Brevet FR2435963A1 — publié le 19800411

L'invention concerne un dispositif d'épuration d'air a courant traversant, utilisé pour épurer des courants gazeux. De façon plus particulière, elle concerne un épurateur d'air monté dans une installation de purification et de conditionnement d'air. Les exigences techniques à satisfaire par les épurateurs d'air à courant traversant du commerce sont quelque peu contradictoires. Leur structure doit être suffisamment grossière pour laisser passer les courants d'air sans augmenter de façon excessive la puissance nécessitée pour leur fonctionnement. Par ailleurs, cette structure doit être suffisamment fine pour permettre un filtrage efficace de ces courants d'air. Un type connu drêpurateur d'air à courant traversant comporte deux minces couches d'un #tissu à fines mailles d'une résine organique synthétique, à savoir le polypropylène, et est vendu sous la marque commerciale PERMATRON. Cet épurateur est inefficace, bien qu'on puisse aisément le nettoyer et qu'il soit relativement perméable à l'air. Toutefois, lorsqu'il est placé dans des courants d'air rapides, le tissu s incurve vers l'extérieur de façon excessive. D'autres types d'épurateurs utilisent un milieu fibreux, par exemple des fibres de verre ou du papier bourré, traité avec une huile minérale. Ces épurateurs sont certes relativement efficaces, mais leur fonctionnement est basé sur le fait que les particules de poussières et de saletés en suspension adhèrent à L'huile qu'ils contiennent.Dès qu'ils renferment une certaine quantité de poussières et de saletés, l'huile chargée d'impuretés se détache du milieu filtrant et est libérée dans le courant d'air. Les dispositifs de précipitation électrostatique sont généralement trop coûteux pour être largement utilisés. L'invention propose un dispositif d'épuration d'air du type à courant traversant, ayant un élément central comprenant une ou plusieurs feuilles d'une mousse de matière synthétique analogue à du caoutchouc, un premier et un deuxième éléments en feuille extérieurs et perméables à l'air, constitués par des fibres entremêlées d'une résine organique synthétique capable de retenir une charge électrostatique négative, et se caractérisant par le fait qu'il comporte une première et une deuxième séries# de barreaux en une matière thermoplastique pouvant retenir une charge électrostatique positive, l'élément central étant pris en sandwich entre les deux séries de barreaux, les surfaces extérieures de l'élément central étant en contact avec ces barreaux, et les éléments en feuille extérieurs étant disposés à l'extérieur des séries respectives de barreaux. De préférence, l'élément central comprend deux feuilles d'une mousse de matière synthétique analogue à du caoutchouc, à cellules ouvertes, de préférence en une matière qui développe et conserve une charge électrostatique positive lorsqu'un courant d'air la traverse, par exemple du polyuréthane. Les deux feuilles sont disposées parallèles et adjacentes l'une à l'autre, la première et la deuxième séries de barreaux étant chacune en contact avec les surfaces extérieures respectivement de l'une des deux feuilles de mousse. De façon appropriée, les barreaux sont disposés parallèles les uns aux autres et s'étendent d'un côté à l'autre en travers des surfaces des feuilles de mousse. Les feuilles de mousse peuvent avoir leurs surfaces intérieures en contact l'une avec l'autre, ou peuvent être légèrement espacées l'une de l'autre. Les barreaux (qui peuvent être des tubes creux ou des barres pleines) sont de façon appropriée en résine acrylique. Pour des raisons d'aspect, les barreaux sont de préférence en une résine acrylique claire transparente. Outre que ces barreaux contribuent à l'épuration de l'air, ils améliorent la rigidité structurale de l'ensemble. Les éléments en feuille perméables à l'air sont de préférence en fibres entremêlées de polypropylène, disposées en une ou plusieurs couches. Ces fibres développent et conservent une charge électrostatique négative lorsqu'un courant d'air les traverse. Des feuilles de "PERMATRON", disponibles dans le commerce, conviennent particulièrement bien. Le dispositif d'épuration d'air selon l'invention peut, de façon appropriée, etre réalisé sous forme d'une structure unitaire autonome, ce qui facilite sa manutention et son installation dans un système de conditionnement ou de circulation d'air. Dans ce but, les extrémités des barreaux thermoplastiques peuvent être logées dans des éléments de cadre latéraux. Les bords des éléments en feuille fibreux peuvent également être logés dans un cadre. Ces éléments en feuilles fibreux extérieurs et les barreaux thermoplastiques et leurs éléments de cadre latéraux ont de façon appro priée la même forme et la même surface de sorte que tout l'ensemble peut être logé et maintenu assemblé dans un châssis extérieur, de façon à former une structure unitaire autonome. De préférence, les éléments de cadre latéraux des barreaux thermoplastiques sont en une résine thermoplastique différente de celle constituant les barreaux et ne développant pratiquement pas de charge électrostatique lorsqu'elle est en contact avec des courants d'air, par exemple une résine de polycarbonate thermoplastique. Le fait de disposer comme il vient d'être décrit des barreaux thermoplastiques pouvant conserver une charge électrostatique positive avec des éléments en mousse et des éléments en feuille de fibres entremêlées conduit à améliorer de façon remarquable et inattendue le rendement d'épuration d'air de l'ensemble. -Lorsque de l'air passe à travers une structure d'épuration d'air comprenant deux feuilles de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes-disposées parallèles et adjacentes l'une à l'autre, recouvertes de part et d'autre par une feuille de fibres entremêlées de polypropylène (PERMATRON) à une vitesse de 6 m/s, le dispositif d'épuration d'air extrait 60 à 65% des fines particules de poussière en suspension dans l'air.Cependant, lorsqu'on modifie ce dispositif d'épuration en y introduisant une première et une deuxième séries de barreaux acryliques parallèles, disposés entre l'élément central et les couches de PERMATRON, et en contact avec les surfaces extérieures de l'élément central, on extrait environ 98% des fines particules de poussière en suspension dans un échantillon d'air similaire et pour la même vitesse de passage. On pense que cette amélioration importante est due à des effets électrostatiques. Dans l'ordre dans lequel un courant d'air traversant le dispositif d'épuration d'air de l'invention vient en contact avec les éléments constitutifs de cet ensemble, on rencontre une couche de polypropylène qui développe une charge électrostatique négative, des barreaux acryliques qui développent une charge électrostatique positive, une première et une deuxième couches de mousse de polyuréthane qui développent une char#ge électrostatique positive, des barreaux acryliques qui développent une charge électrostatique positive, et finalement une autre couche de polypropylène qui développe une charge électrostatique négative. On a également constaté que l'air qui a traversé le dispositif contient une concentration accrue d'ions négatifs. La concentration d'ions négatifs dans un volume clos dans lequel est utilisé le dispositif selon l'invention en liaison avec le système de circulation d'air, est augmentée et conduit à une charge néga tive globale dans l'atmosphère de ce volume clos. Une concentration élevée d ions négatifs dans l'atmosphère est généralement bénéfique en ce qui concerne la santé et le bien-être des personnes vivant dans cette atmosphère. Les barreaux acryliques peuvent avoir toute forme appropriée en section transversale, par exemple être circulaires. Leur diamètre peut varier d'environ 0,3 à 2 cm, leur dimension étant largement imposée par les exigences de rigidité structurale. L'écartement des barreaux acryliques adjacents d'une série n'est pas critique, pourvu qu'ils soient suffisamment rapprochés pour conférer à l'ensemble la rigidité structurale nécessaire, et suffisamment écartés pour ne pas augmenter de façon excessive la puissance nécessaire à la circulation de l'air à travers le dispositif. De façon appropriée, l'écartement des barreaux d'une série peut varier de 1 à 4 cm, de préférence être d'environ 2,5 cm. L'épaisseur totale du dispositif varie d'environ 1,5 à 5 cm, la première série de barreaux étant séparée de la deuxième série de barreaux d'environ 1 à 3 cm. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre #d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel la figure 1 montre en perspective, avec arrachage partiel, un dispositif d'épuration d'air selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne 2-2 de la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la figure 1. Le dispositif d'épuration d'air selon l'invention présente un élément central 10 comprenant une première feuille 11 et une deuxième feuille 12 de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes. Ce produit se présente comme une mousse de caoutchouc à cellules ouvertes de structure très grossière, dans laquelle le caoutchouc se présente sous la forme "fibreuse", de la nature d'un nid d'abeilles tridimensionnel. Les feuilles 11 et 12 sont parallèles l'une à l'autre, avec leurs surfaces intérieures en contact. Deux séries 15, 16 de barreaux acryliques transparents de section circulaire, de façon générale parallèles les uns aux autres, sont en contact avec les surfaces extérieures respectives 13, 14 des feuilles 11, 12. L'écartement des barreaux adjacents de la première série 15 et de la deuxième série 16 est d'environ 2,5 cm. A chaque extrémité, les barreaux sont logés dans des éléments de cadre latéraux respectifs 17, 18 de polycarbonate, ces éléments de cadre enserrant également les bords verticaux des feuilles 11, 12. Les séries de barreaux 15 et 16 sont respectivement verticales. Les éléments de cadre latéraux 17, 18 et les barreaux 15, 16 sont fixés ensemble par tout moyen approprié, tel que représenté sur le dessin. Des feuilles extérieures 19, 20 de fibres entremêlées de polypropylène ("PERMATRON", marque commerciale) sont disposées à l'extérieur des séries de barreaux 15, 16. Les feuilles de polypropylène 19, 20 sont tenues dans des châssis périphériques respectifs 21, 22. Les feuilles 19, 20 et leurs châssis associés 21, 22 sont de forme rectangulaire et ont des dimensions correspondant pratiquement à celles définies par les séries de barreaux 15, 16 et leurs éléments de cadre latéraux associés 17, 18 de sorte que, au montage, les châssis périphériques 21, 22 des feuilles de polypropylène 19, 20 viennent en butée contre les bords des éléments de cadre latéraux 17, 18, laissant un espace entre les barreaux 15, 16 et les feuilles de polypropylène respectives 19, 20.L'ensemble est complété par un châssis extérieur 23, de section transversale en forme d'U, monté autour des bords extérieurs des châssis périphériques 21, 22 des feuilles de polypropylène. Comme on le voit, les barreaux de la première série de barreaux 15 sont décalés en quinconce par rapport à ceux de la deuxième série 16. On a trouvé que cette réalisation permettait une purification efficace des courants d'air passant à travers l'ensemble d'une feuille de polypropylène à l'autre, les particules en suspension étant d'abord recueillies et déposées dans le voisinage des barreaux acryliques 15, 16. Cependant, le dispositif d'épuration d'air de l'invention n'oppose pas une résistance excessive au courant d'air qui le traverse. On peut utiliser le dispositif sur de longues périodes sans perte de rendement dans l'épuration d'air. Les particules de poussière recueillies ne se libèrent pas dans les courants d'air sortants à moins que l'épurateur ne soit effectivement colmaté par la poussière ou les saletés. On peut aisément séparer le dispositif de son unité de puissance associée, et le nettoyer à l'eau, à intervalles relativement éloignés, sans démontage, simplement en l'aspergeant avec un courant d'eau. Les parties constitutives sont simples et bon marché à obtenir et à fabriquer; on peut aisément remplacer les parties individuelles, si nécessaire ou si on le désire, sans endommager les éléments structuraux de l'ensemble de filtre. On peut réaliser le dispositif à des dimensions standards si nécessaire.Ce dispositif est utilisé dans des chaudières de chauffage à air forcé, des conditionneurs d'air et des appareils de circulation-d'air en général, domestiques ou industriels. On a comparé le rendement d'un dispositif d'épuration d'air selon l'invention, tel qu'il est représenté, à celui d'autres épurateurs d'air du commerce à courant traversant. Pour effectuer ces essais, on fait passer un courant d'air sale à travers le dispositif d'épuration d'air à une vitesse standard, et on prélève des échantillons d'air, avant et après passage à travers l'épurateur d'air, au moyen d'un dispositif de surveillance de la pollution atmosphérique, contenant un filtre final. Un tel type d'appareil d'essai est bien connu et est utilisé pour déterminer l'indice de pollution atmosphérique. Il est essentiellement constitué par un caisson contenant un ventilateur, qui souffle de l'air au débit de 850 litres par seconde à travers le filtre final, pendant une durée standard. On pèse le filtre final avant et après l'essai et l'indice de pollution est calculé d'après la différence de poids. Pour les présents essais, on utilise l'appareil ci-dessus pour faire des prélèvements d'air avant et après passage à travers des dispositifs d'épurateur d'air. On a trouvé que l'air avant passage à travers l'épurateur d'air avait un indice de pollution d'environ 35. Lorsqu'on utilise cet appareil pour vérifier l'air avant et après son passage à travers l'ensemble d'épurateur d'air de l'invention, l'augmentation de poids du filtre final montre qu'on a extrait 98% des particules en suspension dans l'air. L'essai fut répété avec un épurateur d'air à courant traversant connu sur le marché sous le nom de AIRMAT OILED MEDIA (quatre plis de papier imprégnés d'huile). Dans des conditions d'essai similaires, ce dispositif n'extrait que 78% des particules en suspension.L'observation visuelle des filtres finaux de l'appareil utilisé pour vérifier l'air après passage à travers le dispositif selon la présente invention et le dispositif AIRMAT montre à l'évidence l'amélioration de rendement du dispositif de l'invention, même lorsque le courant d'air arrivant n'a qu'un indice de pollution de 7 avant de passer à travers les dispositifs. On a également mesuré la résistance opposée au passage de l'air du dispositif de la présente invention (essai standard impliquant des mesures de perte de charge à la traversée d'une barrière) et on a trouvé qu'elle était de 0,06 gp, ce qui est un chiffre très acceptable. Dans un essai similaire, le filtre AIRMAT donne une résistance de 0,2 gp. En outre, ce dernier filtre présente l'inconvénient d'être un milieu imprégné d'huile et qu'éventuellement l'huile peut etre libérée et entraînée dans le courant d'air. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'épuration d'air à courant traversant, ayant un élément central comprenant une ou plusieurs feuilles de mousse de matière synthétique analogue à du caoutchouc, deux éléments en feuille extérieurs perméables à l'air constitués par des fibres entremêlées de résine organique synthétique pouvant retenir une charge électrostatique négative, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une première et une deuxième séries de barreaux en une matière thermoplastique pouvant retenir une charge électrostatique positive, l'élément central étant pris en sandwich entre les deux séries de barreaux et ayant ses surfaces extérieures en contact avec ceux-ci, les éléments en feuille extérieurs étant chacun disposés à l'extérieur d'une des séries de barreaux. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément central comprend deux feuilles d'une mousse à cellules ouvertes d'une matière synthétique analogue à du caoutchouc, disposées parallèles et adjacentes l'une à l'autre, cette matière pouvant retenir une charge électrostatique positive, et étant par exemple une mousse de polyuréthane à cellules ouvertes. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les barreaux de chaque série sont en une matière plastique acrylique et sont fixés à leurs extrémités à un élément de cadre en une matière thermoplastique qui ne développe pratiquement pas de charge électrostatique au contact des courants d'air, par exemple en polycarbonate. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les séries de barreaux s'étendent d'un côté à l'autre en travers des surfaces des feuilles de mousse, les barreaux étant parallèles les uns aux autres, les barreaux de la première série étant décalés en quinconce par rapport aux barreaux de la deuxième série. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un châssis périphérique dans lequel sont logés les séries de barreaux, les bords des éléments en feuille extérieurs et l'élément central, de façon à former une structure unitaire autonome.