DE102016007461A1

DE102016007461A1 - Innenraumfilter und Filteranordnung

Info

Publication number: DE102016007461A1
Application number: DE102016007461.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Pekny; Dieter Weiss; Elmar Rieß; Dieter Schreckenberger; Emrullah Atilgan; Khalid Es-Saidy
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-21
Also published as: DE112017003066A5; WO2017220416A1

Abstract

Ein Innenraumfilter (2) zum Einbau in eine Klimaanlage, mit einem gefalteten Filtermedium (4), wobei das Filtermedium (4) zumindest eine freie Faltenstirnkante (21, 21') aufweist, welche zumindest abschnittsweise eine Öffnung (25a) begrenzt, um zumindest einen Zapfen (26), welcher einem Filtergehäuse (3) zur Aufnahme des Innenraumfilters (2) zugeordnet ist, durch die Öffnung (25a) hindurch zwischen Falten (28–33) des Filtermediums (4) einzuführen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere einen Innenraumfilter zum Filtern von Luft für den Innenraum eines Fahrzeugs oder Gebäudes. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Filteranordnung mit einem solchen Filterelement und einer Filteraufnahme.
Obwohl auf beliebige Filterelemente und -anordnungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend für einen Innenraumfilter eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
Die zunehmende Luftverunreinigung, insbesondere in Großstädten, in Verbindung mit dem Einsatz moderner Klimaanlagen macht es erforderlich, die von außen in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs geleitete und aufbereitete bzw. klimatisierte Luft mittels geeigneter Filter zu reinigen. Hierfür kommen beispielsweise Partikelfilter, Geruchsfilter oder deren Kombination miteinander in Betracht, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebstoffe, Partikel und Gerüche möglichst gut herausfiltern bzw. adsorbieren sollen.
Zur Filterung von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete bzw. plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig gefaltet. Das Faltenpack wird von Seitenbändern und Kopfbändern oder einem sonstigen Rahmen gehalten. Derartige Filterelemente können in einer Filteraufnahme austauschbar fixiert sein. Die somit gebildete Filteranordnung kann in einer Klimaanlage eines entsprechenden Kraftfahrzeugs installiert sein.
Stand der Technik
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2005 048 841 B3 einen Innenraumfilter für ein Kraftfahrzeug. Der Innenraumfilter umfasst einen Rahmen sowie ein in dem Rahmen vollständig umlaufend befestigtes Filtermedium. Der Rahmen ist mit Führungsschächten ausgebildet. Der Innenraumfilter ist entlang seiner flächigen Erstreckung in ein Filtergehäuse einschiebbar. An dem Filtergehäuse sind Führungszapfen angeordnet, welche mit den Führungsschächten des Rahmens korrespondieren und beim Einschieben des Innenraumfilters in die Filteraufnahme den Innenraumfilter führen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement zu schaffen. Insbesondere soll das Filterelement einen einfachen Aufbau aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Filterelement mit einem gefalteten Filtermedium. Das Filtermedium weist zumindest eine freie Faltenstirnkante auf, welche zumindest abschnittsweise eine Öffnung begrenzt, um zumindest einen Zapfen, welcher einer Filteraufnahme zur Aufnahme des Filterelements zugeordnet ist, durch die Öffnung hindurch zwischen Falten des Filtermediums einzuführen.
Aufgrund der zumindest einen freien Faltenstirnkante des Filtermediums ergibt sich besonders einfach eine Öffnung in der entsprechenden Seite des Filtermediums, welche das Einführen des Zapfens seitlich in das Filtermedium in einen Faltenzwischenraum desselben erlaubt. Die Öffnung ist zumindest teilweise von ein oder mehreren freien Faltenstirnkanten begrenzt. Weiter ist ein solches Filterelement einfach herstellbar. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen Rahmen des Filterelements mit Führungsschächten, also beispielsweise Führungslöchern oder dergleichen, vorzusehen. Weiterhin vorteilhaft kann mittels des zumindest einen Zapfens im Zusammenspiel mit der entsprechenden Öffnung erzielt werden, dass stets ein Filterelement des richtigen Typs in die Filteraufnahme eingebaut wird. Denn nur dann, wenn die Position des Zapfens mit der entsprechenden Öffnung übereinstimmt, kann der Zapfen über die Seite in das Filtermedium eingeführt werden. Das Einführen des zumindest einen Zapfens erfolgt bevorzugt in einer Richtung parallel zu den Falten. Aber auch ein Einführen senkrecht zur flächigen Erstreckung des Filtermediums ist denkbar.
Unter dem zumindest einen Zapfen ist ein längliches Element zu verstehen. Der Zapfen kann einen runden, ovalen, viereckigen oder anders gearteten Querschnitt aufweisen. Insbesondere können ein, zwei, drei oder mehr solcher Zapfen vorgesehen sein.
Mit ”Faltenstirnkante” ist die stirnseitige, Faserenden aufweisende, insbesondere durch Zuschneiden des Filtermediums erzeugte Faltenfläche zwischen zwei benachbarten Faltkanten einer jeweiligen Falte gemeint. Damit, dass die zumindest eine Faltenstirnkante ”frei” ist, ist gemeint, dass die zumindest eine Faltenstirnkante seitenbandlos, d. h. ohne Seitenband, ausgeführt und/oder ferner nicht mit weiteren Falten oder Filtermedienabschnitten verklebt oder vernäht und/oder weiterhin nicht umspritzt oder verleimt ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Filterelement eine Stabilisierungseinrichtung auf, welche Falten des Filtermediums stabilisiert. Dadurch kann das Filterelement transportiert und gehandhabt werden, ohne sich wesentlich zu verformen.
Bevorzugt ist die Stabilisierungseinrichtung entlang einer die zumindest eine freie Faltenstirnkante aufweisenden Seite des Filtermediums abschnittsweise oder gänzlich offen ausgebildet. Damit, dass die Stabilisierungseinrichtung entlang der Seite abschnittsweise offen ausgebildet ist, ist gemeint, dass die Stabilisierungseinrichtung entlang der Seite unterbrochen ausgebildet ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Stabilisierungseinrichtung abschnittsweise nicht entlang dieser Seite des Filtermediums. Damit, dass die Stabilisierungseinrichtung entlang der Seite des Filtermediums gänzlich offen ausgebildet ist, ist gemeint, dass die Stabilisierungseinrichtung entlang der Seite gänzlich ausgespart ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Stabilisierungseinrichtung nicht entlang dieser Seite des Filtermediums. Mit der Seite des Filtermediums ist die Ebene gemeint, in welcher sich die zumindest eine Faltenstirnkante erstreckt.
In Ausführungsformen kann die Stabilisierungseinrichtung an zwei gegenüberliegenden Seiten oder zwei über Eck aneinander angrenzenden Seiten des Filtermediums abschnittsweise oder gänzlich offen ausgebildet sein.
Das Filtermedium kann als selbsttragendes Material ausgeführt sein, d. h., dessen Falten verformen sich im Filterbetrieb trotz des teilweisen Fehlens der Stabilisierungseinrichtung nicht in einer für den Filterbetrieb nachteiligen Weise. Diese Ausführungsform ist besonders dann wünschenswert, wenn die Stabilisierungseinrichtung nur an einer oder wenigen Seiten des Filtermediums vorgesehen ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Stabilisierungseinrichtung zumindest ein Seitenband, ein Kopfband und/oder eine an- oder abströmseitige Verstärkung auf. Mit der An- oder Abströmseite ist die Roh- bzw. Reinseite des Filterelements gemeint. Das zumindest eine Seitenband und/oder das zumindest eine Kopfband kann mit einem L-Winkel ausgebildet sein. Der L-Winkel kann mit zumindest einer Faltenspitze des Filtermediums insbesondere stoffschlüssig verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das zumindest eine Seitenband, das zumindest eine Kopfband und/oder die zumindest eine Verstärkung einteilig oder einstückig miteinander gebildet. Mit ”einteilig” ist gemeint, dass die die Stabilisierungseinrichtung bildenden Elemente fest miteinander, beispielsweise unter Verwendung von Befestigungsmitteln, zu einem Teil verbunden sind. Grundsätzlich kann die Stabilisierungseinrichtung aber auch mehrteilig hergestellt sein. Beispielsweise kann sich die Stabilisierungseinrichtung aus mehreren Elementen, beispielsweise dem zumindest einen Seitenband, dem zumindest einen Kopfband und/oder der zumindest einen Verstärkung, zusammensetzen, wobei die Elemente separat voneinander vorgesehen, also nicht miteinander verbunden sind. Mit ”einstückig” ist gemeint, dass die die Stabilisierungseinrichtung ausbildenden Elemente aus ein und demselben Material und aus einem Stück gefertigt sind. Die Stabilisierungseinrichtung kann hierzu beispielsweise als einstückiges Kunststoffspritzgussteil hergestellt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umgreift das zumindest eine Seitenband, das zumindest eine Kopfband und/oder die zumindest eine Verstärkung das Filtermedium. Hierzu kann beispielsweise das Seitenband taschenförmig ausgebildet sein, so dass Faltenstirnkanten des Filtermediums in der gebildeten Tasche aufgenommen sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verstärkung als Gitter ausgebildet. Das Gitter kann beispielsweise sich kreuzende Längs- und Querelemente umfassen, welche insbesondere einstückig miteinander gebildet sind. Das Gitter kann insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sein. Das Gitter kann einen Rand aufweisen, welcher das Filtermedium umgreift.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verstärkung zumindest eine Strebe auf, welche an ihren jeweiligen Enden mit gegenüberliegenden Kopfbändern der Stabilisierungseinrichtung verbunden ist. Beispielsweise können auch zwei insbesondere parallele Streben vorgesehen sein. Die zumindest eine Strebe kann beispielsweise leistenförmig, insbesondere mit einem rechteckigen Profil ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Seitenband mit Faltenstirnkanten des Filtermediums, das zumindest eine Kopfband mit einem Faltenende des Filtermediums und/oder die Verstärkung mit Faltenspitzen des Filtermediums verbunden. Die Verbindung kann insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise mittels Verklebens, Verschmelzens oder Verschweißens, vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine formschlüssige Verbindung, insbesondere mittels der erwähnten taschenförmigen Ausgestaltung, erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Filtermedium eine mehreckige Gestalt auf, wobei sich die Seite zwischen zwei Ecken der mehreckigen Gestalt erstreckt. Beispielsweise kann das Filtermedium rechteckig oder fünfeckig ausgebildet sein. Auch die Kombination einer rechteckigen Gestalt mit einer halbkreisförmigen Gestalt ist denkbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine erste Falte des Filtermediums für das Einführen des zumindest einen Zapfens eine geringere Höhe auf als eine an diese angrenzende, zweite Falte. Durch die geringere Höhe der ersten Falte wird ein ausgesparter Bereich geschaffen, in welchen der zumindest eine Zapfen eingeführt werden kann.
In einer alternativen Ausgestaltung variiert der Faltenabstand derart, dass der ausgesparte Bereich zum Einführen des zumindest einen Zapfens geschaffen wird.
In einer noch alternativen Ausführungsform ist das Filtermedium abschnittsweise flächig zwischen zwei Falten ausgeführt, d. h., in dem flächigen Bereich ”fehlt” eine Falte. Auch dadurch kann der ausgesparte Bereich zum Einführen des Zapfens geschaffen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtermedium zur Schaffung einer Abdichtung mit einer Wandung des Filtergehäuses in einem die zumindest eine freie Faltenstirnkante umfassenden Bereich weicher als in einem weiter innen liegenden Bereich ausgebildet. Der weichere Bereich schmiegt sich derart an die Wandung an, dass eine Abdichtung geschaffen wird. Die Abdichtung ist dahingehend zu verstehen, dass bevorzugt weniger als 3%, weiter bevorzugt weniger als 1% und noch weiter bevorzugt weniger als 0,1% des anströmseitigen Luftvolumenstroms zwischen Filterelement und Filteraufnahme hindurchströmen, also ungefiltert passieren. Die hier genannten Prozentsätze können beispielsweise derart ermittelt werden, dass der Volumenstrom durch das Filterelement einmal in einem Zustand gemessen wird, bei welchem die Anströmfläche des Filterelements abgeklebt ist, und ferner in einem Zustand gemessen wird, bei welchem die Anströmfläche nicht abgeklebt ist. Diese Luftvolumenströme werden dann ins Verhältnis zueinander gesetzt. Der Luftvolumenstrom kann beispielsweise 100 bis 600 m³/h betragen.
Beispielsweise weist die zumindest eine Faltenstirnkante des Filtermediums zur Schaffung der Abdichtung mit der Wandung der Filteraufnahme ausgefranste Faserenden auf. Im in die Filteraufnahme eingesetzten Zustand des Filterelements liegen dann die Faserenden abdichtend gegen die Wandung an. Das Ausfransen und der damit verbundene Strukturverlust führen hier zu der gewünschten Weichheit des Filtermediums. Die Abdichtung kann auch anderweitig vorgesehen sein. So kann an den Faltenstirnkanten eine Dichtung angebracht, insbesondere angespritzt, sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtermedium benachbart zu dem die zumindest eine freie Faltenstirnkante umfassenden Bereich verstärkt. Insbesondere ist das Filtermedium benachbart zu den ausgefransten Faserenden verstärkt. Die Verstärkung kann mittels einer Verstärkungsraupe, insbesondere aus Schmelzklebstoff, vorgesehen sein.
Weiterhin wird eine Filteranordnung mit einem Filterelement, wie vorstehend beschrieben, und einer Filteraufnahme bereitgestellt, in welcher das Filterelement aufgenommen ist. Im Filterbetrieb wird das Filterelement bevorzugt senkrecht zu dessen flächiger Erstreckung durchströmt. Bevorzugt ist das Filterelement in der Ebene seiner flächigen Erstreckung in die Filteraufnahme einschiebbar. Unter einer Filteraufnahme ist vorliegend insbesondere ein Filtergehäuse zu verstehen. Das Filtergehäuse kann als Aufnahmeschacht ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Filteraufnahme zumindest einen Zapfen auf, welcher sich über die Seite in das Filtermedium hinein erstreckt. Insbesondere beim Einschieben des Filterelements in die Filteraufnahme fährt so der Zapfen durch die Seite hindurch in das Filtermedium hinein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der zumindest eine Zapfen parallel zu Falten des Filtermediums.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der zumindest eine Zapfen in einen von der ersten Falte ausgesparten Bereich.
Ferner wird ein Filterelement mit einem gefalteten Filtermedium und bevorzugt zumindest einer Adsorptionslage mit Aktivkohle bereitgestellt. Das Filtermedium weist zumindest eine freie Faltenstirnkante auf, welche dazu eingerichtet ist, gegen eine Wandung einer Filteraufnahme zur Aufnahme des Filterelements abzudichten.
Dadurch wird auf einfache Weise eine Abdichtung direkt zwischen dem Filterelement und der Filteraufnahme geschaffen, welche nicht auf der Verwendung einer (zusätzlichen) Dichtung beruht. Dies schließt jedoch keineswegs aus, dass das Filterelement an ein oder mehreren Seiten eine zusätzliche Dichtung aufweisen kann, wobei an zumindest einer anderen Seite (oder über einen Teilbereich derselben) die Abdichtung mittels der freien, gegen die Wandung der Filteraufnahme abdichtenden Faltenstirnkante(n) erfolgt.
Die Adsorptionslage mit Aktivkohle dient insbesondere der Geruchsbindung.
Die verwendete Aktivkohle kann beispielsweise aus Holz oder Steinkohle gewonnen, Polymer basiert, Teer basiert oder Kokosnussschalen basiert sein. In einer Ausführungsform werden als Grundstoff für die Aktivkohle Ionenaustauscherkügelchen verwendet, die auf Polymerbasis, beispielsweise aus Kunstharzen, insbesondere aus mit Divinylbenzen vernetztem Polystyren hergestellt sind.
Ferner kann es sich bei der Aktivkohle um hydrophobe Aktivkohle handeln. Als hydrophobe Aktivkohlen werden insbesondere solche verstanden, die eine vergleichsweise geringe Wasseraufnahmekapazität aufweisen. Bevorzugt wird eine Aktivkohle verwendet, welche bei einer relativen Luftfeuchte von 50% eine Wasseraufnahme von < 10 Massenprozent, insbesondere bezogen auf den Adsorptionsast der Isotherme aufweist. Besonders bevorzugt beträgt diese Wasseraufnahme < 5 Massenprozent.
In einer Ausführungsform weist die Aktivkohle eine BET-Oberfläche von größer 600 m²/g auf, bevorzugt größer 800 m²/g (bevorzugt gemessen nach DIN ISO 9277:2003-05). Dadurch kann auf kleinem Bauraum eine ausreichende Adsorption sichergestellt werden.
In einer Ausführungsform wird Aktivkohle in schütt- oder rieselfähiger Form, beispielsweise in Form von körner- oder kugelartiger oder anderweitig geformter Partikel verwendet. Die Aktivkohlepartikel weisen bevorzugt Aktivkohlepartikelgrößen (mittlere Durchmesser) zwischen 0,1 und 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,7 mm auf und können beispielsweise in der Form von Granulat-Aktivkohle oder Kugel-Aktivkohle vorliegen.
Für die Adsorptionslage kann beispielsweise ein offenporiger Schaum mit rieselfähiger Aktivkohle verwendet werden. Dabei kommen beispielsweise retikulierte Schäume z. B. aus Kunststoffen wie Polyurethan, Polyurethan-Ether oder Polyurethan-Ester zum Einsatz. Bevorzugt betragen die Porengrößen des Schaums zwischen 20 und 50 ppi (pores per inch) oder zwischen 0,5 und 2 Poren pro mm. Gemessen wird in einem vergleichenden optischen Verfahren, wobei unter dem Mikroskop eine vollständig ausgebildete Pore als ”Standardpore” definiert und über einen Streckenabschnitt die dort auftretenden Poren mit dieser verglichen und ausgezählt werden. Poren, die im Vergleich zur Standardpore nicht vollständig ausgebildet sind, werden anteilig gezählt.
In diesem Schaum sind bevorzugt Aktivkohlepartikel eingebracht und vorzugsweise fixiert. Die Aktivkohlepartikel sind dabei vorzugsweise mittels eines Klebstoffs, beispielsweise mittels eines Zweikomponentenklebstoffs auf Polyurethanbasis, in dem Schaum fixiert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Schaum zuerst mit einem Klebstoff getränkt wird und anschließend, bevor der Klebstoff trocknet oder aushärtet, Aktivkohlepartikel insbesondere unter Rütteln eingerieselt werden. Hierbei kann ein Zweikomponentenklebstoff, ein Schmelzklebstoff oder ein wässriger Klebstoff zum Einsatz kommen.
In einer Ausführungsform ist als Adsorptionsfilterlage eine Lage einer fixierten Schüttung mit Aktivkohle verwendet. Diese kann in einem einlagigen oder mehrlagigen Aufbau realisiert werden. Als fixierte Schüttung wird eine Anordnung bezeichnet, in welcher eine Trägerschicht vorgesehen ist und auf dieser eine Schüttlage von Aktivkohlepartikeln fixiert ist. Als Trägerschicht kann beispielsweise ein Kunststoffstreckgitter oder eine Lage eines flächigen Materials, z. B. eines Partikelfiltermediums, verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kommt als Trägerschicht ein Vlies aus spinngebundenen oder schmelzgeblasenen Polyesterfasern, beispielsweise PET-Fasern (Polyethylenterephthalat) oder PBT-Fasern (Polybutylenterephtalat) zur Anwendung. Dies kann ein Flächengewicht von 25–120 g/m², bevorzugt 50–100 g/m², besonders bevorzugt 60–90 g/m² und eine Luftdurchlässigkeit > 3000 l/m²s, bevorzugt > 4000 l/m²s bei einer Druckdifferenz von 200 Pa aufweisen. Gemessen wird die Luftdurchlässigkeit insbesondere nach ISO 9347. Die Schüttlage aus Aktivkohlepartikeln wird auf die Trägerschicht aufgebracht und bevorzugt mittels eines feinen Klebstoffauftrags auf der Trägerschicht fixiert. Dies erfolgt beispielsweise in Form einer Vielzahl von auf der Trägerschicht aufgebrachter Klebstoffpunkte oder mittels eines Netzes aus Klebstofffäden, die zwischen Trägerschicht und Schüttlage und/oder zwischen die Schüttlage während der Schüttung und/oder auf die Schüttlage aufgebracht sind.
Die Schüttlage umfasst bevorzugt eine Auflage von 100–1200 g/m² Aktivkohlepartikel auf der Trägerschicht. Bevorzugt kommen zwischen 200 und 600 g/m² zum Einsatz. Die Lage einer fixierten Schüttung mit Trägerlage und Schüttlage weist bevorzugt eine Luftdurchlässigkeit im Bereich von 800–1300 l/m²s, insbesondere zwischen 900 und 1200 l/m²s und ein Flächengewicht im Bereich von 350 bis 950 g/m², insbesondere zwischen 450 und 750 g/m² bei einer Lagendicke insbesondere im Bereich von 1 bis 6 mm auf.
Auf diese Weise wird eine stabile, gut zu verarbeitende und leistungsfähige Lage einer fixierten Schüttung bereitgestellt, die maschinell zu mehrlagigen Halbzeugen zusammengefasst werden kann.
In einer Ausführungsform weist die Adsorptionsfilterlage einen Schichtaufbau aus mehreren fixierten Schüttungen auf. So kann beispielsweise eine erste Lage einer fixierten Schüttung mit der Seite, auf der die Aktivkohle angeordnet ist (Aktivkohleseite), auf die Aktivkohleseite einer zweiten Lage fixierter Schüttung gelegt und mit dieser beispielsweise durch Verkleben verbunden werden. Dadurch wird ein Halbzeug mit zwei Träger- oder Deckschichten und dazwischen angeordneter Schüttlage gebildet. Derartige Halbzeuge können wiederum zur Erhöhung der Filtrationsleistung mehrfach übereinander angeordnet werden, beispielsweise zwischen 2 und 10 Halbzeugen, bevorzugt zwischen 3 und 7 Halbzeugen. Alternativ oder in Kombination sind auch Anordnungen denkbar, bei welchen jeweils die Trägerlage einer Lage einer fixierten Schüttung auf die Aktivkohlelage einer anderen fixierten Schüttung aufgelegt ist. Diese Anordnung kann dann durch eine gewendete Lage mit fixierter Schüttung oder eine Deckschicht abgeschlossen werden. Beispielsweise können zwischen 4 und 20 Lagen einer fixierten Schüttung aufeinander angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine Adsorptionslage zwischen Faserlagen des Filtermediums angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die zumindest eine Adsorptionslage eine Schüttung aus Aktivkohle oder einen offenporigen Schaum mit rieselfähiger Aktivkohle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine Adsorptionslage in einem die zumindest eine freie Faltenstirnkante umfassenden Randbereich des Filtermediums, insbesondere mittels Herausrieselns oder Herausbürstens der Aktivkohle, entfernt oder ausgespart. Der Randbereich kann also im Herstellungsprozess von vornherein nicht mit einer Adsorptionslage ausgestattet werden, wodurch der ausgesparte Randbereich entsteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aktivkohle in einem bezüglich des Randbereichs weiter innen liegenden Bereich, insbesondere mittels Klebstoffs, fixiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtermedium in einem die zumindest eine freie Faltenstirnkante umfassenden Randbereich des Filtermediums, insbesondere mittels Schweißens, Klebens oder Wachs versiegelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtermedium in einem die zumindest eine freie Faltenstirnkante umfassenden Randbereich flauschig und/oder weicher als in einem bezüglich des Randbereichs weiter innen liegenden Bereich ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtermedium benachbart zu dem die zumindest eine freie Faltenstirnkante umfassenden Randbereich verstärkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine freie Faltenstirnkante dazu eingerichtet, für das Abdichten mit dem Filtergehäuse gegen zumindest eine wandungsseitige Nase anzuliegen, in eine wandungsseitige Nut einzugreifen, gegen die Wandung unter Verbiegen eines der Faltenstirnkante zugeordneten Randabschnitts anzuliegen oder gegen die Wandung unter Stauchen eines der Faltenstirnkante zugeordneten Randabschnitts anzuliegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Stabilisierungseinrichtung vorgesehen, welche Falten des Filtermediums stabilisiert, wobei bevorzugt die Stabilisierungseinrichtung entlang einer die zumindest eine freie Faltenstirnkante aufweisenden Seite des Filtermediums abschnittsweise oder gänzlich offen ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Stabilisierungseinrichtung zumindest ein Seitenband, ein Kopfband und/oder eine an- oder abströmseitige Verstärkung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Seitenband mit Faltenstirnkanten des Filtermediums, das zumindest eine Kopfband mit einem Faltenende des Filtermediums und/oder die Verstärkung mit Faltenspitzen des Filtermediums verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Filtermedium eine mehreckige Gestalt auf, wobei sich die Seite zwischen zwei Ecken der mehreckigen Gestalt erstreckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform begrenzt die zumindest eine freie Faltenstirnkante zumindest abschnittsweise eine Öffnung, um zumindest einen Zapfen, welcher der Filteraufnahme zugeordnet ist, durch die Öffnung hindurch zwischen Falten des Filtermediums einzuführen.
Ferner wird eine Filteranordnung mit einem Filterelement, wie vorstehend beschrieben, und einem Filtergehäuse bereitgestellt, in welchem das Filterelement aufgenommen ist, wobei die zumindest eine freie Faltenstirnkante gegen eine Wandung der Filteraufnahme abdichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform dichtet die zumindest eine freie Faltenstirnkante im Stoß gegen die Wandung ab, und/oder die Abdichtung ist derart zwischen der zumindest einen freien Faltenstirnkante und der Wandung der Filteraufnahme vorgesehen, dass weniger als 3%, weiter bevorzugt weniger als 1% und noch weiter bevorzugt weniger als 0,1% eines anströmseitigen Luftvolumenstroms zwischen dem Filterelement und der Filteraufnahme hindurchströmen.
Das Filterelement ist insbesondere ein Innenraumfilter zum Filtern von Luft für den Innenraum eines Fahrzeugs oder Gebäudes. Bevorzugt ist der Innenraumfilter zum Einbau in eine Klimaanlage, insbesondere eines Fahrzeugs oder Gebäudes geeignet. D. h., das Filterelement weist die erforderliche Beschaffenheit, insbesondere Steifigkeit und Abdichtungseigenschaften, auf, um dieses auch tatsächlich in eine Klimaanlage einbauen zu können. Halbzeuge sind von dieser Definition ausgeschlossen. Das Filterelement kann in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen sowie in der Gebäudetechnik oder in Luftfahrzeugen Anwendung finden.
Die Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest ein Seitenband, ein Kopfband oder eine Verstärkung derselben kann mit dem Filtermedium randseitig stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, verschweißt oder verschmolzen sein. Dazu kann die Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest ein Seitenband, ein Kopfband oder eine Verstärkung derselben erhitzt und das Filtermedium in das erhitzte Material eingedrückt werden. Alternativ kann die Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest ein Seitenband, ein Kopfband oder eine Verstärkung derselben an das Filtermedium angespritzt sein. Weiterhin kann ein Klebstoff als Zusatzwerkstoff zum Einsatz kommen. Die Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest ein Seitenband, ein Kopfband oder eine Verstärkung derselben kann aus dem gleichen Material wie das Filtermedium hergestellt sein. Alternativ kann die Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest ein Seitenband, ein Kopfband oder eine Verstärkung derselben als Kunststoffspritzgussbauteil ausgebildet sein. Die Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest ein Seitenband, ein Kopfband oder eine Verstärkung derselben kann steif oder flexibel sein.
Das ”gefaltete” Filtermedium kann gefaltet oder wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zickzack- oder W-Faltungen bekannt. Das Filtermedium kann geprägt und anschließend an Prägekanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Materialfilterbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird. Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filtermedium in einem Schmelz-Blas-Verfahren hergestellt sein. Das Filtermedium kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyphenylsulfid oder Polytetrafluorethylen, aufweisen.
Die Fasern können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zur Maschinenrichtung orientiert sein.
Ein entsprechendes Filterelement dient der Filterung von Fluid, also gasförmigen und/oder flüssigen Medien, beispielsweise Luft. Das gasförmige Medium bzw. Luft umfasst hier auch Gas- bzw. Luft-Feststoffgemische oder Gas- bzw. Luft-Flüssigkeitsgemische. Beispielsweise kann eine Klimaanlage das Filterelement aufweisen. Das Filterelement kann eine Dichteinrichtung aufweisen, welche eine dem Filterelement zugeordnete Rohseite gegenüber einer Reinseite desselben abdichtet. Die Dichteinrichtung kann bauteilidentisch mit der Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest einem Seitenband, einem Kopfband oder einer Verstärkung derselben ausgeführt sein. Alternativ kann die Dichteinrichtung als Zusatzbauteil ausgebildet sein. So kann die Dichteinrichtung beispielsweise an dem Filtermedium, der Stabilisierungseinrichtung bzw. zumindest einem Seitenband, einem Kopfband oder einer Verstärkung derselben, dem Filterelement oder der Filteraufnahme angebracht sein.
Die für das bzw. die Filterelement(e) beschriebenen Merkmale gelten für das jeweils andere Filterelement und die Filteranordnung(en) entsprechend, und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen dabei:
1A bis 1D: eine Filteranordnung bzw. einen Innenraumfilter gemäß einer Ausführungsform;
2A und 2B: einen Innenraumfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3A und 3B: einen Innenraumfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4A und 4B: einen Innenraumfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform;
5A und 5B: eine Filteranordnung bzw. einen Innenraumfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform;
6: eine Filteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7A und 7B: eine Filteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
8A bis 8E: verschiedene Zustände eines Herstellungsverfahrens sowie Ausführungsformen verschiedener Filteranordnung;
9A und 9B: eine Filteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
10A und 10B: eine Filteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
11A und 11B: eine Filteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
12: eine Filteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsform(en) der Erfindung
1A zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Filteranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Filteranordnung 1 kann beispielsweise in einem Fahrzeug oder einem Gebäude, insbesondere in einer Klimaanlage derselben, Verwendung finden.
Die Filteranordnung 1 umfasst einen Innenraumfilter 2, welcher in einem Filtergehäuse 3 aufgenommen ist. Das Filtergehäuse 3 ist lediglich schematisch angedeutet, um den Blick auf den Innenraumfilter 2 freizugeben. Der Innenraumfilter 2 umfasst ein gefaltetes Filtermedium 4 und vorzugsweise eine Stabilisierungseinrichtung 5.
Das Filtermedium 4 umfasst beispielsweise ein zickzackförmig gefaltetes Filtermaterial, insbesondere ein Kunststoffvliesmaterial. Anstelle der zickzackförmigen Faltung könnte das Filtermedium 4 auch eine wellenförmige Faltung oder eine sonstige Faltung aufweisen. Anstelle eines Vliesmaterials kann das Filtermedium auch beispielsweise ein Gewebe oder Gelege umfassen.
Die Stabilisierungseinrichtung 5 dient allgemein der Stabilisierung von Falten des Filtermediums 4. Die Stabilisierungseinrichtung 5 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1A bis 1D mehrteilig ausgebildet und umfasst dabei eine beispielsweise abströmseitig angeordnete Verstärkung 6 in Form eines Gitters sowie ein Seitenband 7 und Kopfbänder 8, 9.
Das Gitter 6 ist in 1B in einer perspektivischen Ansicht näher dargestellt. Das Gitter 6 umfasst Längs- und Querelemente 10, 11 sowie einen diese umfassenden Rahmen 12. Der Rahmen 12 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine zu dem Filtermedium 4 korrespondierende Gestalt aufweisen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel weist das Filtermedium 4 eine fünfeckige Gestalt auf. Die fünfeckige Gestalt wird durch ein Rechteck gebildet, welches an seiner einen Ecke abgeschrägt ist. Der Rahmen 12 weist entsprechend auch diese fünfeckige Gestalt auf. Das Gitter 6 kann beispielsweise einstückig, insbesondere als Kunststoffspritzgussbauteil gebildet sein. Wie in 1C gezeigt, welche eine Ansicht l um 180° gedreht darstellt, ist das Gitter 6 auf Faltenspitzen 13 des Filtermediums 4 angeordnet. Das Gitter 6 kann mit den Faltenspitzen 13 insbesondere stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verklebt, verschmolzen oder verschweißt sein.
Weiter zeigt 1C die Kopfbänder 8, 9, welche mit einer jeweils zugeordneten Endfalte 14, 15 insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise verklebt, verschmolzen oder verschweißt sind. Die Kopfbänder 8, 9 können jeweils einen L-Winkel 16 aufweisen, welcher mit Faltenspitzen 17 des Filtermediums 4 gegenüberliegend den Faltenspitzen 13 insbesondere stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verklebt, verschmolzen oder verschweißt ist. Das in 1A gezeigte Seitenband 7 ist mit Faltenstirnkanten 18 des Filtermediums 4 insbesondere stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verklebt, verschmolzen oder verschweißt. Das Seitenband 7 kann mit den Kopfbändern 8, 9 einteilig oder einstückig gebildet sein.
Die Kopfbänder 8, 9 und das Seitenband 7 können beispielsweise aus einem Vliesmaterial gefertigt sein. Alternativ können sie in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sein und eine steife Gestalt aufweisen.
Der Stabilisierungseinrichtung 5 ist entlang einer ersten und einer zweiten Seite 19, 20 des Filtermediums 4 gänzlich offen ausgebildet. D. h., entlang der Seiten 19, 20 ist kein Element der Stabilisierungseinrichtung 5, insbesondere kein Seitenband, vorgesehen. Die Seiten 19, 20 umfassen dabei jeweils eine Vielzahl von freien Faltenstirnkanten 21 des Filtermediums 4. Mit einer einzelnen Faltenstirnkante 21 ist die stirnseitige, Faserende aufweisende, insbesondere durch Zuschneiden des Filtermediums erzeugte Faltenfläche zwischen zwei benachbarten Faltenspitzen (auch als Falt- oder Prägekanten bezeichnet) 13, 17 einer jeweiligen Falte gemeint, wie in 1C beispielhaft für eine Falte 30 illustriert. Die erste Seite 19 zieht sich von einer ersten Ecke 22 zu einer zweiten Ecke 23 und die zweite Seite 20 von der zweiten Ecke 23 hin zu einer dritten Ecke 24 der fünfeckigen Gestalt des Filtermediums 4. Die zweite Seite 20 ist schräg zu dem Verlauf der Falten 28–33 orientiert, beispielsweise mit einem Winkel zwischen 10° und 80°. Im Bereich der Ecken 22, 24 enden jeweils die Kopfbänder 8, 9. Dadurch, dass die Seiten 19, 20 somit offen ausgebildet sind, ist der Zugang zu Faltenzwischenräumen 25 in einer Ebene E (siehe 1C), in welcher sich das Filtermedium 4 flächig erstreckt, freigegeben. Im Betrieb des Innenraumfilters 2 wird das Filtermedium 4 von Luft L senkrecht zur Ebene E, also von der Anströmseite AN hin zur Abströmseite AB, durchströmt.
Das Filtergehäuse 3 weist Zapfen 26 auf, welche sich von einer in 1A und 1D gezeigten Seitenwand 27 des Filtergehäuses 3 in den von dem Filtergehäuse 3 umschlossenen Innenraum erstrecken. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind zwei Zapfen 26 vorgesehen. Alternativ könnte auch nur ein Zapfen 26 oder es könnten auch mehr als zwei, beispielsweise drei Zapfen 26 vorgesehen sein.
Wird der Innenraumfilter 2 in der Richtung R in der Ebene E in das Filtergehäuse 3 eingeschoben, so fahren die Zapfen 26 über die erste Seite 19 in die in der Richtung R offenen Faltenzwischenräume 25 ein. Die entsprechende Öffnung der Faltenzwischenräume 25 ist mit 25a bezeichnet. Die Zapfen 26 erstrecken sich somit parallel zu den Falten des Filtermediums 4. Bei den Faltenzwischenräumen 25 handelt es sich bevorzugt um speziell ausgesparte Bereiche in dem Filtermedium 4. Diese können beispielsweise erzeugt werden, wie in 10 illustriert. 10 zeigt insoweit zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele. Links ist dargestellt, dass eine Falte 28 des Filtermediums 4 mit einer geringeren Höhe H ausgeführt sein kann, als die an die Falte 28 angrenzenden Falten 29. Rechts ist in 1C dargestellt, dass der Faltenzwischenraum 25 dadurch geschaffen werden kann, dass der Faltenabstand variiert. Entsprechend ist die Falte 30 weiter aufgespreizt, als die an diese angrenzenden Falten 31.
Die Zapfen 26 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einem runden Querschnitt ausgeführt. Alternativ könnten diese auch einen eckigen oder anders gearteten Querschnitt aufweisen. Über die Zapfen 26 und diesen jeweils zugeordneten Faltenzwischenräumen 25 wird erreicht, dass nur der richtige Typ Innenraumfilter 2 in das Filtergehäuse 3 eingesetzt werden kann. Dadurch werden Fehlfunktionen vermieden.
Die Faltenstirnkanten 21 der ersten und zweiten Seite 19, 20 können versiegelt ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich können diese mit einer nicht gezeigten Dichtung vorgesehen sein, mittels derer der Innenraumfilter 2 gegenüber dem Filtergehäuse 3, insbesondere der Wandung 27 aus 1D, abdichtet. Eine weitere Möglichkeit, um eine Abdichtung zwischen dem Innenraumfilter 2 und dem Filtergehäuse 3 zu erzielen, kann darin bestehen, das Filtermedium 4 in einem die Faltenstirnkanten 21 umfassenden Randbereich 42 aus einem anderen Material zu fertigen als einen weiter innenliegenden Bereich 43 des Filtermediums 4. Das andere Material kann aus einem abdichtenden, insbesondere weicheren, Werkstoff gefertigt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform, um die gewünschte Abdichtung zu erzielen, ist in 1D näher illustriert. Diese zeigt ausschnittsweise und beispielhaft zwei Falten 32, 33 angrenzend an die Wandung 27 des Filtergehäuses 3. Die Falten 32, 33 sind in dem Bereich 42 an ihren Faltenstirnkanten 21 ausgefranst. Die ausgefransten Faserenden sind mit 35 bezeichnet. Das Filtermedium 4 ist benachbart zu den ausgefransten Faserenden 35 mit einer Leimraupe 36 verstärkt. Die ausgefransten Faserenden 35 können beispielsweise durch Aufrauen des Filtermediums 4 des entsprechenden Vliesmaterials, Gewebes oder Geleges erzeugt werden.
Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele gemäß den 2A bis 4B erläutert, wobei lediglich auf die Besonderheiten gegenüber den 1A bis 1D eingegangen wird.
Die 2A und 2B illustrieren gleichzeitig eine erste und zweite Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform umfasst die Stabilisierungseinrichtung 5 ausschließlich die Verstärkung 6. D. h., insbesondere das Seitenband 7 sowie die Kopfbänder 8, 9 aus 1A sind nicht vorgesehen. Um gleichwohl eine ausreichende Verstärkung des Filtermediums 4 zu erzielen, kann der Rahmen 12 mit einem Rand 37 vorgesehen sein. Der Rand 37 erstreckt sich, wie in 2A zu sehen ist, teilweise über die die Endfalte 14 des Filtermediums 4 aufweisende Seite, über die die Faltenstirnkanten 18 aufweisende Seite des Filtermediums 4 sowie über die die Endfalte 15 aufweisende Seite des Filtermediums 4. Die somit erzielte teilweise Einfassung des Filtermediums 4 bewirkt eine Verstärkung desselben insbesondere in der Ebene E.
Weiter ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 1A bei dem Ausführungsbeispiel nach 2A das Gitter 6 nicht auf der Abströmseite AB, sondern auf der Anströmseite AN angeordnet.
Die anhand der 2A illustrierte zweite Ausführungsform zeigt, dass die Stabilisierungseinrichtung 5 die Seiten 19, 20 nicht gänzlich aussparen muss, um das Einführen der Zapfen 26 zu ermöglichen. Demgemäß ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die Seiten 19, 20 – hier für die Seite 19 illustriert – nur abschnittsweise offen ausgebildet sind, so dass lediglich zumindest eine Faltenstirnkante 21 oder – wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel – zwei aneinander angrenzende Faltenstirnkanten 21, 21' frei, d. h. seitenbandlos, ausgebildet sind. Entsprechend ist ein Seitenband 38 vorgesehen, welches im Bereich des Faltenzwischenraums 25 vollständig ausgespart ist, so dass im Ergebnis zwei Seitenbandabschnitte 44, 45 gebildet werden. Eine solche abschnittsweise Aussparung der Stabilisierungseinrichtung 5 kann insbesondere im Vergleich zu einem Vorsehen von Löchern im Seitenband 38 herstellungstechnisch einfacher zu realisieren sein, beispielsweise durch: 1. Zerschneiden des Seitenbands 38 und 2. zu dem ersten Seitenbandabschnitt 44 versetztes Ankleben des zweiten Seitenbandabschnitts 45 an der Seite 19 des Filtermediums 4. Das Seitenband 38 könnte insbesondere auch bei jedem anderen der hier gezeigten Ausführungsbeispiele verwendet werden.
Anhand der 3A und 3B wird ein Ausführungsbeispiel illustriert, bei welchem das Gitter 6 einteilig, insbesondere einstückig, mit dem Seitenband 7 gebildet ist. Kopfbänder sind in diesem Fall – obgleich nicht ausgeschlossen – nicht vorgesehen. Die so gebildete Stabilisierungseinrichtung 5 kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil hergestellt sein.
Vorzugsweise ist das Seitenband 7 mit einer Tasche 39 gebildet. Die die Faltenkanten 18 aufweisende Seite des Filtermediums 4 ragt in die Tasche 39 hinein. Der die taschenförmige Geometrie ausbildende Rand 40 des Seitenbands 7 fasst somit das Filtermedium 4 ein. Er kann sich dazu entlang der An- und Abströmseite AN, AB sowie der den Endfalten 14, 15 zugeordneten Seiten des Filtermediums 4 erstrecken.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4A und 4B weist das Filtermedium 4 eine rechteckige Gestalt auf. Dabei spart die Stabilisierungseinrichtung 5 eine der vier Seiten, nämlich die Seite 19, gänzlich aus. Aber auch das Seitenband 7 könnte fehlen, so dass das Filtermedium 4 an gegenüberliegenden Seiten offen ausgebildet wäre.
Weiter ist im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen die Verstärkung 6 nicht als Gitter, sondern als zwei parallele Leisten 41 ausgeführt, welche sich jeweils entlang der Abströmseite AB von dem Kopfband 8 hin zu dem gegenüberliegenden Kopfband 9 erstrecken und mit diesen jeweils fest, insbesondere stoffschlüssig, verbunden sind. Die Leisten 41 können beispielsweise als Kunststoffspritzgussteile gefertigt sein. Die Leisten 41 sind jeweils mit Faltenspitzen 17 des Filtermediums 4 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, verschmolzen oder verschweißt.
5A zeigt als Teil einer Anordnung 1 einen vorzugsweise als Kombifilterelement ausgebildeten Innenraumfilter 2, welcher ein gefaltetes Filtermedium 4 aufweist. Der Innenraumfilter 2 kann, muss aber nicht, eine Beschaffenheit aufweisen, die den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entspricht, soweit nachstehend nichts Gegenteiliges angegeben ist. Dies gilt auch umgekehrt, so dass die Ausführungsformen der 1A bis 4B gemäß den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen weitergebildet sein können.
In Ergänzung der vorstehenden Erläuterungen zu möglichen Ausführungsformen des gefalteten Filtermediums 4 sei an dieser Stelle betont, dass die Falten 29, 30 (lediglich beispielhaft sind zwei der Falten mit Bezugszeichen versehen worden) eine variierende Höhe H aufweisen. Ferner kann der Faltenabstand zwischen den Falten 29, 30 variieren, so dass die Distanz A1 ungleich der Distanz A2 ist. Das Filtermedium 4 kann selbsttragend ausgeführt sein, d. h. die Falten 29, 30 sind bei einer bestimmungsgemäßen Durchströmung im Filterbetrieb formstabil.
Der Innenraumfilter 2 bzw. das Filtermedium 4 kann in der Draufsicht, also in der Ebene E seiner flächigen Erstreckung, eine rechteckige Gestalt (in durchgezogener Linie gezeigt) oder eine trapezförmige Gestalt (in strichpunktierter Linie gezeigt) aufweisen. Allerdings ist auch eine dreieckige, fünf- oder mehreckige, runde, halbkreisförmige (in gestrichelter Line gezeigt) oder ovale Gestalt denkbar. Auch eine einfach oder mehrfach gebogene Gestalt des Filtermediums 4 ist möglich, wie später noch näher erläutert.
Das Filtermedium 4 umfasst, wie in dem Teilquerschnitt aus 5B zu sehen, einen Lagenaufbau, welcher bspw. zumindest eine Adsorptionslage 50 mit Aktivkohle umfasst. Die Adsorptionslage 50 kann bspw. eine Schüttung aus Aktivkohle oder einen offenporigen Schaum mit rieselfähiger Aktivkohle umfassen.
Des Weiteren kann der Lagenaufbau ein oder mehrere Faserlagen 51, 52 aufweisen. Zumindest eine der Faserlagen 51, 52 kann als Partikelfilter, insbesondere Feinfilter zum Herausfiltern von Partikeln mit einem Durchmesser 10 μm und größer, bevorzugt 2,5 μm und größer, ausgebildet sein. Ferner können ein oder mehrere der Filterlagen 51, 52 einen antimikrobiellen Stoff, beispielsweise Nanosilber, und/oder einen antiallergenen Stoff, beispielsweise Polyphenole, aufweisen. Insbesondere kann ein und dieselbe Filterlage 51 den antimikrobiellen Stoff und den antiallergenen Stoff aufweisen. Die andere Filterlage 52 fungiert dann bevorzugt als Partikelfilter.
Der Innenraumfilter 2 kann gänzlich (gezeigt in 5A) oder teilweise ohne zusätzliche, an diesem angebrachte Dichtungen oder Stabilisierungselemente, wie Seitenbänder, ausgeführt sein. Nicht nur wird dadurch die Herstellung erleichtert, auch ggf. weil Bauteile eingespart werden können. Vielmehr kann sich dadurch auch eine bessere Verformbarkeit des Innenraumfilters 2 ergeben, wie in Zusammenhang mit 9A bis 12 näher erläutert. Grundsätzlich kann sich somit eine Verbiegbarkeit der Innenraumfilters 2 um eine (oder auch mehrere) Achse(n) N, welche in der Ebene E (siehe auch 10A) seiner flächigen Erstreckung liegt, ergeben. Daneben ist es auch denkbar, den Innenraumfilter mit einer stauchbaren Stabilisierungseinrichtung 5 (siehe 1A), bspw. einem stauchbaren Seitenband 7 oder einem stauchbaren Gitter 6 auszuführen. Dazu kann die Stabilisierungseinrichtung 5 bzw. können deren Elemente aus einem elastischen Material, bspw. Kunststoff, gebildet sein.
Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf den in durchgezogener Linie dargestellten, rechteckigen Innenraumfilter 2, gelten aber entsprechend für jede andere Geometrie. Für den Einsatz in einer Klimaanlage oder dergleichen wird der Innenraumfilter 2 in ein Filtergehäuse 3 der Anordnung 1 über eine Einschuböffnung 3a eingeschoben. Das Einschieben in das Filtergehäuse 3 kann in einer Richtung parallel zur Faltenerstreckung (wie beispielhaft oben rechts illustriert) oder senkrecht dazu (wie beispielhaft unten rechts illustriert) erfolgen. Dabei kommen ein, mehrere oder alle Faltenstirnkanten 21, 21' (lediglich zwei der Faltenstirnkanten sind beispielhaft mit Bezugszeichen versehen) einer oder mehrerer Seiten 19, 20 gegen eine jeweils zugeordnete Wandung 27 des Filtergehäuses 3 abdichtend zum Liegen. Um die Dichtwirkung zu verbessern, kann der Innenraumfilter 2 an seinen gegenüberliegenden Seiten 19, 20 eingeklemmt werden. Die Abdichtung zwischen den freien Faltenstirnkante 21, 21' bzw. den Seiten 19, 20 und den Wandungen 27 des Filtergehäuses 3 kann derart vorgesehen sein, dass weniger als 3%, weiter bevorzugt weniger als 1% und noch weiter bevorzugt weniger als 0,1% eines anströmseitigen Luftvolumenstroms L zwischen dem Innenraumfilter 2 und dem Filtergehäuse 3 hindurchströmen. Die Wandung(en) 27 können den Zapfen 26 aus 1A aufweisen. Zwecks der Montage könnte der Innenraumfilter 2 bei dem Filtergehäuse 3 in 5A rechts unten dann von oben in dieses eingesetzt und nicht eingeschoben werden.
Verschiedene Ausführungsformen, wie die gewünschte Abdichtung im Einzelnen erzielt werden kann, sind nachfolgend in Zusammenhang mit den 6 bis 8E näher erläutert.
6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt im Bereich einer Wandung 27 aus 5A gemäß einer Ausführungsform. Die Wandung 27 umfasst mehrere Nasen 53, welche von der Wandung 27 ab- und in einen jeweiligen Faltenzwischenraum 25 hineinragen. Die Falten 29, 30 des Innenraumfilters 2 liegen mit ihren jeweiligen zwei Stirnkanten 21, 21' gegen einen jeweils zugeordneten Nasenflügel 54 seitlich an, wodurch die gewünschte Abdichtung geschaffen wird. Die Nasen 53 und/oder die gesamte Wandung 27 kann beispielweise aus Polyurethan (PU)-schaum oder einem anderen Kunststoff hergestellt sein.
7A zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt im Bereich einer Wandung 27 aus 5A gemäß einer weiteren Ausführungsform. 7B zeigt einen Schnitt VII-VII aus 7A. Die Wandung 27 ist mit einer Nut 55 gebildet, welche dem Profil der Faltenstirnkanten 21, 21' folgt, mithin gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen zickzackförmigen Verlauf aufweist. Die Nut 55 kann, wie in 7B gezeigt, spitz zulaufen, also einen bspw. dreieckigen Querschnitt aufweisen. Die Falten 29, 30 tauchen mit ihren Faltenstirnkanten 21, 21' in die Nut 55 ein, wobei es insbesondere aufgrund einer Klemmung einer jeweiligen Faltenstirnkante 21, 21' in der Nut 55 bedingt durch deren sich verjüngende Gestalt zu der gewünschten Abdichtung kommt. Die Nut 55 und/oder die gesamte Wandung 27 kann bspw. aus Polyurethan (PU)-schaum oder einem anderen Kunststoff hergestellt sein.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Wandung 27 aus einem Vlies zu bilden bzw. mit einem solchen zu beschichten. Die gegen das Vlies anliegenden Faltenstirnkanten 21, 21' schaffen bei dieser Ausführungsform die gewünschte Abdichtung.
8A zeigt einen Schnitt VIII-VIII aus 5A gemäß einer Ausführungsform. Dargestellt ist das Faltenende einer Falte 29 quer zur Maschinenrichtung M. Das Faltenende umfasst einen Randbereich 42 und einen weiter innenliegenden Bereich 43. Die Breite B des Randbereichs 42 kann beispielsweise zwischen 1 und 3 mm betragen. Im Unterschied zu dem weiter innenliegenden Bereich 43, welcher insbesondere auch einen Mittenbereich des Filtermediums 4 umfassen kann, weist der Randbereich 42 keine Adsorptionslage 50 mit Aktivkohle auf, um ein ungewolltes Herausrieseln beim Handhaben und Betreiben des Innenraumfilters 2 zu vermeiden. Die Adsorptionslage 50 kann entweder schon bei der Herstellung des Filtermediums 4 nicht in dem Randbereich 42 vorgesehen (entspricht einer Aussparung des Randbereichs 42) oder alternativ später wieder entfernt werden.
In der ersteren Variante kann in den Randbereich 42 anstelle der Aktivkohle eine erhöh te Menge Klebstoff eingebracht werden. Dies kann beispielsweise über eine in 8D dargestellte Applikationseinrichtung 56 erfolgen. Diese weist in einem korrespondierenden Randbereich 42' mehr Klebstoffdüsen auf, als in einem korrespondierenden weiter innenliegenden Bereich 43'.
In der zweiten Variante kann das Entfernen der Adsorptionslage 50 aus dem Randbereich 42 insbesondere durch Herausbürsten oder Herausrieseln (insbesondere Schwerkraft unterstützt) der Aktivkohle geschehen. Vorzugsweise erfolgt ein Klebstoffstoffauftrag nur in dem weiter innenliegenden Bereich 43, nicht jedoch in dem Randbereich 42. Aus prozesstechnischen Gründen können dann im Herstellungsprozess trotzdem beide Bereiche 42, 43 mit Aktivkohle belegt werden, wobei die Aktivkohle anschließend wieder aus dem Randbereich 42 entfernt wird.
Wird nun der Innenraumfilter 2 in das Filtergehäuse 3 eingesetzt, kann vorgesehen sein, dass sich der Randbereich 42 – wie in 8B gezeigt – nach oben oder unten abknickt oder abbiegt und dabei die Faltenstirnkante 21 zumindest teilweise dichtend gegen die Wandung 27 anliegt. Oder aber, der Randbereich 42 wird gegen die Wandung 27 gestaucht (wie in 8C gezeigt), wodurch die gewünschte Abdichtung erzielt wird.
In einer weiteren in 8E gezeigten Ausführungsform wird die Adsorptionslage 50 nicht entfernt. Um dennoch ein ungewolltes Herausrieseln der Aktivkohle beim Handhaben und Betrieb des Innenraumfilters 2 zu vermeiden, wird der Randbereich 42 oder auch das gesamte Filtermedium 4 insbesondere an den Faltenstirnkanten 21, 21' desselben versiegelt (hier beispielhaft durch eine Schweißnaht 57 angedeutet). Für das Versiegeln kommen diverse Verfahren in Betracht: Versiegeln durch Ultraschallschweißen oder Heißluftschweißen, auch unter Verwendung von Zusatzmaterial, bspw. eines Zusatzvlieses, und/oder unter Verwendung eines Scheidegeräts (insbesondere Konusring), das gleichzeitig schneidet und schweißt (dadurch kann in einem Schnitt/Schweißvorgang ein Filtermediumrohmaterial durchtrennt werden, wobei die außenseitigen Ränder des Filtermediums 4 erzeugt und versiegelt werden, vgl. die Schweißnaht 57); Versiegeln unter Verwendung von Wachs, Dispersionskleber (Hirschleim), Zwei-Komponenten-Kleber oder Schmelzkleber. Das Abdichten erfolgt dann bspw. auf identische Weise, wie in Zusammenhang mit den 8B und 8C beschrieben.
Ferner kann das Versiegeln auch mit der Ausführungsform kombiniert werden, bei welcher die Adsorptionslage 50 in dem Randbereich 42 entfernt oder ausgespart wird (8A). Beispielsweise kann das Versiegeln entlang des Randbereichs 42 (also in die Papierebene hinein bzw. entlang des Verlaufs der Stirnkanten 21, 21') zumindest in einem Bereich 58 außenseitig hinter einem Ende (quer zur Maschinenrichtung M, vgl. 5A) der Adsorptionslage 50 oder über den gesamten Randbereich 42 erfolgen.
In Bezug auf sämtliche vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sei betont, dass das Versiegeln und/oder Entfernen/Weglassen der Adsorptionslage 50 in dem Randbereich 42 vor oder nach dem Falten (Plissieren) des Filtermediums 4 erfolgen kann.
9A illustriert in einer Draufsicht ein trapezförmiges Filtergehäuse 3, in welches ein – in einem entspannten Zustand rechteckförmiger – Innenraumfilter 2 (9B) eingeschoben und bevorzugt dort zumindest abschnittsweise eingeklemmt gehalten ist. Vorteilhaft kann durch die trapezförmige Gestalt des Filtergehäuses 3 ein Freiraum für die Durchführung auszusparender Leitungen 59 oder dergleichen (bspw. in einem Kraftfahrzeug) geschaffen werden. Diese Verformbarkeit ergibt sich vorteilhaft dadurch, dass der Innenraumfilter 2 keine die Verformung behindernde Stabilisierungseinrichtung und/oder Dichtungseinrichtungen aufweist.
Ähnlich zeigen auch die 10A und 10B eine Ausführungsform, welche von der guten Verformbarkeit des vorliegenden Innenraumfilters 2 profitiert. Das Filtergehäuse 3 aus 10A weist eine rechteckige Einschuböffnung 3a auf. Das Filterelement 2 aus 10B wird im Bereich der der Einschuböffnung 3a gegenüberliegenden Wandung 27 des Filtergehäuses 3 jedoch in eine (liegende) S-Form zwangsgeführt. Hierzu kann das Filtergehäuse Führungsmittel 60 aufweisen. Zweck der S-Form ist die Schaffung eines Freiraums für die Durchführung auszusparender Leitungen 59 oder dergleichen (bspw. in einem Kraftfahrzeug).
Ferner illustrieren 11A und 11B eine Ausführungsform, bei welcher ein rechteckiges Filterelement 2 durch einen Kanal 61 in ein in der Draufsicht trapezförmiges Filtergehäuse 3 geschoben wird. Da der Kanal 61 kleinere Abmessungen aufweist als der Innenraumfilter 2 in seinem entspannten Zustand, muss der Innenraumfilter 2 vor dem Durchschieben komprimiert werden. In dem Filtergehäuse 3 wird der Innenraumfilter 2 dann in einem nur teilweise entspannten Zustand gehalten – dies wegen der von dem Innenraumfilter 2 abweichenden Geometrie des Filtergehäuses 3. Insbesondere auch wegen des an seinen Seiten 19, 20 verspannten Zustands des Innenraumfilters 2 in dem Filtergehäuse wird eine gute Dichtwirkung erzielt.
Schließlich zeigt 12 in einem schematischen Querschnitt ein Filtergehäuse 3 mit einem hantelförmigen Querschnitt. In dieses ist ein im entspannten Zustand im Querschnitt rechteckiger Innenraumfilter 2 eingeschoben (in einer Richtung senkrecht zur Querschnittsebene). Alternativ kann der Innenraumfilter 2 auch mit einer variierenden Faltenhöhe H gebildet sein, so dass der Innenraumfilter 2 auch in seinem entspannten Zustand selbst einen hantelförmigen Querschnitt aufweist.
Obwohl die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie auf diese nicht beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. ”Ein” schließt vorliegend keine Vielzahl aus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005048841 B3 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 9277:2003-05 [0037]
ISO 9347 [0041]

Claims

Innenraumfilter (2) zum Einbau in eine Klimaanlage, mit einem gefalteten Filtermedium (4), wobei das Filtermedium (4) zumindest eine freie Faltenstirnkante (21, 21') aufweist, welche zumindest abschnittsweise eine Öffnung (25a) begrenzt, um zumindest einen Zapfen (26), welcher einem Filtergehäuse (3) zur Aufnahme des Innenraumfilters (2) zugeordnet ist, durch die Öffnung (25a) hindurch zwischen Falten (28–33) des Filtermediums (4) einzuführen.
Innenraumfilter nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Stabilisierungseinrichtung (5), welche Falten (28–33) des Filtermediums (4) stabilisiert, wobei bevorzugt die Stabilisierungseinrichtung (5) entlang einer die zumindest eine freie Faltenstirnkante (21, 21') aufweisenden Seite (19) des Filtermediums (4) abschnittsweise oder gänzlich offen ausgebildet ist.
Innenraumfilter nach Anspruch 2, wobei die Stabilisierungseinrichtung (5) zumindest ein Seitenband (7), ein Kopfband (8, 9) und/oder eine an- oder abströmseitige Verstärkung (6, 41) aufweist.
Innenraumfilter nach Anspruch 3, wobei das zumindest eine Seitenband (7), das zumindest eine Kopfband (8, 9) und/oder die zumindest eine Verstärkung (6, 41) einteilig oder einstückig miteinander gebildet sind.
Innenraumfilter nach Anspruch 3 oder 4, wobei das zumindest eine Seitenband (7), das zumindest eine Kopfband (8, 9) und/oder die zumindest eine Verstärkung (6, 41) das Filtermedium (4) umgreifen.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 3–5, wobei die Verstärkung (6) als Gitter ausgebildet ist.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 3–5, wobei die Verstärkung (41) zumindest eine Strebe aufweist, welche an ihren jeweiligen Enden mit gegenüberliegenden Kopfbändern (8, 9) der Stabilisierungseinrichtung (5) verbunden ist.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 3–7, wobei das zumindest eine Seitenband (7) mit Faltenstirnkanten (18) des Filtermediums (4), das zumindest eine Kopfband (8, 9) mit einem Faltenende (14, 15) des Filtermediums (4) und/oder die Verstärkung (6, 41) mit Faltenspitzen (17) des Filtermediums (4) verbunden ist.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Filtermedium (4) eine mehreckige Gestalt aufweist, wobei sich die Seite (19) zwischen zwei Ecken (22, 23) der mehreckigen Gestalt erstreckt.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zumindest eine erste Falte (28) des Filtermediums (4) für das Einführen des zumindest einen Zapfens (26) eine geringere Höhe (H) als eine an diese angrenzende, zweite Falte (29) aufweist.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Filtermedium (4) zur Schaffung einer Abdichtung mit einer Wandung (27) des Filtergehäuses (3) in einem die zumindest eine freie Faltenstirnkante (21, 21') umfassenden Bereich (42) weicher als in einem weiter innen liegenden Bereich (43) ausgebildet ist.
Innenraumfilter nach Anspruch 11, wobei das Filtermedium (4) benachbart zu dem die zumindest eine freie Faltenstirnkante (21, 21') umfassenden Bereich (42) verstärkt ist.
Filteranordnung (1) mit einem Innenraumfilter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem Filtergehäuse (3), in welchem der Innenraumfilter (2) aufgenommen ist, wobei das Filtergehäuse (3) zumindest einen Zapfen (26) aufweist, welcher sich durch die Öffnung (25a) hindurch zwischen Falten (28–33) des Filtermediums (4) erstreckt.
Filteranordnung nach Anspruch 13, wobei sich der zumindest eine Zapfen (26) parallel zu den Falten (28–33) des Filtermediums (4) erstreckt.
Filteranordnung nach Anspruch 13 oder 14, wobei sich der zumindest eine Zapfen (26) in einem von der ersten Falte (28) ausgesparten Bereich (25) erstreckt.