DE102019102104A1 - Filter element, filter arrangement with such a filter element and use of the filter arrangement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zur Filtration eines Fluidstroms (L), wobei das Filterelement (10) ein einen Faltenbalg (2) bildendes mit Falten (4) versehenes Filtermedium (1) aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Filterelement zu schaffen, welche eine bessere Abdichtung zwischen Filterelement und einer umgebenden Filteraufnahme ermöglichen. Erfindungsgemäß ist das Filtermedium (1) dazu mehrlagig aufgebaut und weist ein Feinstfaserfiltermaterial (7, 8, 9) auf und mindestens ein Faltenauslauf (3) des Faltenbalgs (2) ist konvex nach außen gewölbt (5). Die Erfindung betrifft auch eine Filteranordnung (100) mit einem solchen Filterelement (10) und die Verwendung der Filteranordnung (100) in einem Kfz.The invention relates to a filter element (10) for filtering a fluid flow (L), the filter element (10) having a filter medium (1) which is provided with folds (4) and forms a bellows (2). The object of the present invention is to provide a filter element which enables a better seal between the filter element and a surrounding filter holder. According to the invention, the filter medium (1) is constructed in several layers and has a fine fiber filter material (7, 8, 9) and at least one fold outlet (3) of the bellows (2) is convexly curved outwards (5). The invention also relates to a filter arrangement (100) with such a filter element (10) and the use of the filter arrangement (100) in a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement gemäß dem Anspruch 1, eine Filteranordnung mit einem solchen Filterelement gemäß Anspruch 13 und die Verwendung der Filteranordnung in einem Kfz gemäß Anspruch 14.The invention relates to a filter element according to claim 1, a filter arrangement with such a filter element according to claim 13 and the use of the filter arrangement in a motor vehicle according to claim 14.

Stand der TechnikState of the art

Filterelemente mit zick-zack-förmig gefalteter Filterbahn, insbesondere aus Vliesstoff, werden für die verschiedensten Anwendungszwecke hergestellt. Beispielsweise werden sie zum Filtrieren von Frischluft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, aber auch in Anlagen zum Klimatisieren von Räumen benutzt. In Kraftfahrzeugen werden solche Filterelemente in entsprechende Aufnahmeeinrichtungen, wie z. B. Filterrahmen und/oder Filtergehäuse, eingesetzt.Filter elements with a zigzag-folded filter sheet, in particular made of nonwoven, are manufactured for a wide variety of applications. For example, they are used to filter fresh air for the interior of a motor vehicle, but also in systems for air conditioning rooms. In motor vehicles, such filter elements are inserted into corresponding receiving devices, such as, for. B. filter frame and / or filter housing used.

Nachteilig an solchen Filterelementen bzw. einer solchen Filteranordnung ist, dass es insbesondere an den stirnseitigen Enden der Filterelemente zu Leckagen kommen kann. Diese können im Dauerbetrieb zu Verwerfungen bzw. Deformation der angrenzenden Falten führen, wodurch sich der Bypasseffekt noch zusätzlich verstärkt und schließlich eine unzureichende Filterflächennutzung die Folge sein kann. Hierdurch besteht die Gefahr, dass die zulässigen technischen Leckageanforderungen nicht mehr erfüllt werden könnten. Bei besonderen Anforderungen an die Dichtigkeit ist man daher zunehmend dazu übergegangen, im Stirnbereich des Filterelements zusätzliche Dicht- und/oder Versteifungselemente, wie z. B. Labyrinthdichtungen, Schäume, Profile oder insbesondere zusätzliche Vliesstoff- oder Textilkanten in unterschiedlichster Ausführungsform usw. zur Abdichtung vorzusehen.A disadvantage of such filter elements or of such a filter arrangement is that leakages can occur in particular at the front ends of the filter elements. In continuous operation, these can lead to warping or deformation of the adjacent folds, which increases the bypass effect even more and can ultimately result in inadequate use of the filter surface. As a result, there is a risk that the permissible technical leakage requirements could no longer be met. With special requirements for tightness, there has therefore been an increasing trend towards additional sealing and / or stiffening elements, such as, for example, in the end region of the filter element. B. labyrinth seals, foams, profiles or in particular additional nonwoven fabric or textile edges in a wide variety of embodiments, etc. to provide for sealing.

Die DE 102 41748 A1 offenbart ein Filterelement mit einem zick-zack gefalteten Filterpack, wobei in mindestens einer zur Faltung parallelen Stirnseite des Faltenpacks ein Versteifungselemente vorgesehen ist.The DE 102 41748 A1 discloses a filter element with a zigzag folded filter pack, a stiffening element being provided in at least one end face of the fold pack parallel to the fold.

In der EP 1 611 938 B1 wird ein Filterelement mit einer im Wesentlichen zick-zack-förmig gefalteten Filterbahn aus Vliesstoff zum Einsetzen in einen Filterrahmen oder ein Filtergehäuse gezeigt, mit wenigstens einer stirnseitig angeordneten, im Wesentlichen plan ausgebildeten Wandung. Das Filterelement weist in Faltenrichtung gesehen wenigstens ein stirnseitiges Ende auf, das als Endfalte oder als Faltenauslauf bezeichnet werden kann, und welches definiert konvex nach außen gewölbt ist, um eine bessere Dichtwirkung zu erzielen.In the EP 1 611 938 B1 A filter element with a substantially zigzag-shaped filter web made of nonwoven fabric for insertion into a filter frame or a filter housing is shown, with at least one essentially flat wall arranged on the end face. When viewed in the direction of the folds, the filter element has at least one front end, which can be referred to as an end fold or as a fold outlet, and which is convexly curved outwards in order to achieve a better sealing effect.

Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen Ausgestaltung des Filterelements die konvex ausgewölbte Endfalte nicht vollflächig an der Wandung der Aufnahme anliegt und die Abdichtung somit den zunehmend strengeren Anforderungen an Expositionsgrenzwerten für PM1 und PM2,5 nicht genügt. Es verbleiben Bypässe, durch welche Partikel bzw. Schadstoffe die Filteranordnung passieren können.It has been shown that with such a configuration of the filter element, the convexly arched end fold does not lie completely over the wall of the receptacle, and the seal therefore does not meet the increasingly strict requirements for exposure limit values for PM1 and PM2.5. There are bypasses through which particles or pollutants can pass the filter arrangement.

Umfasst das Filterelement eine Adsorptionsschicht aus porösem Material, beispielsweise Aktivkohlepartikel, so besteht die Gefahr, dass das Material an den Schnittkanten und am Faltabschnitt des Faltenauslaufs aus dem Filterelement herausrieselt. Verstärkt wird dieses Problem, wenn die Schnittkanten an einer Filteraufnahme, beispielsweise einer Wand eines Filterrahmens reiben und es zu Vibrationen kommt. Gelangen Kohlepartikel deshalb auf die Reingasseite des Filterelements, so stellt dies eine unerwünschte Verunreinigung dar.If the filter element comprises an adsorption layer made of porous material, for example activated carbon particles, there is a risk that the material will trickle out of the filter element at the cut edges and at the folded section of the fold outlet. This problem is exacerbated when the cut edges rub against a filter holder, for example a wall of a filter frame, and vibrations occur. If carbon particles get on the clean gas side of the filter element, this is an undesirable contamination.

AufgabenstellungTask

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Filterelement und eine Filteranordnung zu schaffen, welche eine bessere Abdichtung zwischen Filterelement und einer umgebenden Filteraufnahme ermöglichen und die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise beheben.The object of the present invention is to provide a filter element and a filter arrangement which enable a better seal between the filter element and a surrounding filter holder and at least partially remedy the disadvantages of the prior art.

Weitere Aufgabe ist es ein Filterelement zu schaffen, dessen Adsorptionsschicht besser geschützt ist.Another task is to create a filter element whose adsorption layer is better protected.

Technische LösungTechnical solution

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Filterelement mit den Merkmalen von Anspruch 1.This object is achieved by a filter element with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wurde als vorteilhaft erkannt ein mehrlagiges, d.h. mehrschichtiges Filtermedium zu verwenden, welches ein Feinstfaserfiltermaterial aufweist.According to the invention, a multilayer, i.e. to use multilayer filter medium which has a fine fiber filter material.

Das erfindungsgemäße Filterelement dient der Filtration eines Fluidstroms, insbesondere eines Luftstroms. Das Filterelement besitzt ein mit Falten versehenes, insbesondere plissiertes, Filtermedium, welches einen Faltenbalg ausbildet. Zwischen zwei Faltkanten des Faltenbalgs liegt jeweils ein Faltabschnitt. In vorteilhafter Weise weist das mehrlagige Filtermedium ein Feinstfaserfiltermaterial auf, also ein hoch abscheidendes Filtermaterial. Auch das Feinstfaserfiltermaterial kann mehrlagig aufgebaut sein. Dass das Filtermedium bzw. das Feinstfaserfiltermaterial mehrlagig ausgebildet ist meint, dass dieses mehrschichtig ist. Die Schichten bzw. Lagen werden durch verschiedene Materialien gebildet und/oder die Schichten bzw. Lagen weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. Der Faltenbalg ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass mindestens ein Faltenauslauf, d.h. ein letzter Faltabschnitt, konvex nach außen gewölbt ist, d.h., es liegt eine Wölbung an der Stirnseite des Faltenbalgs vor. Es wurde überraschend festgestellt, dass bei einer derartigen Ausgestaltung des Filterelements ein hoher Anpressdruck auf den konvex nach außen gewölbten Faltenauslauf bei Anliegen eines Volumenstroms an dem Filterelement bewirkt wird. Wird das erfindungsgemäße Filterelement in eine Filteraufnahme eingesetzt, beispielsweise in einen Filterrahmen oder in ein Filtergehäuse, und kommt der konvex nach außen gewölbte Faltenauslauf zur Anlage an einer Wand der Filteraufnahme, so wird aufgrund des hohen Anpressdrucks eine gute Abdichtwirkung erzielt und Bypässe im Bereich des konvex nach außen gewölbten Faltenauslaufs können vermieden oder zumindest stark reduziert werden.The filter element according to the invention is used to filter a fluid stream, in particular an air stream. The filter element has a pleated, in particular pleated, filter medium, which forms a bellows. There is a folding section between each two folding edges of the bellows. The multilayer filter medium advantageously has a fine-fiber filter material, that is to say a highly separating filter material. The fine fiber filter material can also be constructed in multiple layers. The fact that the filter medium or the very fine fiber filter material is constructed in several layers means that it is multi-layered. The layers or layers are formed by different materials and / or the layers or layers have different properties. The bellows is designed according to the invention in such a way that at least one fold outlet, ie a last fold section, is convex is curved on the outside, ie there is a curvature on the front side of the bellows. It was surprisingly found that with such a configuration of the filter element, a high contact pressure is exerted on the convexly curved fold outlet when a volume flow is applied to the filter element. If the filter element according to the invention is used in a filter receptacle, for example in a filter frame or in a filter housing, and the convexly curved fold outlet comes to rest against a wall of the filter receptacle, a good sealing effect is achieved due to the high contact pressure and bypasses in the area of the convex wrinkles that curve outwards can be avoided or at least greatly reduced.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterelements weist das Feinstfaserfiltermaterial zumindest eine Lage aus Mikrofasern und/oder Nanofasern auf. Die Nanofasern können dabei insbesondere einen mittleren Durchmesser von 100 bis 300 nm haben. Der Vorteil von Nanofasern im Vergleich zu dickeren Fasern ist, dass diese eine größere Oberfläche aufweisen und damit eine verbesserte Filtrationsleistung und eine längere Filterlebensdauer ermöglichen. Darüberhinaus besitzen Filtermedien aus Nanofasern einen geringeren Druckverlust, womit ein geringerer Energiebedarf für das Filterelement einhergeht. Die Lage aus Mikrofasern und/oder Nanofasern kann auf einer Außenseite des Filtermediums angebracht oder mittig in das Filtermedium integriert sein. In a first advantageous embodiment of the filter element according to the invention, the fine fiber filter material has at least one layer of microfibers and / or nanofibers. The nanofibers can in particular have an average diameter of 100 to 300 nm. The advantage of nanofibers compared to thicker fibers is that they have a larger surface area and thus enable improved filtration performance and a longer filter life. In addition, filter media made of nanofibers have a lower pressure drop, which means that the filter element requires less energy. The layer of microfibers and / or nanofibers can be attached to an outside of the filter medium or integrated in the center of the filter medium.

Die Nanofasern können im Elektrospinnverfahren gefertigt sein, wobei die Nanofasern durch die Behandlung einer Polymerlösung in einem elektrischen Feld erzeugt werden.The nanofibers can be manufactured using the electrospinning process, the nanofibers being produced by treating a polymer solution in an electrical field.

Besonders vorteilhaft erscheint es, wenn die Nanofasern aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) gefertigt sind.It appears particularly advantageous if the nanofibers are made from PVDF (polyvinylidene fluoride).

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterelements weist das Feinstfaserfiltermaterial eine Membranbeschichtung auf. Die Membranbeschichtung kann dabei aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) oder aus PES (Polyethersulfon) und PE (Polyethylen) sein.In a second advantageous embodiment of the filter element according to the invention, the fine fiber filter material has a membrane coating. The membrane coating can be made from PTFE (polytetrafluoroethylene) or from PVDF (polyvinylidene fluoride) or from PES (polyether sulfone) and PE (polyethylene).

In einer dritten vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Filterelements kann mindestens eine Lage des Feinstfaserfiltermaterials aus einem EPA-Filtermaterial sein. Ein EPA-Filtermaterial ist ein „efficiency particulate air“- Filtermaterial, nämlich ein Hochleistungspartikelfiltermaterial der Filtergruppe E gemäß EN 1822, Ausgabe 2009.In a third advantageous embodiment of the filter element according to the invention, at least one layer of the fine fiber filter material can be made of an EPA filter material. An EPA filter material is an “efficiency particulate air” filter material, namely a high-performance particle filter material from filter group E in accordance with EN 1822, 2009 edition.

Alternativ kann mindestens eine Lage des Feinstfaserfiltermaterials aus einem HEPA-Filtermaterial sein. Ein HEPA Filtermaterial ist ein „high efficiency particulate air“- Filtermaterial, also ein Schwebstofffiltermaterial der Filtergruppe H gemäß EN 1822, Ausgabe 2009.Alternatively, at least one layer of the fine fiber filter material can be made of a HEPA filter material. A HEPA filter material is a "high efficiency particulate air" filter material, i.e. a HEPA filter material from filter group H in accordance with EN 1822, 2009 edition.

Eine EPA Filtermaterial weist dabei insbesondere eine Druckddifferenz von 20 bis 60 Pascal bei einer An- bzw. Durchströmgeschwindigkeit des Fluidstroms bei 5,3 cm/s auf. Ein HEPA Filtermaterial weist insbesondere eine Druckdifferenz von 60 bis 200 Pa (Pascal) bei einer An- bzw. Durchströmgeschwindigkeit des Fluidstroms von 5,3 cm/s auf. Bei der Geschwindigkeit von 5,3 cm/s handelt es sich um einen Industriestandard zum Vergleich von entsprechenden Filtermaterialien.An EPA filter material has in particular a pressure difference of 20 to 60 Pascals with an inflow or throughflow speed of the fluid flow at 5.3 cm / s. A HEPA filter material has in particular a pressure difference of 60 to 200 Pa (Pascal) with a flow velocity of 5.3 cm / s through the fluid flow. The speed of 5.3 cm / s is an industry standard for comparing corresponding filter materials.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filterelements ist dieses an mindestens einer Seite seiner Seitenflächen mit einem Kantenband oder einem Kantenstreifen versehen. Bei den Seitenflächen handelt es sich um die sich nicht in Richtung der Faltkanten erstreckenden Seitenflächen des Faltenbalgs, welche durch die zickzack-förmigen Kanten des Filtermediums gebildet werden und somit an den Enden der Faltkanten positioniert sind. Ein solches Kantenband bzw. ein solcher Kantenstreifen dient zum einen der Stabilisierung des Faltenbalgs. Zum anderen kann durch das Kantenband bzw. den Kantenstreifen eine Abdichtung der Seitenfläche des Faltenbalgs gegenüber einer angrenzenden Fläche einer Filteraufnahme erreicht werden.In an advantageous development of the filter element according to the invention, it is provided with an edge band or an edge strip on at least one side of its side surfaces. The side surfaces are the side surfaces of the bellows that do not extend in the direction of the folded edges, which are formed by the zigzag-shaped edges of the filter medium and are therefore positioned at the ends of the folded edges. Such an edge band or such an edge strip serves on the one hand to stabilize the bellows. On the other hand, the edge band or the edge strip can seal the side surface of the bellows against an adjacent surface of a filter holder.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filterelements weist das Filtermedium eine Adsorptionsschicht auf, insbesondere eine Aktivkohleschicht d.h., es besitzt eine Lage mit einem Anteil Aktivkohle als Adsorbens.
Bei einem derartigen Filterelement wird eine Anordnung einer Lage aus Nanofasern, einer Lage aus EPA- oder HEPA-Filtermaterial oder einer Membranbeschichtung auf der abströmseitigen, d.h. reingasseitigen Seite des Filterelements bevorzugt, da dank einer höheren Anpressung und Abdichtung des Faltenauslaufs ein Eintrag von herausgerieselten Adsortionspartikeln auf der Reingasseite weiter reduziert werden kann.In an advantageous development of the filter element according to the invention, the filter medium has an adsorption layer, in particular an activated carbon layer, ie it has a layer with a proportion of activated carbon as the adsorbent.
In the case of such a filter element, an arrangement of a layer of nanofibers, a layer of EPA or HEPA filter material or a membrane coating on the downstream side, that is to say on the clean gas side of the filter element, is preferred, since thanks to a higher contact pressure and sealing of the fold outlet, an entry of sprinkled adsorption particles occurs the clean gas side can be further reduced.

Dank der vorteilhaften Ausgestaltung des Faltenbalgs und der Verwendung von einem mehrlagigen Filtermedium mit Feinstfaserfiltermaterial wird gemäß der Erfindung verhindert, dass Adsorptionspartikel aus der Adsorptionsschicht herausrieseln können, während das Filterelement in einer Filteraufnahme positioniert ist. Dank des wirksamen hohen Anpressdrucks auf den konvex nach außen gewölbten Faltenauslauf kann die Endfalte am Faltenauslauf des Faltenbalgs so stark an die Filteraufnahme verpresst werden, dass keine porösen Adsorptionspartikel aus der Adsorptionsschicht herausrieseln könnenThanks to the advantageous configuration of the bellows and the use of a multi-layer filter medium with fine fiber filter material, according to the invention it is prevented that adsorption particles can trickle out of the adsorption layer while the filter element is positioned in a filter receptacle. Thanks to the effective high contact pressure on the convexly curved fold outlet, the end fold at the fold outlet of the bellows can be so strongly attached to the filter holder are pressed so that no porous adsorption particles can trickle out of the adsorption layer

Die Erfindung betrifft auch eine Filteranordnung mit einem wie vorstehend beschriebenen Filterelement. Die Filteranordnung besitzt eine Filteraufnahme, beispielsweise einen Filterrahmen oder ein Filtergehäuse. Ein Aufnahmeraum innerhalb der Filteraufnahme hat dabei minimal größere Abmessungen als die Außenabmessungen des Filterelements. Dem konvex nach außen gewölbten Faltenauslauf des Filterelements ist eine im Wesentlichen ebene, plan ausgebildete Wand der Filteraufnahme an der Stirnseite der Filteraufnahme zugeordnet. Das Filterelement ist derart in der Filteraufnahme aufgenommen, dass das Filterelement mit seinem mindestens einen konvex nach außen gewölbten Faltenauslauf dichtend an der plan ausgebildeten Wand der Filteraufnahme anliegt. Es können auch beide Faltenausläufe des Faltenbalgs die beschriebene konvexe Wölbung aufweisen, wobei dann jedem Faltenauslauf des Filterelements eine im Wesentlichen ebene, plan ausgebildete Wand der Filteraufnahme an der jeweiligen Stirnseite der Filteraufnahme zugeordnet ist.The invention also relates to a filter arrangement with a filter element as described above. The filter arrangement has a filter holder, for example a filter frame or a filter housing. A receiving space within the filter holder has dimensions that are minimally larger than the outer dimensions of the filter element. A substantially flat, planar wall of the filter receptacle on the front side of the filter receptacle is assigned to the convexly curved fold outlet of the filter element. The filter element is accommodated in the filter receptacle in such a way that the filter element with its at least one convexly curved fold outlet lies sealingly against the flat wall of the filter receptacle. Both fold outlets of the bellows can also have the convex curvature described, in which case each fold outflow of the filter element is assigned an essentially flat, planar wall of the filter holder on the respective end face of the filter holder.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer solchen Filteranordnung in einem Kfz, beispielsweise in einem Nfz oder einem PKW, zur Innenraumluftfiltration. Die Filteranordnung kann sowohl im Umluftbetrieb wie auch im Frischluftbetrieb verwendet werden.The invention also relates to the use of such a filter arrangement in a motor vehicle, for example in a commercial vehicle or a car, for indoor air filtration. The filter arrangement can be used both in recirculation mode and in fresh air mode.

Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander - soweit dies technisch sinnvoll ist - vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.The described invention and the advantageous developments of the invention described also represent advantageous developments of the invention in combination with one another, insofar as this is technically expedient.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.With regard to further advantages and embodiments of the invention which are advantageous in terms of construction and function, reference is made to the subclaims and the description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.

AusführungsbeispielEmbodiment

Die Erfindung soll an Hand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.The invention will be explained in more detail with reference to the attached figures. Corresponding elements and components are provided with the same reference symbols in the figures. In order to improve the clarity of the figures, the scale has been omitted.

Es zeigen in schematischer Darstellung

  • 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Filterelements
  • 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Filterelements
  • 3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Filteranordnung
  • 4a-d Schnittdarstellungen von unterschiedlichen Filtermedien
They show a schematic representation
  • 1 a plan view of a filter element according to the invention
  • 2nd a view of a filter element according to the invention
  • 3rd a plan view of a filter arrangement according to the invention
  • 4a-d Sectional representations of different filter media

1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Filterelement 10. Das Filterelement 10 weist einen Faltenbalg 2 auf, welcher aus einem mit Falten 4 versehenen Filtermedium 1 gebildet ist. Der Faltenbalg 1 ist nur teilweise dargestellt und kann sich nach links noch weiter ausdehnen. Das Filtermedium 1 ist mehrlagig und weist ein Feinstfaserfiltermaterial auf, welches in den 4a bis 4d näher dargestellt ist. Der Faltenauslauf 3 des Faltenbalgs 2, d.h. der letzte Faltabschnitt zwischen Kante des Filtermediums 1 und der letzten Faltkante 4, weist eine konvexe Wölbung 5 auf. An seinen Seitenflächen, d.h. an den Flächen quer zu den Faltkanten 4, ist der Faltenbalg 2 je mit einem Kantenband 6 versehen. 1 shows a plan view of a filter element according to the invention 10th . The filter element 10th has a bellows 2nd on which one with folds 4th provided filter medium 1 is formed. The bellows 1 is only partially shown and can expand further to the left. The filter medium 1 is multilayer and has a fine fiber filter material, which in the 4a to 4d is shown in more detail. The wrinkle outlet 3rd of the bellows 2nd , ie the last folding section between the edge of the filter medium 1 and the last fold edge 4th , has a convex curvature 5 on. On its side surfaces, ie on the surfaces transverse to the folded edges 4th , is the bellows 2nd each with an edgeband 6 Mistake.

Dieses Filterelement 10 ist in 2 noch in einer Schnittdarstellung gezeigt: Ein zu filternder Fluidstrom L wird beim Durchströmen des Filterelements 10 gereinigt. Wie in der Schnittdarstellung zu erkennen, kann die konvexe Wölbung 5 des Faltenauslaufs 3 durch einen anliegenden Fluidstrom L ausgedehnt werden. Wenn das Filterelement 10 in eine Filteraufnahme 20 eingebaut ist, so ergibt sich ein hoher Anpressdruck des Faltenauslaufs 3 an einer dem Faltenauslauf 3 zugeordnete ebenen Wand 21 der Filteraufnahme 20. Dadurch wird eine gute Abdichtwirkung zwischen Filterelement 10 und Filteraufnahme 20 im Bereich des Faltenauslaufs 3 erreicht.This filter element 10th is in 2nd also shown in a sectional view: A fluid flow L to be filtered is passed through the filter element 10th cleaned. As can be seen in the sectional view, the convex curvature 5 the wrinkle outlet 3rd can be expanded by an applied fluid flow L. If the filter element 10th into a filter holder 20 is installed, there is a high contact pressure of the fold outlet 3rd at a wrinkle outlet 3rd associated flat wall 21 the filter holder 20 . This creates a good sealing effect between the filter element 10th and filter holder 20 in the area of the fold outlet 3rd reached.

Das Filterelement 10 kann - wie in 3 dargestellt - in einer Filteraufnahme 20, beispielsweise einem Filterrahmen oder einem Filtergehäuse, aufgenommen sein und eine Filteranordnung 100 bilden. Eine derartige Filteranordnung 100 kann insbesondere zur Innenraumluftfiltration in einem Kraftfahrzeug, nämlich zur Zuluftfiltration und/oder Umluftfiltration, verwendet werden.The filter element 10th can - as in 3rd shown - in a filter holder 20 , for example a filter frame or a filter housing, and a filter arrangement 100 form. Such a filter arrangement 100 can be used in particular for indoor air filtration in a motor vehicle, namely for supply air filtration and / or forced air filtration.

Der Aufbau unterschiedlicher Filtermedien 1 mit Feinstfaserfiltermaterial, welche gemäß dieser Erfindung zum Einsatz kommen können, ist in den 4a bis 4d dargestellt.The structure of different filter media 1 with fine fiber filter material which can be used according to this invention is in the 4a to 4d shown.

Das Filtermedium 1 gemäß 4a besitzt ein Feinstfaserfiltermaterial welches Nanofasern 7 aufweist. Das Filtermedium 1 ist dabei zweilagig oder dreilagig aufgebaut und besitzt eine oder zwei weitere Lagen eines üblichen Filtermaterials 12. Das Feinstfaserfiltermaterial mit Nanofasern 7 kann dabei entweder als eine Randschicht des Filtermediums 1 ausgeführt sein (wie links dargestellt) oder die die Nanofasern 7 können mittig liegen und von einer Struktur aus Fasern eines üblichen Filtermaterials 12 umgeben sein (wie rechts dargestellt). Alternativ zu den Nanofasern können auch Mikrofasern eingesetzt werden.The filter medium 1 according to 4a has a fine fiber filter material which is nanofibers 7 having. The filter medium 1 is built up in two or three layers and has one or two further layers of a common filter material 12th . The finest fiber filter material with nanofibers 7 can be used either as an edge layer of the Filter medium 1 be carried out (as shown on the left) or the nanofibers 7 can lie in the middle and have a structure made of fibers of a conventional filter material 12th be surrounded (as shown on the right). As an alternative to the nanofibers, microfibers can also be used.

Das Filtermedium 1 gemäß 4b ist zweilagig aufgebaut. Das Filtermedium 1 besitzt eine Membranbeschichtung 8, welche auf einer weiteren Schicht Filtermaterial 12 aufgebracht ist.
Das Filtermedium 1 gemäß 4c ist ebenfalls zweilagig aufgebaut. Zusätzlich zu einer üblichen Filterschicht 12 besitzt es eine EPA Filterlage oder eine HEPA Filterlage 9.
Das Filtermedium 1 gemäß 4d ist dreilagig aufgebaut. Es besitzt eine Adsorptionsschicht 11, beispielsweise eine Aktivkohleschicht, welche zwischen zwei Lagen Filtermaterial 12 angeordnet ist.
Zusätzlich kann bei den in den 4a-d dargestellten Filtermedien 1 noch eine Trägerlage vorgesehen sein, welche hier nicht dargestellt ist.
Während in den 4a-d nur eine Auswahl an möglichen Kombinationen von Lagen dargestellt sind, sind auch andere Kombinationen dieser Lagen denkbar und abhängig vom Einsatzzweck des Filterelements vorteilhaft.The filter medium 1 according to 4b is built up in two layers. The filter medium 1 has a membrane coating 8th which on a further layer of filter material 12th is applied.
The filter medium 1 according to 4c is also built up in two layers. In addition to a usual filter layer 12th it has an EPA filter layer or a HEPA filter layer 9 .
The filter medium 1 according to 4d is built up in three layers. It has an adsorption layer 11 , for example an activated carbon layer, which is between two layers of filter material 12th is arranged.
In addition, in the 4a-d filter media shown 1 a carrier layer may also be provided, which is not shown here.
While in the 4a-d only a selection of possible combinations of layers are shown, other combinations of these layers are also conceivable and advantageous depending on the intended use of the filter element.

BezugszeichenlisteReference list

11
Filtermedium mit FeinstfaserfiltermaterialFilter medium with fine fiber filter material
22nd
FaltenbalgBellows
2.12.1
StirnflächeFace
2.22.2
SeitenflächeSide surface
33rd
FaltenauslaufWrinkle outlet
44th
Faltkante (Falte)Folded edge (fold)
55
Konvexe WölbungConvex curvature
66
KantenbandEdgeband
77
Mikro- und/oder NanofasernMicro and / or nanofibers
88th
MembranbeschichtungMembrane coating
99
EPA- / HEPA -FilterlageEPA / HEPA filter layer
1010th
FilterelementFilter element
1111
AdsorptionsschichtAdsorption layer
1212th
Filterlage (z.B. aus Vliesstoff) Filter layer (e.g. made of nonwoven)
2020
FilteraufnahmeFilter holder
2121
Wand der Filteraufnahme Wall of the filter holder
100100
Filteranordnung Filter arrangement
LL
FluidstromFluid flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10241748 A1 [0004]DE 10241748 A1 [0004]
  • EP 1611938 B1 [0005]EP 1611938 B1 [0005]

Claims (14)

Filterelement (10) zur Filtration eines Fluidstroms (L), wobei das Filterelement (10) ein einen Faltenbalg (2) bildendes mit Falten (4) versehenes Filtermedium (1) aufweist, wobei das Filtermedium (1) mehrlagig aufgebaut ist und ein Feinstfaserfiltermaterial (7, 8, 9) aufweist und wobei mindestens ein Faltenauslauf (3) des Faltenbalgs (2) konvex nach außen gewölbt (5) ist.Filter element (10) for filtering a fluid flow (L), the filter element (10) comprising a filter medium (1) which is formed with a bellows (2) and is provided with folds (4), the filter medium (1) being constructed in multiple layers and a fine fiber filter material ( 7, 8, 9) and at least one fold outlet (3) of the bellows (2) is convex (5). Filterelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Feinstfaserfiltermaterial Mikro- und/oder Nanofasern (7) aufweist.Filter element after Claim 1 characterized in that the ultrafine fiber filter material has microfibers and / or nanofibers (7). Filterelement nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern (7) einen mittleren Durchmesser von 100 bis 300nm haben.Filter element after Claim 2 characterized in that the nanofibers (7) have an average diameter of 100 to 300 nm. Filterelement nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern (7) im Elektrospinnverfahren gefertigt sind.Filter element after Claim 2 or 3rd characterized in that the nanofibers (7) are manufactured by electrospinning. Filterelement nach einem der Ansprüche 2-4 dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern (7) aus PVDF gefertigt sind.Filter element according to one of the Claims 2 - 4th characterized in that the nanofibers (7) are made of PVDF. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Feinstfaserfiltermaterial eine Membranbeschichtung (8) aufweist.Filter element according to one of the preceding claims, characterized in that the fine fiber filter material has a membrane coating (8). Filterelement nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Membranbeschichtung (8) aus PTFE oder aus PVDF oder aus PES und PE ist.Filter element after Claim 6 characterized in that the membrane coating (8) is made of PTFE or of PVDF or of PES and PE. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage des Feinstfaserfiltermaterials aus einem EPA- oder HEPA-Filtermaterial (9) ist.Filter element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one layer of the fine fiber filter material is made of an EPA or HEPA filter material (9). Filterelement nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das EPA-Filtermaterial (9) eine Druckdifferenz von 20 - 60 Pa bei einer Durchströmgeschwindigkeit von 5,3 cm/s aufweist.Filter element after Claim 8 characterized in that the EPA filter material (9) has a pressure difference of 20-60 Pa at a flow rate of 5.3 cm / s. Filterelement nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das HEPA -Filtermaterial (9) eine Druckdifferenz von 60 - 200 Pa bei einer Durchströmgeschwindigkeit von 5,3 cm/s aufweist.Filter element after Claim 8 characterized in that the HEPA filter material (9) has a pressure difference of 60-200 Pa at a flow rate of 5.3 cm / s. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (2) an mindestens einer seiner Seitenflächen (2.2) mit einem Kantenband oder einem Kantenstreifen (6) versehen ist.Filter element according to one of the preceding claims, characterized in that the bellows (2) is provided with an edge band or an edge strip (6) on at least one of its side surfaces (2.2). Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (1) eine Adsorptionsschicht (11) aufweist, insbesondere eine Aktivkohleschicht.Filter element according to one of the preceding claims, characterized in that the filter medium (1) has an adsorption layer (11), in particular an activated carbon layer. Filteranordnung (100) mit einem Filterelement (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Filteraufnahme (20), wobei das Filterelement (10) in der Filteraufnahme (20) aufgenommen ist und mit seinem konvex nach außen gewölbten Faltenauslauf (3) dichtend an einer plan ausgebildeten Wand (21) der Filteraufnahme (20) anliegt.Filter arrangement (100) with a filter element (10) according to one of the preceding claims and a filter receptacle (20), wherein the filter element (10) is received in the filter receptacle (20) and with its convexly curved fold outlet (3) sealing against one flat wall (21) of the filter holder (20) abuts. Verwendung einer Filteranordnung (100) nach Anspruch 13 zur Innenraumluftfiltration in einem Kraftfahrzeug.Use of a filter arrangement (100) Claim 13 for indoor air filtration in a motor vehicle.
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