Brevet FR3025295A1 — publié le 20160304

SYSTEME ET PROCEDE DE TRAITEMENT D'UN AIR DESTINE A UN HABITACLE, AINSI QUE VEHICULE COMPORTANT UN TEL SYSTEME DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE [0001] L'invention se rapporte à un système et à un procédé de traitement, à savoir par déshumidification contrôlée et purification, d'un air destiné à être introduit dans un habitacle. Cet habitacle est une enceinte fermée ou quasi fermée, en particulier un habitacle de véhicule, ce qui permet de conserver efficacement dans cet habitacle l'air ainsi traité. [0002] La purification consiste à séparer les microparticules de l'air dans lequel elles sont en suspension. Ces microparticules peuvent être gazeuses (par exemple gaz carbonique, monoxyde de carbone, oxyde de soufre) ou solides (par exemple poussières variées, particules solides émanant de moteurs ou de pots d'échappement de véhicules). Le contrôle et la régulation de la déshumidification permettent alors de maintenir l'humidité à un taux adapté à l'organisme humain. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0003] Des procédés ou système d'amélioration d'air ont déjà été conçus. Par exemple, le brevet FR2819451 présente un dispositif de filtrage, de chauffage et de déshumidification de l'air d'un véhicule automobile, les actions de filtrage et de déshumidification étant effectuées lors du passage de l'air dans un conduit à travers des réactifs secs. Cependant l'air est séché sans aucun contrôle du taux d'humidité résultant, et sans ajustement de celui-ci. [0004] Un autre document de brevet CN103203145 présente une méthode de filtration d'impuretés contenues dans l'air par barbotage dans une solution destinée à retenir des particules en suspension dans l'air. Dans ce document, le taux d'humidité résultant n'est pas davantage contrôlé. 3025295 2 [0005] II est connu du document de brevet US 2008/0271603 une méthode de filtration de particules ou polluants gazeux par le passage de l'air à purifier au travers de bains aqueux contenant des réactifs. Un circuit de dérivation permet d'éviter à une partie de l'air de se charger en humidité. Dans ces conditions, 5 l'air est soit dépollué dans les bains, mais il reste alors hydraté, soit il n'est pas purifié en passant par le circuit de dérivation. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0006] L'invention vise à s'affranchir de ces inconvénients en prévoyant, à 10 la fois, un traitement de l'air complet (purification et déshumidification) combiné à une régulation de son taux d'humidité. [0007] Plus précisément, la présente invention a pour objet un système de purification et de déshumidification d'un air destiné à être introduit dans un habitacle, comportant les éléments suivants: un conduit d 'entrée d'air extérieur, un 15 bloc de colonnes de déshumidification de l'air extérieur et au moins un bain de barbotage de l'air sortant du bloc de déshumidification. Dans ce système, un hygromètre apte à être agencé dans l'habitacle coopère avec une valve d'orientation de flux d'air sortant du bain de barbotage via une unité de traitement des mesures effectuées par l'hygromètre, de sorte que ledit flux d'air sortant est 20 dirigé soit vers l'habitacle via un conduit soit vers une colonne de déshumidification, dite de recirculation, située dans le bloc de déshumidification et apte à être reliée à l'habitacle par un conduit. [0008] Le terme « hygromètre » désigne tout appareil capable de mesurer l'humidité relative, l'humidité absolue, le taux d'humidité, l'humidité spécifique et/ou 25 la teneur en eau. [0009] La possibilité de recirculation de l'air, après son passage dans le bain de barbotage, permet alors de moduler l'humidité de l'air de l'habitacle, tout en conservant une même qualité de purification de l'air quel que soit le circuit suivi par cet air. 30 [0010] Selon des particularités avantageuses : 3025295 3 - le bloc de déshumidification comporte au moins une colonne de déshumidification reliant l'entrée d'air au bain de barbotage ainsi que la colonne de recirculation apte à relier la valve d'orientation à l'habitacle; - au moins une sortie d'eau relie au moins une colonne du bloc de 5 déshumidification au bain de barbotage; - un obturateur variable agencé dans un conduit de recyclage d'air apte à relier l'habitacle à au moins une colonne de déshumidification du bloc de déshumidification permet de recycler une proportion de l'air de l'habitacle vers cette colonne de déshumidification; 10 - le bloc de déshumidification et le bain de barbotage peuvent être installés dans au moins un boitier amovible afin de permettre le remplacement des colonnes et/ou du bain de barbotage. [0011] L'invention se rapporte également à un véhicule automobile comportant un habitacle ainsi qu'un système de purification et de déshumidification 15 tel que défini ci-dessus et destiné à traiter l'air de cet habitacle. [0012] L'invention concerne aussi un procédé de purification et de déshumidification d'air d'un habitacle utilisant le système défini ci-dessus. Un tel procédé comporte les étapes successives suivantes : - passage de l'air à traiter dans au moins une colonne de 20 déshumidification du bloc de déshumidification; - passage de l'air ainsi déshydraté dans au moins un bain de barbotage ; - passage de l'air sortant du (des) bain(s) de barbotage dans la valve d'orientation qui dirige cet air, en fonction du taux d'humidité mesuré par l'hygromètre et comparé dans l'unité de traitement à un taux d'humidité 25 prédéterminé, soit vers l'habitacle soit vers la colonne de recirculation; - si le taux d'humidité mesuré est supérieur au taux d'humidité prédéterminé, l'unité de traitement commande l'orientation de ladite valve de sorte que l'air sortant de cette valve d'orientation est dirigé vers la colonne de recirculation du bloc de déshumidification puis injecté dans l'habitacle; 30 - si le taux d'humidité mesuré est inférieur ou égal au taux d'humidité prédéterminé, l'unité de traitement commande l'orientation de ladite valve de sorte que l'air sortant de cette valve d'orientation est directement injecté dans l'habitacle. 3025295 4 [0013] Selon des modes de mise en oeuvre préférés : - le taux d'humidité prédéterminé présente une valeur réglable à tout instant ; - l'air à traiter est constitué par de l'air extérieur mélangé, dans une 5 proportion variable, à de l'air provenant de l'habitacle pour être recyclé; - la proportion d'air à recycler provenant de l'habitacle est ajustée par une obturation partielle du recyclage ; - un avertissement provenant du bloc de déshumidification et/ou du bain de barbotage prévient de l'usure d'au moins l'une des pièces concernées, à savoir une 10 colonne ou un bain de barbotage. PRÉSENTATION DES FIGURES [0014] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence 15 aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, le schéma d'un exemple de réalisation du système de purification et de déshumidification selon l'invention; et - la figure 2, un logigramme illustrant un exemple de mise en oeuvre du procédé de purification et de déshumidification selon l'invention. 20 DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0015] La figure 1 montre le schéma d'un exemple de réalisation du système de purification et de déshumidification selon l'invention. Un local, un habitacle de véhicule 100 dans cet exemple, contient de l'air Al ainsi qu'un 25 hygromètre capacitif 3 mesurant le taux d'humidité de cet air Al. Hors de l'habitacle 100, un conduit d'entrée 10 guide de l'air AO provenant de l'extérieur pour être traité par ledit système. [0016] Outre le conduit d'entrée 10, le système selon l'invention comporte un bloc de déshumidification 15 qui contient, dans cet exemple de réalisation, une 30 colonne de déshumidification 1 couplée au conduit 10 et une colonne dite de recirculation 5. Chacune de ces colonnes 1 et 5 contient des sels hygroscopiques, respectivement les sels 51 (pour la colonne 1) et S5 (pour la colonne 5). Ces sels 302 52 95 5 hygroscopiques sont constitués par au moins l'un des composants suivants, pris seul ou en combinaison : un gel de silice, du sulfate de magnésium, le chlorure de calcium, du sulfate de calcium, le chlorure de lithium, et/ou des zéolithes. [0017] La colonne de déshumidification 1 reçoit, en entrée, l'air extérieur 5 AO par le conduit d'entrée 10 (flèche F0) et, dans cet exemple, de l'air Al provenant de l'habitacle 100 par le conduit de recyclage 20 (flèche F1). Ce complément d'air Al est également injecté dans la colonne de déshumidification 1 si un moyen d'obturation - ici un obturateur à clapet 6 situé dans le conduit 20 - laisse sortir une partie de l'air Al de l'habitacle 100. Ce moyen d'obturation 6 est activé par un 10 occupant de l'habitacle. Alternativement, le moyen d'obturation peut être commandé par une unité de traitement numérique en fonction du taux d'humidité de l'air Al de l'habitacle 100, comme cela apparaîtra plus loin. La proportion d'air Al dans la totalité de l'air injecté dans la colonne de déshumidification 1 est comprise entre 0% et environ 50%, en fonction de l'action sur le moyen d'obturation 6. Dans 15 un autre exemple de réalisation, un appareil connu de mesure de la pureté de l'air est intégré dans l'habitacle et le moyen d'obturation est asservi au niveau de dégradation de la pureté ainsi mesuré. [0018] La colonne de déshumidification 1 produit un air déshydraté A2 par le conduit de sortie 22, qui entraîne alors cet air A2 dans un bain de barbotage R2 20 (flèche F2) dudit système. Ce bain de barbotage R2 contient un liquide de purification 2 destiné à améliorer la qualité de l'air respiré par les occupants de l'habitacle 100, par rétention des microparticules nocives en suspension dans l'air. De plus, les eaux pures de condensation El, produite par la déshydratation de l'air à travers la colonne 1 du bloc de déshumidification 15, est avantageusement 25 rejetée dans le bain de barbotage R2 via le conduit de rejet 22. [0019] Ce liquide 2 est un liquide aqueux dans lequel une solution basique (contenant par exemple des hydroxydes, silicates, phosphates, et/ou carbonates de métaux alcalins et/ou alcalino-terreux) a été ajoutée. Alternativement, une solution acide (par exemple de l'acide acétique, de l'acide 30 maléique et/ou de l'acide citrique) est ajoutée dans le bain de barbotage R2, à la place de la solution basique. Il est également possible que le bain de barbotage R2 3025295 6 contienne uniquement les eaux de condensation issues de la colonne de déshumidification 1 et/ou de la colonne de déshumidification 5. [0020] Avantageusement, ledit système comporte au moins un deuxième bain, si bien que l'air A2 vient se purifier successivement dans un bain à solution 5 basique puis dans un bain à solution acide, ou dans des bains placés en ordre inverse. [0021] Ces solutions sont destinées piéger les microparticules pouvant pénétrer l'appareil respiratoire, en particulier les microparticules allant de PM10 (dénomination réglementée concernant les microparticules de diamètre inférieur ou 10 égal à 10 i.tm) jusqu'aux microparticules PM2.5 (de diamètre moyen inférieur ou égal à 2,5 i.tm). Ainsi l'air A2, en se purifiant dans le bain R2, a tendance à se recharger en humidité. [0022] En sortie du bain de barbotage R2, l'air purifié BO est acheminé sur une valve d'orientation 4 dudit système par un conduit d'amenée 30. La valve 15 d'orientation 4 reçoit une commande d'une unité de traitement numérique 7 des données fournies par l'hygromètre capacitif 3 via une liaison électrique L3. Ces données se rapportent au taux d'humidité de l'air Al mesuré par l'hygromètre capacitif 3. Avantageusement, l'unité de traitement 7 est intégrée à l'hygromètre capacitif 3. La commande de la valve d'orientation 4 sera détaillée plus loin. 20 [0023] En fonction de cette commande, la valve d'orientation 4 oriente l'air BO vers l'habitacle 100 via un premier conduit d'orientation 31 (flèche F3) ou vers la colonne de recirculation 5 du bloc de déshumidification 15 via un deuxième conduit d'orientation 32 (flèche F4). [0024] En sortie de cette colonne de recirculation 5, l'air C, séché et 25 purifié, est alors acheminé par un conduit d'injection 40 dans l'habitacle 100 (flèche F5), l'eau E2 produite par la déshydratation de l'air BO étant rejetée dans ce bain de barbotage R2 via le conduit de rejet 23. [0025] Cette colonne de recirculation 5 permet de déshydrater - si besoin l'air BO purifié et humidifié dans le bain de barbotage R2. La valve d'orientation 4 30 permet donc d'équilibrer l'humidité de l'air Al contenu dans l'habitacle 100, tout en purifiant l'air de l'habitacle. 3025295 7 [0026] Le système décrit ci-dessus est utilisé dans un procédé de traitement de l'air de l'invention selon des modes de fonctionnement adaptés aux conditions - environnement, type d'usage, allergies des personnes transportées dans lesquelles le véhicule circule. La figure 2 montre le logigramme d'un exemple 5 de mise en oeuvre de ce procédé de purification et de déshumidification selon l'invention. Certaines références indiquées sur ce logigramme renvoient aux références d'éléments représentés sur la figure 1 et utilisés dans le présent exemple. [0027] La première étape 200 appelée « Start » est ici dédiée à la 10 définition d'un taux d'humidité prédéterminé HO ainsi qu'à la mise en route de certains moyens du système décrit ci-dessus: la valve d'orientation 4, l'hygromètre 3 et l'unité de traitement numérique 7. Le taux prédéterminé HO est une valeur de référence qui est recherchée pour l'habitacle 100. [0028] L'étape 210 consiste à définir le mélange, en entrée de la colonne 15 de déshumidification 1, de l'air extérieur AO et de l'air Al venu de l'intérieur de l'habitacle 100, par un réglage de l'ouverture de l'obturateur à clapet 6. Ce réglage est commandé par ladite unité de traitement 7. Puis, à l'étape 220, ce mélange d'air AO et Al traverse la colonne de déshumidification 1, suivi, dans l'étape 230, d'un passage dans le conduit de sortie 21 qui délivre l'air déshydraté A2. 20 [0029] Cet air déshydraté A2 traverse (étape 240) le bain de barbotage R2 dans lequel le liquide 2 purifie et ré-humidifie partiellement l'air A2. [0030] Le test 250 concerne la mesure du taux d'humidité H de l'air BO sorti du bain de barbotage R2, à l'aide de l'hygromètre capacitif 3, puis sa comparaison avec le taux d'humidité prédéterminé HO par ladite unité de traitement 25 7. Si le taux d'humidité mesuré H est inférieur ou égal au taux d'humidité prédéterminé HO, le procédé continue à l'étape 260 par l'injection directe de l'air BO dans l'habitacle 100 contenant l'air Al par la valve d'orientation 4 commandée par ladite unité de traitement 7. [0031] Si le taux d'humidité mesuré H est supérieur au taux d'humidité 30 prédéterminé HO, l'air BO est envoyé par la valve d'orientation 4 - commandée par l'unité de traitement numérique 7 - vers la colonne de recirculation 5 (étape 270). 3025295 8 En sortie de cette colonne de recirculation 5, l'air C - qui a ainsi subi une deuxième déshydratation - est dirigé vers l'habitacle 100 via le conduit 40 (étape 280). [0032] L'étape 290 de fin de procédé permet de revenir à l'étape « Start » 200. 5 [0033] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est par exemple avantageux d'intégrer un module de climatisation, de chauffage ou de rafraichissement de l'air. Ou encore, il est possible d'installer deux bains successifs de barbotage, pour présenter un éventail plus large de composants stoppant des particules. 10 [0034] Par ailleurs, il est possible de mesurer la quantité ou le degré d'humidité de l'air, à la place du taux d'humidité, à l'aide de capteurs dédiés appropriés. [0035] En outre, l'unité de traitement numérique peut également piloter la position du moyen d'obturation en sortie d'air de l'habitacle afin d'accélérer ou de 15 ralentir dans le temps la variation de l'humidité de l'air de l'habitacle en fonction des besoins, par exemple en cas d'événement concernant les occupants telle qu'une crise d'asthme. Ladite unité de traitement gère alors l'humidité de l'habitacle en modulant l'action de l'obturateur et de la valve d'orientation. [0036] De plus, la proportion d'air recyclé dans le mélange d'air injecté 20 dans la ou les colonnes de déshumidification peut également être réglée par une variation du débit d'air venant de l'extérieur. REVENDICATIONS1. Système de purification et de déshumidification d'un air (A0, BO) destiné à être introduit dans un habitacle (100), comportant un conduit (10) d 'entrée d'air extérieur (A0), un bloc de colonnes (1, 5) de déshumidification (15) de l'air extérieur (A0) et au moins un bain de barbotage (R2) de l'air (A2) sortant du bloc de déshumidification (15), caractérisé en ce qu'un hygromètre (3) apte à être agencé dans l'habitacle (100) coopère avec une valve d'orientation (4) de flux d'air (BO) sortant du bain de barbotage (R2) via une unité de traitement (7) des mesures effectuées par l'hygromètre (3), de sorte que ledit flux d'air sortant (BO) est dirigé soit vers l'habitacle (100) via un conduit (31) soit vers une colonne de déshumidification (5), dite de recirculation, située dans le bloc de colonnes de déshumidification (15) et apte à être reliée à l'habitacle (100) par un conduit (C). 2. Système de purification et de déshumidification d'air selon la revendication 1, dans lequel le bloc de déshumidification (15) comporte au moins une colonne de déshumidification (1) reliant l'entrée d'air (10) au bain de barbotage (R2) ainsi que la colonne de recirculation (5) apte à relier la valve d'orientation (4) à l'habitacle (100). 3. Système de purification et de déshumidification d'air selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel au moins une sortie d'eau (22, 23) relie au moins une colonne (1, 5) du bloc de déshumidification (15) au bain de barbotage (R2). 4. Système de purification et de déshumidification d'air selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes, dans lequel un obturateur variable (6) agencé dans un conduit (20) de recyclage d'air (A1) apte à relier l'habitacle (100) à au moins une colonne de déshumidification (1) du bloc de déshumidification (15) permet de recycler une proportion de l'air (A1) de l'habitacle (100) vers cette colonne de déshumidification (1). 5. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un habitacle (100) contenant de l'air (A1) traité par un système de purification et de déshumidification selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Procédé de purification et de déshumidification d'air utilisant le système de purification et de déshumidification selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - passage de l'air à traiter (AO, A1) dans au moins une colonne de 5 déshumidification (1) du bloc de déshumidification (étape 220); - passage de l'air ainsi déshydraté (A2) dans au moins un bain de barbotage (R2) (étape 240); - passage de l'air (BO) sortant du (des) bain(s) de barbotage (R2) dans la valve d'orientation (4) qui dirige cet air, en fonction du taux d'humidité (H) mesuré 10 par l'hygromètre (3) et comparé dans l'unité de traitement (7) à un taux d'humidité prédéterminé (HO), soit vers l'habitacle (100) soit vers la colonne de recirculation (5) (test 250); - si le taux d'humidité mesuré (H) est supérieur au taux d'humidité prédéterminé (HO), l'unité de traitement (7) commande l'orientation de ladite valve (4) de sorte que l'air (BO) sortant de cette valve d'orientation (4) est dirigé (étape 270) vers la colonne de recirculation (5) du bloc de déshumidification (15) puis injecté dans l'habitacle (100) (étape 280); - si le taux d'humidité mesuré (H) est inférieur ou égal au taux d'humidité prédéterminé (HO), l'unité de traitement (7) commande l'orientation de ladite valve 20 (4) de sorte que l'air (BO) sortant de cette valve d'orientation (4) est directement injecté dans l'habitacle (100) (étape 260). 7. Procédé de purification et de déshumidification d'air selon la revendication précédente, dans lequel le taux d'humidité prédéterminé (HO) présente une valeur réglable à tout instant. 25 8. Procédé de purification et de déshumidification d'air selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans lequel l'air à traiter est constitué par de l'air extérieur (AO) mélangé, dans une proportion variable, à de l'air (A1) provenant de l'habitacle (100) pour être recyclé (étape 210). 9. Procédé de purification et de déshumidification d'air selon la 30 revendication précédente, dans lequel la proportion d'air à recycler (A1) provenant de l'habitacle (100) est ajustée par une obturation partielle du recyclage (étape 210). 3025295 11 10. Procédé de purification et de déshumidification d'air selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel une alarme provenant du bloc de déshumidification (15) et/ou du (des) bain(s) de barbotage (R2) avertit de l'usure d'au moins l'une des pièces concernées (1, 5, R2).