Brevet FR2772670A1 — publié le 19990625

La présente invention a pour objet un dispositif de filtration destiné à équiper un appareil d'aération et/ou de chauffage et/ou de climatisation, plus particulièrement pour un véhicule. Un premier but de l'invention est d'améliorer l'efficacité et la durée de vie d'un tel dispositif de filtration. Un autre but de l'invention est de rendre plus facile le changement du dispositif de filtration quand celui-ci est encrassé. Un autre but encore de l'invention est de rendre un tel dispositif de filtration plus facilement recyclable, en particulier lorsque celui-ci comporte des moyens d'adsorption de gaz délétères. Ces buts sont atteints par l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes de l'invention ainsi que par toutes leurs combinaisons techniquement possibles le dispositif de filtration comporte une grille souple entourée d'un cadre relativement souple; un mat de non tissé constitué d'un voile de carde est appliqué contre ladite grille et forme un filtre à particules; ledit mat de non tissé constitué d'un voile de carde est appliqué contre ladite grille sans lui être solidarisé; ledit voile de carde forme une nappe unique ledit voile de carde est placé en amont de la grille en considérant le sens normal de passage du gaz à filtrer; le dispositif de filtration comporte des moyens d'adsorption de gaz placés entre la grille et ledit mat de non tissé; lesdites moyens d'adsorption comportent un tissu de carbone activé; ledit tissu de carbone est souple; lesdits moyens d'adsorption comportent un lit de charbon activé; un mat de non tissé constitué d'un voile de carde est disposé de part et d'autre des moyens d' adsorption; une seconde grille, dite grille d'entrée, est disposée en amont du mat de non tissé; les deux grilles sont de même nature; les deux grilles sont de natures différentes; une partie au moins des dimensions du tissu de carbone, et de préférence toutes, sont inférieures à celles correspondantes de la ou des grilles ainsi qu'à celles du cadre en sorte que, pour un côté au moins du tissu de carbone, celui-ci est, au moins partiellement, écarté du cadre; une ou de préférence les deux grilles sont plissées; ledit mat de non tissé est plissé; ledit tissu de carbone est plissé; ladite grille est en polypropylène; ladite seconde grille est en polypropylène; ledit mat de non tissé est à base de fibres longues dont la longueur est, de préférence, au moins égale à 38 mm; lesdites fibres longues présentent un diamètre moyen égal ou supérieur à 10 ym ; lesdites fibres sont en matériau thermoplastique; lesdites fibres sont des fibres de polypropylène; ledit cadre est en mousse de polypropylène ou en polypropylène alvéolaire ledit cadre est solidarisé à la grille par soudure miroir; ledit cadre est solidarisé à la grille ainsi qu'à ladite seconde grille par soudure miroir; ledit cadre est moulé sur ladite grille; ledit cadre est moulé sur ladite grille et sur ledit mat de non tissé; ledit cadre est également moulé sur la seconde grille; tout ou partie des extrémités latérales de ladite grille sont recourbées de manière à suivre la ou les parois correspondantes dudit cadre. Le dispositif de filtration selon l'invention présente une meilleure efficacité et oppose une plus faible perte de charge à l'air à filtrer que les filtres de l'état de la technique. Par ailleurs, le dispositif de filtration selon l'invention se présente avantageusement sous la forme d'une cassette souple susceptible d'être déformée temporairement dans tous les sens lors de son insertion, ou de son retrait, dans un appareil d'aération et/ou de chauffage et/ou de climatisation, ce qui facilite considérablement les opérations correspondantes, notamment lorsque l'accessibilité au logement du dispositif de filtration n'est, comme c'est dans la plupart des cas, pas aisée. Grâce à la constitution du dispositif de filtration selon l'invention, l'assemblage des différentes parties de celui-ci peut s'effectuer sans utilisation de solvant ni de colle tout en obtenant une excellente étanchéité entre le cadre et les différentes parties actives du filtre. La souplesse du cadre permet avantageusement un montage étanche à la périphérie de celui-ci sans qu'il soit besoin de disposer un joint d'étanchéité. De plus, la souplesse du cadre contribue à empêcher et absorber les vibrations et bruits au niveau du filtre ainsi que dans le conduit où il est placé. Après usage, le dispositif de filtration selon l'invention peut aisément être recyclé après la séparation de ses constituants qui est facilitée en particulier quand le tissu de carbone n'est pas en contact avec le cadre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisations, en référence aux dessins annexés qui représentent à la figure 1, une vue schématique partielle, en coupe, d'un dispositif de filtration selon l'invention; à la figure 2, une vue similaire à celle de la figure 1, correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention; à la figure 3, une vue de face du dispositif de filtration de la figure 2; aux figures 4 et 5, des vues schématiques montrant la solidarisation d'une grille au cadre du dispositif de filtration; aux figures 6a et 6b, une illustration des propriétés de souplesse du filtre; aux figures 7 et 8, une représentation schématique de la fabrication du dispositif de filtration selon l'invention. Le dispositif de filtration 1 de la figure 1 comporte une grille souple 2 plissée contre laquelle est disposé, sans lui être solidarisé, un média filtrant 3 formant filtre à particules, formé d'un mat de non tissé constitué d'un voile de carde en une nappe unique. Le média filtrant 3 est lui-même plissé de la même manière que la grille 2. Ledit mat de non tissé est à base de fibres longues dont la longueur est, de préférence, au moins égale à 38 mm. Lesdites fibres longues présentent un diamètre moyen égal ou supérieur à 10 Hm. Lesdites fibres sont en matériau thermoplastique et, en pratique, en polypropylène. La grille 2 est en polypropylène. Elle se trouve placée en aval par rapport au sens F de circulation de l'air dans le dispositif de filtration. Selon l'exemple de la figure 1, une seconde grille souple 5 plissée est prévue en sorte que le média filtrant 3 se trouve placé entre les grilles 2 et 5 sans être solidarisé ni à l'une ni à l'autre des deux grilles 2 et 5. De préférence, la seconde grille dite d'entrée est placée en amont du média 3 selon le sens F de circulation de l'air dans le dispositif de filtration. Avantageusement, La seconde grille 5 est de même nature que la grille 2 et est en polypropylène. En variante, les deux grilles 2 et 5 sont de natures différentes. Le dispositif de filtration de la figure 1 constitue un filtre à particules. L'invention concerne aussi un filtre dit combiné, c'est-à-dire à la fois un filtre à particules et un filtre arrêtant des gaz délétères. Dans ce cas, à la structure de base de la figure 1 constituée de la grille aval 1 et du média 3, sont ajoutés des moyens d'adsorption de gaz 4 placés entre la grille 2 et le média 3 en sorte d'avoir la succession suivante, dans le sens F de circulation de l'air : le média 3, les moyens d'adsorption de gaz 4 et la grille souple 2 en aval. La figure 2 présente un filtre combiné comportant successivement dans le sens F de circulation de l'air : une grille d'entrée 5, un média 6, des moyens d'adsorption de gaz 4, un média 3 et une grille de sortie 2. Les média 3 et 6 sont avantageusement de la même nature, comme celle décrite précédemment. De la sorte, deux mats de non tissé 3 et 6 constitués chacun d'un voile de carde sont disposés respectivement de part et d'autre des moyens d'adsorption de gaz 4. Lesdits moyens d'adsorption de gaz 4 peuvent comporter un lit de charbon activé, mais de préférence, comme représenté à la figure 2, ils comprennent un tissu de carbone souple plissé de la même manière que la grille 2 ou 5 et que le média 3 ou 6. Le dispositif de filtration de la figure 2 présente une construction symétrique qui permet avantageusement son montage indifféremment dans un sens ou l'autre dans un appareil de chauffage et/ou ventilation et/ou climatisation, ce qui rend inutile de prévoir, dans ce cas, un détrompeur pour le sens de montage. Le dispositif de filtration est ainsi réversible. Bien entendu, dans ce cas, la grille d'entrée peut jouer le rôle de grille de sortie et, inversement, la grille de sortie jouer le rôle de grille d'entrée. Un cadre souple est prévu pour supporter les différents constituants du dispositif de filtration. Un tel cadre souple est montré en 7 sur la figure 3. Bien que cette figure 3 corresponde au mode de réalisation de la figure 2, les dispositions relatives au cadre qui vont être décrites ci-après s'appliquent également à d'autre modes de réalisation et en particulier à celui décrit en regard de la figure 1. Le cadre 7 est réalisé en mousse de polypropylène ou, en variante, en polypropylène alvéolaire, et est solidarisé à la grille de sortie 2 ou à la grille d'entrée 5, et de préférence aux deux grilles 2 et 5 quand toutes les deux sont prévues. La solidarisation d'une grille 2 ou 5 au cadre 7 s'effectue avantageusement, comme symbolisé aux figures 4 et 5, par une opération dite de soudure miroir qui consiste à chauffer simultanément jusqu'au début de fusion une partie périphérique 8 de la grille 2 ou 5 d'une part, et une portion 9 du cadre 7 correspondant à la zone de fixation d'autre part, puis à rapprocher et serrer l'une contre l'autre la partie périphérique 8 et la portion 9 précitées de manière à exercer une pression relative symbolisée par les flèches P de la figure 5. L'opération de soudure miroir est conduite de telle manière que l'extrémité latérale 8 de la grille 2 ou 5 soit amenée à se plier à angle droit pour épouser la face interne correspondante du cadre 7, ce qui a pour avantages d'assurer une meilleure fixation de la grille et d'éviter toute fuite d'air entre grille et cadre. Avantageusement, plusieurs parties périphériques 8 et portions 9 correspondantes, et de préférence toutes les quatre, de la grille 2 ou 5 et du cadre 7 sont ainsi fixées entre elles. Comme représenté sur la figure 3, les deux grilles 2 et 5 sont fixées au cadre 7 de la manière qui vient d'être décrite. La même nature chimique (polypropylène) de la grille 2 ou 5 et du cadre 7 permet une fixation solide et durable. Lors de l'opération de soudure miroir, le ou les mats de non tissé sont apposés contre la ou les grilles 2 et/ou 5 correspondantes avec, le cas échéant, interposition de la manière décrite précédemment, de moyens d'adsorption 4 tels que, de préférence, tissu de carbone. En variante non représentée, le cadre est moulé autour de la grille 2 ou 5 ou des deux grilles 2 et 5 ainsi que sur le ou les médias filtrants 3 et/ou 6. Selon un aspect important de l'invention, les moyens d'adsorption 4, de préférence sous la forme d'un tissu de carbone activé, présentent sur un côté au moins, et avantageusement sur les quatre côtés, une étendue inférieure à celle de la grille 2 et/ou 5 ainsi que, de préférence, du média filtrant 3 et/ou 6. Ceci est visible à la figure 3 où l'on peut voir que les dimensions du tissu de carbone activé 4 sont inférieures à celle des grilles 2 et 5 et des médias filtrants 3 et 6. De la sorte, les moyens d'adsorption sont écartés du cadre 7. Ceci présente l'avantage que la présence des moyens d'adsorption ne perturbe pas la fixation des grilles au cadre et que lors de la récupération d'un filtre usagé, il est possible aisément en sectionnant la ou les grilles de récupérer les moyens d'adsorption, qui constituent un élément important dans le prix de revient d'un filtre, afin de les régénérer en vue de leur réemploi dans un nouveau filtre. Grâce à la constitution ainsi décrite du filtre, celuici présente des caractéristiques intéressantes de souplesse qui permettent de le courber momentanément, comme montré aux figures 6a et 6b, voire même de le vriller, afin d'introduire plus facilement le filtre dans un appareil de chauffage et/ou ventilation et/ou climatisation de véhicule automobile, ou de l'en extraire. Ceci est particulièrement avantageux lorsque, comme c'est très souvent le cas, l'accessibilité au logement du filtre est difficile. Les figures 7 et 8 illustrent un procédé préférentiel de fabrication d'un dispositif de filtration décrit précédemment. Des fibres de polypropylène d'une finesse de 1,7 dtex (diamètre 14 clam) coupées à une longueur de 40 mm sont introduites dans un mélangeur. Le mélange de fibres obtenu est ensuite introduit dans une démoteuse 10 puis dans un silo de stockage 11 avant d'être cardé au moyen d'une carde de type laine 12 à double peigneur équipée d'un brouilleur de type pêle-mêle afin d'obtenir un voile de carde isotrope. Le voile est, en sortie de carde, introduit dans un condenseur 13 pour former une nappe. Les paramètres de la carde et du condenseur sont choisis de manière à obtenir une nappe présentant une masse surfacique d'environ 20 à environ 150 g/m2. La nappe est déposée sur un tapis puis consolidée par une opération de liage hydraulique en 14. L'opération de liage hydraulique consiste à faire traverser la nappe disposée sur un tambour rotatif par des jets d'eau très fins sous haute pression (40 à 200 bars). En rebondissant sur le tambour, les jets d'eau provoquent un nouage des fibres conférant à la nappe une résistance mécanique importante sans pour autant en augmenter, de manière conséquente, la densité. Après passage dans un tunnel de séchage 15, la nappe est enroulée en 16. La nappe est ensuite reprise pour subir une opération de plissage en 18 et se trouve alors prête à être montée sur un support pour former le dispositif de filtration comme indiqué précédemment. Conformément à l'invention, le dispositif de filtration comporte une nappe en une seule couche. De la sorte, avec un nappe de 0,84 mm d'épaisseur, on a pu former un filtre présentant une masse surfacique de 66 g/m2 et de densité 0,07. Pour tester l'efficacité du filtre ainsi réalisé, on a placé ce dernier en travers d'une veine de section égale à 100 cm2, parcourue par un courant d'air chargé de particules à une vitesse de 20 cm/s. Les particules correspondent à une poudre dite poudre SAE fine qui est définie par la norme des Etats-Unis d'Amérique, référence SAE J 726 / ISO 5011. La concentration de particules est de 100 mg/m3. On constate, d'une part, que la perte de charge au travers du filtre n'est, dans ces conditions, que de 14 Pa et que, d'autre part, l'efficacité atteint 80 W. Par rapport aux dispositifs de filtration actuellement sur le marché, on a obtenu une efficacité comparable aux meilleurs d'entre eux avec un produit d'une densité beaucoup plus faible (0,07 contre 0,12 à 0,30) et engendrant une perte de charge nettement plus faible. Des tests d'endurance ont en outre démontré une plus grande stabilité dans le temps de l'efficacité du dispositif de filtration selon l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de filtration destiné à équiper un appareil d'aération et/ou de chauffage et/ou de climatisation, plus particulièrement pour un véhicule comportant un cadre, une grille et un média filtrant, caractérisé en ce que le cadre (7) et la grille (2, 5) sont souples. 2) Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille (2, 5) est réalisée en polypropylène. 3) Dispositif de filtration selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cadre (7) est en polypropylène. 4) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre (7) est en matériau mousse ou alvéolaire. 5) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le média filtrant (3, 6) comprend un mat de non tissé (3, 6) constitué d'un voile de carde. 6) Dispositif de filtration selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit mat de non tissé (3, 6) constitué d'un voile de carde est appliqué contre ladite grille (2, 5) sans lui être solidarisé. 7) Dispositif de filtration selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit voile de carde (3, 6) forme une nappe unique. 8) Dispositif de filtration selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit voile de carde (3, 6) est placé en amont de la grille (2, 5) en considérant le sens normal (F) de passage du gaz à filtrer. 9) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'adsorption de gaz (4) placés entre la grille (2, 5) et ledit mat de non tissé (3, 6). 10) Dispositif de filtration selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'adsorption (4) comportent un tissu de carbone activé. 11) Dispositif de filtration selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tissu de carbone activé est souple. 12) Dispositif de filtration selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'adsorption (4) comportent un lit de charbon activé. 13) Dispositif de filtration selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'un mat de non tissé (3, 6) constitué d'un voile de carde est disposé de part et d'autre des moyens d'adsorption (4). 14) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une seconde grille (5), dite grille d'entrée, est disposée en amont du mat de non tissé (3, 6). 15) Dispositif de filtration selon la revendication 14, caractérisé en ce que les deux grilles (2, 5) sont de même nature. 16) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la grille (2) et/ou la grille (5), le tissu de carbone activé (4) sont plissés. 17) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce qu'une partie au moins des dimensions du tissu de carbone (4), et de préférence toutes, sont inférieures à celles correspondantes de la ou des grille (s) (2, 5) ainsi qu'à celles du cadre (7) en sorte que, pour un côté au moins du tissu de carbone (4), celui-ci est, au moins partiellement, écarté du cadre (7). 18) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 5 à 17, caractérisé en ce que le mat de non tissé (3, 6) est à base de fibres longues dont la longueur est, de préférence, au moins égale à 38 mm. 19) Dispositif de filtration selon la revendication 18, caractérisé en ce que lesdites fibres longues présentent un diamètre moyen égal ou supérieur à 10 Hm. 20) Dispositif de filtration selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que lesdites fibres longues sont en matériau thermoplastique. 21) Dispositif de filtration selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdites fibres longues sont des fibres de polypropylène. 22) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre (7) est solidarisé à la grille (2, 5) par soudure miroir. 23) Dispositif de filtration selon la revendication 22, caractérisé en ce que le cadre (7) est solidarisé à la grille de sortie (2) et à la grille d'entrée (5) par soudure miroir. 24) Dispositif de filtration selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que tout ou partie des extrémités latérales (8) de la grille d'entrée (2) et/ou de la grille de sortie (5) sont recourbées de manière à suivre la ou les parois correspondantes du cadre (7). 25) Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que le cadre (7) est moulé sur la grille (2, 5). 26) Dispositif de filtration selon la revendication 25, caractérisé en ce que le cadre (7) est moulé sur la grille d'entrée (5), sur le mat de non tissé (3, 6) et sur la grille de sortie (2). 27) Dispositif de filtration selon l'une des revendications 14 à 26, caractérisé en ce qu'il présente une construction symétrique et en ce qu'il est réversible.