CN105228720A - 过滤部件,尤其是空气过滤部件和具有过滤部件的过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个过滤部件（10），包括过滤体（12），具有自身封闭的外侧面（50），该外侧面包围自身封闭的内侧面（52），其中在外侧面（50）与内侧面（52）之间设置至少一过滤介质（16），并且其中所述过滤体（12）至少局部地包括至少一卷绕层（14），该卷绕层具有至少一吸附剂。本发明还涉及一个过滤系统（100），具有过滤部件（10），包括过滤体（12），具有自封闭的外侧面（50），它包围自身封闭的内侧面（52），其中在外侧面（50）与内侧面（52）之间设置至少一过滤介质（16），其中所述过滤体（12）至少局部地包括至少一卷绕层（14），该卷绕层具有至少一吸附剂。

Description

过滤部件,尤其是空气过滤部件和具有过滤部件的过滤系统

技术领域

本发明涉及一个过滤部件,尤其是用于作为空气过滤部件，以及具有这种过滤部件的过滤系统。

背景技术

由EP1349638B1已知一个用于燃料电池系统的过滤部件，其中活性炭作为吸附过滤介质使用。例如建议在圆柱形过滤器里面的活性炭床。过滤部件前置于燃料电池并且用于净化阴极空气。

发明内容

本发明的目的是，实现尤其用于空气过滤的结实的过滤部件。

本发明的另一目的是，给出具有这种过滤部件的过滤系统。

上述目的按照本发明的一个方面通过过滤部件得以实现，该过滤部件具有过滤体，所述过滤体至少局部地包括至少一卷绕层，该卷绕层具有至少一吸附剂，以及按照本发明的另一方面具有过滤系统，该过滤系统具有这种过滤部件。

本发明的有利扩展结构和优点由其它权利要求、说明书和附图给出。

建议一个过滤部件，具有过滤体，具有自身封闭的外侧面，该外侧面包围自身封闭的内侧面，其中所述内侧面围成中心的通流空间，其中在外侧面与内侧面之间设置至少一过滤介质，并且其中所述过滤体至少局部地包括具有至少一吸附剂的卷绕层。

卷绕的层或卷绕层有利地没有独立的槽，它们例如在打摺过滤体或者在使用浸渍过滤介质时产生，或者构成确定的通流通道，这易于过滤部件的加工和维护。在过滤部件中无需交替地封闭空气导引通道，这易于加工。传统的具有打摺过滤介质的过滤体的过滤部件由于高的通流速度不提供所需的接触时间，接触时间负责可靠地吸入或者吸附过滤器中的有害物，这对于用于气体净化的过滤器功能或者过滤效率和/或吸附效率是关键的。这特别适用于具有大流量的要过滤介质的过滤部件，例如在燃料电池系统，尤其在较高功率等级的燃料电池系统中，例如用于机动车或者静止应用。通过具有卷绕层的扩展结构所述过滤部件提供足够长的要过滤介质与吸附剂的接触时间，在此接触时间可以净化要过滤的介质。

除了卷绕、即过滤部件的厚度，它由卷绕层在过滤部件中的数量和每个卷绕层的厚度给出，卷绕过滤器的形状也可以改变。除了常见的圆形形状以外，也能够实现其它横截面，例如椭圆形、三角形、多边形。这些形状能够以简单的方式通过卷绕扁平的载体在适合的内芯上加工。由此能够最佳地利用结构空间。

所述过滤部件的设计是不复杂且结实的，并且允许在使用中长的使用寿命。此外例如通过有目的地在过滤部件的径向和/或轴向上分布其它部件在至少一卷绕层里面可以给定过滤特性。

所述过滤部件尤其可以是空气过滤部件。至少一吸附剂可以包括至少一由活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物、分子筛、层状硅酸盐、纳米粘土族中的原料。

一般可以在原料选择方面（例如各种活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物如氧化铝、氧化铜或氧化锰、分子筛如MOFs（MOF=金属有机骨架）、层状硅酸盐、纳米粘土）和/或其面重方面选择吸附层，用于实现有目的地适配于吸附任务。将由矿物的层状硅酸盐组成的纳米颗粒称为纳米粘土。

每个卷绕层的有意义的面重范围例如位于至少10g/m²至4000g/m²之间，优选至少100g/m²至2000g/m²。

按照有利的改进方案，所述过滤体包括载体，在其上涂覆具有至少一吸附剂的覆层，并且通过卷绕载体、例如在适合的内芯上以所期望的直径和所期望的横截面得到其形状，例如通过卷绕在具有圆形横截面的圆柱形内芯上。在此为了固定吸附剂所述载体例如可以由此两层带状支架材料组成，在其间设置吸附层，或者也由单层带状支架材料组成，在其上以适合的方式固定吸附剂。在此可以通过不同的方式实现至少一吸附剂的固定，例如通过衬入到粘接物质里面，与粘接丝、粘接点、粘接膜和类似粘接物质置于接触。

可以使用任意形式的吸附剂，例如以任意成形的颗粒，以确定成形的颗粒（以球形、小棒形等）、粉末和类似形状。至少一吸附剂同样可以适合地浸渍和/或与其它吸附剂和/或吸收剂混合，用于例如从要过滤的介质中蓄积和/或中和和/或转换不期望的化学组成部分。在此可以在卷绕前以适合的方式这样实现分布相应的组分在载体上，使得在卷绕后例如多层有目的地具有第一组分，接着的其它卷绕层具有其它或附加的组分，或者可以这样选择分布，使得在卷绕的过滤部件中产生一个或多个组分在径向上的梯度。

尤其可以在卷绕层里面先后涂覆至少两种吸收剂和/或吸附剂，并由此在径向上看去内部卷绕部位（例如超过几层）里面与在径向看去外部卷绕部位里面存在不同的吸附剂或吸收剂。在此不强制地将吸附剂或吸收剂涂覆在同一或一体的载体和/或面层介质上。

可以这样构成卷绕，使具有不同面重的卷绕层径向相互衔接，用于实现所期望的吸附效果。例如对于作为过滤的介质在净端含有的确定的目标气体可以在卷绕层里面使用完全确定量的为此最佳的吸附剂（例如浸渍的活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物例如氧化铝、氧化铜、氧化锰、分子筛例如MOFs、层状硅酸盐、纳米粘土）。与传统的吸附填料或者吸收泡沫、例如活性炭泡沫相比能够实现这种卷绕层的确定的入流侧和/或排流侧的位置。通过有目的地布置确定的吸附层可以对此状况作出反应，优选在入流侧吸附某些气体分子，优选在排流侧吸附其它气体分子。

单个吸附层也可以由不同吸附剂的混合物实现（例如不同浸渍的活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物例如氧化铝、氧化铜、氧化锰、分子筛例如MOFs、层状硅酸盐、纳米粘土）。

所述载体用于固定组分颗粒、例如吸附颗粒，并且用于稳定过滤部件的卷绕结构。对此例如无纺布是特别适合的。这些无纺布层也可以有利地承担部分颗粒过滤。对于从要过滤的介质中较高的颗粒分离率和粉尘蓄积容量有意义的是，在卷绕体中有针对性地构成载体作为颗粒过滤层。代替简单的无纺布也可以使用细纤维层（例如所谓的熔喷纤维）或者极细和纳米纤维层（例如利用静电纺织制成）。所述颗粒过滤层可以由许多无纺布层或纤维层组成。这些颗粒过滤层可以在入流侧和/或排流侧和/或作为吸附剂的载体作为卷绕体中的吸附层之间的中间层使用。

此外能够实现卷绕的载体层和吸附层与附加的颗粒过滤部件（尤其是打摺）的组合。

通过例如由无纺布层构成过滤颗粒的层和吸附剂的载体可以将分离颗粒组合到卷绕层结构里面。备选或附加地可以在过滤体内壁和/或外壁上耦联其它的具有补充的过滤功能的过滤部件，例如作为内壁和/或外壁上的覆层。

在此具有至少一吸附剂的卷绕层可以由下面有利的变化构造：

a载体具有确定种类的吸附剂，例如确定的活性炭种类，和用于覆盖吸附剂的饰层介质；

b载体具有由许多不同吸附剂种类组成的吸附剂混合物，例如许多活性炭种类，和用于覆盖吸附剂的饰层介质；

c载体具有至少两层不同的吸附剂和用于覆盖吸附剂的饰层介质；

da至c的变体，没有用于覆盖吸附剂的饰层介质；

ea至c的变体，具有或没有用于覆盖吸附剂的饰层介质，例如活性炭，具有其它的吸收剂和/或吸附剂，例如分子筛和类似物质。通过这个布置得到在卷绕体横截面中持久交变的具有不同特性的吸附层或吸收层，它们在加工过滤部件时可以按照需要构成。

按照有利的改进方案，所述卷绕吸附层在其棱边上具有封边。在此所述载体纵棱边的封边可以形成端面的端部板。这个端部板可以在卷绕载体时已经形成。在扁平层的两个侧面端部上沿着载体的纵向延伸可以在封闭部件上实现封边。例如封闭部件可以通过粘接剂、泡沫、热塑性塑料、卡子、焊接过程或者上述方法的组合形成。也可以设想直接在卷绕过程期间使用热粘接剂，后面的卷绕层卷绕在前面的卷绕层上并且热粘接剂在卷绕层的边缘部位还是足够液体的，用于通过粘接剂密封地连接前面的卷绕层。

也可以通过事后热塑地变形实现在过滤部件端面上的封边，通过封边部件在各个端面上熔化并变形。例如可以通过超声波、热封、红外辐射、热空气实现熔化并且通过挤压封边部件在端面上和其外棱边上实现变形。

作为另一选择也存在使用独立的端部盘的可能性，如同在油或燃料过滤部件中已知的那样。

同样可以通过上述方法实现载体端部、即第一和/或最后卷绕层的轴向棱边在卷绕状态中的封边。由此可以保证至少一吸附剂在过滤部件卷绕层中的绕流并且抑制泄漏。

所述卷绕层的端部部位可以适宜地在卷绕的过滤部件的外壳体和/或内壳体上固定。所述固定可以在几毫米、最好约5毫米至几厘米的长度和/或宽度上构成。所述固定例如可以随着粘接最外部和/或最内部的卷绕层在位于去下面的卷绕层上并利用封边固定，或者通过附加的固定部件如粘接剂、固定网、固定格栅、橡胶、圆柱形的、对于要过滤的介质通透的部件（例如格栅、过滤材料或微孔实心材料）、卡子或加入到卷绕层里面的纤维、钢丝等，它们在延长线上至少一次完全缠绕过滤体并且具有位于其下面的卷绕层（过滤层或纤维-钢丝层）。这例如可以通过焊接、粘接、打结、缝纫等实现。

按照有利的改进方案，所述过滤体符合流体地与至少一颗粒过滤器耦联。备选或附加地所述过滤体符合流体地与至少一气溶胶过滤器耦联。它们可以在过滤系统中与过滤部件无关地更换。

为了分离颗粒在此例如可以在卷绕体的外壳面上以扁平层的形式或者由折叠的、尤其打摺的结构涂覆颗粒分离介质，可以选择配有相同的密封（封边）或者其它上述的端面封边，或者作为独立的部件插到或者推到卷绕体上。在折叠的（打摺的）部件结构中所述端面也可以通过边带、薄膜或硬化的粘接层密封。为了防止，来自化学过滤器的颗粒不会通过要过滤的介质带走，可以选择在排流方向上、例如在卷绕体的芯里面在通流方向上通过过滤部件从外向内组合颗粒过滤部件作为安全部件（也已知作为次级部件或者“警察过滤器”），它或者直接安置要被过滤介质的出口前面，或者例如是卷绕体的最内部的层。在此所述颗粒分离器可以作为独立部件或者作为组合的变体加入，其中在组合的变体中可以利用专门的材料或者选择载体作为颗粒层。在直接在要被过滤的介质出口前面的变化中颗粒过滤器例如通过连接部件一体地、例如利用焊接、或多体地、例如利用粘接、卡接、挤压（例如多孔泡沫）连接。所述颗粒过滤器尤其可以由多孔泡沫组成，它是弹性的并且由于这种特性是自密封的。

按照有利的改进方案，所述过滤部件基本无外壳地这样构成，所述过滤部件包括可通流的外侧面。在此可以按照需要从内向外或者从外向内确定通流方向。由于无外壳结构形式所述过滤部件的加工是特别成本有利的并且所述过滤部件相应地轻且紧凑。

尽管无外壳的结构形式也以不费事的形式通过接管部件实现在过滤部件上的有利连接形状，接管部件从端面开始或多或少地伸进到过滤体的卷绕体里面并且与卷绕体的端面封边气体密封地连接。根据接管部件在卷绕体里面的挤入深度在过滤体的稳定性方面有意义的是，定位面成形在接管部件上，在定位面上放置卷绕体的端面。根据接管部件的结构也可以完全省去伸进到卷绕体里面，如果可以达到端面封边与接管部件的足够牢固的连接。也可以选择相应的接管部件安置在两个端面上，其中第二接管部件不必一定具有与第一接管部件相同的尺寸。接管部件为了继续接通可以具有适合的连接结构，例如圣诞树轮廓或者类似的插接形状、卡口连接、具有轴向或径向密封的螺栓螺纹和类似结构。在此也能够使用常见的快速离合器，其中接管部件或者是或含有快速离合器，或者是要插入的流体管的连接段（管段、软管段），它插入到这种离合器里面。例如，同样可以将其它过滤部件连接在接管部件上，用于加大过滤面积。

所述接管部件在需要时也可以具有其它出口接管。此外，所述接管部件可以配有几何形状（例如外六棱），它能够通过市场上常见的工具与介质管建立可靠的旋紧或连接，在介质管里面要导入净化的介质。所述接管部件在此可以由塑料或金属制成。

作为另一选择所述接管部件也可以以这种形式安置在过滤部件上，这个接管部件直接通过浇铸物质浇铸在过滤体上。在此通过浇铸物质实现端面上的封边和固定，在硬化后浇铸物质可以与传统的热塑性塑料、例如聚丙烯、聚氨酯一样相对地牢固。

按照本发明的另一方面建议一个过滤部件布置，其中至少两个过滤部件符合流体地串联。这能够以积木式系统的形式实现过滤器分段。在此要过滤的介质分别通过过滤部件的壁面、例如从外向内通流。所述过滤部件可以刚性或弹性地相互连接，由此可以有利地利用现有的结构空间。

有利地可以按照需要符合流体地接通或断开一个或多个过滤部件。由此可以相应地加大或缩小过滤面积。由此可以考虑在以过滤的介质供给系统时尤其短时的负荷峰值。

按照另一方面建议使用按照本发明的过滤部件作为空气过滤器，并且还尤其作为机动车的车厢空气过滤器。通过简单的结构和轻且紧凑的结构形式可以节省机动车中宝贵的结构空间。过滤介质吸附剂、例如活性炭以及可能性、吸附剂和/或吸收剂以及化学有效的组分与过滤介质组合允许不仅在轿车领域中使用，而且作为载重汽车中的过滤部件，其中必需考虑有害健康材料的问题，例如在农用载重汽车中喷洒农药和类似物质。所述过滤部件在需要时可以容易地更换。

按照另一方面建议使用按照本发明的过滤部件作为燃料电池设备中的空气过滤器。所述过滤部件在需要是可以容易地更换。

按照另一方面建议一个具有按照本发明的过滤部件的过滤系统，其中所述过滤部件具有过滤体，具有自封闭的外侧面，它包围自身封闭的内侧面，其中所述内侧面围成中心的通流空间，其中在外侧面与内侧面之间设置至少一过滤介质，其中所述过滤体至少局部地包括至少一卷绕层，具有至少一吸附剂。这种过滤系统可以有利地用于机动车车厢，用于过滤呼吸空气，或者也用于燃料电池系统，用于过滤阴极侧输入的空气。

按照有利的改进方案所述过滤部件可以基本无外壳地构成，所述过滤部件包括可通流的外侧面。

按照有利的扩展结构所述吸附过滤部位可以由至少一载体层和至少一固定的具有至少一吸附剂的吸附层组成的半成品形成。吸附剂在吸附层里面的固定防止从吸附过滤部位带走颗粒。

附图说明

由下面的附图描述给出其它优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书含有大量的特征组合。专业人员也可以适宜地单独考虑特征并且组成有意义的其它组合。

附图示例地示出：

图1按照本发明实施例的过滤部件剖面图，以具有卷绕层的过滤芯的形式，以活性炭作为吸附剂；

图2图1中的过滤部件底部的正视图；

图3与图1相同的过滤部件底部的正视图，具有纵缝上的密封带，作为卷绕的活性炭层棱边的封边；

图4卷绕前的具有活性炭颗粒层的载体示意图；

图5按照本发明实施例的过滤部件剖面图，以具有卷绕的活性炭层的过滤芯的形式，具有在接管部件中的颗粒过滤器；

图6按照本发明实施例的过滤部件剖面图，以具有卷绕的活性炭层的过滤芯的形式，具有在过滤部件内侧面上的颗粒过滤器；

图7按照本发明实施例的过滤部件剖面图，以具有卷绕的活性炭层的过滤芯的形式，具有在过滤部件外侧面上的颗粒过滤器；

图8串联的过滤部件示意图；

图9具有过滤系统作为车厢过滤器的机动车示意图；

图10燃料电池系统的示意图，具有在到燃料电池叠摞的空气输入中的过滤系统；

图11具有载体和固定的吸附层的半成品结构；

图11a在载体上的固定的活性炭散料层；

图11b由按照图11的两层形成的吸附过滤层的半成品的第一实施例；

图11c由按照图11的两层形成的半成品的第二实施例；

图11d由按照图11的层和饰层形成的吸附过滤层半成品；

图15由按照图14的两层半成品组成的吸附过滤层。

具体实施方式

在附图中相同或相同形式的部件配有相同的附图标记。附图仅示出示例并且不受局限地理解。

在下面的实施例中示例地使用活性炭作为吸附剂。但是也可以设想使用其它吸附剂，例如沸石、硅胶、金属氧化物如氧化铝、氧化铜或氧化锰、分子筛如MOFs、层状硅酸盐、纳米粘土，或吸附剂的混合物。

图1为了解释本发明示出按照本发明实施例的具有卷绕的活性炭层14的过滤器芯形式的过滤部件10的剖面图。图2示出过滤部件10端面、在这里底部44的正视图。

过滤部件10包括具有自身封闭的外侧面50的过滤体12，外侧面包围自身封闭的内侧面52。在外侧面50与内侧面52之间设置过滤体12。过滤部件10无需独立的外壳，即，基本无外壳，由此外侧面50可以被要过滤的介质60、尤其是空气通流。通流方向在这里从外侧面50到内侧面52，但是在另一扩展结构中也可以从内侧面52指向外侧面50。在所示示例中外侧面50上的环境空气62流到过滤体12里面并且在内侧面52上作为净化的空气64流出，并且通过接管部件42作为干净空气66离开过滤部件10。

在端面上，过滤部件在一个端面30上配有接管部件42，并且在对置的端面32上配有底部盘48，它在底部44密封过滤部件10的内部部位。接管部件42直接连接在过滤体12上。

过滤体12的端面棱边在过滤部件10的底部44上配有封边38。此外如图1所示，过滤体12的棱边在对置的端面30上通过端部盘46围绕接管部件42密封。端部盘46也可以是封边40。封边38,40尤其可以在卷绕过程期间例如通过热粘接剂或类似物质形成。例如，接管部件42可以衬入到封边40里面。

过滤体12的轴向棱边24,26通过封边34在外侧面50上密封，并且通过封边36在内侧面52上密封，如同在图3中的正视图示出的那样。封边34,36例如可以由密封带构成。封边34,36同样可以在卷绕过程期间形成。因此可以只强制地通过过滤体12实现要过滤的介质60穿过过滤部件的流动。

过滤部件10在这个示例中具有圆形横截面，其中过滤体12由卷绕层14形成，卷绕层含有活性炭。固定的活性炭（吸附剂）形成实际的过滤介质16。

在此过滤体12由具有卷绕层14的卷绕体构成，其中在载体20上涂覆例如无妨纤维扁平层、具有活性炭颗粒的层22，其中载体20通过卷绕载体20得到基本圆形的横截面，这通过弯曲的箭头表示。这在图4中示出。在此过滤体12的内径通过芯轴的直径给定，围绕芯轴卷绕载体20。活性炭固定在载体20上并且为此例如可以衬入到粘接物质里面。备选或附加地也可以通过另一无纺布层覆盖层22（未示出）。

除了活性炭可以添加其它的组分，它们有目的地去除要过滤的介质60的确定的成分。选择地能够将两个涂层的载体20以涂层的一面相互叠放（未示出）并且卷绕。

图5至7示出按照本发明的实施例对应于图1的以具有卷绕的活性炭层过滤器芯形式的过滤部件10的剖面图，其中分别示出在不同位置上的颗粒过滤器70或附加或备选的气溶胶过滤器80。过滤部件10有利地设置在按照本发明的过滤系统100里面，在其中输入要过滤的介质60、尤其是环境空气，并且排出过滤的介质60、尤其是干净空气。过滤部件10容易更换并且可以通过其接管部件42以简单的方式耦联在管道系统（未示出）上，例如利用快速离合器连接。

在图5中颗粒过滤器72设置在接管部件42里面。在图6中颗粒过滤器74设置在过滤体12的内侧面52上。在图7中颗粒过滤器76设置在过滤体12的外侧面50上。当然也可以设想扩展结构，其中这些附加的过滤器同时位于许多位置上。

执行的另一可能性在于，过滤体12插入到管里面，管具有多孔的或者说格栅形的造型并且直接固定安装在抽吸段里面，如同例如在静止的内燃机设备的空气抽吸系统中那样。在此过滤体12的长度可以为直到数米，在这个长度上空气通过内部横截面抽吸。内部横截面可以通过多孔或格栅形的中心管以刚性或弹性的造型（根据安装状况和长度）在较大长度时使其内部横截面保持稳定和敞开。在这种结构中通流速度在要过滤的介质中可能降低并且提高过滤器的容量。

可更换的颗粒过滤器70或粗粉尘过滤器有利地与过滤部件10耦联。

除了两种或多种吸附剂的物理混合以外，也可以设想在卷绕层内部使用两种在边界面上分开的吸附剂层。在此仍然可以使用由两种或多种吸附剂组成的混合物。

为了进一步改进吸附性能，作为载体和/或颗粒过滤层也可以使用专门的纤维形或泡沫形材料。对此的示例是：活性炭无纺布或活性炭垫以及无纺布或泡沫，它们以吸附剂浸渍（例如活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物如氧化铝、氧化铜或氧化锰、分子筛如MOFs、层状硅酸盐、纳米粘土）。

通过过滤部件10的简单设计和简单构造可以提高使用寿命并降低通流速度，由此过滤效果是特别高效的。可以充分利用自由空间（例如在烟囱里面）。

根据更换间隔使用者或者可以更换活性炭过滤部件10，或者更换颗粒过滤器，并且无需更换整个过滤系统100。此外不同的过滤部件类型（例如具有细纤维或最细纤维的过滤部件）可以根据使用者的要求适配于活性炭过滤部件。

颗粒过滤可以由打摺的过滤部件（未示出）承担。对此备选或附加地可以将未打摺的粗粉尘垫方便地作为圆部件套在活性炭过滤部件上，或者通过拉链或其它粘附部件安置在活性炭过滤部件上。作为粗粉尘垫例如可以使用无纺布或者由多孔泡沫制成的半成品。

关于体积流和使用寿命方面的不同要求可以考虑卷绕的过滤部件10作为结构模块，其中通过圆柱体高度和直径可以对不同要求在使用相同连接部件的条件下作出反应，由此可以有利地节省模具成本。

在含有大量颗粒的空气和微少化学负荷的空气中可以延长过滤部件10使用寿命。固定的吸附层显示出在机械稳定性和均匀性方面的优势。

通过明显增加的滞留时间可以达到更高的效率并由此实现在过滤部件10中更少的断口，以及达到更高的过滤容量。例如通过使用的材料量、即使用的面重的变化能够容易地使吸附性能适配于各自的要求以及通过适合地选择材料适配于结构空间。

通过确定的卷绕层能够实现多种吸附剂的组合，其中入流侧或排流侧的能够适配于某些目标气体的吸收动态。因为活性炭在吸收时具有一定的选择性，不是同时吸收所有重要的有害气体，尤其在复杂的气体混合物中，如同在现实中发生的那样。此外可以通过其它原料挤出已经吸附的分子，对于这些原料活性炭具有更高的亲和性。通过使用专门的吸附剂可以补偿这些效应。对于这个目的的主要材料族是沸石、硅胶、氧化铝以及其它多孔的金属氧化物（例如氧化铜、氧化锰）和分子筛（例如MOFs，层状硅酸盐，纳米粘土）。在使用不同吸附剂时的其它优点在于，吸附剂性能个性化地适配于某些气体的要求。在使用化学地复合有害气体的吸附剂时，可以防止以后释放有害气体。通过原料在卷绕层中有目的的空间布置还可以充分利用有利的效应。例如，过滤部件10的第一卷绕层发挥保护层功能，通过使用对于气体A具有高亲和性和容量的专门材料。因此保护位于其后面的卷绕层（例如具有良好宽度效果的活性炭）免受气体A，这改善对于（类似气体A）气体B的吸附效率，因为通过气体A不阻塞微孔，并因此两种分子类型不会竞争活性炭中相同大小的微孔。

理论上通过相应的混合可以将任意多的原料安置在单个卷绕层里面。因此吸附性能以最佳地利用结构空间可以适配于要求。

作为前置过滤器选择可能打摺的颗粒过滤器提高过滤部件10的使用寿命，或者说作为后置的保险性部件（“警察过滤器”）使要保护的系统（例如排出吸收颗粒例如活性炭粉尘）的污染最小化。

图8示出多个过滤部件10串联形式的有利布置90，在这里作为示例具有三个过滤部件10a，10b，10c。这种布置在具有长的过滤段和/或大介质流量的过滤系统100中是特别有利的。

短的过滤部件10的这种串联允许有效地利用结构空间，多个n、但是至少2个单个的过滤部件10通过中间段92相互连接，其中中间段92可以有利地柔性地、例如由波纹管构成。由此可以使这个过滤装置90适配于结构空间。

柔性的连接部件92也可以是接管部件32的固定组成部分（图1,5,6,7），或者说是这个接管部件。柔性或者可以通过所使用的用于连接部件92本身的材料或者通过确定的几何形状、例如波纹管实现。通过分布整个空气流在n个分段或过滤部件10上存在可能性，管道横截面随着与装置90出口距离的增加而减小。

可以通过组合到连接段92里面的、公知的声音措施例如λ/4管、谐振器或者其它减小噪声的措施主动地影响空气抽吸段的声音。也可以至少部分地在过滤部件10里面和/或之间设有传感器（未示出），例如温度传感器、流速传感器、气体传感器、湿度传感器、压力传感器等。

根据负荷状态和与此相关的对过滤介质例如空气的需求也存在组合调节部件的可能性，调节部件负责，断开一部分过滤段。这种断开可以通过电的调节部件94或通过以压力控制的或者对压力变化作出反应的部件（例如负压罐、预紧的翻板或类似部件）实现。

例如在所示的、形成过滤段的三个过滤部件10a，10b，10c的示例中，最远离过滤段的出口43的过滤部件10c以更少的蓄积容量（化学的和/或物理的）设计，因为这个过滤部件10c只在峰值负荷时是需要的，并且峰值负荷不是运行条件方面的规律情况。

如果前两个过滤部件10a，10b的压力损失太高，第三过滤部件10c可以直到执行更换过滤部件一直接通。接通或断开在短暂剧烈有害气体负荷的情况下也是有利的，因为那里断开的过滤部件10c的过滤面积可以接通，并因此在相同负荷时降低在各个过滤部件10a，10b，10c中的流速。由此提高有害气体在过滤部件中的滞留时间并由此提高接触概率，这导致更高的有害气体分离。

当然，在需要时也可以接通多于一个过滤部件10，尤其当多于三个过滤部件10串联的时候。适宜地接通和/或断开在串联端部上远离串联出口的过滤部件10。

特别有利的是，使用按照本发明的过滤系统100或过滤部件10作为汽车300的空气过滤器、尤其作为车厢空气过滤器，如同在图9中简示的那样。抽吸环境空气，通过过滤系统100导引，在此通过过滤部件10净化，并且给到汽车300车厢里面。在此过滤部件10可以容易地更换。必要时这个过滤部件可以通过一个或多个独立的颗粒过滤器和/或气溶胶过滤器耦联，它们例如可以在需要时独立地更换。

图10简示出燃料电池系统200，具有在到燃料电池叠摞220的空气输入212,214里面的过滤系统100。燃料电池系统200只粗略的简示，未示出其余的且专业人员公知的组成部分。燃料电池系统200通过外壳210表示，空气通过空气输入212进入到外壳里面并且通过过滤系统100和连接在其上的空气输入214作为阴极空气输送到燃料电池叠摞220。

对于过滤部件10无需独立的外壳。在此过滤部件10作为阴极空气过滤器，并且代替折叠（打摺的）颗粒过滤器或者附加地对于颗粒过滤器例如可以具有粗粉尘垫作为颗粒过滤器。粗粉尘垫可以由泡沫或无纺布垫构成。

颗粒过滤部件可以前置于过滤部件10，并因此具有前置过滤器的功能。颗粒过滤部件也可以后置于过滤部件10，并因此具有所谓的“警察过滤器”的功能。如果颗粒过滤部件不适合于或者只部分地适合于过滤气溶胶，也能够最好在颗粒过滤部件后面安置第二过滤部件，它专门适用于过滤气溶胶。也可以设想由前置过滤器、过滤部件10和后置保险部件（“警察过滤器”）组成的组合。

前置颗粒过滤器使粉尘颗粒和气溶胶远离过滤部件10，由此避免在过滤部件10中由于沉淀的粉尘颗粒引起的提前的压力损失增加。由此提高过滤部件10的使用寿命（寿命持续时间）。后置的颗粒过滤器除了从空气流中吸收粉尘颗粒和气溶胶以外也可能滞留从过滤部件10卷绕层中排出的活性炭颗粒。由此例如实现附加的燃料电池系统保护功能，并且避免由于颗粒污染引起的那种损伤。

燃料电池汽车在燃料电池叠摞22的阴极端必需空气过滤器，它也分离有害气体。这以物理的和化学的过滤器形式实现。在此有利地以其它活性炭过滤器构成，其过滤体10由具有卷绕层的圆部件构成，如同上面已经描述过的那样。由于在大功率的燃料电池（例如80kW）时大的质量流在这种圆部件中需要长的过滤体，它们在结构空间方面可能是有问题的，用于提供所需的过滤面积和接触时间，主要涉及含有吸附剂的过滤部件10。

因此特别有利的是，多个过滤部件10几何上相互串联，如同在图9中的布置中所述的那样。几何上的相互串联对应于符合流体地并联过滤部件10。特别有利地为了表示足够的动态性在燃料电池叠摞220的阴极空气供给时存在可能性，远离燃料电池叠摞220或从过滤部件10串联的干净空气出口按照需要接通或断开过滤部件10串联端部上一个或多个过滤部件10。如果对于例如80kW燃料电池系统的全部流量的过滤部件10由唯一的具有卷绕层的过滤体构成，这涉及结构空间，与使用寿命的关系非常紧密，这通常又使结构空间状况明显困难。此外通过这种方法由唯一的过滤部件10可以如同在积木式系统中那样构造过滤系统，这是成本有利的。

图11示出半成品的原理结构，具有固定的吸附颗粒散料层300，包括载体302、饰层303、吸附层304，例如以散料层的形式，具有固定的吸附颗粒。这种半成品可以用于加工过滤部件的卷绕体。

由图11a-11e给出用于按照本发明的过滤部件的吸附过滤层的其它可能的结构。图11a示出固定的活性炭颗粒散料层300，包括载体层301和具有活性炭颗粒的散料层302。

两个这样的层可以通过不同的方式连接成半成品，它们可以单层或多层的形成吸附过滤层。在按照图11b的实施例中两个这样的层300这样上下地设置，使散料层302分别位于上下，其中形成半成品，它在两侧由载体层301限制。多个这样的半成品为了形成整个吸附过滤层可以上下叠摞。

在按照图11c的实施例中两个这样的层300以相同的取向上下设置，但是也可以更多数量的这样的层300以这种方式上下地设置。为了形成封闭的吸附过滤层，可以将饰层303涂覆在散料层302上。

图11d示出半成品301的实施例，具有固定的活性炭颗粒散料层302，活性炭颗粒涂覆在载体层301上并且被饰层303覆盖。半成品310或者可以单层地、或者如同在图11e中所示那样以两层或多层位于上下的半成品310结构形成整个吸附过滤层。

散料层302在这些实施例中利用细的粘接纤维网与各自的载体层和饰层连接，但是也可以选择其它连接方式。

在强烈的有害气体负荷情况下，例如在大量脏污空气的隧道里面，接通或断开也是有利的，因为在那里可以接通断开的过滤面积，并因此在相同负荷时降低在各个过滤部件10中的流速。由此提高在过滤部件10中有害气体的滞留时间并由此提高有害气体的接触概率，这导致更高的有害气体分离率。

与目前使用的传统的过滤部件，例如打摺的过滤部件不同，按照本发明的具有卷绕层的过滤部件10提供相对较低的流速并且允许要过滤的介质与过滤介质的有利的增加的接触时间，这负责在过滤部件10中可靠地吸附或吸收有害物质。由此改善过滤部件10的功能性或者说过滤效率也包括吸附效率。

Claims (14)

1.一种过滤部件（10），包括过滤体（12），具有自身封闭的外侧面（50），该外侧面包围自身封闭的内侧面（52），其中该内侧面（52）围成中心通流空间，其中在外侧面（50）与内侧面（52）之间设置至少一过滤介质（16），并且其中所述过滤体（12）至少局部地包括至少一卷绕层（14），该卷绕层具有至少一吸附剂。

2.如权利要求1所述的过滤部件，其中，所述过滤体（12）包括载体（20），在其上涂覆具有至少一吸附剂的覆层（22），并且所述载体（20）通过卷绕载体（20）得到基本圆形的横截面。

3.如权利要求1或2所述的过滤部件，其中，所述卷绕层（14）在其棱边（26）上具有封边（34,36,38,40）。

4.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中，所述封边（34,3,6,38,40）形成端面的端部板（46,48）。

5.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中，所述过滤体（12）符合流体地与至少一颗粒过滤器（70）耦联。

6.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中，所述过滤体（12）符合流体地与至少一气溶胶过滤器（80）耦联。

7.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中，所述过滤部件（10）基本无外壳地这样构成，所述过滤部件（10）包括可通流的外侧面（50）。

8.如上述权利要求中任一项所述的过滤部件，其中，所述至少一吸附剂包括至少一由活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物、分子筛、层状硅酸盐、纳米粘土族中的原料。

9.使用如上述权利要求中任一项所述的过滤部件（10），作为空气过滤器、尤其作为汽车的车厢空气过滤器。

10.使用如上述权利要求中任一项所述的过滤部件（10）作为燃料电池设备中的空气过滤器。

11.一种过滤部件（10）布置（90），其中至少两个过滤部件（10）符合流体地串联。

12.如权利要求11所述的布置，其中一个或多个过滤部件（10）符合流体地按照需要接通或断开。

13.一种过滤系统（100）具有如权利要求1至8中任一项所述的过滤部件（10），包括过滤体（12），具有自封闭的外侧面（50），它包围自身封闭的内侧面（52），其中在外侧面（50）与内侧面（52）之间设置至少一过滤介质（16），其中所述过滤体（12）至少局部地包括至少一卷绕层（14），该卷绕层具有至少一吸附剂。

14.如权利要求13所述的过滤系统，其中，所述过滤部件（10）基本无外壳地构成，所述过滤部件（10）包括可通流的外侧面（50）。