WO2018091790A1 - Media filtrant pour filtre a air pour vehicule automobile - Google Patents

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filter
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filter medium
nts1
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Maxime GIRAULT
Samuel GOBILLARD
Younick PORTAL
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
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    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
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    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1275—Stiffness

Definitions

  • the present invention relates to a filter media for an air filter for a motor vehicle.
  • the invention finds a particular application, but not limited to heating, ventilation and / or air conditioning devices for a motor vehicle.
  • a filter media is commonly used for an air filter for a heating, ventilation and / or air conditioning device to ensure the quality of the cabin air in said motor vehicle.
  • a filtering medium known to those skilled in the art comprises:
  • a flexible layer disposed under the layer of adsorbent material.
  • Filtration performance of the filter medium is determined by three factors:
  • a disadvantage of this state of the art is that the clogging capacity is a function of the pressure drop. Indeed, the more particles accumulated by the filter media, the greater the pressure loss increases.
  • the fan must be more powerful, resulting in additional cost for the heating, ventilation and / or air conditioning.
  • the present invention aims to provide a filter media that solves the disadvantage mentioned above.
  • the invention proposes a filtering medium for an air filter for a motor vehicle, according to which said filtering medium comprises a plurality of layers of which:
  • At least one primary flexible layer disposed on one side of the structural layer
  • At least one secondary flexible layer disposed on the other side of the structural layer
  • the sealing capacity is increased significantly by slightly increasing the pressure drop. It is not necessary to increase the power of the fan to have a constant air flow.
  • the filter media for a motor vehicle may further comprise one or more
  • said at least one primary flexible layer is positioned in front of an air flow. This allows to filter a part of the particles first.
  • said at least one primary flexible layer comprises a permeability greater than that of said at least one secondary flexible layer. This makes it possible to filter the largest particles.
  • the permeability of said at least one primary flexible layer is between 4000l / m 2 / s and 8000l / m 2 / s.
  • the layer of adsorbent material is an active carbon layer. This makes it possible to have an inexpensive and current material.
  • the layer of adsorbent material is disposed between the structural layer and the secondary flexible layer. This allows the secondary flexible layer to serve as a support for said layer of adsorbent material.
  • said at least one primary or secondary flexible layer is:
  • said at least one secondary flexible layer is a high efficiency layer. This effectively blocks the fine particles.
  • said at least one flexible layer is the last layer of the filter medium. This helps to block the fine particles last.
  • a structural layer, said at least one primary flexible layer, said at least one secondary flexible layer comprises polyester and / or polypropylene and / or polyamide fibers.
  • the structural layer is a rigid nonwoven layer.
  • Nonwoven is common.
  • said at least one primary flexible layer and / or said at least one secondary flexible layer is a flexible nonwoven layer. Nonwoven is common.
  • the layers of the filter media are folded. This increases the filtration area tenfold in a small space.
  • said filter medium is delimited by at least one framing band so as to obtain an air filter. This gives the final dimensions to the air filter. It is also proposed a heater, ventilation and / or air conditioning for a motor vehicle, wherein said heating, ventilation and / or air conditioning device comprises a filter media according to any one of the preceding characteristics.
  • said heating, ventilation and / or air conditioning device is adapted to receive an air flow at the inlet and said at least one primary flexible nonwoven layer of the filter medium is positioned facing said flow of air. air. Said filter medium, and therefore the air filter comprising said filter medium, is positioned upstream of the heating, ventilation and / or air conditioning device so as to treat said air flow.
  • FIG. 1 shows schematically a filter media for air filter for a motor vehicle according to a first non-limiting embodiment of the invention
  • FIG. 2 diagrammatically represents a filtering medium for an air filter for a motor vehicle according to a second nonlimiting embodiment of the invention
  • - Figure 3 shows schematically the filter media according to Figure 1, the layers of said filter media being folded
  • FIG. 4 schematically shows an air filter comprising the filter media of Figure 3 according to a non-limiting embodiment
  • - Figure 5 schematically shows a zoom on part of the filter media layers of Figure 3;
  • FIG. 6 represents a table of comparative tests on the pressure drop and clogging capacity factors between a filter medium according to the state of the prior art and a filter medium according to any one of FIGS. 1 to 5.
  • the filter medium 1 for a motor vehicle V is described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • motor vehicle we mean any type of motorized vehicle.
  • the filter medium 1 is adapted to filter an air flow F at the inlet of a heating, ventilation, and / or air conditioning (HVAC) device called "Heating Ventilation Air Conditioning". ).
  • HVAC heating, ventilation, and / or air conditioning
  • the filter medium 1 is thus adapted to be integrated in a HVAC heating, ventilation and / or air conditioning device.
  • the motor vehicle V comprises an air inlet (not shown) through which an air flow F can enter and flow to the HVAC device in the example of non-limiting application taken.
  • Said HVAC device is thus adapted to receive the air flow F at the inlet, and said filter medium 1 is positioned upstream of said HVAC device so as to treat said air flow F.
  • at least one primary flexible layer Nts1 (described below) of the filter medium 1 is positioned opposite said air flow F.
  • an HVAC device comprises a fan adapted to bring the air flow F with a certain air flow in said HVAC device.
  • the HVAC device is taken as an example of non-limiting application in the following description.
  • the filter medium 1 comprises a plurality of layers C of which:
  • At least one primary soft layer Nts1 disposed on one side of the structure layer Ntr;
  • a layer C is also called a layer.
  • the two primary and secondary soft layers Nts1, Nts2 are adjacent to the Ntr structural layer, arranged on either side of this layer, namely on one side and on the opposite side.
  • the layer of adsorbent material CA makes it possible to obtain a so-called combined air filter.
  • the primary flexible layer Nts1 is positioned in front of the air flow F described above.
  • the fact of having a flexible layer on the side where the flow of air F arrives makes it possible to significantly increase the clogging capacity Co of the filter medium 1 without increasing the pressure drop Pa of the said filter medium 1 too much.
  • the primary flexible layer Nts1 comprises a permeability P1 greater than that P2 of the secondary flexible layer Nts2.
  • the primary flexible layer Nts1 thus comprises a wider mesh and thus makes it possible to filter larger particles than the secondary flexible layer Nts2.
  • the primary flexible layer Nts1 comprises a pressure drop Pa1 lower than that Pa2 of the secondary flexible layer Nts2.
  • the pressure drop Pa indicates the resistance of a layer to a flow of air, while the permeability indicates the ability of a layer to let a flow of air.
  • the primary flexible layer Nts1 it does not too much brake this air flow F at the input of the HVAC device. This increases the sealing capacity Co without having too much pressure drop Pa.
  • said permeability P1 is between 4000l / m 2 / s and 8000l / m 2 / s (liter / square meter / second).
  • said permeability P2 is between 500l / m 2 / s and 2000l / m 2 / s (/ square meter / second).
  • the permeabilities P1, P2 are compared with a pressure drop equal to Pa, namely here at about 100 Pa (Pascal).
  • the primary flexible layer Nts1 passes more easily the air flow than the secondary flexible layer Nts2.
  • for a flat i.e.
  • said pressure drop Pa1 is equal to 17.21 Pa (Pascal) for an air flow rate of 0.5m / sec.
  • said pressure drop Pa2 is equal to 58Pa (Pascal) for an air flow rate of 0.5m / sec.
  • the layers C of the filter medium 1 are described in detail below.
  • the Ntr structure layer is a rigid nonwoven layer.
  • the primary flexible layer Nts1 is a flexible nonwoven layer.
  • the secondary flexible layer Nts2 is a flexible nonwoven layer.
  • non-woven is meant that the layer C comprises fibers held together amorphously, that is to say in no particular order.
  • the rigid nonwoven layer Ntr, the primary and secondary soft nonwoven layers Nts1, Nts2 are taken as non-limiting examples for the remainder of the description.
  • the rigid nonwoven layer Ntr, the primary soft nonwoven layer Nts1 or the secondary soft nonwoven layer Nts2 comprises PES fibers ("Polyester”) and / or PP ("Polypropylene”) and / or PA (Polyamide).
  • the primary soft nonwoven layer Nts1 comprises PES fibers.
  • PES fibers have a lower basis weight than PP or PA fibers. This makes it possible to have a higher permeability and therefore less pressure drop Pa. It will be noted that the fibers in PES have little effect on the particulate efficiencies Ep of the filter medium 1.
  • the secondary soft nonwoven layer Nts2 comprises PP fibers. This allows for high particle efficiency. This helps to stop the finest particles.
  • the rigid non-woven layers Ntr or flexible primary or secondary Nts1, Nts2 may have been previously impregnated with an anti-allergenic chemical compound.
  • the rigid non-woven layers Ntr or flexible primary or secondary Nts1, Nts2 may also have been previously impregnated with a treatment against VOC (Volatile Organic Compound) such as formaldehyde.
  • VOC Volatile Organic Compound
  • a non-woven layer (rigid or flexible) is adapted to filter the particles.
  • a rigid nonwoven layer Ntr is also called a rigid nonwoven filtration layer
  • a soft nonwoven layer Nts is also called a flexible nonwoven filtration layer.
  • the layers C are bonded together by means of an adhesive (not shown).
  • the adhesive is deposited on the secondary soft nonwoven layer Nts2 on which a layer of adsorbent material CA will rest. Then, the adsorbent material A is deposited on said secondary flexible nonwoven layer Nts2.
  • the rigid non-woven layer Ntr is glued and then deposited on the layer of the adsorbent material A.
  • the primary flexible nonwoven layer Nts1 is glued and then deposited on the rigid nonwoven layer Nt.
  • the glue comprises one or more of the following compounds:
  • the adhesive is deposited on a layer C in glue veil. It covers the entire surface of a layer C.
  • the glue is sprinkled so as to have points of glue.
  • the adhesive is fibered. The use of a fibered glue makes it possible to deposit glue on at least one layer C so as to have a layer C with regions covered with glue and smaller regions without glue. These smaller areas are areas through which the airflow F can pass. Thus, the air flow F is not stopped by the adhesive and the clogging capacity Co of the filter medium 1 is greater than with the use of a glue film, which increases the service life of the filter media 1.
  • the deposited adhesive comprises a thickness of between 5 g / m 2 and 20 g / m 2 . Below 5g / m 2 , there may be an effect called "parachute" in the sense that the glue veil is detached. Beyond 20 g / m 2 , the glue blocks the areas left empty on the layers, which increases the pressure drop Pa and therefore stops the flow of air F. In a non-limiting embodiment, the deposited adhesive comprises a thickness of 8g / m 2 .
  • the rigid non-woven layers Ntr, flexible Nts and CA adsorbent material are described in detail below.
  • the primary or secondary soft nonwoven filtration layer Nts1, Nts2 is:
  • a so-called “hydrolized” layer is also called “water jet binding” layer. It comprises fibers obtained by the technique of entanglement by water jet, also called hydrolysis technique, and called in English "spunlace".
  • a so-called “needled” layer comprises fibers obtained by needling, called needlepunching.
  • the secondary nonwoven flexible filtration layer Nts2 is a high efficiency layer.
  • the secondary flexible nonwoven filtration layer Nts2 which is the high efficiency layer is the last layer of the filter medium 1.
  • last layer is meant that it is the layer furthest from the flow of air F which arrives at the input of the HVAC device.
  • a flexible high efficiency nonwoven filtration layer is obtained by the meltblown technique, and called in English "meltblown". It is a layer that includes microfibers obtained by hot air.
  • This high-efficiency layer is a layer with a tight weave; it thus comprises spaces smaller than a conventional nonwoven filtration layer. This makes it possible to filter smaller particles (especially fine particles) than conventional flexible or rigid nonwoven filtration layers.
  • the high efficiency non-woven flexible filtration layer Mlb is also called high efficiency layer Mlb.
  • the fine particles have a diameter of less than 2.5 ⁇ m (micrometers) and the large particles have a diameter greater than 2.5 ⁇ m.
  • the filter medium 1 begins by filtering the larger particles and finally filters the finest particles.
  • the primary flexible nonwoven layer Nts1 would be the high efficiency layer, it would filter all the particles, namely the largest and the finest.
  • the primary soft nonwoven layer Nts1 would thus block all the particles and the filter medium 1 would clog faster.
  • the lifetime of the filter medium 1 would thus be more limited.
  • the secondary soft nonwoven layer Nts2 serves as a support for a layer of adsorbent material A (as described below).
  • the primary soft nonwoven layer Nts1 is adapted to filter larger particles than the secondary soft nonwoven layer Nts2. Thus, in a non-limiting example, it is adapted to filter particles between 7 and 10 ⁇ in diameter.
  • a primary or secondary layer Nts1, Nts2 has a grammage of between 10 and 50g / m 2 . Their grammage is lower than that of the rigid nonwoven layer Ntr. Thus, these layers are easy to handle and have good filtration efficiency. Moreover, beyond 50g / m 2 , the permeability may not be good.
  • the rigid non-woven filter layer Ntr is a structural layer that holds all the layers C of the filter medium 1 together.
  • a rigid nonwoven filtration layer Ntr has a higher porosity than a flexible nonwoven filtration layer Nts.
  • the pore diameter is between 8 and
  • a rigid non-woven filter layer Ntr is:
  • a layer obtained with a flexible nonwoven filtration layer Nts combined with a stiffening aid is a resin.
  • the stiffening additive is a resin.
  • the rigid nonwoven layer Ntr has a grammage of between 50 and 90 g / m 2 . Its basis weight is greater than that of a primary or secondary layer Nts1, Nts2.
  • the adsorbent material makes it possible to filter gases and particles larger than a particulate filter.
  • the size of the filtered particles is substantially equal to 10 microns.
  • the adsorbent material layer A is disposed between the structure layer Ntr and the secondary flexible layer Nts2. Thus, in the embodiment taken, it is disposed between the rigid nonwoven layer Ntr and the secondary soft nonwoven layer Nts2.
  • the adsorbent material A is activated carbon. Activated carbon is used to filter the surrounding gases (the motor vehicle in the non-limiting example taken) and the particles in the surrounding air, such as dust particles.
  • the activated carbon may be in the form of powder, grains, extrudates, or fabric.
  • the active carbon when it is in the form of a grain, the active carbon comprises grains of size 30 to 50 ⁇ in diameter.
  • the active carbon when in the form of fabric, comprises a basis weight between 120 and 200 g / m 2 .
  • the active carbon comprises an adhesive (not shown) mixed with the grains. This makes it possible to make a good bond between said active carbon and the adjacent nonwoven layer Ntr, Nts2.
  • the active carbon per 100 grams of activated carbon, there is at most 25 grams of glue. In a non-limiting embodiment variant, there is between 5 and 15 grams of glue for 100 grams of activated carbon. Thus, in a non-limiting example, per 100 grams of activated carbon, there are 92 grams of activated carbon grains and 8 grams of added glue.
  • the glue is a polyamide glue.
  • the filter medium 1 is described according to two non-limiting embodiments illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the filter medium 1 comprises four layers C of which:
  • the primary soft nonwoven layer Nts1 is thus adjacent to the rigid nonwoven layer Ntr, and the secondary soft nonwoven layer Nts2 is thus adjacent to the rigid nonwoven layer Ntr, on the opposite side.
  • the secondary soft nonwoven layer Nts2 is a high efficiency layer Mlb.
  • this layer is the last to filter the particles, in particular the fine particles.
  • the adsorbant material layer CA is disposed between the rigid nonwoven layer Ntr and the secondary soft nonwoven layer Nts2.
  • the rigid nonwoven layer Ntr disposed above the layer of adsorbant material CA serves to maintain the adsorbant material A in place.
  • the layer of the adsorbant material CA is thus sandwiched between two nonwoven layers Ntr, Nts2, which makes it possible to keep said adsorbent material A. in place.
  • the filter medium 1 comprises five layers C of which:
  • the primary soft nonwoven layer Nts1 is thus adjacent to the rigid nonwoven layer Ntr, and the first nonwoven flexible secondary layer Nts2 is thus adjacent to the rigid nonwoven layer Ntr, on the opposite side.
  • the second secondary soft nonwoven layer Nts2 ' is adjacent to the first secondary soft nonwoven layer Nts2.
  • the second secondary flexible nonwoven layer Nts2 ' is a high efficiency layer Mlb.
  • this layer is the last to filter the particles, in particular the fine particles.
  • the adsorbent material layer CA is disposed between the first secondary soft nonwoven layer Nts2 and the second secondary flexible nonwoven layer Nts2 '.
  • the first secondary soft nonwoven layer Nts2 disposed above the adsorbant material layer CA serves to hold the adsorbant material A in place.
  • the layer of the adsorbent material CA is thus sandwiched between two soft nonwoven layers Nts2, Nts2 ', which makes it possible to keep said adsorbent material A in place.
  • the filter medium 1 comprises a width La and a length Lg.
  • the filter media 1 does not has no creases It is flat.
  • the filter medium 1 comprises a pleating of all the layers C.
  • the layers C thus comprise a plurality of pleats P1 (in English "pleat") as illustrated in FIG. 3 and in FIG. 5 which is a sectional view of a zoom of part of the layers of FIG.
  • the folds PI make it possible to increase the filtration area of the filter media 1.
  • the plies PI have a height h1.
  • the height h1 is equal to 30mm.
  • the filter media 1 comprises return plies PIr as illustrated in FIG. 3 and in FIG. 5. These return plies PIr comprise a height h2 that is smaller than the height h1 of the plies P1. In a non-limiting embodiment, the height h2 is equal to 2/3 of the height h1.
  • a return ply PIr is made every 10 ply Pl.
  • a return ply PIr is a visual aid for an operator so that the latter can know where to cut the pleated filter medium 1 to give the final length L1 to the air filter 2 which will be made from the filter medium 1.
  • a filter medium 1 has two return plies PIr as illustrated in FIG.
  • Folds PI and PIr are made in a vertical direction relative to the plane of the filter medium 1 with a fold oriented in one direction or the other.
  • the pleats P1 are made so that a bend oriented in one direction is adjacent to a bend oriented in the opposite direction.
  • the filter medium 1 thus comprises a set of folded layers C with an alternation of folds oriented vertically in one direction and then in the other direction. We get an accordion effect.
  • the filter media 1 is delimited by at least one framing band Bd so as to obtain an air filter 2.
  • Said at least one framing band Bd makes it possible to give the final dimensions to the filter 2. It is greater than the length Lg and the width La of the filter medium 1.
  • Said at least one Bd framing strip makes it possible to frame the plurality of layers C which are folded and form the pleats Pl.
  • a Bd frame band is polypropylene or fabric such as felt.
  • the filtering medium 1 is framed by two Bd framing strips.
  • two Bd framing strips are glued respectively on two opposite edges of the filter media. 1.
  • the Bd framing strips can be connected to each other, especially when the four edges of the filter media 1 are framed.
  • the filter medium 1 thus framed results in the air filter 2 as illustrated in FIG. 4 of length L1 and of width L2 defined by the width La of the filter medium 1.
  • FIG. 6 illustrates the results of the pressure drop tests Pa and of clogging capacity Co that the applicant has carried out on three media filtering MO, M1 1 and M12.
  • the filtering medium MO is a filter medium according to the state of the prior art. It comprises a rigid non-woven layer Ntr, a layer of active carbon CA and a single flexible nonwoven layer Nts, the rigid nonwoven layer Ntr being disposed opposite the flow of air F.
  • This filtering medium MO serves as a reference base for the tests carried out.
  • the filter media M1 1 is a filter medium 1 according to the invention. It comprises a rigid nonwoven layer Ntr, a layer of activated carbon CA and two flexible nonwoven layers Nts1, Nts2 described above, the primary nonwoven layer Nts1 being disposed opposite the air flow F.
  • the secondary nonwoven flexible layer Nts2 is in PES.
  • the filter media M12 is a filter medium 1 according to the invention. It comprises a rigid nonwoven layer Ntr, a layer of activated carbon CA and two flexible nonwoven layers Nts1, Nts2 described above, the primary nonwoven layer Nts1 being disposed opposite the air flow F.
  • the secondary nonwoven flexible layer Nts2 is in PP.
  • the grammage of the soft nonwoven layers is 40 g / m 2 .
  • the size of the fibers is 1, 7dtex.
  • the air flow rate of the air flow F is 500 kg / h.
  • the initial pressure drop is noted PO. It is given for a new filter by the customer, such as the motor vehicle manufacturer, for example.
  • the initial pressure drop PO is 139 Pa. It is that of the filtering medium MO.
  • Dust particles were sent on the filter media MO, M1 1, M12, flat (ie without pleating of the layers C) until we reach two objectives of pressure drop Pa, namely a first objective at P0 + 100Pa and a second objective at P0 + 200Pa.
  • a pressure difference is measured before sending particles and after, which corresponds to the first line Pa.
  • the filter media MO has a lower pressure loss PO than the filter media M1 1 and M12, respectively minus 7% and minus 29%), but it has a sealing capacity Co well weaker :
  • the filter media M1 1 and M12 have a greater capacity for clogging Co and therefore a longer life than the filter media MO.
  • the lifetime of the filter medium of 1 (represented by M1 1 and M12 in the experiment) has been considerably increased with respect to a filter medium without additional layer Nts1 located opposite the air flow F (represented by MO in the experiment).
  • the clogging capacity Co has increased by more than 50% for both objectives while the pressure drop Pa of less than 10%.
  • the sealing capacity Co has increased by more than 90% for both objectives while the pressure drop Pa of less than 30%.
  • the filter medium 1 (represented by M1 1 and M12 in the experiment) accumulates particles faster than it blocks the flow of air F. It is thus more efficient and lasts longer than the filter media of the filter. state of the art.
  • the description of the invention is not limited to the embodiments described above.
  • the filter medium 1 comprises two or more than two primary soft layers Nts1.
  • the filter medium 1 comprises more than two secondary flexible layers Nts2.
  • the adsorbent material is a zeolite.
  • the primary flexible nonwoven layer Nts1 may comprise PP fibers. Thanks to this material, the primary flexible nonwoven layer Nts1 is naturally charged with electrostatic electricity, which increases the particle efficiency Ep and the clogging capacity Co of the filter medium 1 relative to a PES material.
  • the filter medium 1 can be used for an air filter 2 for:
  • said air filter 2 being disposed in a heating device and / or air conditioning of said motor vehicle V.
  • the filter medium 1 described can be used in fields other than that of motor vehicles, such as in non-limiting examples, the fields:
  • the filter medium 1 is a filter media for a building air conditioning air filter or an air filter dedicated to people in the context of the building;
  • the filter media 1 is a filter media for a computer air filter
  • the filter medium 1 is a filter medium dedicated to people to filter the dust
  • the filter medium 1 is a filter medium for an air filter for vacuum cleaner.

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Abstract

La présente invention concerne un média filtrant (1) pour filtre à air pour véhicule automobile (V), selon lequel ledit média filtrant (1) comporte une pluralité de couches (C) dont : - une couche de structure (Ntr); - au moins une couche souple primaire (Nts1) disposée d'un côté de la couche de structure (Ntr); - au moins une couche souple secondaire (Nts2) disposée de l'autre côté de la couche de structure (Ntr); - une couche de matériau adsorbant (CA).

Description

Média filtrant pour filtre à air pour véhicule automobile
DOMAI N E TECH N I Q U E D E L' I NVE NTI ON
La présente invention concerne un média filtrant pour filtre à air pour véhicule automobile.
L'invention trouve une application particulière, mais non limitative dans les dispositifs de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile.
AR R I È R E- P LAN TECH NOLOG I Q U E D E L' I NV E NTI ON
Un média filtrant est couramment utilisé pour un filtre à air pour un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour assurer la qualité de l'air habitacle dans ledit véhicule automobile.
Un média filtrant connu de l'homme du métier comporte :
- une couche de structure ;
- une couche de matériau adsorbant disposé sous la couche de structure ;
- une couche souple disposée sous la couche de matériau adsorbant.
Les performances de filtration du média filtrant sont déterminées par trois facteurs :
- la perte de charge, à savoir la diminution du flux d'air due aux différentes couches du média filtrant ;
- les efficacités particulaires, à savoir la proportion de tel ou tel type de particules que peut filtrer le média filtrant ;
- la capacité de colmatage, à savoir la capacité du média filtrant à accumuler les particules.
Un inconvénient de cet état de la technique est que la capacité de colmatage est fonction de la perte de charge. En effet, plus il existe de particules accumulées par le média filtrant, plus la perte de charge augmente. Pour assurer un débit d'air constant dans le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, il faut donc augmenter la puissance du ventilateur dudit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation qui permet d'envoyer le flux d'air dans ledit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Il y a ainsi une augmentation de la puissance consommée. Le ventilateur doit donc être plus puissant, ce qui entraîne un surcoût pour le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
Dans ce contexte, la présente invention vise à proposer un média filtrant qui permet de résoudre l'inconvénient précédemment mentionné.
D ESC R I PTI ON G E N E RALE D E L' I NV E NTI ON A cette fin, l'invention propose un média filtrant pour filtre à air pour véhicule automobile, selon lequel ledit média filtrant comporte une pluralité de couches dont :
- une couche de structure ;
- au moins une couche souple primaire disposée d'un côté de la couche de structure ;
- au moins une couche souple secondaire disposée de l'autre côté de la couche de structure ;
- une couche de matériau adsorbant.
Ainsi, grâce à la couche non tissée souple primaire, on augmente la capacité de colmatage de manière significative en augmentant faiblement la perte de charge. Il n'est ainsi pas nécessaire d'augmenter la puissance du ventilateur pour avoir un débit d'air constant.
Selon des modes de réalisation non limitatifs, le média filtrant pour véhicule automobile peut comporter en outre une ou plusieurs
caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes :
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite au moins une couche souple primaire est positionnée en face d'un flux d'air. Cela permet de filtrer en premier une partie des particules. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite au moins une couche souple primaire comprend une perméabilité supérieure à celle de ladite au moins une couche souple secondaire. Cela permet de filtrer les plus grosses particules.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la perméabilité de ladite au moins une couche souple primaire est comprise entre 4000l/m2/s et 8000l/m2/s.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la couche de matériau adsorbant est une couche de charbon actif. Cela permet d'avoir un matériau peu coûteux et courant.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la couche de matériau adsorbant est disposée entre la couche de structure et la couche souple secondaire. Cela permet à la couche souple secondaire de servir de support pour ladite couche de matériau adsorbant.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite au moins une couche souple primaire ou secondaire est :
- une couche hydroliée ; ou
- une couche aiguilletée.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite au moins une couche souple secondaire est une couche haute efficacité. Cela permet de bloquer efficacement les particules fines.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite au moins une couche souple est la dernière couche du média filtrant. Cela permet de bloquer les particules fines en dernier.
Selon un mode de réalisation non limitatif, une couche de structure, ladite au moins une couche souple primaire, ladite au moins une couche souple secondaire comprend des fibres en polyester et/ou en polypropylène et/ou en polyamide.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la couche de structure est une couche non tissée rigide. Le non tissé est courant. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite au moins une couche souple primaire et/ou ladite au moins une couche souple secondaire est une couche non tissée souple. Le non tissé est courant.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les couches du média filtrant sont plissées. Cela permet de décupler la surface de filtration sur un espace réduit.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit média filtrant est délimité par au moins une bande d'encadrement de sorte à obtenir un filtre à air. Cela permet de donner les dimensions finales au filtre à air. II est également proposé un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, selon lequel ledit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend un média filtrant selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation est adapté pour recevoir en entrée un flux d'air et ladite au moins une couche non tissée souple primaire du média filtrant est positionnée en face dudit flux d'air. Ledit média filtrant, et donc le filtre à air comprenant ledit média filtrant, est positionné en amont du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de sorte à traiter ledit flux d'air.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent :
- la figure 1 représente schématiquement un média filtrant pour filtre à air pour véhicule automobile selon un premier mode de réalisation non limitatif de l'invention ;
- la figure 2 représente schématiquement un média filtrant pour filtre à air pour véhicule automobile selon un deuxième mode de réalisation non limitatif de l'invention ; - la figure 3 représente schématiquement le média filtrant selon la figure 1 , les couches dudit média filtrant étant plissées ;
- la figure 4 représente schématiquement un filtre à air comprenant le média filtrant de la figure 3 selon un mode de réalisation non limitatif ; - la figure 5 représente schématiquement un zoom sur une partie des couches du média filtrant de la figure 3 ;
- la figure 6 représente un tableau de tests comparatifs sur les facteurs de perte de charge et de capacité de colmatage entre un média filtrant selon l'état de la technique antérieur et un média filtrant selon l'une quelconque des figures 1 à 5.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
Le média filtrant 1 pour véhicule automobile V est décrit en référence aux figures 1 à 6.
Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé.
Pour la suite de la description, on entend par :
- perte de charge Pa, la diminution du flux d'air due à la résistance mécanique à l'air du média filtrant 1 ;
- efficacités particulaires Ep, la proportion (en pourcentage) du média filtrant 1 à stopper différentes tailles de poussières en fonction de leur taille ;
- capacité de colmatage Co, la quantité en grammes de particules que peut stopper le média filtrant 1 jusqu'à une certaine valeur de perte de charge Pa acceptable (une perte de charge Pa trop élevée résulte en un flux d'air insuffisant dans le véhicule). Cette quantité de particules est donc significative par rapport à la durée de vie du média filtrant. Plus la capacité de colmatage Co est grande, plus la durée de vie du média filtrant 1 l'est également.
On notera qu'une particule peut être une particule de poussière ou de gaz. Dans un mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 est adapté pour filtrer un flux d'air F à l'entrée d'un dispositif de chauffage, ventilation, et/ou climatisation (appelé en anglais HVAC « Heating Ventilation Air Conditioning »). Dans la suite de la description, ce dernier sera appelé dispositif HVAC. Le média filtrant 1 est ainsi adapté pour être intégré dans un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation HVAC.
Le véhicule automobile V comprend une entrée d'air (non illustrée) par lequel un flux d'air F peut entrer et s'écouler vers le dispositif HVAC dans l'exemple d'application non limitatif pris. Ledit dispositif HVAC est ainsi adapté pour recevoir en entrée le flux d'air F, et ledit média filtrant 1 est positionné en amont dudit dispositif HVAC de sorte à traiter ledit flux d'air F. Plus particulièrement, dans un mode de réalisation non limitatif, au moins une couche souple primaire Nts1 (décrite plus loin) du média filtrant 1 est positionnée en face dudit flux d'air F. On notera qu'un dispositif HVAC comprend un ventilateur adapté pour amener le flux d'air F avec un certain débit d'air dans ledit dispositif HVAC.
Le dispositif HVAC est pris comme exemple d'application non limitative dans la suite de la description.
Un dispositif HVAC étant connu de l'homme du métier, il n'est pas décrit plus en détail ici.
Tel qu'illustré sur les figures 1 et 2, le média filtrant 1 comporte une pluralité de couches C dont :
- une couche de structure Ntr ;
- au moins une couche souple primaire Nts1 disposée d'un côté de la couche de structure Ntr ;
- au moins une couche souple secondaire Nts2 disposée de l'autre côté de la couche de structure Ntr ; et
- une couche de matériau adsorbant CA.
On notera qu'une couche C est également appelée nappe. Les deux couches souples primaire et secondaire Nts1 , Nts2 sont adjacentes à la couche de structure Ntr, disposées de part et d'autre de cette couche, à savoir sur un côté et sur le côté opposé.
La couche de matériau adsorbant CA permet d'obtenir un filtre à air dit combiné.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche souple primaire Nts1 est positionnée en face du flux d'air F décrit précédemment. Le fait d'avoir une couche souple du côté où arrive le flux d'air F permet d'augmenter significativement la capacité de colmatage Co du média filtrant 1 sans pour autant trop augmenter la perte de charge Pa dudit média filtrant 1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche souple primaire Nts1 comprend une perméabilité P1 supérieure à celle P2 de la couche souple secondaire Nts2. La couche souple primaire Nts1 comprend ainsi un maillage plus large et permet ainsi de filtrer de plus grosses particules que la couche souple secondaire Nts2.
On notera que la perméabilité P est inversement proportionnelle à la perte de charge Pa. Donc, dans un mode de réalisation non limitatif, la couche souple primaire Nts1 comprend une perte de charge Pa1 inférieure à celle Pa2 de la couche souple secondaire Nts2. La perte de charge Pa indique la résistance d'une couche à un flux d'air, tandis que la perméabilité indique l'aptitude d'une couche à laisser passer un flux d'air. Ainsi, grâce à la couche souple primaire Nts1 , on ne freine pas trop ce flux d'air F en entrée du dispositif HVAC. On augmente ainsi la capacité de colmatage Co sans avoir trop de perte de charge Pa.
Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite perméabilité P1 est comprise entre 4000l/m2/s et 8000l/m2/s (litre/mètre carré/seconde). Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite perméabilité P2 est comprise entre 500l/m2/s et 2000l/m2/s (/mètre carré/seconde). Les perméabilités P1 , P2 sont comparées à perte de charge égale Pa, à savoir ici à environ 100Pa (Pascal). Ainsi, la couche souple primaire Nts1 laisse passer plus facilement le flux d'air que la couche souple secondaire Nts2. Dans un exemple de réalisation non limitatif, pour un média filtrant 1 plat (à savoir non plissé), ladite perte de charge Pa1 est égale à 17,21 Pa (Pascal) pour une vitesse de flux d'air de 0,5m/sec, et ladite perte de charge Pa2 est égale à 58Pa (Pascal) pour une vitesse de flux d'air de 0,5m/sec.
Les couches C du média filtrant 1 sont décrites en détail ci-après.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche de structure Ntr est une couche non tissée rigide. Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche souple primaire Nts1 est une couche non tissée souple. Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche souple secondaire Nts2 est une couche non tissée souple.
Par « non tissée », on entend que la couche C comporte des fibres maintenues entre elles de façon amorphe, à savoir sans ordre déterminé. La couche non tissée rigide Ntr, les couches non tissées souples primaire et secondaire Nts1 , Nts2 sont prises comme exemples non limitatifs pour la suite de la description.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche non tissée rigide Ntr, la couche non tissée souple primaire Nts1 ou la couche non tissée souple secondaire Nts2 comprend des fibres en PES (« Polyester ») et/ou PP (« Polypropylène ») et/ou PA (Polyamide).
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche non tissée souple primaire Nts1 comprend des fibres en PES. En général, les fibres en PES ont un grammage moins fort que les fibres en PP ou PA. Cela permet d'avoir une perméabilité plus élevée et donc moins de perte de charge Pa. On notera que les fibres en PES ont peu d'incidence sur les efficacités particulaires Ep du média filtrant 1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche non tissée souple secondaire Nts2 comprend des fibres en PP. Cela permet d'avoir une haute efficacité particulaire. Cela permet d'arrêter les particules les plus fines.
On notera que l'on peut avoir différentes fonctions intégrées au préalable dans les couches non tissées rigide Ntr ou souples primaire ou secondaire Nts1 , Nts2 du média filtrant 1 avant leur assemblage. Ainsi, dans un mode de réalisation non limitatif, les couches non tissées rigide Ntr ou souples primaire ou secondaire Nts1 , Nts2 peuvent avoir été au préalable imprégnées d'un composé chimique anti-allergène. Dans un mode de réalisation non limitatif, les couches non tissées rigide Ntr ou souples primaire ou secondaire Nts1 , Nts2 peuvent en outre avoir été au préalable imprégnées d'un traitement contre les COV (Composé Organique Volatil) tels que les formaldéhydes.
Une couche non tissée (rigide ou souple) est adaptée pour filtrer les particules. Ainsi, une couche non tissée rigide Ntr est également appelée couche de filtration non tissée rigide, et couche non tissée souple Nts est également appelée couche de filtration non tissée souple.
Les couches C sont liées entre elles au moyen d'une colle (non illustrée).
Pour la couche de matériau adsorbant CA, la colle est déposée sur la couche non tissée souple secondaire Nts2 sur laquelle va reposer une couche de matériau adsorbant CA. Puis, le matériau adsorbant A est déposé sur ladite couche non tissée souple secondaire Nts2. La couche non tissée rigide Ntr est encollée puis déposée sur la couche du matériau adsorbant A. La couche non tissée souple primaire Nts1 est encollée puis déposée sur la couche non tissée rigide Nt.
Enfin l'ensemble des couches C est assemblé par laminage. On notera que le procédé de collage et d'assemblage étant connu de l'homme du métier, il n'est pas décrit ici.
Dans des modes de réalisation non limitatifs, la colle comprend l'un ou plusieurs des composés suivants :
- Polyoléfine (po), ce composé présentant l'avantage d'être économique ;
- Polyamide (pa) ; et/ou
- Polyuréthane réticulé (pur) ; et/ou
- Polyéthylène (pe).
Dans un premier mode de réalisation non limitatif, la colle est déposée sur une couche C en voile de colle. Elle recouvre toute la surface d'une couche C. Dans un deuxième mode de réalisation non limitatif, la colle est saupoudrée de sorte à avoir des points de colle. Dans un troisième mode de réalisation non limitatif, la colle est fibérisée. L'utilisation d'une colle fibérisée permet de déposer de la colle sur au moins une couche C de sorte à avoir une couche C avec des régions recouvertes de colle et des régions plus petites sans colle. Ces régions plus petites sont des zones au travers desquelles le flux d'air F peut passer. Ainsi, le flux d'air F n'est pas arrêté par la colle et la capacité de colmatage Co du média filtrant 1 est plus grande qu'avec l'utilisation d'un voile de colle, ce qui augmente la durée de vie du média filtrant 1 . Dans un mode de réalisation non limitatif, la colle déposée comprend une épaisseur comprise entre 5g/m2 et 20g/m2. En deçà de 5g/m2, il peut y avoir un effet dit « parachute » en ce sens que le voile de colle se détache. Au-delà de 20g/m2, la colle bouche les zones laissées vides sur les couches, ce qui augmente la perte de charge Pa et stoppe donc le flux d'air F. Dans une variante de réalisation non limitative, la colle déposée comprend une épaisseur de 8g/m2.
Les couches non tissée rigide Ntr, souples Nts et de matériau adsorbant CA sont décrites en détail ci-après.
• Couche d e. f jj t rat i g.n . non . t i s s é e . sou p I e Nts
Dans des modes de réalisation non limitatifs, la couche de filtration non tissée souple primaire ou secondaire Nts1 , Nts2 est :
- une couche hydroliée ; ou
- une couche aiguilletée.
Une couche dite « hydroliée » est également appelée couche « liage jet d'eau ». Elle comprend des fibres obtenues par la technique d'enchevêtrement par jet d'eau, également appelée technique d'hydroliage, et appelée en anglais « spunlace ».
Une couche dite « aiguilletée » comprend des fibres obtenues par aiguilletage, appelée en anglais « needlepunch ». Par ailleurs, dans un mode de réalisation non limitatif, la couche de filtration non tissée souple secondaire Nts2 est une couche haute efficacité. Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche de filtration non tissée souple secondaire Nts2 qui est la couche haute efficacité est la dernière couche du média filtrant 1 . Par « dernière couche », on entend que c'est la couche la plus éloignée du flux d'air F qui arrive en entrée du dispositif HVAC.
Une couche de filtration non tissée souple haute efficacité est obtenue par la technique de fusion-soufflage, et appelée en anglais « meltblown ». C'est une couche qui comporte des microfibres obtenues par de l'air chaud.
Cette couche haute efficacité est une couche avec un tissage serré ; elle comporte ainsi des espaces plus petits qu'une couche de filtration non tissée classique. Cela permet de filtrer de plus petites particules (notamment les particules fines) que les couches de filtration non tissées souples ou rigides classiques. Dans la suite de la description, la couche de filtration non tissée souple haute efficacité Mlb est également appelée couche haute efficacité Mlb. Dans un exemple non limitatif, les particules fines ont un diamètre inférieur à 2,5μιτι (micromètres) et les grosses particules ont un diamètre supérieur à 2,5μιτι.
Le fait d'avoir la couche non tissée souple secondaire Nts2 qui effectue une filtration en dernier, permet de filtrer les plus fines particules en dernier. Ainsi, cette dernière couche apporte une haute efficacité particulaire au média filtrant 1 .
Ainsi, vu l'agencement des couches C entre elles, le média filtrant 1 commence par filtrer les plus grosses particules et finit par filtrer les plus fines particules. On notera que dans le cas d'un agencement inverse où la couche non tissée souple primaire Nts1 serait elle la couche haute efficacité, elle filtrerait toutes les particules, à savoir les plus grosses et les plus fines. La couche non tissée souple primaire Nts1 bloquerait ainsi toutes les particules et le média filtrant 1 se boucherait plus vite. La durée de vie du média filtrant 1 serait ainsi plus limitée. Ces techniques de fabrication d'une couche non tissée souple Nts étant connues de l'homme du métier, elles ne sont pas décrites en détail ici.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche non tissée souple secondaire Nts2 sert de support pour une couche de matériau adsorbant A (comme décrit plus loin).
La couche non tissée souple primaire Nts1 est adaptée pour filtrer des particules plus grosses que la couche non tissée souple secondaire Nts2. Ainsi, dans un exemple non limitatif, elle est adaptée pour filtrer des particules comprises entre 7 et 10μιτι de diamètre.
Dans un mode de réalisation non limitatif, une couche primaire ou secondaire Nts1 , Nts2 comporte un grammage compris entre 10 et 50g/m2. Leur grammage est inférieur à celui de la couche non tissée rigide Ntr. Ainsi, ces couches sont faciles à manipuler et ont une bonne efficacité de filtration. Par ailleurs, au-delà de 50g/m2, la perméabilité risque de ne pas être bonne. · Couche de„ fi Itratign
La couche de filtration non tissée rigide Ntr est une couche de structure qui permet de tenir l'ensemble des couches C du média filtrant 1 ensemble.
Notamment, elle maintient les couches entre elles après un plissage (décrit plu loin). Elle évite ainsi une dislocation desdites couches C.
On notera qu'une couche de filtration non tissée rigide Ntr comporte une porosité supérieure à celle d'une couche de filtration non tissée souple Nts.
Dans un exemple non limitatif, le diamètre des pores est compris entre 8 et
12 microns.
Dans des modes de réalisation non limitatifs, une couche de filtration non tissée rigide Ntr est :
- une couche dont les fils sont obtenus par air froid, appelée en anglais (« Spunbound ») ;
- une couche obtenue avec une couche de filtration non tissée souple Nts combinée avec un adjuvant rigidifiant. Dans un exemple non limitatif, l'adjuvant rigidifiant est une résine. Par exemple cela s'applique avec la couche dite « spunlace » ou la couche dite « aiguilletée ». - une couche obtenue avec une couche de filtration non tissée souple Nts dont les fibres ont été assemblées à chaud puis pressées à chaud. Par exemple cela s'applique avec la couche dite « spunlace ».
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche non tissée rigide Ntr comporte un grammage compris entre 50 et 90g/m2. Son grammage est supérieur à celui d'une couche primaire ou secondaire Nts1 , Nts2.
• Couche de^matérjau adsor^bant.A
Le matériau adsorbant permet de filtrer des gaz et des particules plus grosses qu'un filtre à particules. Dans un exemple non limitatif, la taille des particules filtrées est sensiblement égale à 10 microns.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche de matériau adsorbant A est disposée entre la couche de structure Ntr et la couche souple secondaire Nts2. Ainsi, dans le mode de réalisation pris, elle est disposée entre la couche non tissée rigide Ntr et la couche non tissée souple secondaire Nts2. Dans un mode de réalisation non limitatif, le matériau adsorbant A est du charbon actif. Le charbon actif permet de filtrer les gaz environnants (du véhicule automobile dans l'exemple non limitatif pris) et les particules dans l'air environnant, tel que les particules de poussières. Dans des modes de réalisation non limitatifs, le charbon actif peut être sous forme de poudre, de grains, d'extrudés, ou de tissu.
Dans un mode de réalisation non limitatif, lorsqu'il est sous forme de grain, le charbon actif comprend des grains de taille 30 à 50 μιτι de diamètre.
Dans un mode de réalisation non limitatif, lorsqu'il est sous forme de tissu, le charbon actif comprend un grammage entre 120 et 200g/m2.
Afin d'obtenir un meilleur collage du charbon actif sur la couche non tissée Nt (décrite plus loin) sur laquelle il est déposé, dans un mode de réalisation non limitatif, le charbon actif comprend une colle (non illustrée) mélangée aux grains. Cela permet de faire une bonne liaison entre ledit charbon actif et la couche non tissée adjacente Ntr, Nts2. Dans un mode de réalisation non limitatif, pour 100 grammes de charbon actif, il y a au plus 25 grammes de colle. Dans une variante de réalisation non limitative, il y a entre 5 et 15 grammes de colle pour 100 grammes de charbon actif. Ainsi, dans un exemple non limitatif, pour 100 grammes de charbon actif, il y a 92 grammes de grains de charbon actif et 8 grammes de colle ajoutée. Dans un exemple non limitatif, la colle est une colle en polyamide.
Le média filtrant 1 est décrit selon deux modes de réalisation non limitatifs illustrés sur les figures 1 et 2.
• P emier mode dejéalis^tj^
Selon un premier mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 1 , le média filtrant 1 comprend quatre couches C dont :
- une couche non tissée rigide Ntr ;
- une couche non tissée souple primaire Nts1 disposée d'un côté de la couche non tissée rigide Ntr ;
- une couche non tissée souple secondaire Nts2 disposée de l'autre côté de la couche non tissée rigide Ntr ;
- une couche de matériau adsorbant CA.
La couche non tissée souple primaire Nts1 est ainsi adjacente à la couche non tissée rigide Ntr, et la couche non tissée souple secondaire Nts2 est ainsi adjacente à la couche non tissée rigide Ntr, du côté opposé.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche non tissée souple secondaire Nts2 est une couche haute efficacité Mlb. Ainsi, cette couche est la dernière à filtrer les particules, en particulier les fines particules.
La couche de matériau adsorbant CA est disposée entre la couche non tissée rigide Ntr et la couche non tissée souple secondaire Nts2.
On notera que la couche non tissée rigide Ntr disposée au-dessus de la couche de matériau adsorbant CA sert à maintenir le matériau adsorbant A en place. La couche du matériau adsorbant CA est ainsi prise en sandwich entre deux couches non tissées Ntr, Nts2 ce qui permet de bien maintenir en place ledit matériau adsorbant A. · Second mode de réalisation non limitatif Selon un second mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 2, le média filtrant 1 comprend cinq couches C dont :
- une couche non tissée rigide Ntr ;
- une couche non tissée souple primaire Nts1 disposée d'un côté de la couche non tissée rigide Ntr ;
- une première couche non tissée souple secondaire Nts2 disposée de l'autre côté de la couche non tissée rigide Ntr ;
- une deuxième couche non tissée souple secondaire Nts2' disposée de l'autre côté de la couche non tissée rigide Ntr ; et
- une couche de matériau adsorbant CA.
La couche non tissée souple primaire Nts1 est ainsi adjacente à la couche non tissée rigide Ntr, et la première couche non tissée souple secondaire Nts2 est ainsi adjacente à la couche non tissée rigide Ntr, du côté opposé. La deuxième couche non tissée souple secondaire Nts2' est adjacente à la première couche non tissée souple secondaire Nts2.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la deuxième couche non tissée souple secondaire Nts2' est une couche haute efficacité Mlb. Ainsi, cette couche est la dernière à filtrer les particules, en particulier les fines particules.
La couche de matériau adsorbant CA est disposée entre la première couche non tissée souple secondaire Nts2 et la deuxième couche non tissée souple secondaire Nts2'.
On notera que la première couche non tissée souple secondaire Nts2 disposée au-dessus de la couche de matériau adsorbant CA sert à maintenir le matériau adsorbant A en place. La couche du matériau adsorbant CA est ainsi prise en sandwich entre deux couches non tissées souples Nts2, Nts2' ce qui permet de bien maintenir en place ledit matériau adsorbant A.
• Média filtrant
Tel qu'illustré sur la figure 3, le média filtrant 1 comprend une largeur La et une longueur Lg.
Dans un premier mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 ne comporte aucun pli. Il est plat.
Dans un deuxième mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 comprend un plissage de l'ensemble des couches C.
Les couches C comportent ainsi une pluralité de plis PI (en anglais « pleat ») tel qu'illustré sur la figure 3 et sur la figure 5 qui est une vue en coupe d'un zoom d'une partie des couches de la figure 3. Les plis PI permettent d'augmenter la surface de filtration du média filtrant 1 .
On notera que les plis PI comportent une hauteur h1 . Dans un exemple non limitatif, la hauteur h1 est égale à 30mm.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 comporte des plis de retour PIr tel qu'illustré sur la figure 3 et sur la figure 5. Ces plis de retour PIr comportent une hauteur h2 inférieure à la hauteur h1 des plis Pl. Dans un mode de réalisation non limitatif, la hauteur h2 est égale à 2/3 de la hauteur h1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, un pli de retour PIr est réalisé tous les 10 plis Pl. Un pli de retour PIr est une aide visuelle pour un opérateur pour que ce dernier puisse savoir à quel endroit couper le média filtrant 1 plissé pour donner la longueur définitive L1 au filtre à air 2 qui sera réalisé à partir du média filtrant 1 .
Ainsi, un média filtrant 1 comporte deux plis de retour PIr comme illustré sur la figure 3.
Les plis PI et PIr sont réalisés dans un sens vertical par rapport au plan du média filtrant 1 avec une pliure orientée dans un sens ou dans l'autre. Les plis PI sont effectués de sorte qu'une pliure orientée dans un sens soit adjacente à une pliure orientée dans le sens opposé. Le média filtrant 1 comprend ainsi un ensemble de couches C pliées avec une alternance de pliures orientées verticalement dans un sens puis dans l'autre sens. On obtient un effet en accordéon.
On notera que le plissage des couches C a peu d'incidence sur la perte de charge Pa dans le sens où cette dernière n'augmente que très faiblement en raison dudit plissage. Par contre, grâce au plissage, la capacité de colmatage Co augmente de façon significative.
Tel qu'illustré sur la figure 4, selon un mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 est délimité par au moins une bande d'encadrement Bd de sorte à obtenir un filtre à air 2.
Ladite au moins une bande d'encadrement Bd permet de donner les dimensions finales au filtre 2. Elle est plus grande que la longueur Lg et la largeur La du média filtrant 1 .
Ladite au moins une bande d'encadrement Bd permet d'encadrer la pluralité de couches C qui sont pliées et forment les plis Pl.
Dans un mode de réalisation non limitatif, une bande d'encadrement Bd est en polypropylène ou en tissu tel que de la feutrine.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 est encadré par deux bandes d'encadrement Bd. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 4, deux bandes d'encadrement Bd sont collées respectivement sur deux bords opposés du média filtrant 1 .
Dans un autre exemple non limitatif non illustré, quatre bandes d'encadrement Bd sont collées respectivement sur les quatre bords du média filtrant 1 .
On notera que les bandes d'encadrement Bd peuvent être reliées les unes aux autres, notamment lorsque les quatre bords du média filtrant 1 sont encadrés.
Le média filtrant 1 ainsi encadré a pour résultat le filtre à air 2 tel qu'illustré sur la figure 4 de longueur L1 et de largeur L2 définie par la largeur La du média filtrant 1 .
Ainsi, tel que décrit précédemment l'agencement des couches C du média filtrant 1 permet d'augmenter significativement la capacité de colmatage Co en augmentant très peu la perte de charge Pa. La figure 6 illustre les résultats de tests de perte de charge Pa et de capacité de colmatage Co que la demanderesse a effectué sur trois médias filtrant MO, M1 1 et M12. Le média filtrant MO est un média filtrant selon l'état de la technique antérieur. Il comporte une couche non tissée rigide Ntr, une couche de charbon actif CA et une seule couche non tissée souple Nts, la couche non tissée rigide Ntr étant disposée en face du flux d'air F. Ce média filtrant MO sert de base de référence pour les tests effectués.
Le média filtrant M1 1 est un média filtrant 1 selon l'invention. Il comporte une couche non tissée rigide Ntr, une couche de charbon actif CA et deux couches non tissée souples Nts1 , Nts2 décrites précédemment, la couche non tissée primaire Nts1 étant disposée en face du flux d'air F. La couche non tissée souple secondaire Nts2 est en PES.
Le média filtrant M12 est un média filtrant 1 selon l'invention. Il comporte une couche non tissée rigide Ntr, une couche de charbon actif CA et deux couches non tissée souples Nts1 , Nts2 décrites précédemment, la couche non tissée primaire Nts1 étant disposée en face du flux d'air F. La couche non tissée souple secondaire Nts2 est en PP.
Pour ces tests, le grammage des couches non tissées souples est de 40g/m2. La taille des fibres est de 1 ,7dtex. Le débit d'air du flux d'air F est de 500kg/h.
La perte de charge initiale est notée PO. Elle est donnée pour un filtre neuf par le client, tel que le constructeur de véhicule automobile par exemple.
Dans un exemple non limitatif, la perte de charge initiale PO est de 139Pa. C'est celle du média filtrant MO.
Des particules de poussière ont été envoyées sur les médias filtrants MO, M1 1 , M12, à plat (à savoir sans plissage des couches C) jusqu'à ce que l'on atteigne deux objectifs de perte de charge Pa, à savoir un premier objectif à P0+100Pa et un deuxième objectif à P0+200Pa. On mesure une différence de pression avant l'envoi de particules et après, qui correspond à la première ligne Pa.
Les résultats sont les suivants.
Pour le média filtrant MO : - pour le premier objectif de P0+100Pa, on une perte de charge Pa de 239Pa et une capacité de colmatage Co de 3,1 g.
- pour le deuxième objectif de P0+200Pa, on une perte de charge Pa de 239Pa et une capacité de colmatage Co de 6,45g.
Pour le média filtrant M1 1 :
- pour le premier objectif de P0+100Pa, on une perte de charge Pa de P0+148,8Pa, soit 287, 8Pa et une capacité de colmatage Co de 5,1 g.
- pour le deuxième objectif de P0+200Pa, on une perte de charge Pa de P0+148Pa, soit 287, 8Pa et une capacité de colmatage Co de 9,9g.
Pour le média filtrant M12 :
- pour le premier objectif de P0+100Pa, on une perte de charge Pa de P0+178,8Pa, soit 317Pa et une capacité de colmatage Co de 6,1 g.
- pour le deuxième objectif de P0+200Pa, on une perte de charge Pa de P0+178,8Pa, soit 317Pa et une capacité de colmatage Co de 12,2g.
Ainsi, comme on peut le voir, le média filtrant MO comporte une perte de charge PO moins importante que les médias filtrants M1 1 et M12, respectivement de moins 7% et de moins 29%), mais elle comporte une capacité de colmatage Co bien plus faible :
- respectivement de moins 64% et moins 53% pour les deux objectifs par rapport au média filtrant M1 1 ;
- respectivement de moins 1 16% et moins 90% pour les deux objectifs par rapport au média filtrant M1 1 .
Ainsi, les médias filtrants M1 1 et M12 ont une plus grande capacité de colmatage Co et donc une plus grande durée de vie que le média filtrant MO. On a ainsi augmenté considérablement la durée de vie du média filtrant de 1 (représenté par M1 1 et M12 dans l'expérimentation) par rapport à un média filtrant sans couche supplémentaire Nts1 située en face du flux d'air F (représenté par MO dans l'expérimentation).
Par ailleurs, comme on peut le voir, pour les deux médias filtrants M1 1 et M12, alors que la capacité de colmatage Co a augmenté de façon significative, la perte de charge Pa quant à elle a augmenté nettement moins que la capacité de colmatage Co.
En effet, dans le cas du média filtrant M1 1 , la capacité de colmatage Co a augmenté de plus de 50% pour les deux objectifs alors que la perte de charge Pa de moins de 10%. Dans le cas du média filtrant M12, la capacité de colmatage Co a augmenté de plus de 90% pour les deux objectifs alors que la perte de charge Pa de moins de 30%.
On notera qu'il n'y a pas de dégradation d'efficacité particulaire Ep pour les média filtrants M1 1 et M12 par rapport au média filtrant MO.
Ainsi, le média filtrant 1 (représenté par M1 1 et M12 dans l'expérimentation) accumule plus rapidement des particules qu'il ne bloque le flux d'air F. Il est ainsi plus efficace et dure plus longtemps que le média filtrant de l'état de la technique antérieur. Bien entendu la description de l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 comprend deux, voire plus de deux couches souples primaires Nts1 .
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le média filtrant 1 comprend plus de deux couches souples secondaires Nts2.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le matériau adsorbant est une zéolithe.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, s'il existe des fibres en PP qui ont la même perméabilité P que les fibres en PES, la couche non tissée souple primaire Nts1 peut comprendre des fibres en PP. Grâce à ce matériau, la couche non tissée souple primaire Nts1 est chargée naturellement en électricité électrostatique ce qui augmente l'efficacité particulaire Ep et la capacité de colmatage Co du média filtrant 1 par rapport à un matériau en PES. Ainsi, dans le domaine des véhicules automobiles, dans des modes de réalisation non limitatifs, le média filtrant 1 peut être utilisé pour un filtre à air 2 pour :
- moteur ;
- pour un habitacle de véhicule automobile V, ledit filtre à air 2 étant disposé dans un dispositif de chauffage et/ou climatisation dudit véhicule automobile V.
Ainsi, le média filtrant 1 décrit peut être utilisé dans des domaines autres que celui des véhicules automobiles, tels que dans des exemples non limitatifs, les domaines :
- du bâtiment. Dans ce cas, dans un exemple non limitatif, le média filtrant 1 est un média filtrant pour un filtre à air de climatisation pour bâtiment ou un filtre à air dédié aux personnes dans le cadre du bâtiment ;
- de la protection informatique. Dans ce cas, dans un exemple non limitatif, le média filtrant 1 est un média filtrant pour un filtre à air pour ordinateur ;
- de l'hygiène et de la santé. Dans ce cas, dans un exemple non limitatif, le média filtrant 1 est un média filtrant dédié aux personnes pour filtrer les poussières ;
- des appareils domestiques. Dans ce cas, dans un exemple non limitatif, le média filtrant 1 est un média filtrant pour un filtre à air pour aspirateur.
Ainsi, l'invention décrite présente notamment les avantages suivants :
- le fait d'agencer le média filtrant 1 , et donc le filtre à air 2 comportant ledit média filtrant 1 , par rapport à l'entrée d'air du dispositif HVAC de sorte que les plus grosses particules soient filtrées en premier et les plus petites particules soient filtrées en dernier permet d'obtenir un filtre à air 2 efficace ;
- le fait d'ajouter une couche souple Nts1 adjacente à la couche rigide Ntr en face du flux d'air F permet d'augmenter significativement la capacité de colmatage Co du média filtrant 1 en augmentant très peu la perte de charge Pa. Ainsi, on n'augmente pas beaucoup la résistance à l'air du média filtrant 1 alors qu'on augmente beaucoup sa capacité à accumuler les particules. La durée de vie du média filtrant 1 est ainsi plus élevée et par conséquent celle du filtre à air 2 comprenant ledit média filtrant 1 également ;
Cela permet d'obtenir un média filtrant 1 et donc un filtre à air 2 comprenant ledit média filtrant 1 surdimensionné pour les différents standards demandés à travers le monde, à savoir comprenant une capacité de colmatage Co de 10g sur 1 h ou encore de 1000g sur 10h. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'augmenter la puissance du ventilateur et donc d'avoir un ventilateur surdimensionné pour amener le flux d'air F dans le dispositif HVAC. On n'augmente ainsi pas le coût global du dispositif HVAC.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Média filtrant (1 ) pour filtre à air (2) pour véhicule automobile (V), selon lequel ledit média filtrant (1 ) comporte une pluralité de couches (C) dont :
- une couche de structure (Ntr) ;
- au moins une couche souple primaire (Nts1 ) disposée d'un côté de la couche de structure (Ntr) ;
- au moins une couche souple secondaire (Nts2) disposée de l'autre côté de la couche de structure (Ntr) ;
- une couche de matériau adsorbant (CA).
2. Média filtrant (1 ) selon la revendication 1 , selon lequel ladite au moins une couche souple primaire (Nts1 ) est positionnée en face d'un flux d'air (F).
3. Média filtrant (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, selon lequel ladite au moins une couche souple primaire (Nts1 ) comprend une perméabilité (P1 ) supérieure à celle (P2) de ladite au moins une couche souple secondaire (Nts2).
4. Média filtrant (1 ) selon la revendication 3, selon lequel la perméabilité (P1 ) de ladite au moins une couche souple primaire (Nts1 ) est comprise entre 4000l/m2/s et 8000l/m2/s.
5. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 4, selon lequel la couche de matériau adsorbant (CA) est une couche de charbon actif.
6. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 5, selon lequel la couche de matériau adsorbant (CA) est disposée entre la couche de structure (Ntr) et la couche souple secondaire (Nts2).
7. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 6, selon lequel ladite au moins une couche souple primaire ou secondaire (Nts1 , Nts2) est :
- une couche hydroliée ; ou
- une couche aiguilletée.
8. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, selon lequel ladite au moins une couche souple secondaire (Nts2) est une couche haute efficacité (Mlb).
9. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8, selon lequel une couche de structure (Ntr), ladite au moins une couche souple primaire (Nts1 ), ladite au moins une couche souple secondaire (Nts2) comprend des fibres en polyester et/ou en polypropylène et/ou en polyamide.
10. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9, selon lequel la couche de structure (Ntr) est une couche non tissée rigide.
1 1 . Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 10, selon lequel ladite au moins une couche souple primaire (Nts1 ) et/ou ladite au moins une couche souple secondaire (Nts2) est une couche non tissée souple.
12. Média filtrant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 1 1 , selon lequel ledit média filtrant (1 ) est délimité par au moins une bande d'encadrement (Bd) de sorte à obtenir un filtre à air (2).
13. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (HVAC) pour véhicule automobile, selon lequel ledit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (HVAC) comprend un média filtrant (1 ) (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 12.
14. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (HVAC) pour véhicule automobile selon la revendication 13, selon lequel ledit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (HVAC) est adapté pour recevoir en entrée un flux d'air (F) et en ce que ladite au moins une couche souple primaire (Nts1 ) du média filtrant (1 ) est positionnée en face dudit flux d'air (F).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2892030A1 (fr) * 2005-10-14 2007-04-20 Valeo Materiaux De Friction Sa Filtre combine

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