Brevet FR2739614A1 — publié le 19970411

Dispositif de condensation d'eau. (C c.. /.5) Le domaine de l'invention est celui des appareils utilisés pour le traitement de l'eau, notamment en vue de leur potabilisation. Certaines régions du monde ne disposent pas de ressources naturelles suffisantes en eau douce pour subvenir à des besoins alimentaire, humanitaire, domestique, agricole ou industriel. Les moyens actuels de production d'eau douce par dessalement d'eau de mer sont complexes, et onéreux (osmose inverse, filtrage, bouilloire pour la navigation...). Leurs coûts de production ne permettent pas d'envisager une exploitation à grande échelle. De plus la maintenance et l'entretien des systèmes actuels ne permettent pas une production à l'échelle des besoins actuels. L'objectif de l'invention est de proposer un dispositif permettant de répondre à ces différents problèmes et permettant notamment de simplifier le dessalement de l'eau de mer. Cet objectif est atteint grâce à l'invention qui concerne un dispositif de condensation d'eau pour obtenir de l'eau douce à partir d'eau de mer, d'eau saumâtre ou d'eau bactériologiquement impropre caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'évaporation de l'eau à traiter, des moyens de refroidissement de la vapeur d'eau formée grâce auxdits moyens d'évaporation et des moyens de condensation de ladite vapeur d'eau refroidie par mélange à de l'eau douce. Préférentiellement, lesdits moyens de condensation sont constitués par au moins un four comprenant au moins une plaque d'évaporation munie de moyens de chauffage sur laquelle l'eau à traiter est pulvérisée de façon essentiellement uniforme grâce à des moyens de pulvérisation. Egalement préférentiellement, ledit four comprend des moyens de nettoyage de ladite plaque par pulvérisation d'eau de lavage sous pression sur ladite plaque d'évaporation. Selon une variante intéressante de l'invention, ladite plaque d'évaporation est inclinée et pourvue d'au moins une gouttière de façon à permettre la récupération de l'eau non évaporée dans un réceptacle. Egalement selon une variante de l'invention, la vapeur d'eau produite par lesdits moyens d'évaporation est évacuée vers lesdits moyens de refroidissement grâce à des moyens de ventilation. Préférentiellement, lesdits moyens de refroidissement incluent au moins un circuit de refroidissement et des moyens d'injection d'air dans ledit circuit de refroidissement. Egalement préférentiellement, lesdits moyens de condensation comprennent au moins un bassin de récupération contenant de l'eau douce et des moyens d'amenée de la vapeur d'eau refroidie par lesdits moyens de refroidissement en contact avec l'eau douce contenue dans ledit bassin de récupération. Avantageusement, lesdits moyens d'amenée de la vapeur d'eau refroidie incluent au moins une gaine de récupération présentant au moins une partie plongée dans l'eau douce dudit bassin de récupération percée de trous, lesdits trous permettant à la vapeur d'eau refroidie de s'échapper de ladite gaine sous forme de bulles et de se condenser au contact de l'eau douce du bassin. Egalement avantageusement, ledit bassin de récupération est pourvu d'au moins un filet de ralentissement destiné à freiner la progression des bulles de vapeur d'eau provenant de ladite gaine de récupération vers la surface dudit bassin de récupération. Préférentiellement, ledit bassin inclut au moins un aérateur permettant d'évacuer l'air qui était contenu dans lesdits bulles de vapeur d'eau et au moins un trop-plein. L'invention ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre d'un mode non limitatif de réalisation en référence à la figure unique qui représente une vue d'un dispositif de condensation selon l'invention. En référence à cette figure le dispositif comporte un système de pompage de l'eau à dessaler ou à purifier. Une pompe (A) permet d'alimenter en eau le système d'évaporation, ainsi que le dispositif de nettoyage. L'eau à purifier peut être préchauffée afin d'accélérer sont évaporation sur la plaque d'évaporation. Pour cela elle peut serpenter sous le système de production de chaleur (D), placé sous la plaque d'évaporation (V). Le dispositif comprend également un système de nettoyage composé de deux parties. La première partie est un compresseur à eau haute pression (B), la deuxième partie est composée de gicleurs de nettoyage (J). Le compresseur haute pression (B) utilise l'eau provenant de la pompe à eau (A) citée ci-dessus, pour le nettoyage de la surface d'évaporation (C). L'eau de nettoyage est comprimée dans le compresseur haute pression (B) pour être ensuite acheminée vers les gicleurs de nettoyage (J). Les gicleurs de nettoyage (J) sont placés au-dessus de la plaque d'évaporation (C). Les gicleurs (J) projettent de l'eau sur la surface d'évaporation (C). Les impuretés qui se sont déposées sur la surface d'évaporation (C) lors de l'évaporation sont emportées par l'eau haute pression provenant des gicleurs de nettoyage (J) et descendent grâce à l'inclinaison de la surface d'évaporation vers la gouttière de récupération (F). La surface d'évaporation (C) est ainsi débarrassée régulièrement de ces impuretés. Le dispositif comprend aussi un système d'évaporation à haute température appelé plaque d'évaporation (V). Celle-ci comprend deux parties. La première partie est la surface d'évaporation (C). L'eau à évaporer est projetée uniformément en fines gouttelettes sur cette surface (C), par les gicleurs d'évaporation (H). Elles est portée à haute température par une source de chaleur (D) placée en dessous. Au contact de la surface d'évaporation (C) chauffée à haute température, l'eau à purifier s'évapore et se sépare de ses impuretés et des microbes qu'elle contient. La deuxième partie de la plaque d'évaporation (V) est caractérisée par un réceptacle de récupération en forme de gouttière, appelé gouttière d'évacuation (F). Elle a pour fonction de récupérer et d'évacuer l'eau d'évaporation qui ne se serait pas évaporée au contact de la surface d'évaporation (C). La gouttière d'évacuation (F) a aussi pour fonction de récupérer et d'évacuer l'eau de nettoyage chargée des impuretés d'évaporation. La surface d'évaporation (C) et la gouttière d'évacuation (F) sont formées en un seul bloc et constituent la plaque d'évaporation (V).I1 sont fabriqués en une matière non adhérente, non corrosive, et dispensant parfaitement la chaleur. Les matières utilisées peuvent être la céramique, la vitrocéramique, le verre haute résistance.. . Le dispositif comprend par ailleurs des gicleurs d'évaporation (H). Ils sont placés au-dessus de la surface d'évaporation (C) citée cidessus. Les gicleurs d'évaporation (H) sont alimentés en eau par la pompe à eau (A). Les gicleurs d'évaporation (H) répandent uniformément en fines gouttelettes l'eau à évaporer sur la surface d'évaporation (C). Au contact de la surface d'évaporation (C) portée à haute température, les gouttelettes d'eau s'évaporent instantanément. Le dispositif inclut également un réceptacle d'évacuation (G). La plaque d'évaporation (V) est légèrement inclinée dans le sens du réceptacle d'évacuation (G). L'extrémité de la gouttière d'évacuation (F) est placée au-dessus du réceptacle d'évacuation (G). L'eau résiduelle non évaporée provenant de la surface d'évaporation (C) ainsi que l'eau de nettoyage chargée d'impuretés coulent dans la gouttière de récupération (F) grâce à l'inclinaison de la surface d'évaporation (C). L'eau résiduelle recueillie dans la gouttière d'évacuation (F) coule alors dans le réceptacle d'évacuation (G) grâce à l'inclinaison de la plaque d'évaporation (V). Le dispositif comprend par ailleurs un système de production de chaleur à haute température (D). Il est placé sous la surface d'évaporation (C). Le système de production de chaleur (D) peut être caractérisé par des résistances électriques, des tubes halogènes, ou tout autre moyen de production de chaleur à haute température électrique, car l'énergie électrique est simple à gérer. Le gaz ou l'énergie solaire peuvent être aussi utilisés. Le système de production de chaleur (D) est mis en place pour porter à haute température la surface d'évaporation (C), afin de permettre l'évaporation ultra rapide des gouttelettes d'eau venant des gicleurs d'évaporation (H). Des aérateurs (E) équipés de filtres à air sont placés sur la paroi du four d'évaporation (I), au-dessus de la gouttière de récupération (F). Ils laissent pénétrer de l'air extérieur filtré dans l'enceinte du four d'évaporation (I). Le dispositif comporte également un groupe aspirant placé dans la voûte du four d'évaporation et appelé ventilation d'évacuation (K), qui aspire la vapeur d'eau purifiée résultant de l'évaporation et propulse cette vapeur d'eau dans le circuit de refroidissement (U). Ce circuit de refroidissement (U) est constitué par un conduit dans lequel la vapeur d'eau venant de la ventilation d'évacuation (K) circule. La vapeur d'eau avance dans le circuit de refroidissement (U) et est mélangée lors de sa circulation à de l'air extérieur venant des injecteurs d'air (M). A l'intérieur du circuit de refroidissement (K), la vapeur d'eau et l'air extérieur injecté se mélangent, la vapeur d'eau se refroidit, et atteint une température propice à la condensation. Le dispositif comporte également des injecteurs d'air (M). Un groupe aspirant (N) alimente en air extérieur les injecteurs d'air (M) placés sur le circuit de refroidissement (K). Le groupe aspirant (N) est placé à l'extérieur du dispositif. Il est équipé d'un filtre à air. L'air extérieur à température ambiante est aspiré et filtré par le groupe aspirant (N). L'air extérieur filtré alimente les injecteurs d'air (M), qui injectent cet air à température extérieure dans le circuit de refroidissement (K). Les injecteurs d'air (M) sont disposés à plusieurs endroits sur le chemin de circulation de la vapeur d'eau dans le circuit de refroidissement (K). La vapeur d'eau se mélange alors au fur et à mesure de son déplacement dans le circuit de refroidissement (K) à l'air extérieur filtrée injecté par les injecteurs d'air (M). Il se crée alors entre la vapeur d'eau et l'air injecté un choc thermique. Ce choc thermique entraine une perte calorifique de la vapeur d'eau. La perte calorifique de la vapeur d'eau, engendrée par les chocs thermiques successifs de chaque injecteur d'air (M), permet, en fin de circuit de refroidissement (K), de récupérer de la vapeur d'eau refroidie à une température propice à la condensation. Le dispositif comporte aussi selon une de ses caractéristiques, un système de récupération de la vapeur d'eau refroidie. Il se compose de deux parties. La première partie est une pompe aspirante ou un groupe aspirant pouvant aspirer l'air et l'eau et appelé pompe de récupération (L). Elle est placée à la sortie du circuit de refroidissement (K) et obstrue l'entrée de la gaine de récupération (Q). La pompe de récupération (L) aspire la vapeur d'eau refroidie venant du circuit de refroidissement (K). La deuxième partie du système de récupération est composée de deux parties (Q) et (P) appelées gaine de récupération (W). La première partie (Q) est obstruée en sont sommet par la pompe de récupération (L) et sa partie inférieure est immergée dans le bassin de récupération. Cette première partie (Q) sert à recueillir la vapeur d'eau refroidie provenant de la pompe de récupération (L). La deuxième partie (P) est totalement immergée et placée à plat au fond du bassin de récupération (T). Le plafond de cette deuxième partie (P) de la gaine de récupération (W) est percé de nombreux petits trous d'évacuation (X), permettant à des bulles de vapeur d'eau de s'échapper dans l'eau du bassin de récupération (T). La vapeur d'eau refroidie aspirée par la pompe de récupération (L) est recueillie dans la gaine de récupération (W). La vapeur d'eau s'accumule dans la partie supérieure (Q) de la gaine de récupération (W) qu'elle remplit au fur et à mesure. La vapeur d'eau refroidie se mélange à l'eau douce de la partie (Q) immergée de la gaine de récupération (W) et se transforme alors en bulles de vapeur d'eau. Celles-ci arrivent ensuite dans la partie inférieure (P) de la gaine de récupération (W) placée à plat au fond du bassin de récupération (T). Les bulles de vapeur d'eau s'échappent alors de la gaine de récupération (Q) par les petit trous d'évacuation (X) et remontent vers la surface de l'eau douce du bassin de récupération (T). Le dispositif comporte enfin un réservoir contenant de l'eau douce. Ce réservoir d'eau douce est appelé bassin de récupération (T). Il permet de récupérer l'eau douce contenue dans les bulles de vapeur par mélange avec l'eau douce du bassin de récupération (T). Les bulles de vapeur d'eau provenant des trous d'évacuation (X) remontent vers la surface de l'eau du bassin de récupération (T). Dans leur ascension vers la surface de l'eau douce du bassin (T), les bulles sont freinées par des filets matelassés à mailles très fines appelés filets de ralentissement (S). Il servent à ralentir les bulles de vapeur dans leur ascension vers la surface du bassin de récupération (T). Ceci donne plus de temps à la vapeur d'eau pour se condenser à l'intérieur des bulles. L'air et l'eau contenus dans la vapeur d'eau des bulles se séparent. L'eau douce contenue dans la vapeur d'eau se dépose sur les parois intérieures des bulles. L'air de la vapeur d'eau s'accumule dans la partie supérieure des bulles. Arrivées à la surface de l'eau du bassin de récupération (T), les bulles d'air et d'eau douce éclatent. L'air s'échappe et monte vers le plafond (Y) du bassin de récupération (T) o elle s'évacue par des aérateurs (R). L'eau douce provenant de la condensation des bulles de vapeur est libérée et se mélange à l'eau douce du bassin de récupération (T). L'eau douce du bassin de récupération (T) est alors évacuée par un trop-plein (O) situé au-dessus du niveau des filets de ralentissement (S). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à fabriquer de l'eau douce à partir d'eau de mer, saumâtre ou bactériologiquement impropre. La majeur partie des systèmes actuels de production d'eau douce par dessalement d'eau de mer comme l'osmose inverse ou les systèmes par filtrage visent à séparer le sel de l'eau douce lors de l'utilisation de l'eau de mer a l'état liquide. Mais la séparation de solutés comme le sel dans l'eau de mer est complexe, coûteuse et lente. Séparer le sel de l'eau par évaporation à haute température est plus simple et plus rapide, Mais les systèmes actuels de récupération ou de condensation sur des parois refroidies artificiellement ne permettent pas une production et des coûts à l'échelle des besoins. Le principe de condensation et de récupération par mélange avec de l'eau douce simplifie le dessalement de l'eau de mer. La haute température utilisée pour l'évaporation permet des rendements importants. Il permet d'envisager des productions à l'échelle des besoins. Seule l'énergie électrique est nécessaire, ce qui réduit énormément les coûts de productions. La quantité d'eau douce obtenue par ce système, ne dépend que de la taille de la plaque d'évaporation, de la rapidité d'évaporation de l'eau à purifier. La simplicité de fabrication et d'utilisation du dispositif selon l'invention permettent d'envisager un entretien et une maintenance de coûts négligeables. Le mode de réalisation ici décrit n'a pas pour objet de réduire la portée de l'invention. Il pourra donc y être apporté de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de condensation d'eau pour obtenir de l'eau douce à partir d'eau de mer, d'eau saumâtre ou d'eau bactériologiquement impropre caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'évaporation de l'eau à traiter, des moyens de refroidissement de la vapeur d'eau formée grâce auxdits moyens d'évaporation et des moyens de condensation de ladite vapeur d'eau refroidie par mélange à de l'eau douce. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que lesdits moyens de d'évaporation sont constitués par au moins un four (I) comprenant au moins une plaque d'évaporation (V) munie de moyens de chauffage (D) sur laquelle l'eau à traiter est pulvérisée de façon essentiellement uniforme grâce à des moyens de pulvérisation (H). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit four (I) comprend des moyens de nettoyage (J) de ladite plaque par pulvérisation d'eau de lavage sous pression sur ladite plaque d'évaporation (V) 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que ladite plaque d'évaporation (V) est inclinée et pourvue d'au moins une gouttière (F) de façon à permettre la récupération de l'eau non évaporée dans un réceptacle (G). 5. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 4 caractérisé en ce que la vapeur d'eau produite par lesdits moyens d'évaporation est évacuée vers lesdits moyens de refroidissement grâce à des moyens de ventilation (K). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement incluent au moins un circuit de refroidissement (U) et des moyens d'injection d'air (M) dans ledit circuit de refroidissement (U). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que lesdits moyens de condensation comprennent au moins un bassin de récupération (T) contenant de l'eau douce et des moyens d'amenée de la vapeur d'eau refroidie par lesdits moyens de refroidissement en contact avec l'eau douce contenue dans ledit bassin de récupération (T). 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que lesdits moyens d'amenée de la vapeur d'eau refroidie incluent au moins une gaine de récupération (W) présentant au moins une partie plongée dans l'eau douce dudit bassin de récupération (T) percée de trous (X), lesdits trous (X) permettant à la vapeur d'eau refroidie de s'échapper de ladite gaine (W) sous forme de bulles et de se condenser au contact de l'eau douce du bassin (W). 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que ledit bassin de récupération est pourvu d'au moins un filet de ralentissement (S) destiné à freiner la progression des bulles de vapeur d'eau provenant de ladite gaine de récupération (W) vers la surface dudit bassin de récupération (T). 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que ledit bassin inclut au moins un aérateur (R) permettant d'évacuer l'air qui était contenu dans lesdits bulles de vapeur d'eau et au moins un trop-plein (O).