Brevet FR2290253A1 — publié le 19760604

L'invention se rapporte à un filtre composite à haut rendement pour la purification et la stérilisation de l'air, à placer prinipalement dans les installations de ventilation et de climatisation et dans leur conduit de distribution. Onitilîse actuellement des filtres passifs en fibre minérale qui assurent suivant leur épaisseur une purification mécanique de l'air en retenant plus ou moins parfaitement les particules qui s'y trouvent en suspension. Ces filtres sont placés dans les canalisations d'arrivée de l'air et d'alimentation en air des pièces et locaux. Dans les ensembles de ventilation où il existe un recyclage de l'air en vue de récupérer les calories, on prévoit de tels filtres au niveau des gaines et des caissons d'extraction. L'efficacité de ce genre de filtres est limitée à des particules de quelques microns de diamètre quelle que soit leur épaisSeur réelle et les particules microscopiques plus petites traversent le réseau de fibres même lorsque plusieurs filtres se trouvent placés en série. Dans toutes les installations de ventilation et de climatisation, on essaie de limiter au maximum les pertes de charges ou les chutes de pression. L'augmentation d'épaisseur de tels filtres réduit considrablement la pression et il faut trouver un compromis entre la perte de charge et l'efficacité du filtre. Bien entendu, on arrive à des épaisseurs telles que l'efficacité du filtre s'avère très médiocre pour les microparticules. Leur emploi estlié à un nombre important d'inconvénients - nécessité du remplacement fréquent de l'élément filtrant, - fragilité due à leur constitution, - épaisseur conséquente pour une efficacité correcte, - chute de pression dans les conduits d'aération. Afin de remédier à ces inconvénients, on a utilisé les effets du champ électrostatique pour la purification de l'air en créant des filtres électrostatiques d'une conception tout à fait différente. Les particules chargées se trouvent retenues dans les mailles de la grille par effet électrostatique dA à la présence du champ électrique. Ces épurateurs électrostatiques, bien que d'un usage commode, présentent aussi des inconvénients, a savoir - nécessité d'entretien et de nettoyage fréquents, - faible efficacité pour les petites particules non chargées et pour des débits supérieurs à la moyenne, - prix de revient et frais d'installation élevés. On a imaginé de combiner un ou plusieurs filtres mécaniques du genre à fibres minérales avec un filtre électrostatique particulier. Dans ce cas, on crée un courant d'ions, et plus généralement un courant de microparticules polarisées qui précipite les particules en suspension dans l'air sur les éléments filtrants. Ce genre de filtre constituenrun progrès intéressant dans le domaine de l'épuration et realiseWun début de stérilisation de l'air, mais leur structure reste complexe, tant au point de vue mécanique qu'au point de vue électrique. Ilsse montrent toutefois peu efficaces pour les particules microscopiques neutres et les microorganismes infiniment petits. Invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients et propose un filtre actif destiné à la purification et surtout à la stérilisation complète de l'air. Ce filtre se caractérise en ce qu'il se compose, dans le sens de progression du courant d'air à une distance variable dans le conduit ou à son entrée, d'un générateur mixte d'ions positifs et négatifs, d'un premier filtre dont l'électrode active se trouve portée à un fort potentiel électrostatique ou quasi électrostatique positif et d'un filtre double dont les électrodes actives sont connectées à un générateur séparé de haute tension électrostatique ou quasi electrostatique négative. Grâce à sa structure, la chute de pression reste faible. I1 ne nécessite qu'un nettoyage réduit, on peut l'insérer dans les conduits sans grande modification et il n'occupe qu'une faible longueur. I1 ne comporte que des éléments mécaniques simples. Ce filtre actif à haut rendement permet d'obtenir une épuration complète de l'air. I1 rient aussi bien les microorganismes bactéries, virus, moisissures et autres contaminents que les microparticules charges ou non et quel que soit leur signe. I1 retient et précipite les noyaux des molécules malodoranb6, des fumées et autres associations moléculaires ensuspension dans l'air. Il s'agit d'un filtre universel que l'on pourra placer sans problème dans les gaines d'aération de tout genre, alimentant tous les types de locaux, en particulier, chambres dlhopi- taux, salles d'interventions chirurgicales, laboratoires, chambre de conservation et d'une manière générale dans tous les locaux nécessitant une atmosphère stérile. La stérilisation de l'air semble très complète d'après les mesures effectuées. On réalise ainsi une grande économie d'énergie par la diminution sensible du taux de renouvellement de l'air. Ceci permet entre autre de se dispenser de 1tutilisation du procédé "tout air neuf" dans les salles d'hopitaux et de travailler en recyclage dans d'autres installations de climatisation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui vasuivre, faite en regard des dessins accompagnants et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue en perspective du filtre composite selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du filtre composite selon l'invention, - la figure 3 est un graphique représentant les différentes modulations intéressantes de la tension continue appliqudeX aux électrodes. - la figure 4 est une vue microsoopique représentant la densité en microparticules et microorganismes avant (partie A) et après (partie B) passage à travers le filtre selon l'invention. Le purificateur et stérilisateur d'air selon l'invention est particulièrement étudié pour précipiter toutes les microparticules et microorganismes contenus dans l'air incident quelles que soient leur nature et leur polarité. On l'utilisera avec profit dans un conduit d'aération après avoir pris eoin de filtrer mécaniquement les plus grosses particules présentes dans l'air de façon à ne pas encrasser inutilement les organes actifs du filtre selon l'invention et donc de ne pas en diminuer l'efficacité. Le filtre composite selonl'invention s 1insère dans un ensemble de climatisation de préférence dans un conduit d'aération (1), gaine de ventilation statique ou dynamique, conduit d'extraction etc...Il se trouve principalement placé dans une installation de climatisation, de ventilation, à n'importe quel niveau, et dans ce cas, en diminuant considérablement le taux de renouvellement de l'air, amène des économies d'énergie importantes. Le sensde propagation du flux d'air est représenté par des flèches. Dans le sens des flèches, le filtre se compose d'un élément générateur de particules polarisées (2), positives et négatives suivant une distribution pratiquement identique, d'un cadre filtrant simple (3) et d'un cadre double (4). Ces deux derniers sont placés perpendiculairement à l'axe du conduit dans lequel ils sont montés et comprennent à leur intérieur une ou plusieurs électrodes. Comme déjà indiqué en amont du courant d'air se trouve pacte au centre du canal (1) un générateur (2) de particules polarisées et en particulier d'ions ou de particules ionisées. I1 est souhaitable que ce générateur émette des particules des deux signes. I1 pourra avantageusement être un générateur à éléments radioactifs composé d'un élément radioactif (5) émettant des particules négatives juxtaposé avec un élément radioactif (6) émettant des particules positives, par exemple le tritium et un autre élément radioactif du genre émettant des particules d'un autre signe. Ce générateur peut également être un double générateur d'ions, de type classique, miniaturisé, par exemple à pointe fonctionnant suivant l'effet Corona. Les particules se trouvent de préférence émises transversalement au conduit. Elles ont pour but de se fixer sur les microparticules neutres pour les polariser et les faire précipiter au passage dans les filtres qui vont suivre. Le couant d'air, enrichi en particules et microorganismes polarisés va ensuite traverser successivement les deux filtres (3 et 4). Le premier filtre va retenir le maximum de particules et microorganismes chargés négativement, ce qui est le cas pour la majorité d'entre eux, notamment bactéries et virus. I1 se trouve constitué d'un cadre mécanique (7) permettant son insertion dans le conduit ou canal (1) et sa fixation mécanique. Ce cadre est formé de deux montants etdeux traverses parallèlépipédiques assurant l'étanchéité et le maintien mécanique d'un élément filtrant (8). L'élément filtrant se compose d'une surface périphérique de maintien (9) et d'une grille métallique (10) à grosses mailles. Le role de cette grille est très important car elle doit retenir ou atténuer la virulence de pratiquement tous les virus et bactéries. Cette grille métallique se trouve portée à un fort potentiel électrostatique positif ou quasi électrostatique compris entre 2000 et 12000 Volts. Cette grillese compose d'un réseau de fils reliés entre eux à un générateur de haute tension électrostatique positive (11) par l'intermédiaire d'un câble (12). Cette grille oocupe une surface inférieure à celle de la section droite du conduit et seirouve délimitée par un périmètre (13) bordant la surface périphérique de maintien (9). A une distance de l'ordre de quelques décimètres du premier filtre (3) on place perpendiculairement au conduit, le filtre double (4) se composant d'un support de maintien (14) ressemblant deux cadres juxtaposés (15 et 16) entre les montants desquels se trouvent montée; parallèlement aux traverses,des tiges conductrices de préférence isolées, telles que 17 en nombre suffisant, décalées ou non d'un cadre à l'autre, leur nombre et leur dimension étant fonction du degré d'épuration demandé et des tensions appli quées. Ces tiges se trouvent connectées individuellement ou réunies collectivement parl'intermédiaire d'un cable ou d'un réseau de cables (18) à un générateur (19) dehaute tension électrostatique négative. En principe, la gamme des tensions unipolaires appliquées s'étend comme auparavant entre 2000 et 12000 Volts. Les particules, microorganismes etc... chargés positivement présents dansl'air sont rares et le double filtre est réalisé de façon à provoquer le moins de perte de charge possible. I1 a été montré que des tensions de 2000 Volts et légèrement supérieures sont suffisantes pour diminuer considérablement la virulence et la faculté de reproduction des microorganismes en les soustrayant à leur couche nourricière. En appliquant différentes tensions unipolaires, on a constaté que d'autres formes de tension conviennent et confèrent aux filtres une meilleure efficacité. C'est enparticulier le cas d'une tension continue (20) modu lée en amplitude par des formes d'ondes sinusoidales (21), ou sinusoldale redressée monoalternance (22), par des dents de scie (23), par des signaux rectangulaires (24 et 25) simples ousymétriques. On a pu observer une efficacité notliement accrue en utilisant une modulation en dents de scie. En observant les reproductions A et B de la figure 4, on peut se rendre compte de l'efficacité d'épuration du filtre composite selon l'invention dont l'atténuation est ici d'environ 60 à 95 % pour les microorganismes (bactéries, virus et champignons). Le degré d'épuration augmente rapidement avec l'augmentation des niveaux de tensions appliquées et pour 12 000 Volts, on arrive à une épuration complète. On peut se rendre compte de l'efficacité du filtre pour des tensions moyennes, en se reportant à la figure 4 reproduisant une observation réelle qui a été faite avant passage à travers è filtre partie A et après le filtre partie B. I1 va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Filtre stérilisateur composite à haut rendement à placer dans un ensemble de climatisation par exemple au niveau d'un conduit ou d'une bouche destiné à retenir et à détruire les particules nocives et associations moléculaires de toute sorte présentes dans le flux d'air et en particulier destiné à réaliser une stérilisation poussée de l'air incident ou extrait caractérisé en ce qu'il se compose, dans le sens de progression du courant d'air à une distance variable, dans le conduit ou à son entrée, d'un générateur mixte (2) d'ions positifs et négatifs, d'un premier filtre (3) dont l'électrode active se trouve portée à un fort potentiel électrostatique ou quasi électrostatique positif et d'un filtre double (4) dont les électrodes actives sont connectées à un générateur séparé (10) de haute tension électrostatique ou quasi électrostatique négative. 2. Filtre selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élec- trode active du premier filtre se compose d'une grille métallique plane (8) à mailles moyennes de surface voisine de la section droite du conduit dont les brins constituants sont recouverts d'une matière électriquement isolante. 3. Filtre selon la revendication 1 caractérisé en ce que le filtre double (4) comporte deux cadres (75 et 16)juxtaposés comportant chacun une série de tiges conductrices (17) tendues longitudinalement entre les deux traverses du cadre correpondant et connectés individuellement ou réunis collectivement au même générateur (19). 4. Filtre selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tensions électrostatiques sont avantageusement des tensions continues unipolaires dont l'amplitude varie selon des formes d'onde sinusoidale, demi-sinusoldale, en dents de scie, rectangulaire, simple et symétrique. 5. Filtre selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que la forme d'onde en dents de scie procure au filtre une efficacité exceptionnelle. 6. Filtre selon les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que les tensions sont comprises entre 2000 et 12000 Volts. 7. Filtre selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que les tensions minimales de l'ordre de 2000 Volts suffisent pour atténuer de façon importante la virulence des bactéries et des virus en Wg privant de leur faculté de reproduction.