DE1957902A1 - Luftreinigungseinrichtung fuer den Innenraum eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

OR-INQ. DIPL.-ING. M. SC. DIPL.-PHYS. DR. DIPI PHYS.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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14. Ilovernber 1959 \ OJ / ZV Δ

U.S.Ser.No. 779,030

Chemetrqn Corporation Chicago, Illinois 60611 U.S.A.

Luftreinigungseinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges.

Die Erfindung betrifft eine Luftreinigungseinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges oder einen anderen Raum, in dem sich Menschen aufhalten, insbesondere für die Verwen-

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dung in einer Klimaanlage, mit einem Lufteinlass für Frischluft und/oder die Raumluft, einem mit dem Raum verbundenen Luftauslass für gereinigte Luft, einer mit Lufteinlass und -auslass verbundenen Aufbereitungskammer, einer Einrichtung zum Umwälzen der zu reinigenden Luft durch die Aufbereitungskammer und den Luftauslass in den Raum sowie einem mechanischen Luftfilter zum Beseitigen von Schwebstoffen aus der Luftströmung.

Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge weisen für gewöhnlich auch eine Luftreinigungseinrichtung auf, die aus einem Schwebstofffilter besteht, mit welchem aus der dem Kraftfahrzeug zugeführten Frischluft bzw. aus der im Fahrzeug umgewälzten Raumluft auf rein mechanische Weise suspendierte Staubteilchen o.dgl. entfernt v/erden, bevor diese Luft dem Innenraum des Fahrzeuges zugeführt wird.

Diese bekannten Luftreinigungseinrichtungen haben jedoch den Wachteil, dass sie aus der dem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugeführten Luft keine giftigen pder lästigen Gase und Dämpfe entfernen, die z.B. in den Abgasen vorausfahrender Fahrzeuge enthalten sind oder im Kraftfahrzeug selbst entstehen können.

Der Erfindung liegt .nun die Aufgabe zugrunde, eine Luftreinigungseinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges oder ganz allgemein für einen Raum zu schaffen, in welchem sich Menschen aufhalten, die nicht nur die in der Luft suspendierten Teilchen, sondern auch unerwünschte Gase und Dämpfe beseitigen. Die Einrichtung soll einfach aufgebaut sein, soll raumsparend hergestellt werden können,/dass sie in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage Platz findet, kostensparend gefertigt

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kö.nrai,aen rauhen Beanspruchungen "beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges gewachsen sein und betriebssicher sowie längere Zeit v/artungsfrei arbeiten.

.Dies wird bei einer Luftreinigungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass in der Aufbereitungskamnier - in Strömimgsrichtung gesehen - hinter dem mechanischen Luftfilter und vor dem Luftaualass ein zweites Luftfilter vorgesehen ist, welches vorbestimmte gasförmige Bestandteile aus der Luftströmung zu adsorbieren vermag. Vorteilhafterweise enthält dieses zweite Luftfilter als Adsorbens Aktivkohle. Diese Einrichtung hat den Vorteil, dass die zugeführte bzw. umgewälzte Luft von allen unerwünschten Bestandteilen gereinigt und somit eine Ansammlung dieser Bestandteile in dem Raum vermieden wird.

Unter bestimmter* Umständen können in der zu reinigenden Luft auch Gasbestandteile auftreten, die -von der Aktivkohle nicht oder nicht ausreichend adsorbiert werden» In diesem Falle enthält die Aktivkohle nach einem anderen Merkmal der Erfindung einen Katalysator, durch welchen von der Aktivkohle nicht oder nur schwer adsorbierbare gasförmige Bestandteile in von der Aktivkohle adsorbierbare Substanzen umsetabar sind.

Zur Beseitigung von schwefelhaltigen Gasen enthält die Aktivkohle nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Kupferoxid und Chromoxid, und zwar vorzugsweise 2 bis 7,5 λ> Kupferoxid und 1 bis 3 ^* Chromoxid. Ein solches Luftfilter ist besonders kostensparend zu fertigen, da der Katalysator relativ wohlfeil ist, und lange Zeit wartungsfrei zu benützen, da der Katalysator nur wenig anfällig gegen Vergiftung ist.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines mit einer Klimaanlage ausgestatteten Kraftfahrzeuges, welche eine Luftreinigungseinrichtung nach der Erfindung enthält,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Hauptteile der Klimaanlage und

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische

Ansicht der Klimaanlage mit einem katalytischen Luftfilter nach der Erfindung zum Entfernen von unerwünschten schwefelhaltigen Gasen durch Absorption.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug dargestellt und als Ganzes mit 10 bezeichnet, das eine Klimaanlage 12 gemäss der Erfindung enthält. Die Klimaanlage 12 kann nun entsprechend klimatisierte Luft durch den Innenraum des Kraftfahrzeuges 10 hindurchströmen lassen und hat ein oder mehrere zum Zuführen von Aussenluft dienende Zufuhrleitungen 14, so dass Frischluft von aussen her in den Innenraum eingeführt und mit der umgewälzten Luft gemischt wird.

Die Klimaanlage 12 weist eine vordere Mischkammer 16 auf, deren Vorderende mit dem Hinterende der Zufuhrleitung 14 kommuniziert. Ferner ist ein Steuerventil 18 (Fig.2) zur Regu-

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lier-ung der Menge der der Mischkammer zugeführten Aussenluft vorgesehen. Die Oberwand der Mischkammer 16 hat an ihrem Vorderende eine Öffnung in Kommunikation mit dem vorderen Ende einer Luftumwälzleitung 20, dessen hinterer Einlass 20a an einer günstigen Stelle, beispielsweise an der Unterseite eines Teiles des Instrumentenbrettes 22 angebracht ist und in direkter Kommunikation mit dem Fahrgastraum steht.

In rückwärtiger Lage zu dieser Kommunikation zwischen der Luftumwälzleitung 20 und der Mischkammer 16 ist eine Heizschlange 24 und eine Kühlschlange 26 zum Anheben und Absen- % ken der Temperatur der nach hinten in die Mischkammer flies senden Luft vorgesehen. Um nun die Luft nach vorwärts durch die Luftumwälzleitung 20 und nach rückwärts durch die Mischkammer 16 hindurchzubewegen, ist ein elektrisch angetriebenes Gebläse 28 an einem Rahmen 30 angeordnet, der zwischen einem Plansch 16a am hinteren Ende der Mischkammer 16 und einem Plansch 32a am vorderen Ende einer Gebläsekammer 32 befestigt ist, welche die Gebläseflügel 28a des Gebläses aufnimmt ·

Venn das Gebläse 28 läuft, wird Luft aus dem Innen- oder Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges durch den Einlass 20a der ή Luftumwälzleitung 20 eingesaugt und tritt dann in den Vorder- * teil der Mischkammer 16 ein, wo die umgewälzte Luft mit der durch die Zufuhrleitung 14 zugeführten Aussenluft gemischt wird, deren Menge durch das Steuerventil 18 gesteuert wird. Das Gemisch aus der umgewälzten Luft und der Aussenluft wird dann durch die Flügel 28a nach rückwärts gesaugt und strömt über die Heizschlange 24 und die Kühlschlange 26.

Wenn die Luft geheizt werden soll, so wird eine heisse Kühlerflüseigkeit des Kraftfahrzeuges durch die Heizschlange

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hindurchgeleitet und die Temperatur wird damit so geregelt, dass die gewünschte Lufttemperatur erreicht wird. Im Sommer wird die Heizschlange 24 abgeschaltet oder sonstwie ausser V/irkung gebracht, und anstattdessen wird ein Kühlmittel durch die Kühlschlange 26 hindurchgeleitet, um die Luft auf die .gewünschte Temperatur abzukühlen. Die Art und Lage der Schlangen 24 und 26 sind für. die Erfindung nicht wesentlich. Falls im übrigen keine Erwärmung und/oder Kühlung der Luft erforderlich ist, so kann die eine oder beide Schlangen in Wegfall - kommen.

Die in der Gebläsekammer 32 an den Flügeln 28 vorbei nach rückwärts strömende Luft wird einem Staubfilter 34 zugeführt, das aus Glasfasern oder einem anderen geeigneten mechanischen Filtermedium gebildet ist. Das Staubfilter ist am rückwärtigen Ende der Kammer 32 angebracht und wird durch Winkelstücke oder einen Rahmen so gehalten, dass die hintere Stirnfläche des Filters neben dem hinteren Plansch 32b der Gebläsekammer ist. ·

Nach Hindurchströmen durch das mechanische Staubfilter 34 bewegt sich die Luft in eine Reinigungskammer 38, die einen vorderen Plansch 38a hat, der mit dem hinteren Plansch 32b der Gebläsekammer fest verbunden ist. Ferner sind zur Herstellung des Filters Winkelstücke 40 oder ein entsprechender Rahmen am vorderen Ende der Reinigungskammer vorgesehen, so dass das Staubfilter 34 "bei Vereinigung der Flanschen 32b und 38a zwischen Winkelstücken oder Rahmen festgehalten ist.

—ige Das rückwärv Ende der Reinigungskammer 38 hat einen Flansch 38b, der mit dem vorderen Flansch 42a einer Verteilerkammer 42 verbunden ist. Ferner ist eine Abflussleitung 44 an der

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unteren Viand der Samme !kammer 42 angeschlossen. An Öffnungen in der Oberwand der Verteilerkaniraer ist zum Abtauen der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges 10 ein Paar von Abtauleitungen 46 angeschlossen, deren Luftdurchfluss durch

4,8 ■

Steuerventil/regelbar ist. Wenn die Steuerventile 48 geschlos-.sen sind, so wird die ganze, durch das Gebläse 28 zugeführte Luft in den Innenraum des Kraftfahrzeuges über die Abflussleitung 44 abgegeben.

Gemäss der Erfindung ist in der Reinigungskammer 38 zwischen einem Paar von Gittern 52 und 54 ein Filterelement 50 angeordnet, das aktivierte Holzkohle oder Kohlenstoff als Filtermaterial aufweist, in dem kleine Mengen von Kupferoxid und Chromoxid abgelagert sind.Das mit Kupfer- und Chromoxid imprägnierte Filterelement 50 ist porös und lässt die Luft so durchströmen, dass die verschiedenen geruchsmässigen Bestandteile, v/ei beispielsweise HpS durch die Aktivkohle aus der Luft adsorbiert werden.

Das Filterelement 50 enthält aktivierte Holzkohle oder aktivierten Kohlenstoff, der mit 2 bis 7,5 fi Kupferoxid und 1 bis 3 ⁰A Chromoxid imprägniert ist. Die Kohle hat vorzugsweise eine Siebfeinheit von 4 x 8, obgleich auch Kohle mit einer Siebfeinheit von bis zu 8 χ 30 brauchbar ist. Diese Teile ergeben dadurch ein poröses -Filtermedium, dass ein Verbindungsmittel, beispielsweise Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol oder Polyäthylen, hinzugefügt wird, worauf dann das Material in eine dünne Tafel, beispielsweise der Abmessungen 250 χ 250 χ 25 mm gepresst wird. Die Brositat des Filterelements ist wichtig und sollte so sein, dass bei einer Luftströmung von 6,5 Kubikmeter pro Minute durch das Element der Druckabfall 13 mm Wassersäule nicht übersteigt.

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Die mit Kupfer- und Chromoxid imprägnierte Kohle ist in hohem Masse bei der Entfernung von Schwefelverbindungen und anderen odorifizierenden oder toxischen Materialien aus der Luft wirksam. Wasserstoffsulfid wird durch .die Holzkohle adsorbiert und andere Schwefelverbindungen, wie beispielsweise Mercaptane, organische Sulfide, Tiophenverbindungen und organische Sulfoxide v/erden durch die Kupfer- und Chromoxide in Wasserstoffsulfide umgewandelt und diese dann von der Kohle adsorbiert.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Filterelements 50 im einzelnen geschildert. Einer Lösung von 9 kg Ammoniumkarbonat in 27 kg Wasser wurde 9,75 kg Salmiakgeist (28-prozentig) zugefügt. Dann wurden 13,5 kg basisches Kupferkarbonat in kleinen Mengen unter kräftigem Umrühren zugefügt, wobei die Temperatur der Lösung im Bereich zwischen 35 und 40 C gehalten wurde. Das Hinzufügen.dauerte insgesamt 2 Stunden. Es wurde Luft durch die Lösung hindurchgeblasen bis der Schwefelsäuretest auf freie Ionen negativ war. Die sich so ergebende Lösung wurde gefiltert und mit 1,6 kg Chromsäure (CrO.,) auf 4,5 kg Wasser versetzt. Dann wurde so viel Wasser zugegeben, dass sich 45 kg Lösung ergab. Auf 38 1 dieser Lösung wurden 38 1 Holzkohle einer Siebfeinheit von 4x8 unter ständigem Umrühren so lange zugegeben bis die Erzeugung von Blasen aufhörte und das Umrühren dann noch eine Stunde langer fortgesetzt. Die sich so ergebende Suspension wurde gefiltert und die Holzkohle in einem rotierenden Trommeltrockner bei 120° C und bei einem Luftstrom von 0,4 Kubikmeter pro Minute zwei Stunden lang getrocknet.

Das folgende Beispiel beschreibt eine typische Herstellung des Pilterelments 50:

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13,5 leg einer wässrigen Emulsion von Polyvinylacetat mit 50 ^c/o Festteilen (UCAR-WC-130 der Union Carbide Corporation) wurde mit 13»5 kg Wasser verdünnt. Dann wurden 45 kg aktivierter Kohlenstoff einer Siebfeinheit von 4x6 gründlich mit der Emulsion gemischt und so lange umgerührt bis die .Mischung klebrig wurde. Die Mischung wurde dann in Formen der Abmessungen 250 χ 250 χ 25 mm eingebracht und dort zur Kompaktierung des Materials kräftig zusammengedrückt. Die so geformten Teile wurden bei 60 C 15 Stunden lang zum Abbinden oder Härten des Bindemittels getrocknet. Die Formkörper waren dann ausreichend fest und kräftig, so dass sie in der Reinigungskammer 38 zwischen den Gittern 52 und 54 ohne Zusammenfallen oder Desintegrieren eingebaut werdenkonnten. Wenn Kohlenstoff der Siebfeinheit von 12 χ 28. verwendet wird, ist mehr Wasser (beispielsweise 23 kg) erforderlich, jedoch ist im übrigen das Verfahren das gleiche.

Gegebenenfalls kann das Filterelement 50 auch aus 4,5 kg aktiviertem Kohlenstoff und 6,8 kg pulverisiertem Polyäthylen (Microthene der U.S. Industrial Chemicals) durch trockenes Mischen der Teile erzeugt"werden, worauf dann die Mischung in Formen eingebracht und bei etwa 120 C so lange gehärtet wird bis alle Querschnittsbereiche der Formstücke auf Tem_T peratur gekommen sind. Bei einer Stärke von 25 mm kann dies in ungefähr 15 bis 30 Minuten erreicht werden.

Die gemäss dem vorstehenden Verfahren hergestellten aktivierten Filterelemente haben einen kräftigen Verbund zwischen den Kohlenstoffteilchen, ohne dass dabei die Kapazität des aktivierten Kohlenstoffes in Bezug auf die Adsorbierung von Dämpfen herabgesetzt wird.

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Claims (5)

14.November I969 gii-35 . Patentansprüche r\'

1. iLuftreinigungseinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges oder einen anderen Raum, in dem sich Menschen aufhalten, insbesondere für die Verwendung in einer Klimaanlage, mit einem Lufteinlass für !Frischluft und/oder die Raumluft, einem mit dem Raum verbundenen Luftauslass für gereinigte Luft, einer mit Lufteinlass und/oder -auslass verbundenen Aufbereitungskammer, einer Einrichtung zum Umwälzen' .der zu reinigenden Luft durch die Aufbereitungskammer und den Luftauslass in den Raum sowie einem mechanischen Luftfilter zum Beseitigen von Schwebstoffen aus

. der Luftströmung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufbereitungskammer (16, 32, 38) - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem mechanischen Luftfilter (34) und vor dem Luftauslass (44* 46) ein zweites Luftfilter (50) vor-

. gesehen ist, welches vorbestimmte gasförmige Bestandteile aus der Luftströmung zu adsorbieren vermag.

2. Luftreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Luftfilter (50) Aktivkohle ent-.hält.

3. Luftreinigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle einen Katalysator enthält, durch welchen von der Aktivkohle nicht oder nur schwer adisorbierbare gasförmige Bestandteile in von der Aktivkohle adsorbierbare Substanzen umsetzbar sind.

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4. LuftreJnigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle Kupferoxid und Chromoxid enthält.

5. IiUf tr einigungs einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle'2 bis 7»5 ^a/° Kupferoxid und 1 bis 3 ^c/o Chromoxid enthält.

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