Brevet FR2716261A1 — publié le 19950818

L'invention concerne un détecteur de presence d'eau destiné à être intégré dans un circuit électrique ou électronique de surveillance. L'invention concerne également un dispositif de mesure de l'humidité. Pour de nombreux appareils et installations techniques, la présence d'eau est considérée comme nuisible dès que celleci dépasse un certain seuil préétabli. La présence d'eau peut se manifester, soit par un taux d'humidité relative élevé de l'air ambiant supérieur à une valeur donnée, soit par une condensation d'eau soit encore par une accumulation d'eau. Alors que l'humidité relative de l'air peut être tolérable jusqu'à un taux prédéfini, la présence d'eau de condensation ou d'eau accumulée n'est en général pas tolérable. Pour mesurer et surveiller la présence d'eau dans les différents cas de figures énoncés plus haut, on a eu recours, jusqu'à présent, à des instruments de mesure parmi lesquels se trouvent par exemple: des hygromètres à cheveux, comprenant une fibre synthétique dont on mesure l'allongement; des dispositifs comprenant au moins un flotteur pour mesurer le niveau d'eau accumulé; ou encore des instruments de mesure électronique comprenant au moins un amplificateur et mesurant la variation de la résistance d'un composant hybride. Ces appareils et leur installation sont souvent coûteux et, pour le moins, assez complexes. Compte-tenu du nombre élevé de détecteurs qu'il s'agit souvent d'installer pour répondre aux exigences des réglementations en vigueur, l'utilisation de tels détecteurs représente parfois des coûts assez importants. Aussi, le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités de détecteurs de présence d'eau. Plus particulièrement l'invention doit proposer des détecteurs de présence d'eau de structure simple et réalisable à faible coût. Un autre but de l'invention est de proposer des détecteurs de présence d'eau qui sont reliés à un dispositif de mesure ou de contrôle par seulement deux connecteurs. C'est encore un but de l'invention de proposer un dispositif de mesure et de contrôle de humidité simple, fiable et facile à gérer. L'invention a pour objet un détecteur de présence d'eau comprenant un support et deux électrodes destinées à être reliées à un circuit électrique. Conformément à l'invention, le détecteur de présence d'eau comporte un élément sensible à l'humidité placé au contact des électrodes. L'élément sensible à l'humidité a un premier état non conducteur en ambiance sèche et un deuxième état conducteur lorsque l'ambiance a un taux d'humidité supérieur à un niveau prédéterminé. L'invention concerne également les caractéristiques ciaprès considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - L'élément sensible à l'humidité est une matrice hydrophile portant à l'état non conducteur des cristaux d'un sel minéral. - La matrice hydrophile est un feutre. - Les cristaux de sel minéral sont déposés dans la matrice par imprégnation de celle-ci par une solution du sel minéral et séchage. - Le support est un boîtier enfermant I'élément sensible à l'humidité et muni d'ouïes permettant l'entrée de l'humidité à l'intérieur du boîtier. - Le support est au moins partiellement constitué par une grille. - Les électrodes elles-mêmes forment le support. - Le support est une plaque portant l'élément sensible à l'humidité sur l'une de ses grandes faces. - Le support est un tube sensiblement cylindrique enfermant l'élément sensible à l'humidité et présentant un évidement qui permet le passage d'un fluide à contrôler. En général, le fluide à contrôler est l'air ambiant à l'intérieur d'une armoire électrique ou d'une salle. Cependant, ce fluide peut également être un gaz isolant. - Le support est lui-même réalisé en une matrice hydrophile portant à l'état non conducteur des cristaux d'un sel minéral. - Le sel minéral est choisi parmi le bromure de lithium, le chlorure de lithium, l'acétate de potassium, le chlorure de magnésium, le carbonate de potassium, le nitrate de potassium, l'iodure de potassium, le chlorure de sodium, le sulfate d'ammonium, le chlorure de potassium, le chlorure de baryum, le nitrate de potassium, et le dichromate de potassium. - Le détecteur de présence d'eau est muni d'un moyen indicateur permettant de constater visuellement le changement d'état de l'élément sensible. L'invention a également pour objet un dispositif de mesure de l'humidité comprenant au moins un détecteur pouvant présenter plusieurs états, une source électrique, et une alarme, des moyens de liaison électriques reliant les détecteurs, l'alarme et la source électrique. Conformément à l'invention, l'alarme est actionnée lorsque l'un au moins des détecteurs change d'état. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de modes de réalisation décrits ciaprès en référence aux dessins. Dans ces dessins: La Figure 1 montre un détecteur de présence d'eau dans un premier mode de réalisation avantageux de l'invention. La Figure 2 représente le détecteur de la Figure 1 en une coupe longitudinale. La Figure 3 montre un détecteur de présence d'eau dans un deuxième mode de réalisation avantageux de l'invention. La Figure 4 montre un détecteur de présence d'eau dans un troisième mode de réalisation avantageux de l'invention. La Figure 5 montre un détecteur de présence d'eau, partiellement en coupe longitudinale, dans un quatrième mode de réalisation avantageux de l'invention, et La Figure 6 montre un détecteur de présence d'eau dans un cinquième mode de réalisation avantageux de l'invention. Dans un premier mode de réalisation représenté sur les Figures 1 et 2, le détecteur de présence d'eau comprend un support 1 formé par une plaque 2 qui présente une première partie 3 et une deuxième partie 4. La première partie 3 délimite, avec les parois latérales 5 à 8 et un couvercle 9, un volume 10. La deuxième partie 4 de la plaque 2 est munie d'un orifice de fixation 11 permettant d'attacher le détecteur à plat contre une surface. Deux électrodes 12 et 13, de forme générale allongée, sont disposées à l'intérieur du volume 10, sensiblement parallèles et à distance l'une de l'autre. Dans l'exemple représenté sur les Figures 1 et 2, les électrodes 12 et 13 traversent la paroi latérale 6 et s'étendent à l'extérieur du support 1. I1 est cependant concevable que les électrodes s'étendent à l'intérieur du support 1 approximativement jusqu'à la paroi latérale 6 et que deux ouvertures appropriées soient prévues dans la paroi latérale 6 pour permettre le passage de fils électriques assurant la liaison des électrodes avec l'extérieur. Le détecteur de présence d'eau comprend par ailleurs, un élément 14 sensible à l'humidité. L'élément 14 est représenté sur la Figure 2 comme ne remplissant pas entièrement la partie du volume 10 située entre les deux électrodes 12 et 13. I1 est cependant concevable que l'élément 14 remplisse au moins approximativement la totalité de cet espace. L'élément 14 sensible à l'humidité est constitué d'un matériau ayant une matrice hydrophile, comme par exemple du feutre ou de la feutrine. Pour faire fonctionner le détecteur de présence lorsqu'un taux d'humidité relative de 98% est atteint, le feutre a été imbibé d'une solution de dichromate de potassium et ensuite séché. Les électrodes 12 et 13 présentent, sur leur partie s'étendant à l'intérieur du support 1, des évidements 15 et 16 dont la fonction sera décrite ci-après. Par ailleurs, le support 1 comprend deux rondelles, ou carrés, 17 et 18 en tissu blanc, de préférence en coton. Les rondelles 17 et 18 couvrent approximativement la totalité de la partie correspondante des électrodes 12 et 13 s'étendant à l'intérieur du support 1. Pour permettre la pénétration de l'humidité ou de l'eau à l'intérieur du support 1, au moins la première partie 3 de la plaque 2 et le couvercle 9, mais de préférence également les parois latérales 7 et 8, sont munies d'ouïes carrés 19. Le fonctionnement du détecteur de présence d'eau selon l'invention est le suivant. Le détecteur étant fixé à l'intérieur d'une armoire électrique, sous un faux plancher d'une salle informatique ou à proximité d'un appareil pour lequel la présence d'eau peut être préjudiciable, l'air ambiant circule au voisinage du détecteur de présence d'eau et y pénètre dans le volume 10. En l'absence d'eau, les cristaux de sel minéral sont retenus par le feutre 14 qui n'est pas conducteur. Dès qu'un certain taux d'humidité est atteint, l'eau de l'air est absorbée par les cristaux de sel minéral, ce qui produit une solution aqueuse saline conductrice retenue par le feutre 14 qui devient conducteur. Le détecteur ayant ainsi fonctionné, un courant électrique commandé par un système électronique de surveillance, peut passer entre les électrodes 12 et 13, ce qui permet de transmettre un signal d'alarme à un circuit approprié du système électronique de surveillance. Dans l'exemple de réalisation décrit jusqu'à présent, le sel minéral mis en oeuvre, est du dichromate de potassium permettant la détection d'un taux d'humidité de 98% à 25 C. Différents sels peuvent être choisis et permettent de définir le seuil d'humidité détectée. Par exemple les composés suivants permettent de détecter, à 25 C chacun le seuil indiqué: Sel Taux d'humidité Seuil détecté Bromure de lithium 6,4% Chlorure de lithium 11,3% Acétate de potassium 22,5% Chlorure de magnésium 32,2% Carbonate de potassium 43,2% Nitrate de potassium 52,9% Iodure de potassium 68,9% Chlorure de sodium 75,3% Sulfate d'ammonium 81% Chlorure de potassium 84,3% Chlorure de baryum 90,1% Nitrate de potassium 93,6% Dichromate de potassium 98 En variante de l'application du détecteur de présence d'eau décrit jusqu'ici, ce dernier peut être disposé à un endroit susceptible d'un passage ou d'une accumulation d'eau. L'eau dont il s'agit de signaler la présence, peut être une eau de condensation descendant le long d'une paroi sur laquelle le détecteur de présence d'eau est installé, ou une quantité d'eau qui s'est accumulée, par exemple, au fond d'une armoire électronique. Dans les deux cas, le flux d'eau de condensation ou la quantité d'eau accumulée, lorsqu'il a atteint une hauteur de l'ordre de 1 mm, pénètre à l'intérieur du support 1 du détecteur de présence d'eau, mouille le feutre 14 et rend ainsi le feutre 14 conducteur. La présence d'eau déclenche ainsi un signal d'alarme de façon correspondante au fonctionnement décrit ci-avant. L'humidité ou l'eau rentrant à l'intérieur du support 1 traverse au moins une des deux rondelles 17 et 18 avant d'arriver au feutre 14. Lorsque le feutre 14 est suffisamment imbibé d'eau pour devenir conducteur, les rondelles 17 et 18 prennent la couleur du sel situé dans le feutre, indiquant de la sorte visuellement que le détecteur a fonctionné. Lorsque le sel n'a pas naturellement une couleur suffisamment marquée pour permettre cette visualisation, un colorant peut être ajouté à la solution saline lors de la formation des cristaux. Le détecteur de présence d'eau étant un dispositif & usage unique, il est à remplacer après avoir fonctionné. L'utilisation du détecteur de présence d'eau dans un système de surveillance, peut être réalisée principalement selon deux modes de connexion possibles. Ce dispositif peut être utilisé en commande directe d'une alarme ou d'autres dispositifs fonctionnant en 12 ou 24 Volts. Son utilisation en 220 ou 230 Volts nécessite des mesures de protection selon les normes en vigueur pour assurer la sécurité des personnes, des animaux et des biens. En variante du mode de réalisation décrit ci-avant, la Figure 3 montre un détecteur de présence d'eau dont le support 21 a la forme générale d'un parallélépipède formé d'un boîtier 22 et d'un couvercle 23. Le boîtier 22 comprend une paroi de fond 24 partiellement évidée et quatre parois latérales dont la Figure 3 ne montre que les petites parois 25 et 26. De maniere correspondante à la paroi de fond 24, le couvercle 23 est également partiellement évidé. Les évidements de la paroi de fond 24 et du couvercle 23 sont couverts, de l'intérieur du support 21, par des grilles respectivement référencées en 27 et 28. A l'intérieur du support 21, sont disposées, de façon correspondante à la disposition représentée sur la Figure 2, deux électrodes 29 et 30 évidées en leur centre, un feutre 31 imprégné de dichromate de potassium devenant conducteur lorsqu'un taux d'humidité relative de 98% est atteint, et deux morceaux de tissu blanc 32 et 33, de préférence en coton, visibles de l'extérieur du support 21. L'intégration du détecteur de présence dans un circuit de surveillance est effectuée à l'aide d'un câble 34 isolé et ayant au moins deux conducteurs. Chaque électrode est reliée à un de ces conducteurs. La fixation du détecteur de présence d'eau représentée sur la Figure 3 peut être faite au moyen d'une bride mobile 35 qui prend appui sur un décrochement 36 pratiqué sur la surface extérieure des petites parois latérales 25 et 26, et, avantageusement, mais non nécessairement, des grandes parois latérales non représentées. Le mode de fonctionnement correspond à celui du détecteur décrit en référence aux Figures 1 et 2. I1 est précisé que l'air ou tout autre fluide dont on souhaite surveiller l'humidité, passe à travers les grilles 27 et 28 et les évidements des électrodes 29 et 30 pour imbiber le feutre 31 de l'eau ou de l'humidité. Lorsque le taux d'humidité prédéterminé est atteint, les morceaux de tissu 32 et 34 prennent la couleur du sel situé dans le feutre 31. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux pour la détection d'eau ruisselant le long des parois ou s'accumulant, par exemple, au fond d'une armoire électrique, le détecteur de présence d'eau prend la forme d'un tapis. Ce tapis représenté sur la Figure 4, est constitué de deux grilles 41 et 42, par exemple en acier inox, constituant à la fois les faces extérieures du détecteur et les électrodes de celui-ci. Entre les deux grilles 41 et 42 est disposée une couche de feutre 43 séparée de part et d'autre des grilles 41 et 42, par des feuilles 44 et 45 de tissu blanc, de préférence de coton. En variante du mode de réalisation décrit en référence à la Figure 4, un détecteur de présence d'eau peut comporter une feuille de feutre ou de feutrine constituant elle-même le support du détecteur. Cette feuille peut être recouverte au moins d'un côté d'un tissu blanc, de préférence de coton. Sur la face extérieure soit du tissu blanc, soit du feutre, sont disposées de part et d'autre les électrodes. Les électrodes ne couvrent pas nécessairement la surface entière du feutre et/ou respectivement du tissu blanc. Pour isoler l'électrode qui est en contact avec la surface sur laquelle le détecteur est posé ou monté, de cette surface, l'électrode peut être couverte d'une couche de vernis ou d'un autre matériau isolant. I1 est évident que le tapis peut être recouvert d'un tel matériau sur ses deux faces. Le fonctionnement de ce détecteur de présence d'eau en forme de tapis correspond à celui des détecteurs décrits ciavant. Pour cette raison, référence est faite à la description correspondante. Dans un mode de réalisation représenté sur la Figure 5, le détecteur de présence d'eau selon l'invention comprend un support 51 de forme générale cylindrique et ressemblant à des composants de type résistance fixe. Une pluralité d'évidements 52 pratiqués dans la paroi du support 51 permet la pénétration de l'humidité à l'intérieur du support 51. Le support 51 étant en métal, par exemple en acier inoxydable, il sert en même temps comme une des deux électrodes nécessaires au détecteur. Pour assurer l'isolation électrique du support 51 par rapport à l'environnement dans lequel il est monté, le support peut être couvert d'un vernis. A l'intérieur du support 51 sont placées deux électrodes 53 et 54 entourées par une couche de feutre 54 qui est entourée d'une feuille 55 en tissu blanc, de préférence en coton. L'humidité pénétrant à l'intérieur du support 51, le feutre 54 et le tissu blanc 55 s'imbibent de l'eau, ce qui rend le feutre 54 conducteur et fait prendre au tissu 55 la couleur du sel placé sur le feutre 54. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 5, le support 51 du détecteur de présence d'eau est réalisé en forme de calice dont l'ouverture est couverte d'une plaque ronde 56 en un matériau isolant. Alors que la "tige du calice" constitue l'un des deux fils de connexion électrique du détecteur, l'autre fil est obtenu par le fait que l'électrode 53 s'étend à travers la plaque 56 vers l'extérieur du support 51. Ainsi, ce mode de réalisation du détecteur de présence d'eau facilite l'intégration de ce dernier dans des câblages électroniques. Alors que le détecteur de présence d'eau selon l'invention a été conçu principalement pour la détection d'un dépassement d'un taux autorisé d'humidité relative, ainsi que pour la détection d'eau de condensation et d'eau accumulée, le détecteur peut également être utilise pour la détection d'eau dans des conduits dans lesquels circule de l'air ou un autre gaz à contrôler. Pour une telle application, le détecteur de présence d'eau selon l'invention comprend un support 61 formé d'un boîtier parallélépipédique 62 et d'un couvercle 63, l'ensemble étant destiné à être tenu en place par des brides représentées sur la Figure 6 en pointillé. A l'intérieur du support 61, et de manière correspondante à la disposition représentée sur la Figure 2, sont disposées deux électrodes 64 et 65 entre lesquelles sont disposées une couche de feutre 66, ainsi que deux rondelles ou carrés 67 et 68 de tissu blanc, de préférence de coton. Le support 61 étant muni sur ses deux grandes surfaces d'une pluralité de lumieres permettant le passage de l'air ou d'un gaz, le flux d'air ou de gaz à contrôler pénètre à l'intérieur du support 61 par ces lumières et traverse les électrodes perforées 64 et 65 au droit de leurs évidements, permettant ainsi au feutre 66 de s'imbiber d'eau. Lorsque un taux d'humidité prédéterminé est atteint, le feutre 66 devient conducteur et les rondelles de tissu 67 et 68 prennent la couleur du sel situé dans le feutre. Le fonctionnement du détecteur de présence d'eau représenté sur la Figure 6 correspondant aux autres modes de réalisation décrits ci-avant, référence est faite à la description correspondante du premier mode de réalisation du détecteur selon l'invention. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Détecteur de présence d'eau comprenant un support (1) et deux électrodes (12, 13) destinées à être reliées à un circuit électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (14) sensible à l'humidité, placé au contact des électrodes (12, 13) ayant un premier état non conducteur en ambiance sèche et un deuxième état conducteur lorsque l'ambiance a un taux d'humidité supérieur à un niveau prédéterminé. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément sensible à l'humidité est une matrice hydrophile portant à l'état non conducteur des cristaux d'un sel minéral. 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matrice hydrophile est un feutre. 4. Détecteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en que les cristaux de sel minéral sont déposés dans la matrice par imprégnation de celle-ci par une solution du sel minéral et séchage. 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (1) est un boîtier enfermant l'élément (14) sensible à l'humidité et muni d'ouïes (19) permettant l'entrée de l'humidité à l'intérieur du boîtier. 6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support (1) est au moins partielle constitué par une grille (27, 28). 7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les électrodes (41, 42) elles-mêmes forment le support (1). 8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (51) comprend une partie tubulaire sensiblement cylindrique enfermant l'élément (54) sensible à l'humidité et présentant au moins un évidement (52) qui permet le passage d'un fluide à contrôler. 9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support est lui-même réalisé en une matrice hydrophile portant à l'état non conducteur des cristaux d'un sel minéral. 10. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le sel minéral est choisi parmi le bromure de lithium, le chlorure de lithium, l'acétate de potassium, le chlorure de magnésium, le carbonate de potassium, le nitrate de potassium, l'iodure de potassium, le chlorure de sodium, le sulfate d'ammonium, le chlorure de potassium, le chlorure de baryum, le nitrate de potassium, et le dichromate de potassium. 11. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est muni d'un moyen indicateur (17, 18) permettant de constater visuellement le changement d'état de l'élément sensible. 12. Dispositif de mesure de l'humidité comprenant au moins un détecteur pouvant présenter plusieurs états, une source électrique, et une alarme, des moyens de liaison électriques reliant le ou les détecteurs, l'alarme et la source, l'alarme étant actionnée lorsque l'un au moins des détecteurs change d'état, caractérisé en ce que l'un au moins des détecteurs est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11.