用于检测过滤负载的装置的制作方法

1.本发明总体涉及一种具有用于检测过滤负载的指示装置的过滤装置、用于检测过滤负载的方法以及具有该过滤装置的机动车辆。


背景技术：

2.车辆中的空调系统通常用于在预期的温度和湿度范围内提供车辆内室中的空气。为此，通常情况下，外部空气在其进入车辆内部区域的路径上被过滤，与内部空气混合，并且被冷却或加热。
3.空调空气过滤器的维修通常在常规车辆维修范围内进行，例如，通常每20,000
–
30,000公里或每1至2年维修一次。然而，过滤器的老化会有很大的变化，因为车辆通常在非常不同的环境条件下使用，例如在城市地区、农村地区、山区、沿海地区、森林地区、沙漠地区等。因此，吸入车辆的空气可能会充满不同数量的不同颗粒(例如，灰尘、花粉、气体等)。因此，在需要过滤器维修之前所经过的时间可能会有很大的变化。
4.重载通常会降低过滤器的效率，因为空气无法自由流动。这例如会导致挡风玻璃起雾，并且在挡风玻璃除冰期间降低性能。因此，除了空调系统的功能外，过滤器负荷可能会直接影响驾驶。期望监视当前的过滤负载并且以方便的形式提供与过滤负载有关的信息。


技术实现要素：

5.根据本发明的第一方面，提供一种过滤装置的布置，过滤装置配置为用于将颗粒从机动车辆的空调系统的空气流中过滤出来，过滤装置包括至少一个布置在过滤装置中的指示器装置，指示器装置具有至少一种导电指示器材料，其导电特性以取决于过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。
6.根据本发明的第二方面，提供了一种机动车辆，其包括过滤装置的布置，过滤装置配置为将颗粒从机动车辆的空调系统的空气流中过滤出来，过滤装置具有至少一个布置在过滤装置中的指示器装置，指示器装置具有至少一种导电指示器材料，其导电特性以取决于过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。
7.根据本发明的第三方面，提供了一种用于检测机动车辆的空调系统中过滤装置的负载的状态的方法，该方法具有过滤装置的布置，过滤装置用于将颗粒从机动车辆的空调系统的空气流中过滤出来。该方法包括以下步骤：启动机动车辆的操作，测量指示器装置的电阻，将测量的电阻与参考曲线进行比较，评估过滤装置的相对预期寿命，以及显示过滤装置的相关预期寿命和过滤装置必须或应该更换的指示中的至少一个。
8.通过参考以下说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将进一步理解和意识到本发明的这些和其他特征、优点和目的。
附图说明
9.在附图中：
10.图1是可以设置在过滤装置上的指示器装置和测量装置的示意图；
11.图2是具有指示器装置的过滤装置的布置的实施例的示意图；
12.图3是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
13.图4是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
14.图5是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
15.图6是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
16.图7是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
17.图8是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
18.图9是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
19.图10是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
20.图11是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
21.图12是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
22.图13是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
23.图14是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；
24.图15是过滤装置的布置的另一实施例的示意图；以及
25.图16是用于检测过滤装置的负载状态的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
26.图1示出了连接到在根据一个实施例的过滤装置中使用的测量装置6的指示器装置1。指示器装置1包括导电指示器材料2。指示器材料2可以是例如石墨烯形式的碳。如表1所示，金属、金属材料和其他材料也可以用作指示器材料2。
27.指示器材料2安装在载体材料3周围。在一个示例中，载体材料3是纸。木材、棉花、丝绸、毛发或聚合物也可以用作载体材料3。载体材料3也可以由聚合物材料构成。此外，指示器材料2也不必强制地安装在载体材料上或周围，因此存在可以不具有载体材料的实施例。
28.指示器装置通过连接件4和电缆5连接到显示电阻的测量装置6。在车辆中使用指示器材料2的电导率的电阻，通过连接到测量装置6的信号装置来显示该电阻。
29.图2示出了配置用于过滤颗粒的过滤装置20的布置10的实施例。布置10具有过滤装置20，指示器装置1集成在过滤装置20的材料中。
30.图3示出了布置10的另一实施例。布置10具有过滤装置20，其中指示器装置1在这种情况下布置在过滤装置20的顶侧(或前侧)的表面区域中。可选地或另外地，指示器装置1也可以布置在过滤装置20的底侧(或后侧)的表面区域中。
31.图4示出了根据一个实施例的过滤装置20的布置10。这里，具有图1的电路的指示器装置1布置在机动车辆的空调系统的过滤装置20中。该示例中的过滤装置20具有褶皱过滤介质，褶皱过滤介质可以由合成熔喷非织造材料构成(由于其静电特性，其可以过滤空气中的灰尘)。由活性炭组成的层可以集成在过滤介质中(用于过滤气体和气味)。可以设想本领域技术人员可以选择其他材料。
32.在图4中，指示器装置1布置在过滤装置20的褶皱中。图5中示出了另一可行的布置，其中指示器装置1相对于褶皱横向安装在过滤介质上。
33.图6示出了指示器装置1如何相对于褶皱横向地布置在过滤介质21中。这里，过滤介质21处于打褶处理之前的状态，构造有已经示出的褶皱线22。过滤介质21以展开的形式存在。示出了三个指示器装置1，在过滤介质21打褶之前，例如通过将金属线缝合到表面上或将石墨线印刷到表面上而将三个指示器装置1布置在过滤介质21的表面区域中。过滤介质21的材料可以直接用作载体材料3。
34.图7示出了图6的布置，其中过滤介质21已经被打褶。图7中的一个特征是每个指示器装置1连接到专用的测量装置6(单独配置)。这里，每个指示器装置1可以具有不同的指示器材料2，指示器材料2配置为分别检测空气中包含的不同物质以进行过滤。因此，图7的布置有利地使得可以检测不同的物质，并且可以观察过滤装置20的多个区域。
35.在图8中，与图7相比，指示器装置1以并联配置连接到仅一个测量装置6。这里，每个指示器装置1也可以具有不同的指示器材料2，指示器材料2可以配置为在每种情况下检测空气中包含的不同物质以进行过滤。根据图8的布置有利地使得在三个指示器装置1中的一个或两个发生机械损坏的情况下仍然可以进行测量，并且可以至少针对一种物质确定过滤装置20的预期寿命。
36.在图9中，相比于图7和图8，指示器装置1以串联配置仅连接到一个测量装置6。这里，每个指示器装置1也可以具有不同的指示器材料2，指示器材料2可以配置为在每种情况下检测空气中包含的不同物质以进行过滤。根据图9的布置有利地使得可以确定穿过过滤介质21的不同区域上的平均信号。此外，这里可以确定过滤装置20的相对于引起过滤材料显著退化的第一物质的预期寿命。
37.图10示出了指示器装置1如何与褶皱纵向布置在过滤介质21(也就是说在褶皱)中。这里，过滤介质21处于打褶处理之前的状态，已经示出褶皱线22。过滤介质21以展开的形式存在。示出了四个指示器装置1，在过滤介质21打褶之前，例如通过将金属线缝合到表面上或将石墨线印刷到表面上而将四个指示器装置1布置在过滤介质21的表面区域中。在该示例中，过滤介质21的材料直接用作载体材料3。
38.图11示出了图10的布置，其中过滤介质21已经被打褶。这里，类似于图7的布置，每个指示器装置1连接到专用的测量装置6(单独的配置)，这也使得能够获得关于图7所讨论的特性和相应的优点。
39.在图12中，相比于图11且类似于图8，指示器装置1以并联配置仅连接到一个测量装置6。因此，这种布置也可以获得关于图8所讨论的特性和相应的优点。
40.在图13中，相比于图7和图8且类似于图9，指示器装置1以串联配置仅连接到一个测量装置6。因此，这种布置也使得能够获得关于图8所讨论的特性和相应的优点。
41.图14示出了布置在作为过滤装置20的一部分的过滤框架23中的指示器装置1的实施例。在本实施例中，指示器装置1沿着过滤框架23的一个相对较长的侧边布置。这样，可以获得有关过滤装置20的预期寿命的信息，而无需将指示器装置1集成在过滤介质21的材料中或其上。
42.图15显示了指示器装置1，指示器装置1布置在过滤框架23相对较长侧的中间的过滤框架23上。类似地，如图14所示，无需将指示器装置1集成在过滤介质21的材料中或其上，
就可以通过这种方式获得有关过滤装置20的预期寿命的信息。
43.图16示出了用于检测机动车辆的空调系统中的过滤装置20的负载状态的方法。在第一步骤s1中，机动车辆的空调系统被设置为运行。通过使用空调系统，外部空气被吸入车辆内室，通过使用过滤装置20过滤外部空气。
44.在方法的第二步骤s2中，使用测量装置6测量指示器装置的电阻。当前电阻用作测量指示器装置的状态。
45.在方法的第三步骤s3中，将测得的电阻与参考曲线进行比较。指示器装置1的电导率与过滤装置20的当前负载的比率绘制在参考曲线上。
46.在方法的第四步骤s4中，评估过滤装置的相对预期寿命。在第五步骤s5中，通过使用车辆中的例如在仪表板中的适当设备显示过滤装置的相对预期寿命。控制装置(未示出)接收来自测量装置6的数据、评估数据并且将数据转换为车辆内室中的信号或信息。使用led、数字信息或其他选项的基于颜色的代码可用于此目的。还可以直接显示必须或应该更换过滤装置。
47.本发明提供了一种过滤装置的布置、具有这种布置的机动车辆以及用于检测过滤装置的负载的状态的方法。本发明的其他有利实施例和改进将从附图和示例性实施例中出现。本发明的实施例可以有利地彼此组合。
48.本发明的第一方面涉及一种机动车辆的空调系统的配置为过滤空气流中的颗粒的过滤装置的布置，其中过滤装置具有至少一个布置在过滤装置中的指示器装置，在过滤装置中，指示器装置具有至少一种导电指示器材料，其导电特性以取决于过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。
49.通过使用过滤装置的布置，可以确定并且显示由于负载过高而应更换过滤器的时间。当不再确保过滤器的功能时，该布置有利地使得在知道负载程度的情况下可以更换空调系统的过滤器。这里，指示器材料的导电性被不断地监测，并且通过在车辆内室中使用合适的显示装置来显示。例如，这里可以测量指示器装置的电阻、电感和/或电容，并将其用作指示器材料的改变的电导率的测量。除了确保车辆乘员的舒适性外，还确保了车辆的更好运行，因为空调系统通常也用于保持挡风玻璃清洁。术语“过滤装置”和“过滤器”在这里是同义词。
50.指示器装置还可以具有非导电载体材料，导电指示器材料布置在非导电载体材料上。通过使用载体材料，指示器装置可以以期望的形式稳定地布置在过滤材料上或过滤材料中。然而，过滤装置的材料本身也可以用作载体材料。
51.指示器装置可以布置在过滤装置的面向入射空气流的前侧区域中。这种布置有利地使得可以检测过滤器在一段时间内的累积负载。
52.指示器装置同样可以布置在过滤装置的面向流出的空气流的后侧区域中。这种布置同样有利地使得可以检测过滤器在一段时间内的累积负载。这种布置还有利地允许检测过滤器状态。指示器装置的电导率的快速变化表明过滤器已经退化且应当更换。指示器装置的电导率的缓慢变化表明过滤器仍在工作。至少一个指示器装置可以并且同样有利地布置在过滤器的前侧区域中和后侧区域中。这里，指示器装置可以以各种实际方式(例如通过印刷或缝合)结合到过滤器的材料中。
53.指示器装置包括一种材料，该材料的指示器装置导电率随着过滤装置的负载而降
低。这里，空气中颗粒的积聚导致材料特性的改变。在开始使用过滤器时，材料具有高的导电率，导电率由于化学反应随着时间的推移相对于过滤负载成比例地降低。例如，这里可以使用在一段时间内形成氧化物或盐(导电性差)的金属(高导电性)、碳(例如以活性碳或石墨的形式的高导电性，氧化形成二氧化碳)、或这在一段时期内变脆或多孔的导电聚合物或陶瓷，并且其导电率降低。
54.替代地和同样地，指示器装置优选包括导电率随着过滤装置的负载而增加的材料。在这里，空气中颗粒的积聚也会导致材料特性的变化。在开始使用过滤器时，材料具有低的导电率(近似为零)，导电率由于化学反应随着时间的推移相对于过滤负载成比例地变化。作为示例，这里可以使用金属氧化物(导电性差)，该金属氧化物随着时间的推移而减少(高导电性)。
55.指示器材料可以从包含金属、金属材料、碳、金属氧化物、导电聚合物和导电陶瓷的组中选择。
56.载体材料可以从包括纸、木材、棉花、丝绸和毛发的天然物质和/或聚合物物质中选择。载体材料可以具有过滤器的材料或直接由过滤器的材料组成。
57.本发明的另一方面涉及具有过滤装置的布置的机动车辆。
58.本发明的另一方面涉及一种用于检测机动车辆的空调系统中过滤装置的负载的状态的方法，该方法具有布置并且具有以下步骤：启动机动车辆的操作，测量指示器装置的电阻，将测得的电阻与参考曲线进行比较，评估过滤装置的相对预期寿命，以及显示过滤装置的相对预期寿命和/或显示必须更换过滤装置。
59.车辆和方法的优点与布置的优点相对应。
60.应当理解，在不脱离本发明的思想的情况下，可以对上述结构进行变化和修改，并且还应当理解，除非这些权利要求通过其文字明确说明了其他内容，否则这些思想将被以下权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种过滤装置的布置，所述过滤装置配置为将颗粒从机动车辆的空调系统的空气流中过滤出来，所述过滤装置包括至少一个布置在所述过滤装置中的指示器装置，所述指示器装置具有至少一种导电指示器材料，所述导电指示器材料的导电特性以取决于所述过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。2.根据权利要求1所述的布置，其中所述指示器装置还包括非导电载体材料，所述导电指示器材料布置在所述非导电载体材料上。3.根据权利要求1所述的布置，其中所述指示器装置布置在面向所述过滤装置的入射空气流的前侧区域中。4.根据权利要求1所述的布置，其中所述指示器装置布置在面向所述过滤装置的流出的空气流的后侧区域中。5.根据权利要求1所述的布置，其中所述指示器装置的导电率随着所述过滤装置的负载而降低。6.根据权利要求1所述的布置，其中所述指示器装置的导电率随着所述过滤装置的负载而增加。7.根据权利要求1所述的布置，其中所述指示器材料从包含金属、金属材料、碳、金属氧化物、导电聚合物、导电陶瓷的组中选择。8.根据权利要求2所述的布置，其中所述非导电载体材料从包括纸、木材、棉花、丝绸和毛发的天然物质和/或聚合物物质中选择。9.根据权利要求1所述的布置，其中所述过滤装置布置在机动车辆上。10.一种机动车辆，包括：过滤装置的布置，所述过滤装置配置为将颗粒从机动车辆的空调系统的空气流中过滤出来，所述过滤装置具有至少一个布置在所述过滤装置中的指示器装置，所述指示器装置具有至少一种导电指示器材料，所述导电指示器材料的导电特性以取决于所述过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。11.根据权利要求10所述的机动车辆，其中所述指示器装置还包括非导电载体材料，所述导电指示器材料布置在所述非导电载体材料上。12.根据权利要求10所述的机动车辆，其中所述指示器装置布置在面向所述过滤装置的入射空气流的前侧区域中。13.根据权利要求10所述的机动车辆，其中所述指示器装置布置在面向所述过滤装置的流出的空气流的后侧区域中。14.根据权利要求10所述的机动车辆，其中所述指示器装置的导电率随着所述过滤装置的负载而降低。15.根据权利要求10所述的机动车辆，其中所述指示器装置的导电率随着所述过滤装置的负载而增加。16.根据权利要求10所述的机动车辆，其中所述指示器材料从包含金属、金属材料、碳、金属氧化物、导电聚合物、导电陶瓷的组中选择。17.根据权利要求11所述的机动车辆，其中所述非导电载体材料从包括纸、木材、棉花、丝绸和毛发的天然物质和/或聚合物物质中选择。18.一种用于检测机动车辆的空调系统中的过滤装置的负载的状态的方法，所述机动
车辆的空气调节系统具有过滤装置的布置，所述过滤装置用于将颗粒从机动车辆的空调系统的空气流中过滤出来，所述方法包括以下步骤：启动所述机动车辆的操作；测量指示器装置的电阻；将测量的电阻与参考曲线进行比较；评估所述过滤装置的相对预期寿命；以及显示所述过滤装置的相对预期寿命和所述过滤装置必须或应该更换的指示中的至少一个。19.根据权利要求18所述的方法，其中过滤装置具有至少一个布置在所述过滤装置中的指示器装置，其中，所述指示器装置具有至少一种导电指示器材料，所述导电指示器材料的导电特性以取决于所述过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述指示器装置还包括非导电载体材料，所述导电指示器材料布置在所述非导电载体材料上。

技术总结
本发明提供一种机动车辆的空调系统的过滤装置。过滤装置具有至少一个布置在过滤装置中的指示器装置，指示器装置具有至少一种导电指示器材料，导电指示器材料的导电特性以取决于过滤装置对过滤颗粒的负载程度的方式变化。还提供了一种具有包含过滤装置的空调系统的机动车辆以及用于检测过滤装置的状态的方法。机动车辆以及用于检测过滤装置的状态的方法。机动车辆以及用于检测过滤装置的状态的方法。


技术研发人员：伯恩德
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/6/28