Brevet FR2647678A1 — publié le 19901207

Procédé et dispositif pour diffuser des arômes, médicaments et autres produits volatils. La présente invention a pour objet la diffusion irradiante dans l'espace, sous forme fumigène de tous corps volatils de la phase liquide en phase gazeuse sans altération ou modification des propriétés et arômes d'origine, et permettre de retrouver avec une parfaite fidélité la senteur originelle, notamment du parfum ou les qualités thérapeutiques des solutions médicamenteuses ou d'assainissement. La diffusion irradiante s'effectue par convection naturelle ou forcée et est générée par une source de chaleur prédéterminée et autorégulée en fonction du point d'ébullition des composants volatils à évaporer. La présente invention a encore pour objet un procédé et un diffuseur de produits volatils liquides et, notamment, de parfum, d'insecticide, de médicament. Dans une application de l'invention, des moyens sont prévus pour amener le produit liquide à diffuser au voisinage d'une zone de chauffage alimentée par exemple par une résistance électrique régulée et dans laquelle ledit produit est Mporisé. Dans certains de ces diffuseurs, les moyens d'amenée sont constitués par une tige, ou mèche, en matériau poreux qui plonge dans un flacon contenant le produit à diffuser et en assure l'ascension par capillarité. Dans d'autres diffuseurs, les moyens d'amenée sont constitués par un simple tube plongeant dans Ic liquide et fonctionnant par gravité ou par pression. Ces diffuseurs présentent certains inconvénients dûs au fait qu'ils ne permettent pas d'éviter des phénomènes de carbonisation et surchauffe qui provoquent le craquage ou l'oxydation des principes actifs du produit à diffuser. De plus, ils ne permettent pas d'assurer la régularité du processus d'évaporation ct la constance de sa vitesse qui sont les conditions nécessaires pour que se maintiennent en cours d'utilisation les propriétés des arômes du produit d'origine, du fait de la saturation de la mèche. L'invention vise donc à fournir un procédé et un diffuseur du type indiqué plus haut mais qui ne présente pas les inconvénients qui viennent d'être indiqués. Selon une caractéristique de la présente invention, le produit volatil liquide est expulsé à travers un gicleur par une pompe fonctionnant sans reprise d'air à vitesse ou pression très élevée de façon à obtenir, à la sortie du gicleur, des particules de dimension inférieure ou égale à 25 microns. L'invention s'applique plus particulièrement aux pompes du type à actionnement manuel normalement par un doigt dont la chambre mesure de 5 à 100 microlitres. Pour obtenir une telle pulvérisation, la durée d'actionnement d'une telle pompe doit être inférieure à 12riviron 25 millisecondes. De préférence, la pompe est à précompression par exemple d'un type tel que décrit dans les brevets français 2 305 24 l ou 2 403 465. L'emploi d'un aérosol ordinaire, avec gaz propulseur dans le bidon de liquide, dissout ou non, ne permet pas d'obtenir la finesse de pulvérisation d'une pompe fonctionnant sous forte pression. Dans l'aérosol, le mouvement de la tige de soupape ne commande que l'ouverture de la valve. La sortie du liquide ne dépend que de la pression du gaz propulseur et est indépendante de la rapidité d'actionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une chambre de fractionnement dans laquelle les particules de liquide expulsées rencontrent les parois de la chambre, pour se fractionner et sortir de la chambre avec une dimension de l'ordre du micron pour la plus grande partie. Les particules sortent de la chambre avec une vitesse accrue, sous l'impulsion de la pompe et en raison de la forme de la chambre. Elles ont alors toujours une dimension inférieure à 2,5 microns. On a constaté que les particules de cette dimension ( Les parois de la chambre sont avantageusement lisses, pour éviter l'accrochage des particules, et favoriser leur éclatement. De préférence, la chambre est réchauffée en fonction d'une part de la température ambiante, d'autre part de la température du liquide en cours de vaporisation, les moyens de chauffage étant agencés en fonction du point d'ébullition prédéterminé du composant volatil à évaporer pour maintenir sensiblement constante la température à la sortie du diffuseur, c'est.à.dire la température d'évaporation superficielle du composant volatil à évaporer. Avantageusement, les bords de la paroi de la chambre sont ourlés. Le diffuseur selon l'invention, grâce à ces moyens, assure une vitesse de vaporisation constante, et ce, toujours à la température prédéterminée du point d'ébullition des composants volatils, et évite ainsi que les composants volatils soient craqués ou oxydés. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, les moyens de chauffage sont constitués par une résistance électrique et ses moyens de commande sont associés sous forme d'une thermistance à basculement à coeflicient de température positif à chauffage direct, dite thermistance à CTP, c'est-à-dire une résistance thermosensible, constituée par un semi-conducteur, dont la résistance augmente brusquement lorsque sa température, en augmentant, atteint une valeur spécifique. Il est bien connu d'utiliser des céramiques à coefficient de température positif (CTP) pour la détection de température, la commutation et la stabilisation du courant. Ce qui est moins bien connu concerne leur capacité de pouvoir fonctionner en tant qu'élément chauffant. Pour cette application, elles présentent ravantage d'un chauffage rapide, elles sont également autorégulatrices et elles n'ont pas besoin dc thermostat ou de circuit de commande comme leurs homologues à résistance classiques. En outre, elles peuvent être utilisées sans distinction dans les circuits à courant alternatif et des circuits à courant continu, elles n'ont pas de pièces en mouvement et ne produisent aucun parasite dans le réseau ou la radio. Elles sont intrinsèquement à l'abri d'un échauffement et présentent une stabilité en température excellente sur une longue période. Des céramiques CTP métallisées sont fournies soit à l'état nu soit sous forme d'éléments plombés, dans des tubes isolants. Elles sont petites, efficaces, fiables et peu coûteuses. En effet, elles se présentent comme les dispositifs idéaux pour la applications pour lesquelles il faut prévoir une mise en température rapide suivie par une dissipation continue modérée. Avec une résistance classique, les moyens de commande de la résistance peuvent avantageusement coopérer avec une surface de chauffe alimentée par cette résistance et sur laquelle débouchent les moyens d'amenée du produit à diffuser, par un exemple une chambre métallique de fractionnement placée à la sortie de la pompe. Les moyens de commande peuvent alors comporter un thermo-couple ou thermostat logé dans un évidement du diffuseur métallique et relié à un moyen de coupure de chauffage de la résistance. Dans le cas préféré d'utilisation d'une thermistance (CTP), le corps de cdle-ci est mis en contact avec la sortie d'une buse de pulvérisation. La thermistance remplit alors automatiquement le rôle de régulateur défini plus haut, en même temps que celui d'élément chauffant, sans aucun thermostat ou circuit de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe de pulvérisation est actionnée par un noyau commandé par un solénoïde, agissant de préférence par l'intermédiaire d'un levier, et des masses magnétiques permanentes agissent sur le noyau de façon que le solinoïde n'ait à exercer qu'une force très faible pour actionner le noyau, par exemple dix pour cent ou moins de la force d'actionnement normale du noyau. Pour que le noyau puisse se décoller sous l'effort du ressort de rappel, presque équilibré par les masses magnétiques permanentes, il est prévu selon l'invention de placer un amortisseur en caoutchouc ou similaire à l'extrémité du noyau, ce qui l'empêche de coller, amortit le choc du noyau dans le solinTiidc et le renvoie par effet de rebondissement. Il est ainsi possible d'actionner la pompe avec une très grande rapidité. Par exemple, on peut obtenir une course de compression en un temps inférieur à 20 millisecondes pour les pompes du type défini plus haut. En variante, au lieu d'un système à solénoïde, on peut avoir un moto réducteur qui tend progressivement un ressort puissant dont la détente puissante et immédiate est obtenue par un profil de came. Dans le cas d'un appareil entièrement manuel, le fonctionnement de la pompe peut être assuré par détente d'un ressort, avec un profil de came, la tension du ressort étant obtenue par rotation manuelle d'une came, la détente brusque iQX ressort tant réalisée par échappement. Selon une autre caractéristique de l'invention; le diffuseur comporte une chambre disposée à la sortie de la pompe, avec une sortie de section réduite, placée en dehors de l'axe de la sortie de la pompe, pour empêcher le trajet rectiligne des particules pompées, pour casser les particules. Le dispositif actionnement et chauffage peut être alimenté par piles, batteries rechargeables ou par le secteur. Le produit diffusé par la pompe peut en outre être accompagné, ou entraîné par un courant d'air chaud. Dans certaines applications, il est intéressant de diffuser un produit dans des conditions particulières, par exemple de présence d'au moins une personne. La présence peut être détectée par un radar ou par un effet doppler, qui déclenche le fonctionnement du dispositif (les systèmes infrarouges peuvent être utilisés dans certains cas mais pour l'heure, sont moins sûr en présence du soleil). Une programmation du fonctionnement du dispositif peut être assurée par une mémoire du type EEPROM par exemple, (par exemple projection de désodorisant ou de parfum à certaines heures dans les couloirs souterrains des transports en commun; par système satellite pour accompagner des informations ou des annonces publicitaires, promotionnelles ; par détecteur de présence de gaz; etc.). Comme le dispositif de l'invention utilise pour la vaporisation une pompe sans reprise d'air, il peut fonctionner dans toutes les positions et en tous endroits : par terre, sur le mur, au plafond. II peut restituer intégralement un médicament ou une fragrance, sans brûler ni carboniser les particules émises. L'appareil peut être de dimensions réduites, par exemple de l'ordre de celles d'un paquet de cigarettes. A titre nullement limitatif, on a représenté sur les dessins annexés des exemples de réalisation de diffuseurs selon l'invention, dessins sur lesquels: la figure I est une vue en élévation schématique, avec parties en coupe, d'un dispositif selon la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe d'une variante en position de repos, la figure 3 est une vue de la variante de la figure 2, juste avant l'émission, les figures 4 et 5 sont des vues en coupe par deux plans perpendiculaires d'une chambre de fractionnement selon l'invention, et la figure 6 est une vue en plan de la sortie de ladite chambre. Sur la figure 1, on a représenté un récipient 1 prévu pour contenir un produit liquide, à répandre dans l'air, par exemple pour parfumer un espace, traiter médicalement un environnement, faire une fumigation, etc. Ce récipient est équipé d'une pompe à pricompression, par exemple d'un type tel que décrit dans les brevets français cités plus haut. Cette pompe est sertie dans l'ouverture du récipient par une capsule 2, et est actionnée par enfoncement d'un piston au moyen d'une tige 3, qui fait saillie à l'extérieur, pour permettre cet actionnement. Afin de faciliter le fonctionnement du dispositif, la tige de piston 3 est garnie d'une rondelle 4 qui en est solidaire, par exemple du type décrit dans la demande de brevet français 8905017 du 14 avril 1989. L'actionnement de la pompe se fait donc par enfoncement de la rondelle 4, pour provoquer l'expulsion du produit hors du récipient 1, cependant que lorsque l'utilisateur cesse d'appuyer sur la tige de piston, celle-ci est ramenée vers le haut par un ressort de rappel convenablement disposé. Pour faire fonctionner la pompe, on appuie sur la rondelle 4 au moyen d'un levier 21 articulé en 5, et dont une extrémité 2 la présente une fourche arrondie, I'arrondi étant placé sur la rondelle 4. L'autre bras ou extrémité 21b du levier 21 est connecté à un noyau magnétique 10, par exemple par un axe 8 traversant une fente formée dans le noyau et passant par une fente 9 formée dans l'extrémité du bras de levier. Le noyau est mobile dans la cavité 11 d'un solénoïde 12 dont l'armature 13 peut être rectangulaire ou cylindrique. Arrivé à ce stade, on peut voir comment fonctionne le dispositif. Le passage du courant dans le solénoïde 12 fait monter le noyau 10, faisant basculer le levier, donc enfoncer la tige de piston 3 de la pompe. Une impulsion de courant dans le solénoïde provoque donc un fonctionnement d'une course de la pompe, avec émission d'une pulvérisation, ici vers le haut, avec la disposition représentée. Selon l'invention, le coup de pompe est rapide et violent, ce qui permet d'éviter la formation usuelle d'une grosse goutte et d'avoir des gouttes d'une dimension de l'ordre de 25 microns. Avec une bonne pression, on peut obtenir pour certains produits comme l'alcool une pulvérisation de l'ordre de 10 à 20 microns. Les pompes à pricompression usuelles, disponibles dans le commerce, émettent des doses de l'ordre d'une fraction de centimètre cube. Pour avoir un bon résultat selon l'invention, il faut provoquer l'actionnement d'une telle pompe en un temps inférieur ou égal à 25 millisecondes. Ceci n'est possitlt qu'avec des moyens mécaniques. Rappelons que l'actionnement manuel habituel se fait en 150 millisecondes environ. Pour obtenir ce résultat dans des conditions avantageuses, on adjoint au solénoïde des masses magnétiques permanentes 14, 14', dont l'action est légèrement inférieure à la force d'actionnement de la pompe. Les pompes à actionnement manuel nécessitent en général une poussée du doigt comprise entre 2 et 3 kgs. Par exemple, pour une pompe réglée à 2,2 kg, l'action des aimants sera comprise entre 2 et 2,1 kgs. Le déclenchement pourra ainsi être très rapide, puisqu'il suffira d'environ 100 à 200 g le le provoquer, et pourra être obtenu par des moyens simples et peu encombrants, piles ou batteries de petites dimensions. Une puissance de quelques watts est suffisante. Afin que le noyau ne reste pas collé au fond du solénoïde et puisse être rappelé par le ressort de la pompe, il est prévu selon l'invention une rondelle de caoutchouc 15 entre l'extrémité intérieure du noyau et le fond de l'armature. En variante, on pourra obtenir l'émission par un ressort dont la mise en tension peut être réalisée à la main ou par un motoréducteur électrique. Le déclenchement du ressort sera obtenu par échappement d'un suiveur sur un profil de came approprié. Sur les figures 2 et 3, un châssis support 20, qui peut être en matière plastique par exemple, sert à maintenir ensemble les divers constituants du dispositif, notamment la mécanique de déclenchement, le flacon de produit à diffuser, I'axe d'articulation 5 d'un levier et ce levier 21. Sur la figure 2, le levier 21 est en position de repos, après une émission. La fourche 21 a de l'extrémité gauche est abaissée. Une came 22 appuie sur un suiveur 23 auquel sont connectés d'une part une tige d'actionnement 24 articulée sur l'extrémité droite 2 lb du levier, et d'autre part un plateau 25 appuyant sur un ressort 26, dont l'autre extrémité est appuyée sur un épaulement 28 du support 20. Quand on tourne le bouton 27, entraînant la came, on repousse le plateau, et le bras 2 lob du levier, pour les amener dans la position de la figure 3. La tige de piston 3 de la pompe est remontée. Le ressort 26 est comprimé. Dès que le suiveur 23 échappe sur le profil de came, le ressort se détend brusquement et amène le levier dans la position de la figure 2. Le bras gauche a appuyé énergiquement et rapidement sur la rondelle 4 qui est descendue pour ejecter une dose de produit. Le fonctionnement par le ressort permet l'actionnement avec la force et dans le délais prévus par la présente invention pour avoir la pulvérisation à la finesse voulue. Le bouton 27 peut être tourné à la main, ou par tout moyen désiré, tel qu'un motoréducteur.électrique. Une turbine peut être entraînée simultanément par le moteur pour provoquer un courant d'air d'entraînement de la vaporisation. Selon une caractéristique de la présente invention, une chambre de fractionnement 30 est placée à la sortie du jet de pulvérisation de la pompe. Un exemple d'une telle chambre est représenté en détail sur les figures 4, 5 et 6 tandis qu'un autre exemple est représenté monté à la sortie de la pompe sur les figures 2 et 3. La chambre des figures 4-6 s'adaptant par un col 31 à la sortie de la pompe, comporte un volume défini par une paroi 32 dont l'intérieur a un état de surface poli, très proche du brillant, en un métal très bon conducteur tel du cuivre nickelé ou de l'aluminium. Les particules rebondissent et glissent, et font de la vaporisation froide instantannée. II faut en effet éviter que les particules s'accrochent, le séjour prolongé dans un espace chauffé pouvant modifier la structure chimique. II est prévu un bord ourlé pour empêcher la condensation du produit à la sortie (même si c'est chaud). Pour obliger les particules à se fractionner, la sortie de la chambre n'est pas en face du jet. Une réalisation simple est obtenue par un pincement 35 de l'ouverture de sortie (figure 6) situé dans l'axe du jet. Sur les figures 2 et 3, la chambre 30 est représentée montée à la sortie de la pompe. Elle est fixée de façon appropriée au support 20, par exemple par un bras ou une languette 20a. La partie inférieure étroite 31 peut être fendue pour laisser passer la fourche du levier d'actionnement. La paroi de la chambre peut avantageusement avoir une épaisseur triple : une forme 42, par exemple en matière plastique, doublée intérieurement d'une couche isolante 43, dont l'intérieur est gami d'une feuille métallique 44 bonne conductrice, thermiquement et électriquement, en aluminium ou en cuivre nickelé. Contre l'extérieur de la feuille métallique, dans l'isolant, peuvent être noyées une ou plusieurs résistances 45, par exemple CTP. Dans ce dernier cas, le cTP de forme plate peut être alimenté entre ses deux faces, ou par deux bandes sur une seule face. Une carte électronique 46 peut recevoir différents composants, tels que diode luminescente, microprocesseur, timer, bouton de déclenchement, détection de l'état des piles, détecteur d'odeur ou d'aspiration, cellule photo-tlectrique,- antenne, détecteur d'ultrason, d'infrarouge, etc. Selon les besoins de la diffusion, on pourra ou non utiliser une telle chambre. En l'absence de chambre, quand la pompe projette la pulvérisation directement dans l'atmosphère, on choisira un gicleur pour que l'angle du jet soit étroit, I'angle étant inférieur ou égal à 30 , et dans certains cas à 150. Avec une chambre de fractionnement, il est avantageux que les particules percutent les parois de la chambre, et l'on choisira le gicleur pour avoir un angle de spray supérieur ou égal à 90". Dans tous les cas, la pompe est sans reprise d'air et contient une pochc intérieure qui se replie au fur et à mesure que le liquide qu'elle renferme est expulsé. Le diffuseur, qu'il comporte ou non une turbine, peut être alimenté par des piles basse tension. Il pourrait aussi l'être sur courant alternatif tedi;dssé ou non. Il est possible de prévoir des moyens de commande à répétition, tels qu'une fréquence, pour obtenir un fonctionnement qui paraît continu, avec une pulvérisation quasi constante, analogue à celle d'un aérosol, mais sans émission de gaz propulseur. Revendications 1.- Procédé pour diffuser un produit volatil liquide, et notamment parfum, insecticide ou médicament, comportant l'utilisation d'un vaporisateur du type pompe de pulvérisation par expulsion sous pression d'un liquide à travers un gicleur, caraaérisé par l'emploi de moyens mécaniques pendant la phase d'expulsion, en vue d'obtenir une pression instantannée provoquant une pulvérisation dans laquelle les particules du liquide divisé ont une dimension inférieure ou égale à 25 microns. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de la pompe est compris entre environ 5 et 100 microlitres et l'expulsion est faite en un temps inférieur à 25 millisecondes. 3.- Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la pulvérisation est dirigée vers une surface lisse pour provoquer le fractionnement des particules par impact, pour avoir des particules de liquide divisé ayant une dimension inférieure à un micron environ. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite surface lisse est réchauffée. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en cc que le chauffage est commandé en fonction de la température ambiante, en fonction de la température du liquide à vaporiser, et en fonction de la température d'ébullition du liquide à vaporiser. 6.- Diffuseur pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 5, comportant une pompe de pulvérisation d'un volume compris entre 5 et 100 microlitres avec une surface 4 d'actionnement de la pompe par appui sur cette surface pour transmettre la force à un piston dc refoulement du liquide, un ressort de rappel du piston vers une position de repos, un gicleur de sortie pour diviser Ic liquide par l'effet de la pression, caractérisé en ce qu'il comporte'des moyens mécaniques (10, 12 - 22, 26) pour appuyer sur la surface 4 d'actionnement, en un temps inférieur à environ 25 millisecondes. 7.- Diffuseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen mécanique agit sur la surface 4 d'actionnement de la pompe par l'intermédiaire d'un levier 21. 8.- Diffuseur selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le moyen d'actionnement de la pompe est un noyau 10 commandé par un solénoïde 12. 9.- Diffuseur selon la revendication 8, caractérisé cn ce que des masses magnétiques 14 sont prévues pour attirer le noyau 10 de façon à équilibrer au moins partiellement le ressort de rappel de la pompe. 10.- Diffuseur selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un amortisseur en matière résiliente 15 est interposé entre l'extrémité intérieure du noyau et le fond de l'armature. 11.- Diffuseur selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé cn ce que le moyen d'actionnement de la pompe est un ressort 26, tendu manuellement ou par un motoréducteur, la détente du ressort assurant Ic fonctionnement de la pompe. 12.- Diffuseur selon la revendication il, caractérisé cn ce qu'il comporte une urne 22 pour la tension et la détente du ressort 26. t 13.- 13.- Diffuseur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un bouton rotatif 27 pour faire tourner la came 22. 14.- Diffuseur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un motoréducteur pour l'entraînement en rotation dc la came. 15.- Diffuseur selon une des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que l'angle du spray de la pompe est inférieur ou égal à 30". 16.- Diffuseur selon une des revendications 6 à 14, caractérisé cn ce qu'il comporte une chambre de fractionnement 32 à paroi lisse, à bord retourné, avec un orifice de sortie de surface réduite, non aligné sur le jet de sortie. 17.- Diffuseur selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'angle du spray de la pompe est supérieur ou égal à 900. 18.- Diffuseur selon une des revendications 6 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour faire un courant d'air autour du spray et dans le même sens. 19.- Diffuseur selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte une turbine d'entraînement du spray pulvérisé par la pompe. 20.- Diffuseur selon la revendication 16, caractérisé en ce que la chambre de fractionnement 32 comporte des moyens de chauffage 33. 21.- Diffuseùr selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de chauffage de la chambre sont asservis à la température ambiante, à la température du liquide à fractionner et à la température d'ébullition dudit liquide. 22.- Diffuseur selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'asservissement comporte une thermistancc CTP. 23.- Diffuseur selon une des revendications 9 ou 12, caractEnsC en ce qu'il est alimenté par une tension comprise entre 3 et 220 V. 24.- Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déclenchement peut s'effectuer de différentes façons : radar volumétrique, bouton poussoir, aspiration d'un patient, contact, infrarouge, ultrason, cellule photoélectrique et autres. 25.- Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande à répétition, tels qu'une fréquence, pour un fonctionnement pseudo continu.