DE202008000380U1

DE202008000380U1 - Feinstaubfilterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE202008000380U1
Application number: DE200820000380
Authority: DE
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2018-01-11

Abstract

Filterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Faltenbalg (1) aus einem Filtermedium (2), wobei an einer Seite (3) des Faltenbalgs (1) ein Flächenelement (4) angeordnet ist, welches Führungsmittel (5) für einen Schieber (6) zur Verankerung des Filterelements in einem Filtergehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) mindestens eine Lage mit Fasern aufweist, deren Durchmesser höchstens 10 μm betragen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Faltenbalg aus einem Filtermedium, wobei an einer Seite des Faltenbalgs ein Flächenelement angeordnet ist, welches Führungsmittel für einen Schieber zur Verankerung des Filterelements in einem Filtergehäuse aufweist.
Stand der Technik
Filterelemente der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So zeigt die DE 20 2006 004 420 U1 ein Filterelement mit einem zick-zack-förmig gefalteten, plattenförmigen Faltenbalg, welcher in ein Filtergehäuse einführbar ist. Zur Arretierung des Filterelements ist ein Schieber vorgesehen, welcher am Flächenelement entlang gleiten kann, um mit Verankerungsmitteln am Filtergehäuse zusammenzuwirken.
Die genannten Filterelemente kommen beispielsweise in Belüftungsanlagen, Heiz- und/oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Dabei ist zu vermeiden, dass Schwebeteilchen, z.B. Blütenpollen, in den Kraftfahrzeuginnenraum eindringen, um beispielsweise Allergiker zu schützen. Des Weiteren muss der Kraftfahrzeuginnenraum wirksam vor Feinstpartikeln, wie z.B. Russ, geschützt werden.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Filterelemente sind jedoch nicht geeignet, die angesaugte Luft in ausreichendem Maße zu filtern und insbesondere Feinstpartikel wirksam abzuscheiden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieses nach problemloser Montage eine hocheffiziente Feinstaubabscheidung gewährleistet, die eine hohe Luftreinheit im Kraftfahrzeuginnenraum realisiert.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Danach ist ein Filterelement dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium mindestens eine Lage mit Fasern aufweist, deren Durchmesser höchstens 10 μm betragen.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Verwendung eines solchen Filtermediums erlaubt, mindestens 90% einer Menge von Feinstaubpartikeln abzuscheiden, deren Durchmesser zwischen 0,3 und 0,5 μm liegen. Des Weiteren ist das Filtermedium gemäß DIN 71460 Teil 1 geeignet, mindestens 92% einer Menge von Feinstaubpartikeln abzuscheiden, deren Durchmesser zwischen 0,5 und 1 μm liegen. Weiter ist das Filtermedium gemäß DIN 71460 Teil 1 geeignet, mindestens 97% einer Menge von Feinstaubpartikeln abzuscheiden, deren Durchmesser zwischen 1 und 5 μm liegen. Schließlich ist das Filtermedium gemäß DIN 71460 Teil 1 geeignet, mindestens 99% einer Menge von Feinstaubpartikeln abzuscheiden, deren Durchmesser mindestens 5 μm betragen. Ein Filtermedium mit den zuvor genannten Abscheidegraden ist im hohen Maße als Feinstaubfilter geeignet. Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Diese Lage könnte ein Flächengewicht von 2 – 30 g/m² zeigen und aus Polyolefin-, PES (Polyester) – oder Polycarbonat-Fasern bestehen, die Durchmesser von 1 – 10 μm aufweisen. Ein Filtermedium mit einer solchen Lage zeigt ein besonders geringes Gewicht und hervorragendes Abscheidevermögen für Feinstpartikel.
Mindestens eine Lage könnte aus Polypropylen-Meltblown-Fasern bestehen. Das Melt-Blown-Verfahren erlaubt eine problemlose Einstellung der Lagenstärke und Lagenporosität.
Mindestens eine Lage könnte Polycarbonat-Fasern aufweisen. Polycarbonat ist besonders temperaturstabil.
Mindestens eine weitere Lage könnte Polyester-Fasern, Polyolefin-Fasern oder eine Mischung aus Polyester-Fasern und Polyolefin-Fasern aufweisen. Polyolefine, insbesondere Polypropylen, eignen sich besonders gut zur Durchführung eines Melt-Blown-Verfahrens. Polyester-Fasern sind mechanisch besonders stabil.
Das Filtermedium könnte aus einem mehrlagigen partikelfilternden Bereich aufgebaut sein. Hierdurch können in unterschiedlichen Lagen unterschiedlich große Partikel selektiv abgeschieden werden. Der mehrlagige partikelfilternde Bereich könnte 2- oder 3-lagig aufgebaut sein. Dabei könnte eine Lage als Vorfilter aus einem Polyolefin oder PES mit oder ohne elektrostatischer Aufladung ausgestaltet sein. Dieser könnte ein Flächengewicht von 40 – 120 g/m² zeigen und Fasern mit Durchmessern von 20 – 50 μm aufweisen. Eine weitere Lage könnte aus Polyolefin- oder Polycarbonat-Mikrofasern mit elektrostatischer Aufladung bestehen. Diese Lage könnte ein Flächengewicht von 1 – 30 g/m² und Fasern mit Durchmessern von 1 – 10 μm aufweisen. Eine optionale dritte Lage könnte als Polyolefin- oder PES-Abdecklage mit oder ohne elektrostatische Aufladung ausgestaltet sein. Diese optionale Lage könnte ein Flächengewicht von 10 – 50 g/m² und Fasern mit Durchmessern von 20 – 50 μm aufweisen. Ein solches Filtermedium kann bei hinreichender Stabilität Feinstpartikel abscheiden.
Eine Lage aus Polypropylen-Fasern oder Polycarbonat-Fasern könnte sandwichartig von Lagen aus Polyester-Fasern und/oder Polyolefin-Fasern eingeschlossen sein. Hierdurch kann eine relativ dünne und feinporöse Schicht zur Abscheidung von Feinstpartikeln stabilisiert werden. Besonders bevorzugt könnte eine erste Lage aus Polypropylen-Fasern oder Polyester-Fasern mit Durchmessern von 30 – 50 μm aufgebaut sein und ein Flächengewicht von 70 g/m² aufweisen. An diese Lage könnte sich eine zweite Lage aus Polypropylen-Meltblown-Fasern anschließen, die ein Flächengewicht von 2 bis 8 g/m² aufweist. Der Durchmesser der Polypropylen-Meltblown-Fasern ist kleiner als 10 μm, besonders bevorzugt kleiner als 5 μm. Eine dritte Lage, die als Abdecklage fungiert, könnte aus Polypropylen-Fasern oder Polyester-Fasern aufgebaut sein. Diese Lage könnte ein Flächengewicht von 10 – 50 g/m² aufweisen und Fasern mit einem Durchmesser von 30 – 50 μm aufweisen. Dieser partikelfilternde Bereich ist besonders geeignet, um Russ abzuscheiden. Des Weiteren erlaubt das Melt-Blown-Verfahren eine kostengünstige Fertigung und problemlose Einstellung der Lagenstärke.
Das Filtermedium könnte in Kombination zu mindestens einem partikelfilternden Bereich einen geruchsadsorbierenden Bereich aufweisen. Hierdurch kann das Filterelement als Kombifilter fungieren und einerseits Partikel und andererseits unangenehme Gerüche adsorbieren. Hierdurch kann der Kraftfahrzeuginnenraum von unangenehmen Gerüchen befreit werden.
Vor diesem Hintergrund könnte der geruchsadsorbierende Bereich des Filtermediums Aktivkohlepartikel oder Flächengebilde aufweisen, die Aktivkohle aufweisen. Die Verwendung von Aktivkohle erlaubt effizient die Filterung unangenehmer Gerüche. Der geruchsadsorbierende Bereich könnte körnige Aktivkohle mit einer Feinheit von 20 × 150 mesh, kugelförmige Aktivkohle oder Flächengebilde aufweisen, die aus Aktivkohlefasern bestehen.
Die Aktivkohle könnte durch eine Trägerlage aus Polyester mit einem Flächengewicht von 60 g/m² aufgenommen sein. Hierdurch ist die Aktivkohle einem bestehenden Lagenverbund separat zuordenbar, ohne dass Aktivkohle unerwünscht in den partikelfilternden Bereich eindringt.
Das Filtermedium könnte Elektretfasern aufweisen. Die Verwendung von Elektretfasern erlaubt eine Steigerung der Filtereffizienz des Filtermediums, da durch elektrostatische Aufladung Schwebeteilchen aus der Luft auch dann am Filtermedium angelagert werden, wenn andere Abscheidemechanismen wie z.B. Trägheitskräfte oder auch die Abscheidung durch Diffusion der Partikel an die Fasern des Filtermediums weniger effektiv sind.
Das Flächenelement könnte als Dichtung ausgebildet sein. Dabei ist denkbar, dass das Flächenelement Bereiche aufweist, die elastisch deformierbar sind, um sich am Filtergehäuse dichtend anzulegen. Vor diesem Hintergrund ist konkret denkbar, dass das Flächenelement als Zweikomponenten-Spritzgußteil ausgebildet ist. Hierdurch ist eine kostengünstige Fertigung des Filterelements möglich.
Auf der dem Faltenbalg zugewandten Seite des Flächenelements könnte eine erste Dichtung angeordnet sein. Bei der ersten Dichtung könnte es sich um eine Kordel oder eine flächige Lage aus einem Polymermaterial handeln. Das Polymermaterial könnte ausreichend elastisch sein, um beim Andrücken des Flächenelements an das Filtergehäuse deformiert zu werden. Hierdurch kann eine Abdichtung des Filtergehäuses gegen die Atmosphäre erzielt werden.
Am Faltenbalg könnte eine zweite Dichtung angeordnet sein. Die zweite Dichtung könnte als Schaumstoffstreifen ausgestaltet sein, der am Faltenbalg rundumlaufend angebracht ist. Hierdurch wird der Faltenbalg im Filtergehäuse einerseits gegen Verwackeln gesichert und andererseits wird verhindert, dass sich Ritzen oder Spalte zwischen Filtergehäusewandung und Faltenbalg ausbilden.
Im Sinne einer problemlosen Montage könnten der Faltenbalg, das Flächenelement, der Schieber und die erste und/oder die zweite Dichtung als bauliche Einheit ausgebildet sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass weder der Schieber, das Flächenelement noch die erste oder die zweite Dichtung sich vom Faltenbalg ablösen können. Die montierende Person kann ein einheitliches Filterelement in das Filtergehäuse einstecken und verrasten.
Der Faltenbalg könnte abgerundete Eckbereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen. Die Eckbereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien stellen eine korrekte Positionierung des Filterelements im Filtergehäuse sicher. Jedem Eckbereich ist eine komplementär zu dem jeweiligen Eckbereich ausgebildete Ecke innerhalb des Filtergehäuses eindeutig zugeordnet.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filterelements anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
1 eine Draufsicht auf ein Filterelement, in welchem die Eckbereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien ausgestaltet sind,
2 eine Draufsicht auf das Flächenelement des Filterelements gemäß 1, wobei dem Flächenelement ein Schieber zugeordnet ist, und
3 eine Schnittansicht des Filterelements gemäß 1, in dem der Faltenbalg, das Flächenelement und der Schieber erkennbar sind.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt ein Filterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Faltenbalg 1 aus einem Filtermedium 2, wobei an einer Seite 3 des Faltenbalgs 1 ein Flächenelement 4 angeordnet ist. Das Flächenelement 4 weist Führungsmittel 5 für einen Schieber 6 auf, welcher der Verankerung des Filterelements in einem Filtergehäuse dient. Das Filtermedium 2 ist aus einem Vliesstoff gefertigt, welches Feinstaubpartikel abscheidet. Das Filtermedium 2 weist eine Lage mit Fasern auf, deren Durchmesser höchstens 10 μm betragen.
Das Filtermedium besteht konkret aus einer ersten Lage aus Polypropylenfasern mit Durchmessern von 30 – 50 μm und einem Flächengewicht von 70 g/m². An diese Lage schließt sich eine zweite Lage aus Polypropylen-Meltblown-Fasern an, die ein Flächengewicht von 2 bis 8 g/m² aufweist. Der Durchmesser der Polypropylen-Meltblown-Fasern ist kleiner als 10 μm, besonders bevorzugt kleiner als 5 μm. Eine dritte Lage, die als Abdecklage fungiert besteht aus Polypropylen-Fasern. Diese Lage weist ein Flächengewicht von 10 – 50 g/m² auf und Fasern mit einem Durchmesser von 30 – 50 μm.
Das Filtermedium 2 scheidet gemäß DIN 71460 Teil 1 mindestens 90% einer Menge von Feinstaubpartikeln ab, deren Durchmesser zwischen 0,3 und 0,5 μm liegen. Des Weiteren scheidet das Filtermedium 2 mindestens 92% einer Menge von Feinstaubpartikeln ab, deren Durchmesser zwischen 0,5 und 1 μm liegen. Das Filtermedium 2 scheidet mindestens 97 % einer Menge von Feinstaubpartikeln ab, deren Durchmesser zwischen 1 und 5 μm liegen. Schließlich scheidet das Filtermedium 2 mindestens 99 % einer Menge von Feinstaubpartikeln ab, deren Durchmesser mindestens 5 μm betragen.
Das Filtermedium 2 weist Aktivkohlepartikel auf, um unangenehme Gerüche zu adsorbieren.
Das Flächenelement 2 ist aus einem Kunststoff gefertigt. Das Flächenelement 2 weist eine erste Dichtung 7 auf, welche auf der dem Faltenbalg 1 zugewandten Seite des Flächenelements 2 angeordnet ist. Die erste Dichtung 7 kommt zwischen einer Seite des Flächenelements 2 und der Wandung eines nicht gezeigten Filtergehäuses im Bereich der Mündung des Filtergehäuses zur Anlage, um das Innere des Filtergehäuses gegen die Atmosphäre abzudichten.
Am Faltenbalg ist eine zweite Dichtung 8 angeordnet, die als Schaumstoffstreifen ausgebildet ist.
Der Faltenbalg 1 weist abgerundete Eckbereiche 9, 10 mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf, um in einem komplementär zu diesen Eckbereichen 9, 10 ausgebildeten Filtergehäuse in korrekter Weise zur Anlage zu kommen.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Flächenelement 4 gemäß 1. Am Flächenelement 4 sind Führungsmittel 5 angeordnet, die als umlaufender Rand des Flächenelements 2 ausgebildet sind. Auf den Führungsmitteln 5 gleitet ein Schieber 6, welcher der Verrastung und Verankerung des Filterelements gemäß 1 in einem Filtergehäuse dient. Dem Flächenelement 4 sind Verstärkungsrippen 4a zugeordnet, um das Flächenelement 4 gegen Verbiegung und Torsion zu stabilisieren.
Aus 3 ist erkennbar, dass die letzte Falte 1a des Faltenbalgs am Flächenelement 4 angeordnet ist. Im Flächenelement 4 ist eine Nut 4c ausgebildet, in welcher die erste Dichtung 7 positioniert ist. Bei der ersten Dichtung 7 handelt es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um eine Kordel aus einem Polymermaterial. Dem Flächenelement 4 ist der Schieber 6 zugeordnet, welcher der Verankerung des Filterelements in einem Filtergehäuse dient. Das Flächenelement 4 weist Führungsmittel 5 auf, auf denen der Schieber 6 gleitet. Die Führungsmittel 5 sind als umlaufender Rand des Flächenelements 4 ausgebildet.
Grundlage der Prüfung gemäß DIN 71460 Teil 1 ist eine Messung mit einem Testaerosol aus Natriumchlorid. Als Prüfgerät wird der Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS – Spektrometer), der Firma TSI, Shoreview MN 55126, USA verwendet. Die Abscheideleistung wird bei einer Luftmenge von 6 kg/min mit einem Natriumchloridaerosol bestimmt. Als zweites Testaerosol wird Testaerosolstaub A4 (SAE coarse) verwendet. Als Prüfgerät wird ein Streulichtpartikelzähler „WELAS"-System der Firma PALAS, 76229 Karlsruhe, Deutschland verwendet. Die Abscheideleistung des Testaerosols 2 wird bei einer Luftmenge von 6 kg/min bestimmt.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Schutzansprüche verwiesen.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor ausgewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Filterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Faltenbalg (1) aus einem Filtermedium (2), wobei an einer Seite (3) des Faltenbalgs (1) ein Flächenelement (4) angeordnet ist, welches Führungsmittel (5) für einen Schieber (6) zur Verankerung des Filterelements in einem Filtergehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) mindestens eine Lage mit Fasern aufweist, deren Durchmesser höchstens 10 μm betragen.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage aus Polypropylen-Fasern, insbesondere aus Polypropylen-Meltblown-Fasern, besteht.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage Polycarbonat-Fasern aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Lage Polyester-Fasern, Polyolefin-Fasern oder eine Mischung aus Polyester-Fasern und Polyolefin-Fasern aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) mehrere Lagen aufweist, die einen partikelfilternden Bereich ausbilden.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage aus Polypropylen-Fasern oder Polycarbonat-Fasern sandwichartig von Lagen aus Polyester-Fasern und/oder Polyolefin-Fasern eingeschlossen ist.
Filterelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lage aus Polypropylen-Fasern mit Durchmessern von 30 – 50 μm aufgebaut ist und ein Flächengewicht von 70 g/m² aufweist, wobei sich an diese Lage eine zweite Lage aus Polypropylen-Meltblown-Fasern anschließt, die ein Flächengewicht von 2 bis 8 g/m² aufweist, wobei der Durchmesser der Polypropylen-Meltblown-Fasern kleiner als 10 μm, besonders bevorzugt kleiner als 5 μm, ist, und wobei eine dritte Lage aus Polypropylen-Fasern und/oder Polyester-Fasern aufgebaut ist, die ein Flächengewicht von 10 – 50 g/m² und Fasern mit einem Durchmesser von 30 – 50 μm aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) in Kombination zu mindestens einem partikelfilternden Bereich einen geruchsadsorbierenden Bereich aufweist.
Filterelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) Aktivkohlepartikel und/oder ein Flächengebilde aufweist, welches Aktivkohle enthält.
Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle oder die Aktivkohlepartikel von einer Trägerlage aus Polyester mit einem Flächengewicht von 60 g/m² aufgenommen sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) Elektretfasern aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (2) als Dichtung ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Faltenbalg (1) zugewandten Seite des Flächenelements (2) eine erste Dichtung (7) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Faltenbalg (1) eine zweite Dichtung (8) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (1), das Flächenelement (2), der Schieber (6) und die erste und/oder die zweite Dichtung (8) als bauliche Einheit ausgebildet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (1) abgerundete Eckbereiche (9, 10) mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) gemäß DIN 71460 Teil 1 mindestens 90 % einer Menge von Feinstaubpartikeln abscheidet, deren Durchmesser zwischen 0,3 und 0,5 μm liegen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) gemäß DIN 71460 Teil 1 mindestens 92 % einer Menge von Feinstaubpartikeln abscheidet, deren Durchmesser zwischen 0,5 und 1 μm liegen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) gemäß DIN 71460 Teil 1 mindestens 97 % einer Menge von Feinstaubpartikeln abscheidet, deren Durchmesser zwischen 1 und 5 μm liegen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (2) gemäß DIN 71460 Teil 1 mindestens 99 % einer Menge von Feinstaubpartikeln abscheidet, deren Durchmesser mindestens 5 μm betragen.