过滤元件、内部空间空气过滤器和生产方法

技术领域

本发明涉及一种过滤元件。本发明还涉及一种具有这种过滤元件的内部空间空气过滤器。此外，本发明涉及一种过滤组件或者说一种过滤装置。

背景技术

尽管可以应用于任何过滤元件和过滤组件，但下面针对机动车的内部空间空气过滤器来描述本发明以及其所基于的问题。

日益严重的空气污染，尤其是在大城市，加上现代空调设备的使用，使得有必要借助适当的过滤器来清洁从外部导入到机动车内部空间并被处理或被空气调节的空气。为此，可以考虑使用颗粒过滤器、气味过滤器或它们的组合，它们应尽可能地过滤掉或吸附环境空气中含有的悬浮物、颗粒和气味。

折叠或打褶的过滤材料，如过滤无纺布，其形成褶皱包，经常被用来过滤用于机动车内部空间的空气。为此首先将平面的过滤材料张之字形地折叠。褶皱包例如由侧面带

从EP1434641B1中公开了一种过滤元件，其中，从褶皱包侧向地突起的舌片被用于相对于壳体密封。在此，这种舌片通过到褶皱谷中的嵌接器件相对壳体挤压。DE102004054246A1公开了一种过滤元件，其中，褶皱包的末端褶皱区段卡在壳体部分之间。

发明内容

在该背景下本发明的任务是，提出一种改善的过滤元件和/或过滤组件，其中，尤其是能够改善边缘侧的密封。

相应地，提出一种过滤元件，具有由之字形折叠的过滤材料形成的褶皱包，具有安置到褶皱包的褶皱型面(Faltprofile)上的侧面带，且具有从褶皱包在头部侧从末端褶皱区段突起的至少一个密封区段。该密封区段包括至少一个切入部(Einschnitt)或切出部(Ausschnitt)，切入部或切出部尤其是可以用于容纳相对应的过滤器壳体轮廓。

切出部理解为密封区段的闭合的掏空部(Ausnehmung)，而切入部展示为敞开的掏空部。

通过头部侧的、例如以角度突起的密封区段，实现了相对于壳体部分的改善的密封，因为切入部或切出部能够实现头部侧的更容易的紧固且由此更容易的加强和定位。相比于通过施加到褶皱型面上而具有一定稳定性的纵向侧的侧面带，值得期望的是，头部侧、即沿着褶皱包的机器方向实现改善的密封。这能借助于密封区段尤其是在没有附加的独立于过滤材料的密封装置的情况下实现。

还提出一种具有这种过滤元件的内部空间空气过滤器。作为内部空间空气过滤器在此理解为针对机动车的乘客内部空间的新鲜空气过滤器。可替换地，过滤元件也可以在家庭应用中使用，例如在厨房烟机罩中使用。下文将介绍其它的应用可能性。

在实施方式中，呈角度地突起的密封区段是安置在褶皱包的末端褶皱区段上的头部带的一部分。位于侧面带之间的扁平的、大多由过滤材料形成的区段被称为头部带。这样，作为密封区段可以理解为从头部带突起的舌片。可替换地或附加地，密封区段可以通过突起的末端褶皱区段形成。这具有如下优点，不会通过安置头部带而产生附加的制造费用。

密封区段可以例如在立方体形的过滤元件中从上侧面的棱突起。通过切入部或切出部可以实现在相对应的过滤器壳体轮廓中的精确的容纳，例如以嵌入元件的形式，该嵌入元件穿透切入部或切出部。尤其是在多个切入部或切出部的情况下，头部侧通过与过滤器壳体的嵌入元件的协同作用被额外地保持和稳定住。这导致了改善的密封，例如通过相对于壳体的密封面径向地按压密封区段。

在实施方式中，过滤元件包括至少一个其它的密封区段，其呈角度地侧向地从侧面带之一延伸出去。这种其它的密封区段尤其是从侧面带之一突起并且也包括至少一个切入部或切出部。切入部或切出部可以被适配用于容纳相对应的过滤器壳体轮廓。

在实施方式中，过滤元件具有两个头部侧的带有切入部和/或切出部的密封区段和两个从侧面带突起的且仅可选地具有切入部或切出部的密封区段。

在实施方式中，密封区段由扁平的材料条带形成。尤其是在实施方式中过滤材料可以用作材料条带。优选过滤元件也可以不具有其它的密封装置，尤其是由塑料泡沫材料、如PUR或另外的作为密封材料使用的塑料合成材料。

在实施方式中切入部和/或切出部通过材料条带中的缺口(Kerbe)、孔洞(Loch)和/或冲裁部(Ausstanzung)形成。尤其是矩形的、圆形的或者三角形的孔洞可以用作孔洞几何形状，其中，可以在过滤器壳体中进行与相对应的嵌入元件的灵活适配。

在实施方式中密封区段是安置到褶皱包的褶皱型面上的侧面带的侧向地超出褶皱包的宽度和/或高度的区段。附加地或可替换地，密封区段可以是安置的头部带的侧向地超出褶皱包的长度和/或高度的区段。密封区段还可以是末端褶皱区段的侧向地超出褶皱包的长度和/或高度的区段。

在实施方式中侧面带和/或头部带具有L形型件，其中，较短的区段或边腿与相应的密封区段对应。通过超出的区段可以将过滤元件在头部侧相对于壳体费用低廉地密封。

在实施方式中，密封区段侧向地超出褶皱包的高度从褶皱包突起。呈角度地突起的密封区段可以在此倾斜地侧向地且超出褶皱包的高度突起。密封区段也可以被翻折，使得其侧向地弹性地相对壳体壁按压。

在实施方式中，密封区段从末端褶皱区段突起的角度可以是可变的，也就是说，密封区段具有相对于末端褶皱区段的旋转自由度并且在一定程度上铰接地受支承。这简化了在过滤器壳体上的安装，尤其是当密封区段设有切出部(闭合的掏空部)时。

过滤元件优选仅由一种过滤材料、如无纺布材料制成，且由一种为了紧固侧面带和/或头部带所需的粘接剂材料形成。在实施方式中过滤元件不具有附加的、安置到褶皱包和/或密封区段上的密封装置，尤其是由橡胶或塑料泡沫制成的密封装置。

此外，提出一种过滤组件，具有过滤器壳体和如之前或下面描述的过滤元件。过滤元件可至少部分地容纳在过滤器壳体中。也可以说是一种过滤装置。

过滤器壳体包括一具有嵌入元件的壳体部分，该嵌入元件形成与切入部或切出部相对应的壳体轮廓。

在实施方式中，在这方面形式为孔洞或缺口的切入部或切出部与过滤器壳体部分的通常由塑料材料制成的嵌入元件协同作用。通过密封区段和过滤器壳体中或上的彼此相对应的几何形状，一方面得到了过滤元件和壳体之间的改善的定位进而密封，且另一方面可以改善了尤其是头部侧的稳定性。通过沿着头部侧面通过尤其是多个切入部和嵌入元件进行过滤元件的紧固，使得能够通过过滤器壳体的包抓密封区段的密封板条实现改善的密封。在此非必要的是，例如将密封区段的棱插入到狭缝中。而是可以通过密封区段在壳体部分之间的挤压、尤其是沿轴向方向的挤压实现密封。

在实施方式中，壳体部分可以包括密封板条，其相对密封区段按压，使得其相对密封区段紧固。

在实施方式中可以设置具有其它的密封板条的其它的壳体部分。这样，密封区段可在密封板条之间被密封地夹紧或挤压且通过密封区段的切入部或切出部与过滤器壳体的嵌入元件的相对应轮廓被固定保持住。

在实施方式中一个或多个嵌入元件可以包括钩子。这例如实现了，呈角度突起的密封区段中的多个开口被紧固在穿透密封区段的这种钩子上。

过滤元件包括例如过滤材料和一个或多个稳定元件，尤其是以侧面带和/或头部带(也被称作端面带)为形式的稳定元件，这些稳定元件至少区段地稳定过滤材料，以便将过滤材料的形状、尤其是在过滤器运行中维持住。稳定元件、尤其是侧面带和头部带在此可以形成-也可以材料一体地形成-闭合的或敞开的框架，该框架包围过滤材料。

优选过滤元件包括用于褶皱包的两个头部带和两个侧面带，它们与褶皱包尤其是材料锁合地连接且框架形地作为密封区段将褶皱包围封。侧面带和头部带比如由无纺布材料、尤其是过滤无纺布(Filtervlies)、过滤织布(Filtergewebe)或过滤棉布(Filtergelege)形成。侧面带和头部带的无纺布材料可以尤其是具有比过滤介质更小的透气性和/或比过滤介质更高的抗弯刚度。过滤材料可以折叠地或波纹形地构造。作为折叠例如已知之字形折叠或W形折叠。过滤材料可以被压花且随后在压花棱上在构造褶皱棱的情况下被尖棱地折叠。平面的材料过滤张可以用作原始材料，其被相应地改型。过滤材料例如是过滤织布、过滤棉布或过滤无纺布。尤其是过滤材料可以用纺粘或熔喷工艺生产。此外，过滤介质也可以是毛毡的或针刺的。过滤材料可以具有天然纤维、如棉，或合成纤维，例如聚酯、聚苯硫醚或聚四氟乙烯。纤维在加工时可以在机器方向上、倾斜于和/或横向于机器方向定向。

过滤材料可以是单层或多层的。其还可以具有吸附剂，如活性炭。此外，过滤材料可以具有抗菌和/或抗过敏的效果。例如，吡啶硫酮锌或纳米银可作为抗菌物质，多酚可作为抗过敏物质。

相应的过滤元件用于过滤流体，即气态和/或液态介质，例如空气。气态介质或者说空气在此也包括气体(或者说空气)固体混合物和/或气体(或者说空气)液体混合物。例如空调设备可以具有过滤元件。

尤其是敞开的过滤材料可以设置用于，在(根据ISO 9237标准在200Pa确定的)大于30001/m

尤其是高分离度的过滤材料可以设置用于，在(根据ISO 9237标准在200Pa确定的)大于600l/m

在实施方式中过滤材料被制造成具有多层结构的合成介质。过滤材料的克重优选为50-150g/m

在变型方案中褶皱间距为小于5mm。可以设想将过滤元件实施成HEPA过滤器。过滤材料、尤其是HEPA过滤材料的材料厚度例如在0.2mm和1mm之间。在其它实施方式中也可以使用明显更厚的过滤材料，即所谓的组合过滤介质，其除了具有至少一个颗粒过滤层之外还具有气体吸附过滤层。厚度在此可以为直至2mm或甚至直至3mm。相应地，褶皱间距也可以选择得更大，尤其是大于5mm。

过滤元件可用于载客车、载货车、建筑机械、水上交通工具、轨道交车辆、飞机中以及一般性地用于空调技术，尤其是加热-空调机、家用器具、燃料电池或建筑物技术中。汽车或车辆可以电气地和/或借助于燃料(尤其是汽油或柴油)运行。在建筑物技术方面，尤其要考虑到用于处理空气的固定式设备。

此外，本发明还涉及一种具有这种过滤组件的车辆。

针对过滤元件描述的特征相应地适用于内部空间空气过滤器、过滤组件以及车辆，反之亦然。

本发明的其他可能的实施方式也包括未详细提到的之前或接下来关于实施例描述的特征或方法步骤的组合。在此情况下本领域技术人员也可添加单个方面作为对于本发明的相应的基本形式的改进或补充。

本发明的其他有利设计是从属权利要求以及接下来描述的本发明实施例的主题。下面参照附图借助优选实施例更详细地阐述本发明。

附图说明

其中：

图1示出了具有内部空间空气过滤器的一般性机动车的示意图；

图2示出了过滤材料的透视图；

图3示出了根据一种实施方式的过滤元件的示意图；

图4在分解图中示出了过滤组件的第一实施方式的透视图；

图5在组装状态和剖面中示出了第一实施方式的透视图；

图6示出了第一实施方式和细节片段的截面图；

图7在分解图中示出了过滤组件的第二实施方式的透视图；以及

图8示出了图7的具有边缘侧剖面的侧视图。

具体实施方式

图1示出了具有空调设备的机动车100，该空调设备包括过滤组件10。例如空调设备可以构造成加热空调设备。空调设备或者说过滤组件10接收外部空气11并且将过滤后的空气12供给给机动车100的客舱13(也被称作乘客车厢)。经由一构造成内部空间空气过滤器的过滤元件1进行过滤。

图2单独示出了折叠的过滤材料3且在所示的形式中可以被称作褶皱包2。过滤材料3例如是过滤无纺布、过滤织布、过滤棉布或过滤毡，特别是针刺毡。尤其是过滤材料3可以用熔喷工艺生产。过滤材料3可以具有天然纤维、如棉，或合成纤维，例如聚酯、聚苯硫醚或聚四氟乙烯。纤维在加工时可以在机器方向上、倾斜于和/或横向于机器方向M定向。纤维也可以在空间方向上被拉伸。过滤材料3可以单层或多层地构造。

过滤材料2具有用于形成褶皱包2的褶皱6，褶皱典型地横向于机器方向M延伸。折叠的过滤材料2也被称作褶子(Plissee)。褶皱6可以借助于沿着尖锐的褶皱棱7、8(也被称作褶皱峰)的折叠或者通过过滤材料2的波纹形实施方式产生。在图2中可见上褶皱棱7以及在图2的定向中下侧面的褶皱棱8。每个褶皱6可以通过两个相邻的褶皱区段5限定，这些褶皱区段经由相应的褶皱棱8彼此连接。折叠被实施成之字形折叠。在这方面得到之字形的褶皱型面4、9以及褶皱包2的侧面。

具有可变高度H的褶皱6的折叠也是可行的。相同折叠定向的褶皱6或者说相邻的褶皱棱7、8之间的褶皱间距C还可以改变。过滤材料2可以实施成自承载的，也就是说，褶皱6在过滤器运行中的按照规定的穿流时是形状稳定的。

过滤材料3沿机器方向M由末端褶皱区段5A、5B限制。横向于机器方向，过滤材料9由侧向的褶皱端棱(Faltenstirnkanten)(也被称作褶皱型面4、9)限制。“褶皱端棱”是指褶皱包2侧面上的过滤材料3的侧向棱，该侧向棱在相应的褶皱6的相邻的褶皱棱7、8之间延伸。

过滤材料3可以在俯视图中，即在其平面地延伸的平面E中具有矩形的外形。当然也可以设想三角形、五角形或更多角形、圆形或椭圆形的外形。

在图2的示图中沿着机器方向M且横向于褶皱棱7、8简示了褶皱包2的长度L。沿着褶皱棱7、8且横向于机器方向M通常给出了褶皱包2的宽度B。作为径向方向在这里理解为平面E中的方向，且轴向方向垂直于该方向，即基本上沿着穿流方向。

为了生产过滤元件、例如内部空间空气过滤元件，将环绕的框架元件安置到图2中示出的褶皱包2上。图3中简示了具有上侧面的褶皱棱7的图2中所示的褶皱包2。侧面带14、15被安置到褶皱型面4、9上。侧面带14、15分别具有L形型件，其具有例如粘接到褶皱型面4、9上的区段14A、15A和侧向突起的边腿14B、15B。侧向突起的侧面带区段或者说边腿14B、15B用作用于相对于壳体面侧向密封的密封区段。在图2的定向中垂直的边腿14A、15A相应于褶皱包2的高度H。

在图3的定向中朝前方右边指向的头部侧上，褶皱包2利用头部带16关闭。头部带16又包括一区段或边腿16A，其相应于褶皱包2的高度H，以及一侧向地且呈角度地突起的边腿16B作为密封区段。在褶皱包2的与头部带16相对置的头部区段(其在图3的定向中在上方左边示出)上，末端褶皱区段5A具有超出褶皱包2的高度H和长度L突起的边腿5C作为密封区段。边腿5C通过褶皱棱与末端褶皱区段5A分开。

虽然具有安置到褶皱型面6上的区段14a、15a和折角的密封区段14B、15B的侧面带相当稳定，但折叠包2的头部侧的带或密封部分5C、16B具有较低的稳定性。基本上褶皱棱用于稳定，经由褶皱棱，密封区段5C、16B从相应的末端褶皱5A或头部带区段16A突起。为了实现呈角度突起的密封区段5C、16B的改善的定位和紧固或支承，密封区段5C、16C设有冲裁部17、18。

在此，在密封区段5C、16B中分别设置两个孔洞18和一中间的缺口17。壳体的相对应的嵌入元件可以嵌入到切入部17或者说切出部18中。一方面由此实现了整个过滤元件的改善的定位和紧固，且另一方面可以以锁钥原理的方式防止使用具有不适配的轮廓或者说切入部/切出部的不合适的过滤元件。由此提高了例如机动车的运行可靠性，在该机动车中应装入相应的过滤元件1。其它未详细示出的实施方式具有在头部带侧的要么呈角度地突起的密封区段16B作为头部带16的一部分，要么相应地具有设置的末端褶皱区段5C。

图4、5和6中阐释了过滤组件10的第一实施方式。在此图4在分解图中示出了透视图，具有由两个壳体部分19、20组成的过滤器壳体和可容纳在其中的过滤元件1。图5示出了在组装状态下的过滤组件或者说过滤装置10，且图6示出了截面图。

图4和5中可见可由两个壳体部分19、20组装的过滤器壳体25。过滤器壳体25是框架形地构造的且适合于容纳立方体形的过滤元件1。过滤元件1在此具有褶皱包2、图4中可见的侧面带，其中仅前部的侧面带14B标有附图标记，和两个头部带16(16A、16B)，其中，径向翻折的呈角度突起的区段作为密封区段16B存在。密封区段16B分别具有三个缺口17，它们具有四角形形状。

密封区段16B在此由过滤材料制成且被实施成舌片或条带。在图4的定向中下壳体部分20包括在过滤元件1的头部带侧的两个密封板条22以及在相应的密封板条22每一侧上相对置的保持元件21。上壳体部分19同样具有两个针对头部带侧面设置的密封板条24，它们包括通过向内指向的悬臂所形成的嵌入元件23。

在组装状态下，如图6中所示，上密封板条24被引导到下密封板条22和保持元件21之间。保持元件21对应于上密封板条24的嵌入元件23，使得悬臂23嵌入到密封区段16B的被实施成冲裁部的切出部17中。图6中下部左边示出了一个截断，其中，截面穿过一个区域引导，在该区域中无法直接看到密封板条24或者说其向径向内部指向的悬臂。在图6的截面图中的下方左边可见，作为密封区段起作用的头部带区段16B在下壳体部分20的密封板条22和上壳体部分19的密封板条24之间至少在下部区域中夹紧且密封。

此外，如图6中下方右边示出的上密封板条24的悬臂23到冲裁部17的对应轮廓中的嵌入导致密封区段16B在图6的定向中的防水平移动性。此外防止出现过滤元件在壳体内部的错误的装入位置。在图6的示图中从密封区段16B的外棱28实施一矩形的切入部或冲裁部17。在图4的示图中可见，在相应的密封区段16B上分别设置三个这种切出部或切入部17。在装入状态下，密封区段16B基本上这样翻折，使得其沿着穿流方向S走向。在此密封区段16B的宽度可以分别与壳体结构相适配。

图7和8示出了过滤组件的第二实施方式，具有绕褶皱包2环绕的密封区段。图7示出了透视的分解图且图8示出了具有边缘侧剖面的侧视图。在根据图7和8的实施方式中，过滤元件1具有立方体的基本轮廓，且褶皱包2设有侧面带和头部带。不仅侧面带14B、15B具有侧向地呈角度突起的区段作为密封区段14B、15B而且头部带16B、16C也一样。作为密封区段起作用的舌片或条带14B、15B、16B、16C设有孔洞18，孔洞可以安置到壳体部分19的构造成钩子26的嵌入元件上。

壳体部分19具有环绕过滤元件的外部轮廓的框架，该框架带有向外指向的钩子26。图8中可见在装入状态下相应的密封区段14B、16B如何绕壳体棱翻折且从外部经由钩子26借助于孔洞18被紧固。在此相应的钩子26穿透密封区段16B、16C、14B、15B的孔洞。不是所有的钩子和开口都设有附图标记。

在图7和8的变型中壳体边缘也可以用作密封板条，该密封板条从内部相对通过借助于保持元件26的紧固来固定的侧面带区段和头部带区段16A密封，且从外部相对密封区段16B密封(参见图8下方右边)。由此在边缘侧在没有附加的密封手段下引起了良好的密封。

通过一方面通过在过滤元件的密封区段上的切入部或切出部且另一方面容纳过滤元件的壳体的相对应轮廓，尤其是在头部带侧实现了过滤元件的良好的密封、定位和稳定。尽管在本说明书中阐释了切入部或切出部和嵌入元件的相对应轮廓的特定几何形状，但这些可以根据相应的安装情况进行调整。优选针对过滤元件的每一侧在头部带侧设置至少两个这种切入部/切出部。

附图标记列表

1 过滤元件/内部空间空气过滤器

2 褶皱包

3 过滤材料

4 褶皱型面

5 褶皱区段

5A、5B 末端褶皱区段

5C 框架元件

6 褶皱

7、8 褶皱棱

9 褶皱型面

10 过滤装置/过滤组件

11 原始空气

12 过滤后的空气

13 客舱

14(14A、14B) 侧面带

15(15A、15B) 侧面带

14B、15B 框架元件

16(16A、16B) 头部带

17 切入部

18 切出部(孔洞)

19、20 壳体部分

21 保持元件

22 密封板条

23 嵌入元件

24 密封板条

25 壳体

26 钩子

27 壳体分离部

28 棱

100 车辆

b 超出部分

B 宽度

C 褶皱间距

E 平面

H 高度

L 长度

M 机器方向

S 穿流方向