Brevet FR2770788A1 — publié le 19990514

Dispositif de mesure du degré de colmatage d'un filtre d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation L'invention concerne un dispositif de mesure du degré de colmatage d'un filtre d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation notamment d'un habitacle de véhicule automobile, comprenant en particulier des moyens pour mesurer quantitativement le degré de colmatage du filtre. On appelle ici installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation toute installation propre à envoyer un flux d'air dans l'habitacle du véhicule, et comprenant notamment un échangeur de chaleur, pour agir sur la température de ce flux d'air. Dans ces installations, il est souhaitable de mettre en place un filtre pour éliminer du flux d'air les poussières et/ou les substances malodorantes ou polluantes. Ainsi, les risques d'endommager les éléments de l'installation sont plus limités, et l'air ventilé dans l'habitacle est, au moins en partie, purifié. A mesure que des particules sont retenues par le filtre, celui-ci tend à se colmater au moins partiellement. Sa résistance au passage de l'air s'accroît, ce qui entraîne, toutes choses étant égales par ailleurs, une diminution de la pression de l'air en aval du filtre. Une telle différence de pression, équivalente à une première perte de charge induite par le filtre, est fonction croissante d'un degré de colmatage de celui-ci. A partir d'une valeur seuil de cette première perte de charge, on peut juger que le filtre encrassé doit être remplacé. Habituellement, dans des dispositifs déjà connus, un module de mesure de la première perte de charge permet d'estimer un degré de colmatage du filtre. Par ailleurs, dans de telles installations, le flux d'air a généralement un débit varia ble. Or, comme la première perte de charge est fonction du débit du flux d'air, une telle estimation du degré de colmatage est, de ce fait, inexacte. L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient en neutralisant au moins en partie l'influence du débit d'air sur la mesure du degré de colmatage du filtre. A cet effet, selon l'invention, le module du dispositif du genre défini en introduction est apte, en outre, à mesurer une seconde perte de charge induite par un autre élément de l'installation traversé par le même flux d'air. Enfin, le module effectue une opération mathématique sur les première et seconde pertes de charge dont le résultat est quantitativement représentatif du degré de colmatage du filtre. Avantageusement, cette opération est choisie de manière à ce que ce résultat soit sensiblement constant en fonction du débit. D'autres caractéristiques optionnelles avantageuses du dispositif selon l'invention sont énoncées ci-après: - Le filtre et l'autre élément de l'installation sont logés dans un même conduit. Ils délimitent une première, une seconde et une troisième chambres du conduit dans lesquels règnent une première, une seconde et une troisième pressions. L'une et l'autre des première et seconde pertes de charge sont égales à des différences entre la première et la seconde pressions, et entre la seconde et la troisième pressions. Ainsi, le degré de colmatage peut être mesuré en prenant en compte trois pressions seulement. - Le module comporte un boîtier subdivisé par un premier et un second organes mobiles en des premier, second et troisième compartiments communiquant respectivement avec les première, seconde et troisième chambres. Ainsi les pressions régnant dans les premier, second et troisième compartiments sont sensiblement égales aux première, seconde et troisième pressions, respectivement. L'un des premier et second organes mobiles peut se déplacer au moins partiellement en fonction de la première perte de charge, et l'autre peut se déplacer au moins partiellement en fonction de la seconde perte de charge. Le module comporte en outre des moyens aptes à détecter les déplacements des premier et second organes mobiles et à effectuer une différence entre ces déplacements. - Ces moyens comprennent des premier et second bras solidaires respectivement des premier et second organes mobiles de telle sorte que ces premier et second bras soient aptes à se mouvoir suivant les déplacements des premier et second organes mobiles. Sur les premier et second bras est articulée une tige destinée à pivoter autour d'axes de rotation respectifs distincts. Les déplacements des deux bras induisent alors une rotation de la tige, d'amplitude représentative d'une variation de la différence entre les déplacements respectifs des premier et second organes mobiles. - Les premier et second bras se déplacent parallèlement à leur direction longitudinale commune. - Dans les conditions où le flux d'air a un débit variable et la première perte de charge varie à la fois en fonction du degré de colmatage et en fonction du débit, l'autre élément de l'installation induisant la seconde perte de charge est choisi de sorte que celle-ci varie en fonction du débit sensiblement comme la première perte de charge à degré de colmatage constant. - La position angulaire de la tige est sensiblement constante en fonction du débit. Son amplitude de rotation est représentative du degré de colmatage du filtre. - Le dispositif comporte des moyens de signalisation logés au moins partiellement dans l'habitacle, et destinés à indiquer le degré de colmatage du filtre à partir de l'amplitude de rotation de la tige. - L'élément de l'installation induisant la seconde perte de charge peut être placé en amont ou en aval du filtre. Notamment dans le cas où il est placé en aval du filtre, cet élément peut être un échangeur de chaleur (évaporateur ou radiateur), de perte de charge proportionnelle à une puissance du débit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un dispositif de mesure du degré de colmatage d'un filtre d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, selon l'invention. Cette installation, partiellement illustrée sur la figure unique, comporte notamment un groupe moto-ventilateur 2 pour produire un flux d'air de débit variable circulant dans un conduit 1. Un évaporateur 4 destiné à abaisser la température de l'air, et le filtre 3 en amont de l'évaporateur 4, sont logés dans le conduit 1. Le filtre 3 et l'évaporateur 4 possèdent chacun une face d'entrée par laquelle pénètre le flux d'air et une face de sortie par laquelle ressort ce flux. La face de sortie du filtre 3 est en regard de la face d'entrée de l'évaporateur 4. La face d'entrée du filtre 3 est adjacente à une chambre amont 17 du conduit 1, dans laquelle règne une pression "amont" P1. La face de sortie du filtre 3 et la face d'entrée de l'évaporateur 4 délimitent une chambre intermédiaire 18 du conduit 1, dans laquelle règne une pression "intermédiaire" P2. La face de sortie de l'évaporateur 4 est adjacente à une chambre aval du conduit 1, dans laquelle règne une pression "aval" P3. Les chambres amont 17, intermédiaire 18 et aval 19 sont connectées par trois conduits 12, 13 et 14, respectivement à trois compartiments amont 20, intermédiaire 21 et aval 22 d'un caisson 15. Les pressions qui règnent dans les comparti rrents amont 20, intermédiaire 21 et aval 22 du caisson 15 sont sensiblement égales aux pressions "amont" P1, "intermédiaire" P2 et "aval" P3, respectivement. Une première membrane 5 et une seconde membrane 6 sont logées dans le caisson 15 et séparent respectivement le compartiment amont 20 du compartiment intermédiaire 21, et le compartiment intermédiaire 21 du compartiment aval 22. Au repos, les première 5 et seconde 6 membranes sont sensiblement identiques et contenues dans des plans respectifs parallèles. La première membrane 5 et la seconde membrane 6 sont déformables de façon à ce qu'une partie de chacune puisse se déplacer suivant un axe orienté 16. Le déplacement par rapport à la position de repos de la première membrane 5 suivant l'axe orienté 16 est fonction croissante de la différence entre les pressions "amont" Pi et "intermédiaire" P2. Cette différence de pression est égale à une première perte de charge induite par le filtre 3. Elle varie d'une part en fonction du débit du flux d'air produit par le groupe moto-ventilateur 2, et d'autre part en fonction du degré de colmatage du filtre 3. Plus précisément, elle est fonction croissante du degré de colmatage, et varie comme une puissance du débit. Le déplacement par rapport à la position de repos de la seconde membrane 6 suivant l'axe orienté 16 est fonction croissante de la différence entre les pressions "intermédiaire" P2 et "aval" P3. Cette différence de pression est égale à une seconde perte de charge induite par l'évaporateur 4. Elle varie en fonction du débit sensiblement comme la première perte de charge à degré de colmatage constant. Ainsi, l'effet du débit sur une variation de la différence entre la première perte de charge et la seconde perte de charge est limitée puisque les influences respectives du débit sur les première et seconde pertes de charge se compensent. Une telle variation dépend essentiellement du degré de colmatage du filtre 3. Dans le compartiment intermédiaire 21 du caisson 15 sont logés un premier bras 7 et un second bras 8 solidarisés à la première membrane 5 et à la seconde membrane 6, respectivement. Les premier 7 et second 8 bras, parallèles à l'axe orienté 16, sont aptes à se déplacer suivant celui-ci, et portent par ailleurs, un premier pivot 9 et un second pivot 10, respectivement. Les premier 9 et second 10 pivots sont parallèles et disposés de part et d'autre de l'axe orienté 16. Une aiguille 11 articulée sur les premier 7 et second 8 bras, peut pivoter autour des premier 9 et second 10 pivots. La différence entre les déplacements respectifs de la première membrane 5 et de la seconde membrane 6 crée un couple de forces parallèles à l'axe orienté 16 qui induit un mouvement de rotation de l'aiguille 11. L'amplitude de rotation de l'aiguille 11 indique alors en temps réel, une mesure de la variation de la différence entre les déplacements respectifs des première 5 et seconde 6 membranes. Ainsi, l'amplitude de rotation de l'aiguille 11 est peu sensible aux variations du débit, et dépend essentiellement du degré de colmatage du filtre 3. Des moyens de signalisation 27 logés au moins partiellement dans l'habitacle (non représenté) permettent d'indiquer quantitativement le degré de colmatage du filtre 3 à un occupant, à partir de l'amplitude de rotation de l'aiguille 11. Ces moyens de signalisation 27 sont constitués, selon l'invention, d'un voyant coloré 24 monté sur l'aiguille 11 et se déplaçant devant une fenêtre 25 d'un boîtier 26 disposé au niveau de la planche de bord du véhicule (non représentée). Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment et qu'elle s'étend à d'autres variantes. Ainsi, au lieu de prévoir une aiguille 11 articulée sur les premier 7 et second 8 bras, on pourrait prévoir un curseur de potentiomètre dont le mouvement est entraîné par le déplacement relatif de la première membrane 5 par rapport à celui de la seconde membrane 6, pour faire varier une intensité électrique commandant des moyens de signalisation destinés à indiquer le degré de colmatage du filtre 3. Pour mesurer les trois pressions "amont" P1, "intermédiaire" P2 et "aval" P3, on pourrait prévoir également au moins trois capteurs, disposés dans les espaces amont 17, intermédiaire 18 et aval 19 du conduit 1 et reliés à un module apte à mesurer en temps réel les variations de la différence entre la première perte de charge et la seconde perte de charge. L'évaporateur 4 produisant la seconde perte de charge, est pris ici comme élément de référence pour déterminer le degré de colmatage du filtre 3. Cependant, l'élément de référence choisi peut être un autre élément de l'installation placé en amont ou en aval par rapport au filtre 3 selon sa fonction, à la seule condition que cet élément ait une perte de charge qui varie en fonction du débit sensiblement comme la première perte de charge à degré de colmatage constant. Dans l'exemple décrit, il est prévu que les membranes 5 et 6 soient sensiblement identiques de manière à ce que leurs déplacements respectifs soient équivalents en fonction du débit, pour un même degré de colmatage. Cependant, si les variations en fonction du débit des première et seconde pertes de charge sont différentes, on peut prévoir que les membranes 5 et 6 soient dotées de caractéristiques respectives différentes l'une de l'autre de manière à ce que la variation de la différence entre leurs déplacements respectifs reste sensiblement constante en fonction du débit. La position du groupe moto-ventilateur 2 par rapport à celle du filtre 3 n'influe pas sur la mesure du degré de colmatage. Ainsi, au lieu de prévoir une disposition du filtre 3 et/ou de l'élément de référence 4 en aval du groupe moto-ventilateur 2, il pourrait être placé en amont de celui-ci (aspiration). Selon l'invention, les membranes déformables 5 et 6 font office d'organes mobiles. On pourrait également prévoir à cet effet, des pistons se déplaçant suivant l'axe orienté 16. Revendications 1. Dispositif de mesure d'un degré de colmatage d'un filtre (3) d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un habitacle, notamment de véhicule automobile, ledit filtre (3) étant traversé par un flux d'air et ledit dispositif comprenant un module (23) propre à mesurer une première perte de charge induite par le filtre (3), caractérisé en ce que ledit module (23) est propre, en outre, à mesurer une seconde perte de charge induite par un autre élément (4) de ladite installation traversé par ledit flux d'air, et à effectuer une opération mathématique sur la première perte de charge et la seconde perte de charge, dont le résultat est quantitativement représentatif du degré de colmatage du filtre (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre (3) et ledit élément (4) sont logés dans un conduit (1) de telle sorte qu'ils délimitent dans ledit conduit (1) des première (17), seconde (18) et troisième (19) chambres dans lesquelles règnent respectivement des première (P1), seconde (P2) et troisième (P3) pressions, l'une des première et seconde pertes de charge étant égale à la différence entre la première (Pi) et la seconde (P2) pressions, et l'autre étant égale à la différence entre la seconde (P2) et la troisième (P3) pressions. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le filtre (3) et ledit élément (4) possédant chacun une face d'entrée par laquelle pénètre ledit flux d'air et une face de sortie par laquelle ressort ce flux d'air, la face de sortie de l'un est en regard de la face d'entrée de l'autre. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit module (23) comporte: - un boîtier (15) subdivisé par des premier (5) et second (6) organes mobiles en des premier (20), second (21) et troisième (22) compartiments communiquant respectivement avec lesdites première (17), seconde (18) et troisième (19) chambres et dans lesquels règnent respectivement des quatrième, cinquième et sixième pressions, sensiblement égales aux première (P1), seconde (P2) et troisième (P3) pressions, respectivement, l'un desdits premier (5) et second (6) organes mobiles étant propre à se déplacer au moins partiellement en fonction de la première perte de charge, et l'autre étant propre à se déplacer au moins partiellement en fonction de la seconde perte de charge, et - des moyens propres à détecter les déplacements desdits premier (5) et second (6) organes mobiles et à effectuer une différence entre ces déplacements. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits premier (5) et second (6) organes mobiles sont des membranes déformables. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent - des premier (7) et second bras (8) solidaires respectivement des premier (5) et second (6) organes mobiles, et propres à se mouvoir suivant les déplacements desdits premier (5) et second (6) organes mobiles, et - une tige (11) articulée sur lesdits premier (7) et second (8) bras, autour d'axes de rotation (9,10) respectifs distincts, de telle sorte que les déplacements desdits bras (7,8) induisent une rotation de ladite tige (11) dont l'amplitude est représentative d'une variation de la différence entre les déplacements respectifs desdits premier (5) et second (6) organes mobiles. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits premier (7) et second (8) bras se déplacent parallèlement à leur direction longitudinale commune. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, le flux d'air ayant un débit variable et la première perte de charge variant à la fois en fonction du degré de colmatage et en fonction du débit, ledit élément (4) est choisi de sorte que la seconde perte de charge varie en fonction du débit sensiblement comme la première perte de charge à degré de colmatage constant. 9. Dispositif selon la revendication 6 en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que la position angulaire de ladite tige (11) est sensiblement constante en fonction du débit, et en ce que l'amplitude de rotation de ladite tige (11) est représentative du degré de colmatage dudit filtre (3). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de signalisation (27) logés au moins partiellement dans l'habitacle, et propres à indiquer le degré de colmatage dudit filtre (3) à partir de l'amplitude de rotation de ladite tige (11). 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément (4) est placé en aval du filtre (3). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit élément (4) est placé en amont du filtre (3). 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément (4) est un échangeur de chaleur. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde perte de charge est proportionnelle à une puissance du débit du flux d'air.