FR2919508A3 - Micro particle filtering device for air-conditioning and heating circuit in motor vehicle, has cold plasma generator, strip of metallic or semi-conducting fibers, and mechanical filter filtering agglomerates successively provided on conduit - Google Patents

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Abstract

The device has a cold plasma generator for electrically charging micro particles (5), a strip (8) of metallic or semi-conducting fibers, and a mechanical filter for filtering agglomerates (7) successively provided on a conduit, where the strip is electrically connected to ground. The generator comprises metallic wires placed under high voltage and plates or rods connected to the ground. The plasma generator is comprises a central conducting wire in an axial configuration, and the strip in the configuration is presented in the form of a cylinder. An independent claim is also included for a method for filtering micro particles contained in air of an air conditioning and heating circuit.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE FILTRATION DE MICROPARTICULES CONTENUES DANS UNDEVICE AND METHOD FOR FILTRATION OF MICROPARTICLES CONTAINED IN A

CIRCUIT DE CLIMATISATION DESCRIPTION Domaine de l'invention  AIR CONDITIONING CIRCUIT DESCRIPTION Field of the 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.  The invention relates to the filtration of air used in an air conditioning and / or heating circuit, such as those used in motor vehicles.

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.  PRIOR ART AND PROBLEM POSED In the air conditioning circuit, such as those used in motor vehicles, there is a need to carry out a filtration of ultrafine particles or microparticles, that is to say those whose diameter is between 0.degree. , 01} gym and 1} gym, without however introduce large losses in the circuit during this filtration of air. At present, there is a more or less efficient solution for the filtration of ultrafine particles. This is the use of nanofiber filter. However, this technology is still not used in commercialized products. Indeed, a major disadvantage remains because these nanofibers significantly increase the pressure losses of a filter compared to a conventional filter.

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.  In addition, the effects of these nanofibers could have on health are poorly known today. There is therefore no need to use them for the application in question. Other techniques are used to try to filter relatively fine particles. A first technique consists in using electret filters based on fibers, previously electrically charged, in order to attract the particles. This technique is well known, but the devices used have a short life and low efficiency for ultrafine particles, which limits their use. Another technique is to use electrostatic systems, which are currently on the market, and which, despite everything, have a low filtration efficiency of particles smaller than 1 micron. On the other hand, patent application 2,861,803 describes a device and a method for filtering particles contained in exhaust gases. The technique used in this device and this method consists in attempting to agglomerate the particles contained in the exhaust gas of a combustion engine of a motor vehicle. It uses an electrostatic means comprising an inner electrode and an outer electrode of porous material, supplied with electric current. The exhaust gases, as well as clumps of agglomerated particles, pass through a porous material. A recovery means and a means for removing the clusters of particles is placed downstream of this electrostatic means.

Résumé de l'inventionSummary of the 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.  For this purpose, a first object of the invention is a device for filtering microparticles contained in the air of a pipe of an air conditioning circuit. According to the invention, the device comprises, from upstream to downstream, in the conduit: a cold plasma generator for electrically charging the microparticles; a set of metal or semiconducting fibers; and a mechanical fiber filter for filtering the microparticles agglomerated with each other. In a first embodiment of the invention, all the metal or semiconductor fibers are electrically connected to ground. In a second embodiment of the device, the set of metal or semiconductor fibers is placed at a voltage opposite to that of the cold plasma generator. The device according to the invention may have a planar configuration, the three main elements being planar and placed across the section of the pipe. In this case, it is expected that the cold plasma generator is formed by an alternation of metal son connected to a high voltage and plates or rods connected to ground.

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.  A second configuration of the device is provided axial. In this case, it is expected that the plasma generator consists of a metal core wire, placed under high voltage, the set of metal or semiconductor fibers being placed around the metal core wire. A second main object of the invention is a method for filtering microparticles contained in the air of a duct of an air conditioning circuit. According to the invention, the process comprises successively the following steps: electrically charging the microparticles; agglomerate these microparticles; and filtering the particles thus agglomerated.

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.  List of Figures The invention and its various technical features will be better understood on reading the description of two embodiments of the invention, accompanied by three figures respectively representing: - Figure 1, schematically, the method according to the invention; - Figure 2, schematically, a first embodiment of the device according to the invention; and - Figure 3, schematically, a second embodiment of the device according to the 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.  DETAILED DESCRIPTION OF TWO EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 schematically represents the method according to the invention. It mainly distinguishes three successive zones, 1, 2 and 3. The first zone 1 is an area in which the ultrafine particles or microparticles 5, suspended in the air of the air conditioning and / or heating circuit, are electrically charged. A cold plasma generator can be used and therefore produces an ionizing zone 6, occupying the entire section of the pipe in which the air circulates. Thus, the microparticles 5 are forced to pass into this ionization section 6 where they are electrically charged. The second zone is intended to achieve the agglomeration of several microparticles 5 between them, to form agglomerates 7 of particles larger than the average size of the microparticles 5. This operation is carried out in a band 8 of the metal or semiconducting metal fibers occulting the entire section of the pipe and electrically connected to ground. It is also possible to apply an electrical voltage opposite to that used to create the ionizing zone 6. Finally, the third zone 3 consists in mechanically filtering the agglomerates 7 thus formed, in a filtration zone 9, also occupying the entire section of the pipe in which evolve the microparticles. FIG. 2 shows a first concrete, so-called "planar" embodiment of the method according to the invention. Indeed, inside the pipe, schematized by the parallelepiped 19, is placed successively in the three zones 1, 2 and 3, already listed, means which have a planar section.

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.  In zone 1 of electric loading of the microparticles, is an apparatus consisting of an alternation of parallel metallic wires 10, carried at high voltage and metal plates or rods 11 which are connected to ground, or to an opposite voltage to that of the son 10 put under high tension. Such an assembly therefore constitutes a plasma generator. The zone 2 in which agglomeration of the microparticles occurs comprises a set of metal or semiconductor fibers placed throughout the section of the pipe. It will be noted that this set of fibers 12 is connected to ground. Finally, in zone 3 where the mechanical filtration must take place is a filter of known technology, such as for example a non-woven filter consisting of an assembly of metal fibers, natural or synthetic. With reference to FIG. 3, an axial design embodiment is also envisaged. In this case, the pipe 19 can contain an axial device.

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.  The first zone 1 is materialized by a central conductor wire 21, installed longitudinally and axially in the middle of the pipe 19. Around it is placed the set of metal or semiconductor fibers 22, in the form of a cylinder corresponding to the second agglomeration zone of microparticles. Thus, the particles enter on the right, inside the sleeve constituted by the set of metal or semiconductor fibers 22 closed at its left end. They undergo the effects of ionization near the central conductor wire 21 and escape outside the set of wires 22, while remaining inside the pipe 19. The agglomerates therefore escape to the left in line 19 in which a mechanical filter 23 is placed to filter the agglomerates of particles thus formed. In all cases, the electrically charged microparticles in the first electric charging zone are conveyed by the gas flow passing through the pipe to the second agglomeration zone. The microparticles are attracted, especially to the structure consisting of the set of metal or semiconductor son, collide with the son and are made to agglomerate together. The effectiveness of the agglomeration phenomenon, used in the device according to the invention, depends on the characteristic size of the set of metal fibers and its porosity. An adaptation of the parameters will have to be made according to the desired performances. Concretely, agglomerates of microparticles larger than 1 micrometer are easier to filter than with a conventional mechanical filter.

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.  It is noted that other microparticle electric charging systems can be used, such as charging systems using crown-type electric discharge, particle charging systems using homogeneous dielectric barrier (DBD) electric discharge, or filamented, all these systems being associated with the entanglement of the metal fibers of the entire zone of the agglomeration of the microparticles. It is noted that the supply voltage of the high voltage elements can be positive or negative. In addition, the current that feeds them can be alternating or continuous. Finally, it is possible to add a mechanical filter to the activated carbon at the outlet of the device to eliminate the ozone generated by the device according to the invention.

Claims (7)

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.  1. Device for filtering microparticles (5) contained in the air of a pipe (9, 19) of an air conditioning circuit, characterized in that it comprises successively in the pipe: a cold plasma generator for charging electrically the microparticles (5); an assembly made of metal or semiconducting fibers (12, 22); and a mechanical filter (13, 23) for filtering the agglomerates (7) thus formed. 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.  2. Device according to claim 1, characterized in that the set of metal or semiconductor fibers (12, 22) is electrically connected to ground. 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.  3. Device according to claim 1, characterized in that the set of metal or semiconductor fibers (12, 22) is connected to a voltage opposite to that to which the plasma generator is connected. 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).  4. Device according to claim 1, characterized in that it has a planar configuration, the three main elements, that is to say the plasma generator, the set of metal or semiconductor fibers (12, 22) and the mechanical filter (13, 23) being of planar shape throughout the section of the pipe (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.  5. Device according to claim 4, characterized in that the plasma generator is formed of an alternation of metal son (10) placed under high voltage and plates or rods (11) connected to ground. 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).  6. Device according to claim 1, characterized in that it has an axial configuration, the plasma generator being constituted by a longitudinal central electrical conductor wire (21) and the set of metal or semiconductor fibers (22) is produced in the form of a cylinder placed around the central conductor wire (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.  7. A method of filtering microparticles (5) contained in the air of an air conditioning and / or heating circuit, characterized in that it has the following successive phases. electrically charging the microparticles (5); agglomerating the microparticles (5) by passing them through an agglomeration zone (2); - mechanically filtering the agglomerates (7) thus formed.
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