einer Anströmgeschwindigkeit von 0,1 m/s eine mittlere Abscheiderate gegenüber Partikeln und/oder Aerosolen mit Durchmessern im Bereich von 0,1 bis 0,3 μm von mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95%, aufweisen. Schließlich sollte die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht bei einer Anströmgeschwindigkeit von 0,1 m/s eine mittlere Abscheiderate gegenüber Partikeln und/oder Aerosolen mit Durchmessern ≥ 2 μm, insbesondere ≥ 1,5 μm, von mindestens 95%, insbesondere mindestens 98%, bevorzugt mindestens 99%, aufweisen.
Was die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht weiterhin anbelangt, so sollte diese eine Dicke von 0,001 bis 10 mm, insbesondere 0,01 bis 5 mm, vorzugsweise 0,01 bis 1 mm, aufweisen. Die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht kann an einem Träger, insbesondere wie zuvor definiert, fixiert sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine als HEPA-Filter (High Efficiency Penetration oder Particulate Air) oder ULPA-Filter (Ultra Low Penetration oder Particulate Air) ausgebildete Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht eingesetzt ist.
Was die Anordnung des zusätzlichen Filterelementes mit der Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht anbelangt, so ist es besonders vorteilhaft, wenn dieses in Durchströmungsrichtung der Luft vor dem oder den übrigen Filterelement(en) angeordnet ist. Mit anderen Worten sollte das Filterelement mit der Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung stromaufwärts zu dem oder den übrigen Filterelement(en) angeordnet sein. Auf diese Weise werden die Adsorbentien nämlich nicht durch die zuvor ausgefilterten Stäube bzw. Schwebstoffe in ihren Adsorptionseigenschaften beeinflußt.
Was die Formgebung bzw. dreidimensionale Ausgestaltung der Filterelemente einschließlich des zusätzlichen Filterelementes anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren. So kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, daß das bzw. die Filterelement(e) und/oder das zusätzliche Filterelement mit der Partikel- und/oder Aerosolschicht – unabhängig voneinander – plattenförmig ausgebildet sind. Gleichermaßen kommt es aber auch in Betracht, daß das bzw. die Filterelement(e) bzw. das zusätzliche Filterelement hohlzylindrisch ausgebildet sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung mit einem hohlzylindrischen Aufbau der jeweiligen Filterelemente sollten die jeweiligen Filterelemente voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so daß diese gewissermaßen ineinander verschachtelt angeordnet werden können, wobei diesbezüglich die zuvor genannte Abfolge der Filterelemente in bezug auf die Durchströmrichtung der Luft beibehalten werden sollte. Beispielsweise sollte zunächst ein Filterelement mit einer Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht gewissermaßen als innerer Hohlzylinder angeordnet werden, wenn das System aus mehreren hohlzylindrischen Filterelementen von innen mit der aufzureinigenden Luft mittels der Luftfördereinrichtung angeströmt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn das bzw. die Filterelement(e) bzw. das zusätzliche Filterelement waschbar bzw. regenerierbar ausgebildet ist.
Zur Gewährleistung hoher Durchströmraten mit Luft sollte das bzw. die Filterelement(e) und/oder das zusätzliche Filterelement eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere Luftdurchlässigkeit, von mindestens 5 l·m^–2·s^–1, insbesondere mindestens 10 l·m^–2·s^–1, vorzugsweise mindestens 30 l·m^–2·s^–1, besonders bevorzugt mindestens 50 l·m^–2·s^–1, ganz besonders bevorzugt mindestens 200 l·m^–2·s^–1 oder mehr, bei einem Strömungswiderstand von 127 Pa, aufweisen.
Was die Luftfördereinrichtung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung anbelangt, so kann diese ein insbesondere elektrisch betriebener Ventilator bzw. Lüfter bzw. ein insbesondere elektrisch betriebenes Gebläse sein.
Die Luftfördereinrichtung sollte im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung stromaufwärts zu den Filterelementen und/oder stromaufwärts zu dem zusätzlichen Filterelement angeordnet sein. Alternativ kommt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch in Betracht, wenn die Luftfördereinrichtung stromabwärts zu den jeweiligen Filterelementen oder zwischen den jeweiligen Filterelementen angeordnet ist. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Luftfördereinrichtung insbesondere hinsichtlich ihrer Luftfördermenge regelbar ausgebildet ist.
Wie zuvor angeführt, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung vorzugsweise um ein mobil einsetzbares bzw. tragbares System. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung eine eigene Energieversorgungseinrichtung insbesondere zum Betrieb der Luftfördereinrichtung aufweist. In diesem Zusammenhang kann die Energieversorgungseinrichtung ein Akkumulator, eine Batterie, eine Brennstoffzelle oder aber auch eine Solarzelle oder dergleichen sein. Demnach ist die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung energetisch autark, so daß ein Betrieb auch ohne externe Energiezufuhr möglich ist, was beispielsweise bei Betrieb in einem Kraftfahrzeug von Vorteil ist, da auf diese Weise die Kraftfahrzeugbatterie nicht belastet wird. Alternativ oder in Ergänzung zu der vorgenannten Maßnahme mit der eigenständigen Energieversorgung kann es aber auch vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung Anschlußeinrichtungen zum Anschluß beispielsweise an das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges aufweist. Gleichermaßen kommt auch ein Netzbetrieb in Betracht, wobei diesbezüglich vorzugsweise entsprechende Netzteile eingesetzt werden. Im allgemeinen handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung um ein schwachstrombetriebenes System.
Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung weist im allgemeinen ein Gehäuse auf, welches vorzugsweise aus Kunststoff und/oder aus Metall gebildet ist, wobei das Metall bzw. der Kunststoff noch mit Oberflächenbeschichtungen, beispielsweise mit einer Lackierung, versehen sein kann. Dabei sollten die jeweiligen Komponenten der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung, und zwar insbesondere die Luftfördereinrichtung, die Filtereinrichtung mit dem Filterelement bzw. mit den Filterelementen und gegebenenfalls mit dem zusätzlichen Filterelement und die Energieversorgungseinrichtung von dem Gehäuse aufgenommen sein bzw. in das Gehäuse integriert sein.
Dabei sollte das Gehäuse mindestens eine Lufteintrittsöffnung und/oder mindestens eine Luftaustrittsöffnung aufweisen, welche vorzugsweise an unterschiedlichen Stellen des Gehäuses angeordnet sind und hinsichtlich ihrer jeweiligen Funktion, nämlich Lufteinlaß für die aufzureinigende Luft einerseits und Luftauslaß für die gereinigte Luft andererseits optimiert sein können. So kann beispielsweise die Luftaustrittsöffnung derart konzipiert werden, daß diese größer ist als die Lufteintrittsöffnung oder daß diese Diffusoreinrichtungen zur Verbreiterung des Luftstromes aufweist, so daß bei Gebrauch der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung kein unangenehmer Luftzug entsteht.
Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung kann beispielsweise auch Aufnahmevorrichtungen für die Filtereinrichtung bzw. für die Filterelemente aufweisen, wobei diesbezüglich insbesondere gewährleistet sein sollte, daß die Filterelemente bzw. die Filtereinrichtung bzw. die Filterelemente leicht aus dem Gehäuse entnehmbar sind, um ein leichtes Wechseln der entsprechenden Filtereinrichtung bzw. Filterelemente zu ermöglichen. Diesbezüglich kann das Gehäuse auch noch mit Verschlußklappen oder dergleichen versehen sein, welche einen leichten Zugang zu den Filterelementen bzw. der Filtereinrichtung ermöglichen. Zudem kann das Gehäuse noch Luftleiteinrichtungen zur Optimierung des Luftdurchtrittes durch die Filterelemente bzw. durch die Filtereinrichtung aufweisen.
Die Formgebung der Luftreinigungsvorrichtung nach der Erfindung kann in weiten Bereichen variieren, wobei insbesondere eine Optimierung der Formgebung vor dem Hintergrund des jeweiligen Einsatzes in Betracht gezogen werden kann. So kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung eine Form aufweist, welche eine Integration bzw. Befestigung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung in bzw. mit Inneneinrichtungs- bzw. Austattungsgegenstände(n) des aufzureinigenden Raums, wie Sitzen, Bodenbestandteilen, Handschuhfächern, Mittelkonsolen, Ablagen oder dergleichen, ermöglicht. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung an Konturen bzw. Formen eines Kraftfahrzeuginnenraumes angepaßt sein, so daß eine sichere, insbesondere formschlüssige Fixierung der Luftreinigungsvorrichtung nach der Erfindung möglich ist.
In diesem Zusammenhang kann es zudem vorgesehen sein, daß die Luftreinigungsvorrichtung nach der Erfindung zusätzlich Befestigungs- bzw. Aufnahmeeinrichtungen zur vorzugsweise reversiblen Befestigung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung an Ausstattungsgegenständen des aufzureinigenden Raumes, beispielsweise Sitzen, Bodenbestandteilen, Handschuhfächern, Mittelkonsolen, Ablagen oder dergleichen, aufweist. Hierdurch ist eine sichere Funktion der erfindungsgemäßen Luftreinigungseinrichtung auch beim Betrieb des Kraftfahrzeuges möglich.
Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung zeichnet sich zudem durch einen hohen Luftdurchsatz und damit eine hohe Reinigungs- bzw. Aufreinigungseffizienz aus. In diesem Zusammenhang sollte die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung im Betriebszustand einen vorzugsweise regelbaren Luftdurchsatz von 5 bis 200 m³/h, insbesondere 10 bis 175 m³/h, vorzugsweise 15 bis 150 m³/h, bevorzugt 20 bis 125 m³/h, aufweisen.
Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung eignet sich in besonderem Maße zur Aufreinigung von Luft in Räumen mit einem Raumvolumen von bis zu 50 m³, insbesondere bis zu 30 m³, vorzugsweise bis zu 20 m³, bevorzugt bis zu 10 m³.
In diesem Zusammenhang wird der typische Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung durch Kleinräume oder dergleichen gebildet, wobei diesbezüglich insbesondere Kraftfahrzeuginnenräume, Fahrgastkabinen oder dergleichen in Betracht kommen. Aber auch für kleine Räume in Wohnungen, Häusern oder dergleichen, wie Abstellkammern oder kleinen Zimmern, eignet sich die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung in besonderem Maße.
Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kann eine Reihe weiterer Merkmale aufweisen, welche den Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung weiter vergrößern bzw. die Handhabung weiter verbessern: So kann es vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung zusätzlich Kühlelemente bzw. Heizelemente zur Temperaturregulierung aufweist. Zudem kann die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung Regel- bzw. Steuerelemente, wie Geruchs- und/oder Gassensoren, oder eine Zeitschaltuhr aufweisen, um einen geregelten bzw. gesteuerten Betrieb der Luftreinigungsvorrichtung zu ermöglichen. Zudem kann es vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung fernsteuerbar ist. Auch eine Kopplung mit der elektrischen Steuerung von Kraftfahrzeugen, beispielsweise mit einem CAN-Bussystem, kann in Betracht kommen, z. B. um die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung über das Bordsystem des Kraftfahrzeuges zu steuern. Auch ein Anschluß – beispielsweise mittels geeigneter Luftleitungselemente, wie Luftschläuchen – an ein Kraftfahrzeuggebläse kommt in Betracht, so daß auf diese Weise beispielsweise von dem Kraftfahrzeuggebläse stammende Luft gefiltert bzw. die von dem Kraftfahrzeuggebläse stammende Luft der aufzureinigenden Innenluft in der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung zugemischt wird, so daß sozusagen von außen stammende Luft zumindest teilweise durch die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung mitaufgereinigt wird. Somit ist auch ein Mischbetrieb der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung möglich, bei dem ein Teil der Innenluft und zumindest ein Teil von von außen zugeführter Luft gereinigt wird. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung kann zudem Einrichtungen zur Anreicherung der Luft mit Duftstoffen aufweisen.
Weitere Vorteile, Eigenschaften, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt:
Fig. eine schematische Schnittdarstellung der Seitenansicht der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung, wonach das erfindungsgemäße System zwei Filterelemente jeweils mit an einem Träger fixierten partikulären Adsorbentien sowie ein zusätzliches Filterelement mit einem Aerosol- und Partikelfilter aufweist.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Seitenansicht der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung 1 entsprechend einer speziellen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung 1, welche sich insbesondere zur Aufreinigung und/oder Filterung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, vorzugsweise für Fahrgastzellen und/oder Kabinen von Kraftfahrzeugen, eignet, weist eine Filtereinrichtung 2 und eine Luftfördereinrichtung 3 zur Durchströmung der Filtereinrichtung 2 mit Luft auf. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Filtereinrichtung 2 zwei Filterelemente 4a und 4b jeweils mit an einem Träger fixierten partikulären Adsorbentien zur Adsorption von Geruchs- und/oder Schadstoffen aufweist. Die Komponenten der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung sind in einem Gehäuse 9 untergebracht, welches eine Lufteintrittsöffnung 6 für den Eintritt aufzureinigender Luft und eine Luftaustrittsöffnung 7 zum Austritt aufgereinigter Luft aufweist. Die in Form eines Ventilators ausgebildete Luftfördereinrichtung 3 ist, bezogen auf den Betriebszustand der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung, stromaufwärts zu der Filtereinrichtung 2 bzw. den Filterelementen 4a, 4b und dem zusätzlichen Filterelement 5 angeordnet. Die Luftfördereinrichtung 3 wird durch eine Energieversorgungseinrichtung 8 mit Energie versorgt. Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung 1 gemäß der in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsform weist zudem ein zusätzliches Filterelement 5 mit einem Partikel- und/oder Aerosolfilter auf. Das zusätzliche Filterelement 5 ist stromaufwärts zu dem Filterelemente 4a und 4b angeordnet. Was die Filterelemente 4a und 4b anbelangt, so weist das Filterelement 4a partikuläre Adsorbentien mit einem größeren mittleren Teilchendurchmesser als das Filterelement 4b auf. Durch die gezielte Kombination und Anordnung der Filterelemente wird insgesamt eine Luftreinigungsvorrichtung 1 bereitgestellt, welche über hervorragende Filter- und Adsorptionseigenschaften sowohl gegenüber in der Luft befindlichen partikulären Teilchen bzw. Schwebstoffen und Aerosolen als auch gegenüber gasförmigen Geruchs- bzw. Schadstoffen aufweist.
Für weitere diesbezügliche Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung 1 kann auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen werden.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung, wie zuvor definiert, zur Aufreinigung bzw. Filterung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen.
Wie zuvor angeführt, kann es sich bei den insbesondere geschlossenen Räumen um Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen, aber auch um kleine Innenräume, beispielsweise von Wohnungen oder Häusern, wie Abstellkammern oder dergleichen, handeln.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung der Luftreinigungsvorrichtung nach der Erfindung wird die aufzubereitende Luft von Staub, insbesondere Straßenstaub, (Blüten-)Pollen, Bakterien, Viren, (Pilz-)Sporen, Allergenen, (Zigaretten-)Rauch, Geruchsstoffen oder dergleichen, und von gasförmigen Geruchs- und Schadstoffen in effizienter Weise gereinigt.
Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung – das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, wie Fahrgastzellen bzw. Kabinen von Kraftfahrzeugen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Luftreinigungsvorrichtung nach der Erfindung, wie zuvor definiert, in dem insbesondere geschlossenen Raum betrieben wird, insbesondere für eine Dauer für bis zu 12 Stunden, insbesondere bis zu 10 Stunden, vorzugsweise bis zu 8 Stunden.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken soll.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:
Es werden unterschiedliche Luftreinigungsvorrichtungen hergestellt, bei denen jeweils in einem Gehäuse ein Ventilator mit einer eigenständigen Energieversorgung in Form einer Batterie angeordnet wird. Der Ventilator ist in dem Gehäuse an einer Eintrittsöffnung für Luft angeordnet. In bezug auf den Betriebszustand der jeweiligen Luftreinigungsvorrichtung werden stromabwärts zu dem Ventilator Filterelemente, wie nachfolgend angeführt, angeordnet, durch welche die aufzureinigende Luft im Betriebszustand strömt. Die aufgereinigte Luft wird durch eine der Lufteintrittsöffnung im Gehäuse gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung in die Umgebung abgegeben.
Insgesamt werden drei Luftreinigungsvorrichtungen bereitgestellt: Zum einen wird eine nichterfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (A) hergestellt, welche ein zusätzliches Filterelement auf Basis einer Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht aus einem textilen Flächengebilde mit einer mittleren Porengröße von etwa 100 μm, aufweist, wobei dieses zusätzliche Filterelement einem Adsorptionsfilterelement auf Basis von Aktivkohle in loser Schüttung vorgeschaltet ist, d. h. im Betriebszustand stromaufwärts angeordnet ist.
Zum anderen werden eine nichterfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (B) und eine erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (C) bereitgestellt, welche jeweils ein im Vergleich zu der nichterfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung (A) identisches und auch identisch angeordnetes (stromaufwärts zu den Filterelementen mit Adsorbentien) zusätzliches Filterelement auf Basis einer Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht aufweisen.
Die zweite nichterfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (B) weist ein Filterelement mit partikulären Adsorbentien auf, wobei als Träger ein dreidimensionaler Träger auf Basis eines offenporigen Polyurethanschaumes mit einem mittleren Porendurchmesser von 4 mm eingesetzt wird, welcher mit partikulären Adsorbentien in Form von Aktivkohle mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,8 mm belegt ist.
Die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (C) weist im Vergleich zu der zweiten nichterfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung (B) noch ein zusätzliches Filterelement mit Adsorbentien auf, welches zu dem ersten Filterelement mit dem groben Polyurethanschaum im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung stromabwärts angeordnet ist, wobei dieses zweite Filterelement gleichermaßen einen dreidimensionalen Träger auf Basis eines Polyurethanschaumes aufweist, wobei diesbezüglich jedoch ein offenporiger Schaum mit einem mittleren Porendurchmesser von 1 mm verwendet wird. Zudem werden in bezug auf das zweite Filterelement mit dem feinporigen Schaum der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung (C) partikuläre Adsorbentien auf Basis von Aktivkohle mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,2 mm eingesetzt.
Die auf diese Weise hergestellten bzw. ausgerüsteten Luftreinigungsvorrichtungen (A), (B) und (C) werden anschließend jeweils einem Adsorptions- bzw. Filtertest unterzogen, wobei die entsprechenden Luftreinigungsvorrichtungen jeweils in einen abgeschlossenen Raum mit einer Kantenlänge von jeweils 2 m gebracht werden. Die in dem Raum befindliche Luft wird mit VOCs (Volatile Organic Compounds) mit einer VOC-Raumluftkonzentration von etwa 10.000 ng/m³ angereichert. Die Luftreinigungsvorrichtungen werden jeweils für 10 Stunden betrieben.
Bei der nichterfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung (A) resultiert nach Ablauf des Testes eine VOC-Raumluftkonzentration von 1.500 ng/m³, während für die zweite nichterfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (B) mit dem grobporigen Schaum und den Aktivkohlepartikeln mit großem Durchmesser ein Wert von unter 300 ng/m³ resultiert. Für die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung (C) mit den Filterelementen auf Basis des grobporigen Schaumes und den Adsorbentien mit großem Partikeldurchmesser einerseits und dem Filterelement mit dem feinporigen Schaum und den partikulären Aktivkohleadsorbentien mit geringem Teilchendurchmesser resultiert ein Wert von unter 100 ng/m³.
Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse belegen die hervorragenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung (C) hinsichtlich der Filterung bzw. Adsorption von Schadstoffen aus der Luft, wobei eine signifikante Steigerung erreicht werden kann, wenn in der zuvor angeführten Art und Weise spezielle Filterelemente auf Basis von Schaumstoffen mit Aktivkohle eingesetzt und kombiniert werden.

Claims

Luftreinigungsvorrichtung (1) zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, wobei die Luftreinigungsvorrichtung (1) eine Filtereinrichtung (2) und eine Luftfördereinrichtung (3) zur Durchströmung der Filtereinrichtung (2) mit Luft aufweist, wobei die Filtereinrichtung (2) mindestens zwei voneinander verschieden ausgebildete Filterelemente (4a, 4b) jeweils mit an einem Träger fixierten partikulären Adsorbentien zur Adsorption von Geruchs- und/oder Schadstoffen aufweist, wobei der Träger des Filterelementes (4a, 4b) ein mattenförmiger dreidimensionaler Träger ist, wobei der Träger des Filterelementes (4a, 4b) ein Schaumstoffmaterial in Form eines offenzelligen oder offenporigen Schaumstoffs ist, wobei der Schaumstoff durch Tränken mit einem chemischen Aushärtungsmittel versteift und ausgehärtet ist und das Aushärtungsmittel ein Klebstoff oder eine anderweitige Haftmasse ist, welche gleichermaßen zur Fixierung der partikulären Adsorbentien dient, wobei die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) zu mindestens 50% für die zu adsorbierenden Geruchs- und/oder Schadstoffe frei zugänglich und nicht mit Klebstoff bedeckt sind, und wobei die jeweiligen Filterelemente (4a, 4b) voneinander verschiedene Porigkeiten der jeweiligen Träger und voneinander verschiedene mittlere Partikeldurchmesser der jeweiligen partikulären Adsorbentien aufweisen, wobei die Filterelemente (4a, 4b) angeordnet sind derart, dass im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung (1) das oder die Filterelement(e) (4a, 4b) mit der größeren Porigkeit der jeweiligen Träger und mit den größeren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien in Richtung der einströmenden Luft vor dem oder den Filterelement(en) (4a, 4b) mit den kleineren mittleren Partikeldurchmessern der jeweiligen partikulären Adsorbentien und mit der kleineren Porigkeit der jeweiligen Träger angeordnet ist (sind).
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) zu mindestens 60%, vorzugsweise zu mindestens 70%, für die zu adsorbierenden Geruchs- und/oder Schadstoffe frei zugänglich sind und/oder dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) zu mindestens 60%, vorzugsweise zu mindestens 70%, nicht mit Klebstoff bedeckt sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in einer Menge von 1 bis 200 g/m², insbesondere 5 bis 150 g/m², vorzugsweise 10 bis 120 g/m², bevorzugt 20 bis 100 g/m², besonders bevorzugt 25 bis 80 g/m², ganz besonders bevorzugt 30 bis 75 g/m², aufgetragen ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) in einer Menge von 5 bis 500 g/m², insbesondere 10 bis 450 g/m², vorzugsweise 20 bis 400 g/m², bevorzugt 25 bis 350 g/m² besonders bevorzugt 50 bis 325 g/m², ganz besonders bevorzugt 50 bis 300 g/m², auf den Träger aufgebracht sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) kornförmig, vorzugsweise kugelförmig, ausgebildet sind, insbesondere wobei der mittlere Partikeldurchmesser der partikulären Adsorbentien im Bereich von 0,01 bis 2,0 mm, insbesondere 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,8 mm, liegt.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) ausgewählt sind aus der Gruppe von Aktivkohle; Zeolithen; anorganischen Oxiden, insbesondere Siliciumdioxiden, Silicagelen und Aluminiumoxiden; Molekularsieben; mineralischen Granulaten; Klathraten; sowie deren Mischungen und besonders bevorzugt Aktivkohle sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) in Form diskreter Aktivkohleteilchen, insbesondere in Kornform (”Kornkohle”) oder Kugelform (”Kugelkohle”), ausgebildet sind oder diese umfassen.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b), insbesondere die Aktivkohle, eine spezifische Oberfläche (BET) von mindestens 500 m²/g, insbesondere mindestens 750 m²/g, vorzugsweise mindestens 1.000 m²/g, besonders bevorzugt mindestens 1.200 m²/g, aufweisen und/oder dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b), insbesondere die Aktivkohle, eine spezifische Oberfläche (BET) von 500 bis 2.500 m²/g, insbesondere 750 bis 2.250 m²/g, vorzugsweise 900 bis 2.000 m²/g, besonders bevorzugt 1.000 bis 1.750 m²/g, aufweisen.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien des Filterelementes (4a, 4b) eine Aktivkohle, welche eine Imprägnierung aufweist, sind, insbesondere wobei die Imprägnierung ausgewählt ist aus der Gruppe von (i) Metallen, vorzugsweise Kupfer, Silber, Cadmium, Platin, Palladium, Rhodium, Zink, Quecksilber, Titan, Zirkonium, Molybdän und/oder Aluminium, insbesondere deren Ionen und/oder Salzen; (ii) Enzymen; (iii) basischen Verbindungen, insbesondere organischen Basen, wie organischen Aminen; (iv) sauren Verbindungen, insbesondere salz- und schwefelsauren Verbindungen oder freien organischen oder anorganischen Säuren; sowie deren Mischungen und/oder Kombination, und/oder insbesondere wobei die Imprägnierung, bezogen auf die Aktivkohle, in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, auf die Aktivkohle aufgebracht ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Filterelementes (4a, 4b) gasdurchlässig, insbesondere luftdurchlässig, und/oder wasserdurchlässig und/oder wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien an den Wandungen der Zellen oder Poren des Schaumstoffmaterials, insbesondere Schaumstoffs, fixiert sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Filterelementes (4a, 4b) ein insbesondere offenporiger und/oder offenzelliger Schaum, insbesondere Schaumstoff, auf Basis mindestens eines organischen Polymers, insbesondere auf Basis von Polyurethanen, Polyolefinen, Polystyrolen, Polyvinylchloriden, Polyisocyanuraten und Formaldehydharzen, besonders bevorzugt ein Polyurethanschaumstoff, ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger, insbesondere das Schaumstoffmaterial, die partikulären Adsorbentien in Mengen von 30 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 85 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 55 bis 80 Gew.-%, bezogen auf den Träger, enthält.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (4a, 4b) zusätzlich Aktivkohlefasern aufweisen und/oder dass die Luftreinigungsvorrichtung zusätzliche Filterelemente mit Aktivkohlefasern aufweist.
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teilchendurchmesser der partikulären Adsorbentien mindestens um das Dreifache, insbesondere mindestens um das Vierfache, vorzugsweise mindestens um das Fünffache, besonders bevorzugt mindestens um das Sechsfache, größer ist als der mittlere Faserdurchmesser der Aktivkohlefasern.
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die partikulären Adsorbentien und die Aktivkohlefasern an separaten Trägern angeordnet sind, insbesondere wobei der Träger mit den partikulären Adsorbentien und der Träger mit den Aktivkohlefasern einen Verbund bilden können.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1), insbesondere die Filtereinrichtung (2), mindestens ein zusätzliches Filterelement (5) mit mindestens einer Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht aufweist und/oder dass das Filterelement (4a, 4b) zusätzlich mindestens eine Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht aufweist.
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht ein textiles Flächengebilde, vorzugsweise ein luftdurchlässiges Textilmaterial, eingesetzt wird, insbesondere wobei das textile Flächengebilde ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Textilverbundstoff, insbesondere ein Vlies, und besonders bevorzugt ein Vlies ist und/oder dass die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht ein Flächengewicht von 1 bis 100 g/m², insbesondere 5 bis 50 g/m², aufweist und/oder dass die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht ein Flächengewicht von höchstens 100 g/m², insbesondere höchstens 50 g/m², aufweist.
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht eine Dicke von 0,001 bis 10 mm, insbesondere 0,01 bis 5 mm, vorzugsweise 0,01 bis 1 mm, aufweist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht als ein HEPA-Filter (High Efficiency Penetration oder Particulate Air) oder ULPA-Filter (Ultra Low Penetration oder Particulate Air) ausgebildet ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (5) mit der Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht in Richtung der einströmenden Luft vor dem oder den Filterelement(en) (4a, 4b) angeordnet ist und/oder dass das Filterelement (5) mit der Partikel- und/oder Aerosolfilterschicht im Betriebszustand der Luftreinigungsvorrichtung (1) stromaufwärts zu dem oder den Filterelement(en) (4a, 4b) angeordnet ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4a, 4b) und/oder das Filterelement (5), unabhängig voneinander, plattenförmig ausgebildet sind oder dass das Filterelement (4a, 4b) und/oder das Filterelement (5), unabhängig voneinander, hohlzylindrisch ausgebildet sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4a, 4b) und/oder das Filterelement (5) eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere Luftdurchlässigkeit, von mindestens 5 l·m^–2·s^–1, insbesondere mindestens 10 l·m^–2·s^–1, vorzugsweise mindestens 30 l·m^–2·s^–1, besonders bevorzugt mindestens 50 l·m^–2·s^–1, ganz besonders bevorzugt mindestens 200 l·m^–2·s^–1 oder mehr, bei einem Strömungswiderstand von 127 Pa aufweist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (3) ein insbesondere elektrisch betriebener Ventilator und/oder Lüfter und/oder ein insbesondere elektrisch betriebenes Gebläse ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) eine Energieversorgungseinrichtung (8) insbesondere zum Betrieb der Luftfördereinrichtung (3) aufweist, insbesondere wobei die Energieversorgungseinrichtung (8) ausgewählt ist aus der Gruppe von Akkumulatoren, Batterien, Brennstoffzellen Solarzellen und dergleichen.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) ein Gehäuse (2), vorzugsweise aus Kunststoff und/oder Metall, aufweist, insbesondere wobei die Komponenten der Luftreinigungsvorrichtung (1), insbesondere die Luftfördereinrichtung (3), die Filtereinrichtung (2) mit dem oder den Filterelement(en) (4a, 4b) und gegebenenfalls mit dem zusätzlichen Filterelement (5) und/oder gegebenenfalls die Energieversorgungseinrichtung (8), von dem Gehäuse (2) aufgenommen sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mindestens eine Lufteintrittsöffnung (6) und/oder mindestens eine Luftaustrittsöffnung (7) aufweist und/oder dass das Gehäuse (2) Aufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme der Filtereinrichtung (2), insbesondere des oder der Filterelemente(s) (4a, 4b) und/oder gegebenenfalls des zusätzlichen Filterelementes (5), aufweist und/oder dass die Filtereinrichtung (2), insbesondere das Filterelement (4a, 4b) und/oder gegebenenfalls das zusätzliche Filterelement (5), auswechselbar in das Gehäuse (2) integriert sind.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) mobil und/oder tragbar ausgebildet ist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) eine Form, welche eine Integration und/oder Befestigung der Luftreinigungsvorrichtung (1) in und/oder mit Ausstattungsgegenstände(n) des aufzureinigenden Raumes ermöglicht.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) Befestigungs- und/oder Aufnahmeeinrichtungen zur vorzugsweise reversiblen Befestigung der Luftreinigungseinrichtung (1) an Ausstattungsgegenständen des aufzureinigenden Raumes aufweist.
Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) im Betriebszustand einen Luftdurchsatz von 5 bis 200 m³/h, insbesondere 10 bis 175 m³/h, vorzugsweise 15 bis 150 m³/h, bevorzugt 20 bis 125 m³/h, aufweist und/oder dass die Luftreinigungsvorrichtung (1) zur Aufreinigung und/oder Filterung von Luft in Räumen mit einem Raumvolumen von bis zu 50 m³, insbesondere bis zu 30 m³, vorzugsweise bis zu 20 m³, bevorzugt bis zu 10 m³, geeignet ist.
Verwendung einer Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen.
Verwendung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den geschlossenen Räumen um Fahrgastzellen und/oder Kabinen von Kraftfahrzeugen handelt.
Verwendung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzubereitende Luft von Staub, insbesondere Straßenstaub, (Blüten-)Pollen, Bakterien, Viren, (Pilz-)Sporen, Allergenen, (Zigaretten-)Rauch, Geruchsstoffen oder dergleichen, und von gasförmigen Geruchs- und Schadstoffen gereinigt wird.
Verfahren zur Aufreinigung von Luft in insbesondere geschlossenen Räumen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftreinigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche in dem insbesondere geschlossenen Raum betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungsvorrichtung für eine Dauer von bis zu 12 Stunden, insbesondere bis zu 10 Stunden, vorzugsweise bis zu 8 Stunden, in dem insbesondere geschlossenen Raum betrieben wird.