Brevet FR2919508A3 — publié le 20090206

FR 2919508 A3 20090206 FR 0756939 A 20070803 DISPOSITIF ET PROCEDE DE FILTRATION DE MICROPARTICULES CONTENUES DANS UN CIRCUIT DE CLIMATISATION DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne la filtration de l'air utilisé dans un circuit de climatisation et/ou de chauffage, tel que ceux utilisés dans les véhicules automobiles. Art antérieur et problème posé Dans le circuit de climatisation, tel que ceux utilisés dans les véhicules automobiles, on éprouve le besoin d'effectuer une filtration des particules ultrafines ou microparticules, c'est-à-dire celles dont le diamètre est compris entre 0,01 }gym et 1 }gym, sans toutefois introduire de grosses pertes de charge dans le circuit, lors de cette filtration de l'air. A l'heure actuelle, on connaît une solution plus ou moins performante permettant la filtration des particules ultrafines. Il s'agit de l'utilisation de filtre à nanofibres. Toutefois, cette technologie n'est toujours pas utilisée dans des produits commercialisés. En effet, un inconvénient majeur subsiste car ces nanofibres augmentent considérablement les pertes de charges d'un filtre par rapport à un filtre classique. De plus, les effets de ces nanofibres pourraient avoir sur le santé sont aujourd'hui mal connus. Il n'est donc y .: t 2919508 2 pas encore question de les utiliser pour l'application considérée. D'autres techniques sont utilisées pour tenter de filtrer des particules relativement fines. 5 Une première technique consiste à utiliser des filtres électrets à base de fibres, préalablement chargées électriquement, afin d'attirer les particules. Cette technique est bien connue, mais les dispositifs utilisés présentent une courte durée de vie et une 10 faible efficacité pour des particules ultrafines, ce qui limite leur utilisation. Une autre technique consiste à utiliser des systèmes électrostatiques, qu'on trouve actuellement sur le marché, et qui présentent, malgré tout, une 15 faible efficacité de filtration de particules inférieures à 1 pm. D'autre part, la demande de brevet 2 861 803 décrit un dispositif et un procédé de filtrage des particules contenues dans des gaz 20 d'échappement. La technique utilisée dans ce dispositif et ce procédé consiste à tenter d'agglomérer les particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion d'un véhicule automobile. Il utilise un moyen électrostatique comprenant une 25 électrode interne et une électrode externe à matière poreuse, alimentées en courant électrique. Les gaz d'échappement, ainsi que des amas de particules agglomérées, passent à travers une matière poreuse. Un moyen de récupération et un moyen d'élimination des 30 amas de particules est placé en aval de ce moyen électrostatique. Résumé de l'invention A cet effet, un premier objet de l'invention est un dispositif de filtration de microparticules contenues dans l'air d'une conduite d'un circuit de climatisation. Selon l'invention, le dispositif comprend, d'amont en aval, dans la conduite : un générateur de plasma froid pour charger électriquement les microparticules ; - un ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices ; et - un filtre mécanique à fibres pour filtrer les microparticules agglomérées les unes aux autres. Dans une première réalisation de l'invention, l'ensemble des fibres métalliques ou semiconductrices est relié électriquement à la masse. Dans une deuxième réalisation du dispositif, l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices est placé à une tension opposée à celle du générateur de plasma froid. Le dispositif selon l'invention peut présenter une configuration planaire, les trois éléments principaux étant plans et placés en travers dans la section de la conduite. Dans ce cas, il est prévu que le générateur de plasma froid soit constitué par une alternance de fils métalliques reliés à une haute tension et de plaques ou tiges reliées à la masse. Une deuxième configuration du dispositif est prévue axiale. Dans ce cas, il est prévu que le générateur de plasma soit constitué d'un fil central métallique, placé sous haute tension, l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices étant placé autour du fil central métallique. Un deuxième objet principal de l'invention est un procédé de filtration de microparticules contenues dans l'air d'une conduite d'un circuit de climatisation. Selon l'invention, le procédé comprend successivement les étapes suivantes : charger électriquement les microparticules ; -agglomérer ces microparticules ; et - filtrer les particules ainsi agglomérées. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description de deux réalisations de l'invention, accompagnée de trois figures représentants respectivement : - figure 1, schématiquement, le procédé selon l'invention ; - figure 2, schématiquement, une première réalisation du dispositif selon l'invention ; et - figure 3, schématiquement, une deuxième réalisation du dispositif selon l'invention. Description détaillée de deux réalisations de l'invention La figure 1 représente schématiquement le procédé selon l'invention. On y distingue principalement trois zones successives, 1, 2 et 3. La première zone 1 est une zone dans laquelle les particules ultrafines ou microparticules 5, en suspension dans l'air du circuit de climatisation et/ou de chauffage, sont chargées électriquement. Un générateur de plasma froid peut être utilisé et produit donc une zone ionisante 6, occupant toute la section de la conduite dans laquelle circule l'air. Ainsi, les microparticules 5 sont obligées de passer dans cette section de ionisation 6 où elles se chargent électriquement. La deuxième zone est destinée à réaliser l'agglomération de plusieurs microparticules 5 entre elles, pour former des agglomérats 7 de particules de taille supérieure à la taille moyenne des microparticules 5. Cette opération s'effectue dans une bande 8 des fibres métalliques ou semiconductrices occultant toute la section de la conduite et reliée électriquement à la masse. On peut également appliquer une tension électrique opposée à celle utilisée pour créer la zone ionisante 6. Enfin, la troisième zone 3 consiste à filtrer mécaniquement les agglomérats 7 ainsi formés, dans une zone de filtration 9, occupant aussi toute la section de la conduite dans laquelle évoluent les microparticules. La figure 2 montre une première réalisation concrète, dite "planaire", du procédé selon l'invention. En effet, à l'intérieur de la conduite, schématisée par le parallépipède 19, se trouve placé successivement dans les trois zones 1, 2 et 3, déjà énumérées, des moyens qui présentent une section planaire. Dans la zone 1 de chargement électrique des microparticules, se trouve un appareil constitué d'une alternance de fils métalliques parallèles 10, portés à haute tension et de plaquettes ou de tiges métalliques 11 qui sont elles reliées à la masse, ou à une tension opposée à celle des fils 10 mis sous haute tension. Un tel ensemble constitue donc un générateur de plasma. La zone 2 dans laquelle se produit l'agglomération des microparticules comprend un ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices placées dans toute la section de la conduite. On notera que cet ensemble de fibres 12 est relié à la masse. Enfin, dans la zone 3 où doit s'effectuer la filtration mécanique se trouve un filtre de technologie connue, tel que par exemple un filtre non tissé constitué d'un assemblage de fibres métalliques, naturelles ou synthétiques. En référence à la figure 3, une réalisation de conception axiale est également envisagée. Dans ce cas, la canalisation 19 permet de contenir un dispositif axial. La première zone 1 est matérialisée par un fil conducteur central 21, installé de manière longitudinale et axiale au milieu de la conduite 19. Autour de celui-ci est placé l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices 22, sous la forme d'un cylindre, correspondant à la deuxième zone d'agglomération de microparticules. Ainsi, les particules rentrent par la droite, à l'intérieur du manchon constitué par l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices 22 fermé à son extrémité gauche. Elles subissent les effets de ionisation près du fil conducteur central 21 et s'échappent à l'extérieur de l'ensemble de fils métalliques 22, tout en restant à l'intérieur de la conduite 19. Les agglomérats s'échappent donc vers la gauche dans la conduite 19 dans laquelle on place un filtre mécanique 23 pour réaliser la filtration des agglomérats de particules ainsi constitués. Dans tous les cas de figures, les microparticules chargées électriquement dans la première zone de chargement électrique sont acheminées par le flux gazeux traversant la conduite vers la deuxième zone d'agglomération. Les microparticules y sont attirées, notamment vers la structure constituée de l'ensemble de fils métalliques ou semiconducteurs, s'entrechoquent avec les fils et sont amenées à s'agglomérer entre elles. L'efficacité du phénomène d'agglomération, utilisé dans le dispositif selon l'invention, dépend de la taille caractéristique de l'ensemble de fibres métalliques et de sa porosité. Une adaptation des paramètres devra être faite en fonction des performances souhaitées. Concrètement, des agglomérats de microparticules d'une taille supérieure à 1 micromètre sont plus faciles à filtrer qu'avec un filtre mécanique classique. On note que d'autres systèmes de chargement électrique des microparticules peuvent être utilisés, tels que des systèmes de chargement utilisant la décharge électrique du type "couronne", des systèmes de chargement de particules utilisant la décharge électrique à barrière diélectrique (DBD) homogène ou filamentée, tous ces systèmes étant associés à l'enchevêtrement des fibres métalliques de l'ensemble de la zone de l'agglomération des microparticules. On note que la tension d'alimentation des éléments sous haute tension peut être positive ou négative. De plus, le courant qui les alimente peut être alternatif ou continu. Enfin, il est possible d'ajouter un filtre mécanique au charbon actif à la sortie du dispositif pour éliminer l'ozone généré par le dispositif selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration de microparticules (5) contenues dans l'air d'une conduite (9, 19) d'un circuit de climatisation, caractérisé en ce qu'il comprend successivement dans la conduite : un générateur de plasma froid pour charger électriquement les microparticules (5) ; - un ensemble en fibres métalliques ou semiconductrices (12, 22) ; et - un filtre mécanique (13, 23) pour filtrer les agglomérats (7) ainsi formés. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices (12, 22) est relié électriquement à la masse. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices (12, 22) est relié à une tension opposée à celle à laquelle est relié le générateur à plasma. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une configuration planaire, les trois éléments principaux, c'est-à-dire le générateur de plasma, l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices (12, 22) et le filtre mécanique (13, 23) étant de forme planaire sur toute la section de la conduite (19). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur de plasma estconstitué d'une alternance de fils métalliques (10) placés sous haute tension et des plaques ou tiges (11) reliées à la masse. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une configuration axiale, le générateur de plasma étant constitué par un fil conducteur électrique central (21) longitudinal et que l'ensemble de fibres métalliques ou semiconductrices (22) est réalisé sous la forme d'un cylindre placé autour du fil conducteur central (21). 7. Procédé de filtrage de microparticules (5) contenu dans l'air d'un circuit de climatisation et/ou de chauffage, caractérisé en ce qu'il présente les phases suivantes successives . charger électriquement les microparticules (5) ; - agglomérer les microparticules (5) en les faisant traverser une zone d'agglomération (2), - filtrer mécaniquement les agglomérats (7) ainsi formés.