FR2787176A1 - EXHAUST AND FILTERING DEVICE FOR EXHAUST GAS-POLLUTED AIR - Google Patents
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Abstract
Description
Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaineField of the Invention The present invention relates to the field
général de l'enlèvement et de la purification des fumées et des gaz en milieu ouvert et elle concerne plus particulièrement un dispositif d'aspiration et de filtration de l'air pollué par les gaz d'échappement générés par des véhicules general removal and purification of fumes and gases in an open environment and it relates more particularly to a device for suction and filtration of the air polluted by the exhaust gases generated by vehicles
terrestres automobiles dans un environnement urbain. automotive land in an urban environment.
Art antérieur On ne connaît pas à ce jour de systèmes efficaces permettant de diminuer la concentration en gaz d'échappement dans les lieux o ceux-ci sont particulièrement présents, notamment aux carrefours de voies de PRIOR ART To date, there are no known effective systems making it possible to reduce the concentration of exhaust gas in places where these are particularly present, in particular at the crossroads of
communication des grands centres urbains. communication of large urban centers.
Objet et définition de l'invention L'objet de la présente invention est donc de proposer un dispositif qui permette cette diminution de la concentration en gaz d'échappement par une commande automatique d'un ventilateur d'aspiration de type industriel Object and definition of the invention The object of the present invention is therefore to propose a device which allows this reduction in the concentration of exhaust gas by an automatic control of an industrial type suction fan.
en fonction du flot de véhicules en circulation. depending on the flow of vehicles in circulation.
Selon l'invention, il est proposé un dispositif d'aspiration et de filtration de l'air pollué par les gaz d'échappement de véhicules terrestres automobiles dans un environnement urbain comportant un ventilateur pour aspirer l'air pollué par les gaz d'échappement et au moins un filtre pour en retirer les éléments polluants, ce ventilateur étant alimenté sélectivement à partir d'un réseau d'alimentation en énergie électrique en fonction de l'état d'un détecteur signalant la présence ou non de véhicules immobilisés dans According to the invention, there is provided a device for suction and filtration of the air polluted by the exhaust gases of land motor vehicles in an urban environment comprising a fan for sucking the air polluted by the exhaust gases. and at least one filter for removing the polluting elements, this fan being selectively supplied from an electrical energy supply network as a function of the state of a detector signaling the presence or absence of vehicles immobilized in
un endroit déterminé.a specific place.
Ainsi, il n'est pas nécessaire de recourir à des dispositifs complexes d'analyse des gaz d'échappement des véhicules pour limiter la concentration de ces gaz, la détection de la présence de ces véhicules en un endroit déterminé, comme au niveau de feux de signalisation, suffisant à Thus, it is not necessary to resort to complex devices for analyzing vehicle exhaust gases to limit the concentration of these gases, detecting the presence of these vehicles in a determined location, such as at traffic lights. signaling, sufficient to
permettre un traitement efficace de ces rejets polluants. allow effective treatment of these pollutant releases.
T-E De façon avantageuse, ce dispositif peut aussi comporter un détecteur d'hygrométrie destiné à commander une coupure de l'alimentation en énergie du circuit de commande effectuée depuis le réseau électrique, lorsque le degré d'humidité mesuré par ce détecteur est supérieur à un seuil prédéfini. Avantageusement, l'alimentation du ventilateur est assurée au travers d'un circuit de commande comportant d'une part un premier circuit de commutation temporisé commandé par le détecteur de présence et destiné à autoriser l'alimentation en énergie du ventilateur pendant un premier délai de temporisation T1 et d'autre part un second circuit de commutation temporisé commandé également par le détecteur de présence et destiné à interdire toute alimentation en énergie de ce détecteur de présence pendant un second délai de temporisation T2. De préférence, le premier circuit de commutation temporisé est formé d'un relais dont l'excitation est assurée à partir d'un premier circuit temporisateur définissant le premier délai de temporisation Tl et le second circuit de commutation temporisé est formé d'un relais dont l'excitation est assurée à partir d'un second circuit TE Advantageously, this device can also include a hygrometry detector intended to control a cut in the power supply to the control circuit carried out from the electrical network, when the degree of humidity measured by this detector is greater than a predefined threshold. Advantageously, the supply of the fan is ensured through a control circuit comprising on the one hand a first timed switching circuit controlled by the presence detector and intended to authorize the supply of energy to the fan during a first delay of T1 time delay and secondly a second time delay switching circuit also controlled by the presence detector and intended to prohibit any power supply to this presence detector during a second time delay T2. Preferably, the first timed switching circuit is formed of a relay, the excitation of which is ensured from a first timer circuit defining the first delay time T1 and the second timed switching circuit is formed of a relay, excitement is ensured from a second circuit
temporisateur définissant le second délai de temporisation T2. timer defining the second delay time T2.
Selon une caractéristique avantageuse, le second délai de According to an advantageous characteristic, the second delay of
temporisation T2 est inférieur au premier délai de temporisation T1. T2 time delay is less than the first T1 time delay.
Selon un exemple de réalisation particulier, le circuit de commande du dispositif peut être déporté dans une centrale de commande d'un feu de signalisation. De préférence, le premier délai de temporisation Tl est défini en fonction des durées d'apparition des signaux lumineux de signalisation " orange " et " rouge " pendant lesquelles les véhicules sont susceptibles According to a particular embodiment, the control circuit of the device can be deported to a central control unit for a signaling light. Preferably, the first time delay Tl is defined as a function of the durations of appearance of the "orange" and "red" signaling light signals during which the vehicles are susceptible
d'être immobilisés au feu de signalisation. to be immobilized at the traffic light.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention se présente sous la forme d'un mat tubulaire à l'intérieur duquel sont successivement superposés un filtre gravimétrique, un filtre opacimétrique, un ventilateur et une batterie de filtres à charbons actifs, un ou plusieurs orifices étant prévus Il -U itF dans une partie déterminée de ce mât pour aspirer l'air pollué par les gaz d'échappement et au moins une ouverture étant prévue dans une autre partie déterminée de ce mât, au dessous de ladite partie déterminée, pour évacuer l'air ainsi épuré des gaz d'échappement. De préférence, les orifices hauts sont disposés à une hauteur d'au moins 1,50 mètre. Cette circulation de haut en bas de l'air pollué dans le dispositif permet d'éviter de rejeter au niveau des personnes intéressées un air plus pollué que celui prélevé, notamment en cas de défaillance du système de filtration. Advantageously, the device according to the invention is in the form of a tubular mat inside which are successively superimposed a gravimetric filter, an opacimetric filter, a fan and a battery of activated carbon filters, one or more orifices being provided there -U itF in a determined part of this mast for sucking the air polluted by the exhaust gases and at least one opening being provided in another determined part of this mast, below said determined part, for evacuating the air thus purified from the exhaust gases. Preferably, the high orifices are arranged at a height of at least 1.50 meters. This top-to-bottom circulation of the polluted air in the device makes it possible to avoid rejecting at the level of the persons concerned an air more polluted than that withdrawn, in particular in the event of failure of the filtration system.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention Other features and advantages of the present invention
ressortiront mieux de la description suivante effectuée à titre indicatif et non will emerge better from the following description given for information only and not
limitatif en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue générale en situation du dispositif d'aspiration et de filtration selon l'invention, et limiting with regard to the appended drawings in which: FIG. 1 is a general view in situation of the suction and filtration device according to the invention, and
- la figure 2 illustre la structure du dispositif de la figure 1. - Figure 2 illustrates the structure of the device of Figure 1.
Description d'un mode préférentiel de réalisation Description of a preferred embodiment
La figure 1 représente de façon schématique deux voies de communication 10, 12 d'un grand centre urbain qui se rejoignent à un carrefour 14. Un feu de signalisation 16 commandé à partir d'une centrale 18 est disposé par exemple sur l'une de ces deux voies de communication (par exemple une voie de communication secondaire 12) au niveau de ce carrefour pour permettre le dégagement de l'autre voie de communication (une voie de communication principale 10) ou encore le passage de piétons sur un passage protégé (lorsque le feu comporte un bouton de priorité piéton). Lorsque ce feu est " au rouge ", des véhicules 20, 22 sont à l'arrêt, moteurs allumés, sur la voie principale de communication 10 entraînant alors une formation très importante de gaz d'échappement dont la FIG. 1 schematically represents two communication routes 10, 12 of a large urban center which meet at a crossroad 14. A signaling light 16 controlled from a central 18 is arranged for example on one of these two communication routes (for example a secondary communication route 12) at this crossroads to allow the release of the other communication route (a main communication route 10) or even the passage of pedestrians on a protected passage ( when the light includes a pedestrian priority button). When this light is "red", vehicles 20, 22 are stopped, with the engines on, on the main communication path 10, thus causing a very significant formation of exhaust gases, the
concentration est alors maximale au niveau du sol. concentration is then maximum at ground level.
Selon l'invention, il est prévu de disposer, au niveau de ce carrefour, un dispositif 30 d'aspiration et de filtration de l'air pollué par les gaz d'échappement comportant un ventilateur pour aspirer cet air pollué et au moins un filtre pour en retirer les éléments polluants et dont le fonctionnement est conditionné par la présence de véhicules en attente au feu de signalisation 16. Le circuit de commande de ce dispositif peut lui être intégré ou bien être déporté dans la centrale 18 de commande du feu de signalisation qui est reliée directement à un réseau d'alimentation en énergie According to the invention, provision is made to have, at this crossroads, a device 30 for suction and filtration of the air polluted by the exhaust gases comprising a fan for sucking this polluted air and at least one filter to remove the polluting elements and whose operation is conditioned by the presence of vehicles waiting at the traffic light 16. The control circuit of this device can be integrated into it or be deported to the central 18 for controlling the traffic light which is directly connected to a power supply network
électrique 32 (par exemple le réseau triphasé). electric 32 (for example the three-phase network).
La structure de ce dispositif est détaillée sur la figure 2. Celui-ci comporte essentiellement le ventilateur 34 alimenté sélectivement à partir du réseau d'alimentation en énergie électrique 32 au travers du circuit de commande 36, lequel est activé en fonction de l'état d'un détecteur de présence de véhicules 38 et éventuellement de celui d'un détecteur The structure of this device is detailed in FIG. 2. This essentially comprises the fan 34 selectively supplied from the electrical power supply network 32 through the control circuit 36, which is activated depending on the state a vehicle presence detector 38 and possibly that of a detector
d'hygrométrie 40.humidity 40.
Le ventilateur est monté par exemple dans un mât tubulaire (par exemple elliptique ou en forme d'aile d'avion) comportant dans une partie déterminée de ce mât un ou plusieurs orifices 28 par lesquels va être aspiré l'air pollué par les gaz d'échappement et dans une autre partie de ce mât, au dessous de la partie déterminée précédente, au moins une ouverture 26 pour The fan is mounted for example in a tubular mast (for example elliptical or in the shape of an airplane wing) comprising in a determined part of this mast one or more orifices 28 through which air polluted by the gases d exhaust and in another part of this mast, below the previous determined part, at least one opening 26 for
évacuer cet air pollué après épuration par différents filtres (figure 1). remove this polluted air after purification by different filters (Figure 1).
Avantageusement, les orifices hauts (qui peuvent être placés jusqu'à une hauteur d'environ 5 mètres par exemple) sont disposés sensiblement au dessus du niveau auquel une personne de taille moyenne respire, soit au moins à une hauteur de 1,50 mètre. Ainsi, en cas de défaillance du système de filtration, l'air pollué rejeté par l'ouverture basse est sensiblement moins Advantageously, the high orifices (which can be placed up to a height of around 5 meters for example) are arranged substantially above the level at which a person of average height breathes, that is to say at least at a height of 1.50 meters. Thus, in the event of a failure of the filtration system, the polluted air released by the bottom opening is significantly less
nocif que celui déjà présent au niveau de cette ouverture. harmful than that already present at this opening.
A l'intérieur de ce mât sont superposés successivement, entre les orifices hauts d'entrée des gaz pollués et les ouvertures basses de sortie des gaz épurés, un premier filtre 42 faisant fonction de filtre gravimétrique pour retenir les grosses particules, de dimensions supérieures à 10 pim (avec une I L. [l efficacité de l'ordre de 85%), un second filtre 44 faisant fonction de filtre opacimétrique pour retenir les particules fines, de dimensions supérieures à 1 pm (avec une efficacité de l'ordre de 85%), le ventilateur 34 dont la puissance d'aspiration doit être suffisante pour permettre une diminution sensible de la concentration en gaz (par exemple un ventilateur basse pression vendu par la société RECTIL'AIR permettant un débit d'aspiration pouvant aller jusqu'à 4800 m3/h), et une batterie de filtres 46 à base de charbons actifs pour effectuer une action chimique (et bactériologique) sur ces gaz et assurer accessoirement une isolation phonique des bruits de fonctionnement du ventilateur. En outre, le mât peut être recouvert intérieurement d'un matériau isolant, par exemple de la laine de verre, pour Inside this mast are successively superimposed, between the high orifices for the entry of polluted gases and the low openings for the outlet of purified gases, a first filter 42 acting as a gravimetric filter for retaining large particles, of dimensions greater than 10 pim (with an I L. [efficiency of around 85%), a second filter 44 acting as an opacimetric filter for retaining fine particles, of dimensions greater than 1 μm (with an efficiency of around 85%), the fan 34 whose suction power must be sufficient to allow a significant reduction in the gas concentration (for example a low pressure fan sold by the company RECTIL'AIR allowing a suction flow rate of up to at 4800 m3 / h), and a battery of filters 46 based on active carbon to carry out a chemical (and bacteriological) action on these gases and incidentally provide sound insulation of the background noise fan operation. In addition, the mast can be covered internally with an insulating material, for example glass wool, to
parfaire cette isolation phonique.perfect this sound insulation.
Le circuit de commande comporte un premier circuit de commutation temporisé 48 commandé par le détecteur de présence 38 et destiné à autoriser l'alimentation en énergie du ventilateur 34 pendant un premier délai de temporisation T1. Ce premier circuit de commutation temporisé est formé avantageusement d'un relais 50 faisant fonction de relais de tension du ventilateur avec ses contacts disposés sur une liaison électrique reliant le ventilateur au réseau électrique et dont l'excitation est assurée à partir d'un premier circuit temporisateur 52 définissant le premier délai de temporisation T1. Le circuit de commande comporte aussi un second circuit de commutation temporisé 54 commandé également par le détecteur de présence 38 et destiné à interdire toute alimentation en énergie de ce détecteur de présence pendant un second délai de temporisation T2. Ce second circuit de commutation temporisé est formé avantageusement d'un relais 56 faisant fonction de relais de tension du détecteur avec ses contacts disposés sur une liaison électrique reliant ce détecteur au réseau électrique et dont l'excitation est assurée à partir d'un second circuit temporisateur 58 The control circuit comprises a first timed switching circuit 48 controlled by the presence detector 38 and intended to authorize the supply of energy to the fan 34 during a first delay time T1. This first timed switching circuit advantageously consists of a relay 50 acting as a fan voltage relay with its contacts arranged on an electrical connection connecting the fan to the electrical network and whose excitation is ensured from a first circuit timer 52 defining the first time delay T1. The control circuit also includes a second timed switching circuit 54 also controlled by the presence detector 38 and intended to prohibit any power supply to this presence detector during a second delay time T2. This second timed switching circuit advantageously consists of a relay 56 acting as a detector voltage relay with its contacts arranged on an electrical link connecting this detector to the electrical network and whose excitation is ensured from a second circuit timer 58
définissant le second délai de temporisation T2. defining the second time delay T2.
i I:[l Le circuit de commande peut comporter aussi un dernier relais 60 faisant fonction de relais de tension général excité par le détecteur d'hygrométrie 40 alimenté en permanence à partir du réseau électrique 34 et dont les contacts sont reliés d'une part directement au réseau d'alimentation en énergie électrique 32 et d'autre part aux contacts des deux autres relais , 54. Le détecteur d'hygrométrie 40 permet une mesure du taux d'humidité de l'air. Il a pour fonction de commander la coupure de l'alimentation des différents circuits de commande du dispositif à partir du réseau électrique lorsque cette humidité présente un taux supérieur à un seuil de tolérance prédéfini au delà duquel toute filtration active devient impossible (du fait de la détérioration des charbons actifs), par exemple i I: [l The control circuit may also include a last relay 60 acting as a general voltage relay excited by the humidity detector 40 supplied permanently from the electrical network 34 and the contacts of which are connected on the one hand directly to the electrical power supply network 32 and on the other hand to the contacts of the two other relays, 54. The hygrometry detector 40 allows a measurement of the humidity of the air. Its function is to control the cut-off of the power supply to the various control circuits of the device from the electrical network when this humidity has a rate higher than a predefined tolerance threshold beyond which any active filtration becomes impossible (due to the deterioration of activated carbon), for example
% d'humidité.% humidity.
Le détecteur de présence 38, qui peut être de différents types connus, par exemple un détecteur à ultrasons, comme le détecteur référencé MA40E6-7 de la société japonaise MURATA, ou un détecteur infrarouge ou bien encore un détecteur radar, a pour objet de déterminer la présence ou non de véhicules immobilisés pendant un temps déterminé au feu de signalisation. The presence detector 38, which can be of various known types, for example an ultrasonic detector, such as the detector referenced MA40E6-7 from the Japanese company MURATA, or an infrared detector or even a radar detector, has the purpose of determining the presence or absence of vehicles immobilized for a determined time at the traffic light.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant. The operation of the device according to the invention is as follows.
On considérera tout d'abord qu'il n'existe aucun véhicule immobilisé au feu de signalisation et on supposera que le taux d'humidité est inférieur au taux prédéfini. Le détecteur d'hygrométrie 40 est donc en fonctionnement et excite le relais de tension général 60 fermant ses contacts initialement ouverts en position de repos. Le relais de tension du détecteur 56 présentant par contre des contacts fermés en position de repos, le détecteur de présence 38, qui est relié en série au réseau électrique au travers de ces contacts et de ceux du relais 60 fermés sous l'action du détecteur 40, se trouve donc automatiquement sous tension et prêt à détecter toute présence de véhicule dans sa zone de détection. Le relais de tension du ventilateur 50 qui présente des contacts ouverts en position de repos n'est quant à lui pas excité, le détecteur de présence n'ayant encore détecté aucun We will first consider that there is no vehicle immobilized at the traffic light and we will assume that the humidity level is lower than the predefined rate. The hygrometry detector 40 is therefore in operation and excites the general voltage relay 60 closing its initially open contacts in the rest position. The voltage relay of the detector 56 having on the other hand closed contacts in the rest position, the presence detector 38, which is connected in series to the electrical network through these contacts and those of the relay 60 closed under the action of the detector 40, is therefore automatically powered up and ready to detect any vehicle presence in its detection zone. The fan voltage relay 50 which has contacts open in the rest position is not energized, the presence detector having not yet detected any
véhicule immobilisé.immobilized vehicle.
Dès l'arrêt d'un véhicule au feu de signalisation, le détecteur de présence 38, réagissant à cette immobilisation, active les deux circuits temporisateurs 52, 58 qui vont exciter simultanément les relais 50, 56. L'excitation du relais de tension du détecteur 56 va provoquer l'ouverture de ses contacts pendant un second délai prédéterminé T2 de temporisation et en conséquence la désactivation du détecteur de présence 38 alors que l'excitation du relais de tension de ventilateur 50 va provoquer la fermeture de ses contacts initialement ouverts en position de repos pendant un premier délai prédéterminé Tl de temporisation et donc l'alimentation en énergie du ventilateur 34 à partir du réseau électrique 32. On notera que le délai de temporisation T2 défini par le second circuit temporisateur 58 est choisi inférieur au délai de temporisation Tl défini par le premier circuit As soon as a vehicle stops at the traffic light, the presence detector 38, reacting to this immobilization, activates the two timer circuits 52, 58 which will simultaneously activate the relays 50, 56. The excitation of the voltage relay of the detector 56 will cause the opening of its contacts for a second predetermined delay time T2 and consequently deactivation of the presence detector 38 while the energization of the fan voltage relay 50 will cause the closing of its contacts initially opened in rest position during a first predetermined delay time Tl and therefore the power supply to the fan 34 from the electrical network 32. It will be noted that the time delay T2 defined by the second timer circuit 58 is chosen to be less than the time delay Tl defined by the first circuit
temporisateur 52.timer 52.
A l'issue du délai T2, le relais de tension du détecteur 56 est désexcité et ses contacts à nouveau fermés vont permettre l'alimentation du détecteur de présence 38 qui ainsi redevient actif et se trouve donc en mesure de détecter un véhicule immobilisé. Si aucun véhicule n'est détecté avant que le délai de temporisation Tl ne s'écoule, les contacts du relais de tension du ventilateur 50 s'ouvrent, reprenant leur position de repos, et l'alimentation du ventilateur 34 est alors coupée. Au contraire, si un véhicule est toujours immobilisé au feu de signalisation avant que ne s'écoule ce délai Tl, le ventilateur est maintenu en fonctionnement pendant un nouveau délai Tl et le relais de tension du détecteur 56 est à nouveau At the end of the delay T2, the voltage relay of the detector 56 is de-energized and its contacts again closed will allow the supply of the presence detector 38 which thus becomes active again and is therefore able to detect an immobilized vehicle. If no vehicle is detected before the delay time T1 has elapsed, the contacts of the fan voltage relay 50 open, resuming their rest position, and the power supply to the fan 34 is then cut. On the contrary, if a vehicle is still immobilized at the traffic light before this delay Tl has elapsed, the fan is kept operating for a new delay Tl and the voltage relay of the detector 56 is again
excité pour un nouveau délai T2.excited for a new T2 delay.
Le processus se poursuit ainsi tant que des véhicules restent immobilisés au feu de signalisation. Lorsque le taux d'hygrométrie dépasse le seuil défini préalablement par le détecteur 60, le relais de tension général 60 est désexcité entraînant par là même une désexcitation des autres relais et donc une coupure de l'alimentation du ventilateur. On notera que la durée - ----- - lE VE [i de fonctionnement du ventilateur (par le réglage du délai de temporisation T1) peut bien entendu être synchronisée sur les durées d'apparition des signaux lumineux de signalisation " rouge " et " orange " pendant The process continues as long as vehicles remain immobilized at the traffic light. When the hygrometry rate exceeds the threshold defined beforehand by the detector 60, the general voltage relay 60 is de-energized thereby causing de-energization of the other relays and therefore a cut in the supply of the fan. It will be noted that the duration - ----- - the VE [i of fan operation (by adjusting the delay time T1) can of course be synchronized with the durations of appearance of the "red" signaling light signals and "orange" during
lesquelles les véhicules sont susceptibles d'être immobilisés au feu 16. which vehicles are likely to be immobilized by fire 16.
L'homme du métier saura, sans faire preuve d'activité inventive, mettre en A person skilled in the art will be able, without showing inventive activity, to put in place
oeuvre les circuits de logique électroniques nécessaires à cette réalisation. implements the electronic logic circuits necessary for this realization.
Avec la présente invention, il est donc possible pour un coût d'équipement peu élevé (il n'est en effet pas pratiqué à une analyse des gaz d'échappement mais seulement à la détection des véhicules qui sont supposés être des émetteurs de gaz pollués) de réduire considérablement la pollution due aux gaz d'échappement des véhicules terrestres automobiles là o elle est la plus importante et présente une concentration maximale, c'est-à-dire aux carrefours des voies de communication de grands centres urbains. I I'i [X With the present invention, it is therefore possible for a low equipment cost (it is indeed not used for an analysis of exhaust gases but only for the detection of vehicles which are supposed to be emitters of polluted gases ) considerably reduce pollution from exhaust gases from land motor vehicles where it is most significant and has a maximum concentration, that is to say at the crossroads of communication routes in large urban centers. I I'i [X
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