WO2013182822A1 - Procédé et dispositif de mesure continue et sans maintenance de particules dans l'air - Google Patents

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Bruno Aubert
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    • G01N2015/0261—Investigating particle size or size distribution with mechanical, e.g. inertial, classification, and investigation of sorted collections using impactors

Definitions

  • the subject of the present invention is a method and a device for continuous and maintenance-free measurement of particles in the air.
  • the present invention applies, especially to systems to prevent people, including people with fragile health, risks incurred if they expose themselves to too polluted air. It is noted that the particles considered can be solid or liquid.
  • the present invention aims, in particular, to instantaneously detect, in the immediate environment of a user, particulate pollutants of a predetermined size suspended in air, the quantity of which would be greater than a predetermined limit value, by example provided by the public health services, and to warn that user.
  • PM10 particles smaller than 10 ⁇
  • PM2.5 ultrafine particles but they generally represent a small, not necessarily constant, of all particles.
  • the knowledge of only PM10 particles does not allow to have an idea of the PM2.5 particle concentration, the most dangerous.
  • filters Another technique is to use filters. But these filters clog quickly and / or see their ability to let only the particles to be measured to degrade. There are also cyclone separators but these, beyond the fact that they have a significant footprint, require a speed and especially a high air pressure that require the implementation of air pumps that consume energy and therefore hardly compatible with a nomadic use.
  • the present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
  • the present invention aims, in a first aspect, a device for measuring the amount of particles in the air, which comprises:
  • a virtual multi-branch impactor positioned on the air path, upstream of the suction means, for separating particles of different dimensions
  • a filter configured to retain particles that must not be measured
  • a means for measuring the quantity of particles leaving at least one branch of the virtual impactor including at least one branch of the virtual impactor provided with a filter.
  • the particles of different dimensions are separated on two branches of the virtual impactor, the particles are filtered on at least one of these branches and the amount of residual particles is measured. It is thus possible, at very low cost, to measure the level of particles in a range of dimensions, in particular the rate of particles of smaller dimensions.
  • the device of the present invention had an efficiency greater than 80% compared to the efficiency of a conventional sampling head, close to 50%.
  • the device that is the subject of the present invention comprises means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor upstream of the suction means.
  • a single suction means for example a single fan or a single mini-pump, may be sufficient to operate the device.
  • particles of smaller dimensions which would have followed the path of larger particles, pass through the filter that holds the larger particles and can be measured.
  • the means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor upstream of the suction means is positioned upstream of the means for measuring the quantity of particles.
  • the measuring means can measure the quantity of all the particles passing through the device.
  • the means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor upstream of the suction means is positioned downstream of the means for measuring the quantity of particles.
  • the measuring means can measure the quantity of the only particles according to one of the branches of the virtual impactor, in the particle size range that this branch selects.
  • a single suction means for example a single fan or a single mini-pump, may be sufficient to operate the device.
  • particles of smaller dimensions which would have followed the path of larger particles, pass through the filter that holds the larger particles and can be measured.
  • a pipe of the air flow entering the measuring means is substantially oriented perpendicular to the plane of air flow in the virtual impactor.
  • the suction means is a single fan or a single pump configured to draw air into each of the branches of the virtual impactor.
  • the filter is made of hydrophilic material to dampen the variations of humidity of the air.
  • the air suction means is positioned downstream of the measuring means, on the air path.
  • the virtual impactor includes: a first part configured to orient at least part of the air flow entering in a first direction and
  • a second part configured to separate the flow of air directed in the first direction between:
  • the virtual impactor is particularly compact, the particles of smaller dimensions along the path having the highest angle.
  • the first portion separates the incoming air flow into two air streams oriented symmetrically with respect to a plane of symmetry and the second portion has a symmetrical shape with respect to said plane of symmetry.
  • the air path section between the first and second portions is increasing along the air path.
  • the effectiveness of the virtual impactor is improved because the smaller sized particles have a speed that reduces along the virtual impactor.
  • the means for measuring the quantity of particles is a nephelometer
  • the means for measuring the quantity of particles is configured to perform optical counting
  • the means for measuring the quantity of particles is configured to perform a beta absorption on a collector filter
  • the means for measuring the quantity of particles is configured to determine a change in mass of an oscillating piece or
  • the means for measuring the quantity of particles is configured to measure a condensation of the particles.
  • each filter configured to retain particles that are not to be measured is placed on each leg of the virtual impactor carrying the medium-sized particles.
  • the device which is the subject of the present invention further comprises an electronic circuit equipped with a microprocessor configured to compare the value of the particulate concentration measured by the means for measuring the quantity of particles with at least one value. predetermined limit and to issue an alert signal if exceeding a said limit value.
  • the user especially if his health is fragile, can be alerted that the particle rate exceeds a recommended limit value.
  • the device that is the subject of the present invention comprises a single power supply and data transmission connector representative of the measurement made by the measuring means.
  • the device of the present invention can be connected to a computer, possibly portable computer tablet and / or a cell phone.
  • the present invention aims a method for measuring the amount of particles in the air, which comprises:
  • a filtering step on at least one of said branches, with a filter configured to retain particles that must not be measured and
  • the present invention aims at a device for measuring the quantity of particles in the air, which comprises:
  • an air suction means for measuring the particle content
  • a virtual multi-branch impactor positioned on the air path, upstream of the suction means, for separating particles of different dimensions
  • a pipe of the air flow entering the measuring means is substantially oriented perpendicular to the plane of air flow in the virtual impactor.
  • the present invention is directed to a device for measuring the amount of particles in the air, which comprises:
  • a virtual multi-branch impactor positioned on the air path, upstream of the suction means, for separating particles of different dimensions
  • suction means is unique and is configured to draw air into each of the branches of the virtual impactor.
  • FIG. 1 schematically represents, in a section C-C, from above, a first particular embodiment of the device that is the subject of the present invention
  • FIG. 2 schematically represents, in a section AA, the device illustrated in FIG.
  • FIG. 3 schematically represents, in a section BB, the device illustrated in FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 represents, in the form of a logic diagram, steps for implementing the method that is the subject of the present invention
  • FIG. 5 represents, schematically and in sectional view, a second particular embodiment of the device that is the subject of the present invention.
  • the device 10 for measuring the amount of particles in the air comprises, in a housing 1 1:
  • a virtual impactor consisting of two parts 12 and 13, with several branches symbolized by arrows 17 and 18, virtual impactor positioned on the air path, upstream of the suction means 19, to separate particles of different dimensions,
  • a filter 14 configured to retain particles that must not be measured
  • the device measures three centimeters by four centimeters. Its height is five millimeters.
  • An air flow 16 enters the housing 1 1 through the action of a miniature fan 19, preferably a single fan or a single mini pump, a flow rate of one to five liters / minute, positioned in the outlet 15.
  • This air outlet 15 is preferably orthogonal to the plane of air flow in the impactor 12, 13.
  • Part 12 is a flow concentrator 12, which focuses the air entering a vein just before encountering the flow separator 13.
  • the virtual impactor 12, 13 comprises, in this embodiment:
  • a first portion 12 configured to orient at least a portion of the incoming airflow in a first direction
  • a second part 13 configured to separate the flow of air oriented in the first direction between:
  • the virtual impactor is particularly compact, the particles of smaller dimensions along the path having the highest angle.
  • the first portion 12 separates the incoming air flow into two air streams oriented symmetrically with respect to a plane of symmetry and the second portion has a symmetrical shape with respect to said plane of symmetry. The risk of clogging the virtual impactor is thus reduced by the multiplicity of paths.
  • the flow separator 13 is positioned above the orthogonal suction outlet 15 so that the outlet 15 is separated into two parts of different areas and whose ratio of the rear surfaces (for the airflow 18) over before (for the air flow 17) is between 1, 1 and 20.
  • the smaller part of the suction outlet 15 draws the secondary air stream 18, which does not undergo a deflection at the flow separator 13.
  • the largest part of the suction outlet 15 draws the flow main air 17 which has undergone the greatest deviation at the separator 13.
  • the precise dimensions of the concentrator 12, the separator 13 and the housing 1 1 thus allow large particles continue their course substantially rectilinearly into the filter 14 where they will be stopped. Conversely, the fine particles, entrained by the air flow 17, pass directly into the suction outlet 15.
  • the measuring means is located in or opposite the suction outlet 15.
  • Each filter 14 configured to retain particles that must not be measured is placed on each branch of the virtual impactor carrying the particles with the average dimensions are the highest, to measure only the amount of smaller particles, which are the most dangerous for the man.
  • the suction means 19 is preferably located downstream of the measuring means 20.
  • the particles do not pass into the suction means 19 before entering the measuring means 20. It is thus avoided that shear forces at the blades of the fans (whose speed may be greater than 20 m / s) or at the level of the pump membrane lead to the fractionation of the particles, or even to their evaporation in case of liquid particles, which would distort the measurement, possibly by a factor of two to three.
  • the means 20 for measuring the quantity of particles is a nephelometer
  • the means 20 for measuring the quantity of particles is configured to perform optical counting
  • the means 20 for measuring the quantity of particles is configured to perform a beta absorption on a collecting filter
  • the means 20 for measuring the quantity of particles is configured to determine a change in mass of an oscillating piece or
  • the means 20 for measuring the quantity of particles is configured to measure condensation of the particles.
  • the measurement of the quantity of particles has the precision of the physical principle thus used.
  • a more elaborate version of the device implements a virtual impactor with three branches, to allow the measurement of several granulometric slices such as PM1 particles and PM2.5 particles.
  • the filter 14 is made of hydrophilic material so that the flow of air 18 which passes through is buffered in moisture. It avoids the artifacts often observed in the measurement of particles, namely that in case of sudden change in humidity, especially when passing from the inside of a building to the outside, the particle size may vary abruptly. and temporarily involving measurement errors.
  • the filter 14 ends up clogging and must then be changed, but the very low costs achieved make it possible to consider replacing purely and simply the entire device every year or every two years, in order to avoid a re-calibration that would have been more expensive.
  • the term "maintenance free" of the present invention then corresponds to a lack of maintenance during the lifetime of the device.
  • the device 10 also implements a device for measuring the concentration of particles such as a nephelometer, an electronic circuit equipped with a microprocessor making it possible to compare the values of particulate concentrations with the regulatory thresholds of the pollutants and to alert the persons individually. Exceeding an air pollution threshold, harmful to health.
  • a visual alarm (a light-emitting diode, a liquid crystal display), audible (buzzer) or vibrating (vibrator), reliable is given by an electronic circuit managing the levels of alerts.
  • a first application is an individual alert device worn on the wrist or belt, which alerts asthmatics or cardiovascular patients to the presence of a peak of pollution to particles or pollens so that they adapt their activity and thus reduce the risk of asthma attacks or infarcts, respectively.
  • a second application of the device is home automation, the device being powered by a USB type connector and regularly transmitting measurement results to a central monitoring of a local, for example professional to prevent its occupants from a peak pollution .
  • the small size and low cost of the device 10 also allows it to be used in all air conditioning systems to warn of the need to increase ventilation or change the filter.
  • Other implementation details of embodiments of the device that is the subject of the present invention are given below.
  • the virtual impactor 12, 13 separates the particles of different dimensions on at least two branches.
  • the particles are filtered on at least one of these branches and the amount of residual particles is measured. It is thus possible, at very low cost, to measure the level of particles in a range of dimensions, in particular the rate of particles of smaller dimensions.
  • a means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor upstream of the particle quantity measuring means makes it possible to use only a single fan or a single mini-pump. The cost of the device is thus further reduced and its compactness is improved.
  • particles of smaller dimensions which would have followed the path of larger particles, pass through the filter that holds the larger particles and can be measured.
  • a ducting of the air flow entering the measuring means is substantially oriented perpendicularly to the air circulation plane in the virtual impactor, which improves the air flow. compactness of the device.
  • the device of the present invention further comprises an electronic circuit (not shown) having a microprocessor configured to compare the particle concentration value measured by the particle quantity measuring means. with at least one predetermined limit value and for issuing an alert signal if a said limit value is exceeded.
  • the user especially if his health is fragile, can be alerted that the particle rate exceeds a recommended limit value.
  • the device which is the subject of the present invention comprises a single power supply and data transmission connector representative of the measurement made by the measuring means.
  • the device which is the subject of the present invention can thus be connected to a computer, possibly portable, to a computer tablet and / or to a cellular telephone, by a USB type connector.
  • a computer possibly portable, to a computer tablet and / or to a cellular telephone, by a USB type connector.
  • only the fine particles passing through one of the branches of the virtual impactor are measured, preferably by positioning the measuring means before the meeting of the air flows by the single suction means or by providing two suction means. In these two cases, preferably, the direction of the air flow entering the measuring means is substantially perpendicular to the plane of the air flows in the virtual impactor.
  • the method for measuring the amount of particles in the air comprises:
  • the transmission of the measured data is done via a single connector serving both to power the device and to the transmission of data and program updates, for example according to the USB standart (acronym Universal Serial Bus for universal serial bus, connector standard).
  • the device also comprises a battery recharged by this connector and a temporary storage memory of the collected data and the crossing of limit values. Tests have shown that the device and method of the present invention have an efficiency greater than 80% compared to the efficiency of a conventional sampling head, close to 50%.
  • FIG. 5 shows, in the second embodiment 60 of the device forming the subject of the present invention, the same components as in the first embodiment 10, with the exception of the filter 14 and the measuring means 20.
  • the means 20 is replaced by a measuring means 61 which measures only the quantity of particles leaving the internal branch of the virtual impactor 12 and 13 conveying the air flow 17.
  • FIG. 6 shows, in the third embodiment 70 of the device that is the subject of the present invention, the same components as in the first embodiment 10, with the exception of the measuring means 20, which is replaced by a means measurement 71 which measures only the amount of particles leaving the outer branch of the virtual impactor 12 and 13 conveying the air flow 18.
  • the device 10, 60 or 70 for measuring the amount of particles in the air comprises:
  • a virtual impactor 12 and 13 with several branches positioned on the air path, upstream of the suction means, for separating particles of different dimensions,
  • a pipe of the air flow entering the measuring means 61 is substantially oriented perpendicularly to the plane of air flow in the virtual impactor 12 and 13.
  • the device 10, 60 or 70 for measuring the amount of particles in the air comprises:
  • a suction means 19 for the air whose particle content is to be measured a virtual impactor 12 and 13 with several branches positioned on the air path, upstream of the suction means, for separating particles of different dimensions,
  • suction means 19 is unique and is configured to draw air into each of the branches of the virtual impactor 12 and 13.
  • the device that is the subject of the invention comprises means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor 12 and 13 upstream of the suction means.
  • this means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor 12 and 13 upstream of the suction means 19 is positioned upstream of the measuring means 20 of the quantity of particles.
  • this means for joining the air passing through at least two branches of the virtual impactor 12 and 13 upstream of the suction means is positioned downstream of the measuring means 61 or 71. the amount of particles.
  • the device is provided, for at least two branches of the virtual impactor 12 and 13, a measuring means 61 and 71 for the amount of particles leaving each of said branches of the virtual impactor, each measuring means 61 and 71 providing a signal representative of a quantity of particles in a different range of particle sizes.

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Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE MESURE CONTINUE ET SANS MAINTENANCE
DE PARTICULES DANS L'AIR
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objets un procédé et un dispositif de mesure continue et sans maintenance de particules dans l'air. La présente invention s'applique, notamment aux systèmes pour prévenir les personnes, notamment les personnes ayant une santé fragile, des risques encourus si elles s'exposent à un air trop pollué. On note que les particules considérées peuvent être solides ou liquides. La présente invention vise, en particulier, à détecter instantanément, dans l'environnement immédiat d'un utilisateur, les polluants particulaires d'une taille prédéterminée en suspension dans l'air, dont la quantité serait supérieure d'une valeur limite prédéterminée, par exemple fournie par les services de santé publique, et à avertir cet utilisateur.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu que, pour pouvoir mesurer les particules, la plupart des appareils doivent préalablement opérer une classification de celles-ci afin de ne mesurer qu'une tranche granulométrique. En effet, les particules, au-delà de leur toxicité chimique présentent un risque plus ou moins important en fonction de leur taille. Les grosses particules d'un diamètre supérieur à 2,5 μιτι et inférieur à 10 μιτι sont, d'une part, arrêtée au niveau des voies respiratoires supérieures de l'homme et, d'autre part, sédimentent rapidement dans l'atmosphère et donc sont rapidement inoffensives.
A l'inverse, les particules très fines (inférieures à 2,5 μιτι, dénommées « PM2.5 ») voire ultrafines (inférieures à 1 μιη, dénommées « PM1 ») ne sont arrêtées qu'au niveau des voies inférieures très basses (au niveau des alvéoles) et peuvent donc passer directement dans le sang. Ce qui présente un risque d'autant plus dangereux que les particules sont chimiquement toxiques ou se trouvent en présence d'autres polluants (l'Europe a annoncé 348 000 morts prématurées par an liées à ces particules). De surcroit, les particules très fines ou ultrafines ne sédimentent pratiquement pas et se retrouvent pendant un temps très long en suspension dans l'air.
Bien entendu, la mesure des particules de dimensions inférieures à 10 μιτι (dénommées « PM10 ») intègre bien les particules ultrafines PM2.5 mais ces dernières ne représentent généralement qu'une faible part, pas forcément constante, de l'ensemble des particules. La connaissance des seules particules PM10 ne permet donc pas d'avoir une idée de la concentration en particules PM2.5, les plus dangereuses.
Il est donc nécessaire pour pouvoir mesurer les particules PM2.5 (voire les particules PM1 ) de les séparer des particules plus grosses.
Cette opération peut être réalisée grâce à des impacteurs qui arrêtent les grosses particules et laisser passer les plus fines. Malheureusement, cette technique présente l'inconvénient que l'impacteur perd rapidement son efficacité au fur et à mesure de l'impact des particules. Il faut alors nettoyer et/ou régénérer l'impacteur périodiquement ce qui est une opération coûteuse en temps et peu accessible au grand public.
Une autre technique consiste à utiliser des filtres. Mais ces filtres se colmatent rapidement et/ou voient leur capacité à laisser passer seulement les particules à mesurer se dégrader. Il existe également les séparateurs cycloniques mais ceux-ci, au-delà du fait qu'ils présentent un encombrement significatif, requièrent une vitesse et surtout une pression d'air importantes qui nécessitent la mise en œuvre de pompes à air consommatrices d'énergie et donc difficilement compatible avec un usage nomade.
Enfin, comme décrit dans le brevet US 8,104,362 « In-Line Virtual Impactor for Scalping Large », il existe des impacteurs virtuels qui présentent l'avantage de ne plus avoir de surface d'impactage mais qui doivent mettre en œuvre deux aspirations indépendantes dont celle qui est en charge de l'aspiration des grosses particules qui doit être dirigée en dehors du système de mesure.
Ces deux aspirations indépendantes complexifient le système et ne permettent pas d'envisager une miniaturisation de l'appareil.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, la présente invention vise, selon un premier aspect, un dispositif de mesure de quantité de particules dans l'air, qui comporte :
- un moyen d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- un impacteur virtuel à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- sur au moins une des dites branches, un filtre configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées et
- un moyen de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel dont au moins une branche de l'impacteur virtuel munie d'un filtre.
Grâce à ces dispositions, on sépare les particules de différentes dimensions sur deux branches de l'impacteur virtuel, on filtre les particules sur au moins une de ces branches et on mesure la quantité de particules résiduelle. On peut ainsi, à très faible coût, mesurer le taux de particules dans une gamme de dimensions, notamment le taux de particules de plus faibles dimensions.
Les inventeurs ont constaté que le dispositif objet de la présente invention avait une efficacité supérieure à 80 % à comparer à l'efficacité d'une tête de prélèvement classique, proche de 50 %.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen d'aspiration.
Grâce à ces dispositions, un seul moyen d'aspiration, par exemple un seul ventilateur ou une seule minipompe, peut suffire à faire fonctionner le dispositif. De plus, les particules de plus petites dimensions, qui auraient suivi le chemin des particules de plus grandes dimensions, traversent le filtre qui retient les particules de plus grandes dimensions et peuvent être l'objet de la mesure.
Dans des modes de réalisation, le moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen d'aspiration est positionné en amont du moyen de mesure de la quantité de particules.
Grâce à ces dispositions, le moyen de mesure peut mesurer la quantité de toutes les particules traversant le dispositif. Dans des modes de réalisation, le moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen d'aspiration est positionné en aval du moyen de mesure de la quantité de particules.
Grâce à ces dispositions, le moyen de mesure peut mesurer la quantité des seules particules suivant l'une des branches de l'impacteur virtuel, dans la plage de dimensions de particules que cette branche sélectionne.
Grâce à ces dispositions, un seul moyen d'aspiration, par exemple un seul ventilateur ou une seule minipompe, peut suffire à faire fonctionner le dispositif. De plus, les particules de plus petites dimensions, qui auraient suivi le chemin des particules de plus grandes dimensions, traversent le filtre qui retient les particules de plus grandes dimensions et peuvent être l'objet de la mesure.
Dans des modes de réalisation, une canalisation du flux d'air entrant dans le moyen de mesure est sensiblement orientée perpendiculairement au plan de circulation de l'air dans l'impacteur virtuel.
Grâce à ces dispositions, la compacité du dispositif est améliorée.
Dans des modes de réalisation, le moyen d'aspiration est un unique ventilateur ou une unique pompe configuré pour aspirer l'air dans chacune des branches de l'impacteur virtuel.
Grâce à ces dispositions, le coût du dispositif objet de la présente invention est encore réduit.
Dans des modes de réalisation, le filtre est constitué pour partie de matériau hydrophile en vue d'amortir les variations d'humidité de l'air.
Grâce à ces dispositions, l'influence des variations d'humidité de l'air sur le résultat de la mesure est réduite. En particulier, quand un utilisateur passe de l'intérieur d'un bâtiment à l'extérieur, la variation brutale du taux d'humidité de l'air est atténuée au niveau de la mesure.
Dans des modes de réalisation, le moyen d'aspiration de l'air est positionné en aval du moyen de mesure, sur le chemin de l'air.
Grâce à ces dispositions, on évite que les risques de destruction ou d'évaporation des particules à mesurer au niveau du moyen d'aspiration ne perturbent la mesure.
Dans des modes de réalisation, l'impacteur virtuel comporte : - une première partie configurée pour orienter au moins une partie du flux d'air entrant dans une première direction et
- une deuxième partie configurée pour séparer le flux d'air orienté dans la première direction entre :
- un flux d'air faisant un premier angle avec ladite direction et portant des particules de premières dimensions et
- un flux d'air faisant un deuxième angle, supérieur au premier angle, portant des particules dont les dimensions sont, en moyenne, supérieure à la dimension moyenne des particules de premières dimensions.
Ainsi, l'impacteur virtuel est particulièrement compact, les particules de plus petite dimensions suivant le chemin présentant l'angle le plus élevé.
Dans des modes de réalisation, la première partie sépare le flux d'air entrant en deux flux d'air orientés symétriquement par rapport à un plan de symétrie et la deuxième partie présente une forme symétrique par rapport au dit plan de symétrie.
Grâce à ces dispositions, le risque de colmatage de l'impacteur virtuel est réduit par la multiplicité de chemins.
Dans des modes de réalisation, la section du chemin de l'air entre la première et la deuxième partie est croissante le long du chemin de l'air.
Grâce à ces dispositions, l'efficacité de l'impacteur virtuel est améliorée du fait que les particules de plus petites dimensions ont une vitesse qui réduit le long de l'impacteur virtuel.
Dans des modes de réalisation :
- le moyen de mesure de la quantité de particules est un néphélomètre,
- le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour réaliser un comptage optique,
- le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour réaliser une absorption béta sur un filtre collecteur,
- le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour déterminer un changement de masse d'une pièce oscillante ou
- le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour mesurer une condensation des particules.
Grâce à chacune de ces dispositions, la mesure de la quantité de particules présente la précision du principe physique utilisé. Dans des modes de réalisation, chaque filtre configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées est placé sur chaque branche de l'impacteur virtuel véhiculant les particules dont les dimensions moyennes sont les plus élevées.
Grâce à ces dispositions, on ne mesure que la quantité de particules de plus petites dimensions, qui sont les plus dangereuses pour l'homme.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte, en outre, un circuit électronique doté d'un microprocesseur configuré pour comparer la valeur de concentration particulaire mesurées par le moyen de mesure de la quantité de particules avec au moins une valeur limite prédéterminée et pour faire émettre un signal d'alerte en cas de dépassement d'une dite valeur limite.
Grâce à ces dispositions, l'utilisateur, notamment si sa santé est fragile, peut être alerté que le taux de particules dépasse une valeur limite recommandée.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un connecteur unique d'alimentation électrique et de transmission de données représentatives de la mesure effectuée par le moyen de mesure.
Grâce à ces dispositions, le dispositif objet de la présente invention peut être connecté à une ordinateur, éventuellement portable, à une tablette informatique et/ou à un téléphone cellulaire.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de mesure de quantité de particules dans l'air, qui comporte :
- une étape d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- une étape de séparation de particules en fonction de leurs dimensions, en mettant en œuvre un impacteur virtuel à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont de l'aspiration,
- une étape de filtrage, sur au moins une des dites branches, avec un filtre configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées et
- une étape de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel dont au moins une branche de l'impacteur virtuel munie d'un filtre.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif de mesure de quantité de particules dans l'air, qui comporte :
- un moyen d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules, - un impacteur virtuel à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- un moyen de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel,
dans lequel une canalisation du flux d'air entrant dans le moyen de mesure est sensiblement orientée perpendiculairement au plan de circulation de l'air dans l'impacteur virtuel.
Selon un quatrième aspect, la présente invention vise un dispositif de mesure de quantité de particules dans l'air, qui comporte :
- un moyen d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- un impacteur virtuel à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- un moyen de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel,
dans lequel le moyen d'aspiration est unique et est configuré pour aspirer l'air dans chacune des branches de l'impacteur virtuel.
Les avantages, buts et caractéristiques de ce procédé et de ces dispositifs objets des deuxième à quatrième aspect de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet du premier aspect de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement, selon une coupe C-C, de dessus, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 2 représente schématiquement, selon une coupe A-A, le dispositif illustré en figure 1 , - la figure 3 représente schématiquement, selon une coupe B-B, le dispositif illustré en figures 1 et 2,
- la figure 4 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes de mise en œuvre du procédé objet de la présente invention,
- la figure 5 représente, schématiquement et en vue en coupe, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention et
- la figure 6 représente, schématiquement et en vue en coupe, un troisième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
On note, dès à présent, que les figures 1 à 3 ne sont pas à l'échelle et que les capots, boîtiers ou couvercles de fermeture, alimentations électriques, circuits de traitement de données et connecteurs de communication, n'y sont pas représentés.
Comme représenté en figures 1 à 3, dans un mode de réalisation, le dispositif 10 de mesure de quantité de particules dans l'air, comporte, dans un boîtier 1 1 :
- un moyen d'aspiration 19 de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- un impacteur virtuel constitué de deux pièces 12 et 13, à plusieurs branches symbolisées par des flèches 17 et 18, impacteur virtuel positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration 19, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- sur au moins une des dites branches 18, un filtre 14 configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées et
- un moyen de mesure 20 de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel, dont au moins une branche 18 de l'impacteur virtuel munie d'un filtre 14.
Par exemple, le dispositif mesure trois centimètres par quatre centimètres. Sa hauteur est de cinq millimètres.
Un flux d'air 16 entre dans le boîtier 1 1 grâce à l'action d'un ventilateur miniature 19, préférentiellement un seul ventilateur ou une seule mini pompe, d'un débit de un à cinq litres/minute, positionné dans la sortie d'air 15. Cette sortie d'air 15 est, préférentiellement, orthogonale au plan de circulation d'air dans l'impacteur 12, 13. La partie 12 est un concentrateur de flux 12, qui focalise l'air entrant dans une veine juste avant de rencontrer le séparateur de flux 13.
L'impacteur virtuel 12, 13 comporte, dans ce mode de réalisation :
- une première partie 12 configurée pour orienter au moins une partie du flux d'air entrant dans une première direction et
- une deuxième partie 13 configurée pour séparer le flux d'air orienté dans la première direction entre :
- un flux d'air faisant un premier angle avec ladite direction et portant des particules de premières dimensions et
- un flux d'air faisant un deuxième angle, supérieur au premier angle, portant des particules dont les dimensions sont, en moyenne, supérieure à la dimension moyenne des particules de premières dimensions.
Ainsi, l'impacteur virtuel est particulièrement compact, les particules de plus petite dimensions suivant le chemin présentant l'angle le plus élevé.
Dans des modes de réalisation, la première partie 12 sépare le flux d'air entrant en deux flux d'air orientés symétriquement par rapport à un plan de symétrie et la deuxième partie présente une forme symétrique par rapport au dit plan de symétrie. Le risque de colmatage de l'impacteur virtuel est ainsi réduit par la multiplicité de chemins.
On observe, en figure 1 , que la section du chemin de l'air entre la première et la deuxième partie est croissante le long du chemin de l'air. L'efficacité de l'impacteur virtuel est ainsi améliorée du fait que les particules de plus petites dimensions ont une vitesse qui réduit le long de l'impacteur virtuel, au fur et à mesure de l'augmentation de la section.
Le séparateur de flux 13 est positionné au-dessus de la sortie orthogonale d'aspiration 15 de sorte que la sortie 15 est séparée en deux parties d'aires différentes et dont le rapport des surfaces arrière (pour le flux d'air 18) sur avant (pour le flux d'air 17) est compris entre 1 ,1 et 20.
La partie la plus petite de la sortie d'aspiration 15 aspire le flux d'air 18, secondaire, qui ne subit pas de déviation au niveau du séparateur de flux 13. La plus grosse partie de la sortie d'aspiration 15 aspire le flux d'air 17 principal qui a subi la plus forte déviation au niveau du séparateur 13. Les dimensions précises du concentrateur 12, du séparateur 13 et du boîtier 1 1 permettent ainsi aux grosses particules de continuer leur course de façon sensiblement rectiligne jusque dans le filtre 14 où elles vont être arrêtées. Inversement, les particules fines, entraînées par le flux d'air 17, passe directement dans la sortie d'aspiration 15. Le moyen de mesure est situé dans ou en regard de la sortie d'aspiration 15.
Chaque filtre 14 configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées est placé sur chaque branche de l'impacteur virtuel véhiculant les particules dont les dimensions moyennes sont les plus élevées, pour ne mesurer que la quantité de particules de plus petites dimensions, qui sont les plus dangereuses pour l'homme.
On observe, en figures 1 et 3, que le moyen d'aspiration 19 est préférentiellement situé en aval du moyen de mesure 20. Ainsi, les particules ne passent pas dans le moyen d'aspiration 19 avant d'entrer dans le moyen de mesure 20. On évite ainsi que des forces de cisaillement au niveaux des pales du ventilateurs (dont la vitesse peut être supérieure à 20 m/s) ou au niveau de la membrane de la pompe conduisent au fractionnement des particules, voire à leur évaporation en cas de particules liquides, ce qui fausserait la mesure, éventuellement d'un facteur de deux à trois.
Dans des modes de réalisation :
- le moyen 20 de mesure de la quantité de particules est un néphélomètre,
- le moyen 20 de mesure de la quantité de particules est configuré pour réaliser un comptage optique,
- le moyen 20 de mesure de la quantité de particules est configuré pour réaliser une absorption béta sur un filtre collecteur,
- le moyen 20 de mesure de la quantité de particules est configuré pour déterminer un changement de masse d'une pièce oscillante ou
- le moyen 20 de mesure de la quantité de particules est configuré pour mesurer une condensation des particules.
La mesure de la quantité de particules présente la précision du principe physique ainsi utilisé.
Une version plus élaborée du dispositif met en œuvre un impacteur virtuel à trois branches, pour permettre la mesure de plusieurs tranches granulométriques telles que les particules PM1 et les particules PM2.5. Avantageusement, le filtre 14 est en matériau hydrophile afin que le flux d'air 18 qui passe au travers soit tamponné en humidité. On évite ainsi les artefacts souvent observés dans la mesure des particules, à savoir qu'en cas de brusque changement d'humidité, notamment lors du passage de l'intérieur d'un bâtiment à l'extérieur, la taille des particules peut varier brusquement et temporairement impliquant des erreurs de mesure.
Bien entendu, le filtre 14 finit par se colmater et il faut alors le changer, mais les très faibles coûts atteints permettent d'envisager de remplacer purement et simplement l'ensemble du dispositif tous les ans ou tous les deux ans, afin d'éviter une re-calibration qui aurait été plus coûteuse. Le terme « sans maintenance » de la présente invention correspond alors à une absence de maintenance pendant la durée de vie du dispositif.
Le dispositif 10 met en œuvre également un appareil de mesure de la concentration des particules comme un néphélomètre, un circuit électronique doté d'un microprocesseur permettant de comparer les valeurs de concentrations particulaires avec les seuils réglementaires des polluants et d'alerter individuellement les personnes d'un dépassement d'un seuil de pollution de l'air, nuisible pour la santé.
Une alarme visuelle (une diode électroluminescente, un affichage à cristaux liquides), sonore (buzzer) ou vibrante (vibreur), fiable est donnée par un circuit électronique gérant les niveaux d'alertes.
Une première application est un dispositif d'alerte individualisée à porter au poignet ou à la ceinture, qui alerte les asthmatiques ou les malades cardio- vasculaires de la présence d'un pic de pollution aux particules ou de pollens afin qu'ils adaptent leur activité et réduisent ainsi les risques de crise d'asthme ou d'infarctus, respectivement.
Une deuxième application du dispositif est domotique, le dispositif étant alimenté par un connecteur de type USB et transmettant régulièrement des résultats de mesure à une centrale de surveillance d'un local, par exemple professionnel en vue de prévenir ses occupants d'un pic de pollution.
La faible taille et le coût réduit du dispositif 10 permettent également de l'employer dans tous les systèmes de conditionnement d'air afin d'avertir de la nécessité d'accroître la ventilation ou de changer le filtre. On donne, ci-dessous, d'autres détails d'implémentation de modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention.
L'impacteur virtuel 12, 13 sépare les particules de différentes dimensions sur au moins deux branches. On filtre les particules sur au moins une de ces branches et on mesure la quantité de particules résiduelle. On peut ainsi, à très faible coût, mesurer le taux de particules dans une gamme de dimensions, notamment le taux de particules de plus faibles dimensions.
Dans des modes de réalisation tels que celui illustré en figures 1 à 3, un moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen de mesure de la quantité de particules permet de n'utiliser qu'un seul ventilateur ou une seule minipompe. Le coût du dispositif est ainsi encore réduit et sa compacité est améliorée.
De plus, les particules de plus petites dimensions, qui auraient suivi le chemin des particules de plus grandes dimensions, traversent le filtre qui retient les particules de plus grandes dimensions et peuvent faire l'objet de la mesure.
Dans des modes de réalisation tels que celui illustré en figures 1 à 3, une canalisation du flux d'air entrant dans le moyen de mesure est sensiblement orientée perpendiculairement au plan de circulation de l'air dans l'impacteur virtuel, ce qui améliore la compacité du dispositif.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte, en outre, un circuit électronique (non représenté) doté d'un microprocesseur configuré pour comparer la valeur de concentration particulaire mesurées par le moyen 20 de mesure de la quantité de particules avec au moins une valeur limite prédéterminée et pour faire émettre un signal d'alerte en cas de dépassement d'une dite valeur limite. L'utilisateur, notamment si sa santé est fragile, peut ainsi être alerté que le taux de particules dépasse une valeur limite recommandée.
Préférentiellement, le dispositif objet de la présente invention comporte un connecteur unique d'alimentation électrique et de transmission de données représentatives de la mesure effectuée par le moyen de mesure. Le dispositif objet de la présente invention peut ainsi être connecté à une ordinateur, éventuellement portable, à une tablette informatique et/ou à un téléphone cellulaire, par un connecteur de type USB. On note que, en variante, seules les particules fines passant par l'une des branches de l'impacteur virtuel sont mesurées, préférentiellement en positionnant le moyen de mesure avant la réunion des flux d'air par le moyen d'aspiration unique ou en prévoyant deux moyens d'aspiration. Dans ces deux cas, préférentiellement, la direction du flux d'air entrant dans le moyen de mesure est sensiblement perpendiculaire au plan des flux d'air dans l'impacteur virtuel.
Comme on l'observe en figure 4, dans un mode de réalisation particulier, le procédé de mesure de quantité de particules dans l'air comporte :
- une étape 50 d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- une étape 51 de séparation de particules en fonction de leurs dimensions, en mettant en œuvre un impacteur virtuel à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont de l'aspiration,
- une étape 52 de filtrage, sur au moins une des dites branches, avec un filtre configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées,
- une étape 53 de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel dont au moins une branche de l'impacteur virtuel munie d'un filtre,
- une étape 54 de comparaison de la quantité de particules mesurée avec au moins une valeur limite prédéterminée, par exemple fournie par les autorités sanitaires et, éventuellement adaptées à l'état de santé du porteur du dispositif et
- une étape 55 d'émission d'une alerte lorsque la quantité de particules mesurée dépasse la valeur limite prédéterminée et de transmission des données mesurées.
Préférentiellement, la transmission des données mesurées se fait par l'intermédiaire d'un connecteur unique servant à la fois à l'alimentation du dispositif et à la transmission de données et de mises à jour de programmes, par exemple selon le standart USB (acronyme de Universal Sériai Bus pour bus série universel, norme de connecteur). Préférentiellement, le dispositif comporte aussi une batterie rechargée par ce connecteur et une mémoire de stockage temporaire des données recueillies et des franchissements de valeurs limites. Des tests ont montré que le dispositif et le procédé objets de la présente invention ont une efficacité supérieure à 80 % à comparer à l'efficacité d'une tête de prélèvement classique, proche de 50 %.
On observe, en figure 5, dans le deuxième mode de réalisation 60 du dispositif objet de la présente invention, les mêmes composants que dans le premier mode de réalisation 10, à l'exception du filtre 14 et du moyen de mesure 20. Le moyen de mesure 20 est remplacé par un moyen de mesure 61 qui ne mesure que la quantité de particules sortant de la branche interne de l'impacteur virtuel 12 et 13 véhiculant le flux d'air 17.
On observe, en figure 6, dans le troisième mode de réalisation 70 du dispositif objet de la présente invention, les mêmes composants que dans le premier mode de réalisation 10, à l'exception du moyen de mesure 20, qui est remplacé par un moyen de mesure 71 qui ne mesure que la quantité de particules sortant de la branche externe de l'impacteur virtuel 12 et 13 véhiculant le flux d'air 18.
Dans chacun des modes de réalisation particuliers illustrés dans les figures 1 à 3, 5 et 6, le dispositif 10, 60 ou 70 de mesure de quantité de particules dans l'air, comporte :
- un moyen d'aspiration 19 de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- un impacteur virtuel 12 et 13 à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- un moyen de mesure 20, 61 ou 71 de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel,
dans lequel une canalisation du flux d'air entrant dans le moyen de mesure 61 est sensiblement orientée perpendiculairement au plan de circulation de l'air dans l'impacteur virtuel 12 et 13.
Dans chacun des modes de réalisation particuliers illustrés dans les figures 1 à 3 et 5, le dispositif 10, 60 ou 70 de mesure de quantité de particules dans l'air, comporte :
- un moyen d'aspiration 19 de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules, - un impacteur virtuel 12 et 13 à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- un moyen de mesure 20, 61 ou 71 de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel,
dans lequel le moyen d'aspiration 19 est unique et est configuré pour aspirer l'air dans chacune des branches de l'impacteur virtuel 12 et 13.
Dans ces modes de réalisation particuliers, le dispositif objet de l'invention comporte un moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel 12 et 13 en amont du moyen d'aspiration 19
Dans le premier mode de réalisation, ce moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel 12 et 13 en amont du moyen d'aspiration 19 est positionné en amont du moyen de mesure 20 de la quantité de particules.
Au contraire, dans les deuxième et troisième modes de réalisation, ce moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel 12 et 13 en amont du moyen d'aspiration est positionné en aval du moyen de mesure 61 ou 71 de la quantité de particules.
Dans des modes de réalisation (non représentés), le dispositif est muni, pour au moins deux branches de l'impacteur virtuel 12 et 13, d'un moyen de mesure 61 et 71 pour la quantité de particules sortant de chacune desdites branches de l'impacteur virtuel, chaque moyen de mesure 61 et 71 fournissant un signal représentatif d'une quantité de particules dans une plage différente de dimensions de particules.

Claims

Revendications
1 . Dispositif (10, 60, 70) de mesure de quantité de particules dans l'air, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un moyen (19) d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules,
- un impacteur virtuel (12, 13) à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont du moyen d'aspiration, pour séparer des particules de différentes dimensions,
- sur au moins une des dites branches, un filtre (14) configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées et
- un moyen (20, 61 , 71 ) de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel dont au moins une branche de l'impacteur virtuel munie d'un filtre.
2. Dispositif selon la revendication 1 , qui comporte un moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen d'aspiration.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen d'aspiration est positionné en amont du moyen de mesure de la quantité de particules.
4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen pour réunir l'air traversant au moins deux branches de l'impacteur virtuel en amont du moyen d'aspiration est positionné en aval du moyen de mesure de la quantité de particules.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une canalisation du flux d'air entrant dans le moyen de mesure est sensiblement orientée perpendiculairement au plan de circulation de l'air dans l'impacteur virtuel.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le moyen d'aspiration est un unique ventilateur ou une unique pompe configuré pour aspirer l'air dans chacune des branches de l'impacteur virtuel.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le filtre est constitué pour partie de matériau hydrophile en vue d'amortir les variations d'humidité de l'air.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le moyen d'aspiration de l'air est positionné en aval du moyen de mesure, sur le chemin de l'air.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'impacteur virtuel comporte :
- une première partie configurée pour orienter au moins une partie du flux d'air entrant dans une première direction et
- une deuxième partie configurée pour séparer le flux d'air orienté dans la première direction entre :
- un flux d'air faisant un premier angle avec ladite direction et portant des particules de premières dimensions et
- un flux d'air faisant un deuxième angle, supérieur au premier angle, portant des particules dont les dimensions sont, en moyenne, supérieure à la dimension moyenne des particules de premières dimensions.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel la première partie sépare le flux d'air entrant en deux flux d'air orientés symétriquement par rapport à un plan de symétrie et la deuxième partie présente une forme symétrique par rapport au dit plan de symétrie.
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel la section du chemin de l'air entre la première et la deuxième partie est croissante le long du chemin de l'air.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le moyen de mesure de la quantité de particules est un néphélomètre.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour réaliser un comptage optique.
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour réaliser une absorption béta sur un filtre collecteur.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour déterminer un changement de masse d'une pièce oscillante.
16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le moyen de mesure de la quantité de particules est configuré pour mesurer une condensation des particules.
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 6, dans lequel chaque filtre configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées est placé sur chaque branche de l'impacteur virtuel véhiculant les particules dont les dimensions moyennes sont les plus élevées.
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, qui comporte, en outre, un circuit électronique doté d'un microprocesseur configuré pour comparer la valeur de concentration particulaire mesurées par le moyen de mesure de la quantité de particules avec au moins une valeur limite prédéterminée et pour faire émettre un signal d'alerte en cas de dépassement d'une dite valeur limite.
19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, qui comporte un connecteur unique d'alimentation électrique et de transmission de données représentatives de la mesure effectuée par le moyen de mesure.
20. Procédé de mesure de quantité de particules dans l'air, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape d'aspiration de l'air dont on veut mesurer la teneur en particules, - une étape de séparation de particules en fonction de leurs dimensions, en mettant en œuvre un impacteur virtuel à plusieurs branches positionné, sur le chemin de l'air, en amont de l'aspiration,
- une étape de filtrage, sur au moins une des dites branches, avec un filtre configuré pour retenir des particules qui ne doivent pas être mesurées et
- une étape de mesure de la quantité de particules sortant d'au moins une branche de l'impacteur virtuel dont au moins une branche de l'impacteur virtuel munie d'un filtre.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043822A (zh) * 2014-12-31 2015-11-11 江苏天瑞仪器股份有限公司 一种大气颗粒物采集测量装置
WO2018024984A1 (fr) 2016-08-02 2018-02-08 Finsecur Détecteur de fumée, de gaz ou de particules, système et procédé de détection de fumée, de gaz ou de particules
FR3054916A1 (fr) * 2016-08-02 2018-02-09 Finsecur Detecteur de fumee, systeme et procede de detection de fumee
FR3054915A1 (fr) * 2016-08-02 2018-02-09 Finsecur Detecteur de fumee, de gaz ou de particules, systeme et procede de detection de fumee, de gaz ou de particules
US9933351B2 (en) 2015-03-06 2018-04-03 Scanit Technologies, Inc. Personal airborne particle monitor with quantum dots
US10458990B1 (en) 2015-03-06 2019-10-29 Scanit Technologies, Inc. Spore state discrimination
US10684209B1 (en) 2015-03-06 2020-06-16 Scanit Technologies, Inc. Particle collection media cartridge with tensioning mechanism
EP3834906A3 (fr) * 2019-12-13 2021-07-14 Wenker GmbH & Co. Kg Dispositif et procédé de séparation de matières en suspension à partir des écoulements de gaz
US11808681B1 (en) 2019-11-18 2023-11-07 Scanit Technologies, Inc. Airborne particle monitor having illumination sleeve with shaped borehole for increased efficiency
US12345691B2 (en) 2023-05-17 2025-07-01 Kidde Technologies, Inc. Dust particulate separator for ducted smoke detectors

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4301002A (en) * 1980-03-27 1981-11-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High efficiency virtual impactor
US4670135A (en) * 1986-06-27 1987-06-02 Regents Of The University Of Minnesota High volume virtual impactor
WO1998032001A1 (fr) * 1997-01-22 1998-07-23 President And Fellows Of Harvard College Procedes et appareil permettant une surveillance continue de la masse particulaire ambiante
US20020122177A1 (en) * 2000-11-13 2002-09-05 Constantinos Sioutas High-quality continuous particulate matter monitor
US20020124664A1 (en) * 1998-11-13 2002-09-12 Mesosystems Technology, Inc. Robust system for screening mail for biological agents
DE102004038243A1 (de) * 2004-02-05 2005-08-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Aerosolklassierer-Vorrichtung zum Erfassen von gesundheitsrelevanten Staubpartikeln, inklusive des Ultrafeinstaubes
US20050247868A1 (en) * 2004-03-01 2005-11-10 Call Charles J Biological alarm
KR20100041580A (ko) * 2008-10-14 2010-04-22 (주)에이치시티 응축 입자 계수 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4301002A (en) * 1980-03-27 1981-11-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High efficiency virtual impactor
US4670135A (en) * 1986-06-27 1987-06-02 Regents Of The University Of Minnesota High volume virtual impactor
WO1998032001A1 (fr) * 1997-01-22 1998-07-23 President And Fellows Of Harvard College Procedes et appareil permettant une surveillance continue de la masse particulaire ambiante
US20020124664A1 (en) * 1998-11-13 2002-09-12 Mesosystems Technology, Inc. Robust system for screening mail for biological agents
US20020122177A1 (en) * 2000-11-13 2002-09-05 Constantinos Sioutas High-quality continuous particulate matter monitor
DE102004038243A1 (de) * 2004-02-05 2005-08-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Aerosolklassierer-Vorrichtung zum Erfassen von gesundheitsrelevanten Staubpartikeln, inklusive des Ultrafeinstaubes
US20050247868A1 (en) * 2004-03-01 2005-11-10 Call Charles J Biological alarm
KR20100041580A (ko) * 2008-10-14 2010-04-22 (주)에이치시티 응축 입자 계수 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SATYA SESHADRI ET AL: "In-Line Virtual Impactor for Scalping Large Particles in Bioaerosol Inlets", 20 June 2007 (2007-06-20), XP055064751, Retrieved from the Internet <URL:http://aerosoltechnologylab.tamu.edu/SCOAR2007/ivi.pdf> [retrieved on 20130530] *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043822A (zh) * 2014-12-31 2015-11-11 江苏天瑞仪器股份有限公司 一种大气颗粒物采集测量装置
CN105043822B (zh) * 2014-12-31 2018-03-27 江苏天瑞仪器股份有限公司 一种大气颗粒物采集测量装置
US9933351B2 (en) 2015-03-06 2018-04-03 Scanit Technologies, Inc. Personal airborne particle monitor with quantum dots
US10330578B2 (en) 2015-03-06 2019-06-25 Scanit Technologies, Inc. Airborne particle monitor with orientation control
US10458990B1 (en) 2015-03-06 2019-10-29 Scanit Technologies, Inc. Spore state discrimination
US10684209B1 (en) 2015-03-06 2020-06-16 Scanit Technologies, Inc. Particle collection media cartridge with tensioning mechanism
WO2018024984A1 (fr) 2016-08-02 2018-02-08 Finsecur Détecteur de fumée, de gaz ou de particules, système et procédé de détection de fumée, de gaz ou de particules
FR3054916A1 (fr) * 2016-08-02 2018-02-09 Finsecur Detecteur de fumee, systeme et procede de detection de fumee
FR3054915A1 (fr) * 2016-08-02 2018-02-09 Finsecur Detecteur de fumee, de gaz ou de particules, systeme et procede de detection de fumee, de gaz ou de particules
US11808681B1 (en) 2019-11-18 2023-11-07 Scanit Technologies, Inc. Airborne particle monitor having illumination sleeve with shaped borehole for increased efficiency
EP3834906A3 (fr) * 2019-12-13 2021-07-14 Wenker GmbH & Co. Kg Dispositif et procédé de séparation de matières en suspension à partir des écoulements de gaz
US12345691B2 (en) 2023-05-17 2025-07-01 Kidde Technologies, Inc. Dust particulate separator for ducted smoke detectors

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