Brevet FR2935301A1 — publié le 20100305

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE L'AIR ENTRANT DANS UN HABITACLE DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne, de façon générale, 5 le domaine du traitement de l'air. Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un dispositif de traitement de l'air entrant dans un habitacle de véhicule automobile. En effet, divers polluants, particulaires et 10 gazeux, par exemple des aldéhydes, des alcanes, ou des aromatiques, sont susceptibles d'entrer dans un habitacle de véhicule automobile, en particulier via les systèmes de ventilation qui équipent ces véhicules. Ce dispositif comprend un boîtier qui comporte une 15 entrée d'air à traiter et une sortie d'air traité vers l'habitacle, et inclut un moyen de ventilation susceptible de définir un flux d'air dans le boîtier, de l'entrée d'air à traiter vers la sortie d'air traité, et, dans ledit boîtier, au moins un premier moyen de 20 filtration de polluants présents dans l'air, qui est constitué d'un filtre à air. Un tel dispositif est bien connu de l'homme du métier, et est utilisé classiquement dans les véhicules automobiles. 25 Toutefois, les dispositifs actuels proposent des moyens de filtration qui ne sont pas tout à fait satisfaisants, pour différentes raisons. Les filtres à air tels qu'utilisés aujourd'hui se saturent rapidement en polluants, et notamment avant 30 l'échéance de la période d'entretien du véhicule telle qu'indiquée par le constructeur automobile. Or, une fois saturé, un tel filtre ne retient plus les nouveaux polluants avant leur entrée dans l'habitacle. Ainsi, la prestation de traitement des polluants n'est pas suffisamment maintenue dans le temps. Un autre inconvénient des filtres à air utilisés aujourd'hui est leur sélectivité limitée qui ne permet pas de retenir tous les polluants présents dans l'air. D'autre part, ces filtres à air retiennent des particules polluantes présentes dans l'air, qui peuvent alors interagir avec les gaz polluants retenus aussi par le filtre, et ainsi générer des mauvaises odeurs. En outre, utilisés dans un système de climatisation de l'air, les filtres à air actuels présentent une efficacité réduite en présence de vapeur d' eau. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de traitement de l'air entrant dans un habitacle de véhicule automobile exempt de l'une au moins des limitations précédemment évoquées, et en particulier qui permette d'empêcher l'entrée dans l'habitacle de la quasi-totalité des polluants gazeux et particulaires de l'air extérieur et qui présente une efficacité de traitement améliorée dans le temps. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il inclut en outre dans ledit boîtier au moins un second moyen de filtration de polluants présents dans l'air, qui comprend un catalyseur et des moyens pour appliquer à ce catalyseur un courant non faradique. L'application d'un faible courant non faradique sur certains supports permet d'augmenter l'activité d'un catalyseur fonctionnant à faible température. On parle d'effet NEMCA, acronyme pour l'anglais � Non-faradaic Electrochemical Modification of Catalytic Activity �. L'invention propose de coupler un filtre à air à un catalyseur assisté par promotion électrochimique. Elle permet ainsi d'augmenter l'efficacité du traitement de l'air entrant dans l'habitacle, notamment en permettant la conversion de plus de polluants gazeux que dans l'art antérieur. En outre, le dispositif de l'invention offre une 10 efficacité qui se maintient entre deux périodes d'entretien du véhicule. Selon l'invention, le filtre à air est par exemple constitué d'un adsorbant choisi parmi le charbon actif, les zéolithes, un oxyde de métal tel que l'alumine, ou 15 d'une combinaison de ces adsorbants. De préférence, le filtre à air est fait de charbon actif. Le filtre à air peut être notamment sous la forme d'un monolithe, d'une mousse, de fibres non tissées, de nid d'abeille, ou de grains. 20 Il existe des filtres adaptés à la filtration des polluants particulaires et des filtres adaptés à la filtration à la fois des polluants particulaires et des polluants gazeux. Ces derniers sont appelés filtres combinés. Dans l'invention, le filtre à air est de 25 préférence un filtre combiné. Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre un pré-filtre pour filtrer des particules polluantes présentes dans l'air, ledit pré-filtre étant disposé entre l'entrée d'air et le filtre à air. 30 Selon une version préférentielle de l'invention, ledit au moins un second moyen de filtration inclut une première électrode conductrice comprenant le catalyseur, et, pour appliquer à ce catalyseur un courant non faradique, un électrolyte solide, et une seconde électrode conductrice. Par exemple, la première électrode conductrice est 5 constituée par un film poreux conducteur comprenant le catalyseur. Par � poreux �, on entend de surface irrégulière permettant de stocker les polluants. On entend par � conducteur �, qui permet le 10 passage d'un courant électrique. Le catalyseur est par exemple préalablement déposé, sous forme de poudre, sur ledit film poreux. Le film poreux est constitué de tout matériau électriquement conducteur et adapté à la mise en oeuvre de 15 la présente invention, et est par exemple constitué d'aluminium ou d'or. Le catalyseur est de préférence constitué d'un métal, qui peut notamment être sous forme de poudre, et par exemple de particules d'or. 20 La seconde électrode peut être avantageusement constituée de métal tel qu'un métal de transition, par exemple le platine Pt ou l'argent Ag, ou d'oxyde de métal, tel qu'un oxyde de métal de transition, ou encore d'un mélange de ceux-ci. 25 La seconde électrode et/ou l'électrolyte peuvent également être poreux. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un second moyen de filtration a une forme cylindrique qui est constituée par la seconde électrode 30 de forme cylindrique, entourée de l'électrolyte solide, entouré lui-même de la première électrode. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un second moyen de filtration a une forme plane constituée par la première électrode disposée sur une première face de l'électrolyte solide qui est sous forme de feuillet plan, la seconde électrode étant disposée sur une seconde face, opposée à la première face, de l'électrolyte. De manière avantageuse, l'électrolyte peut être constitué de zircone stabilisé à l'oxyde d'yttrium. De préférence, les premier et second moyens de filtration occupent ensemble, au sein du boîtier, un volume compris entre 1000 et 2000 cm3, et tout préférentiellement de l'ordre de 1500 cm3. Le dispositif comprend en outre un moyen d'alimentation dudit au moins un second moyen de filtration en un potentiel électrique, la première électrode et la seconde électrode étant chacune reliées à une borne du moyen d'alimentation. Le moyen d'alimentation peut être relié à une 20 batterie du véhicule automobile. Le potentiel électrique appliqué au dit au moins un second moyen de filtration est de préférence de l'ordre de quelques millivolts à quelques volts. Par exemple, le second moyen de filtration est soumis à une 25 tension de l'ordre de 3 volts pour une intensité de courant de l'ordre de 500 microampères. D'après une version particulière de l'invention, le dispositif inclut au moins une rangée de seconds moyens de filtration. Cette rangée est de préférence 30 disposée entre le filtre à air et la sortie d'air. La mise en oeuvre d'une ou plusieurs rangées permet d'augmenter encore l'efficacité du traitement de l'air. Au moins un second moyen de filtration peut aussi être disposé au sein du filtre à air qui est par exemple sous forme de mousse ou de monolithe. Le dispositif peut comprendre en outre un moyen de chauffage de l'air dans le boîtier, tel qu'un aérotherme. Selon une version avantageuse de l'invention, ledit au moins un second moyen de filtration de polluants peut être disposé à proximité dudit moyen de chauffage, de manière à ce que ledit au moins un second moyen de filtration bénéficie de la chaleur dégagée par le moyen de chauffage, et de préférence entre l'entrée d'air et le moyen de chauffage de l'air. En effet, dans ce cas, les températures plus hautes trouvées à proximité du moyen de chauffage permettent d'augmenter encore un peu plus l'activité catalytique. En outre, le dispositif selon l'invention peut inclure un moyen de refroidissement de l'air dans le boîtier, tel qu'un évaporateur. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, 20 le dispositif peut être intégré dans un plafonnier du véhicule automobile. On entend par plafonnier un appareil d'éclairage électrique fixé au plafond d'un véhicule automobile. L'invention concerne également un procédé de 25 traitement de l'air entrant dans un habitacle de véhicule automobile. Ce procédé met en oeuvre un dispositif selon l'invention. Il comprend des opérations de circulation d'air dans le boîtier, définie par le moyen de ventilation, de l'entrée d'air à traiter vers la sortie 30 d'air traité ; et de filtration des polluants présents dans l'air entré dans le boîtier, avant sa sortie de celui-ci, par passage de l'air à travers ledit au moins un premier moyen de filtration et à travers ledit au moins un second moyen de filtration. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'air entre dans le boîtier et est mis en circulation dans ce boîtier par un pulseur d'air, l'air mis en circulation est filtré à travers ledit au moins un premier moyen de filtration et ledit au moins un second moyen de filtration, l'air filtré est refroidi et séché par le moyen de refroidissement tel qu'un évaporateur, et est éventuellement chauffé par le moyen de chauffage tel qu'un aérotherme, et l'air ainsi traité est évacué du boîtier vers l'habitacle en passant par la sortie d'air. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en coupe un mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - les figures 2 et 3 représentent schématiquement en coupe chacune un mode de réalisation d'un second moyen de filtration selon l'invention ; et - la figure 4 représente schématiquement en coupe une configuration selon l'invention du premier moyen de 25 filtration et de seconds moyens de filtration. La figure 1 montre un dispositif qui est un système de climatisation de véhicule automobile, et par exemple un boîtier HVAC, acronyme utilisé pour l'anglais � Heating, Ventilating, and Air Conditioning �, c'est-à- 30 dire un boîtier de chauffage, ventilation, et conditionnement d'air. Ce dispositif inclut un boîtier 1 présentant une entrée 2 d'air et des sorties 3 d'air, un pulseur 4 d'air, des moyens 5 de filtration, un évaporateur 6, et un aérotherme 7. Les moyens 5 de filtration occupent de préférence un volume de l'ordre de 1500 cm3 En fonctionnement, le pulseur 4 d'air définit un flux d'air, indiqué par les doubles flèches, de l'entrée 2 vers les sorties 3. Les sorties 3 débouchent dans l'habitacle 8 du véhicule automobile. L'air qui pénètre dans le boîtier 1 par l'entrée 2 est dirigé, grâce au pulseur 4 d'air, d'abord vers les moyens 5 de filtration. L'air, après avoir traversé ces moyens 5 de filtration, est dirigé vers l'évaporateur 6 pour y être refroidi et séché, puis vers l'aérotherme 7 pour y être éventuellement chauffé. Enfin, l'air ainsi traité est dirigé vers l'habitacle 8 via les sorties 3 d'air traité. L'originalité de l'invention se situe plus particulièrement au niveau des moyens 5 de filtration, qui incluent selon l'invention un filtre à air et un second moyen de filtration. De manière avantageuse, ces moyens 5 peuvent être constitués d'une alternance de filtres à air et de seconds moyens de filtration, ce qui permet notamment d'optimiser l'espace dans le boîtier 1. Un second moyen de filtration selon l'invention est représenté à la figure 2. Il inclut un film 9 poreux conducteur sur lequel ont été déposées des particules de catalyseur, un électrolyte 10 solide, et une électrode conductrice 11. Le film 9 et l'électrode 11 sont chacun reliés à une borne d'un générateur électrique 12. Dans cette figure 2, le second moyen de filtration est sous forme plane. Sous cette forme, plusieurs seconds moyens de filtration peuvent former un filtre sous forme de nid d'abeille, de monolithe, ou de toute autre forme. A la figure 3, le second moyen de filtration est sous forme cylindrique : l'électrode conductrice 11 cylindrique au centre, l'électrolyte 10 autour de cette électrode 11 étant lui-même entouré du film 9 contenant le catalyseur. Selon l'invention, le second moyen de filtration est tout préférentiellement sous forme cylindrique en ce que cette configuration est la plus simple à fabriquer et également la plus simple à mettre en oeuvre, et en ce qu'elle permet de n'avoir qu'une faible perte de charge. La figure 4 représente une configuration possible pour la disposition de plusieurs seconds moyens 13 de filtration par rapport à un filtre 14 à air combiné, c'est-à-dire adapté à la filtration des polluants gazeux et des particules polluantes. Une telle configuration est adaptée à être mise en place dans un boîtier tel que le boîtier 1 représenté à la figure 1, en lieu et place des moyens 5 de filtration, de telle manière que l'air traverse ces moyens de filtration dans le sens indiqué par les doubles flèches. Une telle configuration peut être miniaturisée pour former un réseau en fil très fin. La rangée de seconds moyens 13 placée en aval du filtre 14 permet d'éviter l'empoisonnement du catalyseur par les particules polluantes présentes dans l'air. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un traitement séparé des particules polluantes et des polluants gazeux peut être réalisé. Il faut alors placer un pré-filtre en amont du filtre à air. Ce pré-filtre traite uniquement les particules polluantes. Le filtre à air peut être un monolithe ou une mousse, et par exemple être constitué de zéolithes, d'alumine, et/ou de charbon actif. Dans ce cas, soit plusieurs seconds moyens de filtration, chacun composé des trois couches : électrode conductrice, électrolyte solide, et film poreux conducteur avec particules de catalyseur déposées, sont déposés au sein du filtre à air, soit une rangée de seconds moyens de filtration cylindriques est disposée en aval du filtre à air. Le filtre à air peut autrement être composé de fibres de charbon actif. Dans ce cas, une rangée de seconds moyens de filtration cylindriques est disposée en aval du filtre à air. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans tout véhicule automobile, et en particulier dans un système HVAC ou dans un plafonnier de véhicule automobile. REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement de l'air entrant dans un habitacle (8) de véhicule automobile, ledit dispositif comprenant un boîtier (1) qui comporte une entrée (2) d'air à traiter et une sortie (3) d'air traité vers l'habitacle (8), ledit dispositif incluant : un moyen (4) de ventilation susceptible de définir un flux d'air dans le boîtier (1), de l'entrée (2) d'air à traiter vers la sortie (3) d'air traité, et - dans ledit boîtier (1), au moins un premier moyen (5) de filtration de polluants présents dans l'air, qui est constitué d'un filtre à air, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il inclut en outre dans ledit boîtier (1) au moins un second moyen (5) de filtration de polluants présents dans l'air, qui comprend un catalyseur et des moyens pour appliquer à ce catalyseur un courant non faradique. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un second moyen (5) de filtration inclut une première électrode (9) conductrice comprenant le catalyseur, un électrolyte (10) solide, et une seconde électrode (11) conductrice. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la première électrode (9) conductrice est constituée par un film poreux conducteur comprenant le catalyseur, qui a par exemple été préalablement déposé, sous forme de poudre, sur ledit film. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ledit au moins un second moyen (5) de filtration a une forme cylindrique qui est constituée par la seconde électrode (11) de forme cylindrique, entourée del'électrolyte (10) solide, entouré lui-même de la première électrode (9). 5. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ledit au moins un second moyen (5) de filtration a une forme plane constituée par la première électrode (9) disposée sur une première face de l'électrolyte (10) solide qui est sous forme de feuillet plan, la seconde électrode (11) étant disposée sur une seconde face, opposée à la première face, de l'électrolyte (10). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l'électrolyte (10) est constitué de zircone stabilisé à l'oxyde d'yttrium. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel les moyens pour appliquer au catalyseur un courant non faradique comprennent un moyen (12) d'alimentation dudit au moins un second moyen (5) de filtration en un potentiel électrique, la première électrode (9) et la seconde électrode (11) étant chacune reliées à une borne du moyen (12) d'alimentation. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, incluant au moins une rangée de seconds moyens de filtration, disposée de préférence entre le filtre à air et la sortie (3) d'air. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel au moins un second moyen (5) de filtration est disposé au sein du filtre à air qui est par exemple sous forme de mousse ou de monolithe. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre un moyen (7) de chauffage de l'air dans le boîtier (1) ; et dans lequelledit au moins un second moyen (5) de filtration de polluants est disposé à proximité dudit moyen (7) de chauffage, de manière à ce que ledit au moins un second moyen (5) de filtration bénéficie de la chaleur dégagée par le moyen (7) de chauffage, et de préférence entre l'entrée (2) d'air et le moyen (7) de chauffage de l'air. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre un pré-filtre pour filtrer des particules polluantes présentes dans l'air, ledit pré-filtre étant disposé entre l'entrée (2) d'air et le filtre à air. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant en outre, dans le boîtier (1), un moyen (6) de refroidissement de l'air, tel qu'un évaporateur. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, qui est adapté à être intégré dans un plafonnier du véhicule automobile. 14. Procédé de traitement de l'air entrant dans un habitacle (8) de véhicule automobile, mettant en oeuvre un dispositif tel que décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comprenant des opérations de : - circulation d'air dans le boîtier (1), définie 25 par le moyen (4) de ventilation, de l'entrée (2) d'air à traiter vers la sortie (3) d'air traité ; et - filtration des polluants présents dans l'air entré dans le boîtier (1), avant sa sortie de celui-ci, par passage de l'air à travers ledit au moins un premier 30 moyen (5) de filtration et à travers ledit au moins un second moyen (5) de filtration. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel : - l'air entre dans le boîtier (1) et est mis en circulation dans ce boîtier (1) par un pulseur d'air, - l'air mis en circulation est filtré à travers ledit au moins un premier moyen (5) de filtration et ledit au moins un second moyen (5) de filtration, - l'air filtré est refroidi et séché par le moyen (6) de refroidissement tel qu'un évaporateur, et est éventuellement chauffé par le moyen (7) de chauffage tel qu'un aérotherme, et - l'air ainsi traité est évacué du boîtier (1) vers l'habitacle (8) en passant par la sortie (3) d'air.