Brevet FR3097034A1 — publié le 20201211

Description Titre de l'invention : Dispositif et système d'essai de dispositifs de traitement d'odeurs, tels que des filtres à air de système de clima- tisation de véhicules automobiles [pool] L'invention se rapporte à un dispositif et à un système d'essai permettant de tester des filtres à air de systèmes de climatisation de véhicules automobiles, afin de mesurer les performances de tels filtres. [0002] 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 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 fines, les composés organiques volatiles (désignés dans la présente demande par l'acronyme COV), et les microorganismes. [0003] La sensibilité des consommateurs aux questions touchant à la pollution, et plus parti- culièrement à la qualité de l'air respirée, étant de plus en plus importante, il est primordial pour les constructeurs automobiles d'être en 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 pour déterminer leurs performances avec exactitude. [0004] De manière plus globale, la qualité de l'air perçue par les passagers d'un véhicule est également liée aux odeurs, et il est important que les systèmes de filtrations soient également très performants dans le traitement des odeurs, et notamment dans la filtration des molécules odorantes. [0005] On ne connait pas de système d'essai de filtre à air permettant de tester efficacement et précisément la capacité d'un filtre à traiter les odeurs émises par des molécules ou des composés présents dans l'air de l'habitacle d'un véhicule automobile. [0006] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état. de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant un dispositif d'essai permettant de déterminer de manière fiable, répétable et précise les performances d'un système de traitement ou de mesure des odeurs. 2 [0007] À cet effet, l'invention concerne un dispositif d'essai de dispositifs de traitement d'odeurs, tels que des filtres à air de système de climatisation d'un véhicule automobile, le dispositif d'essai comportant une chambre d'échantillonnage et une canalisation de retour, la chambre d'échantillonnage comportant les éléments suivants, agencés de haut en bas selon un axe vertical : [0008] - un conduit supérieur constituant l'entrée d'air de la chambre d'échantillonnage ; une grille de support ; un conduit intermédiaire ; un support de filtre ; un conduit inférieur ; un dispositif d'aspiration permettant de faire circuler de l'air à travers le dispositif d'essai, et constituant la sortie d'air de la chambre d'échantillonnage [0009] la canalisation de retour étant connectée au conduit supérieur et au dispositif d'aspiration de sorte que la chambre d'échantillonnage et la canalisation de retour forment une boucle de circulation d'air fermée. [0010] Ainsi, en fournissant un dispositif d'essai simple, comportant des éléments peu nombreux, et, avantageusement, conformés pour favoriser un écoulement laminaire de l'air dans la chambre d'échantillonnage, l'invention permet de tester un filtre à air (ou tout autre dispositif de traitement d'odeurs, actif ou passif) 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 peimet donc de déterminer avec une grande précision les performances cl' un filtre à air, en particulier ses performances de captation des molécules odorantes. En outre, l'utilisation d'un support de filtre, 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. [0011] Dans une réalisation, la canalisation de retour comporte au moins une prise d'échantillonnage. [0012] Dans une réalisation, le conduit intermédiaire présente une section transversale constante, par exemple de forme rectangulaire ou carrée. [0013] Dans une réalisation, le conduit inférieur présente une section régulièrement dé- croissante du haut vers le bas, le conduit inférieur formant par exemple un tronc de pyramide. [0014] Dans une réalisation, le conduit supérieur comporte une partie supérieure a présentant une section régulièrement croissante du haut vers le bas, la partie supérieure 3 a formant par exemple un tronc de pyramide. [0015] Dans une réalisation, le conduit supérieur, la grille de support, le conduit inter- médiaire, le conduit inférieur et la canalisation de retour sont réalisés dans un matériau métallique, par exemple un alliage à base d'aluminium. [0016] Dans une réalisation, le conduit inférieur comporte un élément de raccord a pour raccorder un appareil de mesure de la pression interne du conduit inférieur. [0017] Dans une réalisation, le dispositif comporte un support sur lequel est disposé le conduit inférieur. [0018] L'invention concerne également un système d'essai d'un dispositif de traitement d'odeurs, le système d'essai comportant un dispositif d'essai tel que défini ci-dessus disposé au sein d'un dispositif d'extraction d'air tel qu'une hotte aspirante. [0019] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0020] [fig.1] La figure 1 représente un dispositif d'essai conforme à l'invention ; [0021] [fig.2] La figure 2 est une vue en perspective d'une partie du dispositif d'essai de la figure 1. [0022] La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif d'essai 1 conforme à l'invention. Le dispositif d'essai 1 comporte une chambre d'échantillonnage 10, la chambre d'échantillonnage 10 étant connectée à une canalisation de retour 12, de sorte que l'ensemble formé par la chambre d'échantillonnage 10 et la canalisation de retour 12 forme une boucle fertnée. [0023] De manière générale, le dispositif d'essai 1 est configuré de manière à générer dans la chambre d'échantillonnage 10 une circulation d'air verticale, du haut vers le bas. Ainsi, comme montré sur la figure 2, la chambre d'échantillonnage 10 comporte successivement et de haut en bas : [0024] un conduit supérieur 100, dont une partie supérieure 100a présente une section croissante de haut en bas, le conduit supérieur 100 constituant l'entrée d'air de la chambre d'échantillonnage 10 ; une grille de support 102 ; un conduit intermédiaire 104 ; un support de filtre 106, adapté pour recevoir un filtre 2 devant être testé ; un conduit inférieur 108, présentant une section décroissante de haut en bas ; un support 110; un dispositif d'aspiration 112, permettant de faire circuler Fair au travers du dispositif d'essai. [0025] Pour tester les performances d'un filtre 2 vis-à-vis de la filtration de molécules odorantes, on dispose dans l'enceinte d'échantillonnage (10), sur la grille de support 102, un mélange de différentes molécules odorantes (dont par exemple des composés organiques volatiles, ou COV), les types et quantités respectives de chaque type de molécules étant connues. Le mélange de molécules odorantes peut notamment être disposé directement sur la grille d'entrée d'air 102, par exemple au moyen d'un cristallisoir 114. On fait ensuite circuler l'air en boucle fermé au sein du dispositif un certain temps (cc qui permet de simuler le recyclage d'air au sein d'un habitacle de véhicule), puis on effectue des prélèvements d'air afin de déterminer dans quelle mesure la quantité de molécules odorantes a diminué dans l'air circulant dans le dispositif. Cette détermination peut être réalisée par un panel de testeurs et/ou des dispositifs de mesure spécifiques. [0026] Lorsque le dispositif d'essai 1 est en fonctionnement, l'air est aspiré par le dispositif d'aspiration 112 à travers l'ensemble du dispositif, et notamment à travers la grille de support 102 et le filtre 2. La grille de support 102 est conçue de manière à favoriser un écoulement laminaire de l'air au travers de la chambre d'échantillonnage 10. La grille de support 102 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 relâcher ultérieurement des COV. À cet effet, on choisira par exemple un matériau métallique, tel qu'un alliage à base d'aluminium. [0027] La grille de support 102 est disposée entre le conduit intermédiaire 104 et le conduit supérieur 100. Le conduit intermédiaire 104 présente une section transversale (par rapport à la direction du flux d'air au sein de la chambre d'échantillonnage 10) constante, et forme dans l'exemple un cylindre de base rectangulaire. Le conduit intermédiaire 104 est également réalisé dans un matériau non susceptible d'émettre des COV, tel qu'un alliage à base d'aluminium. Le conduit intermédiaire 104 est par ailleurs équipé de poignées latérales 104a permettant de le manipuler, et en particulier de retirer le conduit intermédiaire 104 du dispositif d'essai afin d'extraire le support de filtre 106. Le conduit intermédiaire 104 présente une hauteur minimale, déterminée de sorte que la distance entre la grille de support 102 et le support de filtre 106 soit suffisante pour favoriser un écoulement laminaire de l'air dans le dispositif. La hauteur du conduit intermédiaire 104 est avantageusement au moins égale à 20 centimètres, et est dans l'exemple égale à 30 centimètres. [0028] Le support de filtre 106 présente une section de forme générale identique à celle du conduit intermédiaire 104, dans l'exemple une forme rectangulaire. Le support de filtre 106 présente, sur au moins une partie de son pourtour, un rebord interne (non visible sur les figures) destiné à assurer la mise en place correcte du conduit intermédiaire 104 sur le support de filtre 106. Le support de filtre 106 comporte 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 pourra avantageusement réaliser le support de filtre 106 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 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 1 qui ait besoin d'être modifié, ce qui procure une très grande souplesse au dispositif d'essai conforme à l'invention. [0029] Le support de filtre 106 est superposé sur le conduit inférieur 108, et est donc intercalé entre le conduit inférieur 108 et le conduit intermédiaire 104. [0030] Le conduit inférieur 108 présente une section décroissante du haut vers le bas. Dans l'exemple, le conduit inférieur 108 présente une forme tronco-pyramidale dont la grande section est située à son extrémité supérieure, la plus petite section étant située à son extrémité inférieure. Le conduit inférieur 108 coopère d'un côté au support de filtre 106, et, du côté opposé, avec le dispositif d'aspiration 112. La section régulièrement décroissante du conduit inférieur 108 permet de canaliser le flux d'air vers le dispositif d'aspiration 112 tout en limitant au maximum l'apparition de turbulences. Le conduit inférieur 108 est réalisé, de même que le conduit intermédiaire 104, le conduit supérieur 100 et la grille de support 102, dans un matériau non susceptible d'émettre des COV, et dans l'exemple dans un alliage à base d'aluminium. [0031] Dans l'exemple des figures, la chambre d'échantillonnage 10 comporte un support 110. Le support 110 est surmonté par le conduit inférieur 108, ainsi que par tous les éléments situés au-dessus du conduit inférieur 108. Le support 110 est disposé au-dessus du dispositif d'aspiration 112. Le support 110 comporte plusieurs pieds 110a encadrant le dispositif d'aspiration 112. Le support 110 comporte en outre une ouverture permettant au flux d'air provenant du conduit inférieur 108 de traverser le support 110 pour être aspiré par le dispositif d'aspiration 112. Par ailleurs, le conduit inférieur 108 comporte, sur l'une de ses faces, un orifice permettant de fixer un élément de raccord 108a permettant de brancher un appareil de mesure de pression, dans le but de mesurer la pression à l'intérieur du conduit inférieur 108. Dans l'exemple des figures, le conduit inférieur 108 et le support 110 forment une seule pièce. Le support 110 est donc également réalisé dans un alliage à base d'aluminium. [0032] Le dispositif d'aspiration 112 est dans l'exemple des figures un pulseur d'air analogue à ceux montés sur les véhicules de série. Le dispositif d'aspiration 112 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 112a qui constitue la sortie d'air de la chambre d'échantillonnage, et qui est connectée à la canalisation de retour 12. Ainsi, Fair expulsé au niveau de la sortie d'air du dispositif d'aspiration 112 circule dans la canalisation de retour 12 pour être de nouveau aspiré au niveau du conduit supérieur 100, la canalisation de retour 12 étant connectée à ce dernier (cf. les flèches F qui montrent la 6 circulation de l'air à travers le dispositif). [0033] On notera que la plupart des éléments constitutifs de la chambre d'échantillonnage, à savoir le support de filtre 106, le conduit intermédiaire 104, grille de support 102 et le conduit supérieur 100 sont simplement superposés, afin que ces éléments puissent être facilement retirés afin d'extraire le support de filtre 106 et ainsi pouvoir changer de filtre à tester. En outre, il sera préférable d'étuver le support de filtre 106 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 106 soit aisément extractible du dispositif d'essai conforme à l'invention. [0034] La canalisation de retour 12 comporte une ou plusieurs prises d'échantillonnage et dans l'exemple des figures deux prises d'échantillonnage 120, 122. Chaque prise d'échantillonnage est configure° pour permettre soit d'effectuer des prélèvements d'air, soit d'injecter des éléments dans la canalisation de retour 12. Dans l'exemple de la figure 1, une première prise d'échantillonnage 120 est disposée en partie basse de la canalisation de retour 12, à proximité de la sortie de la chambre d'échantillonnage 10, et une deuxième prise d'échantillonnage 122 est disposée en partie haute de la canalisation de retour 12, à proximité de l'entrée d'air de la chambre d'échantillonnage 10. [0035] Dans l'exemple de la figure 1, on a connecté un sac de prélèvement 3 de gaz, tel qu'un sac Tedlar®, à la première prise d'échantillonnage 120. L'utilisation d'un sac de prélèvement de gaz permet de prélever des échantillons de l'air circulant dans la canalisation de retour 12, ces prélèvements pouvant être ensuite soumis à un panel de testeurs (ou « nez »), chargés de déterminer la présence, le type et l'intensité des odeurs. En fonction du type de molécules odorantes qui composent le mélange initial, on pourra utiliser, en complément ou en remplacement du panel de testeurs, des dispositifs de mesure, tels qu'un détecteur de gaz, ou des dispositifs de prélèvement, tels que des cartouches adsorbantes. [0036] La deuxième prise d'échantillonnage 122 sera utilisée de préférence pour injecter dans la colonne d'air des éléments divers. Par exemple, cette prise pourra être utilisée pour injecter de la fumée de cigarette qui correspond à une situation de vie typique d'un véhicule automobile. [0037] On notera que le dispositif conforme à l'invention peut permettre de tester des filtres à airs, mais également des dispositifs de traitement d'odeurs actifs, tels que par exemple des dispositifs ioniseurs, ou encore des dispositifs de mesure tels que des nez électroniques. À cet effet, on pourra prévoir que le conduit supérieur comporte, en partie inférieure 100b, une trappe amovible 100c, permettant d'insérer un tel dispositif dans la chambre d'échantillonnage 10. [0038] Afin de proposer différents modes d'insertion du mélange de molécules odorantes, on pourra prévoir que la chambre d'échantillonnage 10 comporte, au niveau du conduit 7 supérieur 100, une prise d'injection 100d, permettant d'injecter un mélange de molécules odorantes, par exemple au moyen d'une seringue. [0039] 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 proches des conditions réelles d'utilisation, mais en s'affranchissant des aléas des systèmes de série. L'invention permet ainsi de tester un filtre hors de son environnement normal, et, ainsi, de réaliser des essais présentant une excellente répétabilité et limitant les sources de variabilité extrinsèques au filtre testé. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif d'essai (1) de dispositifs de traitement d'odeurs, tels que des filtres à air de système de climatisation d'un véhicule automobile, le dispositif d'essai (1) comportant une chambre d'échantillonnage (10) et une canalisation de retour (12), la chambre d'échantillonnage (10) comportant les éléments suivants, agencés de haut en bas selon un axe vertical : - un conduit supérieur (100) constituant l'entrée d'air de la chambre d'échantillonnage (10) ; - une grille de support (102) ; - un conduit intermédiaire (104) ; - un support de filtre (106) ; - un conduit inférieur (108) ; - un dispositif d'aspiration (112) permettant de faire circuler de l'air à travers le dispositif d'essai (1), et constituant la sortie d'air de la chambre d'échantillonnage (10) ; la canalisation de retour (12) étant connectée au conduit supérieur (100) et au dispositif d'aspiration (112) de sorte que la chambre d'échantillonnage (10) et la canalisation de retour (12) forment une boucle de circulation d'air fermée. [Revendication 2] Dispositif d'essai (1) selon la revendication précédente, dans lequel la canalisation de retour (12) comporte au moins une prise d'échantillonnage (120, 122). [Revendication 3] Dispositif d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit intermédiaire (104) présente une section transversale constante, par exemple de forme rectangulaire ou canée. [Revendication 4] Dispositif d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit inférieur (108) présente une section régulièrement décroissante du haut vers le bas, le conduit inférieur (108) formant par exemple un tronc de pyramide. [Revendication 5] Dispositif d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit supérieur (100) comporte une partie supérieure (100a) présentant une section régulièrement croissante du haut vers le bas, la partie supérieure (100a) formant par exemple un tronc de pyramide. [Revendication 6] Dispositif d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit supérieur (100), la grille de support (102), le conduit intermédiaire (14), le conduit inférieur (18) et la canalisation de retour 9 [Revendication 7] (12) sont réalisés dans un matériau métallique, par exemple un alliage à hase d'aluminium. [Revendication 8] Dispositif d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit inférieur (108) comporte un élément de raccord (108a) pour raccorder un appareil de mesure de la pression interne du conduit inférieur (108). [Revendication 9] Dispositif d'essai (1) selon l'une des revendications précédentes, le dispositif comportant un support (110) sur lequel est disposé le conduit inférieur (108). Système d'essai d'un dispositif de traitement d'odeurs, le système d'essai comportant un dispositif d'essai (1) conforme à l'une des revendications précédentes disposé au sein d'un dispositif d'extraction d'air tel qu'une hotte aspirante.