ES2266844T3 - Dispositivo de purificacion del aire con estructura desmontable. - Google Patents
Dispositivo de purificacion del aire con estructura desmontable. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo de purificación del aire del habitáculo de un vehículo que consta de un filtro de partículas (40) que comprende una capa de revestimiento de fibras no tejidas, plegada en acordeón para conseguir que aparezcan unas ondulaciones, caracterizado por el hecho de que el dispositivo consta de un filtro de gas (30) que comprende una primera capa de revestimiento de fibras no tejidas, una segunda capa de purificación del aire que recubre la primera capa y constituida por un agente fotocatalizador íntimamente asociado a unos granos de un adsorbente, y una tercera capa de revestimiento de fibras no tejidas que recubre la segunda capa, estando plegado en acordeón el conjunto de estas tres capas para conseguir que aparezcan unas ondulaciones, presentando el filtro de partículas y el filtro de gas, en dicho dispositivo, unas ondulaciones del mismo paso que se superponen exactamente, con el fin de permitir un encaje de los dos filtros uno dentro del otro para formar una estructura común.
Description
Dispositivo de purificación del aire con
estructura desmontable.
La presente invención se refiere al tratamiento
de los contaminantes presentes en el aire del habitáculo de un
vehículo automóvil.
Actualmente, las instalaciones de calefacción
y/o climatización de los vehículos automóviles constan de unos
filtros destinados a eliminar los contaminantes susceptibles de
introducirse en el habitáculo. Estos filtros son esencialmente de
dos tipos: los filtros de partículas y los filtros de gas.
Los filtros de partículas constan de una
superficie activa realizada con un revestimiento de fibras no
tejidas montado en un bastidor rígido, por ejemplo, de material
plástico. En el documento FR 2 795 656 se da a conocer uno de
dichos filtros según el preámbulo de la primera reivindicación. El
tiempo de vida de uno de dichos filtros de partículas en un
vehículo automóvil es de aproximadamente 20.000 km.
Los filtros de gas 10, tal como ilustran las
figuras 3A y 3B, constan de una superficie activa 12 formada por
carbón activo o cualquier otro adsorbente y dispuesta, por razones
de fijación mecánica, entre dos capas 14, 16 de un revestimiento de
fibras no tejidas. El conjunto de estas tres capas, plegado en
acordeón para conseguir que aparezcan unas ondulaciones o pliegue
en forma de V, con el fin de aumentar la superficie útil del filtro
y disminuir la pérdida de carga, está montado también en un bastidor
rígido. El tiempo de vida de uno de dichos filtros de gas es
también de aproximadamente 20.000 km.
Se ha propuesto en ensamblaje de estos dos tipos
de filtros que recurren a los mismos materiales no tejidos y
presentan un tiempo de vida idéntico, en una estructura única 20
denominada filtro "combinado", tal como ilustran las figuras
4A y 4B. En esta estructura, la primera capa de revestimiento 18
forma un filtro de partículas destinado a filtrar las partículas
presentes en el flujo de aire a purificar, siendo realizada dicha
purificación por la siguiente capa de carbón activo 12 (garantizando
la tercera y última capa 16, tal como anteriormente, una función de
fijación). Evidentemente, para permitir un funcionamiento adecuado,
el filtro debe estar dispuesto de manera que la primera capa 18
esté antes que la tercera 16 con respecto al flujo de aire.
Ahora bien, la solicitante, con una solicitud de
patente registrada el mismo día, ha propuesto la sustitución de los
filtros de gas tradicionales de carbón activo por unos filtros de
gas de un tipo novedoso que constan de una capa central de
purificación que utiliza el principio de la fotocatálisis y cuyo
tiempo de vida es mucho más importante, típicamente 100.000 km y
mayor, que el correspondiente a los filtros tradicionales.
A partir de este momento, la diferencia del
tiempo de vida entre la capa externa de filtración de partículas y
dicha capa central de purificación (en una relación de 1 a 5) en
dichos filtros combinados plantea un problema puesto que implica el
tener que deshacerse del componente en su totalidad aunque su capa
central de purificación, cuyo coste es el más elevado, esté todavía
activa.
Una de las soluciones sencillas podría consistir
en separar el filtro de partículas del filtro de gas y colocar los
mismos en dos bastidores de soporte distintos. Desafortunadamente,
dicha solución con dos filtros separados es difícilmente viable
puesto que el espacio disponible en una instalación de calefacción
y/o climatización es muy limitado. Además, la presencia de dos
filtros hace que las operaciones de mantenimiento resulten más
complejas y no permite una sustitución individualizada
(retrofit) de los filtros combinados actuales.
Así pues la invención tiene como objeto un
dispositivo de purificación del aire particularmente adaptado para
la sustitución de los filtros combinados clásicos por unos filtros
de tipo fotocatalítico y que garantiza una utilización óptima de la
capa central de purificación de estos filtros. Uno de los objetivos
de la invención es también realizar un dispositivo de purificación
de aire que permita un mantenimiento sencillo.
Estos objetivos se alcanzan gracias a un
dispositivo de purificación del aire del habitáculo de un vehículo
que consta de un filtro de partículas que comprende una capa de
revestimiento de fibras no tejidas, plegada en acordeón para
conseguir que aparezcan unas ondulaciones, y un filtro de gas que
comprende una primera capa de revestimiento de fibras no tejidas,
una segunda capa de purificación del aire que recubre la primera
capa y constituida por un agente fotocatalizador íntimamente
asociado a unos granos de un adsorbente, y una tercera capa de
revestimiento de fibras no tejidas que recubre la segunda capa,
estando plegado en acordeón el conjunto de estas tres capas para
conseguir que aparezcan unas ondulaciones, presentando el filtro de
partículas y el filtro de gas, en dicho dispositivo, unas
ondulaciones del mismo paso que se superponen exactamente, con el
fin de permitir un encaje de los dos filtros uno dentro del otro
para formar una estructura común.
La invención tiene importancia por cuanto la
parte de filtro de partículas se puede sustituir simplemente una
vez obstruida sin tener que intervenir en la parte de filtro de gas
que no se toca hasta que la misma se sustituya cuando le
corresponda.
Preferentemente, el adsorbente es carbón activo,
zeolita o una mezcla de los dos y el agente fotocatalizador óxido de
titanio.
La invención se refiere también a una
instalación de climatización del habitáculo de un vehículo automóvil
que comprende un grupo motoventilador que entrega un flujo de aire
en un conducto de distribución de aire en el cual está dispuesto el
dispositivo de purificación de aire antes citado.
Preferentemente, el conducto de distribución de
aire consta de una abertura a través de la cual se introduce el
dispositivo de purificación de aire y esta abertura del conducto de
distribución de aire se puede cerrar por medio de una compuerta una
vez que el dispositivo de purificación de aire se ha colocado en el
conducto. Sin embargo, el bastidor de soporte del filtro de
partículas también puede constituir esta compuerta de cierre del
conducto de distribución de
aire.
aire.
Se pondrán de manifiesto otras particularidades
y ventajas del dispositivo según la invención con la lectura de la
descripción que se realiza a continuación, a título indicativo
aunque no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en
los cuales:
- la figura 1 ilustra un primer ejemplo de
realización de un dispositivo de purificación del aire según la
invención;
- la figura 1A es una vista en sección
transversal del dispositivo de purificación del aire de la figura
1;
- la figura 2 ilustra un segundo ejemplo de
realización de un dispositivo de purificación del aire según la
invención;
- la figura 2A es una vista en perspectiva del
dispositivo de purificación del aire de la figura 2 una vez
ensamblado;
- las figuras 3A y 3B son unas vistas parciales
que ilustran las diferentes capas de un filtro de carbón activo de
la técnica anterior;
- las figuras 4A y 4B son unas vistas parciales
que ilustran las diferentes capas de un filtro combinado de la
técnica anterior,
- la figura 5 muestra una variante del soporte
que fija el medio de la segunda parte del dispositivo, y
- la figura 6 ilustra la relación entre la
distancia de la primera y segunda partes con la pérdida de carga del
dispositivo.
La figura 1 ilustra en una vista explosionada un
primer ejemplo de realización de un dispositivo de purificación del
aire según la invención destinado a ser montado en un conducto de
distribución de aire de una instalación de climatización de un
habitáculo de vehículo automóvil que consta de un grupo
motoventilador que entrega este flujo de aire.
Según la invención, este dispositivo está
formado con dos partes separables que encajan una dentro de la otra
(ver la figura 1A) para formar una estructura común, formando una
primera parte 30 un filtro de gas de tipo fotocatalítico, tal como
se describe en la solicitud registrada el mismo día bajo el número
de registro francés 02 04647 y titulada "Purification de l'air de
l'habitacle d'un véhicule automobile par adsorption et
photocatalyse", y formando una segunda parte 40 un filtro de
partículas. Evidentemente, para permitir un funcionamiento
adecuado, el dispositivo se debe disponer en el conducto de manera
que la segunda parte 40 esté antes que la primera parte 30 con
respecto al flujo de aire.
El filtro de gas consta de una estructura de
tres capas con una primera capa de revestimiento de fibras no
tejidas, una segunda capa de purificación del aire que recubre la
primera capa y constituida por un agente fotocatalizador
íntimamente asociado a unos granos de un adsorbente, y una tercera
capa de revestimiento de fibras no tejidas que recubre la segunda
capa, plegándose en acordeón el medio 32 que forma el conjunto de
estas tres capas para conseguir que aparezcan unas ondulaciones o
pliegue en forma de V y con un paso P.
Las capas de revestimiento pueden ser a base de
PP, PA, PET o PTFE. A título de ejemplo, el grosor de una capa de
revestimiento está comprendido entre 0,1 y 2 mm.
Este medio está montado en un bastidor de
soporte rectangular 34 que consta de dos lados longitudinales y
eventualmente dos lados transversales y se realiza por ejemplo con
espuma o con un material plástico rígido o incluso de forma
ventajosa con fibras no tejidas del mismo material que la primera y
tercera capas del medio. La colocación del medio en el bastidor se
realiza preferentemente mediante soldadura por espejo o encolado en
caliente (proceso hot-melt) o
sobremoldeo.
sobremoldeo.
Con esta estructura de tipo fotocatalítico, el
adsorbente adsorbe los contaminantes instantáneamente atrapándolos
en sus poros sin destruirlos. A continuación, el agente
fotocatalizador desorbe las moléculas del contaminante atrapadas en
la superficie del adsorbente destruyéndolas gracias a unas
reacciones de oxidación reducción. Esto permite regenerar el
adsorbente y como consecuencia aumentar el tiempo de vida de dicho
filtro del orden de 4 a 5 veces el correspondiente a un filtro
clásico de carbón activo, e incluso alcanzar el correspondiente al
vehículo. En el caso en el que estas reacciones químicas no sean
completas, los subproductos serán atrapados por el adsorbente y
serán descompuestos posteriormente por el agente
fotocatalizador.
El agente fotocatalizador es de forma ventajosa
óxido de titanio (TIO2) principalmente en forma de anatasa o
cualquier otro óxido metálico que presente la propiedad de
fotocatálisis la cual destruye las moléculas de gas contaminante
gracias a unas reacciones químicas de oxidación reducción bajo el
efecto de una radiación UV producida por una fuente luminosa (no
representada) pero que de forma ventajosa está integrada en el
soporte de bastidor de dicho filtro o directamente en el conducto
de distribución de aire, tal como se describe en la solicitud antes
citada), y el adsorbente es preferentemente carbón activo, zeolita o
una mezcla de los dos.
El filtro de partículas es una estructura que
consta de un medio formado por al menos una capa de un
revestimiento de fibras no tejidas 42 plegado en acordeón para
conseguir que aparezcan unas ondulaciones o pliegue en forma de V y
con un paso p correspondiente al del filtro de gas de manera que
estas ondulaciones se pueden superponer de forma exacta (ver la
figura 1A en la que por simplificar el dibujo los dos filtros no
están superpuestos de forma exacta). Este medio es solidario con un
bastidor de soporte rectangular 44 el cual se realiza de forma
ventajosa con fibras no tejidas del mismo material que el filtro de
partículas o incluso con espuma o un material plástico rígido a
base de, por ejemplo, PP, PA, PET o PTFE, y su colocación en el
bastidor se realiza preferentemente, tal como en el caso anterior,
mediante soldadura por espejo o encolado en caliente (proceso
hot-melt) o sobremoldeo.
La figura 6 ilustra una variante del bastidor
del filtro de partículas 40. Esta figura muestra un medio
particularmente económico para mantener el paso p del medio que
constituye el filtro de partículas. Efectivamente, esta sujeción se
obtiene mediante unas redes de encolado 5 que unen las crestas de un
lado del medio. El grosor suplementario que se añade de este modo
al grosor de la primera parte 30 cuando las dos partes están
encajadas una dentro de la otra no es más que aproximadamente 2
mm.
De este modo, en el primer ejemplo de
realización, el ensamblaje del dispositivo de purificación de aire
se realiza de una manera muy sencilla (presentando las ondulaciones
el mismo paso) al encajar el filtro de partículas 40 en el filtro
de gas 30, hasta que sus bastidores entran en contacto (el
mantenimiento de la presión de contacto entre los dos filtros se
garantiza por ejemplo por medio de unos clips o grapas (no
representados)). El encaje se facilita dotando, a los lados
longitudinales del medio 42, de unas paredes de sujeción 46
correspondientes a las ondulaciones (y por lo tanto en forma de
dientes de cierra).
Esta estructura de dos partes separables resulta
particularmente interesante en el nivel de las operaciones de
mantenimiento ya que, cuando el filtro de partículas se obstruya,
basta con separar los dos filtros y sustituir el filtro de
partículas por uno nuevo que a continuación se hará encajar en el
filtro de gas de origen, pudiéndose efectuar esta separación
directamente en el conducto de distribución de aire o en el exterior
según el espacio disponible para este desmontaje/nuevo montaje.
Esta operación se puede repetir varias veces (en la práctica hasta
5 veces) hasta que el filtro de gas se obstruya en su momento y por
lo tanto también sea necesario sustituirlo.
Se observará que la eficacia del filtro de
partículas se puede mejorar disponiendo antes, con respecto al
flujo de aire, un ionizador (no representado) destinado a facilitar
la filtración de las partículas pequeñas (<0,5 micras), quedando
ionizadas así las partículas antes de ser recogidas por el
filtro.
En una vista explosionada en la figura 2 se
ilustra un segundo ejemplo de realización del dispositivo de
purificación de aire según la invención. En esta configuración, es
el medio 42 el que se realiza conjuntamente con su bastidor de
soporte 44, por ejemplo, mediante sobremoldeo, soldadura por espejo
o un procedimiento de encolado en caliente, encajándose a
continuación el filtro de partículas con forma de cajón así
constituido 40 en el filtro de gas 30 formado por un bastidor de
soporte idéntico 34 en el cual se monta el medio correspondiente
32. Idealmente, la simetría de las formas puede permitir realizar
los dos filtros a partir de un mismo molde. Además, para permitir
un encaje perfecto del medio durante el montaje (especialmente el
mantenimiento del paso de las ondulaciones), los lados opuestos en
el bastidor de soporte 34, 44 están dotados de unas paredes de
sujeción 36, 46 de formas complementarias (en dientes de
cierra).
La figura 2A muestra el dispositivo de
purificación de aire de la figura 2 una vez colocado en un conducto
de distribución de aire 50. Este conducto está dotado de una
abertura 52 y de correderas 54 dispuestas en el conducto y
destinadas a recibir el dispositivo el cual de este modo se puede
introducir entre ellas a modo de cajón, llegando a cerrar la
abertura 52 del conducto el bastidor de soporte 44 del filtro de
partículas 40 a modo de compuerta (la sujeción en el conducto se
garantiza, por ejemplo, por medio de unos clips o grapas (no
representados)). Esta abertura también se puede cerrar por medio de
una compuerta independiente (no representada). Con esta
configuración de montaje, durante las operaciones de mantenimiento,
la extracción de solamente el filtro de partículas resulta
particularmente sencilla, quedando el filtro de gas en su posición
sobre sus correderas en el conducto.
A título de ejemplo, el paso p de plegado puede
estar comprendido entre 7 y 12 mm. El grosor de la primera parte 30
que forma el filtro de gas de tipo fotocatalítico puede estar
comprendido entre 20 y 30 mm mientras que el grosor de la segunda
parte 40 que forma el filtro de partículas puede estar comprendido
entre 25 y 35 mm. La combinación de estas horquillas de valores
permite obtener un dispositivo de purificación que tiene una
pérdida de carga comprendida entre 100 y 180 Pascales.
Esta pérdida de carga se puede reducir separando
la primera parte 30 con respecto a la segunda parte 40 en un valor
comprendido entre 5 y 15 mm, encontrándose el mejor compromiso entre
pérdida de carga-embalaje en el valor 10 mm. La
figura 5 ilustra este compromiso. Las curvas 1, 2, 3 y 4
respectivamente en línea de trazos cortos, en línea discontinua, en
línea de trazos largos y en línea continua, muestran la pérdida de
carga del dispositivo de purificación para un caudal del flujo de
aire respectivamente de aproximadamente 540 kg/h, 450 kg/h, 270
kg/h y 150 kg/h. Esta figura pone de relieve el compromiso de
separación de 10 mm más allá del cual el aumento de la pérdida de
carga ya no es significativo.
Claims (13)
1. Dispositivo de purificación del aire del
habitáculo de un vehículo que consta de un filtro de partículas
(40) que comprende una capa de revestimiento de fibras no tejidas,
plegada en acordeón para conseguir que aparezcan unas ondulaciones,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo consta de un
filtro de gas (30) que comprende una primera capa de revestimiento
de fibras no tejidas, una segunda capa de purificación del aire que
recubre la primera capa y constituida por un agente fotocatalizador
íntimamente asociado a unos granos de un adsorbente, y una tercera
capa de revestimiento de fibras no tejidas que recubre la segunda
capa, estando plegado en acordeón el conjunto de estas tres capas
para conseguir que aparezcan unas ondulaciones, presentando el
filtro de partículas y el filtro de gas, en dicho dispositivo, unas
ondulaciones del mismo paso que se superponen exactamente, con el
fin de permitir un encaje de los dos filtros uno dentro del otro
para formar una estructura común.
2. Dispositivo de purificación de aire según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el
adsorbente es carbón activo, zeolita o una mezcla de los dos.
3. Dispositivo de purificación de aire según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el agente
fotocatalizador es óxido de titanio.
4. Dispositivo de purificación según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por
el hecho de que el paso del filtro de partículas se mantiene por
medio de un bastidor de soporte (44).
5. Dispositivo de purificación según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por
el hecho de que el paso del filtro de partículas se mantiene con la
ayuda de por lo menos una red de encolado (5) que une las crestas de
las ondulaciones del filtro.
6. Dispositivo de purificación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por el hecho de que el paso de las ondulaciones está comprendido
entre 7 y 12 mm.
7. Dispositivo de purificación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por el hecho de que el grosor del filtro de gas (30) está
comprendido entre 25 y 35 mm y el grosor del filtro de partículas
(40) está comprendido entre 20 y 30 mm.
8. Dispositivo de purificación según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por
el hecho de que la pérdida de carga de dicho dispositivo se mejora
separando el filtro de partículas (40) con respecto al filtro de
gas (30) en un valor comprendido entre 5 y 15 mm.
9. Instalación de climatización del habitáculo
de un vehículo automóvil que comprende un grupo motoventilador que
entrega un flujo de aire en un conducto de distribución de aire (50)
en el cual está dispuesto un dispositivo de purificación de aire
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Instalación de climatización según la
reivindicación 9, caracterizada por el hecho de que el
conducto de distribución de aire consta de una abertura (52) a
través de la cual se introduce el dispositivo de purificación de
aire.
11. Instalación de climatización según la
reivindicación 10, caracterizada por el hecho de que la
abertura del conducto de distribución de aire se cierra por medio
de una compuerta una vez que el dispositivo de purificación de aire
se ha colocado en el conducto.
12. Instalación de climatización según la
reivindicación 10, caracterizada por el hecho de que el
bastidor de soporte (44) del filtro de partículas llega a cerrar la
abertura del conducto de distribución de aire una vez que el
dispositivo de purificación de aire se coloca en el conducto.
13. Instalación de climatización según la
reivindicación 9, caracterizada por el hecho de que consta
además de un ionizador dispuesto antes, según el sentido del flujo
de aire, de dicho dispositivo de purificación de aire.
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