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DE19712134C2 - Vorrichtung zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Luftstrom - Google Patents

Vorrichtung zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Luftstrom

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DE19712134C2 DE1997112134 DE19712134A DE19712134C2 DE 19712134 C2 DE19712134 C2 DE 19712134C2 DE 1997112134 DE1997112134 DE 1997112134 DE 19712134 A DE19712134 A DE 19712134A DE 19712134 C2 DE19712134 C2 DE 19712134C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Inhalts­ stoffen aus einem Luftstrom, insbesondere zum Senken der Luftfeuch­ tigkeit eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.
Um eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges möglichst energiesparend zu betreiben, ist es vorteilhaft, die Anlage im Um­ luftbetrieb zu betreiben. Dieser Aspekt ist besonders wichtig in verbrauchsoptimierten Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen. Bei längerem Umluftbetrieb steigt jedoch die Luftfeuchtigkeit im Fahrzeuginnen­ raum derart an, daß ein Scheibenbeschlag auftreten kann. Aus diesem Grunde wurden kontinuierlich arbeitende Umlufttrockner entwickelt.
Kontinuierlich arbeitende Umlufttrockner werden bevorzugt auch dann eingesetzt, wenn die Schadstoffbelastung der Frischluft sehr hoch ist, denn dann muß zur Reduzierung der Gefahr des Scheibenbeschlags nicht auf schadstoffbelastete Frischluftzufuhr umgeschaltet werden, sondern es kann über einen längeren Zeitraum im Umluftbetrieb gefahren werden.
Aus der DE 195 27 638 ist ein derartiger Umlufttrockner bekannt, der zwei Adsorber aus Zeolith aufweist, von denen einer die Luftfeuch­ tigkeit adsorbiert und der andere gleichzeitig regeneriert wird und die Luftfeuchtigkeit desorbiert. Durch Umschalten von Klappen und wechselseitigem Adsorbieren und Desorbieren der beiden Adsorber ist ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet.
Aus der DE 35 17 105 ist eine Vorrichtung zum Entfernen von Inhalts­ stoffen aus einem Luftstrom durch Adsorption an Aktivkohle bekannt. Mit dieser Vorrichtung können Geruchs- und Schadstoffe im kontinu­ ierlichen Verfahren aus der Luft entfernt werden, indem der Luft­ strom durch einen rotierenden Zylinder, der mit Aktivkohle gefüllt ist, quer zur Rotationsachse geleitet wird. Ein lagekonstanter Teil der Aktivkohlefüllung wird durch Heizelemente, die in der Aktivkoh­ leschüttung vorgesehen sind, erwärmt, wodurch die an der Aktivkohle adsorbierten Inhaltsstoffe desorbiert werden und mittels des durch diesen lagekonstanten Teil des Adsorptionsmittels hindurchströmende Gasteilstrom fortgeführt werden. Der nicht erwärmte Teil der Aktiv­ kohle dient zur Adsorption von Schadstoffen. Durch die Rotation des Zylinders werden kontinuierlich die mit den Inhaltsstoffen beladenen Anteile der Aktivkohle desorbiert und regenerierte Aktivkohle zur Adsorption bereitgestellt.
Diese bekannte, kontinuierlich arbeitende Vorrichtung könnte prinzi­ piell auch zur Senkung der Luftfeuchtigkeit eines Luftstroms benutzt werden. Nachteilig ist jedoch, daß durch die direkte Beheizung des Adsorbens durch die gemäß der DE 35 17 105 in dem Adsorbens vorgese­ henen Heizstäbe eine schnelle Alterung des Adsorbens und/oder Zerstörung oder zumindest Strukturumwandlung durch Überhitzung auftritt. Dies gilt insbesondere dann, wenn als Adsorbens Zeolith, das Feuchtigkeit effektiv adsorbieren kann, eingesetzt würde.
Darüber hinaus ist diese bekannte Vorrichtung relativ aufwendig her­ zustellen, da die Heizstäbe innerhalb der Adsorberfüllung vorgesehen sind und die Aktivierung der Heizstäbe nur durch eine aufwendige Be­ schaltung durch Schleifkontakte, die sich schnell abnutzen, akti­ vierbar sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte, kontinuierlich arbeitende Vorrichtung, insbeson­ dere zum Senken der Luftfeuchtigkeit eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, bereitzustelllen, die einfach aufgebaut ist und ef­ fizient die Feuchtigkeit einem Luftstrom entziehen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Das Adsorbens liegt im Form eines Hohlzylinders vor, wobei innerhalb des Hohlzylinders die Heizeinrichtung ortsfest angeordnet ist und einen Teilluftstrom des Luftstroms erwärmt, der das Adsorbens durchströmt. Auf diese Weise wird das mit Inhaltsstoffen, beispielsweise Feuchtigkeit, beladene und zu desorbierende Adsorbens indirekt über die Fortluft erwärmt. Der erwärmte Teilluftstrom nimmt die desorbierten Stoffe mit und bildet den Fortluftanteil. Durch die indirekte Erwärmung des Adsorbens ist gewährleistet, daß das Ad­ sorbens, beispielsweise ein Zeolith, gleichmäßig erwärmt wird und nur langsam altert und nicht überhitzt wird. Eine Strukturumwandlung oder gar Zerstörung des Adsorbens ist wirksam verhindert.
Ein weiterer Vorteil ist, daß der im Desorptionsbereich erwärmte Teil des Adsorbens bei Rotation des Hohlzylinders schnell wieder ab­ kühlt und für die effektive Adsorption von Feuchtigkeit bereitsteht. Die schnellere Abkühlung des Adsorbens in der erfindungsgemäßen Vor­ richtung als in einer bekannten Vorrichtung gemäß der DE 35 17 105 ist darin begründet, daß in der Vorrichtung gemäß der Erfindung keine, eine relativ große Wärmekapazität aufweisende, Heizstäbe in­ nerhalb der Adsorberfüllung vorgesehen sind, die während der Rota­ tion bei jedem Umlauf des Adsorbenszylinders in dem Desorptionsbe­ reich aufgeheizt werden müssen und dann wieder abkühlen müssen. Die­ ses nachteilige Aufheizen und Abkühlen der Heizeinrichtung entfällt in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Um insbesondere Feuchtigkeit adsorbieren zu können, ist das Adsor­ bens ein Zeolith.
Bevorzugt ist innerhalb des Hohlzylinders zusätzlich zur Heizein­ richtung ein Gebläse angeordnet. Durch diese Integration des Geblä­ ses in die Trockenvorrichtung läßt sich eine sehr platzsparende An­ ordnung verwirklichen. In heutigen Kraftfahrzeugen steht immer weni­ ger Raum für die einzelnen Komponenten zur Verfügung, so daß ein ge­ ringerer Raumbedarf einen großen Vorteil bedeutet.
Vorteilhafterweise sind zwischen dem in Hohlzylinderform vorliegen­ den Adsorbens und der Gehäusewandung des Gehäuses Dichtelemente vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß die von einem Kanal zu einem anderen Kanal strömende Luft das Adsorbens durchströmen muß. Dadurch ist eine effektive Trennung zwischen Desorptions- und Ad­ sorptionsbereich verbessert.
Bevorzugt ist der Desorptionsbereich in Rotationsrichtung vor dem Adsorptionsbereich angeordnet, damit die zu trocknende Luft optimal getrocknet werden kann, indem das frisch regenerierte Adsorbens un­ mittelbar zur Desorption verwendet wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäs­ sen Vorrichtung;
Fig. 2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung.
Eine in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Luftstrom 12, insbeson­ dere zum Senken der Luftfeuchtigkeit eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs, weist ein Gehäuse 14 mit wenigstens einem Lufteinlaßkanal 16, einem ersten Luftauslaßkanal 18 für die Fortluft 20 und einen zweiten Luftauslaßkanal 22 für die getrocknete Luft 24 auf. Das Gehäuse 14 ist in der Ansicht nach Fig. 1 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. In dem Gehäuse 14 ist ein Adsorbens 26 in Form eines um seine Längsachse rotierbaren Hohlzylinders 28 vorgesehen. Das Adsorbens 26 ist dabei zwischen die Außen- und Innenwände 30 und 32 des Hohlzylinders 28 gefüllt. Als Adsorbens kann Aktivkohle, Silikagel oder dergleichen eingesetzt werden. Bevorzugt kommt jedoch Zeolith zum Einsatz, da Zeolith Feuchtigkeit effektiv adsorbiert.
Innerhalb des Hohlzylinders 28 ist eine Heizeinrichtung 34, bei­ spielsweise eine PTC-Heizung, fest angeordnet. Die Heizeinrichtung 34 ist räumlich gegenüber dem Fortluftauslaßkanal 18 angeordnet, wo­ bei Seiten 36 und 38 der Heizeinrichtung 34 an der Innenwand 32 des Hohlzylinders 28 nahezu anliegen.
Zwischen der Außenwand 30 des Hohlzylinders 28 und einer Gehäusewan­ dung 40 ist jeweils zwischen den einzelnen Kanälen 16, 18, 22 eine Dichtelement 42 bzw. 44 bzw. 46 vorgesehen, so daß die Luft 12 nicht zwischen dem Hohlzylinder 28 und der Gehäusewand 40 von einem Kanal zu einem anderen Kanal strömen kann. Die Luft muß stets das Adsor­ bens 26 durchströmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Die zu trocknende, anströmende Luft 12 strömt durch das Adsorbens 26 in den Innenraum des Hohlzylinders 28 ein. Beim Durchströmen des Adsorbens 26 wird die Luft 12 teilweise getrocknet. Ein Großteil 24 der in den Innenraum eingeströmten Luft 12 durchsetzt das Adsorbens 26 in einem Bereich (Adsorptionsbereich) 52 des Luftauslaßkanals 22 ein zweitesmal, wird dabei getrocknet und verläßt die Vorrichtung 10 über den Luftauslaßkanal 22. Ein kleinerer Teilluftstrom 21 der in den Innenraum eingeströmten Luft 12 durchströmt die Heizeinrichtung 34, wird dabei erwärmt und durchströmt den zwischen der Heizeinrichtung 34 und dem Fortluftauslaßkanal 18 gelegenen Bereich 48 des Adsorbens 26. Dieser Bereich 48 bildet einen Desorptionsbereich, da durch den in der Heizeinrichtung 34 erwärmten Teilluftstrom 21 das Adsorbens 26 erwärmt wird und die Feuchtigkeit desorbiert, die von dem Teilluftstrom 21 durch den Fortluftauslaßkanal 18 mitgenommen wird. Der Teilluftstrom 21 bildet somit zunächst die Desorptionsluft. Nach Durchströmen der Desorptionsluft 21 durch den Desorptionsbereich 48 bildet diese die beladene Fortluft 20.
Der Hohlzylinder 28 wird kontinuierlich mit angepaßter Geschwindig­ keit in Pfeilrichtung 50 gedreht, wodurch das Adsorbens 26 im Desorptionsbereich 48 ständig getrocknet wird und das getrocknete Adsorbens sich im Verlauf der weiteren Drehung abkühlt und im Be­ reich des Luftauslaßkanals 22 wieder Feuchtigkeit aufnehmen kann.
Das zumindest teilweise mit Feuchtigkeit beladene Adsorbens wird im Verlauf der weiteren Rotation zu einem dem Lufteinlaßkanal 16 gegen­ überliegenden Bereich verschoben, wo es dazu dient, die feuchte Luft 12 vorzutrocknen. Der dann vollständig beladene Adsorber 26 wird im Verlauf der weiteren Rotation wieder dem Desorptionsbereich 48 zuge­ führt und regeneriert.
In einer in Fig. 2 dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung ist innerhalb des Hohlzylinders 28 ein Radialgebläse 54 vorge­ sehen, von dem lediglich das Lüfterrad schematisch angedeutet ist. Das Gebläse 54 ist derart ausgebildet, daß Luft durch den Luftein­ laßkanal 16 eingesaugt und zu den Luftauslaßkanälen 18 und 22 transportiert wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Entfernen von Inhaltsstoffen aus einem Luftstrom (12), insbesondere zum Senken der Luftfeuchtigkeit eines Fahr­ gastraumes eines Kraftfahrzeugs,
  • 1. mit einem Gehäuse (14) mit wenigstens einem Lufteinlaßka­ nal (16), einem ersten Luftauslaßkanal (18) für die Fort­ luft (20) und einem zweiten Luftauslaßkanal (22) für die gereinigte Luft (24)
  • 2. mit einem die Inhaltsstoffe aufnehmenden Adsorbens (26) in Form eines um seine Längsachse rotierbaren Zylinders (28), der von dem Luftstrom (12) quer zu seiner Längsachse durchströmbar ist und
  • 3. mit einer Heizeinrichtung (34) zum Erwärmen eines lage­ konstanten Teils (48) des rotierenden Adsorbens (26), der von einem Teil (21) des Luftstroms (12) durchströmbar ist, und dieser Teilluftstrom (Desorptionsluft 21) die von dem erwärmten Teil (48) des Adsorbens (26) desorbierten Inhaltstoffe aufnimmt und die Fortluft (20) bildet, so daß das rotierende Adsorbens (26) kontinuierlich während des Betriebs desorbierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens (26) in Form eines Hohlzylinders (28) vorliegt und daß innerhalb des Hohlzylinders (28) die Heizeinrichtung (34) fest in dem Gehäuse (14) angeord­ net ist und den Teilluftstrom (Desorptionsluft 21) des Luftstroms (12) erwärmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ad­ sorbens (26) aus Zeolith besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Hohlzylinders (28) ein Gebläse (54) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Adsorbens (26) und Gehäusewandung (40) Dichtelemente (42, 44, 46) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, daß die von einem Kanal zu einem anderen strömende Luft das Adsorbens (26) durchströmen muß.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Desorptionsbereich (48) in Rotationsrich­ tung (50) vor dem Adsorptionsbereich (52) angeordnet ist.
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