Brevet FR2920670A1 — publié le 20090313

DISPOSITIF DE PURIFICATION D'AIR La présente invention concerne un dispositif de purification d'air et plus particulièrement un purificateur de type autonome. Elle est plus particulièrement destinée à la purification d'air de tous types de locaux et notamment ceux non équipés ou mal équipés de dispositifs de purification d'air déjà intégrés dans leur structure. La décontamination des locaux, privés et publics, est une 1.0 préoccupation grandissante, en particulier avec l'apparition de germes jusqu'alors peu répandus tels que la légionellose et l'incitation à réduire l'aération des locaux par l'apport d'air extérieur pour diminuer les pertes caloriques. Ces germes se propagent en outre plus rapidement qu'auparavant avec l'augmentation importante de systèmes de 15 climatisation et/ou de ventilation implantés dans les locaux. Une étude récente a permis de mettre en évidence que l'irradiation par des lampes de type Ultraviolet (photolyse) de l'air des systèmes de ventilation implantés dans des bureaux collectifs réduisait 2 0 considérablement les troubles respiratoires des personnes travaillant dans ces locaux. Ces systèmes, utilisés notamment aux USA, sont cependant d'une efficacité limitée, et surtout nécessitent des appareils volumineux, dispensant une grande énergie lumineuse, et partant coûteux en énergie électrique. C'est la raison qui a incité plusieurs fabricants à se tourner 2 5 depuis quelques années vers la photocatalyse, utilisant l'action des ultraviolets UVC sur le dioxyde de titane (TiO2). Toutefois, les appareils mis sur le marché, qui présentent une surface imprégnée de TiO2 éclairée par des UVC, ont soit un débit très faible, soit une efficacité très limitée, soit les deux. En effet, l'oxydation des germes ou molécules par la photocatalyse nécessite un contact physique entre le TiO2 insolé et la particule, germe ou molécule. Ce contact ne peut être obtenu dans le cas de parois revêtues de TiO2 que soit par un débit très lent, soit un dispositif de brassage de l'air volumineux et conduisant à de fortes pertes de charge, et partant un débit également très réduit. Par ailleurs, l'effet photocatalytique demande une intensité d'éclairage importante, qui n'est pratiquement possible qu'avec une distance entre la source d'UV et le substrat revêtu de TiO2 ne dépassant pas 5cm. La présente invention veut donc résoudre les inconvénients des épurateurs connus à ce jour, basés sur la photolyse ou la photocatalyse, en proposant un épurateur comprenant un filtre actif à base de quartz imprégné de dioxyde de titane (TiO2). Ainsi dans l'épurateur de l'invention il est prévu de créer un flux d'air traversant le filtre tel que défini précédemment ce qui permet à la quasi-totalité des particules, germes ou molécules présents dans l'air d'entre en contact direct avec le substrat revêtu de TiO2 L'action photocatalytique du dioxyde de titane (TiO2) est très 2 0 efficace pour la purification de l'air, car soumis à un rayonnement, ce matériau libère des radicaux oxydants qui détruisent les germes et les polluants dans l'atmosphère, mais les épurateurs d'air basés sur ce simple principe n'ont pas une efficacité suffisante, car la proportion de ces germes et polluants entrant effectivement en contact avec le TiO2 est très faible. Il 2 5 faut également noter que l'effet photocatalytique se combine avec l'effet photolytique sur les micro-organismes piégés par le filtre, et qui ne seraient pas détruits instantanément : leur exposition prolongée au rayonnement ultraviolet finit de les détruire. 3 0 Ainsi, l'épurateur d'air de l'invention qui utilise les propriétés combinées de la photolyse (destruction des germes par irradiation aux UV) et de la photocatalyse (oxydation au contact du dioxyde de titane insolé) est fiable, simple à réaliser, économe en énergie, et autonome, c'est-à-dire rapidement implantable dans n'importe quel local même non équipé de système de purification d'air intégré et, sans que cela ne nécessite de modification du local. Le dispositif de l'invention permet de décontaminer par photocatalyse, ce qui présente l'avantage de détruire les micro- organismes présents dans l'atmosphère (bactéries, virus, moisissures, allergènes), et ]_ 0 d'oxyder les composés organiques volatiles (COV), le monoxyde de carbone (CO) présents en grand nombre et en quantité importante dans l'air intérieur aussi bien des habitations que des bureaux. En sortie, on obtient donc un air pur de tout micro-organisme ou de molécule organique toxique. 1.5 Le dispositif de l'invention permet à la fois un rendement élevé, et un débit élevé, ce qui permet d'éliminer rapidement la majorité des germes présents dans une pièce, et son utilisation permet donc de décontaminer efficacement en un temps réduit un volume important. 20 Ainsi, le dispositif de purification d'air de l'invention est du type comprenant au moins une lampe émettrice d'Ultraviolets alimentée en courant électrique, et est caractérisé en ce que la lampe est un tube longitudinal qui est disposée dans une enceinte de circulation d'air interne 2 5 constituée par un filtre ayant la forme d'un tube creux, l'ensemble constitué par le filtre et la lampe s'étendant verticalement, à l'intérieur d'une enceinte périphérique de ventilation formé par un tube externe vertical, tandis que le flux d'air pollué traverse le filtre. 3 0 Selon une caractéristique complémentaire, le filtre se présente sous la forme d'un tube constitué par une grille garnie de fibres de quartz imprégnée de dioxyde de titane, tandis que le flux d'air pollué traverse le filtre, au moins depuis l'enceinte périphérique de ventilation (10a) vers l'enceinte de circulation d'air interne. Ajoutons que le flux d'air pollué traverse le filtre, au moins depuis l'enceinte de circulation d'air interne, vers l'enceinte périphérique de ventilation, tandis que l'enceinte est séparée en deux enceintes périphériques externes successives, par une paroi médiane diamétrale d'obturation , ainsi l'enceinte périphérique externe de circulation d'air est constituée d'une enceinte périphérique externe inférieure de circulation d'air, et d'une enceinte périphérique externe supérieure de circulation d'air. Selon des autres caractéristiques complémentaires, le tube vertical formant le filtre est obturé à ses deux extrémités, respectivement par un obturateur bas et un obturateur haut afin que le flux d'air amont pollué généré en partie basse par aspiration de l'air externe pollué par le ventilateur s'engage dans l'enceinte périphérique inférieure de circulation d'air pour ensuite pénétrer dans le filtre actif et ressortir ensuite et s'engager dans l'enceinte périphérique supérieure de circulation d'air. Notons aussi que le dispositif de purification d'air de l'invention, comprend à son extrémité supérieure un couvercle comprenant des trous d'évacuation dispersant dans l'atmosphère l'air purifié par le dispositif, et sa partie basse un ventilateur créant un flux d'air, aspirant l'air externe 2 5 pollué pour le ctiffuser dans le dispositif pour y être purifié. La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques 3 0 possibles. Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, en référence aux 5 dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue schématique du dispositif de purification d'air selon l'invention; 10 La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif de purificateur d'air de l'invention. La figure 3 est une section transversale du filtre avec ses tubes à rayonnement ultraviolet. 15 Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de purification d'air selon l'invention portant la référence générale (1), est du type comprenant au moins un filtre (2) que l'on appellera filtre actif, constitué de quartz imprégné de dioxyde de titane, à travers lequel ont fait 2 0 passer un flux d'air. De façon avantageuse le flux d'air est créé par un ventilateur (4), tandis qu'il est prévu de faire traverser le filtre actif (2) par le flux d'air pollué, plusieurs fois, comme par exemple deux fois voire plus. 25 Le dispositif d'épuration d'air se présente sous la forme d'une enceinte verticale, constituée par un tube creux (5) s'étendant avantageusement verticalement, dans lequel en son centre et verticalement est disposé le filtre (2), formant entre le filtre et la paroi interne du tube une 30 enceinte périphérique externe verticale de circulation d'air. Le ventilateur (4) créant le flux d'air est disposé à la base du tube creux (5) dans un socle de ventilation (6) qui comprend des orifices d'entrée d'air (7). On notera qu'entre les pales du ventilateur et les orifices d'entrée d'air il est prévu un filtre passif (8) mécanique sans action chimique particulière, pour filtrer les poussières qui ne manqueraient pas d'obturer rapidement le filtre imprégné de TiO2. Bien entendu le ventilateur (4) est alimenté en courant électrique soit par branchement sur le secteur du local, soit par des batteries ou des piles. 1.0 Selon le mode de réalisation représenté à titre d'exemple, la base de l'enceinte de ventilation comprend des moyens de déplacement, comme par exemple un ensemble de roulettes (9), destiné à faciliter le déplacement du dispositif (1) et son placement optimal dans le local à décontaminer. 15 On notera qu'il y a une enceinte périphérique externe de circulation d'air (10) entre le filtre actif (2) et la paroi interne (11) du tube creux (5). Cette enceinte (10) est séparée en deux enceintes périphériques externes successives (10a, 10b) par une paroi médiane diamétrale d'obturation (12). Ainsi l'enceinte périphérique externe de circulation d'air est constituée 2 0 d'une enceinte périphérique externe inférieure de circulation d'air (10a), et d'une enceinte périphérique externe supérieure de circulation d'air (10b). De cette façon, le flux d'air amont pollué (3b) généré en partie basse par aspiration de l'air externe pollué (3a) par le ventilateur (4) s'engage 2 5 dans l'enceinte périphérique inférieure de circulation d'air (10a) pour pénétrer dans le filtre actif (2) et ressortir ensuite dans l'enceinte périphérique supérieure de circulation d'air (10b). L'air ainsi épuré par un double passage à travers le filtre actif, est ensuite évacué à la partie supérieure du dispositif, qui est constitué par un couvercle (13) comprenant 3 0 des trous d'évacuation (14) dispersant dans l'atmosphère, l'air purifié par le dispositif de l'invention. La forme particulière du couvercle permettant une diffusion optimale de l'air purifié. On a compris que grâce à la paroi médiane d'obturation, le flux d'air passe de la partie inférieure du filtre à la partie supérieure et ainsi traverse ainsi deux fois la partie active du filtre (2). Ajoutons que le filtre actif (2) formé par une grille légère garnie de fibres de quartz revêtues de dioxyde de titane, se présente sous la forme d'une paroi cylindrique (2a) formant un tube vertical avantageusement de section oblongue de façon à créer une enceinte interne (2b) dans laquelle est logée au moins une lampe à rayonnements ultraviolets UVC (20) qui est un tube s'étendant verticalement. Le tube vertical formant le filtre (2) est obturé à ses deux extrémités par respectivement un obturateur bas (15a) et 5 un obturateur haut (15b). Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple et illustré par les figures, le dispositif comprend deux lampes tubulaires à rayonnement ultraviolet UVC (20a, 20b) disposées verticalement et parallèlement, et c'est dans ce contexte que le filtre (2) a une section de forme oblongue, afin que la distance entre la paroi du filtre 2 0 et les lampes UV soit constante. Cette distance étant idéalement d'environ 3 centimètres. Bien entendu il pourrait n'y avoir qu'un seul tube UV, et dans ce cas le filtre (2) aurait une section cylindrique. 25 Les rayons ultraviolets ont un pouvoir bactéricide par photolyse, tandis que le dioxyde de titane soumis aux rayons ultraviolets libère des radicaux oxydants qui détruisent également les germes et les polluants atmosphériques (photocatalyse). L'effet photocatalytique renforce donc et 3 0 complète l'effet photolytique des rayonnements ultra violets. L'avantage de la combinaison dioxyde de titane et des rayonnements ultra violets est que le dispositif ne rejette aucun corps toxique, aucune odeur dans l'air ambiant, contrairement aux dispositifs de purification connus qui fonctionnent à base d'agents chimiques ou des ioniseurs d'air qui rejettent de l'ozone. De plus, l'effet photolytique détruit complètement les germes qui se trouvent pigés dans le filtre actif : ce filtre ne présente donc aucun risque de pollution secondaire (lors de son changement par exemple). Une fois, le dispositif de purification d'air (1) selon l'invention installé dans un local et le ventilateur alimenté en courant électrique, l'air pollué (3a) destiné à être purifié est aspiré depuis la partie basse et passe à travers le filtre mécanique (8) qui retient les poussières contenues dans l'air aspiré, puis est purifié par l'effet combiné du filtre actif (2) et des rayons 1 5 ultra violets et est rejeté purifié par l'extrémité haute. Le dispositif de purification d'air tel que décrit est particulièrement adapté à la purification d'air de locaux publics, tels que halls d'accueil, bureaux ou tout autres lieux fréquentés par un public vulnérable ou 2 0 porteur de germes pathogènes : salles d'attente de cabinets médicaux ou d'hôpitaux, crèches. Il sera également d'une grande utilité pour purifier l'air de locaux qui ne peuvent être ventilés par apport d'air extérieur, ou occupés par des personnes immuno-déprimées. 2 5 Ainsi, si dans le mode de réalisation illustré, les lampes de type UVC (20) se présentent sous la forme d'un tube allongé disposé selon l'axe longitudinal du dispositif et donc selon l'axe de circulation de l'air aspiré, il va de soi que des lampes UVC de type tubes basse consommation de structure connue, c'est-à-dire avec le tube replié sur lui-même, pourraient 3 0 être utilisées, à condition toutefois que leur distance au filtre actif ne dépasse pas 5cm. Le tube creux (5) peut être réalisé en tous types de matériaux, comme par exemple en métal ou en matière plastique à condition que celle-ci soit traitée pour résister aux UVC. Il devra être parfaitement opaque, les UVC étant dangereux pour les yeux. Le dispositif de purification décrit précédemment avec son filtre (2) à base de fibre de quartz revêtue de dioxyde de titane est conçu dans le cadre d'une application à la photocatalyse, mais il pourrait en être autrement. Ainsi, le dispositif de l'invention peut également s'appliquer à un système de filtration simple associé à une destruction par photolyse des germes piégés par le filtre et dans ce cas le filtre serait un simple filtre mécanique sans action chimique particulière, ou un filtre à charbon actif, ce qui permettrait de détruire les odeurs et une partie des composés organiques volatils. On a compris de ce qui précède que le filtre (2) constitue une enceinte tubulaire dans laquelle la ou les lampes à rayonnement ultraviolet s'étend longitudinalement, tandis qu'entre la paroi du filtre et la ou les 2 0 lampes il est prévu un espace (e) de circulation interne d'air, la paroi du filtre étant légèrement éloignée de la ou des lampes, idéalement d'une distance de 3 centimètres. Le dispositif tubulaire de l'invention permet de conserver une distance constante entre le tube UVC et le filtre actif, et par conséquent un efficacité optimale de l'effet photocatalytique. 25 On a compris aussi que grâce à l'obturateur bas (15a) empêchant l'entrée d'air dans l'enceinte de circulation d'air interne, le flux d'air pénètre dans l'enceinte externe de circulation d'air périphérique (10a) externe, pour traverser ensuite le filtre en partie basse et pénètre dans 3 0 l'espace interne de circulation d'air. Le flux d'air retraverse alors le filtre en partie haute pour pénétrer dans l'enceinte externe de circulation d'air périphérique, pour être ensuite évacué purifié dans l'atmosphère par le haut du dispositif. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. A titre d'exemple la hauteur du filtre et des lampes UV pourrait être d'environ 60 centimètres tandis que le diamètre du tube serait de 20 centimètres. Dans le cas du dispositif tel qu'illustré, le filtre pourrait avoir une section de 12 centimètres sur 8 centimètres, et le socle une hauteur d'environ 40 centimètres. REVENDICATIONS 1.Dispositif de purification d'air (1) du type comprenant au moins une lampe (20) émettrice d'Ultraviolets alimentée en courant électrique caractérisé en ce que la lampe (20) est un tube longitudinal qui est disposée dans une enceinte de circulation d'air interne constituée par un filtre (2) ayant la forme d'un tube creux, l'ensemble constitué par le filtre et la lampe 1.0 (20) s'étendant verticalement, à l'intérieur d'une enceinte périphérique de ventilation (10, 10a, 10b) formé par un tube externe vertical (5), tandis que le flux d'air pollué traverse le filtre (2). 2. Dispositif de purification d'air (1) selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que le filtre (2) se présente sous la forme d'un tube constitué par une grille garnie de fibres de quartz imprégnée de dioxyde de titane. 3. Dispositif de purification d'air (1) selon la revendication 1, 2 0 caractérisé en ce que le flux d'air pollué traverse le filtre (2), au moins depuis l'enceinte périphérique de ventilation (10a) vers l'enceinte de circulation d'air interne (2b). 4. Dispositif de purification d'air (1) selon la revendication 1, 2 5 caractérisé en ce que le flux d'air pollué traverse le filtre (2), au moins depuis l'enceinte de circulation d'air interne (2b)., vers l'enceinte périphérique de ventilation (10a). 5. Dispositif de purification d'air (1) selon les revendications 3 et 3 0 4, caractérisé en ce que l'enceinte (10) est séparée en deux enceintes périphériques externes successives (10a, 10b), par une paroi médianediamétrale d'obturation (12), ainsi l'enceinte périphérique externe de circulation d'air est constituée d'une enceinte périphérique externe inférieure de circulation d'air (10a), et d'une enceinte périphérique externe supérieure de circulation d'air (10b). 6. Dispositif de purification d'air (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tube vertical formant le filtre (2) est obturé à ses deux extrémités, respectivement par un obturateur bas (15a) et un obturateur haut (15b) afin que le flux d'air amont pollué (3b) généré en partie basse par aspiration de l'air externe pollué (3a) par le ventilateur (4) s'engage dans l'enceinte périphérique inférieure de circulation d'air (10a) pour ensuite pénétrer dans le filtre actif (2) et ressortir ensuite et s'engager dans l'enceinte périphérique supérieure de circulation d'air (10b). 1.5 7. Dispositif de purification d'air (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité supérieure un couvercle (13) comprenant des trous d'évacuation (14) dispersant dans l'atmosphère l'air purifié par le dispositif. 2 0 8. Dispositif de purification d'air (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend à sa partie basse un ventilateur créant un flux d'air, aspirant l'air externe pollué pour le diffuser dans le dispositif pour y être purifié. 2 5 9. Dispositif de purification d'air (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ventilateur est logé dans un socle de ventilation (6) tandis que ce dernier comprend des orifices d'entrée d'air (7), et qu'entre les pales du ventilateur et les orifices d'entrée d'air il est prévu un filtre classique (8) mécanique sans action chimique particulière. 30