FR2806320A1 - Dispositif de filtration destine a equiper un appareil d'aeration et/ou de chauffage et/ou de climatisation, en particulier pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Dispositif de filtration destiné à équiper un appareil d'aération et/ ou de chauffage et/ ou de climatisation, en particulier pour véhicule automobile, constitué d'un média filtrant (31) comportant des plis et entouré au moins partiellement d'un cadre (32) le cadre (32) est en matière plastique et fixé au média filtrant (31), les parois latérales (33, 34, 133) du cadre (32) épousent la forme en V des extrémités des plis (42) du média filtrant (31) et comprennent au moins de manière alternée des ouvertures.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de filtration destiné à équiper un appareil d'aération et/ou de chauffage et/ou climatisation, en particulier pour véhicule automobile.

Un tel dispositif est décrit par exemple dans les documents US-A-5,667, et US-A-5,679,122.

Dans documents le dispositif comporte média filtrant souple comportant des plis et entouré par un cadre comportant deux parois latérales et deux parois transversales. Les parois latérales en section une forme d'équerre comportent un voile et des fonds de forme triangulaire s'étendant sur toute la hauteur des plis du média filtrant pour boucher les extrémités de ces plis.

Ainsi les parois latérales ont une forme dents de scie. Dans le document US-A-5,667,545 le cadre est rigide en sorte que l'on ne peut pas déformer le dispositif de filtration.

Dans le document US-A-5,679,122 on a proposé un dispositif de filtration susceptible d'être déformé soit temporairement lors de son insertion ou de son retrait dans un appareil, soit à demeure pour tenir compte d'une forme non plane de son logement dans l'appareil.

Pour ce faire le voile comporte des charnières fines entre deux fonds consécutifs. Ces charnières peuvent casser lors de différentes manipulations en sorte que le cadre peut présenter un aspect disloqué et que le média filtrant peut être sollicité de manière anormale.

La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients de manière simple et économique.

Selon 'invention, un dispositif de filtration destiné à équiper un appareil d'aération et/ou de chauffage et/ou de climatisation, en particulier pour véhicule automobile, constitué d'un média filtrant comportant des plis et entouré au moins partiellement d'un cadre en matière plastique et fixé au média filtrant, dans lequel les plis du média filtrant ont en section une forme en V, est caractérisé en ce que les parois latérales cadre épousent la forme en V des extrémités des plis du média filtrant et comprennent au moins de manière alternée des ouvertures en sorte que les extrémités des plis du média filtrant ne sont pas bouchées.

Grâce à l'invention, et notamment aux ouvertures, dispositif filtration est déformable temporairement ou demeure lorsqu'il est monté dans un logement de forme non plane.

La résistance mécanique du dispositif de filtration est bonne.

On appreciera du fait que le cadre épouse les extrémités des plis, qu'il n'est pas besoin de créer de charnière fine à l'extérieur du média filtrant. On déforme donc en même temps le média filtrant et les parois latérales du cadre.

On appréciera que l'on réduit la consommation de matière du fait de la présence des ouvertures dans le cadre. Le poids du dispositif de filtration est également diminué ainsi que sa fragilité.

Dans une forme de réalisation les parois latérales ont une forme en V suivent les extrémités des plis du média filtrant en épousant donc ceux-ci.

Les extrémités des plis, abstraction faite de l'épaisseur des parois latérales, sont donc ouvertes.

Dans autre forme de réalisation les parois latérales comprennent également des demi fonds alternés fermant en partie les extrémités des plis.

En variante ces parois comprennent des fonds alternés s'étendant sur une hauteur inférieure à celle des plis.

Le cadre peut être fixé aux extrémités des plis du média filtrant par collage, soudage par ultrasons, apport indirect de chaleur etc...

Avantageusement le cadre est fixé aux extrémités des plis du média filtrant par surmoulage ce qui permet d'obtenir aisément une fixation robuste et de bien contrôler l'épaisseur des parois latérales.

Avantageusement, le média filtrant comprend, pour une faible densité du média filtrant, un mat de non tissé constitué d'un voile de carde. De préférence, le voile de carde forme une nappe unique. Avantageusement, le média filtrant comprend une grille souple pour une bonne tenue mécanique.

Avantageusement, le média filtrant comporte des moyens d'adsorption de gaz placés entre la grille et ledit mat de tissé.

De préférence, les moyens d'adsorption comportent un tissu souple de carbone activé.

Avantageusement, lesdits moyens d'adsorption comportent lit de charbon activé.

De préférence, un mat de non tissé constitué d'un voile de carde est disposé de part et d'autre des moyens d'adsorption. Avantageusement, une grille est disposée de part et d'autre du média filtrant.

De préférence, le mat de non tissé est à base de fibres longues dont la longueur est, de préférence, au moins égale à 38 mm.

Avantageusement, lesdites fibres longues présentent un diamètre moyen égal ou supérieur à 10 pm.

De préférence, lesdites fibres longues sont en matériau thermoplastique.

Avantageusement, lesdites fibres longues sont des fibres de polypropylène.

De préférence, la matière plastique du cadre est une matière thermoplastique souple pour améliorer encore la souplesse dispositif de filtration.

Avantageusement, la matière plastique du cadre est un élastomère thermoplastique.

En variante, la matière plastique du cadre est une matière thermoplastique rigide, comme, par exemple, un polypropylène chargé talc.

Avantageusement, les parois latérales sont reliées à une extrémité une façade transversale munie d'un rebord périphérique et, côté extérieur, de moyens de préhension ; la façade transversale porte des moyens de fixation. De préférence, les parois latérales sont reliées à extremité par une paroi de fond surmoulée sur le bord transversal du média filtrant.

Avantageusement, les parois latérales et/ou la paroi fond sont munies extérieurement d'un joint d'étanchéité rapporté.

De préférence, les parois latérales comprennent, outre surmoulage des extrémités en V des plis, des demi-fonds alternés ; les demi-fonds alternés sont obtenus par surmoulage en variante, les demi-fonds alternés sont rapportés sous forme d'inserts.

Avantageusement, les parois latérales comprennent une volige.

Le dispositif de filtration selon l'invention se présente ainsi avantageusement sous la forme d'une cassette souple susceptible d'être déformée temporairement lors de 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' généralement pas aisée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de filtration selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, de loupe II de la figure 1 ; - Les figures 3 et 4 sont analogues à la figure 2 et représentent chacune une variante.

Le dispositif de filtration 30 comporte un média filtrant 31 souple formant filtre à particules, formé avantageusement d'un mat de non tissé constitué d'un voile de carde en une nappe unique. Le média filtrant 31 est plissé.

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 um. Lesdites fibres sont en matériau thermoplastique, ici en polypropylène pour des raisons économiques.

Le mat de non tissé est de préférence associé à une grille souple par exemple en polypropylène. Celle-ci se trouve placée en aval par rapport au sens de circulation de l'air dans le dispositif de filtration 30.

Le média filtrant peut être associé à deux grilles souples, également plissées.

Cette ou ces grilles sont solidarisées ou non au mat de non tissé lorsqu'elles sont solidarisées audit mat, cette solidarisation, qui peut n être que partielle, est obtenue par exemple par soudage ultrasons, par collage, par consolidation mécanique, notamment au jet d'eau, ou autre.

Le dispositif de filtration 30 peut constituer un filtre à particules, ou un filtre combiné, c'est-à-dire à la fois un filtre à particules et filtre arrêtant des gaz délétères. Dans ce cas, sont ajoutés des moyens d'adsorption de gaz.

Lesdits moyens d'adsorption de gaz peuvent comporter un lit de charbon activé, ou un tissu de carbone souple plissé de la même manière que le média filtrant 31.

Un cadre 32 est prévu pour supporter les différents constituants du dispositif filtration 30 et est fixé par tous les moyens au média filtrant, par exemple par collage, soudage par ultrasons, apport indirect de chaleur.

Ici la fixation du cadre 32 au média filtrant est réalisée par surmoulage.

Plus précisément le cadre 32 comprend deux parois latérales 33, 34 épousant, par surmoulage, la forme en V des extrémités des plis 42 du média filtrant 31 plissé ; la bulle II, figure 2, permet de voir le surmoulage en surépaisseur des extrémités des plis 42 qui constitue, latéralement, les deux parois 33, 34.

Les plis du média filtrant 31 ont en section une forme en V avec une portion sommitale deux portions de base éloignées de la portion sommitale. Des vallées existent donc entre les sommets des plis. D'un côté, dit côté avant, les parois latérales 33, 34 sont reliées, à l'une de leurs extrémités, par une paroi transversale dite façade transversale 36 qui s'étend parallèlement aux plis 42 et déborde, en hauteur et en largeur, par rapport aux parois latérales 33, 34 et au média filtrant souple 31, en sorte qu'est défini rebord périphérique 37 adapté à coopérer avec le bord d'une ouverture d'introduction, du dispositif de filtration 30, que comporte l'appareil à garnir ; l'interposition d'un joint d'étancheité conduit, si désiré, à une coopération étanche.

Ici, une surépaisseur, issue de la face interne de la façade transversale 36, entoure, par surmoulage, le bord transversal du média filtrant 31 ; dans la forme représentée, le bord transversal du média filtrant 31 est celui de la cloison étroite 38, globalement horizontale, qui prolonge le dernier pli 42 en V en direction de la façade transversale 36 bien entendu, raccords latéraux 43, 44 relient la face interne de la façade parois latérales 33, 36 pour intéresser également les bords longitudinaux de ladite cloison étroite 38 et du premier flan du premier pli 42 en V. Sur sa face externe, la façade transversale 36 est munie de moyens de préhension, tels qu'une languette 40 par exemple, ainsi que de pattes de fixation 45.

Ici, du côté opposé à celui où est placée la façade transversale 36, une paroi transversale dite de fond, recouvre par surmoulage le bord transversal d'une cloison étroite 39 qui, à la manière de la cloison étroite 38, est globalement horizontale et prolonge le dernier en V du média filtrant 31 ; cette paroi de fond 41 est destinée à coopérer avec le fond du boîtier de l'appareil à garnir - bien entendu, elle se prolonge latéralement selon des raccords latéraux 53, 54 qui recouvrent les bords longitudinaux de la cloison étroite 39.

Dans l'exemple représenté, les parois latérales 33, 34 sont donc constituées d'un surmoulage des extrémités en V des plis 42 et ont donc elles-mêmes une forme en V, en sorte que l'on réduit la consommation de matière et que le cadre à un poids réduit. La solution est simple et économique. Les extrémités en V des plis 42, abstraction faite la faible dimension des parois latérales, ne sont pas obturées par le cadre.

Le surmoulage du média filtrant 31 peut être effectué en utilisant une matière thermoplastique rigide, ou une matière thermoplastique souple propriétés comparables à celles d'un caoutchouc vulcanisé quelle que soit la matière, la déformation du dispositif de filtration 30 est permise grâce à celle, naturelle due aux plis, du média filtrant 31 et à celle du cadre 32, notamment de parois latérales 33, 34 capables par exemple de se déformer dans leur plan sans gêner la déformation du média filtrant 31 dans des directions perpendiculaires à celle plis.

L'opération de surmoulage, avantageusement par injection, permet, comme on l'a vu, l'intégration de fonctions particulières telles que fixation ; on peut en prévoir d'autres telles qu'étanchéité, par exemple, si la matière plastique utilisée est souple.

Différentes matières peuvent être surmoulées concomitamment, celles-ci ayant des propriétés différentes en fonction des contraintes exigées.

S'agissant de matières, de bons résultats ont été obtenus avec des polypropylènes chargés talc ou avec des élastomères thermoplastiques tels que celui commercialisé sous la marque MULTIFLEX par la Société MULTIBASE, ou celui commercialisé sous la marque SANTOPRENE par la Société Advanced Elastomer Systems, AES.

Grâce à la constitution ainsi décrite du filtre, celui-ci présente des caractéristiques intéressantes de souplesse qui permettent de le courber momentanément, 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.

Dans la forme représentée, les parois latérales 33, 34 et la paroi de fond 41 sont recouvertes d'un joint d'étanchéité 35 rapporté par exemple par collage ; un tel joint 35 peut être avantageusement un joint mousse. Le joint 35 est implanté au niveau portions sommitales des plis 42.

Selon la variante de la figure 3, les parois latérales, telles que la paroi latérale 133, comprennent, outre le surmoulage 33 des extrémités en V des plis 42, des demi-fonds 63, de forme générale triangulaire et alternés, prolongeant le surmoulage 33 dans un plan transversal par rapport aux plis 42 ; ces demi-fonds 63 sont obtenus soit également par surmoulage soit, en variante, par l'introduction d'inserts lors de l'opération de surmoulage des extrémités en V des plis 42.

Selon la variante de la figure 4, la paroi latérale<B>133</B> comprend une volige 73 de faible section destinée par exemple à guider le dispositif de filtration 30 lors de sa mise en place dans le boîtier qui présente intérieurement des rainures adaptées à recevoir lesdites voliges 73, ou à recevoir un 'oint d'étanchéité.

Selon une variante non représentée, les parois latérales 33, 34 des figures 1 et 2 comprennent également une volige analogue à la volige 73 de la figure 4.

Comme on le comprend aisément, les parois latérales telles que décrites à propos des figures 3 et 4 conservent au dispositif de filtration 30 toute sa souplesse évoquée à propos des figures 1 et 2.

Dans tous les cas des ouvertures existent dans les parois latérales du cadre en sorte que les extrémités des plis du média filtrant ne sont pas bouchées. Ces ouvertures sont réparties au moins de manière alternée.

A la figure 2 l'intérieur des plis et les vallées ne sont pas bouchées, abstraction faite de la surépaisseur des parois latérales 33,34.

Dans les figures 3 et 4 les demi fonds 63 s'étendent de manière alternée. Un demi fond 63 obture l'intérieur d'un 42 au niveau de la portion sommitale de celui-ci, tandis qu' demi fond 63 obture le fond de chaque vallée adjacente au pli précité ; les deux demi fonds 63 s'étendant à l'extérieur du pli 42 concerné et au voisinage des portions de base de ce pli 42. Ainsi des ouvertures existent dans le cadre de manière alternée et complémentaire aux demi fonds 63.

Des bandes de matière existent entre, d' part, les demi fonds 63 obturant l'intérieur des plis 42 au niveau des portions sommitales de ceux-ci et, d'autre part, les demi fonds obturant les fonds des vallées adjacents aux portions base des plis. Dans les figures 3 et 4 ces bandes de matière 'étendent à mi- hauteur plis car on est en présence de demi fonds 63. Bien entendu, peut diminuer la hauteur de ces demi fonds 63 et augmenter ainsi la hauteur des bandes de matiere autorisant une déformation du dispositif de filtration.

Cette diminution peut être réalisée jusqu'à l'obtention du mode de réalisation des figures 1 et 2 dans lequel les parois latérales 33,34 ont une forme en V et suivent extrémités des plis 42 du média filtrant et épousent donc lesdits plis.

En variante les bandes de matière séparant les fonds 63 peuvent être implantées légèrement en dessous ou au dessus de la mi hauteur des plis 42 en sorte que les parois latérales comprennent des fonds alternées de hauteur inférieure à la hauteur d'un pli 42 du média filtrant.

La réalisation du mat de non tissé constituant le média filtrant 31 peut être effectuée comme suit.

Des fibres de polypropylène d'une finesse de 1,7 dtex (diamètre 14um) coupées à une longueur de 40 mm sont introduites dans un mélangeur.

Le mélange de fibres obtenu est ensuite introduit dans une démoteuse puis dans un silo de stockage avant d'être cardé au moyen d'une carde de type laine 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 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 150g/m2. La nappe est déposée sur un tapis puis consolidée par une opération de liage hydraulique.

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 résistance mécanique importante sans pour autant en augmenter, de manière conséquente, la densité.

Après passage dans un tunnel de séchage, nappe est enroulée.

La nappe est ensuite reprise pour subir une opération de plissage.

Avec une nappe de 0,84 mm d'épaisseur, on a former un filtre présentant une masse surfacique de 66 g/m2 de densité 0, Pour tester l'efficacité du filtre ainsi réalisé, on a placé ce dernier en travers d'une veine de section égale à 100 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, reférence 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 Pa et que, d'autre part, l'efficacité atteint 80 %.

Grâce à ces dispositions on obtient un média filtrant de faible densité, de faible prix de revient et de bonne tenue mécanique. Ce média filtrant a une très bonne souplesse.

Bien entendu, en variante les fibres du mat de non tissé sont choisies parmi le groupe de fibres thermoplastiques telles que les fibres de polyéthylène, de polyester, de polycarbonate et de polyamide etc.

Le média filtrant peut comporter deux couches de non tissé entre lesquelles est disposée une grille souple de renforcement, les deux couches non tissé s'interpénétrant, au moins partiellement, de manière à solidariser l'ensemble constitué par les deux couches et grille.

Claims (28)

<U>REVENDICATIONS</U>

1. Dispositif de filtration destiné à équiper un appareil d'aération et/ou de chauffage et/ou de climatisation, en particulier pour véhicule automobile, constitue d'un média filtrant comportant des plis et entouré au moins partiellement d'un cadre (32) en matière plastique et fixé au média filtrant (31), dans lequel les plis (42) du média filtrant ont en section une forme de V, caractérisé en ce les parois latérales 34,133) du cadre (32) épousent la forme en V des extrémités des plis (42) du média filtrant (31) et comprennent au moins de manière alternée des ouvertures en sorte que les extrémités des plis (42) du média filtrant ne sont pas bouchées.

2. Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le média filtrant (31) comprend un mat de non tissé constitué d'un voile de carde.

3. Dispositif de filtration selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le voile de carde forme une nappe unique.

4. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le média filtrant (31) comprend grille.

5. Dispositif de filtration selon les revendications 2 et 4 prises conjointement, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'adsorption de gaz placés entre la grille et ledit mat de non tissé.

6. Dispositif de filtration selon la revendication 5, caractérise par le fait que les moyens d'adsorption comportent un tissu souple de carbone activé.

7. Dispositif de filtration selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'adsorption comportent lit de charbon activé.

8. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait qu'un mat de non tissé constitué d'un voile carde est disposé de part et d'autre des moyens d'adsorption.

9. Dispositif de filtration selon l'une des revendications à 8, caractérisé par le fait qu'une grille est disposée de part et d'autre du média filtrant (31).

10. Dispositif de filtration selon l'une quelconque revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que le mat de tissé est à base de fibres longues dont la longueur est, de préférence, au moins égale à 38 mm.

11. Dispositif de filtration selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdites fibres longues présentent diamètre moyen égal ou supérieur à 10 um.

12. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que lesdites fibres longues sont en matériau thermoplastique.

13. Dispositif de filtration selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdites fibres longues sont des fibres de polypropylène.

14. Dispositif de filtration selon l'une des revendications à 13, caractérisé par le fait que la matière plastique du cadre (32) est une matière thermoplastique souple.

15. Dispositif de filtration selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la matière plastique du cadre (32) un élastomère thermoplastique.

16. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que la matière plastique du cadre (32) est une matière thermoplastique rigide.

17. Dispositif de filtration selon la revendication 16, caractérisé par le fait que la matière plastique du cadre (32) est un polypropylène chargé talc.

18. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé par le fait que les parois latérales (33,34,133) sont reliées à une extrémité par une façade transversale (36) munie d'un rebord périphérique (37) et, côté extérieur, de moyens de préhension (40).

19. Dispositif de filtration selon la revendication 18, caractérisé par le fait que la façade transversale (36) porte des moyens de fixation (45).

20. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 14 à 19, caractérisé par le fait que les parois latérales (33,34,133) sont reliées à une extrémité par une paroi de fond (41) surmoulée sur le bord transversal du média filtrant (31).

21. Dispositif de filtration selon la revendication 20, caractérisé par le fait que les parois latérales 34,134) et/ou la paroi de fond (41) sont munies extérieurement d'un joint d'étanchéité (35) rapporté.

22. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que parois latérales (33,34) ont une forme en V et suivent les extrémités des plis du média filtrant (31).

23. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que parois latérales comprennent des fonds alternés de hauteur inférieure à la hauteur un pli (42) du média filtrant.

24. Dispositif de filtration selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que les parois latérales (33,34,133) épousent par surmoulage la forme en V des extrémités des plis (42) du média filtrant (31), en sorte que le cadre (32) en matière plastique est fixé par surmoulage au média filtrant (31).

25. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 22 à 24, caractérisé par le fait que les parois latérales (133) comprennent, outre le surmoulage (33) des extrémités en V des plis (42), des demi fonds (63) alternés.

26. Dispositif de filtration selon la revendication 25, caractérisé par le fait que les demi fonds (63) sont obtenus par surmoulage

27. Dispositif de filtration selon la revendication 26, caractérise par le fait que les demi fonds (63) sont rapportés sous forme d'inserts.

28. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisé par le fait que les parois latérales (33,34,133) comprennent une volige (73).