Brevet FR3031936A1 — publié le 20160729

Dispositif de rafraichissement d'air par nébulisation pour véhicule automobile DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation pour véhicule automobile. Elle trouve une application particulière mais non limitative dans les véhicules automobiles. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION De plus en plus de véhicules automobiles comprennent un dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation qui permet d'envoyer des fines gouttelettes de liquide dans l'habitacle du véhicule automobile pour le rafraîchir. Un tel dispositif de rafraîchissement d'air offre ainsi une fonctionnalité de confort qui permet notamment d'éviter que les yeux du conducteur et des passagers du véhicule automobile ne se dessèchent. Un dispositif de rafraîchissement d'air connu de l'homme du métier comprend une unité de nébulisation qui contient un liquide de nébulisation et un nébuliseur couplé à ladite unité de nébulisation. A partir du liquide de nébulisation, le nébuliseur génère une brume composée de fines gouttelettes. Un inconvénient de cet état de la technique est que si la qualité du liquide de nébulisation se dégrade, on rafraîchit l'habitacle du véhicule automobile avec un liquide pouvant comprendre des matières biologiques dont l'inhalation n'est pas souhaitable et/ou susceptibles de produire des odeurs désagréables. 3031936 2 Dans ce contexte, la présente invention vise à résoudre l'inconvénient précédemment mentionné. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION A cette fin l'invention propose un dispositif de rafraîchissement d'air par 5 nébulisation pour véhicule automobile, selon lequel le dispositif de rafraîchissement d'air comprend : - une unité de nébulisation adaptée pour recevoir un liquide de nébulisation ; - un nébuliseur couplé à ladite unité de nébulisation ; 10 - une cellule de conductivité comprenant deux électrodes disposées dans ladite unité de nébulisation et permettant une mesure d'impédance ; - un double demi-pont en H composé d'une pluralité de transistors et relié à ladite cellule de conductivité, ledit double demi-pont en H 15 étant adapté pour alimenter ladite cellule de conductivité avec un courant d'alimentation alternatif ; et - un amplificateur opérationnel relié audit double demi-pont en H et comportant une tension d'entrée, ledit amplificateur opérationnel étant adapté pour fournir une tension de sortie fonction de ladite 20 tension d'entrée et de ladite impédance. Ainsi, comme on va le voir en détail ci-après, la cellule de conductivité ensemble le double demi-pont en H et l'amplificateur opérationnel permettent de mesurer une impédance du liquide de nébulisation via la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel et d'en déduire la conductivité du liquide de 25 nébulisation. En fonction de la valeur la conductivité, on vérifie la qualité du liquide de nébulisation mais également l'absence ou la présence de liquide de nébulisation dans l'unité de nébulisation. Si la qualité du liquide de nébulisation s'est dégradée ou si tout le liquide de nébulisation a été utilisé, on peut alors stopper la nébulisation. 3031936 3 Selon des modes de réalisation non limitatifs, le dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation, peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes : 5 Selon un mode de réalisation non limitatif, l'impédance est une impédance du liquide de nébulisation et la tension de sortie est représentative d'une conductivité dudit liquide de nébulisation. 10 Selon un autre mode de réalisation non limitatif, l'impédance tend vers l'infini et la tension de sortie est représentative de l'absence de liquide de nébulisation dans ladite unité de nébulisation. Selon un mode de réalisation non limitatif, les transistors du double demi-15 pont en H sont pilotés avec une tension de commande et comportent une tension seuil, et ladite tension d'entrée est inférieure à ladite tension de commande moins ladite tension seuil. Cela permet aux transistors du double demi-pont de se fermer correctement. 20 Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite tension d'entrée est inférieure à 1,3 Volts. Cela permet de diminuer l'effet capacitif du liquide de nébulisation. 25 Selon un mode de réalisation non limitatif, la tension de commande des transistors est comprise entre 3,3 Volts et 12 Volts. Cela permet d'utiliser des composants couramment présents sur le marché. Selon une variante de réalisation non limitative, la tension de commande est égale à 3,3 Volts. Cela permet d'utiliser des composants couramment présents sur le marché. 3031936 4 Selon un mode de réalisation non limitatif, les transistors du double demi- pont en H sont des transistors MOSFET. Cela permet d'utiliser des transistors couramment présents sur le marché et 5 peu coûteux. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit dispositif de rafraîchissement d'air comprend en outre en sortie dudit amplificateur opérationnel un comparateur de tension adapté pour comparer la tension de sortie dudit 10 amplificateur opérationnel avec : - ladite tension d'entrée ; et/ou - une tension seuil correspondant à une conductivité déterminée du liquide de nébulisation. Le comparateur de tension va permettre de tester la présence/l'absence de 15 liquide de nébulisation, et la qualité du liquide de nébulisation. Selon une variante de réalisation non limitative, ledit dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation est adapté pour arrêter la nébulisation du liquide de nébulisation : 20 - si la tension de sortie est inférieure ou égale à la tension de référence ; ou - si la tension de sortie est supérieure à la tension seuil correspondant à la conductivité déterminée du liquide de nébulisation. 25 Ainsi, on arrête de diffuser de fines gouttelettes dans l'habitacle du véhicule automobile s'il n'y a plus de liquide de nébulisation ou si ledit liquide de nébulisation est de mauvaise qualité. Selon une variante de réalisation non limitative, en fonction du résultat de la 30 comparaison, le dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation est adapté pour redémarrer la nébulisation de liquide de nébulisation: 3031936 5 - en présence du liquide de nébulisation; et - si le liquide de nébulisation comporte une conductivité inférieure à la conductivité déterminée. 5 Selon un mode de réalisation non limitatif, la conductivité déterminée est supérieure à 1000 pS/cm. Au-delà de ce seuil de conductivité, le liquide de nébulisation est considéré comme n'étant pas d'assez bonne qualité pour être utilisé. 10 Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit comparateur de tension est un comparateur à hystérésis. Cela permet d'éviter que le dispositif de rafraîchissement effectue une action qui oscille entre l'arrêt de la nébulisation ou la nébulisation du liquide de nébulisation lorsque la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel oscille 15 autour d'une valeur seuil correspondant à une conductivité relative à un liquide de nébulisation de mauvaise qualité. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit dispositif de rafraîchissement d'air comprend en outre en sortie dudit amplificateur opérationnel un 20 condensateur adapté pour lisser la tension de sortie dudit amplificateur opérationnel. Cela évite d'échantillonner la mesure de la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel. 25 Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit dispositif de rafraîchissement d'air comprend en outre un capteur de température disposé aux bornes des deux électrodes de ladite cellule de conductivité et adapté pour fournir une température réelle du liquide de nébulisation. La conductivité varie en fonction de la température. Le capteur de 30 température permet de mesurer la température du liquide de nébulisation. La 3031936 6 mesure de conductivité est corrigée par la suite en fonction d'une température de référence. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite unité de nébulisation est : 5 - un réservoir de nébulisation ; ou - un conduit de nébulisation dans lequel le liquide de nébulisation peut s'écouler. 10 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. 15 - la figure 1 représente un premier schéma d'un dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation pour un véhicule automobile, ledit dispositif comprenant une unité de nébulisation, un nébuliseur, une cellule de conductivité, un double demi-pont en H et un amplificateur opérationnel, selon un mode de réalisation non limitatif 20 de l'invention ; - la figure 2 représente un schéma du nébuliseur et de la cellule de conductivité plongés dans l'unité de nébulisation du dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation de la figure 1, selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention ; 25 - la figure 3 représente un premier schéma du double demi-pont en H du dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation de la figure 1, selon un premier mode de fonctionnement ; - la figure 4 représente un deuxième schéma du double demi-pont en H du dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation de la figure 1, 30 selon un deuxième mode de fonctionnement ; 3031936 7 - la figure 5 représente un diagramme de fermeture et d'ouverture des différents transistors composant le double demi-pont en H de la figure 1, selon un mode de réalisation non limitatif ; - la figure 6 représente un deuxième schéma d'un dispositif de 5 rafraîchissement d'air par nébulisation pour un véhicule automobile de la figure 1, ledit dispositif comprenant en outre un condensateur et un comparateur de tension, selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention ; - la figure 7 représente le diagramme de fermeture et d'ouverture des 10 différents transistors composant le double demi-pont en H de la figure 5 avec en complément l'évolution de la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel du dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation, en l'absence et en présence d'un condensateur en sortie dudit amplificateur opérationnel ; et 15 - la figure 8 représente un troisième schéma d'un dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation pour un véhicule automobile de la figure 1, ledit dispositif comprenant en outre un capteur de température, selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention. 20 DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. 25 Le dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation 1 pour véhicule automobile V, est illustré schématiquement sur la figure 1. Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé. Le dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation 1 comprend : 3031936 8 - une unité de nébulisation 10 adaptée pour recevoir un liquide de nébulisation L ; - un nébuliseur 20 couplé à ladite unité de nébulisation 10 ; - une cellule de conductivité 30 comprenant deux électrodes E1, E2 5 disposées dans ladite unité de nébulisation 10 et permettant une mesure d'impédance R1 ; - un double demi-pont en H 40 composé d'une pluralité de transistors S1, S2, S3, S4 et relié à ladite cellule de conductivité 30, ledit double demi-pont en H 40 étant adapté pour alimenter ladite cellule de conductivité 30 10 avec un courant d'alimentation i alternatif ; et - un amplificateur opérationnel 50 relié audit double demi-pont en H 40 et comprenant une tension d'entrée Vref, ledit amplificateur opérationnel 50 étant adapté pour fournir une tension de sortie Vout fonction de ladite tension d'entrée Vref et de ladite impédance Rl. 15 Dans la suite de la description, la tension d'entrée Vref est également appelée tension de référence. Les différents éléments du dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation 1 sont décrits plus en détail ci-après. 20 - Unité de nébulisation et nébuliseur Dans des modes de réalisation non limitatifs, l'unité de nébulisation 10 est : - un réservoir de nébulisation ; ou 25 - un conduit de nébulisation dans lequel le liquide de nébulisation L peut s'écouler. Le nébuliseur 20 est plongé dans ladite unité de nébulisation 10. Dans un exemple non limitatif, le liquide de nébulisation L est de l'eau. 30 Dans un mode de réalisation non limitatif, le nébuliseur 20 est un nébuliseur à ultrasons qui comprend un oscillateur piézo-électrique 200 tel qu'illustré sur 3031936 9 la figure 2. Le nébuliseur à ultrasons 20 fonctionne à une fréquence d'environ 2MHz dans un exemple non limitatif. Le nébuliseur 20 permet la nébulisation du liquide de nébulisation L : l'oscillateur piézo-électrique 200, qui est un élément vibrant, produit de fines gouttelettes de liquide à partir du liquide de 5 nébulisation. Il est immergé dans l'unité de nébulisation 10 et est alimenté par un courant basse tension. Les fines gouttelettes de liquide produites sont acheminées via au moins un conduit d'acheminement (non illustré) et diffusées via un diffuseur (non illustré) dans l'habitacle du véhicule automobile V. 10 - Cellule de conductivité La cellule de conductivité 30 est illustrée plus en détail sur la figure 2. Les deux électrodes El et E2 de la cellule de conductivité sont des plaques 15 parallèles entre elles et séparées l'une de l'autre par une distance D. Elles ont une surface S. Dans un exemple non limitatif, les plaques El et E2 sont en platine. Comme on va le voir ci-après, la cellule de conductivité 30 permet une mesure de l'impédance RI du liquide de nébulisation L et par conséquent 20 permet de déterminer sa conductivité a (en siemens par centimètre (S/cm)). La cellule de conductivité 30 permet de déterminer également la résistivité p en ohms par centimètre (Q.cm) du liquide de nébulisation L, résistivité qui est l'inverse de la conductivité a. Dans des mesures sur un liquide de nébulisation L très pur où la conductivité 25 a est extrêmement faible, on peut mesurer à la place la résistivité p. De manière générale, la conductivité a est la capacité d'une solution à faire passer un courant électrique. Dans une solution, les anions et les cations transportent le courant. Les cations migrent en direction de l'électrode 30 négative, et les anions migrent en direction de l'électrode positive. La solution se comporte alors comme un conducteur électrique. 3031936 10 La conductivité a se mesure en appliquant un courant alternatif i aux deux électrodes E1, E2 immergées dans le liquide de nébulisation L. On détermine la conductivité a du liquide de nébulisation L en mesurant son 5 impédance R1 en ohms (0) ou sa conductance G en siemens (S) qui est l'inverse de l'impédance Rl. Ainsi, comme illustrée sur la Fig. 2, on peut à l'aide de la cellule de conductivité 30, d'un générateur de tension V et d'un ampèremètre A branché en série, déduire l'impédance R1 du liquide de nébulisation à l'aide 10 de la loi d'Ohm : U=R1.i avec U, la tension appliquée aux bornes de la cellule de conductivité 30, en volts (V), R1 en ohms (0), i en ampères (A). Dans un exemple non limitatif, l'électrode El est une anode et est donc reliée au pôle + du générateur V, et l'électrode E2 est une cathode et est donc 15 reliée au pôle - du générateur de tension V. On a la formule suivante : D R1 = 20 avec S en centimètre carré (cm2), D en centimètre (cm) et a en siemens par centimètre (S/cm). La conductivité a est caractéristique du liquide de nébulisation L et est donc fonction de l'impédance R1 et d'une constante géométrique K (cm-1) de la 25 cellule de conductivité 30, appelé coefficient de conductivité avec : D K = - Dans des exemples non limitatifs, à 25°C, la conductivité a est égale à : 30 - 0,05pS/cm pour une solution la plus pure ; 3031936 11 - 1 pS/cm pour une eau déionisée ; - entre 10 pS/cm et 100pS/cm pour une eau distillée ; - 50 pS/cm pour une eau de pluie ; - entre 50 pS/cm et 1000 pS/cm pour une eau potable ; 5 - 5 mS/cm pour une eau de rejet industriel ; - 50 mS/cm pour une eau de mer ; La conductivité a mesure la concentration d'ions dans une solution, ici le liquide de nébulisation L. Plus il y a d'ions, plus la conductivité 6 est élevée, 10 et plus la solution est polluée. Cela signifie qu'il y a notamment un taux élevé de sels et d'acides. Autrement dit, plus l'impédance R1 est petite et plus le liquide de nébulisation est pollué. Par contre, plus l'impédance R1 est grande et plus le liquide de nébulisation est propre et tend vers la pureté. 15 On notera qu'en l'absence de liquide de nébulisation L, l'impédance R1 de la cellule de conductivité est égale à l'infini. - Double demi-pont en H 20 Tel qu'illustré sur les figures 1, 3, 4, 6 et 8, dans un exemple non limitatif, le double demi-pont en H comprend deux demi-ponts chacun comprenant deux transistors S1-S4 et S2-S3. Les transistors S1 à S4 sont pilotés avec une tension de commande Vexc et 25 comportent une tension seuil Vgs. Dans un mode de réalisation non limitatif, les transistors S1, S2, S3, S4 du double demi-pont en H 40 sont des transistors MOSFET. Dans ce cas, la tension seuil Vgs est la tension grille-source des transistors MOSFET. 30 Le double demi-pont en H 40 est relié à la cellule de conductivité 30 et permet d'alimenter ladite cellule de conductivité 30 avec un courant alternatif 3031936 12 i. Sans la présence du double demi-pont en H 40, si on utilise uniquement un pont diviseur simple pour appliquer la tension U à la cellule de conductivité 30, une électrolyse se produit dans le liquide de nébulisation L. Ce dernier va 5 se charger et la mesure de la conductivité va faire apparaître une impédance R1 très forte qui tend vers l'infini et qui n'est pas représentative de la réelle impédance du liquide de nébulisation L et donc de la conductivité 6 dudit liquide L. Le double demi-pont en H 40 permet d'inverser le courant i circulant dans la 10 cellule de conductivité 30 afin d'éviter de charger de façon capacitive ledit liquide de nébulisation L. Ainsi, il permet d'alimenter la cellule de conductivité avec un courant alternatif i. En conséquence, on peut mesurer la réelle impédance R1 du liquide de nébulisation L représentative de la conductivité 6 dudit liquide. 15 La figure 3 représente le double demi-pont en H 40 selon un premier mode de fonctionnement dans lequel les transistors S1 et S4 sont fermés et les transistors S2 et S3 sont ouverts. A ce moment, le courant d'alimentation i circule dans la cellule de conductivité 30 représentée par l'impédance R1 sur 20 la figure 3 dans un premier sens. La tension U qui alimente la cellule de conductivité est également représentée sur le schéma. Elle est dans le sens opposé au courant d'alimentation i. La figure 4 représente le double demi-pont en H 40 selon un deuxième mode 25 de fonctionnement dans lequel les transistors S1 et S4 sont ouverts et les transistors S2 et S3 sont fermés. A ce moment, le courant d'alimentation i circule dans la cellule de conductivité 30 représentée par l'impédance R1 sur la figure 4 dans un deuxième sens qui est l'inverse du premier sens de la figure 3. La tension U qui alimente la cellule de conductivité est également 30 représentée sur le schéma. Elle est dans le sens opposé au courant d'alimentation i. 3031936 13 Dans un mode de réalisation non limitatif, dans le cas de transistors MOSFET, ladite tension de référence Vref est inférieure à ladite tension de commande VExc moins ladite tension seuil Vgs (Vref REVENDICATIONS1. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) pour véhicule automobile (V), selon lequel le dispositif de rafraîchissement d'air (1) comprend : - une unité de nébulisation (10) adaptée pour recevoir un liquide de nébulisation (L); - un nébuliseur (20) couplé à ladite unité de nébulisation (10) ; - une cellule de conductivité (30) comprenant deux électrodes (E1, E2) disposées dans ladite unité de nébulisation (10) et permettant une mesure d'impédance (R1); - un double demi-pont en H (40) composé d'une pluralité de transistors (S1, S2, S3, S4) et relié à ladite cellule de conductivité (20), ledit double demi-pont en H (40) étant adapté pour alimenter ladite cellule de conductivité (30) avec un courant d'alimentation (i) alternatif ; et - un amplificateur opérationnel (50) relié audit double demi-pont en H (40) et comportant une tension d'entrée (Vref), ledit amplificateur opérationnel (50) étant adapté pour fournir une tension de sortie (Vout) fonction de ladite tension d'entrée (Vref) et de ladite impédance (R1). 2. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon la revendication 1, selon lequel l'impédance (R1) est une impédance (R1) du liquide de nébulisation (L) et la tension de sortie (Vout) est représentative d'une conductivité (G) dudit liquide de nébulisation (L). 3. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon la revendication 1, selon lequel l'impédance (R1) tend vers l'infini et la 3031936 24 tension de sortie (Vout) est représentative de l'absence de liquide de nébulisation (L) dans ladite unité de nébulisation (10). 4. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon 5 l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel les transistors (S1, S2, S3, S4) du double demi-pont en H (40) sont pilotés avec une tension de commande (VExc, /VExc) et comportent une tension seuil (Vgs), et ladite tension d'entrée (Vref) est inférieure à ladite tension de commande (VExc) moins ladite tension seuil (Vgs). 10 5. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel ladite tension d'entrée (Vref) est inférieure à 1,3 Volts. 15 6. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel la tension de commande (VExc) des transistors (51, S2, S3, S4) est comprise entre 3,3 Volts et 12 Volts. 20 7. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon la revendication précédente 6, selon lequel la tension de commande (VExc) est égale à 3,3 Volts. 8. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon 25 l'une quelconque des revendications 1 à 7, selon lequel les transistors (51, S2, S3, S4) du double demi-pont en H (40) sont des transistors MOSFET. 9. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon 30 l'une quelconque des revendications 1 à 8, selon lequel ledit dispositif de rafraîchissement d'air (10) comprend en outre en sortie dudit amplificateur opérationnel (50) un comparateur de tension (60) adapté 3031936 25 pour comparer la tension de sortie (Vout) dudit amplificateur opérationnel (50) avec : - ladite tension d'entrée (Vref) ; et/ou - une tension seuil (Vs) correspondant à une conductivité 5 déterminée (ad) du liquide de nébulisation (L). 10. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon la revendication précédente 9, selon lequel ledit dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) est adapté pour arrêter la 10 nébulisation du liquide de nébulisation (L) : - si la tension de sortie (Vout) est inférieure ou égale à la tension de référence (Vref) ; ou - si la tension de sortie (Vout) est supérieure à la tension seuil (Vs) correspondant à la conductivité déterminée (Gd) du liquide de 15 nébulisation (L). 11. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon la revendication 9 ou la revendication 10, selon lequel la conductivité déterminée (ad) est supérieure à 1000 pS/cm. 20 12. Dispositif de rafraîchissement d'air (10) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, selon lequel ledit comparateur de tension (60) est un comparateur à hystérésis. 25 13. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, selon lequel ledit dispositif de rafraîchissement d'air (10) comprend en outre en sortie dudit amplificateur opérationnel (50) un condensateur (70) adapté pour lisser la tension de sortie (Vout) dudit amplificateur opérationnel 30 (50). 303 193 6 26 14. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, selon lequel ledit dispositif de rafraîchissement d'air (10) comprend en outre un capteur de température (CTN) disposé aux bornes des deux électrodes (E1, 5 E2) de ladite cellule de conductivité (30) et adapté pour fournir une température réelle (Tm) du liquide de nébulisation (L). 15. Dispositif de rafraîchissement d'air par nébulisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, selon lequel ladite unité 10 de nébulisation (10) est : - un réservoir de nébulisation ; ou - un conduit de nébulisation dans lequel le liquide de nébulisation (L) peut s'écouler. 15