Brevet FR3076616A1 — publié le 20190712

Dispositif et système d'essai de filtres à air de système de climatisation d'un véhicule automobile L'invention se rapporte à un dispositif et à un système d'essai 5 permettant de tester des filtres à air de systèmes de climatisation de véhicules automobiles, afin de mesurer les performances de tels filtres. On sait que les constructeurs automobiles équipent aujourd'hui leurs véhicules de dispositifs de régulation de la qualité de l'air présent dans l'habitacle d'un véhicule. Le contrôle de la qualité de l'air intérieur repose notamment sur la 10 filtration de l'air traité par le système de climatisation, afin de limiter la quantité de polluants présente dans cet air. Cette filtration, assurée par un ou plusieurs filtres intégrés dans le système de climatisation, concerne aussi bien l'air provenant de l'extérieur, que l'air déjà présent dans l'habitacle. La filtration concerne tous les types de polluants, parmi lesquels on peut citer les particules 15 fines, les composés organiques volatiles (désignés dans la présente demande par l'acronyme COV), et les microorganismes. La sensibilité des consommateurs aux questions touchant à la pollution, et plus particulièrement à la qualité de l'air respirée, étant de plus en plus importante, il est primordial pour les constructeurs automobiles d'être en 20 mesure de garantir que le système de climatisation d'un véhicule répond à des spécifications élevées en termes de qualité de l'air. Maintenir une qualité de l'air élevée implique de concevoir des systèmes de climatisation intégrant des filtres répondant eux-mêmes à des spécifications élevées. Concevoir et produire de tels filtres implique de pouvoir tester ces filtres de manière précise et répétable 25 pour déterminer leurs performances avec exactitude. On connait un système d'essai de filtre à air comportant une chambre environnementale dans laquelle est disposé un système de climatisation de véhicule complet, c'est-à-dire incluant l'ensemble des éléments nécessaires à son fonctionnement, ainsi que tout ou partie des conduits d'air et 30 bouches d'aération normalement connectés à celui-ci. La mise en fonctionnement du système de climatisation permet de tester les performances du ou des filtre(s) à air présent(s) dans le système de climatisation, notamment en ce qui concerne la filtration des COV. Les performances de la filtration sont évaluées en injectant une certaine quantité de COV dans la chambre 35 environnementale de sorte que ceux-ci soient mélangés à l'air ingéré par le système de climatisation. Lorsqu'une certaine quantité d'air a circulé dans le 2 système de climatisation, on mesure la quantité de COV retenue par le filtre, et on détermine ainsi ses performances de filtration. Ce système d'essai présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu, l'utilisation d'un système de climatisation issu 5 d'un véhicule de série limite les possibilités de formes et de technologie des filtres qui peuvent être testés. En particulier, il n'est pas possible de tester des prototypes de filtre n'ayant pas une forme et des dimensions compatibles avec le système de climatisation. Ensuite, la complexité des formes des conduits d'air du système de climatisation génère des phénomènes de condensation des COV, 10 ces phénomènes venant perturber les mesures. De plus, le système de climatisation est difficile à nettoyer entre deux essais. De manière générale, ce système d'essai connu ne garantit pas une bonne répétabilité des mesures effectuées et ne garantit donc pas une bonne fiabilité des résultats obtenus. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de 15 l'état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant un dispositif et un système d'essai permettant de déterminer de manière fiable, répétable et précise les performances d'un filtre à air. A cet effet, l'invention concerne dispositif d'essai pour la caractérisation d'un filtre à air de système de climatisation pour véhicule 20 automobile, le dispositif comportant les éléments suivants, agencés de haut en bas selon un axe vertical : - une grille d'entrée d'air ; - un conduit supérieur ; - un support de filtre ; 25 - un conduit inférieur ; - un dispositif d'aspiration permettant de faire circuler de l'air à travers le dispositif d'essai. Ainsi, en fournissant un dispositif d'essai simple, comportant des éléments peu nombreux, alignés et, avantageusement, conformés pour favoriser 30 un écoulement laminaire de l'air, l'invention permet de tester un filtre à air hors de son environnement normal (à savoir un système de climatisation de série). On limite ainsi fortement toutes les causes de variabilité de mesures que l'on peut rencontrer avec les dispositifs d'essai connus, et on favorise la répétabilité et la précision des mesures effectuées. L'invention permet donc de déterminer 35 avec une grande précision les performances d'un filtre à air, en particulier ses performances de filtration des COV. En outre, l'utilisation d'un support de filtre, 3 que l'on pourra avantageusement réaliser par fabrication additive, permet de ne plus être limité dans la forme et la conception du filtre que l'on souhaite tester, ce qui permet notamment de tester des prototypes. Dans une réalisation, le conduit supérieur présente une section 5 transversale constante, par exemple de forme rectangulaire ou carrée. Dans une réalisation, le conduit inférieur présente une section régulièrement décroissante du haut vers le bas, le conduit inférieur formant par exemple un tronc de pyramide. Dans une réalisation, le dispositif comporte un support latéral, le 10 support latéral comportant un conduit d'air connecté à une sortie d'air du dispositif d'aspiration et débouchant dans un caisson, le caisson comportant une ouverture en partie supérieure fermée par une grille de sortie d'air. Dans une réalisation, la grille d'entrée d'air, le conduit supérieur et le conduit inférieur sont réalisés dans un matériau métallique, par exemple un 15 alliage à base d'aluminium. Dans une réalisation, le support latéral et la grille de sortie d'air sont réalisés dans un matériau métallique, par exemple un alliage à base d'aluminium. Dans une réalisation, le support de filtre est obtenu par fabrication 20 additive. Dans une réalisation, le conduit inférieur comporte un élément de raccord pour raccorder un appareil de mesure de la pression interne du conduit inférieur. Dans une réalisation, le dispositif comporte un support sur lequel est 25 disposé le conduit inférieur. L'invention concerne également un système d'essai pour la caractérisation d'un filtre à air de système de climatisation pour véhicule automobile, le système d'essai comportant une chambre environnementale apte à réguler la température et l'humidité, dans laquelle est disposé un dispositif 30 d'essai tel que défini ci-dessus. Le système conforme à l'invention permet de tester un filtre à air dans des conditions de température et d'humidité variées, et ainsi de tester les performances dans des conditions très proches des conditions d'utilisation réelles. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la 35 description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 4 - la figure 1 représente un système d'essai conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue éclatée en perspective d'un dispositif d'essai conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 3. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un système d'essai 1 conforme à l'invention. Le système d'essai 1 comporte une chambre environnementale 2 (ou chambre d'essai 2), dans laquelle est disposé un dispositif d'essai 10, 11 tel que celui représenté sur les figures 2 et 3 ou sur la figure 4. Durant les essais, la chambre environnementale 2 est hermétiquement fermée, de manière à être totalement isolée de l'atmosphère extérieure. La chambre environnementale 2 permet de réguler plusieurs paramètres de l'air présent à l'intérieur de la chambre, dont en particulier la température et l'humidité relative. Un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'essai est représenté sur les figures 2 et 3, qui sont des vues respectivement en éclaté et en perspective du dispositif d'essai 10. De manière générale, le dispositif d'essai 10 est configuré de manière à générer une circulation d'air verticale, du haut vers le bas. Ainsi, le dispositif d'essai 10 comporte successivement et de haut en bas : - une grille d'entrée d'air 12, constituant l'entrée d'air du dispositif d'essai 10 ; - un premier conduit, ou conduit supérieur 14, sur lequel repose la grille d'entrée d'air 12 ; - un support de filtre 16, adapté pour recevoir le filtre devant être testé ; - un conduit inférieur 18, présentant une section décroissante de haut en bas ; - un support 20 ; - un dispositif d'aspiration 22, permettant de faire circuler l'air au travers du dispositif d'essai. Pour tester les performances d'un filtre vis-à-vis de la filtration de composés organiques volatiles (COV), on dispose dans l'enceinte de la chambre 35 environnementale 2 un mélange de différents COV, les types et quantités respectives de chaque COV du mélange étant connues. Le mélange de COV 5 peut notamment être disposé directement sur la grille d'entrée d'air 12, par exemple au moyen d'un cristallisoir 100. Lorsque le dispositif d'essai 10 est en fonctionnement, l'air est aspiré par le dispositif d'aspiration 22 à travers l'ensemble du dispositif, et en premier 5 lieu à travers la grille d'entrée d'air 12. La grille d'entrée d'air 12 est conçue de manière à favoriser un écoulement laminaire de l'air au travers du dispositif. La grille d'entrée d'air 12 est réalisée de préférence dans un matériau non susceptible d'émettre des COV, ce qui inclut, dans le cadre de la présente demande, le fait que le matériau ne soit pas non plus susceptible de capter et 10 relâcher ultérieurement des COV. A cet effet, on choisira par exemple un matériau métallique, tel qu'un alliage à base d'aluminium. Comme mentionné précédemment, la grille d'entrée d'air 12 repose sur le conduit supérieur 14. Le conduit supérieur 14 présente une section transversale (par rapport à la direction du flux d'air) constante, et forme dans 15 l'exemple un cylindre de base rectangulaire. Le conduit 14 est également réalisé dans un matériau non susceptible d'émettre des COV, tel qu'un alliage à base d'aluminium. Le conduit 14 est par ailleurs équipé de poignées 140 latérales permettant de le manipuler, et en particulier retirer le conduit supérieur 14 du dispositif d'essai pour extraire le support de filtre 16. Le conduit supérieur 14 20 présente une hauteur minimale, déterminée de sorte que la distance entre la grille d'entrée d'air 12 et le support de filtre 16 soit suffisante pour favoriser un écoulement laminaire de l'air dans le dispositif. La hauteur du conduit supérieur 14 est avantageusement au moins égale à 20 centimètres, et est dans l'exemple égale à 30 centimètres. 25 Le support de filtre 16 présente une section de forme générale identique à celle du conduit supérieur 14, dans l'exemple une forme rectangulaire. Le support de filtre 16 présente, sur au moins une partie de son pourtour, un rebord interne 160 destiné à assurer la mise en place correcte du conduit supérieur 14 sur le support de filtre 16. Le support de filtre 16 comporte 30 par ailleurs des moyens de fixation d'un filtre à tester. Ces moyens de fixation comprennent par exemple un rebord périphérique d'appui sur lequel on vient positionner le filtre à tester. On notera que sur la figure 2, le support de filtre 16 est représenté seul, sans filtre. On pourra avantageusement réaliser le support de filtre 16 en utilisant un procédé de fabrication additive, en utilisant un matériau plastique (tel que l'acrylonitrile butadiène styrène ou ABS, l'acide polylactique ou PLA, etc.), ou un matériau métallique, tel qu'un alliage à base d'aluminium. Il est 6 important de noter que si l'on souhaite tester des filtres de formes et de dimensions variées, le support de filtre est le seul élément de tout le dispositif d'essai 10 qui ait besoin d'être modifié, ce qui procure une très grande souplesse au dispositif d'essai conforme à l'invention. 5 Le support de filtre 16 est superposé sur le conduit inférieur 18, et est donc intercalé entre le conduit inférieur 18 et le conduit supérieur 14. Le conduit inférieur 18 présente une section décroissante du haut vers le bas. Dans l'exemple, le conduit inférieur 18 présente une forme troncopyramidale dont la grande section est située à son extrémité supérieure, la plus 10 petite section étant située à son extrémité inférieure. Le conduit inférieur 18 coopère d'un côté au support de filtre 16, et, du côté opposé, avec le dispositif d'aspiration 22. La section régulièrement décroissante du conduit inférieur 18 permet de canaliser le flux d'air vers le dispositif d'aspiration 22 tout en limitant au maximum l'apparition de turbulences. Le conduit inférieur 18 est réalisé, de 15 même que le conduit supérieur 14 et la grille d'entrée d'air 12, dans un matériau non susceptible d'émettre des COV, et dans l'exemple dans un alliage à base d'aluminium. Dans l'exemple des figures 2 et 3, le dispositif d'essai 10 comporte un support 20. Le support est surmonté par le conduit inférieur 18 et par tous les 20 éléments situés au-dessus du conduit inférieur 18. Le support 20 est disposé au-dessus du dispositif d'aspiration 22. Le support 20 comporte plusieurs pieds 200 encadrant le dispositif d'aspiration 20. Le support 20 comporte en outre une ouverture permettant au flux d'air provenant du conduit inférieur 18 de traverser le support 20 pour être aspiré par le dispositif d'aspiration 22. Par ailleurs, le 25 conduit inférieur 18 comporte, sur l'une de ses faces, un orifice permettant de fixer un élément de raccord 180 permettant de brancher un appareil de mesure de pression, dans le but de mesurer la pression à l'intérieur du conduit inférieur 18. Dans l'exemple des figures 2 et 3, le conduit inférieur 18 et le support 20 forment une seule pièce. Le support 20 est donc également réalisé dans un 30 alliage à base d'aluminium. Le dispositif d'aspiration 22 est dans l'exemple des figures un pulseur d'air analogue à ceux montés sur les véhicules de série. Le dispositif d'aspiration 22 devra pouvoir assurer un débit d'air compris entre 100 kg/h et 500 kg/h. Le dispositif d'aspiration comporte une sortie d'air 220 qui constitue la 35 sortie d'air du dispositif d'essai 10, l'air expulsé étant ensuite de nouveau aspiré par le dispositif, comme le montre la flèche F. 7 On notera que l'éclaté de la figure 2 montre un élément optionnel, à savoir un support latéral 24, qui est inclus dans le dispositif d'essai 11 de la figure 4 (et non dans le dispositif d'essai 10 de la figure 3). Ce support latéral est décrit plus en détail ci-après. 5 On a décrit ci-dessus les éléments que comportent le dispositif d'essai 10. On notera que la plupart des éléments, à savoir le support de filtre 16, le conduit supérieur 14 et la grille d'entrée d'air 12 sont simplement superposés, de manière que ces éléments puissent être facilement retirés afin d'extraire le support de filtre 16 et ainsi pouvoir changer de filtre à tester. En 10 outre, il sera préférable d'étuver le support de filtre 16 entre chaque essai, afin d'éliminer tous les COV qui pourraient avoir été captés par celui-ci. Il est donc d'autant plus important que le support de filtre 16 soit aisément extractible du dispositif d'essai conforme à l'invention. On décrit ci-après le dispositif d'essai 11 de la figure 4. Ce dispositif 15 diffère du dispositif d'essai 10 de la figure 2 en ce qu'il comporte un support latéral 220 permettant de disposer le mélange de COV à proximité du flux d'air sortant du dispositif d'essai, plutôt qu'à proximité du flux d'air entrant dans le dispositif d'essai, comme c'est le cas dans la figure 3. A cet effet, le support latéral (visible également sur la figure 2) comporte un conduit principal 240 dont 20 une extrémité est reliée à la sortie d'air 220 du dispositif d'aspiration 22, et dont l'extrémité opposée est solidaire d'un caisson 242 ouvert en partie supérieure, et sur lequel est disposée une grille de sortie d'air 244 analogue à la grille d'entrée d'air 12. La grille de sortie d'air 244 permet, de même que la grille d'entrée d'air 12 du dispositif d'essai 10 de la figure 3, de déposer un récipient 25 contenant le mélange de COV, tel qu'un cristallisoir 100. Ainsi, grâce au support latéral 24, tout l'air expulsé par le dispositif d'aspiration 22 passe à travers la grille 244, sur laquelle on a disposé le mélange de COV. Les COV sont ainsi mélangés au flux d'air sortant du dispositif d'essai 11, ce qui permet d'obtenir un mélange air/COV plus homogène au niveau du flux d'air entrant dans le dispositif 30 d'essai 11. Le dispositif et le système d'essai conformes à l'invention permettent de réaliser des essais d'un filtre de système de climatisation en simulant des conditions de température et d'humidité proches des conditions réelles d'utilisation, mais en s'affranchissant des aléas des systèmes de série. 35 L'invention permet ainsi de tester un filtre hors de son environnement normal, et, 8 ainsi, REVENDICATIONS1. Dispositif d'essai (10 ; 11) de filtres à air de système de climatisation d'un véhicule automobile, le dispositif comportant les éléments 5 suivants, agencés de haut en bas selon un axe vertical : - une grille d'entrée d'air (12) ; - un conduit supérieur (14) ; - un support de filtre (16) ; - un conduit inférieur (18) ; 10 - un dispositif d'aspiration (22) permettant de faire circuler de l'air à travers le dispositif d'essai. 2. Dispositif d'essai (10 ; 11) selon la revendication précédente, dans lequel le conduit supérieur (14) présente une section transversale constante, par exemple de forme rectangulaire ou carrée. 15 3. Dispositif d'essai (10 ; 11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit inférieur (18) présente une section régulièrement décroissante du haut vers le bas, le conduit inférieur (18) formant par exemple un tronc de pyramide. 4. Dispositif d'essai (11) selon l'une des revendications précédentes, 20 le dispositif comportant un support latéral (24), le support latéral (24) comportant un conduit d'air (240) connecté à une sortie d'air (220) du dispositif d'aspiration (22) et débouchant dans un caisson (242), le caisson (242) comportant une ouverture en partie supérieure fermée par une grille de sortie d'air (244). 5. Dispositif d'essai (10 ; 11) selon l'une des revendications 25 précédentes, dans lequel la grille d'entrée d'air (12), le conduit supérieur (14) et le conduit inférieur (18) sont réalisés dans un matériau métallique, par exemple un alliage à base d'aluminium. 6. Dispositif d'essai (11) selon les revendications 4 et 5, dans lequel le support latéral (24) et la grille de sortie d'air (242) sont réalisés dans un 30 matériau métallique, par exemple un alliage à base d'aluminium. 7. Dispositif d'essai (10 ; 11) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le support de filtre (16) est obtenu par fabrication additive. 8. Dispositif d'essai (10 ; 11) selon l'une des revendications 35 précédentes, dans lequel le conduit inférieur (18) comporte un élément de 10 raccord (180) pour raccorder un appareil de mesure de la pression interne du conduit inférieur (18). 9. Dispositif d'essai (10 ; 11) selon l'une des revendications précédentes, le dispositif comportant un support (20) sur lequel est disposé le conduit inférieur (18). 10. Système d'essai (1) de filtres à air de système de climatisation d'un véhicule automobile, le système d'essai (1) comportant une chambre environnementale (2), apte à réguler la température et l'humidité, et dans laquelle est disposé un dispositif d'essai (10 ; 11) conforme à l'une des revendications précédentes.