Brevet FR2452302A1 — publié le 19801024

L'objet de l'invention concerne la distillation de produits liquides divers par évaporation et elle vise, plus particulièrement, les dispositifs mettant en oeuvre l'énergie solaire pour assurer la montée en température et l'évapora- tion du produit liquide à purifier, Dans le domaine ci-dessus, on a déjà proposé un grand nombre de solu- tions pour assurer, par lténergie solaire, la montée en température et l'éva- poration d'un produit liquide à purifier et, dans ces différentes solutions, il estprévu de placer le produit à purîfier dans un récipient recouvert d'un couvercle transparent plan.L'énergie solaire est utilisée pOUr provoquer ltéva- poration du produit dans l'enceinte ainsi formée, de façon que les vapeurs soient amenées à se condenser à la surface interne du couvercle qui forme surface de condensation. Une récupération des condensats s'effectue par gravité dans une gouttière de réception associée à la surface de condensation. Ces dispositifs fonctionnent et permettent d'obtenir une distillation et sont généralement mis en oeuvre, dans la plupart des cas, pour assurer la purification d'eaux saumâtres ou salées en vue d'obtenir une eau distillée susceptible d'être utilisée dans de nombreuses applications et meme, dans certains cas, pour l'alimentation, Ces dispositifs ont cependant un inconvénient tenant à leur faible production. Dans les meilleurs des cas, on atteint généralement une production de trois à quatre litres / jour par m2 lorsque le rayonnement solaire est suffisant pour provoquer l'évaporation du milieu liquide. Pour améliorer la production, on a tenté de proposer une construction un peu différente de celle ci-dessus en prévoyant de recouvrir le récipient du produit à purifier par un couvercle en forme et, plus généralement, constitué comme une demi-sphère, de manière à accroftre de faucon notable l'ensoleil- lement utile afind'éviter les zones d'ombre. Pour une meme unité de surface, une telle solution permet d'obtenir des productions de l'ordre de 5 litres / jour. L'étude des conditions de fonctionnement de tels appareils a permis de constater que, lorsque la température est suffisante pour provoquer l'évapora- tion du produit liquide à purifier, la surface interne du couvercle transparent constitue une surface de condensation sur laquelle se forment des gouttelettes du produit évaporé, La surface de condensation se couvre alors de gouttelettes et forme un écran de réflexion pour le rayonnement solaire, de sorte que la qualité de transparence du couvercle est altérée et que, par suite de cet effet de réflexion, le rayonnement solaire disponible ntest pas totalement utilisé pour produire l'évaporation du produit liquide à purifier. L'objet de l'invention est justement de remédier à cet inconvénient et propose des moyens pour maintenir le plus possible l'état transparent du couvercle recouvrant le récipient de rétention de produit à purifier, de maniere à diminuer, voire supprimer l'effetde réflexion de la surface de condensation, lequel nuit a la production susceptible d'etre escompMeet obtenue. L'objet de l'invention est de proposer des moyens permettant de nettoyer de façon continue ou intermittente la surface de condensation du couvercle d'un di stillateur de purification par effet solaire, afin, d'une part, d'accélérer la collecte des condensats et, d'autre part, de maintenir dans un état de transparence le plus complet possible ladite surface de condensation afin de pouvoir bénéficier d'une captation maximale du rayonnement solaire. Un deuxième objet de l'invention est de faire en sorte que les moyens de nettoyage et de collecte soient adaptables en action au taux de condensation du produit à purifier, de faucon à pouvoir etre réglés parallèlement aux conditions de fonctionnement du distillateur. Un troisième objet de l'invention est de prévoir des moyens de collecte et de nettoyage particulièrement simples et peu onéreux, n'ayant aucun effet négatif, notamment par absorption propre, sur la captation du rayonnement solaire reçu par le couvercle recouvrant le récipient de rétention du produit à purifier. Un autre objet de l'invention est de faire en sorte que les moyens de collecte et de nettoyage puissent etre mis en oeuvre indifféremment pour les distillateurs à effet solaire comportant un couvercle plan ou en forme. Conformément à l'invention, le distillateur de purification du type compre- nant un récipient de rétention d'un produit liquide à purifier et recouvert par un couvercle transparent formant, par sa face interne une surface de condensation des évaporations sous lteffet de la chaleur du produit à purifier,est caractérisé en ce que le couvercle est associé à un moyen de collecte dans une goulotte ou gouttière des condensats se formant sur la surface de condensation et de nettoyage de ladite surface. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs-, des formes de réalisation de l'obJet de l'invention. La fig 1 est une coupe-élévation du dispositif conforme à l'invention, Les fig. 2 et 3 sont des coupes-élévations montrant deux variantes de réalisation des moyens conformes à l'invention. La fig. 4 est une coupe-élévation illustrant une autre forme d'exécution de ltobjet de lrinvention. La fig 5 est une coupe-élévation montrant l'application de lwobjet de l'in- vention à un distillateur de conception différente de ceux représentés aux fig précédentes. Selon la fig. 1, le distillateur de purification comprend un bâti de support 1 de tout type convenable réalisé pour conférer une bonne stabilité au distillateur. A cet effet, bien que cela ne soit pas représentéJ le bâti 1 peut comporter des pieds d'appui 2 susceptibles de faire intervenir des segments télescopiques lorsqutil est souhaitable de pouvoir régler l'aplomb horizontal du par rapport à un sol ou autre plan d'appui. Le bati 1 supporte à sa partie supérieure, par exemple par un cadre 3, un récipient 4 de rétention d'un produit liquide 5 à purifier, tel par exemple que de lleau saumâtre ou salée Le récipient 4 est réalisé de toute façon convenable et notamment sous la forme d'un bac et possède une surface intérieure de couleur noire, de manière à représenter un corps possédant une capacité d'absorption maximale- du rayonnement solaire Le bac 4 peut être réalisé en de nombreux matériaux différents et, en gén,6ral, il est prévu de lui faire comporter une paroi métaLlique 6 constituant le corps noir par elle-m8me ou par revêtement d'une couche pigmentée.La paroi 6 est revêtue sur sa face extérieure d'une couche 7 dlun produit isolant, tel que laine de verre, laine de roche, polystyrène expansé, etc. . qui est protégé extérieurement par une paroi de doublure 8. Une telle construction permet de conférer des qualités d'isolation thermique au récipient 4 pour réduire les pertes par conduction et rayonnement par rapport au milieu environnant Le récipient 4 est recouvert par un couvercle 9 qui présente, selon l'exemple de la fig. 1, la forme d'une demi-sphère adaptée par son bord pé- riphérique ouvert 10 sur le bord du récipient 4 De préférence, dans un tel exemple, le récipient 4 est réalisé de manière cylindrique L'adaptation du couvercle- g sur le récipient 4 peut etre réalisée de plusieurs façons diffé- rentes et, notamment, il peut être prévu de conformer le bord périphérique 10 dudit couvercle de manière qu'il délimite une gouttière ou goulotte périphérique 11 située à l'intérieur du couvercle et se prolongeant par un rebord 12 permettant l'adaptation sur le bord périphérique supérieur du récipient 4 De préférence aussi, la gouttière ou la goulotte 11 est formée de façon à comporter un point bas 13 mantenu en relation permanente avec une tubulure d'écoulement 14 susceptible d'entre raccordée par tout moyen convenable à un récipient de réception. Le couvercle 9 est réalisé en une matière transparente telle qu'en verre, en métacrylate de méthyle, en polyearbonate présentant de bonnes caractéris- tiques de transparence aux rayonnements solaires, notamment de stabilité au rayonnement solaire et aux variations de température. Le choix de la matière constitutive du couvercle 9 est effectué également pour conférer à ce dernier des bonnes caractéristiques de résistance mécanique, de manière à rendre possible une adaptation et, au besoin, une fixation ferme et résistante par l'intermédiaire du rebord 12 sur le bord périphérique du récipient 4. Selon l'invention, le couvercle 9 est associé à un moyen 15 de collecte des condensats et de nettoyage de la surface de condensation 16 formée par la face interne du couvercle 9 qui délimite avec le récipient 4 un volume ou en ceinte de condensation 17. Par nettoyage, il faut entendre l'action visant à rétablir l'6tat de transparence initiale du couvercle.Le moyen 15 est constitué, dans l'exemple présenté, par un organe d'essuyage 18 comprenant, par exemple, une armature 19, en forme dé barrette, qui est fixée à l'arbre de sortie 20 d'un organe d'entrainement 21 adapté au sommet du couvercle 9 L'organe d'entranlement 21 est, de préférence, fixé sur la surface extérieure du couvercle, de manière à etre accessible pour ltentretien. L'organe d'en tra-nlement 21 peut etre une éolienne ou etre constitué par un moteur électri- que, hydraulique, pneumatique ou encore mEme mécanique fonctionnant, par exemple, sous l'action d'un ressort remonté ou mis sous tension périodique- ment de façon manuelle. La barrette 19 porte une garniture d'essuyage 22 qui est, par exemple, formée par une bande de matière souple comportant une lèvre maintenue plaquée en permanence contre la surface de condensation 16 La garniture d'essuyage 22 est, de préférence, maintenue dans cet état par l'action de la barrette 19 qui peut etre conformée de manière à posséder une réaction élastique propre ou etre associée à un organe additionnel la sollicitant contre la surface de condensation 16. Le fonctionnement de ltobjet de l'invention fait intervenir le rayonnement solaire qui traverse le couvercle transparent 9 et se trouve absorbé par le récipient 4 et son contenu. La montée en température qui en résulte provoque l'évaporation du liquide 5 qui peut etre amené de façon continuelle ou non à l'intérieur du récipient 4 par une tubulure d'admission 23. Etant donné que le couvercle 9 est maintenu en contact avec le milieu environnant de température inférieure à celle résultant de l'effet de serre dans l'enceinte 17, les vapeurs produites se condensent sur la surface de condensation 16 et forment des gout telettes qui sont périodiquement collectées par le moyen 15 entraîné en rOta- tion continue ou intermittente par ltorgane moteur 21. Au cours de ce déplacement angulaire, la garniture 22 essuie la surface de condensation et assure, par conséquent, d'une part, la collecte des gouttelettes qui sont récupérées dans la goulotte ou gouttière périphérique 11 et, d'autre part, le nettoyage de la surface de condensation,de manière à maintenir le couvercle 9 dans un état de transparence le plus complet.De la sorte, une première action de récu- pération des gouttelettes est effectuée, ce qui permet d'accélérer le taux de récupération intervenant habituellement par simple effet de gravité Cette récupération a pour effet d'éliminer la p3resence des fines gouttelettes tapissant la surface de condensation 16 et, par conséquent, de supprimer l'effet de réflexion du rayonnement solaire qui en résulte autrement. La garniture 22 assume ainsi une fonction de nettoyage de la surface 16, de sorte que le couvercle 9 est maintenu dans un état de transparence plus favorable à la captation du rayonnement solaire. I1 s'ensuit une meilleure évaporation et, par suite, pour des conditions d'ensoleillement données,uneproduction accruedu distillateur. La récupération des gouttelettes s'effectue par l'intermédiaire de la goulotte ou gouttière 11 qui en assure l'acheminement vers le point bas 13 à partir duquel la phase liquide récupérée est dirigée automatiquement vers un récipient de réception non représenté aux dessins. A titre d'exemple, un distillateur, réalisé comme dit ci-dessus et possédant un diamètre de récipient 4 de 0, 5 mètre et un couvercle 9 offrant une surface utile de 0, 2m2, fournit par beau temps une production moyenne journalière de 7 litres / m2 en faisant intervenir une vitesse de rotation d'un demi~ tour par minute pour le moyen de collecte et de nettoyage 15. Par comparaison avec un dispositif équivalent ne possédant pas de moyens de collecte et de net toyage, un gain d'environ 60 % est obtenu sur la production de distillat. Dans le cas de réalisation du moyen 15 sous la forme décrite ci-dessus, il-peut etre envisagé de doubler la barrette 19 par une barrette l9a stétendant de façon diamétralement opposée, de manière à doubler Faction de collecte et d'essuyage pour une vitesse de rotation donnée La fig 2 montre une autre forme d'exécution du dispositif selon laquelle le moyen 15 de collecte et de nettoyage est constitué par une tubulure 24 mon tée à la partie supérieure du couvercle 9, de manière à déboucher à l'inté- rieur de ltenceinte 17 en formant une buse. L'orifice de sortie de cette buse est orienté en regard d'un déflecteur 25 qui est suspendu au couvercle 9, de manière à s'étendre à une faible distance de la surface de condensation 16.La tubulure 24 est reliée par une canalisation 26 à une source de production d'un fluide gazeux sous pression tel que de l'air. La collecte des condensats et le nettoyage de la surface de condensation 16 s'obtiennent en faisant circuler de façon permanente un fluide sous pres sionstel que de Flair, à l'intérieur de la tubulure 24 de manière à produire en permanence une nappe ou une veine d'air amenée, par l'action du déflecteur 25, à Lécher ou suivre la surface de condensation 16,comme cela est montré en traits interrompus longs.La veine de fluide gazeux a pour effet de repousser, refouler et collecter les gouttelettes de condensation qui sont ainsi dirigées vers la gouttière ou goulotte périphérique de réception 11. Ainsi, en permanence, les gouttelettes formées sont éliminées de la surface de conden station 16, ce qui permet d'obtenir une récupération plus rapide ainsi qu'un maintien le plus transparent possible du couvercle 9 pour bénéficier de l'action maximale du rayonnement solaire sur l'évaporation du produit liquide 5. Par ailleurs, le fluide gazeux assume une fonction supplémentaire de refroidissement de la surface 16, de sorte qu'un effet de condensation plus important peut etre obtenu. Dans ce qui précède, il est indiqué que le fluide gazeux sous pression est délivré en permanence par la tubulure ou buse 24 mais il est certain qu'une alimentation intermittente de cette dernière peut également intervenir dans certaines conditions de fonctionnement, notamment lorsqu'une condensation faible se produit. La fig 3 illustre une autre forme de réalisation selon laquelle le moyen de collecte et de nettoyage 15 est constitué comme dit ci-dessus par le déflec~ teur 25 disposé en regard de la tubulure ou buse 24. Dans cette forme de réalisation, la tubulure 24 est reliée par la canalisation 26 à une pompe 27 chargée de prélever une fraction de condensat récupéré dans un récipient de réception 28 à partir de la tubulure 24.Un tel exemple peut etre mis en oeuvre lorsque le distillat récupéré est de nature translucide et une mise en oeuvre particulièrement pratique peut etre envisagée lorsqu'il s'agit de dis tiLler de l'eau. Avec l'exemple selon la fig. 4, on produit, par l'intermédiaire de la tubulure 24 et du déflecteur 25, # une nappe liquide permanente ou intermittente s'écoulant le long de la surface de condensation 16 et provoquant l'entraNement des gouttelettes pour obtenir une récupération et une évacuation maximale de ces dernières, ainsi qu'un maintien transparent du couvercle 9. La fig. 4 montre une variante de réalisation selon laquelle le couvercle g est conformé pour comporter une partie supérieure 9a recouvrant le bac 4 et une partie inférieure 9b conformée à la manière d'un entonnoir aboutissant à une tubulure d'écoulement 29. La partie inférieure 9b du couvercle 9 peut etre réalisée de manière à constituer, d'une part, un corps isolant par rapport au milieu ambiant pour le récipient 4 et, d'autre part, une paroi améliorant encore l'absorption du rayonnement solaire pour favoriser la montée en température du produit liquide 5. La fig. 5 montre la mise en oeuvre de lwobjet de l'invention à un distillateur comportant un couvercle 30 du type plan et, dans cet exemple, le moyen 15 peut etre indifféremment, comme dit préeédemment, soit un organe d'essuyage, soit un fluide gazeux ou liquide amené à lécher et suivre la surface de condensation interne 31.Dans le cas où le moyen 15 est constitué par un organe d'essuyage, il peut etre prévu de former la barrette 19 de manière rigide pour assurer son guidage par des glissières 32 qui sont perpendiculaires à la direction d'inclinaison du couvercle 30 La barrette 19 comporte une garniture 22 maintenue plaquée contre la surface de condensation 31 et cette garniture est interrompue, à sa partie inférieure, pour laisser subsister, en bout de la barrette 19, un déversoir 33 s'8endant en permanence au-dessus d'une gouttière- 34 formée à la partie basse du couvercle 30 pour récupérer les condensats qui sont dirigés par une tubulure 35 vers un récipient de réception non représente La barrette 19 peut etre entraluée en déplacement alternatifss de manière à couvrir la surface de condensation 31 en étant déplacée perpendlculaire- ment au plan du dessin, par L'action d'un moteur électrique à double sens de rotation provoquant le défilement dsun câble en boucle relié à la barrette 19 ou encore la rotation de l'une ou des deux glissières 32 qui assument alors une fonction supplémentaire dtentraInement en déplacement de ladite barrette L'invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y entre apportées sans sortir de son cadre. RE; VENDICATIONS 1 - Distillateur de purification du type comprenant un récipient de réten tion d'un produit liquide à purifier et recouvert par un couvercle transparent formant, par sa face interne, une surface de condensation des évaporations, produites sous l'effet de la chaleur solaire, du produit à purifier, caractérisé en ce que le couvercle est associé à un moyen de collecte, dans une goulotte ou gouttière, des condensats se formant sur la surface de condensation et de nettoyage de ladite surface. 2 - Distillateur de purification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de collecte des condensats et de nettoyage de la surface de condensation est formé par au moins un organe d'essuyage de la surface de condensation. 3 - Distillateur de purification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de collecte des condensats et de nettoyage est constitué par un fluide amené à suivre ou à lécher la surface de condensation. 4 - Distillateur de purification selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de collecte des condensats et de nettoyage est formé par un fluide gazeux délivré sous pression par une buse amenant ledit fluide à suivre la surface de condensation et à entraver avec lui les condensats formés. 5 - Distillateur de purification selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de collecte des condensats et de nettoyage est constitué par un fluide liquide au moins translucide. 6 - Distillateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de collecte et d'essuyage est constitué par une fraction des condensats liquides récupérés, laquelle est amenée à s'écouler le long de la surface de condensation. 7 - Distillateur de purification selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de condensation est formée par la face interne d'un couvercle plan 8 - Distillateur de purification selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de condensation est formée par la face interne d'un couvercle en forme surmontant le récipient de rétention du produit à purifier et comportant à sa périphérie basse unegoulotte ou gouttière de récupération des condensats. 9 - Distillateur de purification selon la revendication 8, caractérisé en ce que le couvercle en forme est conformé pour délimiter une enceinte conte~ nant le récipient de produit à purifier, ce couvercle comportant une partie supérieure en forme surplombant le récipient et une partie infBrieure stéten- dant sous ce dernier et constituant une goulotte ou gouttière d'évacuation des condensats.