Brevet FR2868333A1 — publié le 20051007

La présente invention concerne un dispositif d e traitement d'un flux d'air. Elle concerne également un réfrigérateur équipé d'un tel dispositif ainsi qu'une enceinte réfrigérante équipée d'un dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'invention. De manière générale, l'invention concerne un dispositif de traitement des o deurs e t de destruction d es b actéries et m oisissures p résentes d ans l'air d'une enceinte réfrigérante, tel qu'un réfrigérateur, une cave à vin ou encore un garde-manger. Classiquement, les systèmes de traitement des odeurs fonctionnent au moyen d'un filtre à base de charbon actif. Un tel système est efficace tant que le charbon actif n'est pas saturé. Ensuite, le système devient inopérant, à défaut de changer le filtre à charbon actif. Parallèlement, pour les traitements anti-bactériens et antimoisissures, des revêtements, par exemple à base de ions argent, sont déposés sur les parois de l'enceinte réfrigérante. Cependant, un tel système ne détruit que les bactéries et moisissures entrant en contact avec les parois de la structure réfrigérante. On connaît par ailleurs dans le document EP 0 325 133 un système de traitement d'un flux d'air combinant un filtre à base de charbon actif et un matériau photocatalytique. Le charbon actif adsorbe les molécules à traiter, et notamment les composés organiques volatils, et le matériau photocatalytique détruit ces molécules sous l'action de la lumière. Ce système de traitement est équipé d'une ventilation permettant d'entraîner les molécules odorantes, les bactéries et les moisissures contenues dans l'air dans la zone de traitement du système. Dans ce document EP 0 325 133, le filtre en charbon actif est préformé, par exemple en une structure en nid d'abeille. Un oxyde de titane (TiO2) est déposé sur le filtre. Le flux d'air à traiter passe ainsi à travers les alvéoles de grande 5 dimension du filtre, et seules les molécules en contact avec les parois de ces alvéoles sont adsorbées dans le charbon actif. Périodiquement, une lampe à ultraviolet de forte puissance est mise en fonctionnement pour provoquer un échauffement du filtre et permettre la diffusion des molécules adsorbées dans le charbon actif en direction du matériau photocatalytique. Un tel système présente l'inconvénient qu'une partie importante des molécules odorantes véhiculées par le flux d'air ne sont pas piégées dans la structure de charbon actif et traversent le matériau photocatalytique alors que celui-ci n'est pas activé par une source de lumière. La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et de proposer un dispositif de traitement d'un flux d'air permettant de capter et traiter rapidement et de manière efficace les molécules odorantes, les moisissures et les bactéries aéroportées. A cet effet, la présente invention vise un dispositif de traitement d'un 20 flux d'air comprenant un filtre en charbon a ctif e t u n m atériau p hotocatalytique associé à des moyens formant source de lumière. Selon l'invention, le filtre comprend une couche de charbon actif e n poudre disposée entre deux éléments en fibre synthétique, un des éléments en fibre synthétique est revêtu d'un matériau photocatalytique et les moyens formant source de lumière ont une puissance optique égale à quelques milli Watts. Ainsi, grâce à l'utilisation d'un charbon actif en poudre, les passages pour le flux d'air à traiter sont de très petites dimensions, s'étendant entre les particules de charbon actif. L'adsorption des molécules odorantes dans le charbon actif est ainsi 30 réalisée de manière efficace. Les moyens formant source de lumière ayant une faible puissance optique, ils sont adaptés à activer le matériau photocatalytique sans pour autant générer de chaleur. La puissance optique d'une source de lumière correspond à la puissance I umineuse utile pour le t raitement p ar p hotocatalyse, c'est-à-dire à une puissance émise dans une plage de longueurs d'onde utiles. Ainsi, ce dispositif de traitement d'un flux d'air ne présente pas d'échauffement et peut fonctionner en continu, même lorsqu'il est utilisé dans une enceinte réfrigérante. Selon une caractéristique préférée de l'invention, l'épaisseur du filtre revêtu d'un matériau photocatalytique est inférieure à 5 mm. Du fait de l'utilisation d'un charbon actif en poudre disposé entre deux é léments e n fibre synthétique, l'épaisseur d u filtre p eut être réduite. L e passage forcé d'un flux d'air au travers des canaux formés entre les particules de charbon actif, garantissant une bonne capture des molécules odorantes dans toute la surface du filtre, permet encore de n'utiliser qu'une faible épaisseur de charbon actif en poudre. De manière pratique, les moyens formant source de lumière ont une puissance optique inférieure à 20 mW. Dans un mode de réalisation de l'invention, ces moyens formant source de lumière comprennent une ou plusieurs diodes électroluminescentes ayant chacune une puissance optique de l'ordre de 2 mW. Afin de permettre le traitement des molécules odorantes présentes dans un air stagnant à l'intérieur d'une enceinte, le dispositif de traitement d'un flux d'air comprend en outre des moyens de ventilation adaptés à aspirer un flux d'air à traiter au travers du filtre en charbon actif. Afin de permettre un traitement optimal de ce flux d'air, la vitesse d'aspiration des moyens de ventilation est très faible, et par exemple comprise entre 0,2 m/s et 10 m/s, et de préférence égale à 1 mis. De préférence, les moyens de ventilation et les moyens formant source de lumière sont adaptés à fonctionner simultanément, de telle sorte que les molécules odorantes, les moisissures et/ou les bactéries captées dans le charbon 2868333 4 actif sont au fur et à mesure déplacées par le flux d'air aspiré par les moyens de ventilation en direction du matériau photocatalytique, afin d'être traitées par photocatalyse. Le traitement en continu par photocatalyse présente l'avantage qu'à aucun moment, le filtre en charbon actif n'est saturé. II est ainsi toujours adapté à capturer les molécules odorantes véhiculées dans le flux d'air et les moisissures et les bactéries aéroportées. Selon un second aspect de l'invention, elle concerne une enceinte réfrigérante ou un réfrigérateur comprenant un dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'invention. Ce réfrigérateur et cette enceinte réfrigérante présentent des caractéristiques et avantages analogues à ceux du dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'invention. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 illustre schématiquement un dispositif de traitement d'un flux d'air intégré à une enceinte réfrigérante conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue agrandie du détail A de la figure 1. On va décrire tout d'abord en référence à la figure 1 une enceinte réfrigérante adaptée à mettre en oeuvre l'invention. Cette enceinte réfrigérante 10 peut être formée dans un réfrigérateur, ou encore dans une cave à vin ou un garde manger. Elle peut également être réalisée dans une structure réfrigérante de taille importante telle qu'une chambre froide. Cette enceinte réfrigérante 10 est constituée par des parois isothermes 11 dont la description détaillée n'a pas besoin d'être faite ici. Un dispositif de traitement d'un flux d'air 12 est intégré dans l'enceinte réfrigérante 10. Ce dispositif de traitement 12 comporte un filtre en charbon actif 13 tel qu'illustré plus en détail à la figure 2. Ce filtre 13 comprend une couche de charbon actif 14 disposé entre deux éléments 15 en fibre synthétique. Le charbon actif est sous forme de poudre et est maintenu entre les éléments en fibre synthétique 15. Ce filtre en charbon actif se présente ainsi sous la forme d'une structure plane de contours quelconques, et par exemple de forme rectangulaire ou circulaire. Ce filtre en charbon actif 13 est associé à un matériau photocatalytique. A cet effet, un des éléments 15 en fibre synthétique est revêtu d'un matériau photocatalytique 16. Dans ce mode de réalisation, le matériau photocatalytique est un oxyde de titane TiO2. A titre d'exemple non limitatif, chaque élément en fibre synthétique a une épaisseur de l'ordre de 0,2 mm. La couche de charbon actif 14 a une 15 épaisseur de l'ordre de 1 mm et le revêtement en matériau photocatalytique 16 a une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm. Le filtre revêtu du matériau photocatalytique présente ainsi une épaisseur e faible par rapport à sa largeur et sa longueur mesurées dans son plan. L'épaisseur e de ce filtre revêtu d'oxyde de titane est par exemple inférieure à 5 mm. De préférence, l'épaisseur e est comprise entre 1 et 3 mm. Dans l'exemple décrit précédemment, les filtre 13 revêtu de la couche en matériau photocatalytique 16 a une épaisseur e égale à 1,5 mm. Ce matériau photocatalytique 16 est en outre associé à des moyens 25 formant source de lumière 17. Ces moyens formant source de lumière 17 ont une faible puissance optique, égale à quelques mW; De préférence, les moyens formant source de lumière ont une puissance optique totale inférieure à 20 mW, afin de limiter au maximum la 30 chaleur dégagée par cette source de lumière. Dans ce mode de réalisation, les moyens formant source de lumière 17 comprennent six diodes électroluminescentes (LED) (seules deux de ces diodes 17 sont apparentes sur les figures) Ces diodes électroluminescentes 17 sont montées de manière classique sur une carte électronique 18 permettant leur alimentation électrique. Dans ce mode de réalisation, chaque diode électroluminescente 17 a une puissance de l'ordre de 2mW, de telle sorte que la puissance optique totale est égale à 12 mW. Comme bien illustré à la figure 1, le filtre en charbon actif 13 revêtu du matériau photocatalytique 16 et les moyens formant source de lumière 17 sont en outre associés à des moyens de ventilation 19 adaptés à aspirer un flux d'air F au travers du filtre en charbon actif 13. Relativement au sens de circulation du flux d'air F, le matériau photocatalytique 16 est disposé sur une face aval du filtre en charbon actif 13. Dans l'exemple de la réalisation de la figure 1, le filtre en charbon actif 13 et les diodes électroluminescentes 17 sont disposés dans l'épaisseur d'une paroi de l'enceinte réfrigérante, et par exemple dans une paroi supérieure. Cette paroi 11 comporte des ouvertures 11 a autorisant le passage du flux d'air F à traiter en direction du dispositif de traitement, et plus particulièrement en direction du filtre en charbon actif 13 revêtu d'oxyde de titane. Les moyens de ventilation 19 sont disposés en aval du filtre en charbon actif 13, et sont adaptés à aspirer le flux d'air F. Après traitement, le flux d'air F' est réintroduit dans l'enceinte réfrigérante 10, par exemple au niveau de plusieurs orifices 1l b prévus sur une paroi 11 de l'enceinte réfrigérante, et par exemple une paroi latérale ou une paroi de fond de cette enceinte. La vitesse d'aspiration du flux d'air F par le ventilateur 19 est faible. Elle est par exemple comprise entre 0,2 m/s et 10 m/s, et est de préférence égale à 1 m/s. En fonctionnement, les moyens de ventilation 19 et les diodes électroluminescentes 17 fonctionnent simultanément. 2868333 7 Le dispositif de traitement d'un flux d'air est adapté à traiter les composés organiques volatils et/ou les moisissures etlou les bactéries présentes dans le flux d'air. Le flux d'air aspiré au travers des orifices 11 a pénètre à l'intérieur du filtre en charbon actif 13. Du fait de la présence d'un charbon actif en poudre, les passages pour le flux d'air F sont de très petites dimensions, permettant de capter rapidement les molécules odorantes, les bactéries ou les moisissures à l'intérieur du charbon actif. On a illustré à titre purement explicatif sur la figure 2 le passage des molécules odorantes 20 à l'intérieur de canaux 21 formés naturellement entre les particules de charbon actif. Les molécules ainsi piégées sont poussées en direction de la couche de matériau photocatalytique 16 par le flux d'air F entraîné par les moyens de ventilation 19. Lorsque ces molécules arrivent en contact avec le matériau photocatalytique 16, elles sont traitées par photocatalyse grâce à la source de lumière générée par les diodes électroluminescentes 17. De même, les moisissures et les bactéries aéroportées sont traitées par photocatalyse lorsqu'elles sont mises en contact avec le matériau photocatalytique. A titre d'exemple, la photocatalyse mise en oeuvre ici permet de détruire les molécules odorantes et les moisissures ou bactéries par irradiation d'une source de lumière de longueur d'onde égale à environ à 365 nanomètres, et en tout état de cause inférieure à 380 nanomètres. Grâce à la présente invention, il est possible de combiner les caractéristiques du charbon actif et de la photocatalyse. Le charbon actif adsorbe les molécules et permet ainsi de capturer les molécules odorantes, les bactéries et les moisissures, même en cas de forte émission. Sous l'effet du passage de l'air à l'intérieur du charbon actif, les molécules se déplacent dans les canaux 21 formés par le charbon actif pour venir en contact avec le matériau photocatalytique 16 où elles seront détruites par photocatalyse. L'utilisation de sources lumineuses de faible puissance optique, telles que des d iodes é lectroluminescentes, sources d'UVA, présente l'avantage de ne pas générer d'échauffement d ans le d ispositif d e traitement d'un flux d'air. Elles peuvent ainsi fonctionner en continu, de telle sorte que l'action de photocatalyse est réalisée en permanence, évitant la saturation du filtre en charbon actif. En outre, elles ont une durée de vie très longue, et généralement supérieure à la durée de vie de l'enceinte réfrigérante ou du réfrigérateur dans lequel le dispositif de traitement est intégré. Le dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'invention permet ainsi un traitement efficace des odeurs et une destruction des bactéries et moisissures aéroportées dans l'appareil. Grâce à une action photocatalytique utilisant une faible puissance optique, le dispositif de traitement peut fonctionner en continu. En outre, le charbon actif n'étant jamais saturé, il n'a pas besoin d'être remplacé et peut conserver son efficacité pendant toute la vie de l'appareil électroménager, de l'ordre de 10 à 15 ans. Lorsqu'un dispositif de traitement d'un flux d'air tel que décrit précédemment est utilisé dans un réfrigérateur domestique, la suppression des bactéries et moisissures aéroportées évite leur prolifération dans l'enceinte réfrigérante 10 et améliore ainsi la durée de conservation des aliments. De préférence, dans un réfrigérateur, les moyens formant source de lumière 17 et les moyens de ventilation 19 sont adaptés à fonctionner en continu avec le réfrigérateur de telle sorte que le traitement de l'air est réalisé en permanence. Eventuellement, un moyen de commande manuelle pourrait permettre à l'utilisateur de désactiver le dispositif de traitement d'un flux d'air lorsqu'il le souhaite, tout en laissant le réfrigérateur en fonctionnement. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées 30 aux exemples de réalisation décrits ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le nombre de diodes électroluminescentes utilisées est donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Une seule diode électroluminescente peut également être utilisée. On peut également utiliser plus ou moins de six diodes, et par exemple quatre diodes. En outre, d'autres sources lumineuses pourraient être utilisées, dès lors que leur puissance optique globale reste faible, de l'ordre de quelques mW. D'autres types de matériau photocatalytique que l'oxyde de titane peuvent être utilisés. L'utilisation d'un tel dispositif de traitement d'un flux d'air pourrait 10 également équiper une cave à vin, un garde manger, un réfrigérateurcongélateur,... REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement d'un flux d'air comprenant un filtre en charbon actif (13) et un matériau photocatalytique (16) associé à des moyens formant source de lumière (17), caractérisé en ce que le filtre (13) comprend une couche de charbon actif en poudre (14) disposée entre deux éléments en fibre synthétique (15), en ce qu'un des éléments (15) en fibre synthétique est revêtu d'un matériau photocatalytique (16) et en ce que les moyens formant source de lumière (17) ont une puissance optique égale à quelques milli Watts. 2. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) du filtre (13) revêtu d'un matériau photocatalytique (16) est inférieure à 5 mm. 3. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ladite épaisseur (e) est comprise entre 1 et 3 mm. 4. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens formant source de lumière (17) ont une puissance optique inférieure à 20 mW. 5. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens formant source de lumière comprennent une ou plusieurs diodes électroluminescentes (17) ayant chacune une puissance optique de l'ordre de 2 mW. 6. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de ventilation (19) adaptés à aspirer un flux d'air (F) à traiter au travers du filtre en 25 charbon actif (13). 7. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse d'aspiration des moyens de ventilation (19) est comprise entre 0,2 m/s et 10 m/s, et de préférence égale à 1 m/s. 8. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de ventilation (19) et les moyens formant source de lumière (17) sont adaptés à fonctionner simultanément. 9. Dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est adapté à traiter des composés organiques volatils et/ou des moisissures et /ou des bactéries. 10. Enceinte réfrigérante, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de traitement d'un flux d'air (12) conforme à l'une des revendications 1 à 9. 11. Réfrigérateur, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traitement d'un flux d'air (12) conforme à l'une des revendications 1 à 9. 12. Réfrigérateur conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de traitement d'un flux d'air (12) comporte des moyens formant source de lumière (17) et des moyens de ventilation (19) adaptés à fonctionner en continu avec le réfrigérateur. 13. Cave à vin, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 1 à 9. 14. Garde manger, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traitement d'un flux d'air conforme à l'une des revendications 1 à 9.