ITTO20110833A1 - Dispositivo di filtraggio aria per l'abitacolo di un veicolo - Google Patents
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Description
Dispositivo di filtraggio aria per l'abitacolo di un veicolo Air filter device for a vehicle cabin
DESCRIZIONE
Settore della Tecnica
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di filtraggio aria per l'abitacolo di un veicolo. Il dispositivo di filtraggio secondo la presente invenzione trova impiego, in particolare, per la purificazione dell'aria in ingresso nell'abitacolo di un veicolo agricolo o di macchine operative, movimento terra e simili.
Arte Nota
È noto, nel settore agricolo, il fatto che durante l'applicazione di fertilizzanti, pesticidi e prodotti chimici in genere, l'operatore che si trova a bordo del trattore o della macchina agricola può essere esposto a sostanze pericolose sotto forma di polveri, aerosol e gas e/o vapori.
Durante la distribuzione dei prodotti summenzionati è pertanto essenziale utilizzare veicoli dotati di abitacoli opportunamente progettati e provvisti di adeguati dispositivi di filtraggio, al fine di isolare l'operatore dall'ambiente esterno ed eliminare - o almeno ridurre drasticamente l'esposizione dell'operatore ad agenti tossici o nocivi.
La norma europea UNI EN-15695:2009 stabilisce precisi criteri di classificazione e requisiti sia per gli abitacoli dei veicoli agricoli, sia per i corrispondenti dispositivi di filtraggio. Tale norma nella versione del 2/01/2010 prevede ad esempio che la concentrazione massima di cicloesano (C6H 12) a valle del dispositivo di filtraggio, non sia superiore a 10 pg/g per una durata di 70 minuti con aria a 20°C e 70% di umidità ed una concentrazione di 500 pg/g di cicloesano a monte del filtro.
Con particolare riferimento ai dispositivi di filtraggio, la norma summenzionata distingue tre diversi tipi di filtri: filtri per polveri, filtri per aerosol e filtri per gas e/o vapori.
Corrispondentemente, secondo tecnica nota, i dispositivi di filtraggio per abitacoli di veicoli, in particolare di veicoli agricoli, comprendono una pluralità di elementi di filtraggio, fra cui:
- elementi di filtraggio per polveri;
- elementi di filtraggio per aerosol;
- elementi di filtraggio per gas e/o vapori.
Con particolare riferimento agli elementi di filtraggio per gas e/o vapori, è noto l'impiego di carboni attivi per questo tipo di filtraggio.
Gli elementi di filtraggio a carboni attivi sono composti da materiale granulare a base di carbonio sottoposto a un processo di attivazione; nel corso del processo di attivazione, si ottiene la formazione di pori nel carbonio, con un conseguente incremento considerevole dell'area superficiale interna, che può arrivare bel oltre 1000 m<2>/g. Grazie alla forza di attrazione - forza di adesione di Van der Waals - che detta superficie interna può esercitare, i carboni attivi mostrano un'elevata efficacia nella rimozione di impurità sospese nell'aria.
Secondo tecnica nota, gli elementi di filtraggio a carboni attivi utilizzati nei sistemi di filtraggio per l'abitacolo di veicoli, comprendono granuli di carbone sfusi fortemente compressi e trattenuti da un involucro esterno, ad esempio in garza permeabile all'aria.
Un esempio di elemento di filtraggio del tipo suddetto è descritto in WO 94/03270.
Con riferimento alla Figura 1 un elemento di filtraggio secondo tecnica nota comprende: una massa filtrante 10 costituita da granuli di carboni attivi 12,14 di varie dimensioni sfusi e fortemente compressi.
Tuttavia, tali elementi di filtraggio, nonostante l'elevata forza di attrazione esercitata dai carboni attivi, hanno dimostrato un'efficacia limitata.
In particolare, essi non si sono rivelati in grado di soddisfare le più recenti norme in materia di filtraggio dell'aria, a meno di non aumentare considerevolmente la distanza percorsa dal flusso di aria da filtrare all'interno dell'elemento di filtraggio e, pertanto, lo spessore dell'elemento di filtraggio stesso.
Detto aumento dello spessore dell'elemento di filtraggio è estremamente svantaggioso, sia in termini di costi di produzione, sia in termini di ingombro complessivo del dispositivo di filtraggio.
Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo di filtraggio aria per l'abitacolo di un veicolo, che consenta di purificare efficacemente il flusso d'aria che trasporta gas e vapori nocivi che lo attraversa, senza la necessità di ricorrere ad elementi di filtraggio di spessore elevato.
Descrizione dell'Invenzione
La Richiedente ha riscontrato che negli elementi di filtraggio a carboni attivi di tipo noto, nonostante l'elevato grado di compressione cui sono sottoposti i granuli di carbonio, permangono comunque inevitabilmente numerosi interstizi, visibili ed indicati con il riferimento numerico 16 in Figura 1.
La presenza di tali interstizi, attraverso cui il flusso di aria da filtrare può liberamente passare, deteriora sensibilmente l'efficacia dell'elemento di filtraggio.
Grazie al fatto che secondo l'invenzione i granuli di carbonio dell'elemento di filtraggio di gas e vapori sono annegati in una matrice impermeabile all'aria, tale elemento di filtraggio è in grado di assicurare una efficace rimozione di sostanze nocive o tossiche da un flusso di aria che lo attraversa .
Vantaggiosamente, l'utilizzo di un siffatto elemento di filtraggio consente di mantenerne limitato lo spessore - e conseguentemente di mantenere limitato l'ingombro complessivo del dispositivo di filtraggio - pur nel rispetto delle più stringenti normative in termini di filtraggio dell'aria nell'abitacolo di veicoli.
Secondo una forma preferita di realizzazione dell'invenzione, detta matrice impermeabile all'aria occupa sostanzialmente tutti gli interstizi definiti fra i granuli di carboni attivi e comprende preferibilmente un adesivo.
L'impiego di elementi di filtraggio che utilizzano carboni attivi in granuli immersi in una matrice di adesivo è noto nel settore del filtraggio industriale e di edifici, ad esempio in aeroporti, ospedali, impianti, laboratori e così via, dove è necessario filtrare enormi portate di aria.
Per queste applicazioni vengono attualmente utilizzate batterie comprendenti una pluralità di piastre filtranti montate in serie. A titolo di esempio è possibile citare le piastre filtranti e le unità filtranti prodotte dalla ditta Norit Nederland BV e commercializzate con il marchio Norithene .
Per contro, l'utilizzo di elementi di filtraggio comprendenti granuli di carbonio annegati in una matrice di adesivo per il filtraggio dell'aria che entra nell'abitacolo di un veicolo, in particolare un veicolo agricolo, non è noto dallo stato della tecnica, né sarebbe stato ovvio per l'esperto del settore.
A differenza di quanto avviene nei filtri utilizzati in applicazioni industriali, infatti, nel caso del filtraggio dell'aria nell'abitacolo di veicoli, le portate di aria sono estremamente ridotte e corrispondentemente le caratteristiche degli elementi di filtraggio, in termini di dimensioni, spessori, disposizione e così via, differiscono notevolmente da quelle degli ambienti di utilizzo dei filtri noti suddetti.
Descrizione Sintetica delle Figure
Caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue di una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, data a titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la Figura 1 è una rappresentazione schematica di una massa filtrante a carboni attivi secondo tecnica nota; - la Figura 2 è una vista laterale schematica di un veicolo agricolo che incorpora un dispositivo di filtraggio secondo l'invenzione;
- la Figura 3 è una vista prospettica di un dispositivo di filtraggio secondo l'invenzione;
- la Figura 4 è una vista parziale in sezione del dispositivo di filtraggio di Figura 3;
- la Figura 5 è una rappresentazione schematica dell'elemento di filtraggio a carboni attivi del dispositivo di filtraggio di Figura 4.
Descrizione di una Forma Preferita di Realizzazione
Con riferimento alla Figura 2, la presente invenzione si riferisce al settore del filtraggio dell'aria per l'abitacolo di veicoli, in particolare di un veicolo agricolo indicato complessivamente con il riferimento 100.
In linea generale, un veicolo agricolo 100 comprende un telaio 102 montato su ruote 104 che porta la carrozzeria del veicolo. Detta carrozzeria è strutturata in modo da formare un abitacolo chiuso 106 per l'operatore.
Al fine di rispettare le norme vigenti, l'abitacolo 106 è realizzato in modo tale che, durante la distribuzione di fertilizzanti, pesticidi ed altri prodotti potenzialmente nocivi per l'uomo, l'operatore sia adeguatamente isolato dall'ambiente esterno.
Inoltre, sempre al fine di rispettare le norme vigenti, l'abitacolo 106 del veicolo 100 è provvisto di un dispositivo di filtraggio aria 1 secondo l'invenzione, che consente di filtrare l'aria che dall'ambiente esterno penetra in detto abitacolo, rimuovendo le sostanze che la contaminano. Si noti che la collocazione del dispositivo 1 indicata in Figura 2 è puramente indicativa, potendo il dispositivo 1 essere associato alla cabina anche secondo altre disposizioni.
Il dispositivo di filtraggio 1 secondo l'invenzione è illustrato in maggiore dettaglio in Figura 3.
Detto dispositivo di filtraggio 1 comprende un involucro esterno 3. In linea generale, detto involucro esterno 3 da un lato deve essere in grado di mantenere insieme gli elementi di filtraggio del dispositivo di filtraggio e dall'altro non deve rappresentare un ostacolo al passaggio dell'aria attraverso il dispositivo di filtraggio stesso.
Per le ragioni suddette l'involucro 3 comprende una cornice perimetrale 3a impermeabile all'aria, ossia attraverso la quale l'aria non può entrare nell'involucro, ed una coppia di basi 3b e 3c permeabile all'aria e attraverso cui l'aria entra ed esce dall'involucro 3, rispettivamente.
Nell'esempio illustrato, l'involucro ha una forma prismatica a parallelepipedo e la cornice perimetrale 3a stagna circonda i fianchi laterali dell'involucro, mentre le due basi 3b e 3c sono disposte in corrispondenza di due facce opposte parallele. Secondo l'invenzione saranno possibili numerose configurazioni del dispositivo di filtraggio, ad esempio cilindrica, conica o prismatica e con sviluppo dimensionale diverso da quello illustrato in figura.
Sempre con riferimento all'esempio illustrato, la cornice 3a può essere realizzata partendo da un foglio di metallo, ad esempio alluminio o lamiera, mentre le basi 3b e 3c, anch'esse ad esempio in metallo, comprendono una griglia per il passaggio dell'aria. In alternativa, l'involucro 3 potrà essere realizzato in plastica.
Con riferimento alla Figura 4, all'interno di detto involucro 3, il dispositivo di filtraggio 1 comprende almeno, nel senso di percorrenza (indicato dalla freccia F) di un flusso d'aria che attraversa il dispositivo:
- un elemento per il filtraggio di polveri 5;
- un elemento per il filtraggio di aerosol 7;
- un elemento per il filtraggio di gas e/o vapori 9.
L'elemento per il filtraggio di polveri 5 è preferibilmente il primo incontrato dal flusso d'aria che deve essere purificato ed è realizzato ad esempio, in maniera di per sé nota, sotto forma di uno strato di feltro o analogo materiale di opportuno spessore, generalmente di alcuni mm, ad esempio di circa 3 - 10 mm.
L'elemento per il filtraggio di aerosol 7 è preferibilmente lo strato intermedio incontrato dal flusso d'aria che deve essere purificato ed è realizzato ad esempio, in maniera di per sé nota, sotto forma di un elemento di filtraggio in microfibra di vetro o analogo materiale di opportuno spessore, ad esempio di spessore di alcuni cm, ad esempio di circa 3 - 5 cm.
L'elemento per il filtraggio di gas e/o vapori 9 è preferibilmente l'ultimo strato incontrato dal flusso d'aria che deve essere purificato ed è un elemento di filtraggio a carboni attivi, preferibilmente racchiuso all'interno di un ulteriore involucro in garza o simile materiale permeabile all'aria.
Come meglio visibile in Figura 5, secondo l'invenzione l'elemento per il filtraggio di gas e/o vapori 9 è un elemento di filtraggio a carboni attivi comprendente granuli di carbonio attivi 11 immersi in una matrice 13 impermeabile all'aria.
Grazie all'assenza di interstizi fra detti granuli 11 ed all'impermeabilità all'aria di detta matrice 13, il flusso di aria che attraversa il dispositivo di filtraggio 1 e, in particolare, l'elemento di filtraggio 9 è costretto a passare attraverso i granuli di carbonio 11.
In questo modo si aumenta sensibilmente l'efficacia con cui le sostanze che contaminano detto flusso di aria sono attratte dai carboni attivi e, in ultima analisi, l'efficacia dell'elemento di filtraggio 9.
Prove sperimentali hanno dimostrato che, a parità di prestazioni in termini di filtraggio dell'aria, l'elemento di filtraggio 9 secondo l'invenzione può avere uno spessore fino a circa 3 volte inferiore rispetto ad analoghi elementi di filtraggio a carboni attivi di tipo noto.
Questo consente vantaggiosamente di ridurre sia i costi di produzione sia l'ingombro complessivo del dispositivo di filtraggio 1 secondo l'invenzione.
Secondo una forma preferita di realizzazione dell'invenzione, la matrice 13 impermeabile all'aria può essere costituita da un adesivo.
Preferibilmente, la matrice 13 occupa sostanzialmente tutti gli interstizi definiti fra i granuli di carboni attivi che sono privi di granuli di carboni attivi. La presenza della matrice 13 impedisce pertanto che aria in ingresso nel filtro, attraversi il filtro senza essere intercettata dai granuli di carboni attivi.
Vantaggiosamente, l'utilizzo di una opportuna matrice 13 - ad esempio impiegante un adesivo - consente di conferire ai granuli 11 dell'elemento di filtraggio 9 una maggiore coesione, permettendo così di evitare l'impiego dell'involucro in garza, senza che insorga il rischio di dispersione di granuli nel dispositivo di filtraggio o nell'abitacolo del veicolo.
Preferibilmente, la matrice 13 comprende un adesivo che, una volta indurito, non rilascia sostanze nocive per l'uomo.
Secondo una forma preferita di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo di filtraggio aria 1 secondo l'invenzione ha una forma a parallelepipedo. Inoltre, l'elemento di filtraggio a carboni attivi 9 comprende almeno una piastra a forma di parallelepipedo avente uno spessore, in direzione parallela alla direzione del flusso di aria che la attraversa (freccia F in Figura 3 e 4) compreso fra 1 cm e 3 cm.
Tale piastra può comprendere ad esempio almeno una piastra filtrante del tipo prodotto dalla ditta Norit Nederland BV e commercializzate con il marchio Norithene .
Ancor più preferibilmente, lo spessore complessivo del dispositivo di filtraggio, parallelamente alla direzione del flusso di aria che lo attraversa è compreso fra 5 e 10 cm.
Sempre secondo l'invenzione, il perimetro dell'elemento per il filtraggio di polveri 5, dell'elemento per il filtraggio di aerosol 7 e dell'elemento per il filtraggio di gas e/o vapori 9, adiacente alla cornice 3a dell'involucro 3 è sigillato con un adesivo per impedire all'aria di insinuarsi fra l'involucro 3 e gli elementi di filtraggio 5, 7, 9 e transitare attraverso il filtro senza essere stata intercettata da tutti e tre gli elementi di filtraggio 5, 7, 9. Preferibilmente l'adesivo utilizzato per la sigillatura è un adesivo termo fusibile a base di ÈVA (Etil Vinil Acetato).
È evidente da quanto sopra descritto che il dispositivo di filtraggio aria secondo l'invenzione raggiunge lo scopo sopra prefissato, in quanto consente di filtrare efficacemente il flusso di aria che entra nell'abitacolo di un veicolo senza per questo aumentare i costi di produzione e l'ingombro del dispositivo di filtraggio stesso.
È inoltre evidente che quanto sopra descritto è da intendersi a titolo di esempio non limitativo e che numerose modifiche e varianti sono possibili senza per questo uscire dall'ambito di protezione definito dalle unite rivendicazioni .
Ad esempio, benché nella descrizione che precede si sia fatto sovente riferimento ad applicazioni a veicoli agricoli, il dispositivo di filtraggio aria secondo l'invenzione può essere vantaggiosamente utilizzato in combinazione con molti altri tipi di veicoli (fra i quali, ad esempio, i veicoli per la movimentazione del terreno), ogni qual volta sia necessario o opportuno proteggere l'operatore dall'ambiente circostante .
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di filtraggio aria (1) per l'abitacolo di un veicolo, comprendente almeno, nel senso di percorrenza (F) di un flusso di aria che attraversa detto dispositivo: - un elemento per il filtraggio di polveri (5); - un elemento per il filtraggio di aerosol (7); - un elemento per il filtraggio di gas e/o vapori (9); detto elemento per il filtraggio di gas e/o vapori (9) comprendendo un elemento di filtraggio a carboni attivi, caratterizzato dal fatto che detto elemento di filtraggio a carboni attivi comprende granuli di carboni attivi (11) immersi in una matrice (13) impermeabile all'aria.
- 2. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta matrice occupa sostanzialmente tutti gli interstizi definiti fra i granuli di carboni attivi che sono privi di granuli di carboni attivi.
- 3. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta matrice (13) è costituita da un adesivo.
- 4. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui detto elemento per il filtraggio di gas e/o vapori (9) è contenuto in un involucro in garza o simile materiale permeabile all'aria.
- 5. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui detto elemento per il filtraggio di gas e/o vapori (9) è privo di un involucro esterno.
- 6. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento per il filtraggio di polveri (5) è realizzato sotto forma di uno strato di feltro o analogo materiale.
- 7. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento per il filtraggio di aerosol (7) è realizzato sotto forma di un elemento di filtraggio in microfibra di vetro o analogo materiale.
- 8. Dispositivo di filtraggio aria (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento di filtraggio a carboni attivi ha uno spessore parallelamente alla direzione del flusso di aria che lo attraversa compreso fra 1 cm e 3 cm.
- 9. Dispositivo di filtraggio aria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo spessore complessivo del filtro parallelamente alla direzione del flusso di aria che lo attraversa è compreso fra 5 e 10 cm.
- 10. Veicolo (100) comprendente un abitacolo (106), caratterizzato dal fatto che detto abitacolo (106) è provvisto di un dispositivo di filtraggio aria (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.
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