Brevet FR2880285A1 — publié le 20060707

La présente invention concerne un dispositif de filtration d'air à paroi de canalisation rigide et un procédé de fabrication d'un tel dispositif. Elle s'applique en particulier à la filtration d'air circulant dans un véhicule automobile, notamment d'air climatisé ou non destiné à circuler dans l'habitacle du véhicule. Dans ce qui suit, en considérant qu'un élément a une épaisseur e et une masse volumique Mv, on qualifiera de "souple" un élément dont le produit de rigidité P vérifie la relation suivante, dite relation de souplesse: P=exMv0.3kg/m2, et de "rigide" un élément dont le produit de rigidité P vérifie la relation suivante, dite relation de rigidité : P=exMv>_0.5kg/m2. On connaît déjà, dans l'état de la technique, un dispositif de filtration d'air, du type comportant un média filtrant relié à un support comprenant au moins une paroi plane de canalisation d'air ayant une épaisseur el, une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P, =e, xMv, vérifiant la relation suivante, dite relation de rigidité : P ? 0. 5kg/m2; la paroi de canalisation rigide étant munie d'une face interne reliée au média filtrant, et d'une face externe reliée à un élément d'étanchéité souple ayant une dimension perpendiculaire à la paroi plane de canalisation d'air appelée épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P2 == e, x Mv, vérifiant la relation suivante, dite relation de souplesse: P, 0.3kg/m2. Habituellement, le dispositif de filtration d'air est logé dans un boîtier agencé dans le corps du véhicule automobile. La paroi de canalisation d'air, relativement rigide, contribue à la rigidification du dispositif de filtration d'air, tandis que l'élément d'étanchéité, relativement souple, permet d'éviter les fuites d'air entre le dispositif de filtration et le boîtier de logement. Il est connu de fabriquer un dispositif de filtration d'air du type précité notamment conformément aux étapes suivantes. La paroi de canalisation est reliée au média filtrant par soudage thermique de la face interne de cette paroi et d'une surface de jonction complémentaire du média filtrant. Cette opération de soudage se fait sans apport de matière. Or, lors de cette opération de soudage thermique, la paroi de canalisation perd sa forme initiale plane. En effet, sous l'effet de la chaleur, les extrémités de la paroi de canalisation se déforment. L'opération de soudage est donc généralement suivie d'une opération de chauffage de la face externe de la paroi de canalisation destinée à redresser les extrémités de cette paroi pour sensiblement rendre à la paroi de canalisation sa forme initiale plane, comme décrit dans la demande de brevet français FR 2 849 787.. Ensuite, on relie l'élément d'étanchéité à la paroi de canalisation par collage, , par exemple par une colle de type polyoléfine. Au cours de cette opération de collage, qui se fait donc avec apport de matière, tout d'abord, on applique la colle sur la face externe de la paroi de canalisation et sur une surface de jonction complémentaire de l'élément d'étanchéité en général en polyuréthane, puis, on presse l'une contre l'autre la face externe et la surface de jonction complémentaire. La surface de jonction peut aussi comporter un joint préencollé. Or, la colle n'est généralement pas recyclable. Son utilisation limite donc les possibilités de recyclage du dispositif de filtration. De plus, la colle présente dans certains cas une tenue à la chaleur insatisfaisante, ce qui peut limiter l'efficacité de l'étanchéité entre le dispositif de filtration et son boîtier de logement. L'invention a notamment pour but de s'affranchir des problèmes liés à l'utilisation de la colle. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de filtration d'air du type précité, où l'élément d'étanchéité est relié à la paroi de canalisation d'air par une soudure thermique sans apport de matière. L'élément d'étanchéité étant relié à la paroi de canalisation d'air par une soudure thermique plutôt que par de la colle, on facilite le recyclage du dispositif de filtration d'air. Par ailleurs, la soudure thermique permet généralement une meilleure cohésion de l'élément d'étanchéité avec la paroi de canalisation et une meilleure tenue à la chaleur que la colle. En particulier, la soudure thermique ne se dégrade pas aux températures élevées susceptibles d'être atteintes par un véhicule automobile en saison chaude. De plus, on a pu observer que, grâce à l'invention, la soudure thermique de l'élément d'étanchéité sur la paroi de canalisation ne provoque pas de déformation indésirable de la paroi de canalisation rigide mais au contraire corrige de façon satisfaisante les déformations engendrées par le soudage thermique du média filtrant sur la face interne de la paroi de canalisation. Un dispositif de filtration d'air selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: le produit de rigidité P, de la paroi de canalisation rigide est supérieur ou égal à lkg/m2, voire supérieur ou égal à 2kg/m2; le produit de rigidité P, de l'élément d'étanchéité souple est inférieur ou égal à 0,2kg/m2 et/ou supérieur ou égal à 0,05 kg/m2. en appelant hauteur d'un élément la dimension de cet élément parallèle à la direction d'un flux d'air destiné à traverser le média filtrant, la hauteur minimale de la paroi de canalisation d'air est supérieure à la hauteur maximale de l'élément d'étanchéité; l'épaisseur e, de l'élément d'étanchéité est supérieure à l'épaisseur e, de la paroi de canalisation rigide; le média filtrant est relié à la paroi de canalisation rigide par une soudure thermique sans apport de matière; le média filtrant est plié en accordéon, la paroi de canalisation étant dite transversale et s'étendant parallèlement aux plis du média filtrant; le média filtrant est plié en accordéon, la paroi de canalisation étant dite longitudinale et s'étendant perpendiculairement aux plis du média filtrant; - le support comprend des première et seconde parois de canalisation rigides sensiblement parallèles, entre lesquelles s'étend le média filtrant, et des premier et second éléments d'étanchéité vérifiant la relation de souplesse, s'étendant parallèlement aux première et seconde parois de canalisation et reliés respectivement à ces première et seconde parois de canalisation par une soudure thermique sans apport de matière; - la paroi de canalisation comporte au moins deux parties de hauteurs différentes, l'élément d'étanchéité présentant une hauteur évoluant de façon sensiblement identique à celle de la paroi de canalisation; et - le média filtrant, la paroi de canalisation et l'élément d'étanchéité sont tous fabriqués en polymère thermoplastique, de préférence en un même polymère thermoplastique. - le polymère thermoplastique est choisi parmi un polypropylène, un polyéthylène, un polyamide, un polyester et un polycarbonate. tous les composants sont fabriqués en un même polymère thermoplastique. On notera par ailleurs que, grâce à l'invention, il est possible d'optimiser le procédé de fabrication du dispositif de filtration d'air. Ainsi, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif de filtration d'air comprenant un média filtrant relié à un support comprenant au moins une paroi plane de canalisation d'air ayant une épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P, =e, xMv, vérifiant la relation suivante, dite relation de rigidité : P, 0.5kg/m2; la paroi de canalisation rigide étant munie d'une face interne reliée au média filtrant, et d'une face externe reliée à un élément d'étanchéité souple ayant une dimension perpendiculaire à la paroi plane de canalisation d'air appelée épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P2 = e, xMv2 vérifiant la relation suivante, dite relation de souplesse: P, . Ainsi, grâce au procédé de l'invention, une même opération de chauffage permet à la fois de redresser la paroi de canalisation et de relier l'élément d'étanchéité à cette paroi de canalisation. De plus, il n'y a pas d'apport de matière. L'invention permet donc de réduire le coût et le temps de fabrication du dispositif de filtration d'air. De préférence, le procédé selon l'invention comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'opération de soudage thermique de la face interne de la paroi de canalisation est une opération choisie parmi une opération de soudage miroir et une opération de soudage par un rayonnement infra-rouge; et - l'opération de chauffage de la face externe de la paroi de canalisation fait partie d'une opération de soudage thermique choisie parmi une opération de soudage miroir, une opération de soudage par un rayonnement infra-rouge et une opération de soudage par ultra-sons. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de filtration d'air selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 d'un dispositif de filtration d'air selon un second mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de filtration d'air selon un premier mode de réalisation de l'invention, désigné par la référence générale 10. Le dispositif de filtration 10 est destiné par exemple à être agencé dans une installation de circulation d'air dans un véhicule automobile, afin notamment d'approvisionner un habitacle de ce véhicule en air climatisé ou non. A cet effet, le dispositif de filtration 10 est habituellement logé dans un boîtier (non représenté) agencé dans le corps du véhicule automobile. Le dispositif de filtration 10 comporte un média filtrant 12 de type classique, plié en accordéon et relié à un support 14. La direction et le sens d'écoulement de l'air à travers ce média filtrant 12 sont représentés par une flèche F sur les figures. Le média filtrant 12 est constitué par exemple d'un matériau multicouche porté, le cas échéant, par des grilles non représentées, et comporte avantageusement des moyens de filtration de particules et/ou de gaz. Afin de faciliter le recyclage du dispositif 10, le média filtrant 12 est de préférence entièrement fabriqué en matériau synthétique thermoplastique, plus particulièrement, dans l'exemple décrit, en polypropylène. Le support 14 comporte deux parois planes 16 sensiblement parallèles, dites parois longitudinales de canalisation d'air, entre lesquelles le média filtrant 12 s'étend. Ces parois longitudinales 16 s'étendent sensiblement perpendiculairement aux plis du média filtrant 12. Elles sont munies chacune d'une face interne 161 reliée à une surface de jonction complémentaire (non représentée) du média filtrant 12 sans apport de matière, par une soudure thermique. Le support 14 comporte en outre deux parois planes 20, sensiblement parallèles, dites parois transversales de canalisation d'air. Ces parois transversales 20 s'étendent sensiblement parallèlement aux plis du média filtrant 12. Elles sont munies chacune d'une face interne 201 reliée à une surface de jonction complémentaire (non représentée) du média filtrant 12 sans apport de matière, par une soudure thermique. Les parois longitudinales 16 et transversales 20 de canalisation d'air sont destinées à canaliser, vers le média filtrant 12, l'air traversant le dispositif de filtration 10. Dans ce qui suit, on appellera épaisseur d'un élément sa dimension moyenne perpendiculaire à la direction générale F d'écoulement d'air. Par ailleurs, on appellera hauteur d'un élément sa dimension parallèle à la direction générale F d'écoulement d'air. Les parois de canalisation 16, 20 sont relativement rigides de façon que le produit P =e, xMv, , dit produit de rigidité, vérifie la relation suivante, dite relation de rigidité : P,>0.5kg/m2, e, étant l'épaisseur de la paroi de canalisation 16, 20 mesurée perpendiculairement à sa face interne 161, 201, et Mv, étant la masse volumique de la paroi de canalisation 16, 20. De préférence, P est supérieur à I kg / m2, voire supérieur à 2kg / m2. Des parois de canalisation 16, 20 ont été réalisées en polypropylène ayant les caractéristiques suivantes: Ex 1: e, = 2,5mm, Mv, = 910kg / m 3, P, = 2.3kg / m2 Ex 2: e, =5mm, Mv, =140kg/m 3, P2 =0, 7kg/m2 Ex3: e, =1,5mm,Mv1 =910kg/m3, P, =1,4kg/m2 Les parois de canalisation longitudinales 16 et transversales 20 sont généralement fabriquées dans un matériau synthétique thermoplastique, de préférence en polypropylène. Dans l'exemple représenté, le dispositif de filtration 10 est muni de moyens 22 5 formant détrompeur destinés à coopérer avec des moyens complémentaires ménagés sur le boîtier de logement. Les moyens 22 formant détrompeur sont agencés sur les parois longitudinales 16 de canalisations. A cet effet, les parois longitudinales 16 comportent des parties de hauteurs 10 différentes, à savoir deux parties hautes 16A et trois parties basses 16B. On notera que la hauteur des plis du média filtrant 12 est variable, ce média filtrant 12 comportant des plis de faible hauteur correspondant sensiblement à la hauteur des parties basses 16B et des plis de grande hauteur correspondant sensiblement à la hauteur des parties hautes 16A. Afin d'assurer l'étanchéité entre le dispositif 10 de filtration d'air et le boîtier de logement, un élément d'étanchéité longitudinal 24 est fixé sur chaque paroi longitudinale 16 et un élément d'étanchéité transversal 26 est fixé sur chaque paroi transversale 26. Les éléments d'étanchéité 24, 26 ont par exemple des sections rectangulaires. Chaque paroi de canalisation 16, 20 est munie d'une face externe 16E, 20E reliée à l'élément d'étanchéité correspondant 24, 26, sans apport de matière, par une soudure thermique. Les éléments d'étanchéité 24, 26 sont relativement souples de façon que le produit de rigidité P, = e, x Mv, vérifie la relation de souplesse: P. 0.3kg/m2, e2 étant l'épaisseur d'un élément d'étanchéité 24, 26 correspondant à la dimension de cet élément 24, 26 perpendiculaire à la paroi de canalisation 16, 20 qui le porte, et Mv, étant la masse volumique de l'élément d'étanchéité 24, 26. Les éléments d'étanchéité 24, 26 sont fabriqués dans un matériau synthétique thermoplastique, de préférence en polypropylène. Des éléments d'étanchéité 24, 26 ont été réalisés en polypropylène ayant les caractéristiques suivantes: Ex 4: e, = 2mm, Mv2 = 3kg / m 3, P, = 0,06kg / m2 Ex 5: e2 =2mm, Mv2 =100kg/m3, P, =0,2kg/m2 Ex 6: e, =3mm, Mv2 =60kg/m3, P, =0,18kg/m2 Ex 7: e, = 5mm, Mi?, = 40kg / m 3, P, = 0,2kg / m2 Des dispositifs de filtration ont été réalisés en associant les parois de canalisation selon les exemples Ex 1 à Ex 3 aux éléments d'étanchéité selon les 5 exemples Ex 4 à Ex 7. Ainsi, le dispositif de filtration d'air est avantageusement fabriqué entièrement en polypropylène et donc facilement recyclable. Dans le premier mode de réalisation décrit en référence à la figure 1, chaque élément d'étanchéité 24, 26 a une hauteur inférieure à la hauteur minimale de la paroi longitudinale 16, 20 correspondante. De manière plus générale, la hauteur maximale de chaque élément d'étanchéité 24, 26 est inférieure à la hauteur minimale de la paroi de canalisation d'air 16, 20 correspondante. Par ailleurs, l'épaisseur e, de chaque élément d'étanchéité 24, 26 est généralement supérieure à l'épaisseur e, de la paroi de canalisation d'air 16, 20 correspondante. On décrira ci-dessous un procédé selon l'invention pour la fabrication du dispositif de filtration 10. Tout d'abord, on relie le média filtrant 12 à chaque paroi de canalisation 16, 20, de forme initialement plane, par une opération classique de soudage thermique qui est habituellement une opération de soudage miroir ou une opération de soudage par un rayonnement infra-rouge ou une opération de soudure par ultra-sons. Au cours du soudage thermique, la face interne 161, 201 de chaque paroi de canalisation 16, 20 est soudée avec la surface de jonction complémentaire du média filtrant 12. Bien entendu, les matériaux synthétiques constituant le média filtrant 12 et les 25 parois 16, 20 sont choisis de façon à autoriser leur soudage thermique. On observe que, lors du soudage thermique, les parois de canalisation 16, 20 tendent à se déformer, notamment à leurs extrémités. Ensuite, on fixe les éléments d'étanchéité 24, 26 sur les parois de canalisation 16, 20. Pour cela, on relie les éléments d'étanchéité 24, 26 à la face externe 16E, 20E des parois de canalisation 16, 20 par une opération classique de soudage thermique qui est habituellement une opération de soudage miroir ou une opération de soudage par un rayonnement infra-rouge ou une opération de soudure par ultra-sons. Afin de réaliser lesdites opérations de soudage, on se reportera utilement aux conditions opératoires décrites dans la demande de brevet français FR 2 843 787. Cette opération de soudage comporte une opération de chauffage de la face externe 16E, 20E des parois de canalisation '16, 20. Or, on observe que cette opération de chauffage de la face externe 16E, 20E des parois 16, 20 permet de corriger de façon satisfaisante les déformations engendrées par le soudage thermique du média filtrant 12 sur les paroi de canalisation 16, 20. On réalise donc simultanément le soudage des éléments d'étanchéité 24, 26 sur les parois de canalisation 16, 20 et le redressage des extrémités déformées de ces parois 16, 20. Sur la figure 2, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par des références identiques. Dans le second mode de réalisation, décrit en référence à cette figure 2, le dispositif de filtration 10 ne comporte pas de parois de canalisation transversales. Le dispositif de filtration 10 comporte des parois de canalisation longitudinales 16 sur lesquelles des éléments d'étanchéité longitudinaux 24 sont soudés thermiquement. La hauteur de chaque élément d'étanchéité longitudinal 24 évolue de façon sensiblement identique à celle de la paroi de canalisation 16 auquel il est relié. De préférence, les hauteurs des éléments d'étanchéité 24 et des parois de canalisation 16 coïncident entre elles sur toute la longueur de ces éléments. Ainsi, chaque élément d'étanchéité 24 forme avec la paroi longitudinale de canalisation 16 correspondante une paroi bi-couche. On notera que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. En effet, le dispositif de filtration 10 pourrait notamment être fabriqué avec n'importe quel matériau habituel. Par exemple, le média filtrant 12 pourrait comporter du charbon actif en grain plutôt que d'être entièrement fabriqué en polypropylène. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration d'air (10), du type comportant un média filtrant (12) relié à un support (14) comprenant au moins une paroi plane (16, 20) de canalisation d'air rigide ayant une épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P, =e, xMv, vérifiant la relation suivante, dite relation de rigidité : P,0.5kg/m2; la paroi de canalisation rigide (16, 20) étant munie d'une face interne (161, 201) reliée au média filtrant, et d'une face externe (16E, 20E) reliée à un élément d'étanchéité souple 10 (24, 26) ayant une dimension perpendiculaire à la paroi plane de canalisation rigide appelée épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P, =e, xMv, vérifiant la relation suivante, dite relation de souplesse: P2 _ 2. Dispositif de filtration d'air (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de rigidité P de la paroi de canalisation rigide (16, 20) est supérieur ou égal à l kg / m2, voire supérieur ou égal à 2kg / m2. 3. Dispositif de filtration d'air (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 20 ce que le produit de rigidité P, de l'élément d'étanchéité souple (24, 26) est inférieur ou égal à 0,2 kg/m2 et/ou supérieur ou égal à 0,05kg/m2. 4. Dispositif de filtration d'air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en appelant hauteur d'un élément la dimension de cet élément parallèle à la direction d'un flux d'air (F) destiné à traverser le média filtrant (12), la hauteur minimale de la paroi de canalisation rigide (16, 20) est supérieure à la hauteur maximale de l'élément d'étanchéité (24, 26). 5. Dispositif de filtration d'air (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur e, de l'élément d'étanchéité (24, 26) est supérieure à l'épaisseur e, de la paroi de canalisation rigide (16, 20). 6. Dispositif de filtration d'air (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le média filtrant (12) est relié à la paroi de canalisation rigide (16, 20) par une soudure thermique sans apport de matière. 7. Dispositif de filtration d'air (10) selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (14) comprend des première et seconde parois (16) de canalisation rigides sensiblement parallèles, entre lesquelles s'étend le média filtrant (12), et des premier et second éléments d'étanchéité (24) vérifiant la relation de souplesse, s'étendant parallèlement aux première et seconde parois de canalisation (16) et reliés respectivement à ces première et seconde parois de canalisation (16) par une soudure thermique sans apport de matière. 8. Dispositif de filtration d'air (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le média filtrant (12), la paroi de canalisation (16, 20) et l'élément d'étanchéité (24, 26) sont tous fabriqués en polymère thermoplastique, de préférence en un même polymère thermoplastique. 9. Dispositif de filtration d'aire (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le polymère thermoplastique est choisi parmi un polypropylène, un polyéthylène, un polyamide, un polyester et un polycarbonate. 10. Dispositif de filtration d'air (10) selon la revendication 9 caractérisé en ce que tous ses composants sont fabriqués en un même polymère thermoplastique. 11. Procédé de fabrication d'un dispositif de filtration d'air (10) comportant un média filtrant (12) relié à un support (14) comprenant au moins une paroi plane (16, 20) de canalisation d'air ayant une épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P, =e, xMv, vérifiant la relation suivante, dite relation de rigidité : P, 0. 5kg/m2; la paroi de canalisation rigide (16, 20) étant munie d'une face interne (161, 201) reliée au média filtrant, et d'une face externe (16E, 20E) reliée à un élément d'étanchéité souple (24, 26) ayant une dimension perpendiculaire à la paroi plane de canalisation rigide appelée épaisseur e, , une masse volumique Mv, et un produit de rigidité P, = e, xMv, vérifiant la relation suivante, dite relation de souplesse: P, S0.3kg/m2; dans lequel: - on relie le média filtrant (12) à la paroi de canalisation (16, 20), de forme initialement plane, notamment par une opération de soudage thermique, sans apport de matière, de la face interne (161, 201) de la paroi de canalisation (16, 20) avec une surface de jonction complémentaire du média filtrant (12), puis on réalise une opération de chauffage de la face externe (16E, 20E) de la paroi de canalisation (16, 20) de façon à redresser des extrémités de cette paroi déformées par l'opération de soudage thermique précédente pour sensiblement rendre à la paroi de canalisation (16, 20) sa forme initiale plane, caractérisé en ce que: - cette opération de chauffage est réalisée de façon à souder thermiquement l'élément d'étanchéité (24, 26) avec la paroi de canalisation (16, 20). 12. Procédé de fabrication d'un dispositif de filtration d'air (10) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'opération de soudage thermique de la face interne (161, 20I) de la paroi de canalisation (16, 20) est une opération choisie parmi une opération de soudage miroir, une opération de soudage par un rayonnement infra-rouge et une opération de soudage par ultra-sons. 13. Procédé de fabrication d'un dispositif de filtration d'air (10) selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'opération de chauffage de la face externe (16E, 20E) de la paroi de canalisation fait partie d'une opération de soudage thermique choisie parmi une opération de soudage miroir, une opération de soudage par un rayonnement infra-rouge et une opération de soudage par ultra-sons.