WO2014027159A1 - Dispositif de filtration - Google Patents

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filtering
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Yazid Yaniss Belkouche
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B60H3/06—Filtering
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    • B60H3/0625—Filter arrangements in the air stream with provisions for by-passing the filter element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H3/06—Filtering
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    • B60H3/06—Filtering
    • B60H2003/0683—Filtering the quality of the filter or the air being checked

Definitions

  • the present invention generally relates to a particle filtration device mounted on a motor vehicle.
  • Document DE 100 00 397 describes a filtration system comprising a filter 1 consisting of several filtering layers 12, 14, 16 in which the filter is movable and can be moved between a filtering position and a non-filtering position. The switchover is via a switch actuated by a user.
  • this system requires action from a user, which can be dangerous for driving.
  • another problem of this filter is the lack of modularity of the filter. Thus, it is not possible to improve the air flow while maintaining a certain degree of filtration.
  • the kinematics of the filter requires a space relatively large to be able to implement which decreases the volume available for other elements.
  • Document US Pat. No. 6,758,739 describes a filtration system comprising a stationary filter 11 composed of several filtering layers 100, 102, 104 in which the filter is surrounded by a movable valve 120 that can be tilted between a closed position 122 and an open position 124 so that when the valve 120 is open, the air is derived by a passage 106 without being filtered.
  • a problem with this type of device is that the derived air is not filtered at all. Thus, the device does not allow permanent optimal filtration because no minimum filtration is ensured permanently.
  • JP 61054312 discloses a movable filter capable of being rotated between a filter position across an airflow and a non-filtering position parallel to the airflow.
  • the position of the filter is controlled by a control unit which moves the filter into the filter position when a smoke detector detects the presence of smoke in closed circuit ventilation mode.
  • this system requires a relatively large space to allow the tilting of the filter which causes a loss of volume in the passenger compartment.
  • the filter when the filter is in the non-filtering position, the passengers are subjected to unfiltered air which leads to frequent use of this filter in the presence of large particles and therefore to a high fouling thereof.
  • An object of the present invention is to meet the disadvantages of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to provide a filtration device providing a permanent minimum filtering while reducing the fouling of the filters. High efficiency and maximum airflow.
  • a first aspect of the invention relates to a particle filtration device for an air flow for a motor vehicle comprising a first fixed filter in filter configuration with a first level of efficiency, a second filter of a second higher level of efficiency than first level of efficiency arranged downstream of the first filter and a particle sensor which detects a concentration of particles, characterized in that the second filter is movable between a filter configuration and a non-filtering configuration, and in that when the particles detects a concentration greater than a predetermined threshold, the second filter is positioned in filter configuration, and when particle sensor detects a concentration below the predetermined threshold, the second filter is positioned in non-filtering configuration.
  • the air is permanently filtered by the first fixed filter which allows a reduced fouling of the second filter and a filtration of coarse particles permanently.
  • the mobility of the second filter limits its use to only situations requiring such a filter so as to limit the pressure losses in the ventilation system resulting in an improvement of the aeraulic ventilation system.
  • the second filter comprises a plurality of filter elements arranged to be rotated so as to be parallel to the air flow in non-filtering configuration and perpendicular to the air flow in the filter configuration.
  • the kinematics of the second filter requires a reduced space so that the free volume in the vehicle is increased.
  • each filter element is attached to a unitary gear cooperating with a meshing rail so as to simultaneously drive each filter element in rotation. This allows a kinematic second filter fast and simple to implement.
  • the meshing rail is driven by a motor controlled by the particle sensor.
  • the configuration of the second filter is quickly and reliably changed.
  • the rotation of the filter elements between the filter configuration and the non-filtering configuration is a 90 ° rotation.
  • it allows to move from a parallel configuration to the air flow optimizing its flow to a configuration perpendicular to the flow optimizing its filtration.
  • a particularly interesting embodiment is that the particle sensor detects a concentration of particles having a size of 2.5 microns or less. Thus, the cabin is protected against particles of less than 2.5 microns.
  • a particularly interesting embodiment is that in filtering configuration the first filter and the second filter are transverse to the air flow. In this way, an identical air flow will pass through both filters.
  • the first filter has a thickness of 5 mm and the second filter has a thickness of 35 mm. This way you can save space when installing the filter.
  • a particularly interesting embodiment is that the particle sensor is located downstream of the second filter. In this way, the sensor detects a reliable concentration of the concentration of particles intended to enter the passenger compartment.
  • a second aspect of the invention is a vehicle comprising the filtration device according to the first aspect of the invention.
  • FIG. 1A shows the particle filtration device of the present invention in non-filtering configuration.
  • FIG. 1B the particle filtration device of the present invention in filter configuration.
  • the particle filtration device of the present invention as shown in the figures comprises a first immobile filter 1, preferably 5 mm thick, arranged upstream and which filters an air intended to be sent in a vehicle interior.
  • This first filter 1 has a first level of efficiency such that it prevents the passage of coarse particles, for example particles larger than 2.5 microns such as sand.
  • Downstream of this first filter 1 is disposed a second mobile filter 2, preferably 35 mm thick, which receives the air coming out of the first filter 1.
  • the second filter 2 has a second level of efficiency preventing at least part of the passage of fine particles smaller than 2.5 microns such as grasses or smoke.
  • the second filter 2 is preferably composed of several mobile filter elements 2 'arranged linearly at intervals, ideally but not necessarily regular, along a rail 3 which may be parallel to the first filter.
  • Each mobile filter element 2 ' comprises a gear 4, located in this embodiment on its upper end which cooperates by gearing with the rail 3.
  • the second filter 2 also comprises a motor 6, preferably a micromotor, which actuates the rail 3 so as to simultaneously modify the orientation of each mobile filter element 2 'by rotating the gears 4 by moving the rail 3.
  • This motor 6 is controlled by a particle sensor 5, possibly via a control unit not shown, which detects a concentration of fine particles, ie particles having a diameter of less than 2.5 microns, in the air to be sent to the passenger compartment, preferably downstream of the second mobile filter 2, and compares this measured concentration with a threshold concentration which is fixed beforehand according to the type of filters used.

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Abstract

Un dispositif de filtration de particule d'un flux d'air pour un véhicule automobile comprenant un premier filtre (1) fixe en configuration filtrante avec un premier niveau d'efficacité, un second filtre (2) d'un second niveau d'efficacité supérieur au premier niveau d'efficacité disposé en aval du premier filtre et un capteur de particules (5) qui détecte une concentration de particules, caractérisé en ce que le second filtre est mobile entre une configuration filtrante et une configuration non filtrante, et en ce que lorsque le capteur de particules détecte une concentration supérieure à un seuil prédéterminé, le second filtre est positionné en configuration filtrante, et lorsque capteur de particule détecte une concentration inférieure au seuil prédéterminé, le second filtre est positionné en configuration non-filtrante.

Description

D I S POS ITI F D E FI LTRATI ON
La présente invention concerne de manière générale un dispositif de filtration de particules monté sur un véhicule automobile.
Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs de filtration comprenant différents types de filtre disposés les uns après les autres, chaque filtre étant adapté pour filtrer un certain type de particules. Il est également connu qu'un filtre ayant un niveau d'efficacité plus élevé empêche le passage des particules plus fines qu'un filtre ayant un niveau d'efficacité bas. En contrepartie, ce filtre à niveau d'efficacité élevé fournit une surface de passage inférieure au filtre à niveau d'efficacité bas et donc provoque une perte de charge supérieure à celle du filtre à niveau d'efficacité bas lorsqu'un flux d'air le travers de sorte à voir apparaître des problèmes de fonctionnement dans les systèmes aérauliques ainsi qu'une surconsommation électrique du dispositif de ventilation pour palier à cette perte de charge. De plus, les filtres à haute efficacité coûtent cher et leur utilisation doit donc être idéalement limitée aux situations nécessitant de tels filtres mais pas aux autres situations afin de les préserver de l'usure. Cependant, de telles restrictions sont en contradiction avec l'idée d'une filtration optimale permanente.
Le document DE 100 00 397 décrit un système de filtration comprenant un filtre 1 constitué de plusieurs couches filtrantes 12, 14, 16 dans lequel le filtre est mobile est peut être déplacé entre une position filtrante et une position non filtrante. Le basculement se fait via un interrupteur actionné par un utilisateur. Cependant, ce système nécessite une action d'un utilisateur, ce qui peut être dangereux pour la conduite. De plus un autre problème de ce filtre est le manque de modularité du filtre. Ainsi, il n'est pas possible d'améliorer le débit d'air tout en gardant un certain degré de filtration. Enfin, la cinématique du filtre nécessite un espace relativement grand pour pouvoir se mettre en œuvre ce qui diminue le volume disponible pour d'autres éléments.
Le document US 6 758 739 décrit un système de filtration comprenant un filtre immobile 1 1 10 constitué de plusieurs couches filtrantes 100, 102, 104 dans lequel le filtre est entouré d'un clapet mobile 120 qui peut être basculé entre une position fermée 122 et une position ouverte 124 de sorte que lorsque le clapet 120 est ouvert, l'air est dérivé par un passage 106 sans être filtré. Un problème de ce type de dispositif est que l'air dérivé n'est pas filtré du tout. Ainsi, le dispositif ne permet pas de filtration optimale permanente car aucune filtration minimale n'est assurée de manière permanente.
Le document JP 61054312 décrit un filtre mobile capable d'être entraîné en rotation entre une position filtrante en travers d'un flux d'air et une position non filtrante parallèle au flux d'air. La position du filtre est commandée par une unité de commande qui déplace le filtre en position filtrante lorsqu'un détecteur de fumée détecte la présence de fumée en mode de ventilation en circuit fermé. Cependant, ce système nécessite un espace relativement important pour permettre le basculement du filtre ce qui entraîne une perte de volume dans l'habitacle. De plus, lorsque le filtre est en position non filtrante, les passagers sont soumis à un air non filtré ce qui amène à une utilisation fréquente de ce filtre lors de la présence de grosses particules et donc à un encrassement élevé de celui-ci.
Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de fournir un dispositif de filtration fournissant un filtrage minimum permanent tout en réduisant l'encrassage des filtres à haute efficacité et en assurant un débit d'air maximal.
Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de filtration de particule d'un flux d'air pour un véhicule automobile comprenant un premier filtre fixe en configuration filtrante avec un premier niveau d'efficacité, un second filtre d'un second niveau d'efficacité supérieur au premier niveau d'efficacité disposé en aval du premier filtre et un capteur de particules qui détecte une concentration de particules, caractérisé en ce que le second filtre est mobile entre une configuration filtrante et une configuration non filtrante, et en ce que lorsque le capteur de particules détecte une concentration supérieure à un seuil prédéterminé, le second filtre est positionné en configuration filtrante, et lorsque capteur de particule détecte une concentration inférieure au seuil prédéterminé, le second filtre est positionné en configuration non-filtrante. Grâce à ce dispositif de filtration, l'air est filtré en permanence par le premier filtre fixe ce qui permet un encrassage réduit du second filtre et une filtration des particules grossières en permanence. De plus, la mobilité du second filtre permet de limiter son utilisation aux seules situations nécessitant un tel filtre de sorte à limiter les pertes de charges dans le système de ventilation engendrant une amélioration de l'aéraulique du système de ventilation.
De manière avantageuse, le second filtre comprend une pluralité d'éléments de filtration agencés pour être entraînés en rotation de sorte à être parallèles au flux d'air en configuration non filtrante et perpendiculaire au flux d'air en configuration filtrante. Ainsi, la cinématique du second filtre nécessite un espace réduit de sorte que le volume libre dans le véhicule est augmenté.
Avantageusement, chaque élément de filtration est fixé à un engrenage unitaire coopérant avec un rail d'engrènement de sorte à pouvoir entraîner simultanément chaque élément de filtration en rotation. Cela permet une cinématique du second filtre rapide et simple à mettre en œuvre.
Avantageusement, le rail d'engrènement est entraîné par un moteur commandé par le capteur de particules. Ainsi, la configuration du second filtre est rapidement et fiablement modifiée.
De manière avantageuse, la rotation des éléments de filtration entre la configuration filtrante et la configuration non filtrante est une rotation de 90° . Ainsi, cela permet de passer d'une configuration parallèle au flux d'air optimisant son écoulement à une configuration perpendiculaire au flux optimisant sa filtration.
Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le capteur de particules détecte une concentration de particules ayant une taille de 2,5 microns ou moins. Ainsi, l'habitacle est protégé contre les particules de moins de 2,5 microns.
Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce qu'en configuration filtrante le premier filtre et le second filtre sont transversaux au flux d'air. De cette manière, un flux d'air identique traversera les deux filtres.
Avantageusement, le premier filtre a une épaisseur de 5 mm et le second filtre a une épaisseur de 35 mm. De cette manière, on peut gagner de l'espace lors de l'installation du filtre.
Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le capteur de particules est situé en aval du second filtre. De cette manière, le capteur détecte une concentration fiable de la concentration de particules destinées à entrer dans l'habitacle.
Un second aspect de l'invention est un véhicule comprenant le dispositif de filtration selon le premier aspect de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 A représente le dispositif de filtration de particule de la présente invention en configuration non filtrante. - la figure 1 B le dispositif de filtration de particule de la présente invention en configuration filtrante.
Le dispositif de filtration de particule de la présente invention tel que représenté dans les figures comprend un premier filtre 1 immobile, préférablement de 5 mm d'épaisseur, disposé en amont et qui filtre un air destiné à être envoyé dans un habitacle de véhicule. Ce premier filtre 1 dispose d'un premier niveau d'efficacité tel qu'il empêche le passage des particules grossières, par exemple les particules supérieures à 2,5 microns tel que le sable. En aval de ce premier filtre 1 est disposé un second filtre 2 mobile, préférablement de 35 mm d'épaisseur, qui reçoit l'air sortant du premier filtre 1 . Le second filtre 2 dispose d'un second niveau d'efficacité empêchant au moins en partie le passage de particules fines de taille inférieure à 2,5 microns comme les graminées ou la fumée. Le second filtre 2 est de préférence composé de plusieurs éléments de filtration mobiles 2' agencés linéairement à intervalles, idéalement mais pas forcément réguliers, le long d'un rail 3 qui peut être parallèle au premier filtre. Chaque élément de filtration mobile 2' comprend un engrenage 4, situé dans ce mode de réalisation sur son extrémité supérieure qui coopère par engrenage avec le rail 3.
Le second filtre 2 comprend également un moteur 6, préférablement un micromoteur, qui actionne le rail 3 de sorte à modifier simultanément l'orientation de chaque élément de filtration mobile 2' par rotation des engrenages 4 via déplacement du rail 3. Ce moteur 6 est commandé par un capteur de particules 5, éventuellement via une unité de commande non représentée, qui détecte une concentration de particules fines, c'est à dire les particules ayant un diamètre inférieur à 2,5 microns, dans l'air devant être envoyé dans l'habitacle, de préférence en aval du second filtre mobile 2, et compare cette concentration mesurée avec une concentration seuil qui est fixée préalablement en fonction du type de filtres utilisés.
Si la concentration mesurée est inférieure à la concentration seuil prédéterminée, les éléments de filtration 2' sont orientés comme représentés dans la figure 1 A, c'est-à-dire en configuration non filtrante. Cette configuration permet à l'air sortant du premier filtre 1 de ne pas être filtré en passant dans un espace libre situé entre chaque élément de filtration 2' disposé en parallèle du flux d'air. Si la concentration mesurée est supérieure ou égale à la concentration seuil prédéterminée, le moteur 6 actionne le rail 3 ou les engrenages 4 de sorte que les éléments de filtration 2' sont tournés autour de l'axe de rotation de l'engrenage 4 associé et sont orientés comme représentés dans la figure 1 B, c'est-à-dire en configuration filtrante. Dans cette configuration, les espaces libres laissés en configuration non filtrante entre les éléments de filtration 2' sont supprimés car remplacés par les éléments de filtration 2' qui ont été tournés de 90° , par exemple, de sorte à été parallèle au rail 3. Cette configuration permet à l'air sortant du premier filtre 1 d'être à nouveau filtré pour empêcher les particules fines de passer.
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence au type de moteur actionnant les engrenages, à la position des engrenages par rapport à chaque élément de filtration, au nombre d'engrenage et d'élément de filtration et à l'orientation exacte d'un filtre par rapport à l'autre.

Claims

R EVE N D I CATI ON S
1 . Dispositif de filtration de particule d'un flux d'air pour un véhicule automobile comprenant un premier filtre (1 ) fixe en configuration filtrante avec un premier niveau d'efficacité, un second filtre (2) d'un second niveau d'efficacité supérieur au premier niveau d'efficacité disposé en aval du premier filtre et un capteur de particules (5) qui détecte une concentration de particules, dans lequel le second filtre est mobile entre une configuration filtrante et une configuration non filtrante, le capteur de particules détectant une concentration supérieure à un seuil prédéterminé, et dans lequel le second filtre est positionné en configuration filtrante, pour que lorsque le capteur de particule détecte une concentration inférieure au seuil prédéterminé, le second filtre soit positionné en configuration non-filtrante, caractérisé en ce que le second filtre (2) comprend une pluralité d'éléments de filtration (2') agencés pour être entraînés en rotation de sorte à être parallèles au flux d'air en configuration non filtrante et perpendiculaire au flux d'air en configuration filtrante.
2. Dispositif de filtration de particule selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque élément de filtration (2') est fixé à un engrenage unitaire (4) coopérant avec un rail d'engrènement (3) de sorte à pouvoir entraîner simultanément chaque élément de filtration en rotation.
3. Dispositif de filtration de particule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rail d'engrènement (3) est entraîné par un moteur commandé par le capteur de particules (5).
4. Dispositif de filtration de particule l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rotation des éléments de filtration (2') entre la configuration filtrante et la configuration non filtrante est une rotation de 90° .
5. Dispositif de filtration de particule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur de particules (5) détecte une concentration de particules ayant une taille de 2,5 microns ou moins.
6. Dispositif de filtration de particule l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'en configuration filtrante le premier filtre (1 ) et le second filtre (2) sont transversaux au flux d'air.
7. Dispositif de filtration de particule l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier filtre (1 ) a une épaisseur de 5 mm et le second filtre (2) a une épaisseur de 35 mm.
8. Dispositif de filtration de particule l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le capteur de particules (5) est situé en aval du second filtre (2).
9. Véhicule automobile comportant au moins un dispositif de filtration de particule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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