FR3132031A1 - Dispositif et procédé de filtration d’un flux d’air pour véhicule automobile avec exposition partielle d’un filtre mobile. - Google Patents
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Abstract
Dispositif de filtration (18) d’air d’un véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour filtrer au moins un flux d’air ; le dispositif de filtration (18) comprenant une chambre d’admission d’air (20) avec au moins une sortie d’air (22), au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26) en provenance de l’extérieur du véhicule. La chambre d’admission d’air (20) comprend en outre au moins un filtre mobile (28) dimensionné pour que la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur soit effectuée sur une ou plusieurs portions dudit filtre de manière à ce que dans au moins une position de service le filtre mobile (28) présente une ou plusieurs portions exposées aux flux d’air à filtrer et une ou plusieurs portions non exposées au flux d’air à filtrer. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne les dispositifs de filtration d’un système de climatisation de l’habitacle d’un véhicule automobile, les systèmes de climatisation et les véhicules associés ainsi que les procédés mis en œuvre.
Un véhicule automobile peut comprendre un système de climatisation permettant de réguler la température de l’air dans l’habitacle et d’en assurer un renouvellement, le tout dans un souci de confort des occupants du véhicule.
Le système de climatisation peut être agencé dans l’habitacle du véhicule ou divisé en plusieurs éléments répartis entre le compartiment moteur et l’habitacle. Ces éléments peuvent comprendre par exemple un dispositif de filtration, un dispositif de traitement thermique, et une façade de distribution d’air sortant dans l’habitacle.
Le système de climatisation comporte généralement deux entrées d’air, une première entrée pour un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule, et une deuxième entrée pour un flux d’air provenant de l’habitacle du véhicule. La deuxième entrée autorise le recyclage de l’air de l’habitacle, par exemple pour maintenir la régulation thermique dans le véhicule lorsqu’il n’est pas souhaité de faire rentrer de l’air provenant de l’extérieur.
Le dispositif de filtration a pour rôle d’assainir l’air entrant dans l’habitacle et peut comprendre des filtres mécaniques ou à gaz adaptés à différents types d’éléments polluants. Le dispositif de filtration est généralement configuré pour filtrer l’air provenant de l’extérieur du véhicule.
Les véhicules automobiles sont amenés à circuler dans des environnements urbains pollués en poussières, en odeurs, en microorganismes, et en particules fines, c’est à dire en particules de diamètre inférieur à 2,5 µm. Le dispositif de filtration peut comprendre plusieurs filtres avec des caractéristiques différentes pour filtrer un type particulier de polluant.
Les filtres mécaniques permettent de filtrer les particules en suspension dans l’air. Il existe différents types de filtres mécaniques en fonction de la taille des particules que l’on souhaite filtrer, depuis les grosses poussières jusqu’aux particules fines, de diamètre inférieur à 2,5 µm. Les filtres à gaz tels que les filtres à charbon actifs permettent de filtrer les polluants gazeux et les odeurs, comme par exemple les gaz d’échappement, et les odeurs de station d’épandage ou d’épuration.
Un des problèmes rencontrés avec la filtration mécanique est que plus les filtres sont efficaces en filtration (c’est-à-dire plus les particules retenues sont fines), plus ils engendrent une perte de charge importante. Il est rappelé que la perte de charge est la résistance du filtre au passage de l'air, ou plus exactement, la réduction du débit d'air due à la résistance du filtre au passage de l'air. Par ailleurs, il existe un lien direct entre la perte de charge du filtre et sa consommation d’énergie. Un compromis entre efficacité de filtration et perte de charge est donc généralement à trouver. C’est le cas, par exemple, lorsque des filtres à haute efficacité ou à très haute efficacité sont utilisés dans les dispositifs de filtration. De plus, ils peuvent être rapidement encrassés par des poussières. C’est le cas aussi des filtres à charbon actifs. L’encrassement des filtres réduit rapidement leur durée de vie et constitue une contrainte importante.
A cet effet, le document FR 2596288 décrit un dispositif pour filtrer l’air entrant dans un système de climatisation d’un véhicule automobile. Le dispositif comprend un boitier disposé dans un conduit d’arrivée d’air et qui comprend un premier filtre à poussières suivi dans le sens d’écoulement de l’air de filtres à gaz, à charbon actifs, en deux parties. Les parties comprennent des segments garnis de matière filtrante et des segments libres qui peuvent être alignés ou non dans le sens du flux d’air entrant. Les filtres sont agencés inclinés par rapport à la direction du flux d’air pour augmenter la surface de filtration. Un mode de réalisation compact propose des filtres en cylindre.
Cette solution est intéressante mais ne comprend pas de filtration des particules fines, et ne permet pas la filtration de tous les flux d’air entrant dans l’habitacle, notamment celle des flux d’air de recyclage. De plus, la durée de vie des filtres peut être améliorée.
Il existe donc un besoin d’améliorer la situation existante. En particulier, il existe un besoin de solution pour des dispositifs de filtration et des systèmes de climatisation qui permettent de mettre en œuvre une filtration de l’air qui soit de bonne qualité pour faire face aux dangers liés aux polluants particulaires et biologiques tout en respectant les critères de confort aéraulique, thermiques et acoustique des véhicules et/ou tout en améliorant la durée de vie des filtres utilisés. Il existe également un besoin de solutions qui présentent un encombrement réduit et une consommation énergétique raisonnable.
L’invention a pour objectif d’améliorer les solutions de l’état de la technique, et propose un dispositif de filtration des flux d’air entrant qui permet une filtration sélective des flux d’air entrant dans l’habitacle et qui améliore la durée de vie des filtres par rapport aux solutions connues, et un système de climatisation d’un véhicule automobile correspondant.
A cet effet et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un dispositif de filtration d’air d’un véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour filtrer au moins un flux d’air ; le dispositif de filtration comprenant une chambre d’admission d’air avec au moins une sortie d’air, au moins une entrée d’un flux d’air intérieur en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur en provenance de l’extérieur du véhicule.
Le dispositif de filtration est remarquable en ce que la chambre d’admission d’air comprend en outre au moins un filtre mobile ; et le dispositif de filtration comprend des moyens de déplacement du filtre mobile configurés pour placer le filtre mobile soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans une des positions de service dans laquelle au moins un flux d’air est filtré; les positions de service comprenant au moins une position de filtration du ou des flux d’air extérieur, au moins une position de filtration du ou des flux d’air intérieur et au moins une position de de filtration des flux d’air extérieur et intérieur; et en ce que le filtre mobile est dimensionné pour que la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur soit effectuée sur une ou plusieurs portions dudit filtre de manière à ce que, dans au moins une position de service, le filtre mobile présente une ou plusieurs portions exposées aux flux d’air à filtrer et une ou plusieurs portions non exposées au flux d’air à filtrer.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention propose d’utiliser un même filtre pour filtrer l’air intérieur et l’air extérieur soit de manière alternative soit de manière conjointe. Le fait d’employer un même filtre permet d’assurer le confort acoustique des occupants du véhicule tout en assurant une filtration aussi performante pour les flux d’air intérieurs et extérieurs. Le caractère mobile du ou des filtres permet d’en optimiser l’utilisation et donc d’en prolonger la durée de vie. En particulier, l’invention propose l’emploi d’un filtre qui est à la fois mobile et dimensionné pour n’être exposé que partiellement aux flux d’air (en d’autres termes avec une surface d’exposition plus grande que nécessaire si bien qu’elle n’est pas exposée entièrement). Les parties non exposées à un temps donné sont protégées de l’encrassement et seront utilisées ultérieurement. De même, certaines parties du filtre peuvent être utilisées alternativement pour la filtration de l’air extérieur et intérieur, répartissant ainsi l’encrassement (majoritairement dû aux particules fines présentes dans l’air extérieur) sur toute la surface du filtre. Une telle répartition permet d’augmenter la durée de vie du filtre par rapport à un filtre fixe pour lequel la même surface de filtration serait toujours exposée et dont l’encrassement serait localisé toujours au même endroit.
L’invention offre une filtration de haute qualité à la fois sur les flux d’air extérieurs (principale source de polluants particulaires et gazeux) et sur les flux d’air provenant de l’habitacle (principale source de polluants biologiques pathogènes). Le caractère modulable du dispositif de filtration (qui inclut une position hors service dans laquelle aucune filtration n’est effectuée) permet d’atteindre, aux moments souhaités, une efficacité de filtration de haute qualité, tout en conservant un encombrement limité, une consommation énergétique raisonnable et une durée de vie du filtre importante. L’alternance d’exposition entre plusieurs portions du ou des filtres permet de mieux répartir l’usure. La durée de vie du ou des filtres peut alors être grandement améliorée par rapport à l’usure d’une portion unique d’un filtre.
Dans des modes de réalisation, le filtre mobile montre une forme de segment tubulaire dont la face externe définit un arc de cercle ; le filtre mobile montrant en outre un axe de rotation selon sa hauteur ; et les moyens de déplacement du filtre mobile sont configurés pour déplacer le filtre en rotation autour de son axe de rotation.
De préférence la chambre d’admission d’air est une chambre cylindrique dans laquelle les entrées d’air intérieur et extérieur sont agencées radialement et dont l’axe se confond avec l’axe de rotation du filtre mobile.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comprend en outre au moins un volet mobile entre des positions de fermeture de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur; et des positions d’ouverture totale ou partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur ; de préférence, au moins un volet mobile est disposé dans la chambre d’admission d’air et/ou au moins un volet mobile est placé en amont du filtres mobile par rapport au flux d’air intérieur et extérieur.
Dans des modes de réalisation, le filtre mobile est choisi parmi un filtre mécanique, un filtre à gaz ou un filtre combiné comprenant un filtre à gaz et un filtre mécanique agencés pour à former deux couches superposées du filtre combiné ; de préférence, le filtre mobile est un filtre mécanique ou un filtre combiné et le filtre mécanique est de type filtre à air à haute efficacité (EPA) ou de type filtre à air à très haute efficacité (HEPA) tel que défini selon la norme NF EN 1822-1 (Janvier 2010).
De préférence, le filtre mobile est un filtre à gaz ou un filtre combiné et le filtre à gaz est un filtre à charbon actif, ou un filtre de type à réseaux organométalliques. Les filtres à charbons actifs sont par exemple utiles dans le traitement des odeurs provenant des composés organiques volatils (COV) qui sont notamment relâchés par les matériaux plastiques dans les premiers mois de leur utilisation.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un système de climatisation d’un véhicule automobile comprenant un dispositif de filtration, le système de climatisation est remarquable en ce que le dispositif de filtration est selon le premier aspect, et en ce qu’il est configuré pour mettre en œuvre un procédé d’optimisation de l’usure du filtre mobile comprenant la mise en œuvre d’un ou plusieurs cycles d’exposition lors du placement du filtre mobile dans une des positions de service, un cycle d’exposition comprenant la sélection d’une première position d’exposition dite initiale dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre mobile sont exposées à un flux d’air et le déplacement vers au moins une deuxième position d’exposition dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre mobile sont exposées au même flux d’air ; la ou les portions de filtre exposées audit flux d’air étant au moins en partie différentes entre la première et la ou les deuxième positions d’exposition.
Dans des modes de réalisation, le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition se fait par déplacement du filtre mobile et/ou le dispositif de filtration comprend en outre au moins un volet mobile et le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition se fait par déplacement du ou des volets mobiles.
Avantageusement, le dispositif de filtration comprend en outre au moins un volet mobile et le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition se fait par déplacement du volet mobile ; le procédé comprenant le placement d’au moins un volet mobile dans une première position d’ouverture partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur, de manière à protéger au moins une portion du filtre mobile la rendant non-exposée, et à exposer au flux d’air au moins une portion du filtre ; et après un temps d’exposition déterminé, le déplacement du ou des volets mobiles vers une deuxième position d’ouverture partielle de la ou des mêmes entrée de flux d’air, de manière à exposer une ou des portions différentes du filtre mobile au flux d’air et à protéger au moins une portion du filtre qui était exposée au flux d’air dans la première position.
Dans des modes de réalisation, le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition se fait après un temps d’exposition déterminé ou se fait en continu selon une vitesse prédéterminée ; et/ou le système de climatisation est configuré pour modifier le choix de la position initiale en fonction du temps écoulé depuis la mise en service du filtre mobile.
Dans des modes de réalisation, le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition se fait après un temps d’exposition déterminé ; le système de climatisation comprend en outre au moins un module de contrôle permettant de déterminer le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur ; le filtre mobile est un filtre mécanique ou un filtre combiné ; et le temps d’exposition est déterminé en fonction du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm ; de préférence, la détermination du temps d’exposition comprend en outre la détermination du débit du flux d’air filtré, et le temps d’exposition est inversement proportionnel audit débit du flux d’air. Le module de contrôle va comprendre classiquement au moins une mémoire et au moins un calculateur.
De préférence, le module de contrôle est relié à des moyens de détermination directe du taux de particules dans l’air extérieur et/ou intérieur au moyen d’un ou plusieurs capteurs. Le ou les capteurs étant soit compris dans le dispositif de filtration soit disposés en dehors du dispositif de filtration. De manière alternative ou complémentaire, le module de contrôle comprend des moyens connexion à une source d’information extérieure au véhicule pour la détermination taux de particules dans l’air extérieur.
De préférence, lorsque le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur est supérieur ou égal à un seuil SPmax prédéterminé, le temps d’exposition du filtre correspond à un temps minimal prédéterminé et/ou lorsque le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur est inférieur ou égal à un seuil SPmin prédéterminé, le temps d’exposition du filtre correspond à un temps maximal prédéterminé.
De préférence, lorsque le débit du flux d’air traversant le filtre mobile est supérieur ou égal à un seuil SDmax prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps minimal prédéterminé et/ou lorsque le débit du flux d’air traversant le filtre mobile est inférieur ou égal à un seuil SDmin prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps maximal prédéterminé.
Dans des modes de réalisation, le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition se fait après un temps d’exposition déterminé ; le système de climatisation comprend en outre au moins un capteur de gaz polluant configuré pour mesurer le taux d’au moins un élément gazeux polluant dans le ou les flux d’air extérieur et/ou dans le ou les flux d’air intérieur; le filtre mobile est un filtre à gaz ou un filtre combiné ; et le temps d’exposition est déterminé en fonction du taux d’au moins un élément gazeux polluant ; de préférence, la détermination du temps d’exposition comprend en outre la détermination le débit du flux d’air filtré, et le temps d’exposition est inversement proportionnel au débit du flux d’air.
Avantageusement, l’élément gazeux est choisi parmi H2S, NH3et leurs combinaisons.
De préférence, lorsque le taux d’au moins un élément gazeux polluant est supérieur ou égal à un seuil SGmax prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps minimal prédéterminé et/ou lorsque le taux d’au moins un élément gazeux polluant est inférieur ou égal à un seuil SGmin prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps maximal prédéterminé.
Avantageusement, lorsque le filtre mobile est un filtre combiné les temps d’exposition sont prioritisés par le système en fonction de l’élément gazeux polluant, du taux d’élément gazeux polluant ou du taux de particules polluantes présent dans l’air intérieur et/ou extérieur.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile équipé avec un système de climatisation de l’habitacle remarquable en ce qu’il comprend un dispositif de filtration selon le premier aspect, ou un système de climatisation selon le deuxième aspect ; de préférence, le véhicule comprend un habitacle et un compartiment moteur et est configuré pour que la chambre d’admission du dispositif de filtration soit disposée dans le compartiment moteur.
Selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet un procédé d’optimisation de l’usure du filtre mobile d’un dispositif de filtration selon le premier aspect, comprenant la mise en œuvre d’un ou plusieurs cycles d’exposition lors du placement du filtre mobile dans une des positions de service ; un cycle d’exposition comprenant la sélection d’une première position d’exposition dite initiale dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre mobile sont exposées à un flux d’air ; et le déplacement vers au moins une deuxième position d’exposition dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre sont exposées au même flux d’air ; la ou les portions de filtre exposées audit flux d’air étant au moins en partie différentes entre la première et la ou les deuxième positions d’exposition.
De préférence, le procédé d’optimisation de l’usure du ou des filtres mobiles d’un dispositif de filtration selon le premier aspect est le procédé mis en œuvre par le système selon le deuxième aspect.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles :
Dans la suite de la description, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le dispositif, le système ou le procédé auquel il fait référence. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ».
De même, les termes « inférieur », « supérieur », « haut » et « bas » s’entendront selon leur définition usuelle, dans laquelle les termes « inférieur » et « bas » indiquent une proximité avec le sol plus importante selon la direction verticale que respectivement les termes « supérieur » et « haut ».
Un véhicule automobile selon l’invention comprend un système de climatisation 10 comme montré à la pour réguler la température de son habitacle 12. Le système de climatisation peut être agencé dans l’habitacle 12 ou dans le compartiment moteur 14, et peut en outre comprendre plusieurs parties qui sont agencées ensemble ou séparément. Le système de climatisation 10 peut par exemple comprendre des parties séparées avec un évaporateur, des volets de distribution, un organe de chauffage ou de refroidissement, etc. Dans l’exemple montré à la , le système de climatisation comprend un dispositif de chauffage, ventilation, et climatisation 16 (CVC), et un dispositif de filtration 18 configuré pour filtrer au moins un flux d’air. Par exemple, le dispositif de filtration 18 peut être principalement compris dans le compartiment moteur 14, alors que le dispositif de chauffage, ventilation, et climatisation 16 est principalement compris dans l’habitacle 12.
Le dispositif de filtration 18 comprend une chambre d’admission d’air 20 avec une ouverture de sortie d’air 22 en communication fluidique avec une conduite qui rejoint le dispositif de chauffage, ventilation, et climatisation 16.
Le dispositif de filtration 18 comprend en outre au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26 en provenance de l’extérieur du véhicule. La direction des flux d’air est notée par des flèches sur les figures 1 à 8.
La chambre d’admission d’air 20 comprend en outre au moins un filtre mobile 28, et des moyens de déplacement, non montrés, du ou des filtres mobiles 28 configurés pour placer le ou au moins un des filtres mobiles 28 soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans des positions de service permettant la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur. Dans l’exemple des figures 1 à 4, un seul filtre mobile 28 est représenté. L’homme du métier pourra adapter les caractéristiques décrites à plusieurs filtres mobiles.
Le filtre mobile 28 est dimensionné pour que la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur soit effectuée sur une ou plusieurs portions dudit filtre de manière à ce que dans au moins une position de service le filtre mobile 28 présente une ou plusieurs portions exposées aux flux d’air à filtrer et une ou plusieurs portions non exposées au flux d’air à filtrer. De préférence, en position de service le filtre mobile 28 présente et une ou plusieurs portions non-exposées et une ou plusieurs portions exposées dont une ou plusieurs portions exposées au flux d’air intérieur et/ou une ou plusieurs portions exposées au flux d’air extérieur. Les flux d’air intérieur et extérieur débouchent préférentiellement sur des portions différentes du filtre si bien que, dans une position donnée du filtre, les portions exposées au flux d’air intérieur sont différentes des portions exposées au flux d’air extérieur.
Une portion du filtre mobile peut avoir une forme quelconque, correspond au volume du filtre qui est principalement traversé par le flux d’air, c-à-d. la zone principale de travail du filtre. L’homme du métier comprendra que le flux d’air peut aussi atteindre des zones avoisinantes par l’intérieur du filtre, par exemple, mais celles-ci effectueront moins de travail de filtration et seront donc moins susceptible de s’encrasser. Par simplification, on considèrera dans la suite de l’exposé que la portion de filtre exposée correspond à la surface d’incidence du flux d’air sur le filtre mobile combinée à son épaisseur. Dans les figures 1 à 8, la portion du filtre mobile qui est traversé par un flux d’air est représenté schématiquement et est désignée par la référence 29.
La forme du filtre mobile 28 est préférentiellement adaptée à la forme de la chambre d’admission d’air 20 ou à l’interception d’un flux d’air. Par exemple, le ou les filtres mobiles 28 montrent chacun une forme de segment annulaire ou de segment tubulaire ou de segment cylindrique plein dont la face externe définit un arc de cercle, comme montré aux figures 1 à 8. Le ou les filtres mobiles 28 peuvent montrer en outre un axe de rotation X selon leur hauteur, et les moyens de déplacement du ou des filtres mobiles sont configurés pour déplacer le ou les filtres mobiles 28 en rotation autour de leur axe de rotation X. Le ou les filtres mobiles 28 peuvent montrer une face externe qui définit un arc de cercle couvrant un angle compris entre 120° et 270° ; de préférence, un angle compris entre 150° et 240° ; de préférence encore, un angle de 180°, c-à-d. de forme semi-cylindrique, ou semi-tubulaire, ou semi-annulaire.
La chambre d’admission d’air 20 est un espace dans lequel des flux d’air se mélangent et/ou sont redirigés vers le dispositif CVC 16. La forme de la chambre d’admission d’air peut être quelconque. Par exemple, comme montré aux figures 1 à 8, la chambre d’admission d’air 20 peut être une chambre cylindrique dans laquelle les entrées des flux d’air intérieur et extérieur (24, 26) sont agencées radialement et dont l’axe se confond avec l’axe X de rotation du ou des filtres mobiles 28.
Dans les positions de filtration, le filtre mobile 28 est agencé de manière à intercepter entièrement le flux d’air qui est filtré. L’agencement du filtre mobile 28 peut être choisi en fonction de la forme de la chambre d’admission d’air. Par exemple, en position de filtration, le filtre mobile peut être agencé contre les ouvertures d’entrée d’air ou proche de celles-ci. Le filtre mobile 28 peut être associé en outre à un joint 30 pour assurer l’étanchéité du contact entre le filtre mobile et une paroi de la chambre d’admission d’air 20 et éviter une fuite du flux d’air traversant le filtre par les bords de ce dernier.
Le filtre mobile 28 peut être un filtre choisi parmi un filtre mécanique, un filtre à gaz ou un filtre combiné comprenant un filtre à gaz et un filtre mécanique agencés pour à former deux couches superposées du filtre combiné. De préférence, le filtre mobile est un filtre plissé. L’emploi de filtres plissés permet d’augmenter la surface de filtration et donc de réduire la perte de charge.
Le filtre mécanique peut être configuré pour stopper les particules polluantes en suspension dans l’air, comme par exemple des particules de diamètre inférieur à 1 µm ; de préférence permettant de stopper des particules fines, c-à-d. des particules de diamètre inférieur à 2,5 µm. Par exemple, le filtre mécanique peut être configuré pour stopper les particules montrant un diamètre compris entre 1 µm et 2,5 µm. Par exemple le filtre mobile 28 peut être un filtre à haute efficacité (EPA) ou encore un filtre à très haute efficacité (HEPA) selon la norme EN1822-1 (Janvier 2010).
Le filtre mobile 28 peut être un filtre à gaz, de type filtre à charbon ou filtre à réseaux organométalliques.
Le filtre mobile 28 peut aussi être un filtre combiné permettant de filtrer les gaz et les particules en suspension dans l’air, ou encore une combinaison de filtres agencés dans le sens du flux d’air.
Comme ces types de filtres peuvent être facilement encrassés par des poussières ou des grosses particules, par exemple de diamètre supérieur à 2,5 µm. L’ouverture du flux d’entrée d’air 26 extérieur peut comprendre un préfiltre 32 formé par un filtre à particules solides, dit filtre à poussière, de manière à protéger le filtre mobile 28 de la chambre d’admission d’air 20 de l’encrassement.
Le dispositif de filtration 18 peut comprendre en outre un au moins un volet mobile 34, entre des positions de fermeture de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26 ; et des positions d’ouverture totale ou partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26.
Le volet mobile 34 peut être un volet de type clapet ou tout type de volet qui permet une fermeture étanche de l’ouverture d’entrée d’air. La forme du volet mobile 34 est adaptée à la forme de la chambre d’admission d’air 20.
Le volet mobile 34 peut être disposé dans la chambre d’admission d’air 20 et/ou au moins un volet mobile 34 est placé en amont du filtres mobile 28 par rapport au flux d’air intérieur et extérieur.
Dans l’exemple de la , la chambre d’admission d’air 20 est une chambre cylindrique. Le volet mobile 34 peuvent montrer des formes de segment de cylindre ou de segment de tube ou de segment d’anneau qui sont mobiles en rotation autour de l’axe du cylindre de la chambre d’admission d’air 20.
Comme montré aux figures 1 à 4, le volet mobile 34 peut montrer une forme en segment de cylindre ou en segment de tube ou en segment d’anneau, mobile en rotation autour de l’axe X du cylindre de la chambre d’admission d’air. Par exemple, le volet mobile 34 définit un arc de cercle couvrant un angle compris entre 120° et 270° ; de préférence, un angle compris entre 150° et 240° ; de préférence encore, un angle de 180°, c-à-d. de forme semi-cylindrique, ou semi-tubulaire, ou semi-annulaire.
Les moyens de déplacement peuvent comprendre un ou plusieurs moteurs, non montrés, par exemple des moteurs électriques ou tout autre type de moteur approprié. Par exemple, les moyens de déplacement comprennent un moteur électrique associé au filtre mobile 28, et un moteur électrique associé au volet mobile 34. Les moyens de déplacement peuvent aussi comprendre un moteur électrique unique associé à un mécanisme d’embrayage configuré pour entrainer sélectivement en rotation le volet mobile 34 et le filtre mobile 28.
Le système de climatisation 10 est configuré pour mettre en œuvre un procédé d’optimisation de l’usure du ou des filtres mobiles 28 comprenant, la mise en œuvre d’un ou plusieurs cycles d’exposition 36, montré à la , lors du placement du filtre mobile dans une des positions de service, un cycle d’exposition 36 comprenant la sélection d’une première position 38 d’exposition dite initiale dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre mobile sont exposées à un flux d’air et le déplacement vers au moins une deuxième position d’exposition 40 dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre sont exposées au même flux d’air ; la ou les portions de filtre exposées audit flux d’air étant au moins en partie différentes entre la première et la deuxième position d’exposition.
Le procédé d’optimisation de l’usure du ou des filtres mobiles 28 peut être déclenché manuellement ou être automatisé ; de préférence, le procédé est déclenché de manière automatique. Il peut être activé lorsque le filtre mobile 28 est en position de filtration du flux d’air extérieur ou du flux d’air intérieur. A chaque répétition du cycle, la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition peuvent être différentes du cycle précédent, c-à-d. le filtre mobile peut être déplacé entre plus que deux positions d’expositions.
Par exemple, les figures 1 à 4 montrent quatre positions d’exposition différentes du filtre mobile 28 pendant des étapes du procédé appliqué à la filtration du flux d’air extérieur, et les figures 5 à 8 montrent quatre positions d’exposition différentes du filtre mobile 28 pendant des étapes du procédé appliqué à la filtration du flux d’air intérieur.
Dans un test d’arrêt de la filtration dans la position de service 42, le système peut être configuré pour répéter cycle d’exposition 36 selon une fréquence prédéterminée jusqu’à ce que la filtration dans la position de service soit arrêtée.
Le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition peut se faire par déplacement du filtre mobile 28 comme montré par exemple entre les figures 1 et 2. Ce déplacement se fait à l’aide des moyens de déplacement.
Si le dispositif de filtration 18 comprend en outre au moins un volet mobile 34, le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition peut aussi se faire par déplacement du ou des volets mobiles 34. Le volet mobile 34 permet de réduire ou agrandir l’espace de passage du flux d’air et donc la portion 29 du filtre mobile 28 exposée au flux d’air.
Par exemple, le procédé comprend le placement d’au moins un volet mobile 28 dans une première position d’ouverture partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26, de manière à protéger au moins une portion du filtre mobile 28 la rendant non-exposée et à exposer au flux d’air au moins une portion du filtre. Après un temps d’exposition déterminé, le procédé comprend le déplacement du ou des volets mobiles 34 vers une deuxième position d’ouverture partielle de la ou des mêmes entrées de flux d’air, de manière à exposer une ou des portions différentes du filtre mobile au flux d’air et à protéger au moins une portion du filtre qui était exposée au flux d’air dans la première position.
Alternativement, le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition peut se faire par une combinaison des déplacements du filtre mobile 28 et du volet mobile 34.
Le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition peut se faire après un temps d’exposition déterminé ou en continu selon une vitesse prédéterminée. Selon les variantes, le temps d’exposition déterminé peut être un temps cours d’au moins 0,5 heures, ou d’au moins 1 heure, ou un temps long comme par exemple d’au moins 6 mois pour une position, ou d’au moins 3 mois. Le temps d’exposition peut aussi être déterminé en fonction de paramètres choisis et ou déterminés en temps réel, ou à des intervalles donnés, comme décrit plus bas.
Le système de climatisation 10 peut aussi être configuré pour modifier le choix de la position initiale en fonction du temps écoulé depuis la mise en service du filtre mobile 28.
Le système de climatisation peut en outre comprendre au moins un module de contrôle, non montré, permettant de déterminer un taux de particules ou de gaz polluant dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur. Le module de contrôle peut comprendre des moyens de connexion sans fil à un appareil de mesure du taux de particules ou de gaz polluant dans l’air, extérieur au véhicule, ou comprendre une connexion avec un capteur taux de particules ou de gaz polluant installé dans le véhicule.
Par exemple, le module de contrôle permet de déterminer le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur. Le filtre mobile 28 est alors de préférence un filtre mécanique ou un filtre combiné.
Le temps d’exposition peut ainsi être déterminé en fonction du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm. De préférence, le temps d’exposition est déterminé comme étant inversement proportionnel au taux de particules, c-à-d. que plus le taux de particules est élevé, plus le temps d’exposition d’une portion 29 du filtre mobile 28 sera court.
L’évolution du temps d’exposition peut être limitée pour éviter des déplacements trop brusques ou trop lent du filtre mobile 28. Par exemple, lorsque le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur est supérieur ou égal à un seuil SPmax prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps d’exposition minimal prédéterminé et/ou lorsque le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur est inférieur ou égal à un seuil SPmin prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps d’exposition minimal prédéterminé.
Le temps d’exposition peut aussi être déterminé en fonction du débit du flux d’air filtré. Dans ce cas le temps d’exposition est avantageusement inversement proportionnel audit débit du flux d’air, c-à-d. que plus le débit du flux d’air est élevé, plus le temps d’exposition d’une portion 29 du filtre mobile 28 sera court.
Ainsi de la même manière que plus haut, l’évolution du temps d’exposition peut être limitée par des valeurs minimale et maximale prédéterminées du débit du flux d’air.
Par exemple, le module de contrôle permet de déterminer le taux d’au moins un élément gazeux polluant dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur. Le filtre mobile 28 est alors de préférence un filtre à charbon, un filtre à réseaux organométalliques ou un filtre combiné. L’élément gazeux peut être choisi parmi H2S, NH3 et leurs combinaisons.
Le temps d’exposition peut ainsi être déterminé en fonction du taux de l’élément gazeux polluant. De préférence, le temps d’exposition est déterminé comme étant inversement proportionnel au taux de particules, c-à-d. que plus le taux de l’élément gazeux polluant est élevé, plus le temps d’exposition d’une portion 29 du filtre mobile 28 sera court.
Par exemple, lorsque le taux de l’élément gazeux polluant dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur est supérieur ou égal à un seuil SGmax prédéterminé le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps d’exposition minimal prédéterminé et/ou lorsque le taux de l’élément gazeux polluant dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur est inférieur ou égal à un seuil SGmin prédéterminé le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps d’exposition minimal prédéterminé.
Le temps d’exposition peut ainsi être déterminé en fonction du débit du flux d’air traversant le filtre mobile. De préférence, le temps d’exposition est déterminé comme étant inversement proportionnel au débit du flux d’air, c-à-d. que plus le débit est élevé, plus le temps d’exposition d’une portion 29 du filtre mobile 28 sera court.
Par exemple, lorsque le débit du flux d’air traversant le filtre mobile est supérieur ou égal à un seuil SDmax prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps minimal prédéterminé et/ou lorsque le débit du flux d’air traversant le filtre mobile est inférieur ou égal à un seuil SDmin prédéterminé, le temps d’exposition du filtre reste égal à un temps maximal prédéterminé.
Avantageusement le module de contrôle est relié au réseau multiplexé embarqué sur le véhicule. On rappelle au besoin que les réseaux multiplexés sont des réseaux de communication numérique permettant à des équipements électriques ou à des sous-ensembles d’équipements électriques de communiquer entre eux avec un nombre de fils réduit. La mise en œuvre de tels réseaux multiplexés sur un véhicule est connue de l’homme du métier et ne sera pas détaillée plus avant. A titre d’exemple, l’invention peut mettre en œuvre un réseau de type CAN (acronyme de Controller Area Network), de type LIN (acronyme de Local Interconnect Network), de type MOST (acronyme de Media Oriented System Transport), de type Flexray, ou d’autres types de réseaux multiplexés.
Claims (10)
- Dispositif de filtration (18) d’air d’un véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour filtrer au moins un flux d’air ; le dispositif de filtration (18) comprenant une chambre d’admission d’air (20) avec au moins une sortie d’air (22), au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26) en provenance de l’extérieur du véhicule ; le dispositif de filtration (18) est caractérisé en ce que la chambre d’admission d’air (20) comprend en outre au moins un filtre mobile (28) ; et le dispositif de filtration (18) comprend des moyens de déplacement du filtre mobile configurés pour placer le filtre mobile (28) soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans une des positions de service dans laquelle au moins un flux d’air est filtré; les positions de service comprenant au moins une position de filtration du ou des flux d’air extérieur, au moins une position de filtration du ou des flux d’air intérieur et au moins une position de de filtration des flux d’air extérieur et intérieur ; et en ce que le filtre mobile (28) est dimensionné pour que la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur soit effectuée sur une ou plusieurs portions dudit filtre de manière à ce que, dans au moins une position de service, le filtre mobile (28) présente une ou plusieurs portions exposées aux flux d’air à filtrer et une ou plusieurs portions non exposées au flux d’air à filtrer.
- Dispositif de filtration (18) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le filtre mobile (28) montre une forme de segment tubulaire dont la face externe définit un arc de cercle ; le filtre mobile (28) montrant en outre un axe de rotation (X) selon sa hauteur ; et en ce que les moyens de déplacement du filtre mobile sont configurés pour déplacer le filtre en rotation autour de son axe de rotation (X) ; de préférence la chambre d’admission d’air (20) est une chambre cylindrique dans laquelle les entrées d’air intérieur et extérieur sont agencées radialement et dont l’axe se confond avec l’axe de rotation (X) du filtre mobile (28).
- Dispositif de filtration (18) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de filtration (18) comprend en outre au moins un volet mobile (34) entre des positions de fermeture de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26); et des positions d’ouverture totale ou partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26) ; de préférence, au moins un volet mobile (34) est disposé dans la chambre d’admission d’air (20) et/ou au moins un volet mobile (34) est placé en amont du filtres mobile (28) par rapport au flux d’air intérieur et extérieur.
- Dispositif de filtration (18) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre mobile (28) est choisi parmi un filtre mécanique, un filtre à gaz ou un filtre combiné comprenant un filtre à gaz et un filtre mécanique agencés pour à former deux couches superposées du filtre combiné ; de préférence, le filtre mobile est un filtre mécanique ou un filtre combiné et le filtre mécanique est de type filtre à air à haute efficacité (EPA) ou de type filtre à air à très haute efficacité (HEPA) tel que défini selon la norme NF EN 1822-1 (Janvier 2010).
- Système de climatisation (10) d’un véhicule automobile comprenant un dispositif de filtration (18), le système de climatisation est caractérisé en ce que le dispositif de filtration (18) est selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, et en ce qu’il est configuré pour mettre en œuvre un procédé d’optimisation de l’usure du filtre mobile comprenant la mise en œuvre d’un ou plusieurs cycles d’exposition (36) lors du placement du filtre mobile (28) dans une des positions de service, un cycle d’exposition comprenant la sélection d’une première position d’exposition (38) dite initiale dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre mobile (28) sont exposées à un flux d’air, et le déplacement vers au moins une deuxième position d’exposition (40) dans laquelle une ou plusieurs portions du filtre mobile (28) sont exposées au même flux d’air ; la ou les portions de filtre exposées audit flux d’air étant au moins en partie différentes entre la première et la ou les deuxième positions d’exposition.
- Système de climatisation (10) selon la revendication 5 caractérisé en ce que le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition se fait par déplacement du filtre mobile (28) et/ou en ce que le dispositif de filtration (18) comprend en outre au moins un volet mobile (34) et le déplacement entre la première position d’exposition et la deuxième position d’exposition se fait par déplacement du ou des volets mobiles (34).
- Système de climatisation (10) selon l’une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition se fait après un temps d’exposition déterminé ou se fait en continu selon une vitesse prédéterminée ; et/ou en ce que le système de climatisation (10) est configuré pour modifier le choix de la position initiale en fonction du temps écoulé depuis la mise en service du filtre mobile (28).
- Système de climatisation (10) selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition se fait après un temps d’exposition déterminé ; en ce que le système de climatisation (10) comprend en outre au moins un module de contrôle permettant de déterminer le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur et/ou dans l’air intérieur ; en ce que le filtre mobile est un filtre mécanique ou un filtre combiné ; et en ce que le temps d’exposition est déterminé en fonction du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm ; de préférence, la détermination du temps d’exposition comprend en outre la détermination du débit du flux d’air filtré, et le temps d’exposition est inversement proportionnel audit débit du flux d’air.
- Système de climatisation (10) selon l’une des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que le déplacement entre la première et la deuxième position d’exposition se fait après un temps d’exposition déterminé ; en ce que le système de climatisation (10) comprend en outre au moins un capteur de gaz polluant configuré pour mesurer le taux d’au moins un élément gazeux polluant dans le ou les flux d’air extérieur et/ou dans le ou les flux d’air intérieur; en ce que le filtre mobile est un filtre à gaz ou un filtre combiné ; et en ce que le temps d’exposition est déterminé en fonction du taux d’au moins un élément gazeux polluant ; de préférence, la détermination du temps d’exposition comprend en outre la détermination le débit du flux d’air filtré, et le temps d’exposition est inversement proportionnel au débit du flux d’air.
- Véhicule automobile équipé avec un système de climatisation de l’habitacle caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de filtration selon l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 4 ou un système de climatisation selon les revendication 5 à 9; de préférence, le véhicule comprend un habitacle et un compartiment moteur et est configuré pour que la chambre d’admission du dispositif de filtration soit disposée dans le compartiment moteur.
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- 2022-01-24 FR FR2200579A patent/FR3132031A1/fr active Pending
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
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Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |