FR3109997A1 - Instrument de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air - Google Patents
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Abstract
Instrument (10) de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air, cet instrument comportant : un boîtier (12) comportant une chambre interne (24), une entrée d’air (26) dans la chambre, et une sortie d’air (28) de la chambre, au moins un ventilateur à hélice (29) configuré pour forcer la circulation de l’air dans la chambre, depuis son entrée jusqu’à sa sortie, plusieurs capteurs de mesure (14-22) des concentrations de plusieurs composants dans l’air traversant la chambre, ces capteurs étant logés dans la chambre et étant configurés pour fournir des valeurs indicatives de ces concentrations, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un filtre (36) configuré pour filtrer l’air entrant dans la chambre et réduire voire annuler les concentrations des composants dans cet air. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne un instrument de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air.
Arrière-plan technique
Dans le domaine de la mesure de la concentration d’un gaz dans l’air ou l’atmosphère, il existe deux principes généraux. Dans la présente demande, l’air et l’atmosphère désigne la même chose à savoir l’ensemble des gaz environnants dans un lieu déterminé dans lequel serait situé un instrument de mesure.
Le premier principe consiste à mesurer précisément la concentration d’un gaz dans l’air. Cette mesure est en général effectuée au moyen d’un instrument, appelé analyseur, qui est spécifiquement conçu pour mesurer la concentration d’un composant avec une très grande précision (de l’ordre de la partie par milliard (ppb) par exemple). L’avantage d’un analyseur est qu’il fournit une mesure très précise de la concentration d’un gaz mais ses inconvénients principaux sont d’une part son coût et d’autre part la nécessité de certification de ce type d’analyseur pour les applications de surveillance de la qualité de l’air à visée réglementaires. A titre d’exemple, au niveau Européen, l’objectif de qualité de données pour l’évaluation de la qualité de l’air ambiant des analyseurs en mesures fixes tolère une incertitude maximale de 15 %, conformément à la Directive 2008/50/CE du Parlement européen et du Conseil du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe.
Le second principe consiste à évaluer la concentration d’un gaz et donc à fournir une valeur estimative ou indicative de cette concentration. Cette mesure est en général effectuée au moyen d’un instrument qui peut être conçu pour mesurer simultanément les concentrations de plusieurs composants avec une précision relativement faible mais suffisante pour le besoin, en accord avec la législation en vigueur dans le contexte d’application et le pays concerné. Par exemple, dans un cadre de mesure indicative de la qualité de l’air ambiant au niveau Européen, l’objectif de qualité de données pour l’évaluation de la qualité de l’air ambiant par méthodes indicatives tolère une incertitude de 25 à 30 % pour les gaz réglementés et jusqu’à 50 % pour la mesure des particules (Directive 2008/50/CE). L’avantage d’un instrument multi-mesure de ce type est qu’il est plus économique qu’un analyseur, qu’il est moins encombrant, et moins énergivore.
La présente demande concerne un instrument de mesure selon ce second principe et donc un instrument équipé de plusieurs capteurs aptes à fournir des valeurs indicatives de concentrations de plusieurs composants, choisis par exemple parmi CH4, CO, CO2, COV, H2S, NH3, NO, NO2, O3, SO2.
Un capteur de mesure doit toujours être étalonné avant sa première utilisation. Cet étalonnage est généralement réalisé en conditions de laboratoire, il est toutefois plus pertinent de le réaliser dans les conditions réelles d’utilisation pour palier à tout artefact et ainsi améliorer la précision des mesures. Un capteur de mesure a une durée de vie limitée qui est notamment due au fait qu’il vieillit. Ainsi, malgré son étalonnage d’origine, les mesures fournies par un capteur de mesure doivent être corrigées pour tenir compte d’un phénomène appelé la « dérive du signal ». Outre la perte de sensibilité qui peut faire dévier l’étalonnage du capteur avec son vieillissement, la « dérive de la ligne de base » a pour effet de modifier le « zéro » du capteur c’est-à-dire la mesure qu’il devrait fournir lorsque la concentration d’un composant à mesurer est nulle. Ainsi, cela peut induire une erreur significative sur la mesure de concentration en présence de polluant. En pratique, cette correction est réalisée de manière mathématique, en déterminant par expérience la dérive de la ligne de base sur plusieurs mois de fonctionnement. A titre d’exemple, on considère que la dérive de la ligne de base d’un capteur de mesure est de 2% par mois. Les concentrations mesurées après 1 mois d’utilisation d’un capteur sont donc corrigées en réduisant leurs valeurs de 2%, puis celles mesurées après 2 mois d’utilisation sont corrigées de 4% et ainsi de suite. On considère qu’un capteur de mesure ayant plus de 25 mois d’utilisation doit être corrigé à 50% et n’est plus fiable et doit donc être remplacé. Il est donc nécessaire de remplacer régulièrement les capteurs d’un instrument de mesure lors d’opérations de maintenance qui sont longues et coûteuses.
Cette maintenance n’est pas nécessaire dans un analyseur selon le premier principe car cet instrument intègre en général un système de mesure du « zéro » qui permet de corriger la concentration mesurée par le dispositif de mesure de cet instrument. Cependant, ce système est complexe et coûteux et ne peut pas être utilisé dans un instrument de mesure selon le second principe.
Il existe donc un besoin de pouvoir corriger, de préférencein situ, les concentrations mesurées par les capteurs d’un instrument de mesure selon le second principe.
La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique au besoin précité.
L’invention concerne un instrument de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air, cet instrument comportant :
- un boîtier comportant une chambre interne, une entrée d’air dans la chambre, et une sortie d’air de la chambre,
- au moins un ventilateur à hélice configuré pour forcer la circulation de l’air dans la chambre, depuis son entrée jusqu’à sa sortie,
plusieurs capteurs de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air traversant la chambre, ces capteurs étant logés dans la chambre et étant configurés pour fournir des valeurs, en particulier indicatives, de ces concentrations,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un filtre configuré pour filtrer l’air entrant dans la chambre et réduire voire annuler les concentrations des composants dans cet air, et en ce que l’instrument est configuré pour fonctionner selon deux modes, un premier mode de calibration des capteurs dans lequel les capteurs mesurent les concentrations réduites ou nulles des composants de l’air entrant dans la chambre et filtré par le filtre, et un second mode de mesure dans lequel les capteurs mesurent les concentrations des composants de l’air entrant dans la chambre et non filtré par le filtre, ces concentrations du second mode étant destinées à être corrigées par les concentrations réduites ou nulles mesurées lors du premier mode.
L’instrument de mesure peut ainsi fonctionner selon deux modes. Le second mode est le mode classique de fonctionnement, sans filtrage de l’air. Le premier mode peut être utilisé à intervalles de temps réguliers pour tenir compte de la dérive de la ligne de base. Les mesures faites lors du second mode peuvent alors être corrigées par les mesures du premier mode. Comme cela sera décrit dans ce qui suit, cette correction peut être réaliséein situdirectement dans l’instrument.
Ceci est particulièrement avantageux car la correction tient compte de la dérive effective de la ligne de base du capteur et non pas d’une règle mathématique. La durée de vie des capteurs peut donc être optimisée dans le but de réduire le nombre d’opérations de maintenance d’un instrument de mesure et également garantir une meilleure précision des mesures capteurs.
L’instrument selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- ledit au moins un filtre est situé dans une cassette rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier ;
- la cassette est amovible et configurée pour être fixée sur le boîtier lors du premier mode et retirée du boîtier lors du second mode ;
- la cassette recouvre l’entrée d’air du boîtier et comprend elle-même au moins une entrée d’air ;
- la cassette renferme au moins un ventilateur à hélice ;
- ledit au moins un filtre est fixe dans la cassette qui comprend un volet mobile depuis une première position correspondant au premier mode jusqu’à une seconde position correspondant au second mode ;
- ledit au moins un filtre est mobile dans la cassette depuis une première position correspondant au premier mode jusqu’à une seconde position correspondant au second mode ;
- l’instrument comprend un actionneur de déplacement du volet ou dudit au moins un filtre entre ses deux positions ;
- ledit au moins un filtre est situé dans la chambre ;
- ledit au moins un filtre et lesdits capteurs sont portés par un même support situé dans la chambre ;
- ledit support a une forme générale tubulaire et définit un passage interne de circulation de l’air depuis l’entrée jusqu’à la sortie de la chambre, ce support comportant une paroi comportant des orifices d’emboitement dudit au moins un filtre et desdits capteurs ;
- ledit au moins un filtre et lesdits capteurs ont des formes générales cylindriques et sont montés en porte-à-faux sur ledit support ;
- ledit au moins un filtre est logé dans un corps cylindrique équipé à chacune de ses extrémités d’un ventilateur à hélice ;
- l’instrument est équipé de plusieurs capteurs configurés pour mesurer les concentrations de plusieurs composants, par exemple, choisis parmi : CH4, CO, CO2, COV, H2S, NH3, NO, NO2, O3, SO2.;
- l’instrument comprend une unité de calcul qui est reliée auxdits capteurs et qui est configurée pour calculer les concentrations réelles des composants en soustrayant les concentrations réduites ou nulles mesurées lors du premier mode aux concentrations mesurées lors du second mode ;
- l’instrument comprend une unité de communication sans fil à distance qui est reliée auxdits capteurs et qui est configurée pour transmettre les concentrations des composants mesurées lors des premier et second modes.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
Description détaillée de l'invention
On se réfère d’abord à la figure 1 qui illustre un instrument 10 de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air.
Cet instrument 10 comprend un boîtier 12 qui peut comprendre un corps sur lequel est rapporté et fixé un couvercle de façon à autoriser l’accès aux équipements situés à l’intérieur du boîtier 12, par exemple lors d’une opération de maintenance. Dans la figure 1, seul le corps du boîtier 12 est représenté.
L’instrument 10 peut être posé et fixé sur un support ou fixé sur un mât. Dans le premier cas, il comprend par exemple des pieds 14 fixés au boîtier 12 ou intégrés à ce dernier.
Dans l’exemple représenté, le boîtier 12 a une forme générale parallélépipédique, bien que cela ne soit pas limitatif.
L’instrument 10 comprend plusieurs équipements dont certains sont logés dans le boîtier 12. C’est notamment le cas de capteurs de mesure 14, 16, 18, 20 et 22, un organe 21 d’alimentation électrique et un organe 23 électronique de commande.
L’organe 21 peut être un organe de raccordement électrique à un réseau électrique ou, de manière préférée, une source d’alimentation électrique telle qu’une batterie par exemple. La batterie peut être associée à des panneaux solaires (non représentés) situés à l’extérieur du boîtier afin que l’instrument 10 ait une alimentation et un fonctionnement autonomes.
L’organe 23 peut avoir plusieurs fonctions d’acquisition et de traitement des données fournies par les capteurs 14-22, de gestion de l’alimentation, de transmission des données, etc.
L’instrument 10 comprend en outre un équipement à l’extérieur du boîtier 12, qui est ici une antenne 25 qui assure le relai de transmission des informations à distance, par exemple des données traitées et envoyées par l’organe 23. L’antenne est par exemple du type SMA ou RP-SMA pour la transmission sur réseau wifi, 3g/4g ou autre fréquence radio
Le nombre de capteurs dépend du nombre de composants dont la concentration doit être mesurée, et est de cinq (capteurs 14, 16, 18, 20 et 22) dans l’exemple représenté. Naturellement, ce nombre n’est pas limitatif. Les composants dont les concentrations peuvent être mesurées sont choisis par exemple parmi : CH4, CO, CO2, COV, H2S, NH3, NO, NO2, O3, SO2.
Ces capteurs 14-22 sont situés dans une chambre interne 24 du boîtier qui est destinée à être traversée par un flux d’air (cf. flèches F). Pour cela, le boîtier 12 comprend une entrée d’air 26 et une sortie d’air 28.
Dans l’exemple représenté, l’entrée d’air 26 est située sur une paroi inférieure du boîtier 12 et peut être équipée d’une grille protégeant la chambre interne 24 du boîtier de tout éventuel corps étrangers (poussières larges, insectes, etc.). La sortie d’air 28 est située sur une paroi supérieure du boîtier et peut également être équipée d’une grille et d’un capot assurant l’étanchéité de la chambre interne 24, comme représenté dans la figure 1. L’entrée 26 et la sortie 28 peuvent être sensiblement alignées en direction verticale de façon à ce que le flux d’air circulant dans la chambre, depuis l’entrée 26 jusqu’à la sortie 28, ait une orientation sensiblement verticale et soit dirigé du bas vers le haut (flèches F).
L’instrument 10 comprend en outre au moins un ventilateur 29 à hélice configuré pour forcer la circulation de l’air dans la chambre, depuis l’entrée 26 jusqu’à la sortie 28. Le ventilateur 29 est ici situé au niveau de la sortie 28 et est fixé sur une paroi du boîtier.
Dans l’exemple représenté, les capteurs 16-22 ont une forme générale cylindrique. L’un des capteurs 14, de forme parallélépipédique, est porté par un support 30 qui est fixé sur un fond du boîtier 12 qui est opposé au couvercle. Il s’agit par exemple d’un capteur de particules
Les autres capteurs 16-22 sont portés par un support 32 qui est mieux visible à la figure 14. Le support 32 a une forme générale allongée et creuse et comprend deux parois parallèles, respectivement avant 32a et arrière 32b, et deux parois parallèles latérales 32c. La paroi arrière 32b est située en regard du fond du boîtier et donc sa paroi avant 32a est située en regard du couvercle.
Les extrémités longitudinales du support 32 sont ouvertes et alignées respectivement avec l’entrée 26 et la sortie 28 du boîtier. On comprend ainsi que le flux d’air pénétrant dans le boîtier par l’entrée 26 est destiné à s’écouler dans le support 32 jusqu’à la sortie 28 puis à être évacué du boîtier 12 via cette sortie 28 (flèches F).
La paroi avant 32a du support 32 comprend des orifices 34 de montage des capteurs 16-22 qui peuvent être simplement engagés dans ces orifices et maintenus en porte-à-faux par le support. Les orifices 34 ont une forme complémentaire à celle des capteurs 16, 22 et sont donc à contour circulaire.
Dans la figure 1, le support 32 porte quatre capteurs 16-22 qui sont configurés respectivement pour mesurer les gaz suivants CH4, CO, CO2, COV (à titre d’exemple non limitatif).
Chacun des capteurs 14-22 peut avoir un fonctionnement autonome et comprendre par exemple une batterie, un système de mesure de la concentration d’un composant, un écran d’affichage d’information, un système de communication de préférence sans fil, etc.
Dans l’état de la technique, chacun des capteurs 14-22 subit un étalonnage après sa fabrication et avant sa première utilisation. Lors de son utilisation, chaque capteur doit en outre être calibré à intervalles de temps réguliers de façon à prendre en compte la dérive de la ligne de base et s’assurer que la concentration mesurée par le capteur soit la plus représentative de la réalité. Il est pour cela nécessaire de corriger le « zéro » de chaque capteur, c’est-à-dire que le capteur doit fournir une valeur nulle de concentration lorsque l’air qu’il analyse est exempt du composant à mesurer.
Cette correction est actuellement mathématique et basée sur des statistiques de vieillissement de ce type de capteur, comme évoqué dans ce qui précède.
La présente invention propose une solution à ce problème qui est simple, efficace et économique.
Les figures 2 et suivantes illustrent plusieurs modes de réalisation de l’invention.
Les instruments 10 des figures 2 et suivantes ne sont pas représentés en entier et peuvent être considérés comme comprenant toutes les caractéristiques de l’instrument 10 de la figure 1.
Selon l’invention, l’instrument 10 comprend en outre au moins un filtre 36 configuré pour filtrer l’air entrant dans la chambre 24 et réduire voire annuler les concentrations des composants à mesurer par les capteurs 14-22.
Le filtre 36 peut se présenter sous la forme d’une cartouche comportant différentes couches filtrantes et d’adsorbants chimiques. Ces adsorbants peuvent par exemple comprendre du charbon actif. Ils ont par exemple une granulométrie de l’ordre de 3 mm.
Le filtre 36 est destiné à être traversé par un flux d’air F1. Le filtre 36 et en particulier les adsorbants sont alors configurés pour retenir les composants dont les concentrations sont à mesurer.
On comprend dès lors que, lorsque le flux d’air qui traverse la chambre est filtré par le filtre 36, les concentrations mesurées par les capteurs 14-22 devraient être nulles et, lorsque le flux d’air qui traverse la chambre n’est pas filtré, les concentrations mesurées par les capteurs 14-22 devraient être fonction des quantités de composants dans le flux d’air.
L’instrument 10 est ainsi configuré pour fonctionner selon deux modes :
- un premier mode de calibration des capteurs 14-22 dans lequel les capteurs mesurent les concentrations réduites ou nulles des composants de l’air entrant dans la chambre et filtré par le filtre 36, et
- un second mode de mesure dans lequel les capteurs 14-22 mesurent les concentrations des composants de l’air entrant dans la chambre et non filtré par le filtre 36. Ces concentrations du second mode sont destinées à être corrigées par les concentrations réduites ou nulles mesurées lors du premier mode, par exemple par la formule Créel = Cmesurée – Czéro avec :
- Czéro qui est la concentration mesurée par un capteur lors du premier mode (filtré),
- Cmesurée qui est la concentration mesurée par ce capteur lors du second mode (non filtré), et
- Créel est la concentration corrigée.
Les figures 2, 3a et 3b représentent un premier mode de réalisation de l’instrument 10.
Dans ce mode de réalisation, le filtre 36 ou la cartouche est situé dans une cassette 38 rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier 12. Dans l’exemple représenté, la cassette 38 est fixée sur une paroi inférieure du boîtier, de façon à recouvrir l’entrée 26. La fixation de la cassette au boîtier peut être réalisée par tout moyen approprié et par exemple par des vis. La cassette 38 est de préférence amovible et peut donc être démontée et remontée lors d’une opération de maintenance par exemple, pour remplacer typiquement le filtre 36 par un nouveau.
La cassette 38 a une forme générale parallélépipédique et comprend deux entrées d’air 38a, 38b indépendantes. L’entrée d’air 38a est située en regard de l’entrée 26 et est située sur une paroi inférieure de la cassette 38. L’entrée d’air 38b est située sur une paroi latérale de la cassette.
La cassette 38 est équipée d’un volet 40 mobile entre deux positions, ici verticale (figure 3a) et horizontale (figure 3b). Le volet 40 n’est pas représenté à la figure 2.
Dans sa position verticale de la figure 3a, le volet 40 définit avec une paroi en regard de la cassette une veine verticale de passage d’air depuis l’entrée 38a jusqu’à l’entrée 26. On comprend donc que cette position du volet correspond au second mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre 24 n’est pas filtré.
Dans sa position horizontale de la figure 3b, le volet 40 recouvre et ferme l’entrée 38a. On comprend donc que cette position du volet correspond au premier mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre 24 est filtré. Le filtre 36 s’étend en effet entre l’entrée 38b et l’entrée 26, sur un côté de la cassette 38.
Pour forcer la circulation de l’air à travers le filtre 36 comme indiqué par les flèches F1, la cassette 38 comprend au moins un ventilateur à hélice 42. Dans l’exemple représenté, la cassette 38 comprend un premier ventilateur 42a situé en face de l’entrée 38a sur un côté du filtre 36 et un autre ventilateur 42b situé du côté opposé au filtre. Lorsque le volet 40 est dans la position de la figure 3a, il s’étend en face du ventilateur 42b.
Le volet 40 peut être déplacé manuellement ou par un actionneur 41 (figure 3b). Les ventilateurs 42 peuvent être commandés par le système 23 de l’instrument 10.
Lorsque le second mode de l’instrument est activé, le volet 40 est dans la position de la figure 3a et les ventilateurs 42 sont inactifs. Le ventilateur 29 du boîtier est actif pour provoquer le passage du flux d’air F à travers les entrées 38a, 26 jusqu’à la sortie 28.
Lorsque le premier mode de l’instrument est activé, le volet 40 est dans la position de la figure 3b et les ventilateurs 42 sont activés. Le ventilateur 29 du boîtier peut être inactif ou actif et le flux d’air F1 passe à travers l’entrée 38a, le filtre 36, l’entrée 26 puis la sortie 28.
Les figures 4, 5a et 5b représentent un deuxième mode de réalisation de l’instrument 10.
Dans ce mode de réalisation, le filtre 36 ou la cartouche est situé dans une cassette 38 rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier 12. Dans l’exemple représenté, la cassette 38 est fixée sur une paroi inférieure du boîtier, de façon à recouvrir l’entrée 26. La fixation de la cassette au boîtier peut être réalisée par tout moyen approprié et par exemple par des vis. La cassette 38 est de préférence amovible et peut donc être démontée et remontée lors d’une opération de maintenance par exemple, pour remplacer typiquement le filtre 36 par un nouveau.
La cassette 38 a une forme générale parallélépipédique et comprend une entrée d’air 38a située en regard de l’entrée 26 et située sur une paroi inférieure de la cassette 38.
Le filtre 36 ou la cartouche est mobile entre deux positions dans la cassette 38. Le déplacement du filtre 36 a lieu dans l’exemple représenté dans un plan horizontal, depuis une position de non filtrage (figure 5a) jusqu’à une position de filtrage (figure 5b).
Dans la position de la figure 5a, le filtre 36 est situé sur un côté de la cartouche 38 et ne gêne pas le passage du flux d’air F à travers les entrées 38a, 36. On comprend donc que cette position du filtre correspond au second mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre 24 n’est pas filtré.
Dans la position de la figure 5b, le filtre 36 est situé sur un côté de la cartouche 38, entre les entrées 26, 38a. On comprend donc que cette position du filtre correspond au premier mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre est filtré.
Le filtre 36 peut être déplacé manuellement ou par un actionneur 41 (figure 5b).
Lorsque le second mode de l’instrument est activé, le filtre 36 est dans la position de la figure 5a et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour provoquer le passage du flux d’air F à travers les entrées 38a, 26 jusqu’à la sortie 28.
Lorsque le premier mode de l’instrument est activé, le filtre 36 est dans la position de la figure 5b et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour que le flux d’air F1 passe à travers l’entrée 38a, le filtre 36, l’entrée 26 puis la sortie 28.
Les figures 6, 7a et 7b représentent un troisième mode de réalisation de l’instrument 10.
Dans ce mode de réalisation, le filtre 36 ou la cartouche est situé dans une cassette 38 rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier. Dans l’exemple représenté, la cassette 38 est fixée sur une paroi inférieure du boîtier, de façon à recouvrir l’entrée 26. La fixation de la cassette au boîtier peut être réalisée par tout moyen approprié et par exemple par des vis. La cassette 38 est de préférence amovible et peut donc être démontée et remontée lors d’une opération de maintenance par exemple, pour remplacer typiquement le filtre 36 par un nouveau.
La cassette 38 a une forme générale cylindrique et comprend une entrée annulaire d’air 38a située dans sa partie inférieure, sa partie supérieure étant fixée au boîtier 12 et s’étendant autour de l’entrée 26 située sur une paroi inférieure de la cassette 38.
Le filtre 36 a une forme annulaire et est monté fixement dans la partie supérieure de la cassette.
La cassette 38 est équipée d’un volet 50 mobile entre deux positions, ici supérieure (figure 7a) et inférieure (figure 7b). Le volet 50 a une forme annulaire et a en section axiale une forme générale en U de façon à définir une gorge annulaire dans laquelle peut être logé le filtre 36 lorsqu’il est dans sa position supérieure. Lorsque le volet est dans sa position inférieure, il s’étend au niveau de l’entrée 38a et le filtre 36, qui reste en position supérieure, est apte à filtrer le flux d’air F1 entrant dans la cassette 38.
Dans sa position supérieure de la figure 7a, le volet 50 laisse donc libre l’entrée 38a. On comprend donc que cette position du volet 50 correspond au second mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre n’est pas filtré.
Dans sa position inférieure de la figure 7b, le volet 50 ferme l’entrée 38a. On comprend donc que cette position du volet correspond au premier mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre 24 est filtré. Le flux d’air F1 traverse le filtre 36 avant de rejoindre l’entrée 26.
Le volet 50 peut être déplacé manuellement ou par un actionneur 51 (figure 7b).
Lorsque le second mode de l’instrument 10 est activé, le volet 50 est dans la position de la figure 7a et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour provoquer le passage du flux d’air F à travers les entrées 38a, 26 jusqu’à la sortie 28.
Lorsque le premier mode de l’instrument est activé, le volet 50 est dans la position de la figure 7b et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour que le flux d’air F1 passe à travers le filtre 36, l’entrée 26 puis la sortie 28.
Les figures 8 et 9 représentent un quatrième mode de réalisation de l’instrument 10.
Dans ce mode de réalisation, le filtre 36 ou la cartouche est situé dans une cassette 38 rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier. Dans l’exemple représenté, la cassette 38 est fixée sur une paroi inférieure du boîtier, de façon à recouvrir l’entrée 26. La fixation de la cassette au boîtier peut être réalisée par tout moyen approprié et par exemple par des vis. La cassette 38 est de préférence amovible et peut donc être démontée et remontée lors d’une opération de maintenance par exemple, pour remplacer typiquement le filtre 36 par un nouveau.
La cassette 38 a une forme générale cylindrique et comprend une entrée annulaire d’air 38a située dans sa partie inférieure, sa partie supérieure étant fixée au boîtier et s’étendant autour de l’entrée 26 située sur une paroi inférieure de la cassette 38.
Le filtre 36 a une forme annulaire et est monté fixement dans la cassette 38.
La cassette 38 est amovible et peut donc être montée sur le boîtier en vue du fonctionnement de l’instrument 10 selon le premier mode et être démontée et retirée du boîtier en vue du fonctionnement de l’instrument selon le second mode.
Lorsque le second mode de l’instrument est activé, la cassette 38 est donc absente et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour provoquer le passage du flux d’air F à travers l’entrée 26 jusqu’à la sortie 28.
Lorsque le premier mode de l’instrument est activé, la cassette 38 est présente et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour que le flux d’air F1 passe à travers l’entrée 38a, le filtre 26, l’entrée 26 puis la sortie 28.
Les figures 10 à 13 représentent un cinquième mode de réalisation de l’instrument 10.
Dans ce mode de réalisation, le filtre 36 ou la cartouche 38 est situé dans une cassette 38 rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier 12. Dans l’exemple représenté, la cassette 38 est fixée sur une paroi inférieure du boîtier, de façon à recouvrir l’entrée 26. La fixation de la cassette au boîtier peut être réalisée par tout moyen approprié et par exemple par des vis. La cassette 38 est de préférence amovible et peut donc être démontée et remontée lors d’une opération de maintenance par exemple, pour remplacer typiquement le filtre 36 par un nouveau.
La cassette 38 a une forme générale cylindrique et comprend une entrée d’air 38a située en regard de l’entrée 26 et située sur une paroi inférieure de la cassette 38.
Le filtre 36 ou la cartouche a une forme annulaire et est sectorisé en plusieurs morceaux 36a. Chacun de ces morceaux 36a est mobile entre deux positions dans la cassette 38. Le déplacement des morceaux de filtre 38a a lieu dans l’exemple représenté dans un plan horizontal, depuis une position de non filtrage (figures 10, 11a et 12a) jusqu’à une position de filtrage (figures 13, 11b et 12b). Chaque morceau 38a est apte à se déplacer radialement depuis une position rapprochée les uns des autres vers un axe A vertical et aligné avec les entrées 26, 38a, jusqu’à une position écartée les uns des autres et de l’axe A.
Dans la position des figures 10, 11a et 12a, les morceaux de filtre 36a sont situés tout autour de l’entrée 38a et ne gênent pas le passage du flux d’air F à travers les entrées 38a, 26. On comprend donc que cette position du filtre correspond au second mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre 24 n’est pas filtré.
Dans la position des figures 13, 11b et 12b, les morceaux de filtre 36a recouvrent l’entrée 38a. On comprend donc que cette position du filtre correspond au premier mode précité dans lequel l’air alimentant la chambre 24 est filtré.
Les morceaux de filtre 36a peuvent être déplacés manuellement ou par un actionneur 51 (figure 11b).
Lorsque le second mode de l’instrument est activé, le filtre 36 est dans la position figures 10, 11a et 12a et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour provoquer le passage du flux d’air F à travers les entrées 38a, 26 jusqu’à la sortie 28.
Lorsque le premier mode de l’instrument est activé, le filtre 36 est dans la position des figures 13, 11b et 12b et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour que le flux d’air F1 passe à travers l’entrée 38a, le filtre 36, l’entrée 26 puis la sortie 28.
Les figures 14 et 15 représentent un sixième mode de réalisation de l’instrument 10.
Dans ce mode de réalisation, le filtre 52 ou la cartouche est situé dans la chambre 24 du boîtier 12. Il n’est donc pas nécessaire de prévoir une cassette 38 rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier.
Dans l’exemple représenté, le filtre 52 est porté par le support 32 des capteurs de mesure 16-22. Le filtre 52 est situé dans un corps cylindrique 54 qui est équipé à chacune de ses extrémités d’un ventilateur à hélice 56, 58.
Le corps 54 a de préférence une forme et des dimensions similaires à celles des capteurs 16-22 de façon à pouvoir être engagé dans un des orifices 34 du support 32 et à y être fixé en porte-à-faux, comme c’est le cas des capteurs 16-22.
Lorsque le second mode de l’instrument 10 est activé, les ventilateurs 56, 58 du filtre 52 sont inactifs et le ventilateur 29 du boîtier est actif pour provoquer le passage du flux d’air F à travers l’entrée 26, dans le support 32, puis à travers la sortie 28.
Lorsque le premier mode de l’instrument est activé, les ventilateurs 56, 58 du filtre 52 sont activés et le ventilateur 29 du boîtier peut être inactif pour que le flux d’air F1 soit forcé par ces ventilateurs à passer à travers le filtre 52. Cet air peut pénétrer dans le boîtier par l’intermédiaire de l’entrée 26 voire également de la sortie 28, l’idée étant ici de gaver l’intérieur du support 32 avec de l’air filtré après passage à travers le filtre 52.
Dans l’ensemble des modes de réalisation décrits, le second mode permet de mesurer les concentrations Czéro des capteurs et de communiquer cette valeur au système 23. Ces mesures peuvent être réalisées à intervalles de temps réguliers, par exemple une fois par jour, par semaine ou par mois. Les concentrations mesurées Cmesurée sont alors corrigées par Czéro, comme évoqué dans ce qui précède, sur la base du Czéro mesuré le jour même ou dans la semaine ou le mois courant.
La correction peut être faite par le système 23 lui-même qui agit alors comme une unité de calcul. En variante, les mesures Cmesurée et Czéro pourraient être transmises par le système 23 et via l’antenne 25 à un autre dispositif de communication à distance ou à un réseau de communication sans fil, de façon à ce que le calcul de Créel soit fait postérieurement à la transmission des informations par l’instrument 10. Le système 23 et l’antenne 25 agiraient alors comme une unité de communication sans fil.
Claims (16)
- Instrument (10) de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air, cet instrument comportant :
- un boîtier (12) comportant une chambre interne (24), une entrée d’air (26) dans la chambre, et une sortie d’air (28) de la chambre,
- au moins un ventilateur à hélice (29) configuré pour forcer la circulation de l’air dans la chambre, depuis son entrée jusqu’à sa sortie,
- plusieurs capteurs de mesure (14-22) des concentrations de plusieurs composants dans l’air traversant la chambre, ces capteurs étant logés dans la chambre et étant configurés pour fournir des valeurs indicatives de ces concentrations,
- Instrument (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un filtre (36) est situé dans une cassette (38) rapportée et fixée à l’extérieur du boîtier (12).
- Instrument (10) selon la revendication 2, dans lequel la cassette (38) est amovible et configurée pour être fixée sur le boîtier (12) lors du premier mode et retirée du boîtier lors du second mode.
- Instrument (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la cassette (38) recouvre l’entrée d’air (26) du boîtier et comprend elle-même au moins une entrée d’air (38a, 38b).
- Instrument (10) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel la cassette (38) renferme au moins un ventilateur à hélice (42).
- Instrument (10) selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel ledit au moins un filtre (36) est fixe dans la cassette (38) qui comprend un volet (40, 50) mobile depuis une première position correspondant au premier mode jusqu’à une seconde position correspondant au second mode.
- Instrument (10) selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel ledit au moins un filtre (36) est mobile dans la cassette (38) depuis une première position correspondant au premier mode jusqu’à une seconde position correspondant au second mode.
- Instrument (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel il comprend un actionneur (41, 51) de déplacement du volet (40, 50) ou dudit au moins un filtre (36) entre ses deux positions.
- Instrument (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un filtre (36) est situé dans la chambre (24).
- Instrument (10) selon la revendication 9, dans lequel ledit au moins un filtre (36) et lesdits capteurs (16-22) sont portés par un même support (32) situé dans la chambre (24).
- Instrument (10) selon la revendication 10, dans lequel ledit support (32) a une forme générale tubulaire et définit un passage interne de circulation de l’air depuis l’entrée (26) jusqu’à la sortie (28) de la chambre (24), ce support comportant une paroi (32a) comportant des orifices (34) d’emboitement dudit au moins un filtre et desdits capteurs.
- Instrument (10) selon la revendication 11, dans lequel ledit au moins un filtre (36) et lesdits capteurs (16-22) ont des formes générales cylindriques et sont montés en porte-à-faux sur ledit support (32).
- Instrument (10) selon la revendication 12, dans lequel ledit au moins un filtre (36) est logé dans un corps cylindrique (54) équipé à chacune de ses extrémités d’un ventilateur à hélice (56, 58).
- Instrument (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il est équipé de plusieurs capteurs (16-22) configurés pour mesurer les concentrations de plusieurs composants choisis parmi : CH4, CO, CO2, COV, H2S, NH3, NO, NO2, O3, SO2.
- Instrument (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend une unité de calcul qui est reliée auxdits capteurs (14-22) et qui est configurée pour calculer les concentrations réelles des composants en soustrayant les concentrations réduites ou nulles mesurées lors du premier mode aux concentrations mesurées lors du second mode.
- Instrument (10) selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel il comprend une unité de communication sans fil à distance qui est reliée auxdits capteurs (16-22) et qui est configurée pour transmettre les concentrations des composants mesurées lors des premier et second modes.
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|---|---|---|---|
| FR2004481A FR3109997B1 (fr) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | Instrument de mesure des concentrations de plusieurs composants dans l’air |
Applications Claiming Priority (2)
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| FR2004481 | 2020-05-06 | ||
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05137932A (ja) * | 1991-11-20 | 1993-06-01 | Nippondenso Co Ltd | 空気清浄器 |
| WO2014059479A1 (fr) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | Xtralis Technologies Ltd | Capacité d'adressage en détection de particule |
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| WO2017194541A1 (fr) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Nanoinspect | Cassette amovible pour appareil de prelevement de nanoparticules presents dans un aerosol, et ensemble de filtration pour une telle cassette |
-
2020
- 2020-05-06 FR FR2004481A patent/FR3109997B1/fr active Active
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|---|---|
| FR3109997B1 (fr) | 2022-05-20 |
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