Brevet FR2744375A1 — publié le 19970808

La présente invention concerne un dispositif permettant la régénération insitu des filtres à air à charbon actif dont sont équipés les systèmes de conditionnement d'air automobile. Les dispositifs de conditionnement d'air automobile sont aujourd'hui équipés de filtres destinés à retenir les particules solides qui seraient sans cela introduites dans l'habitacle par l'air traité. Ces mêmes véhicules peuvent être équipés de filtres à charbon actif destinés à retenir les odeurs et polluants gazeux. Alors que les filtres à particules s'encrassent lentement, les filtres à charbon actif perdent rapidement leur efficacité et doivent être remplacés fréquemment. Le pouvoir de rétention des charbons actifs dépend fortement de leur température. Le phénomène de rétention a la particularité d'être réversible. Ainsi, un filtre saturé à la température ambiante at-il la faculté de pouvoir être régénéré en le soumettant à une température plus élevée que celle de son fonctionnement normal. Cette possibilité de régénération est exploitée de manière connuc cn assurant un réchauffage du charbon actif saturé, en le soumettant, pendant toute la durée de l'opération, à un balayage par un débit d'air évacuant les gaz polluants accumulés pendant la période de fonctionnement. Suivant le conditionnement des charbons actifs, généralement sous forme de poudre, de granulés ou de fibres, le réchauffage peut être assuré par effet joule de passage de courant électrique dans des résistances externes ou noyées dans le filtre ou par passage du courant électrique au sein même du charbon actif rendu conducteur à cet effect. Par ailleurs, il est connu, comme décnt au brevet français N" 94 09 400, des moyens permettant, dans les dispositifs de climatisation automobile. d'inverser le sens de circulation de l'air dans le conduit de pnse extérieure où sont implantés les filtres à particule et les filtres à charbon actif. Ce dispositif d'inversion du sens de circulation d'air est principalement destiné, en été, à assurer l'évacuation de l'air accumulé à haute température dans l'habitacle, I'appareil de climatisation et les conduits d'air dont ce dernier est équipé. La présente invention porte sur les moyens propres à assurer, régulièrement et de manière automatique, la régénération thermique des filtres à charbon actif sans nécessité d'intervention de l'usager ou d'un démontage des filtres. Pour comprendre l'invention, il est bon de se reporter à la figure 1. décrivant schématiquement un équipement de chauffage ou de climatisation automobile. Sur cette figure, on peut voir l'appareil de climatisation composé essentiellement d'un ventilateur pulseur d'air (I) , des échangeurs de chaleur (2) d'un boîtier de distnbution (3) raccordant des conduits de soufflage d'air, vers la partie basse de l'habitacle (4). la distribution frontale (5) les conduits de dégivrage et désembuage (6) Sur cette figure, on peut voir également un conduit d'aspiration d'air (7) comportant une prise d'air extérieur (8) une reprise d'air inténeur (9) ainsi que le volet (10) permettant de sélectionner l'une ou l'autre de ces aspirations. Dans le conduit d'aspiration extérieure (8) on peut oir également représenté un filtre à particules (I 1) .ainsi qu'un filtre à charbon actif (12) généralement placé en aval du filtre à particules. La figure II représente le même dispositif équipé selon les revendications du brevet N" 94 09 400 d'un conduit d'inversion de sens de circulation d'air ( 13) raccordant le boîtier de distribution (3) au conduit d'aspiration extérieur (8) en amont du volet de recyclage (10) et équipé d'un volet d'air (14) permettant d'évacuer vers l'extérieur l'air de lthabitacle, lorsque il est en position ouverte et que les volets d'air (15), (16) qui permettent respectivement d'obstruer les conduits de distribution vers la partie basse de l'habitacle (4) et vers la distnbution frontale (5) vers le dégivrage, sont en position fermée, que le volet de recyclage (10) est en position de reprise d'air inténeur. La figure III représente le dispositif bénéficlant de l'invention. Sur cette figure, on peut voir schématiquement représenté le filtre à charbon actif ( 12) placé en aval du filtre à particules et la résistance électrique (17) permettant de porter le charbon actif à une température suffisante pour en assurer la régénération. Sur cette figure, la résistance électrique est extérieure au filtre à charbon actif. Sans sortir du cadre de l'invention; cette résistance pourrait être incorporée au filtre voire être constituée par les charbons actifs, eux-mêmes rendus, à cette fin, conducteurs de l'électricité. Sur cette figure III, ont également été représentés les moyens d'asservissement des volets d'air formés des servomoteurs (20), ainsi qu'un dispositif de temporisation ( 8) permettant de piloter ces servomoteurs et le contacteur (19) de commande de la résistance électrique (17). Le fonctionnement du système est le suivant au démarrage du véhicule, parallèlement à la mise en service du système de chauffage et conditionnement d'air, le dispositif de temporisation est enclenché et assure simultanément la fermeture des volets d'air ( 15) et (16) la mise en position de reprise intérieure du volet de recyclage (10) I'ouverture du volet d'inversion de sens de circulation (14) et la mise en service de la résistance électrique (17) par l'intermédiaire du contacteur (20). Dans cette situation, le groupe de traitement d'air assure, par le conduit de recyclage (13) le balayage vers l'extérieur, de l'air contenu dans l'habitacle et les conduits d'air au travers des filtres à air (11) et (12) en même temps que le chauffage à température convenable pour assurer la régénération des charbons actifs du filtre (I 2) Dans cette situation, I'action thermique des résistances électriques (17) assure la régénération des charbons actifs et l'évacuation vers l'extérieur de l'habitacle des polluants accumulés lors du fonctionnement antérieur. Cette situation est maintenue par le dispositif de temporisation, pendant un temps suffisant à assurer les fonctions propres du système d'inversion de flux et au minimum le temps nécessaire à assurer la régénération du filtre à charbon actif Sans sortir du cadre de l'invention, il peut être fait usage de deux temporisations distinctes : I'une assurant la commande du chauffage des charbons actifs, l'autre la mise en position convenable des volets d'air, de telle sorte que celle-ci puisse être maintenue en position d'évacuation vers l'extérieur, de l'air de balayage, un temps plus long que celui de l'action thermique de régénération de manière à assurer l'évacuation totale des gaz dégagés. A l'issue de cette période, le temponsateur réalisé selon des moyens connus, assure la remise en conditions normales de fonctionnement du système de chauffage et conditionnement d'air. Cette disposition permet, en plus des avantages propres à l'inversion du sens de circulation d'air visés par le brevet N" 94 09 400, d'assurer à chaque démarrage du véhicule la régénération des filtres à charbon actifs. Sans sortir du cadre de l'invention, le même dispositif est adapté au cas de la variante connue,de disposition des éléments telle que représentée à la figure IV, où les filtres peuvent occuper une position dans le groupe de traitement d'air leur permettant d'agire de manière indépendante de la position du volet de recyclage. La figure IV représente, de manière non limitative, le même dispositif dans une représentation plus proche des réalisations décrites au brevet N" 94 09 400 pour un appareil de climatisation situé sous planche de bord, en pied de pare-brise, le système de temporisation (18) pouvant, sans sortir du cadre de l'invention, être réduit à une fonction particulière de l'électronique de bord. Sans sortir du cadre de l'invention, une logique appropriée, réalisée par des moyens connus de programmation journalière ou horaire, pourrait éviter d'engager systématiquement la régénération des filtres à charbon actif à chaque démarrage du véhicule, dans le cas où celui serait soumis à des arrêts fréquents, par exemple en ne permettant la régénération des charbons actifs que lors du premier démarrage journalier. REV ENDIC.ATlOIsS 1) Dispositif de regeneratlon automatlque des filtres a charbon actif( 12) equlpant les systèmes de chauffage et conditionnement d'alr automobile, constltues de reslstances electnques ( 17) disposées en amont du filtre et dont la mise sous tension, par l'intermédiaire d'un dispositif de commande (18) agissant sur le relais (19) et les motorisations (20), est synchronisée avec une inversion de sens de circulation d'air dans l'habitacle obtenue par obturation des conduits de diffusion d'air (4),(5) et (6) et l'ouverture d'un conduit de by-pass (13) du groupe de climatisation, permettant l'évacuation vers l'extérieur des polluants dégagés, avec l'air pris à l'intérieur de habitacle par le conduit de reprise (9) 2) Dispositif selon la revendication [1] ou la résistance électrique (17), sous la fwme d'un conducteur du courant électrique, est noyée au sein du charbon actif formant le filtre. 3) Dispositif selon la revendication [1] ou le charbon actif est rendu conducteur du courant électrique, et ainsi, susceptible de s'échauffer par effet Joule, lors de sa mise sous tension dans les mêmes conditions que la résistance ( 17) 4) Dispositif, selon la revendication [1] où la mise en aaion des moyens de chauffage électrique (17) assurant la régénération des charbons actifs (12) est mise en action au démarrage du véhicule, conjointement, à l'inversion du sens de circulation d'air par l'intermédiaire d'un dispositif de temporisation (18) maintenant cette action un temps suffisant à assurer la régénération du charbon actif. 5) Dispositif selon les revendications [1] à [4], où le dispositif de temporisation (18) maintient l'inversion du sens de circulation d'air dans les conduits du groupe de chauffage et climatisation, un temps supérieur à celui de mise sous tension des résistances (17) assurant le chauffage des charbons actifs 6) Dispositif selon les revendications [I] à [5] où le dispositif(18) de commande de la régénération des charbons actifs par mise en aaion des résistances électriques (17) et inversion de sens de circulation d'alr dans l'habaacle est programmé pour n'effeauer cette régénération que de manière périodique, journalière par exemple