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DE102023126908A1 - Method for operating a filter and self-cleaning filter system - Google Patents

Method for operating a filter and self-cleaning filter system Download PDF

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DE102023126908A1
DE102023126908A1 DE102023126908.9A DE102023126908A DE102023126908A1 DE 102023126908 A1 DE102023126908 A1 DE 102023126908A1 DE 102023126908 A DE102023126908 A DE 102023126908A DE 102023126908 A1 DE102023126908 A1 DE 102023126908A1
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Germany
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filter
polarization element
polarization
voltage
cleaning mode
Prior art date
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Application number
DE102023126908.9A
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German (de)
Inventor
Lars Petersen
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Hengst SE and Co KG
Original Assignee
Hengst SE and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Filters (10), wobei der Filter umfasst: i) ein erstes Polarisationselement (12), ii) ein zweites Polarisationselement (14), iii) ein polarisierbares Filtermedium (16), und iv) ein elektrisches Kontaktierungssystem (18), wobei das Verfahren das Betreiben des Filters (10) in zumindest zwei voneinander verschiedenen Betriebsmodi umfasst, wobei der Filter (10) für 80 % oder mehr der Betriebszeit in einem Polarisationsmodus betrieben wird, wobei im Polarisationsmodus eine kontinuierliche Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) angelegt wird, die um 20 % oder weniger variiert, bezogen auf den Mittelwert der Gleichspannung im Polarisationsmodus, wobei der Filter (10) teilweise in einem DC-Reinigungsmodus betrieben wird, wobei im DC-Reinigungsmodus eine gepulste Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,5 kV/cm oder mehr beträgt, und/oder wobei der Filter (10) teilweise in einem AC-Reinigungsmodus betrieben wird, wobei im AC-Reinigungsmodus eine gepulste Wechselspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise bei 0,5 kV/cm oder mehr liegen.

Figure DE102023126908A1_0000
The invention relates to a method for operating a filter (10), wherein the filter comprises: i) a first polarization element (12), ii) a second polarization element (14), iii) a polarizable filter medium (16), and iv) an electrical contacting system (18), wherein the method comprises operating the filter (10) in at least two mutually different operating modes, wherein the filter (10) is operated in a polarization mode for 80% or more of the operating time, wherein in the polarization mode a continuous DC voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14), which varies by 20% or less, based on the mean value of the DC voltage in the polarization mode, wherein the filter (10) is partially operated in a DC cleaning mode, wherein in the DC cleaning mode a pulsed DC voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) with a plurality of pulses, wherein the mean electric field strength of the electric field during the pulses is 0.5 kV/cm or more, and/or wherein the filter (10) is partially operated in an AC cleaning mode, wherein in the AC cleaning mode a pulsed alternating voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) with a plurality of pulses, wherein the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses are at least partially at 0.5 kV/cm or more.
Figure DE102023126908A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eines Filters und ein Filtersystem für den Einsatz in einem entsprechenden Verfahren. Offenbart werden zudem ein Filtereinsatz für entsprechende Filtersysteme sowie die Verwendung gepulster elektrischer Felder zur Reinigung von polarisierbaren Filtermedien in elektrostatischen Abscheidern mit Filterfunktionalität.The invention relates to a filter and a filter system for use in a corresponding process. Also disclosed are a filter insert for corresponding filter systems and the use of pulsed electric fields for cleaning polarizable filter media in electrostatic precipitators with filter functionality.

Die moderne Filtrationstechnik kennt heutzutage zur Abtrennung von unerwünschten Komponenten aus Fluidströmen zahlreiche leistungsfähige Alternativen und Weiterentwicklungen zu den altbekannten Verfahren, welche zumeist auf einer im Wesentlichen mechanischen Abscheidung basieren, zumeist an einem lediglich teildurchlässigen Filtermedium, welches beispielsweise aus einem porösen Material bestehen kann.Modern filtration technology now offers numerous efficient alternatives and further developments to the well-known processes for separating unwanted components from fluid flows, which are mostly based on essentially mechanical separation, usually on a only partially permeable filter medium, which can, for example, consist of a porous material.

Eine dieser Weiterentwicklungen, die insbesondere zur Gasreinigung eingesetzt wird, ist die sogenannte elektrostatische Abscheidung, wobei die eingesetzten Vorrichtungen auch als Elektroabscheider bezeichnet werden. In diesen Elektroabscheidern werden die zu entfernenden Partikel in einem ersten Schritt durch eine Elektrode ionisiert und anschließend an einer entgegengesetzt geladenen Niederschlagselektrode abgeschieden. Entsprechende Elektroabscheider kommen insbesondere in Industrieanlagen zum Einsatz.One of these developments, which is used particularly for gas purification, is so-called electrostatic precipitation, whereby the devices used are also referred to as electrostatic precipitators. In these electrostatic precipitators, the particles to be removed are first ionized by an electrode and then deposited on an oppositely charged collecting electrode. Such electrostatic precipitators are used primarily in industrial plants.

An die Leistungscharakteristika von Innenraumluftfiltern, insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen, werden jedoch andere Anforderungen gestellt, wobei beispielsweise auch die zuverlässige Abtrennung von Pollen und/oder Feinstaub und/oder Gerüchen und/oder Abgasen gewünscht ist.However, other requirements are placed on the performance characteristics of cabin air filters, particularly for use in vehicles, whereby, for example, the reliable separation of pollen and/or particulate matter and/or odors and/or exhaust gases is also desired.

Um diese Anforderungen an Innenraumluftfilter zu erfüllen, wurde das Konzept der elektrostatischen Abscheidung, bei der es sich in vielen Fällen strenggenommen nicht um eine Filtration handelt, zum Erhalt leistungsfähiger Filtermediume mit Verfahren der mechanischen Abscheidung kombiniert. Durch die Kombination von klassischen Filtermaterialien mit einer Ionisationsvorrichtung lässt sich die Abscheideleistung von Filtern in vielen Fällen bereits deutlich erhöhen, wobei die entsprechenden Filtermediume im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Zwecke einer klaren Identifikation als elektrostatische Abscheider mit Filterfunktionalität bezeichnet werden. Bei entsprechenden Filtermediumen wird jedoch beobachtet, dass die Abscheideleistung über die Lebensdauer des Filtermediums abnehmen kann, was häufig auf eine mit der Zeit verringerte elektrostatische Aufladung im Filtermaterial zurückgeführt wird.To meet these requirements for cabin air filters, the concept of electrostatic precipitation, which in many cases is not strictly speaking filtration, was combined with mechanical separation processes to obtain high-performance filter media. By combining conventional filter materials with an ionization device, the separation efficiency of filters can in many cases be significantly increased. For the purpose of clear identification, the corresponding filter media are referred to as electrostatic precipitators with filter functionality within the scope of the present invention. However, it has been observed that the separation efficiency of corresponding filter media can decrease over the service life of the filter medium, which is often attributed to a reduction in the electrostatic charge in the filter material over time.

Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, elektrostatische Abscheider mit Filterfunktionalität so auszulegen, dass im Filtereinsatz durch das Anlegen einer Spannung an zwei Polarisationselemente über den Aufbau eines elektrischen Feldes eine Polarisation des Filtermaterials bedingt werden kann. In Kombination mit einer Ionisationsvorrichtung kann diese Polarisation des Filtermaterials eine leistungsfähige Abscheidung ermöglichen, die vorteilhafterweise zumeist über die gesamte Lebensdauer des Filtermediums konserviert werden kann. Hintergrundinformationen zur grundsätzlichen Technologie sind beispielsweise in der WO 2007/135232 A1 oder der EP 3 448 540 B1 offenbart.To solve this problem, it was proposed to design electrostatic precipitators with filter functionality in such a way that, by applying a voltage to two polarization elements in the filter insert, a polarization of the filter material can be induced via the creation of an electric field. In combination with an ionization device, this polarization of the filter material can enable efficient separation, which can advantageously be maintained over the entire service life of the filter medium. Background information on the basic technology can be found, for example, in WO 2007/135232 A1 or the EP 3 448 540 B1 revealed.

Trotz der prinzipiellen Vorteilhaftigkeit entsprechender elektrostatischer Abscheider mit Filterfunktionalität gibt es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen noch Probleme, welche nach Einschätzung der Erfinder noch nicht zufriedenstellend gelöst wurden. Eines dieser Probleme, welches entsprechende elektrostatische Abscheider mit Filterfunktionalität mit vielen anderen Filtermedien teilen, ist, dass die eingesetzten Filtermedien mit der Zeit zumeist eine große Zahl von Verunreinigungen aufnehmen, welche Vieren oder Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, umfassen können. Insbesondere im Falle von Bakterien bieten die eingesetzten Filtermedien dabei wegen ihrer großen Oberfläche häufig eine große potentielle Besiedelungsfläche, sodass es mit der Zeit zu einer starken Belastung der Filtermedien mit Bakterien kommen kann. Eine solche Kontamination ist dabei prinzipiell nicht wünschenswert, da stets die Gefahr verbleibt, dass der Strom des zu filternden Fluides beispielsweise Bakterien aus dem Filtermedium mitreißt und diese beispielsweise in den Innenraum eines Fahrzeugs gelangen können.Despite the fundamental advantages of corresponding electrostatic precipitators with filter functionality, there are still problems with the systems known from the prior art which, in the inventors' opinion, have not yet been satisfactorily resolved. One of these problems, which corresponding electrostatic precipitators with filter functionality share with many other filter media, is that over time the filter media used usually absorb a large number of contaminants, which can include viruses or microorganisms, especially bacteria. Particularly in the case of bacteria, the filter media used often offer a large potential colonization area due to their large surface area, so that over time the filter media can become heavily contaminated with bacteria. Such contamination is fundamentally undesirable, as there is always the risk that the flow of the fluid to be filtered could entrain bacteria from the filter medium and, for example, enter the interior of a vehicle.

Im Stand der Technik wird zur Lösung des Problems bei klassischen Filtermedien zumeist auf den Einsatz von zusätzlichen Komponenten, beispielsweise Bioziden, gesetzt, welche eine antimikrobielle, insbesondere antibakterielle, Wirkung ausüben. Aus Ermangelung an leistungsfähigen Alternativen zu dem entsprechenden Vorgehen findet diese Lösung bislang auch bei elektrostatischen Abscheidern mit Filterfunktionalität Anwendung.The current state of the art, to solve this problem in conventional filter media, usually relies on the use of additional components, such as biocides, which exert an antimicrobial, particularly antibacterial, effect. Due to the lack of effective alternatives to this approach, this solution has also been used in electrostatic precipitators with filter functionality.

Der Einsatz solcher zusätzlicher Komponenten mit antimikrobieller Wirkung wird dabei jedoch unter zahlreichen Gesichtspunkten als nachteilig empfunden. Insbesondere ist die dafür erforderliche Ausrüstung der eingesetzten Filtermedien mit den entsprechenden antimikrobiellen Stoffen verfahrenstechnisch aufwendig und erhöht die mit der Herstellung entsprechender Filtermedien verbundenen Gesamtkosten spürbar. Zudem sind einige der aus dem Stand der Technik zu diesem Zweck bekannten Komponenten als Biozide hinsichtlich ihrer Handhabung unter Gefährdungsaspekten nicht unproblematisch. Zudem sind die eingesetzten Substanzen hinsichtlich ihrer absoluten Wirksamkeit und/oder hinsichtlich der Wirkungsdauer nach Einschätzung der Erfinder nicht geeignet, um sämtliche Anforderungen zu erfüllen, insbesondere nicht über die gesamte erwartete Lebensdauer eines entsprechenden Filters, welcher beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt werden soll.However, the use of such additional components with antimicrobial effects is considered disadvantageous from numerous perspectives. In particular, the required treatment of the filter media with the corresponding antimicrobial substances is technically complex and significantly increases the overall costs associated with the production of the corresponding filter media. Furthermore, some of the known state-of-the-art methods for this purpose Components as biocides are not without their risks when it comes to handling. Furthermore, in the inventors' opinion, the substances used are not suitable for meeting all requirements in terms of their absolute effectiveness and/or duration of action, especially not over the entire expected service life of a corresponding filter, which is to be used, for example, in a vehicle.

Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest abzuschwächen. The primary object of the present invention was to eliminate or at least mitigate the disadvantages of the prior art.

Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für elektrostatische Abscheider mit Filterfunktionalität eine Lösung bereitzustellen, mit der eine vorteilhafte Beseitigung von Mikroorganismen im Filter, insbesondere im Filtermedium, erreicht werden kann.In particular, it was the object of the present invention to provide a solution for electrostatic precipitators with filter functionality with which an advantageous removal of microorganisms in the filter, in particular in the filter medium, can be achieved.

Hierbei war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die vorteilhafte antimikrobielle Wirkung flexibel an die jeweiligen Anwendungserfordernisse der auftretenden Kontaminationen angepasst werden kann. Zudem war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Lösung eine sehr langfristige Reinigungswirkung in den eingesetzten Filtermedien aufweisen sollte, wünschenswerterweise eine im Wesentlichen zeitlich unbegrenzte Reinigungswirkung.One object of the present invention was to enable the advantageous antimicrobial effect to be flexibly adapted to the specific application requirements of the contaminations encountered. Furthermore, one object of the present invention was to provide a solution that would exhibit a very long-term cleaning effect in the filter media used, desirably a substantially unlimited cleaning effect.

Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Lösung für das Problem möglichst ohne den Einsatz von potentiell gesundheits- und/oder umweltschädlichen Substanzen auskommen sollte, wobei es besonders wünschenswert war, dass idealerweise auf den Einsatz von antibakteriellen Substanzen oder anderen Bioziden vollständig verzichtet werden kann.It was a further object of the present invention that the solution to the problem to be provided should, if possible, do without the use of substances that are potentially harmful to health and/or the environment, whereby it was particularly desirable that, ideally, the use of antibacterial substances or other biocides could be completely dispensed with.

Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Lösung zur Vermeidung einer Besiedelung der Filtermedien mit Mikroorganismen idealerweise keinen negativen Einfluss auf die Zeit- und Kosteneffizienz der Herstellung entsprechender Filter haben sollte, wobei es eine wünschenswerte Vorgabe war, dass sich die anzugebende Lösung idealerweise leicht mit bestehenden Aufbauten typischer Filtermedien kombinieren lässt.It was a further object of the present invention that the solution to be specified for preventing colonization of the filter media with microorganisms should ideally have no negative influence on the time and cost efficiency of the production of corresponding filters, wherein it was a desirable requirement that the solution to be specified should ideally be easy to combine with existing structures of typical filter media.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebene Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn ein Verfahren zum Betrieb eines Filters, insbesondere eines elektrostatischen Abscheiders mit Filterfunktionalität, genutzt wird, in welchem neben dem für die Polarisation des Filtermediums benötigten Polarisationsmodus auch ein Reinigungsmodus vorgesehen wird, welcher mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden kann und welcher auf das insbesondere aus der Lebensmittelindustrie bekannte Konzept der Elektroporation mittels Verwendung gepulster elektrischer Felder setzt, um im Filtermedium vorliegende Mikroorganismen unschädlich zu machen, wie es in den Ansprüchen definiert ist.The inventors of the present invention have now found that the objects described above can surprisingly be achieved if a method for operating a filter, in particular an electrostatic precipitator with filter functionality, is used, in which, in addition to the polarization mode required for the polarization of the filter medium, a cleaning mode is also provided, which can be operated with direct or alternating current and which relies on the concept of electroporation by means of pulsed electric fields, known in particular from the food industry, in order to render microorganisms present in the filter medium harmless, as defined in the claims.

Die vorliegende Erfindung basiert somit auf der überraschenden Erkenntnis, dass der grundsätzliche Aufbau eines elektrostatischen Abscheiders mit Filterfunktionalität, bei der das polarisierbare Filtermedium ohnehin zwischen zwei Polarisationselementen angeordnet ist, welche für den Aufbau eines zur Polarisation verwendeten elektrischen Feldes ausgelegt sind, mit lediglich geringfügigen Modifikationen in vorteilhafter Weise dazu umgerüstet werden kann, neben solchen Phasen, in denen die Polarisation gewährleistet wird, relativ kurze Phasen eines gepulsten Betriebes vorzusehen, mit der sich mit geringem Mehraufwand eine Elektroporation durchführen lässt, welche in vorteilhafter Weise die im Filtermedium vorliegenden Mikroorganismen unschädlich machen kann. Neben dem vorteilhaften Umstand, dass der für die Durchführung der Elektroporation benötigte Grundaufbau in den elektrostatischen Abscheidern mit Filterfunktionalität bereits vorliegt und in entsprechenden Filtersystemen in Ansehung der Erfindung leicht durch eine entsprechende Programmierung der elektronischen Steuereinheiten erreicht werden kann, ist das auf diese Erkenntnis basierende erfindungsgemäße Verfahren und das zur Durchführung geeignete Filtersystem insbesondere auch deshalb vorteilhaft, weil im Wesentlichen vollständig auf den Einsatz von Bioziden verzichtet werden kann. Zudem basiert die gewünschte antimikrobielle Wirkung in vorteilhafter Weise auf der Nutzung der elektrischen bzw. elektronischen Vorrichtungen, welche - zumindest bezogen auf die für Filter typischerweise erwartete Lebensdauer - im Wesentlichen keiner relevanten Alterung unterliegt, welche die Effektivität der Reinigungsleistung herabsetzen würde. Zudem kann es als großer Vorteil der Erfindung gesehen werden, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren und den zugehörigen Filtersystemen die Stärke der Reinigungsleistung relativ einfach an die jeweiligen bestehenden Anwendungserfordernisse angepasst werden kann, indem lediglich die Betriebsparameter während der Reinigungsphasen angepasst werden müssen, um die von den Mikroorganismen erfahrene Belastung zu modifizieren, beispielsweise durch eine Veränderung der Feldstärke und/oder eine Veränderung des Pulsschemas.The present invention is therefore based on the surprising discovery that the basic structure of an electrostatic precipitator with filter functionality, in which the polarizable filter medium is already arranged between two polarization elements designed to generate an electric field used for polarization, can be advantageously converted with only minor modifications to provide, in addition to phases in which polarization is ensured, relatively short phases of pulsed operation, with which electroporation can be carried out with little additional effort, which can advantageously render harmless the microorganisms present in the filter medium. In addition to the advantageous circumstance that the basic structure required for carrying out electroporation is already present in the electrostatic precipitators with filter functionality and can be easily achieved in corresponding filter systems in view of the invention by appropriate programming of the electronic control units, the inventive method based on this discovery and the filter system suitable for carrying it out are particularly advantageous because the use of biocides can be essentially completely dispensed with. Furthermore, the desired antimicrobial effect is advantageously based on the use of electrical or electronic devices, which—at least with respect to the service life typically expected for filters—are essentially not subject to any relevant aging that would reduce the effectiveness of the cleaning performance. Furthermore, it can be seen as a major advantage of the invention that, in the method according to the invention and the associated filter systems, the strength of the cleaning performance can be relatively easily adapted to the respective existing application requirements by merely adjusting the operating parameters during the cleaning phases in order to modify the stress experienced by the microorganisms, for example, by changing the field strength and/or the pulse pattern.

Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.The above-mentioned objects are accordingly achieved by the subject matter of the invention as defined in the claims. Before Preferred embodiments of the invention result from the subclaims and the following explanations.

Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Filtersysteme und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Filtersysteme.Such embodiments, which are designated as preferred below, are combined in particularly preferred embodiments with features of other embodiments designated as preferred. Combinations of two or more of the embodiments designated as particularly preferred below are therefore very particularly preferred. Likewise preferred are embodiments in which a feature of one embodiment designated as preferred to any extent is combined with one or more further features of other embodiments designated as preferred to any extent. Features of preferred filter systems and uses emerge from the features of preferred filter systems.

Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zum Betrieb eines Filters, wobei der Filter umfasst:

  • i) ein erstes Polarisationselement,
  • ii) ein zweites Polarisationselement,
  • iii) ein zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement angeordnetes polarisierbares Filtermedium, und
  • iv) ein elektrisches Kontaktierungssystem, wobei das elektrische Kontaktierungssystem dazu eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement eine von einer Spannungsquelle bereitgestellte Spannung angelegt werden kann,
wobei das Verfahren das Betreiben des Filters in zumindest zwei voneinander verschiedenen Betriebsmodi umfasst,
wobei der Filter für 80 % oder mehr der Betriebszeit in einem Polarisationsmodus betrieben wird, wobei im Polarisationsmodus eine kontinuierliche Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement angelegt wird, die um 20 % oder weniger variiert, bezogen auf den Mittelwert der Gleichspannung im Polarisationsmodus,
wobei der Filter teilweise in einem DC-Reinigungsmodus betrieben wird, wobei im DC-Reinigungsmodus eine gepulste Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,5 kV/cm oder mehr beträgt, und/oder
wobei der Filter teilweise in einem AC-Reinigungsmodus betrieben wird, wobei im AC-Reinigungsmodus eine gepulste Wechselspannung zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise bei 0,5 kV/cm oder mehr liegen.The invention particularly relates to methods for operating a filter, the filter comprising:
  • i) a first polarization element,
  • ii) a second polarization element,
  • iii) a polarizable filter medium arranged between the first polarizing element and the second polarizing element, and
  • iv) an electrical contacting system, wherein the electrical contacting system is configured to allow a voltage provided by a voltage source to be applied between the first polarization element and the second polarization element,
wherein the method comprises operating the filter in at least two different operating modes,
wherein the filter is operated in a polarization mode for 80% or more of the operating time, wherein in the polarization mode a continuous DC voltage is applied between the first polarization element and the second polarization element, which varies by 20% or less, based on the mean value of the DC voltage in the polarization mode,
wherein the filter is partially operated in a DC cleaning mode, wherein in the DC cleaning mode a pulsed DC voltage is applied between the first polarization element and the second polarization element with a plurality of pulses, wherein the average electric field strength of the electric field during the pulses is 0.5 kV/cm or more, and/or
wherein the filter is partially operated in an AC cleaning mode, wherein in the AC cleaning mode a pulsed AC voltage is applied between the first polarization element and the second polarization element with a plurality of pulses, wherein the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses are at least partially at 0.5 kV/cm or more.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zum Betreiben eines Filters, welches naturgemäß jedoch auch als ein Verfahren zum Filtern eines zu filternden Fluides, insbesondere von Luft, angesehen werden kann und welches nach Einschätzung der Erfinder insbesondere für den Einsatz im Bereich der Fahrzeugtechnik besonders vorteilhaft ist. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter ein Luftfilter, bevorzugt ein Innenraumluftfilter, besonders bevorzugt ein Innenraumluftfilter für Fahrzeuge, insbesondere für Landfahrzeuge, ist.The method according to the invention is a method for operating a filter, which, however, can naturally also be regarded as a method for filtering a fluid to be filtered, in particular air, and which, in the opinion of the inventors, is particularly advantageous for use in the field of automotive technology. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter is an air filter, preferably an interior air filter, particularly preferably an interior air filter for vehicles, in particular for land vehicles.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, durch eine geeignete Verfahrensführung im Filtermedium vorliegende Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, abzutöten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dies zum Zwecke eines besseren Verständnisses zuweilen verkürzt auch als Reinigen bezeichnet. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis setzt dieses Reinigen, bei dem es sich beispielsweise um einen zumindest teilweises Sterilisieren handeln kann, aber nicht die Entfernung von Partikeln oder abgetöteten Mikroorganismen aus dem Filtermedium voraus.The method according to the invention serves to kill microorganisms, particularly bacteria, present in the filter medium through a suitable process control. For the purposes of clarity, this is sometimes referred to as cleaning within the context of the present invention. In accordance with the expert understanding, this cleaning, which may, for example, involve at least partial sterilization, does not require the removal of particles or killed microorganisms from the filter medium.

Um mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden zu können, muss der eingesetzte Filter zumindest vier Grundkomponenten umfassen. Um sowohl die gewünschte Polarisation des polarisierbaren Filtermediums zu ermöglichen als auch die für das erfindungsgemäße Verfahren gewünschte Reinigungswirkung zu erzielen, ist es notwendig, dass zwei Elemente vorliegen, zwischen denen ein elektrisches Feld aufgebaut werden kann. Diese Elemente werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Blick auf die Hauptfunktionalität als erstes und zweites Polarisationselement bezeichnet, wobei das Anlegen der Spannung über das elektrische Kontaktierungssystem erfolgt.To be able to operate with the method according to the invention, the filter used must comprise at least four basic components. To enable both the desired polarization of the polarizable filter medium and to achieve the cleaning effect desired for the method according to the invention, two elements are necessary between which an electric field can be established. In the context of the present invention, these elements are referred to as the first and second polarization elements with regard to their main functionality, with the voltage being applied via the electrical contact system.

Es kann zunächst als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden, dass die Polarisationselemente vom Fachmann prinzipiell relativ frei konzipiert werden können, sofern sie so ausgelegt werden, dass die im erfindungsgemäßen Verfahren benötigten elektrischen Feldstärken realisierbar sind. In besonders einfachen Aufbauten können die Polarisationselemente dabei beispielsweise als flächige Elemente ausgeführt werden, zwischen denen das Filtermedium angeordnet wird, was sich insbesondere für solche Ausgestaltungen anbietet, bei denen lediglich das Filtermedium häufiger ausgewechselt werden soll und bei denen die Polarisationselemente für eine Wiederverwertung vorgesehen sind, beispielsweise weil diese als Bestandteil eines fahrzeugseitig ausgelegten Moduls ausgeführt sind. In diesem Fall handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, bevorzugt das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, von dem Filtermedium separate Elemente sind. Beispielhaft ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, bevorzugt das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, ein elektrisch leitfähiges Gitter oder eine elektrisch leitfähige Platte umfassen, wobei das elektrisch leitfähige Gitter und die elektrisch leitfähige Platte, bevorzugt mit einem Metall beschichtet sind oder aus einem Metall bestehen. Beispielhaft ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der das erste Polarisationselement und das zweite Polarisationselement einen mittleren Abstand im Bereich von 0,03 bis 30 cm, bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 10 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,08 bis 0,6 cm, zueinander aufweisen.It can first be seen as an advantage of the method according to the invention that the polarization elements can, in principle, be designed relatively freely by a person skilled in the art, provided they are designed in such a way that the electrical field strengths required in the method according to the invention can be realized. In particularly simple structures, the polarization elements can, for example, be designed as flat elements between which the filter medium is arranged, which is particularly suitable for designs in which only the filter medium is to be replaced more frequently and in which the polarization tion elements are intended for recycling, for example because they are designed as part of a module designed on the vehicle. In this case, it is a method according to the invention, wherein the first polarization element and/or the second polarization element, preferably the first polarization element and/or the second polarization element, are separate elements from the filter medium. An additional or alternative example is an inventive method, wherein the first polarization element and/or the second polarization element, preferably the first polarization element and/or the second polarization element, comprise an electrically conductive grid or an electrically conductive plate, wherein the electrically conductive grid and the electrically conductive plate are preferably coated with a metal or consist of a metal. An additional or alternative example is an inventive method, wherein the first polarization element and the second polarization element have an average distance from one another in the range of 0.03 to 30 cm, preferably in the range of 0.05 to 10 cm, particularly preferably in the range of 0.08 to 0.6 cm.

Das erfindungsgemäß vorzusehende elektrische Kontaktierungssystem kann vom Fachmann gemäß den jeweiligen Anwendungserfordernissen sowie den konstruktiven Vorgaben des Filtersystems, insbesondere des Fahrzeugfiltermoduls, ausgelegt werden. Unabhängig von der spezifischen Ausgestaltung des elektrischen Kontaktierungssystems wird dieses zumeist ein erstes Kontaktierungselement und ein zweites Kontaktierungselement umfassen, welche jeweils dafür vorgesehen sind, zu dem ersten Polarisationselement beziehungsweise zu dem zweiten Polarisationselement eine elektrisch leitfähige Kontaktierung herzustellen. Für im Wesentlichen alle Ausführungsformen bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrische Kontaktierungssystem eine erste Kontaktstelle und eine zweite Kontaktstelle zur Kontaktierung der Spannungsquelle umfasst. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Spannungsquelle eine Hochspannungsquelle ist, bevorzugt eine Hochspannungsquelle eines Fahrzeugs. Beispielhaft ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die maximal angelegte Spannung im Betrieb 0,3 kV oder mehr, bevorzugt 0,5 kV oder mehr, beträgt.The electrical contacting system to be provided according to the invention can be designed by a person skilled in the art according to the respective application requirements and the design specifications of the filter system, in particular of the vehicle filter module. Regardless of the specific configuration of the electrical contacting system, it will usually comprise a first contacting element and a second contacting element, which are each intended to establish an electrically conductive contact with the first polarization element and the second polarization element, respectively. For essentially all embodiments, a method according to the invention is preferred, wherein the electrical contacting system comprises a first contact point and a second contact point for contacting the voltage source. A method according to the invention is preferred, wherein the voltage source is a high-voltage source, preferably a high-voltage source of a vehicle. An example in this respect is a method according to the invention, wherein the maximum applied voltage during operation is 0.3 kV or more, preferably 0.5 kV or more.

Das erfindungsgemäß vorzusehende polarisierbare Filtermedium dient insbesondere der mechanischen Filtration, d.h. der mechanischen Abscheidung von Partikeln aus dem zu filternden Fluid, welche beim Betrieb des Filters bei der Filtration eines Fluides dadurch befördert wird, dass das Filtermedium infolge des anliegenden elektrischen Feldes polarisiert wird. Die entsprechende Polarisierbarkeit des Filtermediums ergibt sich dabei in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis durch das Vorliegen einer dielektrischen Lage. Mit anderen Worten handelt es sich um ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Filtermedium zumindest eine dielektrische Lage umfasst.The polarizable filter medium provided according to the invention serves in particular for mechanical filtration, i.e., the mechanical separation of particles from the fluid to be filtered, which is promoted during operation of the filter during the filtration of a fluid by the filter medium being polarized as a result of the applied electric field. The corresponding polarizability of the filter medium results, in accordance with expert understanding, from the presence of a dielectric layer. In other words, this is a method according to the invention, wherein the filter medium comprises at least one dielectric layer.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen dieser elektrostatischen Abscheider mit Filterfunktionalität lassen sich erhalten, wenn die Polarisationselemente zumindest teilweise, bevorzugt vollständig in das im Filtereinsatz verbaute Filtermedium integriert werden. Hierfür können einzelne Lagen eines in diesem Fall mehrlagigen Filtermediums als elektrisch leitfähige Lagen ausgeführt werden. Eine solche elektrisch leitfähige Leiterlage des Filtermediums kann beispielsweise gemeinsam mit einem fahrzeugseitig angeordneten zweiten Polarisationselement oder mit einer zweiten elektrisch leitfähigen Leiterlage gemeinsam die Polarisation eines dielektrischen Filtermaterials bedingen. Durch die zumindest teilweise Integration der Polarisationselemente in das Filtermedium und damit bevorzugt einen auswechselbaren Filtereinsatz, werden leistungsfähige Filter erhalten, die insbesondere über ein vorteilhaftes Gewicht verfügen und es ermöglichen, die Anforderungen an die fahrzeugseitig benötigten Einrichtungen zu verringern oder sogar gänzlich aufzuheben, wenn keine fahrzeugseitigen Polarisationselemente vorgesehen werden müssen, um die Polarisation der dielektrischen Lage zu realisieren. Zudem führt eine entsprechende Ausgestaltung als mehrlagiges Filtermedium in vielen Fällen zu einer vorteilhaften Polarisationswirkung auf die unmittelbar zwischen den Leiterlagen angeordnete Partikelfilterlage. Zudem ist es hierdurch möglich, ohne hohe zusätzliche Kosten und Bedarf an Bauraum sämtliche für die Polarisationswirkung notwendige Teile in einen Filtereinsatz zu integrieren, welcher besonders leicht als austauschbarer Filtereinsatz ausgeführt werden kann. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, bevorzugt das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, mit dem Filtermedium verbundene, bevorzugt stoffschlüssig verbundene Elemente sind.Particularly advantageous embodiments of these electrostatic precipitators with filter functionality can be achieved if the polarization elements are at least partially, preferably completely, integrated into the filter medium installed in the filter insert. For this purpose, individual layers of a multi-layer filter medium, in this case, can be designed as electrically conductive layers. Such an electrically conductive conductor layer of the filter medium can, for example, together with a second polarization element arranged on the vehicle side or with a second electrically conductive conductor layer, cause the polarization of a dielectric filter material. By at least partially integrating the polarization elements into the filter medium and thus preferably a replaceable filter insert, high-performance filters are obtained which, in particular, have an advantageous weight and make it possible to reduce or even completely eliminate the requirements for the equipment required on the vehicle side if no vehicle-side polarization elements need to be provided to realize the polarization of the dielectric layer. In addition, a corresponding design as a multi-layer filter medium often leads to a beneficial polarization effect on the particle filter layer arranged directly between the conductor layers. Furthermore, this makes it possible to integrate all the components required for the polarization effect into a filter insert without incurring high additional costs and requiring additional installation space. This filter insert can be particularly easily designed as a replaceable filter insert. Accordingly, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the first polarization element and/or the second polarization element, preferably the first polarization element and/or the second polarization element, are elements connected to the filter medium, preferably bonded by a material connection.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, bevorzugt das erste Polarisationselement und/oder das zweite Polarisationselement, mit dem Filtermedium ein mehrlagiges Filtermedium bilden. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter ein mehrlagiges Filtermedium umfasst, wobei das mehrlagige Filtermedium umfasst:

  • I) eine elektrisch leitfähige erste Leiterlage als erste Polarisationselement, und
  • III) eine mit der erste Leiterlage verbundene Zwischenlage als Filtermedium, wobei die Zwischenlage zumindest eine dielektrische Lage umfasst
Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the first polarization element and/or the second polarization element, preferably the first polarization element and/or the second polarization element, form a multi-layer filter medium with the filter medium. A method according to the invention is particularly preferred, wherein the filter comprises a multi-layer filter medium, wherein the multi-layer filter medium comprises:
  • I) an electrically conductive first conductor layer as the first polarization element, and
  • III) an intermediate layer connected to the first conductor layer as a filter medium, wherein the intermediate layer comprises at least one dielectric layer

Insbesondere bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter ein mehrlagiges Filtermedium umfasst, wobei das mehrlagige Filtermedium umfasst:

  • I) eine elektrisch leitfähige erste Leiterlage als erste Polarisationselement,
  • II) eine elektrisch leitfähige zweite Leiterlage als zweites Polarisationselement, und
  • III) eine zwischen der ersten Leiterlage und der zweiten Leiterlage angeordnete Zwischenlage als Filtermedium, wobei die Zwischenlage zumindest eine dielektrische Lage umfasst.
Particularly preferred is a method according to the invention, wherein the filter comprises a multi-layer filter medium, wherein the multi-layer filter medium comprises:
  • I) an electrically conductive first conductor layer as the first polarization element,
  • II) an electrically conductive second conductor layer as a second polarization element, and
  • III) an intermediate layer arranged between the first conductor layer and the second conductor layer as a filter medium, wherein the intermediate layer comprises at least one dielectric layer.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Leiterlage und die zweite Leiterlage einen mittleren Abstand im Bereich von 0,03 bis 30 cm, bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 10 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,08 bis 0,6 cm, zueinander aufweisen, und/oder wobei das mehrlagige Filtermedium bei 1 kPa eine mittlere Dicke im Bereich von 0,04 bis 35 cm, bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 12 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,09 bis 0,7 cm, aufweisen.Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the first conductor layer and the second conductor layer have an average distance from one another in the range of 0.03 to 30 cm, preferably in the range of 0.05 to 10 cm, particularly preferably in the range of 0.08 to 0.6 cm, and/or wherein the multi-layer filter medium at 1 kPa has an average thickness in the range of 0.04 to 35 cm, preferably in the range of 0.06 to 12 cm, particularly preferably in the range of 0.09 to 0.7 cm.

Insbesondere bei Einsatz eines mehrlagigen Filtermediums, welches zumindest eine Leiterlage als Polarisationselement umfasst, ist es mit Blick auf eine möglichst einfache Wartung und Instandsetzung der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Filter bevorzugt, Teile des Filters in der Form eines Filtereinsatzes als reversibel und zerstörungsfrei auswechselbare Einheiten auszubilden, wobei nach Einschätzung der Erfinder neben dem Filtermedium insbesondere auch zumindest ein Polarisationselement und die entsprechende Kontaktierung auswechselbar ausgestaltet werden sollten. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter zumindest ein Polarisationselement, bevorzugt das erste Polarisationselement und das zweite Polarisationselement, das polarisierbare Filtermedium und das elektrische Kontaktierungssystem als reversibel und zerstörungsfrei austauschbar im Filter angeordneten Filtereinsatz umfasst.Particularly when using a multi-layer filter medium comprising at least one conductor layer as a polarization element, it is preferable, with a view to ensuring the simplest possible maintenance and repair of the filters to be used in the method according to the invention, to design parts of the filter in the form of a filter insert as reversibly and non-destructively replaceable units. In the opinion of the inventors, in addition to the filter medium, at least one polarization element and the corresponding contacting should also be designed to be replaceable. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter comprises at least one polarization element, preferably the first polarization element and the second polarization element, the polarizable filter medium, and the electrical contacting system as a reversibly and non-destructively replaceable filter insert arranged in the filter.

Bevorzugte Ausgestaltungen des mehrlagigen Filtermediums, in welchem eine oder zwei elektrisch leitfähige Leiterlagen eingesetzt werden, sowie ein besonders bevorzugtes elektrisches Kontaktierungssystem zur Kontaktierung der Leiterlagen, sind nachfolgend weiter offenbart. Unabhängig davon, ob ein mehrlagiges Filtermedium oder lediglich eine polarisierbare Filterlage eingesetzt werden, können diese in vorteilhafter Weise mit üblichen Verfahren hergestellt werden, wobei insbesondere eine Plissierung zur Steigerung der zur Verfügung stehenden Filterfläche und eine Kaschierung sinnvoll sind, insbesondere bei Ausgestaltung des Filters mit einem auswechselbaren Filtereinsatz. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter das Filtermedium, bevorzugt das mehrlagige Filtermedium, als plissiertes Filtermedium umfasst. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei zumindest eine der Seiten des plissierten Filtermediums, bevorzugt des mehrlagigen Filtermediums, bevorzugt zumindest zwei Seiten, besonders bevorzugt zumindest die Längsseiten, ganz besonders bevorzugt sämtliche Seiten, mit einem Kaschierungsmaterial kaschiert sind, wobei das Kaschierungsmaterial bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus textilen Flächengebilden, insbesondere Vliesen und Filzen. Ganz besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrische Kontaktierungssystem mit der Kaschierung des plissierten Filtermediums verbunden ist, bevorzugt stoffschlüssig.Preferred embodiments of the multi-layer filter medium, in which one or two electrically conductive conductor layers are used, as well as a particularly preferred electrical contacting system for contacting the conductor layers, are disclosed in more detail below. Regardless of whether a multi-layer filter medium or merely a polarizable filter layer is used, these can advantageously be produced using conventional methods, wherein pleating to increase the available filter area and lamination are particularly useful, especially when the filter is designed with a replaceable filter insert. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter comprises the filter medium, preferably the multi-layer filter medium, as a pleated filter medium. Particularly preferred is a method according to the invention, wherein at least one of the sides of the pleated filter medium, preferably of the multi-layer filter medium, preferably at least two sides, particularly preferably at least the long sides, very particularly preferably all sides, are laminated with a lamination material, wherein the lamination material is preferably selected from the group consisting of textile fabrics, in particular nonwovens and felts. Very particularly preferred is a method according to the invention, wherein the electrical contacting system is connected to the lamination of the pleated filter medium, preferably in a material-to-material manner.

Nach Einschätzung der Erfinder ist das erfindungsgemäße Verfahren bereits zu dem Zweck vorteilhaft in einem Filter, welcher lediglich die vorstehend beschriebenen Komponenten umfasst, eine vorteilhafte Wirkung zu erzielen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Polarisation verbessert sich auch in Abwesenheit dezidierter Ionisationsvorrichtungen die Abscheideleistung des Filtermediums. Zudem ist auch in Abwesenheit einer Ionisationsvorrichtung eine vorteilhafte Reinigung des Filtermediums möglich. Der Fachmann versteht jedoch, dass sich in synergistischer Weise besonders große Vorteile ergeben, wenn es sich bei dem Filter um einen elektrostatischen Abscheider mit Filterfunktionalität handelt, wofür zweckmäßigerweise eine Ionisationsvorrichtung vorgesehen wird, welche Schmutzpartikel, die im zu filternden Fluid vorliegen, ionisieren kann, sodass diese im polarisierten Filtermedium besonders effizient abgeschieden werden können. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis wirkt diese Ionisationsvorrichtung dabei mit dem zwischen dem ersten und zweiten Polarisierungselement polarisierten Filtermedium zusammen, welches insbesondere als Niederschlagselektrode fungieren kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter zusätzlich umfasst:

  • v) eine Ionisationsvorrichtung zur Ionisation von Bestandteilen des zu filternden Fluids.
In the inventors' opinion, the method according to the invention is already advantageous for the purpose of achieving a beneficial effect in a filter that only comprises the components described above. The polarization provided according to the invention improves the separation efficiency of the filter medium even in the absence of dedicated ionization devices. Furthermore, advantageous cleaning of the filter medium is possible even in the absence of an ionization device. However, those skilled in the art will understand that particularly significant synergistic advantages arise if the filter is an electrostatic precipitator with filter functionality, for which purpose an ionization device is expediently provided that can ionize dirt particles present in the fluid to be filtered, so that they can be separated particularly efficiently in the polarized filter medium. In accordance with the understanding of those skilled in the art, this ionization device cooperates with the filter medium polarized between the first and second polarization elements, which can function, in particular, as a collecting electrode. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter additionally comprises:
  • v) an ionisation device for ionising components of the fluid to be filtered.

Geeignete Ionisationsvorrichtungen sind dem Fachmann im Bereich der Technik bekannt und beispielsweise in der WO 2023/012166 A1 offenbart. Für im Wesentlichen alle Ausführungsformen sind dabei elektrische Ionisationsvorrichtungen relevant, welche auch aus anderen Technologiebereichen bekannt sind und die Ionisation insbesondere durch eine Corona-Entladung bewirken können. Solche elektrischen Ionisationsvorrichtungen sind unter sicherheitstechnischen Aspekten sowie hinsichtlich ihrer Handhabung und Leistungsfähigkeit dabei anderen Methoden der Ionisation, insbesondere unter Einsatz von ionisierender Strahlung, weit überlegen. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Ionisationsvorrichtung eine elektrische Ionisationsvorrichtung ist, wobei die Ionisationsvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet ist, die Ionisation von Bestandteilen des zu filternden Fluids zumindest teilweise, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, mittels Corona-Entladung zu bewirken. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Ionisationsvorrichtung keine Strahlungsquelle für ionisierende Strahlung umfasst. Der Fachmann versteht, dass das angestrebte Zusammenspiel zwischen der Ionisationsvorrichtung und dem Filtermedium bedingt, dass der Filter mit dem als Niederschlagselektrode fungierenden Filtermedium im späteren Einsatz sinnvollerweise in Strömungsrichtung hinter der Ionisationsvorrichtung platziert werden sollte.Suitable ionization devices are known to those skilled in the art and are described, for example, in WO 2023/012166 A1 For essentially all embodiments, electrical ionization devices are relevant vant, which are also known from other technological fields and can effect ionization, in particular, by means of a corona discharge. Such electrical ionization devices are far superior to other ionization methods, in particular those using ionizing radiation, in terms of safety aspects as well as their handling and performance. Consequently, a method according to the invention is preferred, wherein the ionization device is an electrical ionization device, wherein the ionization device is preferably configured to effect the ionization of components of the fluid to be filtered, at least partially, preferably essentially completely, by means of a corona discharge. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the ionization device does not comprise a radiation source for ionizing radiation. Those skilled in the art will understand that the desired interaction between the ionization device and the filter medium requires that the filter with the filter medium acting as a collecting electrode should expediently be placed downstream of the ionization device in the direction of flow during subsequent use.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, dass der hinsichtlich seines Grundaufbaus wie vorstehend beschrieben ausgeführte Filter in zumindest zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben wird, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Polarisationsmodus auf der einen Seite sowie als DC- bzw. AC-Reinigungsmodus auf der anderen Seite bezeichnet werden. Diese verschiedenen Betriebsmodi werden nachfolgend weiter offenbart. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Filter darüber hinaus in weiteren Modi betrieben wird, die sich hinsichtlich der Ausgestaltung des elektrischen Feldes von den zuvor genannten Betriebsmodi unterscheiden, wobei es in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis jedoch bevorzugt ist, wenn der Filter möglichst weitgehend in den erfindungsgemäß vorzusehenden Betriebsmodi betrieben wird. denkbar ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter teilweise in einem oder mehreren weiteren Betriebsmodi betrieben wird. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ jedoch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter für 98 % oder mehr, bevorzugt für 99 % oder mehr, besonders bevorzugt für 99,5 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt für im Wesentlichen 100 %, der Betriebszeit im Polarisationsmodus oder im DC-Reinigungsmodus oder im AC-Reinigungsmodus, bevorzugt im Polarisationsmodus oder im DC-Reinigungsmodus, betrieben wird.The method according to the invention is based on the filter, which with regard to its basic structure is designed as described above, being operated in at least two different operating modes, which in the context of the present invention are referred to as polarization mode on the one hand and DC or AC cleaning mode on the other. These different operating modes are disclosed in more detail below. In principle, it is conceivable for the filter to be operated in further modes which differ from the previously mentioned operating modes with regard to the configuration of the electric field, although in accordance with the understanding of those skilled in the art it is preferred if the filter is operated as largely as possible in the operating modes to be provided according to the invention. Accordingly, a method according to the invention is conceivable in which the filter is partially operated in one or more further operating modes. Additionally or alternatively, however, a method according to the invention is preferred, wherein the filter is operated for 98% or more, preferably for 99% or more, particularly preferably for 99.5% or more, very particularly preferably for substantially 100% of the operating time in polarization mode or in DC cleaning mode or in AC cleaning mode, preferably in polarization mode or in DC cleaning mode.

Der erste zentrale Betriebsmodus wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Polarisationsmodus bezeichnet. Im Polarisationsmodus wird eine möglichst gleichbleibende Gleichspannung als die Polarisationselemente angelegt, um ein gleichgerichtetes elektrisches Feld auszubilden, indem das polarisierbare Filtermedium polarisiert werden kann, um dessen Abscheidewirkung zu befördern, insbesondere in einem elektrostatischen Abscheider mit Filterfunktionalität. Mit anderen Worten handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter dazu eingerichtet ist, im Polarisationsmodus in Folge einer Polarisation des mehrlagigen Filtermedium die Abscheidung von elektrisch geladenen Teilchen, insbesondere von ionisierten Teilchen, besonders bevorzugt von der Ionisationsvorrichtung ionisierte Teilchen, zu bedingen oder zu befördern.The first central operating mode is referred to in the context of the present invention as the polarization mode. In the polarization mode, a DC voltage that is as constant as possible is applied to the polarization elements in order to create a rectified electric field by polarizing the polarizable filter medium to promote its separation effect, in particular in an electrostatic precipitator with filter functionality. In other words, this is a method according to the invention, wherein the filter is configured to cause or promote the separation of electrically charged particles, in particular ionized particles, particularly preferably particles ionized by the ionization device, as a result of polarization of the multilayer filter medium.

Insbesondere beim Einsatz in der Kombination mit einer Ionisationsvorrichtung wird der Polarisationsmodus nach Einschätzung der Erfinder der Betriebsmodus sein, indem der Filter die weit überwiegende Zeit betrieben wird, während die nachfolgend weiter beschriebenen Reinigungsmodi lediglich für kurze Zeiten eingesetzt werden, die ausreichend sind, die gewünschte Reinigungsleistung zu erzielen, um die ansonsten angestrebte Polarisation des Filtermediums möglichst wenig zu beeinträchtigen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter für 90 % oder mehr, bevorzugt für 95 % oder mehr, besonders bevorzugt für 99 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt für 99,5 % oder mehr, der Betriebszeit im Polarisationsmodus betrieben wird. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter für 10 % oder weniger, bevorzugt für 5 % oder weniger, besonders bevorzugt für 2 % oder weniger, ganz besonders bevorzugt für 1 % oder weniger, besonders bevorzugt für 0,5 % oder weniger, der Betriebszeit im DC-Reinigungsmodus oder im AC-Reinigungsmodus betrieben wird.Particularly when used in combination with an ionization device, the polarization mode will, in the inventors' estimation, be the operating mode in which the filter is operated for the vast majority of the time, while the cleaning modes described below are only used for short periods of time that are sufficient to achieve the desired cleaning performance in order to impair the otherwise desired polarization of the filter medium as little as possible. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter is operated in polarization mode for 90% or more, preferably for 95% or more, particularly preferably for 99% or more, very particularly preferably for 99.5% or more, of the operating time. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the filter is operated in DC cleaning mode or in AC cleaning mode for 10% or less, preferably for 5% or less, particularly preferably for 2% or less, very particularly preferably for 1% or less, particularly preferably for 0.5% or less, of the operating time.

Wie vorstehend erläutert, ist es nach Einschätzung der Erfinder für einen möglichst stabilen Betrieb bevorzugt, die zur Polarisation verwendete Gleichspannung möglichst wenig zu variieren. Zudem ist es den Erfindern gelungen, elektrische Feldstärken zu identifizieren, mit denen sich besonders vorteilhafte Polarisationswirkungen und dadurch besonders günstige Abscheideleistungen realisieren lassen. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei im Polarisationsmodus eine Gleichspannung angelegt wird, die um 10 % oder weniger, bevorzugt 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 1 % oder weniger, besonders bevorzugt im Wesentlichen gar nicht, variiert, bezogen auf den Mittelwert der Gleichspannung im Polarisationsmodus. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes im Polarisationsmodus 0,5 kV/cm oder mehr, bevorzugt 1 kV/cm oder mehr, besonders bevorzugt 2 kV/cm oder mehr beträgt, und/oder wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes im Polarisationsmodus im Bereich von 0,5 kV/cm bis 30 kV/cm, bevorzugt im Bereich von 1 kV/cm bis 15 kV/cm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 kV/cm bis 10 kV/cm, liegt.As explained above, in the inventors' estimation, it is preferable for the most stable operation to vary the DC voltage used for polarization as little as possible. In addition, the inventors have succeeded in identifying electric field strengths with which particularly advantageous polarization effects and thus particularly favorable separation performance can be achieved. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein in the polarization mode a DC voltage is applied which varies by 10% or less, preferably 5% or less, particularly preferably 1% or less, particularly preferably essentially not at all, based on the mean value of the DC voltage in the polarization mode. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the mean electric field strength of the electric field in the polarization mode is 0.5 kV/cm or more, preferably 1 kV/cm or more, particularly preferably 2 kV/cm or more, and/or wherein the average electric field strength of the electric field in the polarization mode is in the range from 0.5 kV/cm to 30 kV/cm, preferably in the range from 1 kV/cm to 15 kV/cm, particularly preferably in the range from 2 kV/cm to 10 kV/cm.

Neben dem Polarisationsmodus wird der Filter in einen von zwei Reinigungsmodi betrieben. Diese Reinigungsmodi basieren dabei auf dem gleichen Konzept, unterscheiden sich jedoch dahingehend, ob zu ihrer Umsetzung eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung angelegt wird. Zur leichteren Unterscheidung wären die entsprechenden Reinigungsmodi im Rahmen der vorliegenden Erfindung als DC- bzw. AC-Reinigungsmodi bezeichnet.In addition to the polarization mode, the filter operates in one of two cleaning modes. These cleaning modes are based on the same concept, but differ in whether a direct current or an alternating current is applied. For ease of differentiation, the corresponding cleaning modes would be referred to as DC and AC cleaning modes, respectively, within the scope of the present invention.

In beiden Reinigungsmodi wird durch eine gepulste Bestromung der Polarisationselemente ein gepulstes elektrisches Feld erzeugt. Mikroorganismen, welche im polarisierbaren Filtermedium vorliegen, werden diesem gepulsten elektrischen Feld ausgesetzt. Im Zuge dieser auch als Elektroporation bezeichneten Verfahrensführung werden die Zellmembranen der Mikroorganismen vorübergehend permeabel, sodass ein Molekültransport durch die Zellmembranen hindurch möglich wird. Durch die Erzeugung der temporären Durchlässigkeit können für die Mikroorganismen wesentliche Bestandteile infolge von hydrostatischen Druckunterschieden und osmotischen Effekten aus dem Inneren nach außen wandern. Wenn die elektrische Feldstärke über der kritischen elektrischen Feldstärke liegt, ist dieser Vorgang zumindest teilweise irreversibel, was zu einem Absterben der Mikroorganismen führt. Der Fachmann versteht, dass die gepulste Gleichspannung im DC-Reinigungsmodus und AC-Reinigungsmodus ein gepulstes elektrisches Feld erzeugt. Mit anderen Worten handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter im DC-Reinigungsmodus derart betrieben wird, dass im Filtermedium befindliche Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, durch das gepulst elektrische Feld geschädigt, bevorzugt irreversibel geschädigt, werden, insbesondere in ihrer Zellmembran, beziehungsweise um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter im AC-Reinigungsmodus derart betrieben wird, dass im Filtermedium befindliche Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, durch das gepulst elektrische Feld geschädigt, bevorzugt irreversibel geschädigt, werden, insbesondere in ihrer Zellmembran.In both cleaning modes, a pulsed electric field is generated by applying pulsed current to the polarization elements. Microorganisms present in the polarizable filter medium are exposed to this pulsed electric field. During this process, also known as electroporation, the cell membranes of the microorganisms become temporarily permeable, allowing molecular transport through the cell membranes. By creating this temporary permeability, components essential to the microorganisms can migrate from the interior to the exterior as a result of hydrostatic pressure differences and osmotic effects. If the electric field strength exceeds the critical electric field strength, this process is at least partially irreversible, resulting in the death of the microorganisms. Those skilled in the art will understand that the pulsed direct current in DC cleaning mode and AC cleaning mode generates a pulsed electric field. In other words, it is a method according to the invention, wherein the filter is operated in DC cleaning mode such that microorganisms, in particular bacteria, located in the filter medium are damaged, preferably irreversibly damaged, by the pulsed electric field, in particular in their cell membrane, or a method according to the invention, wherein the filter is operated in AC cleaning mode such that microorganisms, in particular bacteria, located in the filter medium are damaged, preferably irreversibly damaged, by the pulsed electric field, in particular in their cell membrane.

Das Konzept der Elektroporation und die Verwendung von gepulsten elektrischen Feldern zur Abtötung von Mikroorganismen ist aus der Lebensmittelindustrie bekannt und wird in der Lebensmittelindustrie umfassend eingesetzt, um bei der Verarbeitung von Lebensmitteln schädliche Mikroorganismen abzutöten. Die zur Abtötung benötigten elektrischen Feldstärken hängen von der Art der Mikroorganismen sowie des angewandten Pulsschemas ab und können vom Fachmann auf die Art der abzutötenden Mikroorganismen abgestimmt werden, wobei es denkbar ist, für den Betrieb der Filter im erfindungsgemäßen Verfahren unterschiedliche Reinigungsmodi vorzusehen, die hinsichtlich der Feldstärke und/oder Pulssequenz auf unterschiedliche Mikroorganismen abgestimmt sind. In vorteilhafter Weise kann der Fachmann bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung auf die umfassenden Vorarbeiten aus dem Bereich der Lebensmittelindustrie zurückgreifen, aus der eine Vielzahl von Verfahren und zugehörigen Verfahrensparametern zur Abtötung einer großen Bandbreite an unterschiedlichen Mikroorganismen bekannt und etabliert ist. Weitere Informationen zum grundsätzlichen technologischen Hintergrund der Elektroporation, der zugrundeliegenden physikalisch-chemischen Zusammenhänge und dem generellen Einsatz in der Lebensmittelindustrie sind beispielsweise in dem „handbook of electroporation“, Damijan Miklavcic, ISBN 9783319328850, 2017 oder der Veröffentlichung „DLG-Expertenwissen 5/2018 - Anwendung von gepulsten elektrischen Feldern (PEF) in der Lebensmittelindustrie“ offenbart.The concept of electroporation and the use of pulsed electric fields to kill microorganisms is known from the food industry and is used extensively in the food industry to kill harmful microorganisms during food processing. The electric field strengths required for killing depend on the type of microorganisms and the pulse pattern used and can be tailored by the person skilled in the art to the type of microorganisms to be killed. It is conceivable to provide different cleaning modes for the operation of the filters in the method according to the invention, which are tailored to different microorganisms with regard to field strength and/or pulse sequence. In implementing the present invention, the person skilled in the art can advantageously draw on the extensive preliminary work from the food industry, from which a large number of methods and associated process parameters for killing a wide range of different microorganisms are known and established. Further information on the basic technological background of electroporation, the underlying physico-chemical relationships and the general use in the food industry can be found, for example, in the “handbook of electroporation”, Damijan Miklavcic, ISBN 9783319328850, 2017 or the publication “DLG-Expertenwissen 5/2018 - Application of pulsed electric fields (PEF) in the food industry”.

Der DC-Reinigungsmodus und der AC-Reinigungsmodus unterscheiden sich insbesondere dahingehend, wie die Natur des elektrischen Feldes während des Pulse beschrieben werden kann. Aus der im DC-Reinigungsmodus verwendeten Gleichspannung folgt, dass die Pulse zweckmäßigerweise über die mittlere elektrische Feldstärke beschrieben werden können. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei im DC-Reinigungsmodus die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,75 kV/cm oder mehr, bevorzugt 1 kV/cm oder mehr, ganz besonders bevorzugt 2,5 kV/cm oder mehr, beträgt, und/oder wobei im DC-Reinigungsmodus die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse im Bereich von 0,5 kV/cm bis 40 kV/cm, bevorzugt im Bereich von 1 kV/cm bis 25 kV/cm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 kV/cm bis 10 kV/cm, liegt.The DC cleaning mode and the AC cleaning mode differ in particular in how the nature of the electric field during the pulse can be described. The direct voltage used in the DC cleaning mode means that the pulses can expediently be described via the average electric field strength. A method according to the invention is preferred, wherein in the DC cleaning mode the average electric field strength of the electric field during the pulses is 0.75 kV/cm or more, preferably 1 kV/cm or more, very particularly preferably 2.5 kV/cm or more, and/or wherein in the DC cleaning mode the average electric field strength of the electric field during the pulses is in the range from 0.5 kV/cm to 40 kV/cm, preferably in the range from 1 kV/cm to 25 kV/cm, very preferably in the range from 2 kV/cm to 10 kV/cm.

Im Gegensatz zur Gleichspannung wird im AC-Reinigungsmodus während der Pulse ein Wechselfeld erhalten. Insoweit erachten es die Erfinder für zweckmäßig, die Pulse über die elektrische Feldstärke zu charakterisieren, welche an den Extrempunkten vorliegt, wobei zweckmäßigerweise der Betrag herangezogen werden kann. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei im AC-Reinigungsmodus die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt sämtlich, bei 0,75 kV/cm oder mehr, bevorzugt 1 kV/cm oder mehr, ganz besonders bevorzugt 2,5 kV/cm oder mehr, liegen, und/oder wobei im AC-Reinigungsmodus die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt sämtlich, im Bereich von 0,5 kV/cm bis 40 kV/cm, bevorzugt im Bereich von 1 kV/cm bis 25 kV/cm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 kV/cm bis 10 kV/cm, liegen.In contrast to direct current, an alternating field is maintained during the pulses in AC cleaning mode. In this respect, the inventors consider it expedient to characterize the pulses via the electric field strength present at the extreme points, whereby the absolute value can be used expediently. A method according to the invention is preferred, wherein in AC cleaning mode, the peaks of the absolute value function of the electric field strength during the pulses are at least partially, preferably predominantly, particularly preferably all, at 0.75 kV/cm or more, preferably 1 kV/cm or more, most preferably 2.5 kV/cm or more, and/or wherein in the AC cleaning mode the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses lie at least partially, preferably predominantly, particularly preferably entirely, in the range from 0.5 kV/cm to 40 kV/cm, preferably in the range from 1 kV/cm to 25 kV/cm, particularly preferably in the range from 2 kV/cm to 10 kV/cm.

Die Erfinder haben es als empfehlenswert identifiziert, wenn die für die Reinigungsmodi gewählte Spannung sich an dem auch zur Polarisation verwendeten Wert orientiert, wobei jedoch für besonders ausgeprägte Reinigungswirkungen in den Reinigungsmodi auch höhere Spannungen eingesetzt werden können. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei sich die maximal angelegte Gleichspannung im Polarisationsmodus von der maximal angelegte Gleichspannung im DC-Reinigungsmodus um 50 % oder weniger, bevorzugt 25 % oder weniger, besonders bevorzugt 10 % oder weniger, ganz besonders bevorzugt 5 % oder weniger, insbesondere bevorzugt um 2 % oder weniger, überaus bevorzugt im Wesentlichen gar nicht, unterscheidet, und/oder wobei sich die maximal angelegte Gleichspannung im Polarisationsmodus von dem maximalen Betrag der anliegenden Wechselspannung im AC-Reinigungsmodus um 50 % oder weniger, bevorzugt 25 % oder weniger, besonders bevorzugt 10 % oder weniger, ganz besonders bevorzugt 5 % oder weniger, insbesondere bevorzugt um 2 % oder weniger, überaus bevorzugt im Wesentlichen gar nicht, unterscheidet.The inventors have identified it as advisable if the voltage selected for the cleaning modes is based on the value also used for polarization, although higher voltages can also be used for particularly pronounced cleaning effects in the cleaning modes. A method according to the invention is preferred, wherein the maximum applied DC voltage in the polarization mode differs from the maximum applied DC voltage in the DC cleaning mode by 50% or less, preferably 25% or less, particularly preferably 10% or less, very particularly preferably 5% or less, especially preferably by 2% or less, and most preferably essentially not at all, and/or wherein the maximum applied DC voltage in the polarization mode differs from the maximum amount of the applied AC voltage in the AC cleaning mode by 50% or less, preferably 25% or less, particularly preferably 10% or less, very particularly preferably 5% or less, especially preferably by 2% or less, and most preferably essentially not at all.

Die Erfinder haben gefunden, dass sich der Fachmann bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung in vorteilhafterweise bezüglich des einzusetzenden Pulsschemas in vorteilhafter Weise an den aus der Lebensmittelindustrie bekannten Verfahrensführungen orientieren kann.The inventors have found that when implementing the present invention, the person skilled in the art can advantageously orient himself on the process procedures known from the food industry with regard to the pulse scheme to be used.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Pulssequenz des DC-Reinigungsmodus oder des AC-Reinigungsmodus 5 oder mehr, bevorzugt 10 oder mehr, besonders bevorzugt 20 oder mehr, ganz besonders bevorzugt 40 oder mehr, Pulse umfasst. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Pulse im Reinigungsmodus zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen sämtlich, eine Länge im Bereich von 40 bis 40000 ns, bevorzugt im Bereich von 100 bis 10000 ns, besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 6000, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 5000 ns, insbesondere bevorzugt im Bereich von 500 bis 4000 ns, aufweisen, bezogen auf die Halbwertsbreite der Pulse bzw. die Halbwertsbreite der Einhüllenden. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Pulse im DC-Reinigungsmodus zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen sämtlich, Rechteckpulse, Dreieckpulse oder Sinuspulse, bevorzugt Rechteckpulse, sind. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Wechselspannung während der Pulse im AC-Reinigungsmodus eine konstante Frequenz, bevorzugt eine konstante Frequenz und Amplitude, aufweist.A method according to the invention is preferred, wherein the pulse sequence of the DC cleaning mode or the AC cleaning mode comprises 5 or more, preferably 10 or more, particularly preferably 20 or more, very particularly preferably 40 or more, pulses. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the pulses in the cleaning mode at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially all, have a length in the range of 40 to 40,000 ns, preferably in the range of 100 to 10,000 ns, particularly preferably in the range of 300 to 6,000, very particularly preferably in the range of 400 to 5,000 ns, especially preferably in the range of 500 to 4,000 ns, based on the half-width of the pulses or the half-width of the envelope. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the pulses in the DC cleaning mode are at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially all, rectangular pulses, triangular pulses, or sine pulses, preferably rectangular pulses. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the alternating voltage has a constant frequency, preferably a constant frequency and amplitude, during the pulses in the AC cleaning mode.

Auch wenn die gewünschte Reinigungswirkung auch unter Einsatz von Wechselspannung erzielbar ist, ist es nach Einschätzung der Erfinder für im Wesentlichen alle Ausführungsformen besonders bevorzugt, im erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend auf Gleichspannung zu setzen und entsprechend zugunsten des DC-Reinigungsmodus möglichst weitgehend, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, auf den AC-Reinigungsmodus zu verzichten. Aus dem Umstand, dass die gewünschte Polarisation in jedem Fall eine Gleichspannung erfordert, folgt, dass die eingesetzten Vorrichtungen deutlich einfacher und robuster ausgeführt werden können, wenn nicht zusätzlich die Möglichkeiten zur Erzeugung eines Wechselfeldes vorgesehen werden müssen. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter teilweise im DC-Reinigungsmodus betrieben wird. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle ist.Even if the desired cleaning effect can also be achieved using alternating voltage, in the opinion of the inventors it is particularly preferred for essentially all embodiments to rely largely on direct voltage in the method according to the invention and accordingly to forego the AC cleaning mode as far as possible, preferably essentially completely, in favor of the DC cleaning mode. The fact that the desired polarization always requires a direct voltage means that the devices used can be designed to be significantly simpler and more robust if the possibility of generating an alternating field does not have to be additionally provided. Accordingly, a method according to the invention is particularly preferred in which the filter is partially operated in DC cleaning mode. Accordingly, a method according to the invention is also preferred in which the voltage source is a direct voltage source.

Auch wenn es beim Alternieren zwischen dem Polarisationsmodus und dem DC-Aufreinigungsmodus zumindest theoretisch denkbar wäre, die Gleichspannung zwischen den Pulsen nicht gänzlich auf Null zu setzen, ist dies sowohl mit Blick auf die erzielbare Reinigungswirkung als auch die Komplexität der Steuerung weniger bevorzugt. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Gleichspannung im DC-Reinigungsmodus zwischen zwei benachbarten Pulsen zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, auf 10 % oder weniger, bevorzugt 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 1 % oder weniger, ganz besonders bevorzugt auf 0,5 % oder weniger, des mittleren Gleichspannungswerts der Pulse abfällt, wobei die Gleichspannung im DC-Reinigungsmodus insbesondere bevorzugt zwischen zwei benachbarten Pulsen zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, im Wesentlich auf 0 V abfällt.Even if it would be at least theoretically conceivable not to set the DC voltage completely to zero between the pulses when alternating between the polarization mode and the DC cleaning mode, this is less preferred both with regard to the achievable cleaning effect and the complexity of the control. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the DC voltage in the DC cleaning mode drops at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely, to 10% or less, preferably 5% or less, particularly preferably 1% or less, very particularly preferably 0.5% or less, of the average DC voltage value of the pulses between two adjacent pulses, wherein the DC voltage in the DC cleaning mode particularly preferably drops at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely, substantially to 0 V between two adjacent pulses.

In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis wird im erfindungsgemäßen Verfahren zwischen den Betriebsmodi gewechselt werden. Eine besonders einfache Ausgestaltung zur Konzeption des Wechsels ist es dabei, in regelmäßigen Abständen zwischen den Betriebsmodi umzustellen, wobei dies in bevorzugten Ausgestaltungen auf die Betriebszeit des Filters abgestimmt wird. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Betrieb des Filters in regelmäßigen Zeitintervallen, insbesondere Betriebszeitintervallen, umgestellt wird, beispielsweise nach 8 h oder mehr, 12 h oder mehr, 24 h oder mehr, 48 h oder mehr oder 168 h oder mehr.In accordance with the expert's understanding, the method according to the invention will switch between the operating modes. A particularly simple design for the switchover is to switch between the operating modes at regular intervals, whereby in preferred embodiments this is coordinated with the operating time of the filter. In this respect, a method according to the invention is preferred, wherein the operation of the filter is changed over at regular time intervals, in particular operating time intervals, for example after 8 h or more, 12 h or more, 24 h or more, 48 h or more or 168 h or more.

Für besonders vorteilhafte Ausgestaltungen schlagen die Erfinder jedoch vor, dass die Reinigungsmodi bedarfsoptimiert eingesetzt werden können, wobei der Bedarf anhand eines vorgegebenen Kriteriums festgemacht werden, wobei auch mehrere Kriterien denkbar sind, die alternativ oder kumulativ erfüllt sein können. Neben einem zeitbasierten Kriterium kann der Reinigungsmodus insbesondere auf bestimmte Situationen, beispielsweise das Starten oder Abstellen des Filtersystems abgestimmt werden, wobei insbesondere beim Einsatz in einem Fahrzeug auch Tank- oder Ladevorgänge geeignete Phasen zur Reinigung des Filters sein können. Darüber hinaus kommen auch manuelle Anforderungsvorgänge in Betracht, welche beispielsweise über einen Fahrzeugcomputer ausgelöst werden können. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Betrieb des Filters nach Erreichen eines vorgegebenen Kriteriums in den DC-Reinigungsmodus oder AC-Reinigungsmodus umgestellt wird. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das vorgegebene Kriterium ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne, insbesondere Ablauf einer vorgegebenen Betriebszeitspanne, dem Starten des Fahrzeugmotors, dem Abstellen des Fahrzeugmotors, dem Starten des Filtersystems, dem Abstellen des Filtersystems, dem Registrieren eines Tankvorgangs, dem Registrieren eines Ladevorgangs dem Registrieren eines Sensorwertes mit einer Sensoreinheit und manuellen Benutzeranforderungen. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die vorgegebene Zeitspanne 60 min oder mehr, bevorzugt 360 min oder mehr, ganz besonders bevorzugt 480 min oder mehr, beträgt.However, for particularly advantageous embodiments, the inventors propose that the cleaning modes can be used in a demand-optimized manner, with the demand being determined based on a predetermined criterion, although several criteria are also conceivable, which can be met alternatively or cumulatively. In addition to a time-based criterion, the cleaning mode can be tailored in particular to specific situations, for example starting or shutting down the filter system. Particularly when used in a vehicle, refueling or charging processes can also be suitable phases for cleaning the filter. In addition, manual request processes can also be considered, which can be triggered, for example, via a vehicle computer. A method according to the invention is therefore preferred, wherein the operation of the filter is switched to the DC cleaning mode or AC cleaning mode after a predetermined criterion is reached. Particularly preferred is a method according to the invention, wherein the predetermined criterion is selected from the group consisting of the expiration of a predetermined time period, in particular the expiration of a predetermined operating time period, the starting of the vehicle engine, the shutting down of the vehicle engine, the starting of the filter system, the shutting down of the filter system, the recording of a refueling process, the recording of a charging process, the recording of a sensor value with a sensor unit, and manual user requests. An example of a method according to the invention is one in which the predetermined time period is 60 minutes or more, preferably 360 minutes or more, very particularly preferably 480 minutes or more.

Als besonders bevorzugt erachten es die Erfinder, wenn die Steuerung der Reinigungsmodi sensorgestützt erfolgt. Hierbei können eine breite Palette an Sensoren und die damit gewonnenen Sensorwerte verwendet werden, um geeignete Zeitpunkte für die Durchführung eines Reinigungsschritts zu identifizieren, wobei insbesondere aus der Bestimmung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit bzw. der Detektion von Niederschlag auf die Vermehrungsbedingungen für Mikroorganismen rückgeschlossen werden kann, um dadurch die Häufigkeit der Reinigungsvorgänge zu steuern. Zudem ist es auch möglich, als Sensor einen Positionssensor zu benutzen, beispielsweise einen GPS-Sensor, um aus der Position des Filters bzw. des Fahrzeuges, beispielsweise durch Abgleich mit geeignetem Kartenmaterial, auf die klimatischen Verhältnisse und/oder die generelle Belastung des zu filternden Fluides mit Mikroorganismen zu schließen und die Reinigungsaktivität darangehend zu steuern. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter eine oder mehrere Sensoreinheiten zur Erfassung des einen oder der mehreren Sensorwerte umfasst. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Betrieb des Filters in Abhängigkeit von einem oder mehreren Sensorwerten in den AC-Reinigungsmodus oder DC-Reinigungsmodus umgestellt wird, bevorzugt wenn der eine oder die mehreren Sensorwerte ein vorgegebenes Kriterium erfüllen. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Anteil des AC-Reinigungsmodus oder DC-Reinigungsmodus an der Betriebszeit des Filters in Abhängigkeit von einem oder mehreren Sensorwerten gesteuert wird, bevorzugt wenn der eine oder die mehreren Sensorwerte ein vorgegebenes Kriterium erfüllen. Besonders bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Pulssequenz und/oder die Höhe der angelegten Spannung im AC-Reinigungsmodus oder DC-Reinigungsmodus in Abhängigkeit von einem oder mehreren Sensorwerten verändert wird, bevorzugt wenn der eine oder die mehreren Sensorwerte ein vorgegebenes Kriterium erfüllen. Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der eine oder die mehreren Sensorwerte ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsdaten und Positionsdaten, bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit.The inventors consider it particularly preferred if the cleaning modes are controlled using sensors. A wide range of sensors and the sensor values obtained therefrom can be used to identify suitable times for carrying out a cleaning step. In particular, the determination of temperature and humidity or the detection of precipitation can be used to infer the reproduction conditions for microorganisms in order to control the frequency of the cleaning processes. Furthermore, it is also possible to use a position sensor, for example a GPS sensor, as a sensor in order to infer the climatic conditions and/or the general microorganism contamination of the fluid to be filtered from the position of the filter or the vehicle, for example by comparing it with suitable map material, and to control the cleaning activity accordingly. Accordingly, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the filter comprises one or more sensor units for detecting the one or more sensor values. A method according to the invention is preferred, wherein the operation of the filter is switched to the AC cleaning mode or DC cleaning mode depending on one or more sensor values, preferably when the one or more sensor values meet a predetermined criterion. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the proportion of the AC cleaning mode or DC cleaning mode in the operating time of the filter is controlled depending on one or more sensor values, preferably when the one or more sensor values meet a predetermined criterion. In this respect, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the pulse sequence and/or the level of the applied voltage in the AC cleaning mode or DC cleaning mode is changed depending on one or more sensor values, preferably when the one or more sensor values meet a predetermined criterion. Additionally or alternatively, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the one or more sensor values are selected from the group consisting of temperature, air humidity, precipitation data, and position data, preferably selected from the group consisting of temperature and air humidity.

In den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen handelt es sich bevorzugt um ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter eine oder mehrere Sensoreinheiten zur Erfassung des einen oder der mehreren Sensorwerte umfasst. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Sensoreinheiten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Temperatursensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren, Niederschlagssensoren und GPS-Sensoren, bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Temperatursensoren und Luftfeuchtigkeitssensoren.In the embodiments described above, a method according to the invention is preferably used, wherein the filter comprises one or more sensor units for detecting the one or more sensor values. A method according to the invention is preferred, wherein the sensor units are selected from the group consisting of temperature sensors, humidity sensors, precipitation sensors, and GPS sensors, preferably selected from the group consisting of temperature sensors and humidity sensors.

Grundsätzlich schlagen die Erfinder vor, dass es mit Blick auf die bei elektrostatischen Abscheiders mit Filterfunktionalität angestrebte Hauptwirkung der vorteilhaften Partikelabscheidung zweckmäßig ist, zwischen einzelnen Reinigungsphasen hinreichend lange Polarisationsphasen vorzusehen, sowie es umgekehrt nach Einschätzung der Erfinder zweckmäßig ist, die Reinigungsphasen hinreichend lang zu gestalten, um in den Reinigungsphasen eine gute Reinigungswirkung zu erzielen. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter zwischen zwei Betriebszeiten im AC-Reinigungsmodus oder DC-Reinigungsmodus für 1 min oder mehr, bevorzugt für 30 min oder mehr, besonders bevorzugt für 60 min oder mehr, im Polarisationsmodus betrieben wird. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter zwischen zwei Betriebszeiten im Polarisationsmodus für eine Zeit im Bereich von 5 µs bis 60 s, bevorzugt im Bereich von 10 µs bis 10 s, besonders bevorzugt im Bereich von 100 µs bis 5 s, im AC-Reinigungsmodus oder DC-Reinigungsmodus betrieben wird.In principle, the inventors propose that, with a view to the main effect of advantageous particle separation sought in electrostatic precipitators with filter functionality, it is expedient to provide sufficiently long polarization phases between individual cleaning phases, and conversely, in the inventors' estimation, it is expedient to design the cleaning phases sufficiently long in order to achieve a good cleaning effect during the cleaning phases. In this respect, a method according to the invention is preferred, wherein the filter is cleaning mode or DC cleaning mode for 1 minute or more, preferably for 30 minutes or more, particularly preferably for 60 minutes or more. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the filter is operated in AC cleaning mode or DC cleaning mode for a time in the range of 5 µs to 60 s, preferably in the range of 10 µs to 10 s, particularly preferably in the range of 100 µs to 5 s, between two operating times in polarization mode.

Die Erfinder schlagen vor, dass es zur Vermeidung von Beeinträchtigungen der umliegenden Elektronik, insbesondere beim Einsatz im Fahrzeug, besonders vorteilhaft ist, eine elektromagnetische Abschirmung des Filters vorzusehen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter eine oder mehrere Abschirmelemente zur elektromagnetischen Abschirmung des Filters umfasst.The inventors propose that, to avoid interference with the surrounding electronics, especially when used in vehicles, it is particularly advantageous to provide electromagnetic shielding for the filter. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter comprises one or more shielding elements for electromagnetic shielding of the filter.

Es kann als ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung gesehen werden, dass diese eine zuverlässige Abtötung von Mikroorganismen ermöglicht, ohne dafür auf den Einsatz von Bioziden angewiesen zu sein. Insoweit schlagen die Erfinder vor, dass es besonders zweckmäßig ist, diesen Vorteil auch dadurch auszunutzen, dass auf den Einsatz solcher Biozide im Filter bzw. Filtermedium verzichtet wird. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Filter keine antimikrobiellen Zusätze und/oder antimikrobiellen Lagen, umfasst.A major advantage of the present invention is that it enables the reliable destruction of microorganisms without relying on the use of biocides. In this respect, the inventors propose that it is particularly advantageous to exploit this advantage by omitting the use of such biocides in the filter or filter medium. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the filter does not comprise any antimicrobial additives and/or antimicrobial layers.

Den Erfindern ist es gelungen, für das bevorzugt einzusetzende mehrlagige Filtermedium und dessen einzelne Lagen, insbesondere die Leiterlagen, bevorzugte Ausgestaltungen zu identifizieren, wobei sich insbesondere mit den nachfolgend offenbarten Partikelfilterlagen vorteilhafte Reinigungsleistungen bei der Verwendung gepulster elektrischer Felder ergeben haben.The inventors have succeeded in identifying preferred embodiments for the preferably used multi-layer filter medium and its individual layers, in particular the conductor layers, whereby advantageous cleaning performances have been achieved when using pulsed electric fields, in particular with the particle filter layers disclosed below.

Bevorzugt ist zunächst ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Leiterlage ein erstes textiles Flächengebilde, bevorzugt ein zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen ersten Material beschichtetes oder imprägniertes erstes textiles Flächengebilde, umfasst, und/oder wobei die zweite Leiterlage ein zweites textiles Flächengebilde, bevorzugt zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen zweiten Material beschichtetes oder imprägniertes zweites textiles Flächengebilde, umfasst.Firstly, a method according to the invention is preferred, wherein the first conductor layer comprises a first textile fabric, preferably a first textile fabric coated or impregnated at least in sections with an electrically conductive first material, and/or wherein the second conductor layer comprises a second textile fabric, preferably a second textile fabric coated or impregnated at least in sections with an electrically conductive second material.

Der Begriff „textiles Flächengebilde“ ist für den Fachmann klar und bezeichnet zweidimensionale Textilerzeugnisse, welche beispielsweise gewebt, gewirkt, vernadelt oder gestrickt sein können. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis zählen nicht-textile, faserhaltige Flächengebilde, beispielsweise Papier und Pappe, in denen die Fasern bspw. primär durch Bindemittel zusammengehalten werden, nicht zu den textilen Flächengebilden. Auch wenn für die textilen Flächengebilde der Leiterlagen prinzipiell eine große Bandbreite an textilen Flächengebilden in Frage käme, haben die Erfinder insbesondere mit sogenannten „non-woven“ und dabei insbesondere mit Spinnvliesen die besten Leistungscharakteristika erzielen können. Ein entsprechendes textiles Flächengebilde aus einem nicht leitfähigen Material kann dabei in vorteilhafter Weise durch Ausrüstung des textilen Flächengebildes mit einem leitfähigen Material erreicht werden, wobei nach Einschätzung der Erfinder prinzipiell eine Vielzahl an möglichen Verfahren geeignet sind. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste textile Flächengebilde und/oder das zweite textile Flächengebilde, bevorzugt das erste textile Flächengebilde und das zweite textile Flächengebilde, ein Vliesstoff sind, bevorzugt ein Spinnvlies.The term "textile fabric" is clear to those skilled in the art and refers to two-dimensional textile products that can be woven, warp-knitted, needle-punched, or knitted, for example. In accordance with the expert's understanding, non-textile, fiber-containing fabrics, such as paper and cardboard, in which the fibers are held together primarily by binding agents, for example, are not considered textile fabrics. Even though a wide range of textile fabrics could in principle be considered for the textile fabrics of the conductor layers, the inventors have been able to achieve the best performance characteristics with so-called "non-woven" fabrics, and in particular with spunbonded fabrics. A corresponding textile fabric made of a non-conductive material can advantageously be achieved by finishing the textile fabric with a conductive material, whereby, in the opinion of the inventors, a variety of possible processes are suitable in principle. Thus, a method according to the invention is preferred, wherein the first textile fabric and/or the second textile fabric, preferably the first textile fabric and the second textile fabric, are a nonwoven fabric, preferably a spunbonded fabric.

Die Unterscheidung zwischen einem elektrisch leitfähigen Material in Abgrenzung zu einem elektrisch isolierenden Material trifft der Fachmann in der Praxis zwanglos und auf Grundlage seines fachmännischen und klaren technischen Verständnisses dieser Begriffe. Insoweit gilt ein Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann als elektrisch leitfähiges Material, wenn dessen spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C bei 106 Ω*m oder weniger, bevorzugt bei 105 Ω*m oder weniger, besonders bevorzugt bei 104 Ω*m oder weniger, liegt. Umgekehrt gilt ein Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann als elektrisch isolierendes Material, wenn dessen spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C bei 107 Ω*m oder mehr, bevorzugt bei 109 Ω*m oder mehr, besonders bevorzugt bei 1011 Ω*m oder mehr, liegt. Entsprechend sind Metalle und Legierungen aber auch Ruße, wie insbesondere Leitruß, und durch Additive leitfähig gemachte Kunststoffe, elektrisch leitfähige Materialien, wohingegen typische, unmodifizierte Kunststoffe wie PET oder PE ebenso zu den elektrisch isolierenden Materialien zählen wie beispielsweise die meisten Gläser und Keramiken. Der spezifische elektrische Widerstand von Materialien ist eine dem Fachmann gut geläufige Größe, die er für die meisten Materialien einschlägigen Tabellenwerken entnehmen kann. Die Messung des spezifischen elektrischen Widerstands bei anderen Komponenten erfolgt in Übereinstimmung mit der üblichen Praxis entweder gemäß der DIN EN ISO 3915 aus 1999, die insbesondere für besonders leitfähige Materialien zum Einsatz kommt, bzw. gemäß der IEC 60093 aus 1993, die bei hohen spezifischen elektrischen Widerständen eingesetzt wird. Die Frage, welche der beiden Normen einzusetzen ist, richtet sich nach den Vorgaben der beiden Vorschriften sowie den Eigenschaften des jeweiligen untersuchten Materials.In practice, the person skilled in the art makes the distinction between an electrically conductive material and an electrically insulating material easily and on the basis of his or her expert and clear technical understanding of these terms. In this respect, a material is considered to be an electrically conductive material within the scope of the present invention in particular if its specific electrical resistance at 20°C is 10 6 Ω*m or less, preferably 10 5 Ω*m or less, particularly preferably 10 4 Ω*m or less. Conversely, a material is considered to be an electrically insulating material within the scope of the present invention in particular if its specific electrical resistance at 20°C is 10 7 Ω*m or more, preferably 10 9 Ω*m or more, particularly preferably 10 11 Ω*m or more. Accordingly, metals and alloys, as well as carbon blacks, such as conductive carbon black, and plastics made conductive by additives, are electrically conductive materials, whereas typical, unmodified plastics such as PET or PE are also electrically insulating materials, as are most glasses and ceramics. The specific electrical resistance of materials is a value that is well known to the person skilled in the art and can be found in relevant tables for most materials. The measurement of the specific electrical resistance of other components is carried out in accordance with common practice, either according to the DIN EN ISO 3915 from 1999, which is used especially for highly conductive materials, or according to IEC 60093 from 1993, which is used for high specific electrical resistances. The question of which of the two standards should be used, depends on the requirements of the two regulations as well as the properties of the respective material being examined.

Der Fachmann versteht, dass sich die elektrische Leitfähigkeit von Leiterlagen, beispielsweise der ersten Leiterlage, in vielen Fällen, beispielsweise beim Einsatz von Verbundmaterialien, aus dem Vorliegen von leitfähigen Materialpfaden ergeben kann, die in einem ansonsten weitgehend isolierenden Material verlaufen. So kann es sich beispielsweise bei einem dielektrischen Vlies, dessen Fasern mit einer dünnen Schicht aus Leitruß versehen sind, um eine elektrisch leitfähige Lage handeln, obwohl der makroskopische spezifische Widerstand des Verbundmaterials in Folge des dielektrischen Trägermaterials relativ hoch ist.Those skilled in the art will understand that the electrical conductivity of conductor layers, for example, the first conductor layer, can in many cases, for example, when using composite materials, result from the presence of conductive material paths running through an otherwise largely insulating material. For example, a dielectric fleece whose fibers are coated with a thin layer of conductive carbon black can be an electrically conductive layer, even though the macroscopic resistivity of the composite material is relatively high due to the dielectric carrier material.

Bevorzugt ist überdies zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste textile Flächengebilde und/oder das zweite textile Flächengebilde, bevorzugt das erste textile Flächengebilde und das zweite textile Flächengebilde, zu einem Massenanteil von 80 % oder mehr, bevorzugt zu 90 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen zu 100 %, aus einem Kunststoff bestehen, bezogen auf die Masse des textilen Flächengebildes, wobei der Kunststoff bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylnitrilen, Polyolefinen, Polyestern und Mischungen dieser Kunststoffe, besonders bevorzugt Polyacrylnitrilen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat und Mischungen dieser Kunststoffe, insbesondere bevorzugt Polyethylenterephthalat.Furthermore, additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the first textile fabric and/or the second textile fabric, preferably the first textile fabric and the second textile fabric, consist of a plastic to a mass fraction of 80% or more, preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, very particularly preferably substantially 100%, based on the mass of the textile fabric, wherein the plastic is preferably selected from the group consisting of polyacrylonitriles, polyolefins, polyesters and mixtures of these plastics, particularly preferably polyacrylonitriles, polypropylene, polyethylene terephthalate and mixtures of these plastics, especially preferably polyethylene terephthalate.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ebenso ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Leiterlage und/oder die zweite Leiterlage, bevorzugt die erste Leiterlage und die zweite Leiterlage, hergestellt oder herstellbar sind durch Ausrüstung des jeweiligen textilen Flächengebildes, insbesondere des Vliesstoffs, mit dem jeweiligen elektrisch leitfähigen Material mit einem Verfahren, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Imprägnierung, Tauchbeschichtung, insbesondere mit einem Foulardsystem, Sprühbeschichtung, Auftragsbeschichtung, insbesondere mittels einer Dispersion im Kiss-Coat-Verfahren, und Druckbeschichtung.Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the first conductor layer and/or the second conductor layer, preferably the first conductor layer and the second conductor layer, are produced or can be produced by equipping the respective textile fabric, in particular the nonwoven fabric, with the respective electrically conductive material using a method which is selected from the group consisting of impregnation, dip coating, in particular using a padding system, spray coating, application coating, in particular by means of a dispersion in the kiss-coat process, and print coating.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ außerdem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrisch leitfähige erste Material und/oder das elektrisch leitfähige zweite Material, bevorzugt das elektrisch leitfähige erste Material und das elektrisch leitfähige zweite Material, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metallen, leitfähigen Kunststoffen und Kohlenstoff, bevorzugt Kohlenstoff, insbesondere Ruß oder Graphen, wobei das elektrisch leitfähige Material besonders bevorzugt für die erste Leiterlage und die zweite Leiterlage identisch ist.Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the electrically conductive first material and/or the electrically conductive second material, preferably the electrically conductive first material and the electrically conductive second material, are selected from the group consisting of metals, conductive plastics and carbon, preferably carbon, in particular carbon black or graphene, wherein the electrically conductive material is particularly preferably identical for the first conductor layer and the second conductor layer.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Leiterlage und/oder die zweite Leiterlage, bevorzugt die erste Leiterlage und die zweite Leiterlage, in Folge der Beschichtung des jeweiligen textilen Flächengebildes zumindest über 80 % oder mehr der Fläche, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, elektrisch leitfähig sind.Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the first conductor layer and/or the second conductor layer, preferably the first conductor layer and the second conductor layer, are electrically conductive as a result of the coating of the respective textile fabric at least over 80% or more of the area, preferably over 90% or more, particularly preferably over 95% or more, very particularly preferably over 98% or more, particularly preferably substantially over the entire area.

Auch wenn die Leiterlagen einen Beitrag zu der Filtrationsleistung der Filtermedien leisten können, insbesondere wenn diese als textile Flächengebilde ausgeführt sind, erachten es die Erfinder als vorteilhaft, wenn die Leiterlagen hinreichend offenporig ausgeführt werden, damit sie in erster Linie den Luftdurchlass durch das Filtermedium möglichst wenig beschränken. Hinsichtlich des Gewichts der Leiterlagen besteht, zumindest beim Einsatz von textilen Flächengebilden, insoweit ein Zielkonflikt zwischen dem Einfluss auf das Gesamtgewicht des Filtermediums sowie einer vorteilhaften stabilisierenden Wirkung der Leiterlagen auf das Filtermedium und damit einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Insoweit ist es den Erfindern gelungen, geeignete Flächengewichte für die textilen Flächengebilde zu identifizieren, mit denen sich dieser Zielkonflikt in vorteilhafter Weise lösen lässt. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Leiterlage und/oder die zweite Leiterlage, bevorzugt die erste Leiterlage und die zweite Leiterlage, bei 200 Pa einen Luftdurchlass im Bereich von 500 bis 30000 L/(m2 s), bevorzugt im Bereich von 2000 bis 20000 L/(m2 s), aufweisen. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste textile Flächengebilde und/oder das zweite textile Flächengebilde, bevorzugt das erste textile Flächengebilde und das zweite textile Flächengebilde, ein Flächengewicht im Bereich von 5 bis 200 g/m2, bevorzugt im Bereich von 10 bis 150 g/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 50 g/m2, aufweisen.Even though the conductor layers can contribute to the filtration performance of the filter media, particularly when designed as textile fabrics, the inventors consider it advantageous if the conductor layers are designed with sufficient open pores so that they primarily restrict the air passage through the filter medium as little as possible. With regard to the weight of the conductor layers, at least when using textile fabrics, there is a conflict of objectives between the influence on the overall weight of the filter medium and a beneficial stabilizing effect of the conductor layers on the filter medium and thus an improvement in the mechanical properties. In this respect, the inventors have succeeded in identifying suitable basis weights for the textile fabrics with which this conflict of objectives can be resolved in an advantageous manner. Against this background, a method according to the invention is preferred, wherein the first conductor layer and/or the second conductor layer, preferably the first conductor layer and the second conductor layer, have an air permeability in the range from 500 to 30,000 L/(m 2 s), preferably in the range from 2,000 to 20,000 L/(m 2 s), at 200 Pa. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the first textile sheet and/or the second textile sheet, preferably the first textile sheet and the second textile sheet, have a basis weight in the range from 5 to 200 g/m 2 , preferably in the range from 10 to 150 g/m 2 , particularly preferably in the range from 15 to 50 g/m 2 .

Bevorzugt ist bezüglich des allgemeinen Aufbaus des mehrlagigen Filtermedium ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Filterlage eine oder mehrere weitere Lagen, bevorzugt zwischen der ersten Leiterlage und der zweiten Leiterlage angeordnete weitere Lagen, umfasst, wobei die Filterlage bevorzugt zwei oder mehr dielektrische Lagen, besonders bevorzugt drei oder mehr dielektrische Lagen, umfasst.With regard to the general structure of the multi-layer filter medium, a method according to the invention is preferred, wherein the filter layer comprises one or more further layers, preferably further layers arranged between the first conductor layer and the second conductor layer, wherein the filter layer preferably comprises two or more dielectric layers, particularly preferably three or more dielectric layers.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei zumindest eine der dielektrischen Lagen, bevorzugt sämtliche der dielektrischen Lagen, zu einem Massenanteil von 80 % oder mehr, bevorzugt zu 90 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen zu 100 %, aus einem dielektrischen Kunststoffmaterial besteht, bezogen auf die Masse der dielektrischen Lage. Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das dielektrische Kunststoffmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, insbesondere Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylenpropylen, Polypropylen, und Polyethylen, Polyestern, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyvinylidenfluorid, Polyacrylnitil, und Polylactiden. Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das dielektrische Kunststoffmaterial einen spezifischen elektrischen Widerstands bei 20 °C von 107 Ω*m oder mehr, bevorzugt bei 109 Ω*m oder mehr, besonders bevorzugt bei 1011 Ω*m oder mehr, aufweist.Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein at least one of the dielectric layers, preferably all of the dielectric layers, consists of a dielectric plastic material to a mass fraction of 80% or more, preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, very particularly preferably essentially 100%, based on the mass of the dielectric layer. A method according to the invention is particularly preferred, wherein the dielectric plastic material is selected from the group consisting of polyolefins, in particular polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene-propylene, polypropylene, and polyethylene, polyesters, in particular polyethylene terephthalate, polycarbonates, polyamides, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and polylactides. Additionally or alternatively, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the dielectric plastic material has a specific electrical resistance at 20 °C of 10 7 Ω*m or more, preferably 10 9 Ω*m or more, particularly preferably 10 11 Ω*m or more.

Bevorzugt ist für die überwiegende Zahl der Ausführungsformen ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei zumindest eine der dielektrischen Lagen eine Partikelfilterlage ist, welche ein drittes textiles Flächengebilde umfasst. Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das dritte textile Flächengebilde ein Vliesstoff ist, wobei das dritte textile Flächengebilde bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nadelvliesen und Meltblow-Vliesen. Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Partikelfilterlage ein Flächengewicht im Bereich von 10 bis 200 g/m2, bevorzugt im Bereich von 15 bis 150 g/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 110 g/m2, aufweist.For the majority of embodiments, a method according to the invention is preferred, wherein at least one of the dielectric layers is a particle filter layer which comprises a third textile fabric. A method according to the invention is particularly preferred, wherein the third textile fabric is a nonwoven fabric, wherein the third textile fabric is preferably selected from the group consisting of needle-punched nonwovens and meltblown nonwovens. Additionally or alternatively, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the particle filter layer has a basis weight in the range from 10 to 200 g/m 2 , preferably in the range from 15 to 150 g/m 2 , particularly preferably in the range from 20 to 110 g/m 2 .

Bevorzugt ist für insbesondere für aktivkohle-haltige mehrlagige Filtermedien ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei zumindest eine der dielektrischen Lagen eine Schutzlage ist, welche ein viertes textiles Flächengebilde umfasst. besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Filtermedium, wobei das vierte textile Flächengebilde ein Vliesstoff ist, bevorzugt ein Spinnvlies.A method according to the invention is preferred, particularly for multilayer filter media containing activated carbon, wherein at least one of the dielectric layers is a protective layer comprising a fourth textile fabric. A multilayer filter medium according to the invention is particularly preferred, wherein the fourth textile fabric is a nonwoven fabric, preferably a spunbonded fabric.

Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Schutzlage bei 200 Pa einen Luftdurchlass im Bereich von 500 bis 30000 L/(m2 s), bevorzugt im Bereich von 2000 bis 20000 L/(m2 s), aufweist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Schutzlage ein Flächengewicht im Bereich von 15 bis 400 g/m2, bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 g/m2, aufweist. Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Schutzlage eine Biegesteifigkeit nach Gurley, bestimmt gemäß ASTM D6125-97 im Bereich von 0,4 bis 40 mN, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 20 mN, besonders bevorzugt im Bereich von 0,6 bis 10 mN, aufweist.Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the protective layer has an air permeability in the range from 500 to 30,000 L/(m 2 s), preferably in the range from 2,000 to 20,000 L/(m 2 s), at 200 Pa. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the protective layer has a basis weight in the range from 15 to 400 g/m 2 , preferably in the range from 50 to 200 g/m 2 . Particularly preferred, additionally or alternatively, is a method according to the invention, wherein the protective layer has a flexural rigidity according to Gurley, determined according to ASTM D6125-97 in the range of 0.4 to 40 mN, preferably in the range of 0.5 to 20 mN, particularly preferably in the range of 0.6 to 10 mN.

Bevorzugt ist für die überwiegende Zahl der Ausführungsformen nach Einschätzung der Erfinder zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Filterlage eine Aktivkohlelage umfasst, wobei die Aktivkohlelage Aktivkohle in einem Massenanteil von 70 % oder mehr umfasst, bezogen auf die Masse der Aktivkohlelage.In the opinion of the inventors, for the majority of the embodiments, a method according to the invention is additionally or alternatively preferred, wherein the filter layer comprises an activated carbon layer, wherein the activated carbon layer comprises activated carbon in a mass fraction of 70% or more, based on the mass of the activated carbon layer.

Aktivkohle ist dem Fachmann im Bereich der Filtrationstechnik als wichtiger Werkstoff bekannt und von zahlreichen Herstellern kommerziell erhältlich. Bevorzugt ist es, dass die Aktivkohlelage zu einem hohen Massenanteil aus Aktivkohle ausgebildet wird, sodass beispielsweise der Anteil von Fasern oder anderen Trägermaterialien in der Aktivkohlelage möglichst gering gehalten werden sollte. Hierdurch wird ausgehend von den Experimenten der Erfinder eine besonders gute Abscheidewirkung bzw. Reinigungsleistung bei gleichzeitiger Minimierung der Dicke bzw. des Gewichtes erreicht. Die Erfinder haben insoweit gefunden, dass sich mit möglichst reinen Aktivkohlelagen, welche bevorzugt abgesehen vom Bindemittel im Wesentlichen ausschließlich aus Aktivkohle bestehen, besonders leistungsfähige Filtereinsätze erhalten lassen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Aktivkohlelage Aktivkohle in einem Massenanteil von 80 % oder mehr, bevorzugt 90 % oder mehr, besonders bevorzugt 95 % oder mehr, umfasst, bezogen auf die Masse der Aktivkohlelage. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Aktivkohle in der Aktivkohlelage durch ein Bindemittel fixiert ist. Den Erfindern ist es insoweit gelungen, für die Auswahl der Aktivkohle sowie für die Dimensionierung der Aktivkohlelage besonders bevorzugte Bereiche zu identifizieren, mit denen sich in eigenen Experimenten ausgezeichnete Filterleistungen ergeben haben. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Aktivkohle partikuläre Aktivkohle ist, wobei die Aktivkohle bevorzugt einen mittleren Durchmesser d50 im Bereich von 0,1 bis 4 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 2 mm, aufweist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Aktivkohle eine spezifische Oberfläche von 500 m2/g oder mehr, bevorzugt von 1000 m2/g oder mehr, besonders bevorzugt von 2000 m2/g oder mehr, aufweist. Bevorzugt ist wiederum zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Aktivkohlelage ein Flächengewicht im Bereich von 50 bis 1000 g/m2, bevorzugt im Bereich von 100 bis 600 g/m2, aufweist.Activated carbon is known to those skilled in the field of filtration technology as an important material and is commercially available from numerous manufacturers. It is preferred that the activated carbon layer be formed from a high mass fraction of activated carbon, so that, for example, the proportion of fibers or other carrier materials in the activated carbon layer should be kept as low as possible. Based on the inventors' experiments, this achieves a particularly good separation effect or cleaning performance while simultaneously minimizing thickness and weight. The inventors have found that particularly efficient filter inserts can be obtained with activated carbon layers that are as pure as possible, which preferably consist essentially exclusively of activated carbon apart from the binder. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the activated carbon layer comprises activated carbon in a mass fraction of 80% or more, preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, based on the mass of the activated carbon layer. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred wherein the activated carbon is fixed in the activated carbon layer by a binder. The inventors have succeeded in identifying particularly preferred ranges for the selection of the activated carbon and for the dimensioning of the activated carbon layer, which have resulted in excellent filter performance in their own experiments. A process according to the invention is preferred, wherein the activated carbon is particulate activated carbon, wherein the activated carbon preferably has an average diameter d50 in the range from 0.1 to 4 mm, preferably in the range from 0.2 to 2 mm. Additionally or alternatively, a process according to the invention is also preferred, wherein the activated carbon has a specific surface area of 500 m 2 /g or more, preferably of 1000 m 2 /g or more, particularly preferably of 2000 m 2 /g or more. In turn, additionally or alternatively, a process according to the invention is preferred, wherein the activated carbon layer has a basis weight in the range from 50 to 1000 g/m 2 , preferably in the range from 100 to 600 g/m 2 .

Die Erfinder haben für den bevorzugten Einsatz eines mehrlagigen Filtermediums, welches zumindest eine Leiterlage integriert hat, ein besonders bevorzugtes elektrisches Kontaktierungssystem entwickelt. Auch wenn theoretisch auch für die Kontaktierung dieser bevorzugt einzusetzenden mehrlagigen Filtermedien sehr einfache Ausgestaltungen des elektrischen Kontaktierungssystems denkbar sind, welche beispielsweise auf den Einsatz von Kabeln zurückgreifen, haben die Erfinder mit Blick auf eine zeit- und kosteneffiziente Fertigung ein besonders vorteilhaftes elektrisches Kontaktierungssystem konzipiert, welches insbesondere durch Verklebung mittels eines elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterials besonders effizient mit der oder den Leiterlagen kombiniert werden kann. Nach Einschätzung der Erfinder ist es nämlich besonders vorteilhaft, wenn nicht oder nur im geringen Maße auf klassische elektrische Verkabelung zurückgegriffen wird, sondern das Kontaktierungssystem vielmehr möglichst weitgehend aus solchen Komponenten konzipiert wird, welche aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die elektrisch leitfähigen Komponenten des elektrischen Kontaktierungssystems zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, durch einen elektrisch leitfähigen Kunststoff gebildet werden. Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der elektrisch leitfähige Kunststoff des elektrischen Kontaktierungssystems bei 20 °C einen spezifischen elektrischen Widerstand von 106 Ω*m oder weniger, bevorzugt 105 Ω*m oder weniger, besonders bevorzugt 104 Ω*m oder weniger, aufweist.The inventors have developed a particularly preferred electrical contacting system for the preferred use of a multi-layer filter medium that has at least one integrated conductor layer. Even though very simple designs of the electrical contacting system are theoretically conceivable for contacting these preferably used multi-layer filter media, for example, which rely on the use of cables, the inventors have designed a particularly advantageous electrical contacting system with a view to time- and cost-efficient production, which can be combined particularly efficiently with the conductor layer(s) by bonding using an electrically conductive plastic material. In the inventors' opinion, it is particularly advantageous if traditional electrical cabling is not used or is used only to a limited extent, but rather the contacting system is designed as largely as possible from components that consist of an electrically conductive plastic. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the electrically conductive components of the electrical contacting system are formed at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially entirely, from an electrically conductive plastic. A method according to the invention is particularly preferred, wherein the electrically conductive plastic of the electrical contacting system has a specific electrical resistance of 10 6 Ω*m or less, preferably 10 5 Ω*m or less, particularly preferably 10 4 Ω*m or less, at 20 °C.

Nach Einschätzung der Erfinder sollten diese elektrisch leitfähigen Komponenten, welche bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen, auf einem bevorzugt dünnen Substrat angeordnet werden, welches als Träger fungiert und es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die elektrisch leitfähigen Komponenten des elektrischen Kontaktierungssystems vor der Anbringung an dem erfindungsgemäß einzusetzenden Filter zusammenzustellen und während des Herstellungsverfahrens in lediglich einem einzelnen Schritt zu applizieren, beispielsweise auf die seitliche Kaschierung des Filters. Bevorzugt ist demnach ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die elektrisch leitfähigen Komponenten des elektrischen Kontaktierungssystems, auf einem Substrat und/oder in einem Substrat angeordnete leitfähige Komponenten sind. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus elektrisch isolierenden Folien, bevorzugt Kunststofffolien, wobei die mittlere Dicke des Substrates bevorzugt im Bereich von 20 bis 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 80 bis 150 µm, liegt.According to the inventors' assessment, these electrically conductive components, which preferably consist of an electrically conductive plastic, should be arranged on a preferably thin substrate which acts as a carrier and advantageously makes it possible to assemble the electrically conductive components of the electrical contacting system before attachment to the filter to be used according to the invention and to apply them in just a single step during the manufacturing process, for example to the lateral lamination of the filter. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the electrically conductive components of the electrical contacting system are conductive components arranged on a substrate and/or in a substrate. Additionally or alternatively, a method according to the invention is preferred, wherein the substrate is selected from the group consisting of electrically insulating films, preferably plastic films, wherein the average thickness of the substrate is preferably in the range from 20 to 500 µm, particularly preferably in the range from 80 to 150 µm.

Die Verwendung eines dünnen Substrates, insbesondere einer Folie, in Kombination mit aus Kunststoff ausgebildeten leitfähigen Komponenten, erlaubt es in vorteilhafter Weise, das elektrische Kontaktierungssystem nicht nur besonders platzsparend und gewichtsarm auszuführen, sondern resultiert in einem elektrischen Kontaktierungssystem mit einer hohen Flexibilität, bei dem das Substrat und die darauf liegenden leitfähigen Komponenten besonders leicht an die strukturellen Erfordernisse des erfindungsgemäß einzusetzenden Filters angepasst werden können.The use of a thin substrate, in particular a film, in combination with conductive components made of plastic, advantageously allows the electrical contacting system to be designed not only in a particularly space-saving and lightweight manner, but also results in an electrical contacting system with a high degree of flexibility, in which the substrate and the conductive components lying thereon can be particularly easily adapted to the structural requirements of the filter to be used according to the invention.

In den Experimenten der Erfinder hat sich insbesondere gezeigt, dass ein entsprechendes elektrisches Kontaktierungssystem in vorteilhafter Weise auf das Substrat gedruckt werden kann, wobei zumindest theoretisch auch andere additive Fertigungsverfahren in Frage kämen. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrische Kontaktierungssystem herstellbar ist durch Bedrucken des Substrates mit einem elektrisch leitfähigen Material, bevorzugt einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, wobei das Bedrucken bevorzugt ein Siebdruckverfahren ist.The inventors' experiments have shown, in particular, that a corresponding electrical contacting system can be advantageously printed onto the substrate, although, at least theoretically, other additive manufacturing processes could also be considered. Thus, a method according to the invention is preferred, wherein the electrical contacting system can be produced by printing the substrate with an electrically conductive material, preferably an electrically conductive plastic, wherein the printing is preferably a screen printing process.

Insbesondere mit additiven Fertigungsverfahren lässt sich in vorteilhafter Weise ein elektrisches Kontaktierungssystem erhalten, welches lediglich einseitig mit den elektrisch leitfähigen Komponenten versehen ist und infolgedessen eine Unterseite aufweist, deren Eigenschaften weitgehend von dem des Substrates beeinflusst werden, welches vorteilhafter Weise als elektrisch isolierendes Substrat ausgeführt werden kann. Bevorzugt ist hinsichtlich der Anbringung somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrische Kontaktierungssystem die elektrisch leitfähigen Komponenten des elektrischen Kontaktierungssystems zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, bevorzugt zumindest die Kontaktstellen und die Kontaktierungselemente, auf der gleichen Seite des Substrates umfasst.In particular, additive manufacturing processes advantageously make it possible to obtain an electrical contacting system which is provided with the electrically conductive components only on one side and consequently has a bottom side whose properties are largely influenced by those of the substrate, which can advantageously be designed as an electrically insulating substrate. With regard to attachment, a method according to the invention is therefore preferred, wherein the electrical contacting system comprises the electrically conductive components of the electrical contacting system at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely, preferably at least the contact points and the contacting elements, on the same side of the substrate.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird das Substrat als vergleichsweise dünne Folie ausgeführt, in deren Zentralbereich wesentliche Elemente des elektrischen Kontaktierungssystems angeordnet werden, beispielsweise die Kontaktstellen für die externe Spannungsquelle oder auch ein etwaiger Spannungsteiler. Die Erfinder schlagen vor, dass seitlich flügelartige bzw. laschenartige Vorsprünge ausgebildet werden können, auf denen die Kontaktierungselemente aufgebracht werden, welche für das Kontaktieren der Leiterlagen vorgesehen sind. Bei Anbringung eines solchen Kontaktierungssystems auf die seitliche Kaschierung eines erfindungsgemäßen Filters lassen sich die flügelartigen Laschen besonders leicht umschlagen, sodass diese jeweils die Leiterlage kontaktieren und anschließend beispielsweise mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff derart verklebt werden können, dass eine stoffschlüssige Verbindung durch das Kunststoffmaterial hergestellt wird, ohne dass diese Verbindung durch zu starke mechanische Spannungen erschwert wird. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Kontaktierungselement und/oder das zweite Kontaktierungselement, bevorzugt das erste Kontaktierungselement und das zweite Kontaktierungselement auf seitlich abstehenden Vorsprüngen des Substrats angeordnet sind, wobei die seitlich abstehenden Vorsprünge bevorzugt einen Deformationsbereich und einen Kontaktbereich aufweisen, wobei der Kontaktbereich quer zur Längsrichtung des Filters bevorzugt breiter ist als der Deformationsbereich. Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die seitlich abstehenden Vorsprünge L-förmig ausgebildet sind. Besonders bevorzugt ist dabei zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die seitlich abstehenden Vorsprünge im Deformationsbereich reversibel und zerstörungsfrei deformierbar, insbesondere biegbar, ausgeführt sind.In a particularly preferred embodiment, the substrate is designed as a comparatively thin film, in the central region of which essential elements of the electrical contacting system are arranged, for example the contact points for the external voltage source or a possible voltage divider. The inventors propose that wing-like or tab-like projections can be formed on the sides, onto which the contacting elements are applied, which are intended for contacting the conductor layers. When applying such a contacting system to the lateral lamination of a filter according to the invention, the wing-like tabs can be folded over particularly easily, so that they each contact the conductor layer and can then be glued, for example, with an electrically conductive adhesive in such a way that a materially bonded connection is created through the plastic material without this connection being made more difficult by excessive mechanical stresses. Accordingly, a method according to the invention is preferred, wherein the first contacting element and/or the second contacting element, preferably the first contacting element and the second contacting element, are arranged on laterally projecting projections of the substrate, wherein the laterally projecting projections preferably have a deformation region and a contact region, wherein the contact region is preferably wider than the deformation region transversely to the longitudinal direction of the filter. A method according to the invention is particularly preferred, wherein the laterally projecting projections are L-shaped. In addition or alternatively, a method according to the invention is particularly preferred, wherein the laterally projecting projections are designed to be reversibly and non-destructively deformable, in particular bendable, in the deformation region.

Die bevorzugten mehrlagigen Filtermedien mit integrierten Leiterlagen sind besonders dafür geeignet, im elektrostatischen Abscheider mit Filterfunktionalität mit einer Ionisationsvorrichtung kombiniert zu werden. Die für die Ionisation benötigte Spannung wird dabei regelmäßig deutlich höher liegen als die für die Polarisation notwendige bzw. maximal anlegbare Polarisationsspannung, welche insbesondere bei der Integration beider Polarisationselemente in das mehrlagige Filtermedium durch die Spannung limitiert wird, bei der es zu einem unerwünschten Durchschlagen kommt. Eine denkbare Lösung wäre es, für die Ionisationsvorrichtung und den Filtereinsatz verschiedenen Spannungsquellen vorzusehen. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass eine solche Bereitstellung separater Hochspannungsquellen in vielen Fällen nicht möglich bzw. mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden ist, sodass eine entsprechende Ausgestaltung weniger bevorzugt ist. Hierfür wird vorgeschlagen, das elektrische Kontaktierungssystem als Spannungsteiler auszuführen, mit dem eine von der Ionisationsvorrichtung übernommene Spannung an die Anforderungen des mehrlagigen Filtermediums abgestimmt werden kann. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrische Kontaktierungssystem ein Spannungsteiler ist. Hierfür kann das elektrische Kontaktierungssystem Kontaktstellen aufweisen, die dafür vorgesehen sind, unmittelbar oder indirekt über die Ionisationsvorrichtung mit einer elektrischen Potentialdifferenz kontaktiert zu werden, die auf die Ionisationsvorrichtung ausgelegt ist. Zwischen diesen Kontaktstellen wird eine Widerstandsstrecke vorgesehen, welche bevorzugt eine mäandernde-Kontur aufweist. Die auf das erste Kontaktierungselement bzw. gegebenenfalls das zweite Kontaktierungselement entfallende Spannung kann in vorteilhafter Weise über die Positionierung des Kontaktierungselementes entlang dieser Widerstandsstrecke eingestellt werden, sodass beispielsweise zwischen den zwei kontaktierten Leiterlagen nur eine im Vergleich mit der Ionisationsvorrichtung verringerte Spannung anliegt. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in dem elektrischem Kontaktierungssystem die erste Kontaktstelle elektrisch leitend über eine Widerstandsstrecke mit der zweiten Kontaktstelle verbunden ist, wobei das erste Kontaktierungselement zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle elektrisch leitend mit der Widerstandsstrecke verbunden ist und wobei das zweite Kontaktierungselement elektrisch leitend mit der zweiten Kontaktstelle verbunden ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ebenfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Widerstandsstrecke mäanderförmig ausgebildet ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ überdies ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Kontaktierungselement und/oder das zweite Kontaktierungselement, bevorzugt das erste Kontaktierungselement und das zweite Kontaktierungselement, so mit der Widerstandsstrecke verbunden sind, dass die Kontaktfläche zwischen der Widerstandsstrecke und dem Kontaktierungselement größer ist als der Querschnitt der Widerstandsstrecke orthogonal zur Längsrichtung der Widerstandsstrecke. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das zweite Kontaktierungselement nicht zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle elektrisch leitend mit der Widerstandsstrecke verbunden ist.The preferred multilayer filter media with integrated conductor layers are particularly suitable for combination with an ionization device in an electrostatic precipitator with filter functionality. The voltage required for ionization will generally be significantly higher than the polarization voltage necessary for polarization or the maximum applicable polarization voltage, which is limited, particularly when both polarization elements are integrated into the multilayer filter medium, by the voltage at which undesirable breakdown occurs. One conceivable solution would be to provide different voltage sources for the ionization device and the filter insert. However, the inventors have recognized that such a provision of separate high-voltage sources is not possible in many cases or involves a high level of equipment complexity, so that a corresponding design is less preferred. For this purpose, it is proposed that the electrical contacting system be designed as a voltage divider, with which a voltage adopted by the ionization device can be adapted to the requirements of the multilayer filter medium. A method according to the invention is therefore preferred, wherein the electrical contacting system is a voltage divider. For this purpose, the electrical contacting system can have contact points that are intended to be contacted directly or indirectly via the ionization device with an electrical potential difference that is designed for the ionization device. A resistance path is provided between these contact points, which preferably has a meandering contour. The voltage applied to the first contacting element or, if applicable, the second contacting element can advantageously be adjusted by positioning the contacting element along this resistance path, so that, for example, only a reduced voltage is applied between the two contacted conductor layers compared to the ionization device. Against this background, a method according to the invention is preferred, wherein in the electrical contacting system the first contact point is electrically conductively connected to the second contact point via a resistance path, wherein the first contacting element is electrically conductively connected to the resistance path between the first contact point and the second contact point, and wherein the second contacting element is electrically conductively connected to the second contact point. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the resistance path is designed in a meandering shape. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the first contacting element and/or the second contacting element, preferably the first contacting element and the second contacting element, are connected to the resistance path such that the contact area between the resistance path and the contacting element is larger than the cross section of the resistance path orthogonal to the longitudinal direction of the resistance path. Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the second contacting element is not electrically conductively connected to the resistance path between the first contact point and the second contact point.

In besonders bevorzugten Ausgestaltungen kann neben den elektrisch leitfähigen Komponenten des Kontaktierungssystems auf dem Substrat auch noch eine maschinenlesbare Information, beispielsweise in der Form eines QR-Codes vorgesehen werden. Insbesondere wenn das elektrische Kontaktierungssystem auf der seitlichen Kaschierung des mehrlagigen Filtermediums angebracht wird, ist dieses von außen besonders leicht zu lesen. Hierdurch ist es möglich, dem Kunden oder dem Werkstattbetrieb wichtige Informationen über die Handhabung und/oder den Einbau entsprechender Filter bereitzustellen.In particularly preferred embodiments, in addition to the electrically conductive components of the contact system, machine-readable information, for example in the form of a QR code, can also be provided on the substrate. Especially when the electrical contact system is applied to the side lamination of the multi-layer filter medium, it is particularly easy to read from the outside. This makes it possible to provide the customer or the workshop with important information about the handling and/or installation of corresponding filters.

Die Erfindung betrifft auch ein Filtersystem für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend:

  1. a) einen Filter, umfassend:
    1. i) ein erstes Polarisationselement,
    2. ii) ein zweites Polarisationselement,
    3. iii) ein zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement angeordnetes polarisierbares Filtermedium, und
    4. iv) ein elektrisches Kontaktierungssystem, wobei das elektrische Kontaktierungssystem dazu eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement eine Spannung angelegt werden kann,
  2. b) eine Spannungsquelle, und
  3. c) eine elektronische Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Filtersystems,
wobei die elektronische Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Filter in zumindest zwei voneinander verschiedenen Betriebsmodi zu betreiben, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist den Filter für 80 % oder mehr der Betriebszeit in einem Polarisationsmodus zu betreiben, wobei im Polarisationsmodus eine kontinuierliche Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement angelegt wird, die um 20 % oder weniger variiert, bezogen auf den Mittelwert der Gleichspannung im Polarisationsmodus,
wobei die elektronische Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist den Filter teilweise in einem DC-Reinigungsmodus zu betreiben, wobei im DC-Reinigungsmodus eine gepulste Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,5 kV/cm oder mehr beträgt, oder
wobei die elektronische Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist den Filter teilweise in einem AC-Reinigungsmodus zu betreiben, wobei im AC-Reinigungsmodus eine gepulste Wechselspannung zwischen dem ersten Polarisationselement und dem zweiten Polarisationselement mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise bei 0,5 kV/cm oder mehr liegen.The invention also relates to a filter system for use in a method according to the invention, comprising:
  1. a) a filter comprising:
    1. i) a first polarization element,
    2. ii) a second polarization element,
    3. iii) a polarizable filter medium arranged between the first polarizing element and the second polarizing element, and
    4. iv) an electrical contacting system, wherein the electrical contacting system is configured to allow a voltage to be applied between the first polarization element and the second polarization element,
  2. b) a voltage source, and
  3. c) an electronic control device for controlling the filter system,
wherein the electronic control device is configured to operate the filter in at least two mutually different operating modes, wherein the electronic control device is configured to operate the filter for 80% or more of the operating time in a polarization mode, wherein in the polarization mode a continuous DC voltage is applied between the first polarization element and the second polarization element, which varies by 20% or less, based on the mean value of the DC voltage in the polarization mode,
wherein the electronic control device is configured to operate the filter partially in a DC cleaning mode, wherein in the DC cleaning mode a pulsed DC voltage is applied between the first polarization element and the second polarization element with a plurality of pulses, wherein the average electric field strength of the electric field during the pulses is 0.5 kV/cm or more, or
wherein the electronic control device is configured to operate the filter partially in an AC cleaning mode, wherein in the AC cleaning mode a pulsed AC voltage is applied between the first polarization element and the second polarization element with a plurality of pulses, wherein the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses are at least partially at 0.5 kV/cm or more.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Filtersystem, wobei das Filtersystem in einem Fahrzeug verbaut ist, bevorzugt in einem Landfahrzeug.A filter system according to the invention is preferred, wherein the filter system is installed in a vehicle, preferably in a land vehicle.

Offenbart wird im Rahmen der Erfindung auch ein Filtereinsatz für den Einsatz als reversibel und zerstörungsfrei auswechselbare Komponente in einem erfindungsgemäßen Filtersystem, umfassend zumindest eines der Polarisationselemente, bevorzugt das erste Polarisationselement und das zweite Polarisationselement, das polarisierbare Filtermedium und das elektrische Kontaktierungssystem.Also disclosed within the scope of the invention is a filter insert for use as a reversibly and non-destructively replaceable component in a filter system according to the invention, comprising at least one of the polarization elements, preferably the first polarization element and the second polarization element, the polarizable filter medium and the electrical contacting system.

Offenbart wird zudem auch die Verwendung gepulster elektrischer Felder zur Reinigung von polarisierbaren Filtermedien in elektrostatischen Abscheidern mit Filterfunktionalität.The use of pulsed electric fields for cleaning polarizable filter media in electrostatic precipitators with filter functionality is also disclosed.

Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. In den Figuren zeigen dabei:

  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filtersystems in einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 2 eine beispielhafte Visualisierung eines beispielhaften Spannungsverlaufs eines Filters über die Betriebszeit im erfindungsgemäßen Verfahren; und
  • 3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß einzusetzenden Filters in einer bevorzugten Ausführungsform.
The invention and preferred embodiments of the invention are explained and described in more detail below with reference to the accompanying figures. In the figures:
  • 1 a schematic representation of a filter system according to the invention in a preferred embodiment;
  • 2 an exemplary visualization of an exemplary voltage curve of a filter over the operating time in the method according to the invention; and
  • 3 a perspective view of a filter to be used according to the invention in a preferred embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filtersystems 28 in einer bevorzugten Ausführungsform bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches im Zuge der Fluidfiltration eingesetzt wird. In 1 geben die großen Pfeile dabei die Flussrichtung des zu filternden Fluids durch den Filter 10 bzw. das Filtersystem 28 an. Das zu filternde Fluid durchläuft zunächst eine Ionisationsvorrichtung 32, wo im Fluid enthaltende Schmutzpartikel durch eine Corona-Entladung ionisiert werden. Nach der Ionisationsvorrichtung 32 trifft das zu filternde Fluid auf ein mehrlagiges Filtermedium 22. Das mehrlagige Filtermedium 22 umfasst als erstes Polarisationselement 12 eine erste Leiterlage 24 und als zweites Polarisationselement 14 eine zweite Leiterlage 26, wobei die erste Leiterlage 24 und die zweite Leiterlage 26 durch ein elektrisches Kontaktierungssystem 18 so miteinander verbunden werden, dass zwischen den Leiterlagen eine elektrische Spannung angelegt werden kann. 1 shows a schematic representation of a filter system 28 according to the invention in a preferred embodiment during the implementation of the method according to the invention, which is used in the course of fluid filtration. In 1 The large arrows indicate the flow direction of the fluid to be filtered through the filter 10 or the filter system 28. The fluid to be filtered first passes through an ionization device 32, where dirt particles contained in the fluid are ionized by a corona discharge. After the ionization device 32, the fluid to be filtered encounters a multi-layer filter medium 22. The multi-layer filter medium 22 comprises a first conductor layer 24 as the first polarization element 12 and a second conductor layer 26 as the second polarization element 14, wherein the first conductor layer 24 and the second conductor layer 26 are connected to one another by an electrical contacting system 18 such that an electrical voltage can be applied between the conductor layers.

Im gezeigten Beispiel der 1 wird das elektrische Kontaktierungssystem 18 dabei aus der gleichen Spannungsquelle 20 versorgt wie die Ionisationsvorrichtung 32, wobei es sich um eine im Fahrzeug angeordnete Gleichspannungsquelle handelt. Zwischen der ersten Leiterlage 24 und der zweiten Leiterlage 26 ist ein polarisierbares Filtermedium 16 angeordnet, welches neben einer dielektrischen Partikelfilterlage auch eine Aktivkohlelage zur Absorption von Schadstoffen umfasst. Über die elektronische Steuereinheit 30 ist das erfindungsgemäße Filtersystem 28 dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zu betreiben.In the example shown the 1 The electrical contacting system 18 is supplied from the same voltage source 20 as the ionization device 32, which is a DC voltage source arranged in the vehicle. A polarizable filter medium 16 is arranged between the first conductor layer 24 and the second conductor layer 26. This filter medium 16, in addition to a dielectric particle filter layer, also includes an activated carbon layer for absorbing pollutants. Via the electronic control unit 30, the filter system 28 according to the invention is configured to operate the method according to the invention.

Der Filter 10 wird hierzu die weit überwiegende Zeit im Polarisationsmodus betrieben, in dem die über das elektrische Kontaktierungssystem 18 angelegte Gleichspannung, welche im Wesentlichen konstant ist, ein elektrisches Feld zwischen dem ersten Polarisationselement 12 und dem zweiten Polarisationselement 14 ausbildet, welches das polarisierbare Filtermedium 16 polarisiert und damit die Abscheidung der zuvor ionisierten Schmutzpartikel befördert. Das erfindungsgemäße Filtersystem 28 der 1 ist über eine entsprechende softwareseitige Programmierung der elektronischen Steuervorrichtung 30 dazu eingerichtet, bezogen auf die Betriebszeit des Filters, in regelmäßigen Abständen aus dem Polarisationsmodus in den DC-Reinigungsmodus zu wechseln, wobei die von der Spannungsquelle 20 bereitgestellte Gleichspannung nunmehr nicht mehr kontinuierlich, sondern in einer Vielzahl von kurzen Pulsen an die Leiterlagen weitergegeben wird, um ein entsprechenden gepulstes elektrisches Feld zu erzeugen. Darüber hinaus ist der Filter 10 mit Sensoreinheiten (nicht gezeigt) versehen, mittels derer die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit nachgehalten werden können. Nach Phasen einer sehr hohen Luftfeuchtigkeit in Kombination mit einer hohen Temperatur ist das erfindungsgemäße Filtersystem dazu ausgelegt, außer der Reihe zusätzlich in den DC-Reinigungsmodus zu wechseln, bevorzugt während Standphasen des Fahrzeugs, insbesondere im Rahmen von Tank- oder Ladevorgängen.For this purpose, the filter 10 is operated in polarization mode most of the time, in which The DC voltage applied via the electrical contact system 18, which is essentially constant, forms an electric field between the first polarization element 12 and the second polarization element 14, which polarizes the polarizable filter medium 16 and thus promotes the separation of the previously ionized dirt particles. The filter system 28 according to the invention of the 1 is configured, via appropriate software programming of the electronic control device 30, to switch from the polarization mode to the DC cleaning mode at regular intervals based on the operating time of the filter, wherein the DC voltage provided by the voltage source 20 is no longer passed on to the conductor layers continuously, but in a plurality of short pulses in order to generate a corresponding pulsed electric field. In addition, the filter 10 is provided with sensor units (not shown) by means of which the temperature and air humidity can be monitored. After phases of very high air humidity in combination with a high temperature, the filter system according to the invention is designed to additionally switch to the DC cleaning mode out of sequence, preferably during stationary phases of the vehicle, in particular during refueling or charging processes.

Die elektronische Steuerungseinrichtung 30 ist im gezeigten Beispiel der 1 ein fahrzeugseitiger Bordcomputer, der die notwendige Steuerung des Filtersystems 28 übernehmen kann. Um angesichts des gepulsten Betriebes des Filters 10 im DC-Reinigungsmodus eine Beeinträchtigung der Bordelektronik zu verhindern, ist der Filter 10 mit einer geeigneten elektromagnetischen Abschirmung ausgerüstet.The electronic control device 30 is in the example shown the 1 an on-board computer on board the vehicle, which can assume the necessary control of the filter system 28. In order to prevent interference with the on-board electronics due to the pulsed operation of the filter 10 in DC cleaning mode, the filter 10 is equipped with suitable electromagnetic shielding.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verlaufs der Gleichspannung mit der Zeit, bei dem ein erster und ein zweiter Betrieb im Polarisationsmodus M1 von einem Betrieb im DC-Reinigungsmodus M2 unterbrochen ist. 2 shows a schematic representation of an exemplary curve of the DC voltage over time, in which a first and a second operation in the polarization mode M1 is interrupted by an operation in the DC cleaning mode M2.

3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß einsetzbaren Filtereinsatzes 34, welcher über ein plissiertes mehrlagiges Filtermedium 22 mit integrierten Leiterlagen verfügt, welches durch eine beidseitige Kaschierung 36 mit einem Filzstoff fixiert ist. Auf der durch die seitliche Kaschierung 36 gebildeten Seitenwand ist ein bevorzugtes elektrisches Kontaktierungssystem 18 angeordnet, welches als Spannungsteiler aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff auf einem isolierenden Substrat ausgeführt ist und zwei Kontaktstellen umfasst, über die von der Spannungsquelle 20 bereitgestellte Spannung indirekt über die Ionisationsvorrichtung 32 abgegriffen werden kann, wobei die auf das mehrlagige Filtermedium 22 entfallende Spannung über den Spannungsteiler eingestellt werden kann. 3 shows a perspective view of a filter insert 34 usable according to the invention, which has a pleated, multi-layer filter medium 22 with integrated conductor layers, which is fixed by a double-sided lamination 36 with a felt material. On the side wall formed by the lateral lamination 36, a preferred electrical contact system 18 is arranged. This system is designed as a voltage divider made of an electrically conductive plastic on an insulating substrate and comprises two contact points via which the voltage provided by the voltage source 20 can be tapped indirectly via the ionization device 32. The voltage applied to the multi-layer filter medium 22 can be adjusted via the voltage divider.

BezugszeichenReference symbol

1010
Filterfilter
1212
erstes Polarisationselementfirst polarization element
1414
zweites Polarisationselementsecond polarization element
1616
polarisierbares Filtermediumpolarizable filter medium
1818
elektrisches Kontaktierungssystemelectrical contact system
2020
SpannungsquelleVoltage source
2222
mehrlagiges Filtermediummulti-layer filter medium
2424
erste Leiterlagefirst conductor layer
2626
zweite Leiterlagesecond conductor layer
2828
Filtersystemfilter system
3030
elektronische Steuerungseinrichtungelectronic control device
3232
IonisationsvorrichtungIonization device
3434
Filtereinsatzfilter insert
3636
KaschierungLamination

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2007/135232 A1 [0006]WO 2007/135232 A1 [0006]
  • EP 3 448 540 B1 [0006]EP 3 448 540 B1 [0006]
  • WO 2023/012166 A1 [0033]WO 2023/012166 A1 [0033]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN ISO 3915 [0058]DIN EN ISO 3915 [0058]
  • ASTM D6125-97 [0069]ASTM D6125-97 [0069]

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Filters (10), wobei der Filter umfasst: i) ein erstes Polarisationselement (12), ii) ein zweites Polarisationselement (14), iii) ein zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) angeordnetes polarisierbares Filtermedium (16), und iv) ein elektrisches Kontaktierungssystem (18), wobei das elektrische Kontaktierungssystem (18) dazu eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) eine von einer Spannungsquelle (20) bereitgestellte Spannung angelegt werden kann, wobei das Verfahren das Betreiben des Filters (10) in zumindest zwei voneinander verschiedenen Betriebsmodi umfasst, wobei der Filter (10) für 80 % oder mehr der Betriebszeit in einem Polarisationsmodus betrieben wird, wobei im Polarisationsmodus eine kontinuierliche Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) angelegt wird, die um 20 % oder weniger variiert, bezogen auf den Mittelwert der Gleichspannung im Polarisationsmodus, wobei der Filter (10) teilweise in einem DC-Reinigungsmodus betrieben wird, wobei im DC-Reinigungsmodus eine gepulste Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,5 kV/cm oder mehr beträgt, und/oder wobei der Filter (10) teilweise in einem AC-Reinigungsmodus betrieben wird, wobei im AC-Reinigungsmodus eine gepulste Wechselspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise bei 0,5 kV/cm oder mehr liegen.A method for operating a filter (10), the filter comprising: i) a first polarization element (12), ii) a second polarization element (14), iii) a polarizable filter medium (16) arranged between the first polarization element (12) and the second polarization element (14), and iv) an electrical contacting system (18), the electrical contacting system (18) being configured to allow a voltage provided by a voltage source (20) to be applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14), the method comprising operating the filter (10) in at least two mutually different operating modes, wherein the filter (10) is operated in a polarization mode for 80% or more of the operating time, wherein in the polarization mode, a continuous DC voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14), which varies by 20% or less, relative to the mean value of the DC voltage in the Polarization mode, wherein the filter (10) is partially operated in a DC cleaning mode, wherein in the DC cleaning mode, a pulsed direct current voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) with a plurality of pulses, wherein the average electric field strength of the electric field during the pulses is 0.5 kV/cm or more, and/or wherein the filter (10) is partially operated in an AC cleaning mode, wherein in the AC cleaning mode, a pulsed alternating current voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) with a plurality of pulses, wherein the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses are at least partially at 0.5 kV/cm or more. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Filter (10) teilweise im DC-Reinigungsmodus betrieben wird.Procedure according to Claim 1 , whereby the filter (10) is partially operated in DC cleaning mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes im Polarisationsmodus 0,5 kV/cm oder mehr beträgt.Method according to one of the Claims 1 or 2 , where the average electric field strength of the electric field in the polarization mode is 0.5 kV/cm or more. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im DC-Reinigungsmodus die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,75 kV/cm oder mehr beträgt, und/oder wobei im AC-Reinigungsmodus die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise bei 0,75 kV/cm oder mehr liegen.Method according to one of the Claims 1 until 3 , wherein in the DC cleaning mode the mean electric field strength of the electric field during the pulses is 0.75 kV/cm or more, and/or wherein in the AC cleaning mode the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses are at least partially at 0.75 kV/cm or more. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der das erste Polarisationselement (12) und/oder das zweite Polarisationselement (14) mit dem Filtermedium verbundene Elemente sind.Method according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the first polarization element (12) and/or the second polarization element (14) are elements connected to the filter medium. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Filter (10) ein mehrlagiges Filtermedium (22) umfasst, wobei das mehrlagige Filtermedium (22) umfasst: I) eine elektrisch leitfähige erste Leiterlage (24) als erste Polarisationselement (12), II) eine elektrisch leitfähige zweite Leiterlage (26) als zweites Polarisationselement (14), und III) eine zwischen der ersten Leiterlage (24) und der zweiten Leiterlage (26) angeordnete Zwischenlage als Filtermedium, wobei die Zwischenlage zumindest eine dielektrische Lage umfasst.Procedure according to Claim 5 , wherein the filter (10) comprises a multi-layer filter medium (22), wherein the multi-layer filter medium (22) comprises: I) an electrically conductive first conductor layer (24) as the first polarization element (12), II) an electrically conductive second conductor layer (26) as the second polarization element (14), and III) an intermediate layer arranged between the first conductor layer (24) and the second conductor layer (26) as the filter medium, wherein the intermediate layer comprises at least one dielectric layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Betrieb des Filters (10) nach Erreichen eines vorgegebenen Kriteriums in den DC-Reinigungsmodus oder AC-Reinigungsmodus umgestellt wird.Method according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the operation of the filter (10) is switched to DC cleaning mode or AC cleaning mode after a predetermined criterion is reached. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das vorgegebene Kriterium ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne, dem Starten des Fahrzeugmotors, dem Abstellen des Fahrzeugmotors, dem Starten des Filtersystems, dem Abstellen des Filtersystems, dem Registrieren eines Tankvorgangs, dem Registrieren eines Ladevorgangs, dem Registrieren eines Sensorwertes mit einer Sensoreinheit und einer manuellen Benutzeranforderungen.Procedure according to Claim 7 , wherein the predetermined criterion is selected from the group consisting of the expiration of a predetermined period of time, the starting of the vehicle engine, the switching off of the vehicle engine, the starting of the filter system, the switching off of the filter system, the registration of a refueling process, the registration of a charging process, the registration of a sensor value with a sensor unit and a manual user request. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Filter zumindest ein Polarisationselement, das polarisierbare Filtermedium und das elektrische Kontaktierungssystem als reversibel und zerstörungsfrei austauschbar im Filter angeordneten Filtereinsatz (34) umfasst.Method according to one of the Claims 7 or 8 , wherein the filter comprises at least one polarization element, the polarizable filter medium and the electrical contacting system as a reversibly and non-destructively replaceable filter insert (34) arranged in the filter. Filtersystem (28) für den Einsatz in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: a) einen Filter (10), umfassend: i) ein erstes Polarisationselement (12), ii) ein zweites Polarisationselement (14), iii) ein zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) angeordnetes polarisierbares Filtermedium (16), und iv) ein elektrisches Kontaktierungssystem (18), wobei das elektrische Kontaktierungssystem (18) dazu eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) eine Spannung angelegt werden kann, b) eine Spannungsquelle (20), und c) eine elektronische Steuerungseinrichtung (30) zur Steuerung des Filtersystems, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Filter (10) in zumindest zwei voneinander verschiedenen Betriebsmodi zu betreiben, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist den Filter (10) für 80 % oder mehr der Betriebszeit in einem Polarisationsmodus zu betreiben, wobei im Polarisationsmodus eine kontinuierliche Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) angelegt wird, die um 20 % oder weniger variiert, bezogen auf den Mittelwert der Gleichspannung im Polarisationsmodus, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist den Filter (10) teilweise in einem DC-Reinigungsmodus zu betreiben, wobei im DC-Reinigungsmodus eine gepulste Gleichspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die mittlere elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes während der Pulse 0,5 kV/cm oder mehr beträgt, oder wobei die elektronische Steuerungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist den Filter (10) teilweise in einem AC-Reinigungsmodus zu betreiben, wobei im AC-Reinigungsmodus eine gepulste Wechselspannung zwischen dem ersten Polarisationselement (12) und dem zweiten Polarisationselement (14) mit einer Vielzahl von Pulsen angelegt wird, wobei die Hochpunkte der Betragsfunktion der elektrischen Feldstärke während der Pulse zumindest teilweise bei 0,5 kV/cm oder mehr liegen.Filter system (28) for use in a process according to one of the Claims 1 until 9 , comprising: a) a filter (10), comprising: i) a first polarization element (12), ii) a second polarization element (14), iii) a polarizable filter medium (16) arranged between the first polarization element (12) and the second polarization element (14), and iv) an electrical contacting system (18), wherein the electrical contacting system (18) is designed such that a voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) b) a voltage source (20), and c) an electronic control device (30) for controlling the filter system, wherein the electronic control device (30) is configured to operate the filter (10) in at least two mutually different operating modes, wherein the electronic control device (30) is configured to operate the filter (10) for 80% or more of the operating time in a polarization mode, wherein in the polarization mode a continuous DC voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14), which varies by 20% or less, based on the mean value of the DC voltage in the polarization mode, wherein the electronic control device (30) is configured to operate the filter (10) partially in a DC cleaning mode, wherein in the DC cleaning mode a pulsed DC voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) with a plurality of pulses, wherein the mean electric field strength of the electric field during the pulses 0.5 kV/cm or more, or wherein the electronic control device (30) is configured to operate the filter (10) partially in an AC cleaning mode, wherein in the AC cleaning mode a pulsed alternating voltage is applied between the first polarization element (12) and the second polarization element (14) with a plurality of pulses, wherein the peaks of the magnitude function of the electric field strength during the pulses are at least partially at 0.5 kV/cm or more.
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