DE102010005114A1 - Filtering element, preferably interior filter, useful for motor vehicles, comprises first layer with activated carbon particles, filtering material layer, second layer with activated carbon particles and catalytic material to degrade ozone - Google Patents

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Abstract

Filtering element (1), preferably interior filter comprises: a first layer (3) with activated carbon particles to adsorb contaminants and to provide purified interior air; a filtering material layer (2); a second layer (4) with the activated carbon particles; and/or a catalytic material for degrading ozone. An independent claim is also included for a filter system comprising the filtering element, a filtering element holder to hold the filtering element and an ozone generating device (6), where the second layer of the filtering element is arranged towards the ozone generating device.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere einen Innenraumluftfilter für Kraftfahrzeuge. Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen von Filterelementen beschrieben.The present invention relates to a filter element, in particular an interior air filter for motor vehicles. Furthermore, a method for producing filter elements will be described.

Um z. B. im Automobilbereich Fluide, wie Kraftstoffe, andere Betriebsmittel oder Innenraumluft zu filtern, werden häufig gefaltete oder plissierte Filtervliesmaterialien eingesetzt. Um eine Reduzierung von Geruchsstoffen und Schadgasen zu erzielen, werden häufig Aktivkohlepartikel in Lagen oder auf die Filtervliesmaterialien aufgebracht. Die Aktivkohle wirkt dann als Adsorbens. Die gefilterte und gereinigte Luft wird auch meist in einer Klimaanlage oder Heizung auf die gewünschte Temperatur für den Fahrzeuginnenraum gebracht.To z. For example, in the automotive field, to filter fluids such as fuels, other equipment, or indoor air, pleated or non-woven filter fabrics are often used. In order to achieve a reduction of odors and harmful gases, activated carbon particles are often applied in layers or on the filter fleece materials. The activated carbon then acts as an adsorbent. The filtered and cleaned air is also usually brought in an air conditioning or heating to the desired temperature for the vehicle interior.

Insbesondere beim Einsatz von Kraftfahrzeugklimaanlagen ist es notwendig, in regelmäßigen Abständen den eingesetzten Verdampfer zu desinfizieren, da sich Kondenswasser bildet, welches das Wachstum von Keimen, Pilzen, Bakterien oder Algen ermöglicht. In der Vergangenheit wurde insbesondere Ozon als Desinfektionsmittel verwendet, das in der Regel die Keime abtötet. Das reaktive Ozon kann jedoch auch bei Kontakt mit den Filterelementen die Filtermaterialien selbst angreifen. Es ist insbesondere möglich, dass Ozon in dem Filterelement eingelagerte Aktivkohlepartikel zersetzt oder abbaut.In particular, when using motor vehicle air conditioning systems, it is necessary to disinfect the evaporator used at regular intervals, as condensed water forms, which allows the growth of germs, fungi, bacteria or algae. In the past, in particular ozone was used as a disinfectant, which usually kills the germs. However, the reactive ozone can attack the filter materials even on contact with the filter elements. In particular, it is possible for ozone to decompose or degrade activated carbon particles stored in the filter element.

Einerseits sind ausreichend hohe Ozonkonzentrationen für eine zuverlässige Desinfektion des Klimaanlagen- oder Luftverteilungssystems notwendig. Andererseits greifen die hohen Ozonkonzentrationen auch die Innenraumluftfilter, insbesondere deren potenziell vorliegende Aktivkohlebestandteile an. Dadurch kann die Adsorptionswirkung und damit Effizienz in Bezug auf die Reinigung und Aufbereitung der Luft durch das Filter vermindert werden. Insofern führt die Ozondesinfektion zu einer geringeren Lebensdauer von Filterelementen.On the one hand, sufficiently high ozone concentrations are necessary for reliable disinfection of the air conditioning or air distribution system. On the other hand, the high ozone concentrations also attack the cabin air filters, in particular their potentially present activated carbon constituents. Thereby, the adsorption effect and thus efficiency with respect to the purification and treatment of the air through the filter can be reduced. In this respect, the ozone disinfection leads to a shorter service life of filter elements.

Stand der TechnikState of the art

Um dem Abbau des Aktivkohleadsorbens entgegenzuwirken, wurde beispielsweise in der DE 102 19 966 A1 vorgeschlagen, die verwendeten Aktivkohlepartikel zu imprägnieren. Z. B. wurden Aktivkohlepartikel zur Erhöhung der Widerstandskraft gegenüber Ozon mit einer organischen Säure und Bromid- oder Jodidsalzen imprägniert.To counteract the degradation of Aktivkohleadsorbens, for example, in the DE 102 19 966 A1 proposed to impregnate the activated carbon particles used. For example, activated carbon particles have been impregnated with an organic acid and bromide or iodide salts to increase the resistance to ozone.

In der DE 10 2004 030 998 A1 wurde vorgeschlagen, Luftklappen im Luftverteilsystem vorzusehen, die schließen, wenn zur Desinfektion freigesetztes Ozon vorliegt.In the DE 10 2004 030 998 A1 It has been proposed to provide air dampers in the air distribution system which close when ozone released for disinfection is present.

Darüber hinaus ist aus der DE 100 05 197 A1 bekannt, Ozonkatalysatoren an den Lufteintritts- oder Luftaustrittsöffnungen von Luftzuführungskanälen, Heizungs- oder Klimaanlagensystemen eines Kraftfahrzeugs anzuordnen.In addition, from the DE 100 05 197 A1 known to arrange ozone catalysts at the air inlet or air outlet openings of air supply ducts, heating or air conditioning systems of a motor vehicle.

Die vorgenannten bekannten Maßnahmen verhindern nicht, dass die in dem Luftverteilsystem eingesetzten und mit Aktivkohlepartikel ausgestatteten Filterelemente Ozon ausgesetzt werden und dieses teilweise die Filterelemente in ihrer Adsorptionsfähigkeit beeinträchtigt.The aforementioned known measures do not prevent the filter elements used in the air distribution system and equipped with activated charcoal particles from being exposed to ozone, and this partly adversely affects the adsorption capacity of the filter elements.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement bereitzustellen.Against this background, the object of the present invention is to provide an improved filter element.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a filter element according to claim 1.

Demgemäß wird ein Filterelement vorgeschlagen, das insbesondere ein Innenraumfilter für ein Kraftfahrzeug ist, welches eine erste Lage mit Aktivkohlepartikeln zum Adsorbieren von Schmutzstoffen und zum Bereitstellen von gereinigter Innenraumluft umfasst. Das Filterelement weist ferner eine Filtermateriallage und eine zweite Lage mit Aktivkohlepartikeln und/oder ein Katalysatormaterial zum Abbau von Ozon auf.Accordingly, a filter element is proposed, which is in particular a cabin filter for a motor vehicle, which comprises a first layer with activated carbon particles for adsorbing contaminants and for providing purified indoor air. The filter element further comprises a filter material layer and a second layer with activated carbon particles and / or a catalyst material for the decomposition of ozone.

Durch das Vorhandensein der zweiten Lage, welche auch als Ozonopferschicht bezeichnet werden kann, wird weitgehend verhindert, dass bei Ozonspülvorgängen das eingesetzte Filterelement in seiner Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wird. Vorzugsweise ist nämlich die zweite Lage mit Aktivkohlepartikeln oder mit dem Katalysatormaterial in Richtung zu der ozonhaltigen Luft verbaut. Das heißt, es wird allenfalls die Opferschicht durch das reaktive Ozon angegriffen und schützt dadurch die ozonferne erste Lage und die Filtermateriallage.Due to the presence of the second layer, which can also be referred to as the ozone sacrifice layer, it is largely prevented that the filter element used is impaired in its functionality during ozone purge operations. Namely, the second layer is preferably installed with activated carbon particles or with the catalyst material in the direction of the ozone-containing air. This means that at most the sacrificial layer is attacked by the reactive ozone and thereby protects the ozone-removed first layer and the filter material layer.

Es ist möglich, die erste Lage und/oder die zweite Lage mit einem Trägermaterial, wie beispielsweise Filtervlies auszustatten, um die Aktivkohlepartikel oder das Katalysatormaterial zu tragen. Es ist auch möglich, die Filtermateriallage als Trägermaterial für die Aktivkohlepartikel zum Adsorbieren von Schmutzstoffen und gleichzeitig als Trägermateriallage für Aktivkohlepartikel zum Abbau von Ozon oder dem Katalysatormaterial zum Abbau von Ozon auszugestalten. Unter einer Lage kann auch ein flächiger Bereich aus Partikeln auf einem Trägermaterial verstanden werden.It is possible to provide the first layer and / or the second layer with a carrier material, such as filter fleece, to carry the activated carbon particles or the catalyst material. It is also possible to design the filter material layer as a carrier material for the activated carbon particles for adsorbing contaminants and at the same time as a carrier material layer for activated carbon particles for the degradation of ozone or the catalyst material for the degradation of ozone. A layer can also be understood to mean a flat region of particles on a carrier material.

Die Filtermateriallage und die erste Lage mit Aktivkohlepartikeln bilden vorzugsweise eine Adsorptionsschicht zum Rückhalt von Geruchs- und Schmutzstoffen. Dabei werden vorzugsweise Lastenheftanforderungen hinsichtlich des Rückhalts von Testgasen, wie beispielsweise n-Butan, Toluol, Schwefeldioxid oder Stickoxiden erfüllt.The filter material layer and the first layer with activated carbon particles preferably form an adsorption layer for the retention of odor and contaminants. In this case, specifications are preferably fulfilled with regard to the retention of test gases, such as n-butane, toluene, sulfur dioxide or nitrogen oxides.

Bei einer Ausführungsform des Filterelementes umfasst die erste Lage insbesondere Aktivkohlepartikel, welche aus Kokosnussschalen hergestellt sind. Es ergeben sich z. B. CCl4-Aktivitäten von 50–70% bei Kokosnussschalen als Ausgangsmaterial für Aktivkohle. Die entstehende Porenverteilung ist dann auf den Rückhalt der beispielsweise vorgenannten Testgase abgestimmt. Die Aktivkohlepartikel der ersten Lage haben vorzugsweise einen höheren Aktivierungsgrad als die Aktivkohlepartikel der zweiten Lage.In one embodiment of the filter element, the first layer comprises in particular activated carbon particles which are produced from coconut shells. There are z. B. CCl 4 activities of 50-70% in coconut shells as starting material for activated carbon. The resulting pore distribution is then matched to the retention of the aforementioned test gases, for example. The activated carbon particles of the first layer preferably have a higher degree of activation than the activated carbon particles of the second layer.

Die zweite Lage, insbesondere, wenn dieselbe mit Aktivkohlepartikeln ausgestattet ist, wird zumindest teilweise in Kontakt mit Ozon abgebaut. Diese Opferschicht, bzw. die zweite Lage mit Aktivkohlepartikeln dient insofern auch nicht der Erfüllung von Lastenheftanforderung bezüglich des Rückhalts von Testgasen, sondern nur dem Abbau von Ozon. Die Opfertage schützt die eigentliche Aktivkohlelage zum Adsorbieren von Schmutzstoffen oder Gasen. Das Material der Opferschicht oder zweiten Lage mit Aktivkohlepartikeln kann Aktivkohlepartikel auf Basis anderer organischer Materialien wie z. B. Torf, Holz- oder Steinkohle aufweisen. Insbesondere eine spezifische Oberfläche und/oder eine Porenverteilung der (minderwertigen) Aktivkohlepartikeln der zweiten Lage werden vorzugsweise für den Ozonabbau angepasst. Bei der Opferschicht ist es insbesondere nicht notwendig, die üblichen Anforderungen an Innenraumaktivkohlen zu erfüllen. Daher können preiswerte Aktivkohlematerialien verwendet werden, denn eine Filter- und Geruchsadsorptionswirkung ist prinzipiell nicht notwendig.The second layer, especially when it is equipped with activated carbon particles, is at least partially degraded in contact with ozone. This sacrificial layer, or the second layer with activated carbon particles does not serve the fulfillment of requirements specification regarding the retention of test gases, but only the degradation of ozone. The sacrifice day protects the actual activated carbon layer for adsorbing contaminants or gases. The material of the sacrificial layer or second layer with activated carbon particles can be activated carbon particles based on other organic materials such. B. peat, wood or hard coal have. In particular, a specific surface area and / or a pore distribution of the (inferior) activated carbon particles of the second layer are preferably adapted for ozone depletion. In the sacrificial layer, in particular, it is not necessary to meet the usual requirements for interior activated carbons. Therefore, inexpensive activated carbon materials can be used, since a filter and odor adsorption effect is not necessary in principle.

Alternativ umfasst die zweite Lage ein Katalysatormaterial mit Mangandioxid, Eisenoxidhydrat oder ähnlichen Metallen. Denkbar sind als Katalysatoren insbesondere MnO2, Moos, CuO, Fe2O3, Ag2O, NiO, CO3O4, WO3, V2O5, SnO2, Pt oder Pd. Auch redoxaktive Oberflächen wie Gold, Silber oder Platin sind denkbar. Es eignen sich für die zweite Lage als Katalysatormaterial Übergangsmetalle wie Mangan, Eisen, Vanadium, Platinmetalle oder Bleidioxid wie auch Mischoxide auf Grundlage von Titan/Aluminium oder Eisen/Barium. Die zweite Lage schützt beim Spülen mit Ozon die erste Adsorberlage.Alternatively, the second layer comprises a catalyst material with manganese dioxide, iron oxide hydrate or similar metals. Particularly suitable as catalysts are MnO 2 , moss, CuO, Fe 2 O 3 , Ag 2 O, NiO, CO 3 O 4 , WO 3 , V 2 O 5 , SnO 2 , Pt or Pd. Also redox-active surfaces such as gold, silver or platinum are conceivable. Transition metals such as manganese, iron, vanadium, platinum metals or lead dioxide as well as mixed oxides based on titanium / aluminum or iron / barium are suitable for the second layer as the catalyst material. The second layer protects the first Adsorberlage when flushing with ozone.

In einer Ausführungsform des Filterelementes sind die erste Lage, die Filtermateriallage und die zweite Lage miteinander verbunden. Z. B. können die Lagen aufeinander, beispielsweise mittels Klebstoffstreifen, befestigt werden und zu einem plissierten Faltenbalg verarbeitet sein.In one embodiment of the filter element, the first layer, the filter material layer and the second layer are connected to one another. For example, the layers can be attached to each other, for example by means of adhesive strips, and processed into a pleated bellows.

In einer weiteren Ausführungsform des Filterelementes ist die zweite Lage derart ausgestaltet, das ohne Zerstörung der ersten Lage oder der Filtermateriallage die zweite Lage ausgetauscht werden kann. Dabei kann die zweite Opferschicht beispielsweise mit Befestigungsmitteln oder punktuell vorgesehenen Klebstoffstellen auf die erste Filtermateriallage aufgebracht werden. Denkbar ist ebenfalls, dass die erste Lage und die Filtermateriallage wegen der gewünschten hohen großen Oberfläche gefaltet und plissiert vorliegen, während die zweite Opferschichtlage lediglich auf die entstehenden Faltenkanten aufgeklebt wird.In a further embodiment of the filter element, the second layer is designed such that the second layer can be exchanged without destroying the first layer or the filter material layer. In this case, the second sacrificial layer can be applied to the first filter material layer, for example with fastening means or punctually provided adhesive sites. It is also conceivable that the first layer and the filter material layer are folded and pleated because of the desired high surface area, while the second sacrificial layer layer is merely glued onto the resulting fold edges.

Die zweite Lage kann ferner als ein von der ersten Lage der Filtermateriallage abnehmbares Gitter ausgebildet werden. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Austausch, sodass unterschiedliche Wechselintervalle für die eigentlichen filternden Adsorptionsschichten einerseits und die Opferschicht andererseits realisiert werden können.The second layer may also be formed as a removable from the first layer of the filter material layer grid. This results in a particularly simple replacement, so that different exchange intervals for the actual filtering adsorption on the one hand and the sacrificial layer on the other hand can be realized.

Es wird ferner eine Filteranordnung mit einem vorbeschriebenen Filterelement vorgeschlagen, welche eine Filterelementaufnahme zum Halten des Filterelementes und eine Ozonerzeugungseinrichtung umfasst. Dabei ist die zweite Lage des Filterelements ozonerzeugungseinrichtungsseitig angeordnet.It is further proposed a filter assembly with a filter element as described above, which comprises a filter element receptacle for holding the filter element and an ozone generating device. In this case, the second layer of the filter element is arranged ozone generating device side.

Die Filteranordnung kann beispielsweise in einem Luftverteilungssystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt sein, wobei die Ozonerzeugungseinrichtung zum Bilden von Ozon und damit zum Desinfizieren von weiteren in dem Luftverteilungssystem vorliegenden Einrichtungen dient. Es ist z. B. möglich, dass ein Wärmetauscher einer Klimaanlage in der Nähe der Ozonerzeugungseinrichtung vorliegt und dessen Lamellen oder Strukturen von dem Ozon desinfiziert werden. Insofern ist die zweite Lage, oder Opferschicht bzw. Opferlage auf der Reinluftseite des Filterelementes vorgesehen. Insofern durchströmt Rohluft, von außen, durch das Rohrsystem der Filteranordnung das Filterelement zunächst durch die erste Lage und das Filtermaterial.The filter arrangement can be used, for example, in an air distribution system of a motor vehicle, wherein the ozone generating device serves to form ozone and thus to disinfect further devices present in the air distribution system. It is Z. B. possible that a heat exchanger of an air conditioner is present in the vicinity of the ozone generating device and its fins or structures are disinfected by the ozone. In this respect, the second layer or sacrificial layer or sacrificial layer is provided on the clean air side of the filter element. In this respect, untreated air, from the outside, flows through the pipe system of the filter arrangement, the filter element first through the first layer and the filter material.

Die Filteranordnung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass von der Ozonerzeugungseinrichtung erzeugtes Ozon ausschließlich durch Diffusion zur zweiten Lage transportiert werden kann. Insofern wird vorzugsweise gewährleistet, dass bei Ozonspülvorgängen wie beispielsweise zur Klimaanlagendesinfektion keine aktive Durchströmung mithilfe eines Gebläses des Innenraumfilters erfolgt, sondern die höhere Ozonkonzentration nur auf der Seite der Opferschicht vorliegt. Ein etwaiger Stoffaustausch erfolgt dann hauptsächlich durch Diffusion.The filter arrangement is preferably set up such that ozone generated by the ozone generating device can be transported exclusively by diffusion to the second layer. In this respect, it is preferably ensured that in the case of ozone purge processes, for example for air conditioning disinfection, no active flow takes place with the aid of a fan of the interior filter, but the higher ozone concentration is present only on the side of the sacrificial layer. Any mass transfer then takes place mainly by diffusion.

Die Ozonerzeugungseinrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie in regelmäßigen Zeitabständen eine Ozonspülung veranlasst.The ozone generating means is preferably arranged to cause ozone purge at regular intervals.

Die Filteranordnung umfasst in einer Weiterbildung darüber hinaus eine Verdampfereinrichtung, und die Ozonerzeugungseinrichtung ist zwischen dem Wärmetauscher und der zweiten Lage des Filterelementes vorgesehen. In a further development, the filter arrangement further comprises an evaporator device, and the ozone generating device is provided between the heat exchanger and the second layer of the filter element.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen des Filterelements oder der Filteranordnung. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments of the filter element or the filter arrangement described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the embodiments of the invention described below. Furthermore, the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying figures.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt dabei:It shows:

1: eine Querschnittsansicht einer Filteranordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Filterelements; 1 a cross-sectional view of a filter assembly with a first embodiment of a filter element;

2: Querschnittsansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels für ein Filterelement; und 2 : Cross-sectional views of a second embodiment of a filter element; and

3: Querschnittsansichten von Details mehrerer lagen weiterer Ausführungsbeispiele für ein Filterelement. 3 : Cross-sectional views of details of several layers of further embodiments of a filter element.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In the figures, identical or functionally identical elements, unless otherwise indicated, have been given the same reference numerals.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Filteranordnung, wie sie z. B. für die Innenraumluftreinigung und -aufbereitung für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Die Filteranordnung dient dem Reinigen und Klimatisieren von externer Rohluft RO, welche als Reinluft RE beispielsweise in einen Fahrgastraum geleitet wird. Insofern ist ein Gehäuse 17 vorgesehen mit einer Eintrittsöffnung 8 und einer Austrittsöffnung 9. 1 shows a cross-sectional view of a filter assembly, as z. B. can be used for indoor air purification and conditioning for a motor vehicle. The filter assembly is used for cleaning and conditioning of external raw air RO, which is passed as clean air RE, for example, in a passenger compartment. In this respect, a housing 17 provided with an inlet opening 8th and an exit opening 9 ,

Die Klimatisierung der Rohluft erfolgt grundsätzlich durch ein Klimaanlagenmodul 7, das in der Regel einen Verdampfer, Kondensator, Verdichter und eine Expansionseinrichtung umfasst. Der die Luft kühlende Verdampfer liefert häufig Kondenswasser, das zusammen mit eingetragenen Verschmutzungen als Nährboden für Keime geeignet ist und entkeimt werden muss. Um regelmäßig eine Desinfektion durchzuführen, ist daher eine Ozonerzeugungseinrichtung vorgesehen, welche reaktives desinfizierendes Ozon O3 liefert.The air conditioning of the raw air is basically done by an air conditioning module 7 , which usually includes an evaporator, condenser, compressor and an expansion device. The evaporator which cools the air often produces condensation water which, together with contaminants that have been introduced, is suitable as a breeding ground for germs and must be sterilized. In order to regularly perform a disinfection, therefore, an ozone generating device is provided, which supplies reactive disinfecting ozone O 3 .

Ferner ist eine Filteraufnahme mit Befestigungselementen 5 vorgesehen, in die ein Filterelement 1 eingeführt ist. Das Filterelement 1 dient der Reinigung der eintretenden Rohluft RO und entfernt Staubpartikel, Gerüche und Schadgase.Furthermore, a filter holder with fasteners 5 provided, in which a filter element 1 is introduced. The filter element 1 It cleans the incoming raw air RO and removes dust particles, odors and noxious gases.

Dazu umfasst das Filterelement 1 eine erste Lage 3, die mit geruch- und gasadsorbierenden Aktivkohlepartikeln ausgestattet ist. Das Filterelement 1 umfasst ozoneinrichtungserzeugungsseitig eine zweite Lage 4, die mit anderen Aktivkohlepartikeln ausgestattet ist oder aber ein Katalysatormaterial zum Abbau von Ozon umfasst. Die in der zweiten Lage 4 potenziell vorliegenden Aktivkohlepartikel dienen dem Abbau von Ozon O3, welches in der Desinfektions- oder Spülphase in Konzentrationen zum Beispiel bis zu 100 ppm zwischen dem Filterelement 1 und dem Klimamodul 7 vorliegt. Das Filterelement hat darüber hinaus eine Filtermateriallage 2 zwischen der ersten (Reinigungs-)Lage 3 und der Opferlage 4.This includes the filter element 1 a first location 3 , which is equipped with odor and gas adsorbing activated carbon particles. The filter element 1 includes a second layer on the ozonizer side 4 , which is equipped with other activated carbon particles or includes a catalyst material for the degradation of ozone. The in the second position 4 potentially present activated carbon particles are used for the degradation of ozone O 3 , which in the disinfecting or rinsing phase in concentrations, for example, up to 100 ppm between the filter element 1 and the climate module 7 is present. The filter element also has a filter material layer 2 between the first (cleaning) position 3 and the sacrificial situation 4 ,

Bei der in 1 dargestellten Anordnung wird weitgehend verhindert, dass die für die Reinigung und Adsorption von in der Rohluft vorliegenden Geruchs- oder Schadstoffen ausgestalteten Aktivkohlepartikel, von dem Ozon angegriffen werden. Vielmehr erfolgt opferschichtseitig ein Abbau des Ozons O3 durch die (eher minderwertigen) Aktivkohlepartikel in der zweiten Lage 4: C + 2O3 → CO2 + 2O2. Ein Angriff auf die Porenstruktur, welche zur Bindung von Gerüchen und Schadgasen in der Reinigungslage 3 vorliegt, wird daher weitgehend verhindert, so dass keine Beeinträchtigung der Adsorptionsleistung erfolgt.At the in 1 The arrangement shown is largely prevented that for the purification and adsorption of present in the raw air odors or pollutants activated carbon particles are attacked by the ozone. Rather, sacrificial layer side takes place a degradation of the ozone O 3 by the (rather inferior) activated carbon particles in the second layer 4 : C + 2 O 3 → CO 2 + 2O 2 . An attack on the pore structure, which binds odors and noxious gases in the cleaning layer 3 is present, is therefore largely prevented, so that no impairment of the adsorption occurs.

Die Reinigungslage 3 bzw. als erste Lage bezeichnete Lage mit Aktivkohlepartikeln zum Abbau von Schadstoffen wird im Folgenden auch als Geruchsadsorptionslage, Reinigungslage, Filterlage oder Adsorbenslage bezeichnet. Die ozonabbauende Lage wird auch als Opferlage oder Ozonschutzlage bezeichnet.The cleaning situation 3 or position referred to as the first layer with activated carbon particles for reducing pollutants is also referred to below as the odor adsorption layer, cleaning layer, filter layer or adsorbent layer. The ozone-depleting layer is also referred to as sacrificial or ozone protection.

2 zeigt Querschnittsdarstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements. 2 shows cross-sectional views of an embodiment of a filter element.

2A zeigt im Querschnitt ein Filterelement 1, welches in der Orientierung der 2A von unten von Rohluft RO durchströmt wird und Reinluft RE nach oben abgibt. Im Vergleich zur 1 erkennt man, dass reinluftseitig während Desinfektionsintervallen Ozon O3 vorliegen kann. Das Filterelement umfasst ein plissiertes oder mehrfach zickzackförmig gefaltetes Filtermedium, welches doppellagig aufgebaut ist und zwischen den Lagen Aktivkohlepartikel, die beispielsweise aus Kokosnussschalen hergestellt sind, umfasst. Die Aktivkohlepartikel der Filterlage 3 sind derart hinsichtlich der Porenverteilung und dem Aktivierungsgrad ausgestaltet, dass ein guter Rückhalt von insbesondere n-Butan, Toluol, SO2 und NOx erfolgt. 2A shows in cross section a filter element 1 which is in the orientation of 2A from the bottom of RO air is flowed through and clean air RE issues upwards. In comparison to 1 it can be seen that ozone O3 can be present on the clean air side during disinfection intervals. The filter element comprises a pleated or multiply zigzag-folded filter medium, which is constructed as a double-layered and between the layers of activated carbon particles, which are made of coconut shells, for example. The activated carbon particles of the filter layer 3 are configured with regard to the pore distribution and the degree of activation, that a good retention of particular n-butane, toluene, SO 2 and NO x takes place.

Seitlich sind Seitenbänder 11, beispielsweise aus einem geeigneten Filtervliesmaterial vorgesehen, die dem Filterelement Stabilität verleihen. Auf die Faltenkanten des plissierten Filtermediums 3 ist eine Opferschicht 4 aufgebracht. Diese zweite Lage 4 ist mit Aktivkohlepartikeln ausgestattet, die lediglich zum Zweck des Ozonabbaus vorgesehen sind. Die zweite Lage dient daher als Ozonschutzlage für die eigentliche Filterlage 3.Sideways are sidebands 11 , For example, provided from a suitable nonwoven filter material, which give the filter element stability. On the fold edges of the pleated filter medium 3 is a sacrificial layer 4 applied. This second location 4 is equipped with activated carbon particles, which are intended only for the purpose of ozone depletion. The second layer therefore serves as an ozone protective layer for the actual filter layer 3 ,

Bei einer alternativen Ausgestaltung kann die Ozonschutzlage 4 ausschließlich oder auch zusätzlich zu den Aktivkohlepartikeln mit Katalysatormaterialien ausgestattet werden, die Ozon effizient zersetzen. In der 2B ist ein Ausschnitt näher dargestellt. Man erkennt, dass die Ozonschutzlage 4 Aktivkohlepartikel 4C und/oder Katalysatormaterial 4C beispielsweise in Gitterform oder anderen geeigneten Geometrien zwischen einem zweiflächigen Material 4A, 4B aufweist.In an alternative embodiment, the ozone protection layer 4 be equipped exclusively or in addition to the activated carbon particles with catalyst materials that decompose ozone efficiently. In the 2 B a detail is shown in more detail. It can be seen that the ozone protection 4 Activated carbon particles 4C and / or catalyst material 4C for example, in lattice form or other suitable geometries between a dihedral material 4A . 4B having.

Die Materiallagen können alternativ aus einfachen Vlieslagen gebildet werden. Das plissierte mehrfach zickzackförmig gefaltete Filtermaterial 3A, 3B dient gleichzeitig als Trägerschicht für Aktivkohlepartikel, die als Adsorbens für Schadstoffe dient. Die Aktivkohlepartikel 3C zwischen den Filtervliesbögen 3A, 3B werden, um Anforderungen an den Rückhalt von Schadgasen zu erfüllen, beispielsweise auf Basis von aus Kokosnussschalen hergestellt.The material layers can alternatively be formed from simple nonwoven layers. The pleated multiple zigzag folded filter material 3A . 3B serves as a carrier layer for activated carbon particles, which serves as adsorbent for pollutants. The activated carbon particles 3C between the filter fleece sheets 3A . 3B to meet requirements for the retention of noxious gases, for example based on coconut shells.

Bei Aktivkohlepartikeln der Opferschicht 4 können auch preiswertere, weniger gut adsorbierende Kohlen auf Basis anderer organischer Materialien wie z. B. Torf, Holz- oder Steinkohle verwendet werden. Insbesondere für die in der Opferschicht vorgesehenen Aktivkohlepartikeln genügen auch geringere Aktivierungsgrade von z. B. 5–10%. Es werden geringere Anforderungen an gleichmäßige Porengrößenverteilungen, hohe spezifische Oberflächen, gleichmäßige Schüttdichten usw. gestellt.For activated carbon particles of the sacrificial layer 4 can also cheaper, less well adsorbing coals based on other organic materials such. As peat, wood or hard coal can be used. In particular, for the provided in the sacrificial layer activated carbon particles and lower activation levels of z. 5-10%. There are less requirements for uniform pore size distributions, high specific surface areas, uniform bulk densities, etc.

Die Lagen oder Schichten für das Filterelement können auch direkt miteinander verbunden werden oder aufeinander gelegt werden und anschließend in die entsprechende Form gefaltet werden. Denkbar wäre insbesondere, wenn auch die Opferschicht 4 gefaltet ausgebildet ist.The layers or layers for the filter element can also be directly connected to each other or placed on each other and then folded into the appropriate shape. It would be conceivable in particular, although the sacrificial layer 4 folded is formed.

3 zeigt einige alternative Ausgestaltungen von Lagenabfolgen für die Filterelemente. Es wird im Folgenden jeweils bei der Schichtabfolge von der Rohluftseite begonnen und die Abfolge von Schichten oder Lagen zur Reinluftseite bzw. potenziell ozongesättigten Seite beschrieben. 3 shows some alternative embodiments of layer sequences for the filter elements. In each case, the sequence of layers or layers to the clean air side or potentially ozone-saturated side is described below for the layer sequence.

3A zeigt eine Trägerlage 12, eine Adsorbensschicht für den Geruchs- oder Schadstoffrückhalt 3C, eine Opferschicht 4C und eine weitere Trägerlage 13. Die letztgenannte Trägerlage 13 ist potenziell mit Ozon beaufschlagt. Die beiden Trägerlagen 12, 13 können aus einem geeigneten Filtermaterial, beispielsweise dichtem Filtervlies, das Schmutzpartikel wie Staub zurückhält, gefertigt sein. Die Trägerschicht 12, welche der Rohluft RO zugewandt ist, kann z. B. eine geringere Dichte aufweisen als das der Reinluft RE zugewandte Trägermaterial 13. Die Partikel der eigentlichen Adsorbensschicht, also Aktivkohlepartikel 3C, können beispielsweise über Flächenkleber oder Klebefäden mit der Trägerlage 12 verbunden werden. Analog lassen sich Aktivkohlepartikel 4C, welche die Funktion der Ozonopfer erfüllen, geeignet auf die Träger- oder Filtermaterialschicht 13 aufbringen und befestigen. 3A shows a carrier layer 12 , an adsorbent layer for odor or pollutant retention 3C , a sacrificial layer 4C and another carrier layer 13 , The latter carrier layer 13 is potentially contaminated with ozone. The two carrier layers 12 . 13 can be made of a suitable filter material, for example a dense filter fleece, which retains dirt particles such as dust. The carrier layer 12 , which faces the raw air RO, z. B. have a lower density than the clean air RE facing carrier material 13 , The particles of the actual adsorbent layer, ie activated carbon particles 3C , For example, about surface adhesive or adhesive threads with the carrier layer 12 get connected. Likewise, activated carbon particles can be used 4C which fulfill the function of the ozone victims, suitable for the carrier or filter material layer 13 apply and fix.

3B zeigt einen ähnlichen Aufbau wie 3A, wobei jedoch zwischen der Adsorbensschicht 3C und der Opferschicht 4C eine Trennlage 14 aus Vliesmaterial vorgesehen ist. Es können selbstverständlich weitere Lagen ergänzt werden, die den Durchströmwiderstand des Filterelementes festlegen. Gleichzeitig lassen sich durch das Hinzufügen von weiteren Lagen oder durch das Weglassen von Filtervlieslagen die gewünschten Rückhalte oder die Filterqualität einstellen. 3B shows a similar structure as 3A however, between the adsorbent layer 3C and the sacrificial layer 4C a separator 14 made of nonwoven material is provided. Of course, further layers can be added that define the flow resistance of the filter element. At the same time, the addition of additional layers or the omission of filter fleece layers can be used to set the desired retention or filter quality.

3C zeigt eine Ausgestaltung, in der eine Trägerlage 12 vorgesehen ist, auf die die Adsorbensschicht mit Aktivkohlepartikeln zum Adsorbieren von Schmutzstoffen und zum Reinigen der Rohluft von Geruchsstoffen und Schadgasen aufgebracht ist. Reinluftseitig ist eine einzelne Träger- oder Partikellage mit Aktivkohle oder einer Katalysatorausrüstung 15 dargestellt. Die reinluftseitige Lage 15 kann beispielsweise ein feines Gitter aus Katalysatormaterial umfassen, welches von der eigentlichen Adsorbenslagenkombination 12, 13C abnehmbar ist. Zum Beispiel kann dann die Lage 15 getrennt und einzeln ausgetauscht werden. Insofern können sich getrennte Wechselintervalle für die eigentliche Adsorbensschicht 12, 13 und die Ozonopferschicht 15 realisiert werden. Die Ozonopferschicht kann dabei auch als Trägerlage mit Aktivkohlepartikeln aufgefasst werden bzw. derart ausgestaltet sein. 3C shows an embodiment in which a carrier layer 12 is provided, to which the adsorbent layer is applied with activated carbon particles for adsorbing contaminants and for cleaning the raw air of odors and harmful gases. On the clean air side is a single carrier or particle layer with activated carbon or catalyst equipment 15 shown. The clean air side position 15 For example, it may comprise a fine grid of catalyst material, which is the actual adsorbent layer combination 12 . 13C is removable. For example, then the location 15 be replaced separately and individually. In this respect, separate change intervals for the actual adsorbent layer 12 . 13 and the ozone donor layer 15 will be realized. The ozone sacrificial layer can also be understood as a carrier layer with activated carbon particles or configured in this way.

Schließlich zeigt 3D eine weitere alternative Schichtabfolge für in einem Filterelement eingesetzte Medien. Es ist rohluftseitig die eigentliche Filterschicht aus einem Trägermaterial 12 und den für die Geruchs- und Gasadsorption ausgewählten und ausgestalteten Aktivkohlepartikeln 3C vorgesehen. Ferner ist eine Opferlage 16 vorgesehen, welche als Vliesmaterial mit Aktivkohle und/oder Katalysatorpartikeln zum Ozonabbau ausgestattet ist. Es kann sich dabei auch um eine Gitterlage oder um eine Schaumstofflage handeln. Schließlich kann reinluftseitig eine weitere Trägerschicht 13 vorgesehen werden.Finally shows 3D a further alternative layer sequence for media used in a filter element. It is raw air side, the actual filter layer of a carrier material 12 and the activated carbon particles selected and designed for odor and gas adsorption 3C intended. Furthermore, it is a sacrificial situation 16 provided, which as a nonwoven material with activated carbon and / or Catalyst particles is equipped for ozone depletion. It may also be a grid layer or a foam layer. Finally, on the clean air side, another carrier layer 13 be provided.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen für Filterelemente und Filteranordnungen erlauben es, auf preiswerte und aufwandsgünstige Art und Weise die Zerstörung von filteraktiven Substanzen durch Ozon zu verhindern. Da lediglich preiswerte Aktivkohle oder Katalysatormaterialien für die Opferschicht vorgesehen werden, ergibt sich eine über den gesamten Lebenszeitraum konstante Filterung von Schmutz bzw. Adsorption von Geruchsstoffen und Schadgasen durch die rohluftseitige Filterschicht. Insbesondere im Automobilbereich, beispielsweise für Fahrzeugklimaanlagen kann die vorgeschriebene Erfindung eingesetzt werden.The proposed measures for filter elements and filter arrangements make it possible to prevent the destruction of filter-active substances by ozone in an inexpensive and low-cost manner. Since only inexpensive activated carbon or catalyst materials are provided for the sacrificial layer, there is a constant over the entire life period filtering dirt or adsorption of odors and harmful gases through the raw air side filter layer. In particular in the automotive sector, for example for vehicle air conditioning systems, the prescribed invention can be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (15)

Filterelement (1), insbesondere Innenraumfilter für ein Kraftfahrzeug, welches eine erste Lage (3) mit Aktivkohlepartikeln zum Adsorbieren von Schmutzstoffen und zum Bereitstellen von gereinigter Innenraumluft, eine Filtermateriallage (2) und eine zweite Lage (4) mit Aktivkohlepartikeln und/oder einem Katalysatormaterial zum Abbau von Ozon umfasst.Filter element ( 1 ), in particular cabin filter for a motor vehicle, which has a first position ( 3 ) with activated carbon particles for adsorbing contaminants and for providing purified indoor air, a filter material layer ( 2 ) and a second layer ( 4 ) with activated carbon particles and / or a catalyst material for the degradation of ozone. Filterelement (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Lage (3) und/oder die zweite Lage (4) ein Trägermaterial (3A, 3B, 4A, 4B) für die Aktivkohlepartikel (3C, 4C) und/oder das Katalysatormaterial umfassen.Filter element ( 1 ) according to claim 1, wherein the first layer ( 3 ) and / or the second layer ( 4 ) a carrier material ( 3A . 3B . 4A . 4B ) for the activated carbon particles ( 3C . 4C ) and / or the catalyst material. Filterelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Filtermateriallage (2) und die erste Lage (3) mit Aktivkohlepartikeln eine Adsorptionsschicht zum Rückhalt von Geruchs- und Schmutzstoffen bilden.Filter element ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the filter material layer ( 2 ) and the first layer ( 3 ) form with activated carbon particles an adsorption layer for the retention of odors and contaminants. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Lage (3) Aktivkohlepartikel, welche aus Kokosnussschalen hergestellt sind, umfasst.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the first layer ( 3 ) Activated carbon particles, which are made of coconut shells comprises. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aktivkohlepartikel der ersten Lage (3) einen höheren Aktivierungsgrad haben als die Aktivkohlepartikel der zweiten Lage (4).Filter element ( 1 ) according to any one of claims 1 to 4, wherein the activated carbon particles of the first layer ( 3 ) have a higher degree of activation than the activated carbon particles of the second layer ( 4 ). Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Lage (4) zumindest teilweise in Kontakt mit Ozon abgebaut wird.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the second layer ( 4 ) is degraded at least partially in contact with ozone. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Lage (4) Aktivkohlepartikel aus Steinkohle, Holzkohle oder Olivenkernen aufweist.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the second layer ( 4 ) Has activated carbon particles of hard coal, charcoal or olive pits. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine spezifische Oberfläche und/oder eine Porenverteilung der Aktivkohlepartikel der zweiten Lage (4) für einen Ozonabbau angepasst sind.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein a specific surface area and / or a pore distribution of the activated carbon particles of the second layer ( 4 ) are adapted for ozone depletion. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Lage (4) Mangandioxid, Eisenoxidhydrat, oder Edelmetalle als Katalysatormaterial aufweist.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the second layer ( 4 ) Manganese dioxide, iron oxide, or precious metals as a catalyst material. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Lage (3), die Filtermateriallage (2) und die zweite Lage (4) miteinander verbunden sind.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the first layer ( 3 ), the filter material layer ( 2 ) and the second layer ( 4 ) are interconnected. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite Lage (4) derart ausgestaltet ist, dass ohne Zerstörung der ersten Lage (3) oder der Filtermateriallage (2) die zweite Lage ausgetauscht werden kann.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the second layer ( 4 ) is configured such that without destroying the first layer ( 3 ) or the filter material layer ( 2 ) the second layer can be replaced. Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die zweite Lage (4) als ein von der ersten Lage (3) oder der Filtermateriallage (2) abnehmbares Gitter ausgebildet ist.Filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, wherein the second layer ( 4 ) as one of the first layer ( 3 ) or the filter material layer ( 2 ) Removable grid is formed. Filteranordnung (10) mit einem Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, einer Filterelementaufnahme (5) zum Halten des Filterelements (1) und einer Ozonerzeugungseinrichtung (6), wobei die zweite Lage (4) des Filterelements (1) Ozonerzeugungseinrichtungsseitig angeordnet ist.Filter arrangement ( 10 ) with a filter element ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, a filter element receptacle ( 5 ) for holding the filter element ( 1 ) and an ozone generating device ( 6 ), the second layer ( 4 ) of the filter element ( 1 ) Ozone generator side is arranged. Filteranordnung (10) nach Anspruch 13, wobei die Filteranordnung (10) derart eingerichtet ist, dass von der Ozonerzeugungseinrichtung (6) erzeugtes Ozon ausschließlich durch Diffusion zur zweiten Lage (4) transportiert wird.Filter arrangement ( 10 ) according to claim 13, wherein the filter arrangement ( 10 ) is set up such that the ozone generating device ( 6 ) produced by diffusion exclusively to the second layer ( 4 ) is transported. Filteranordnung (10) nach Anspruch 13, wobei ferner eine Verdampfereinrichtung (7) vorgesehen ist, und wobei die Ozonerzeugungseinrichtung (6) zwischen der Verdampfereinrichtung (7) und der zweiten Lage (4) des Filterelements (1) vorgesehen ist.Filter arrangement ( 10 ) according to claim 13, further comprising an evaporator device ( 7 ), and wherein the ozone generating device ( 6 ) between the evaporator device ( 7 ) and the second layer ( 4 ) of the filter element ( 1 ) is provided.
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