Brevet FR2928846A1 — publié le 20090925

L'invention se rapporte à un dispositif d'épuration par catalyse comprenant un catalyseur chauffé par une énergie électrique pour l'oxydation, l'incinération ou la calcination des polluants gazeux et particulaires présents dans les gaz et fumées de combustion d'un appareil de chauffage à combustible solide par exemple un foyer fermé de cheminée à bois. On connaît l'existence de catalyseurs placés dans le conduit d'évacuation des gaz et fumées de combustion d'un appareil de chauffage à combustible solide et ceci juste à la sortie du foyer. Malheureusement, des températures trop faibles peuvent entraîner la non activation de ces catalyseurs. En effet, pour certains polluants, La réaction de catalyse s'amorce aux alentours de 400°C, température difficile à obtenir à la sortie du foyer. On connaît une réalisation qui met en oeuvre la post combustion des gaz imbrûlés s'échappant du foyer pour apporter le complément d'énergie calorifique nécessaire à porter la matière catalytique du catalyseur placé dans le conduit de fumées, à la température nécessaire pour amorcer la réaction catalytique. Malheureusement, les imbrûlés existent en quantité variable et la post combustion ne peut fournir à tout moment la quantité supplémentaire de calories nécessaires à l'amorçage et à la poursuite de celui-ci jusqu'au régime permanent de catalyse. Ce fonctionnement quelque peu aléatoire, ne 30 permet pas d'assurer une épuration constante des gaz et fumées s'évacuant par la cheminée. La présente invention a pour but de débarrasser ces gaz et fumées des effluents gazeux polluants quel que soit le régime de fonctionnement de 35 l'appareil de chauffage. A cet effet, un dispositif catalytique est placé dans le conduit d'évacuation des gaz et fumées de combustion d'un appareil de chauffage à partir d'un combustible solide, bois, charbon ou autre, ce dispositif catalytique est traversé par ces gaz et fumées de combustion et comporte à proximité et du côté amont par rapport au sens d'évacuation des gaz et fumées un moyen de chauffage rapide à haute température à partir de l'énergie électrique permettant de déclencher :L'amorçage de la réaction de catalyse chaque fois que nécessaire. Un détecteur ou un capteur de température monté dans un circuit de commande du fonctionnement stoppe le moyen de chauffage rapide dès que la réaction de catalyse est initiée. Outre l'aspect lié à la propreté des gaz et fumées de combustion par rapport à leur caractère polluant, l'invention présente plusieurs avantages supplémentaires. Il s'agit d'abord de l'efficacité permanente de la catalyse quelle que soit l'allure de chauffe. On peut mentionner ensuite le degré d'épuration des gaz et fumées qui est exceptionnel car il les réduit d'un facteur six. La, simplicité du dispositif laisse espérer une durée de vie importante. La réaction catalytique étant exothermique, on note un bilan énergétique positif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins dans lesquels : . la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale montrant un dispositif catalyseur à chauffage par deux résistances haute température monté dans un conduit d'évacuation des gaz et fumées de combustion d'un appareil de chauffage à bois, . la figure 2 est une vue de dessus du dispositif catalyseur à deux résistances, . la figure 3 est une vue de dessous montrant uniquement les résistances, . la figure 4 est une vue schématique en coupe verticale montrant un dispositif catalyseur à chauffage par micro ondes monté aussi dans un conduit d'évacuation des gaz et fumées de combustion d'un appareil de chauffage à bois. La présente invention s'applique à un appareil de chauffage à combustible solide tel un poêle ou un foyer fermé de cheminée du type insert 1 présentant un foyer 2, une chambre de combustion 3 une porte vitrée 4 et un conduit 5 d'évacuation des gaz et fumées de combustion. Ce conduit 5 peut faire suite à une boîte à fumées 6 optionnelle avec ou sans échangeur de chaleur (figure 4 uniquement). Dans ce conduit 5 d'évacuation est placé par exemple à sa naissance, un dispositif catalytique 7 sous la forme d'un corps 8 en général en céramique, occupant toute la section du conduit et traversé par les gaz et fumées de combustion. Le corps du dispositif catalytique 7 est en général de forme cylindrique dont le volume intérieur se trouve conformé selon une pluralité de canaux parallèles intérieurs garnis d'une matière à effet catalytique, par exemple à base de métaux tels que le platine ou le palladium ou autres ou d'oxydes métalliques tel que par exemple l'oxyde de cuivre ou de cérium. Ce corps 8 en céramique est traversé par le 30 flux des gaz et fumées de combustion car placé sur le trajet d'évacuation de ceux-ci. Selon l'invention, on prévoit à proximité du dispositif catalyseur 7 et en amont de celui-ci un moyen de chauffage à haute température, à partir de 35 l'énergie électrique et de préférence à montée rapide en température. Il peut s'agir comme représenté sur la figure 1 de plusieurs résistances par exemple deux résistances respectivement 9 et 10 fonctionnant à haute température par exemple du type au carbure de silicium par exemple du type de celles utilisées comme allumeur sur les chaudières à gaz d'une certaine puissance. Ces résistances à haute température de fonctionnement sont montées dans un tronçon inséré dans le conduit 5 d'évacuation, transversalement au trajet des gaz et fumées et à proximité de la surface d'entrée 10 du dispositif catalyseur 7. Elles sont au nombre d'au moins deux, disposées en vis à vis et placées en croix lorsqu'elles sont au nombre de quatre. Le chauffage est quasi instantané et la puissance s'élève à environ 600 watts par résistance. 15 Le fonctionnement est tel que le corps de la résistance rougit quasi instantanément et la température au voisinage des résistances monte rapidement à. 1400-1500 °C. Elles sont placées sur le trajet des gaz et 20 fumées de combustion et à proximité immédiate du dispositif catalyseur car le but est de chauffer principalement le corps 8 du dispositif catalyseur 7. Ces résistances montent rapidement en température et fonctionnement à des hautes 25 températures. Elles diffusent la chaleur par rayonnement infra rouge à proximité immédiate du corps du catalyseur. La chaleur se transmet ainsi directement à la matière catalytique pour diminuer le temps d'amorçage. 30 Ces résistances sont alimentées en énergie électrique par un circuit 11 commandé par un détecteur ou un capteur de température 12 placé en aval à la sortie du catalyseur. 1l permet de détecter le fonctionnement de celui-ci qui provoque une élévation 35 de température des gaz et fumées en aval du dispositif catalyseur. Ainsi, la forte élévation de la température à l'entrée du catalyseur entraînera rapidement l'amorçage de la réaction de catalyse. Celle-ci étant exothermique se traduira par une augmentation de température à sa sortie. La réaction s'autoentretient tant qu'il existe suffisamment de matières à oxyder. On peut alors arrêter le chauffage par les résistances jusqu'à la nécessité d'un nouvel amorçage. Celui-ci devient nécessaire lorsque le feu faiblit par exemple avant la recharge en combustible solide. Le moyen électrique de chauffage rapide à résistance électrique du flux et du catalyseur peut être remplacé par tout autre moyen de chauffage rapide à partir d'une alimentation électrique. On peut citer à titre d'exemple, un chauffage 15 par induction ou un chauffage par micro ondes ou autres formes de chauffage rapide à partir de l'énergie électrique. Or. décrira ci-après en référence à la figure 4 l'exemple concernant le chauffage par micro ondes. 20 Le corps 8 en céramique se trouve placé dans un tronçon 13 non sensible aux hyperfréquences par exemple non métallique, du conduit 5 d'évacuation des fumées. Bien entendu, la matière utilisée pour ce 25 tronçon non métallique 11 devra résister aux températures que peut atteindre le corps 8 du dispositif catalyseur 7. Autour du corps 8 du dispositif catalyseur, c'est-à-dire autour du tronçon 13 qui le contient, on 30 créera une enceinte blindée 14 dans laquelle sera apportée l'énergie hyperfréquence par un ou plusieurs guide(s) d'onde 15 provenant d'un générateur hyperfréquence par exemple un magnétron 16. Bien entendu, des moyens de protection 35 doivent être prévus aussi bien au niveau des fuites de l'énergie hyperfréquence qu'au niveau de l'accès à l'intérieur pendant le fonctionnement. De la même façon, un capteur ou un détecteur thermique 15 permettra de déterminer l'amorçage de la réaction de catalyse pour la commande de l'arrêt de fonctionnement du générateur hyperfréquence 16. Les matériaux et matières utilisés dans la zone soumise à l'énergie hyperfréquence seront du type non calorifiquement actifs en présence de micro ondes de façon à permettre d'utiliser toute l'énergie hyperfréquence pour chauffer les dépôts de matière catalysante dont les parois internes du dispositif catalyseur sont pourvues. On peut envisager aussi de créer un champ magnétique, par exemple par un enroulement, qui chauffera par induction à l'intérieur du corps du catalyseur, les dépôts actifs de matière catalysante de manière à élever leur température jusqu'à la valeur d'amorçage de la réaction de catalyse. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'exemples de réalisation, elle ne se trouve pas limitée à ceux-ci. Au contraire, tous moyens et éléments équivalents entrent dans son cadre sans en diminuer la portée de la protection. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'épuration par catalyse des gaz et fumées de combustion d'un appareil de chauffage notamment d'un foyer fermé de cheminée du type utilisant un dispositif catalyseur (6) dans le conduit (5) d'évacuation des gaz et fumées de combustion caractérisé par un moyen de chauffage temporaire à partir de l'énergie électrique pour élever la température dans et/ou à proximité du catalyseur et par un capteur ou un détecteur (12) sensible à la température, prévu dans le conduit (5) d'évacuation à proximité du dispositif catalyseur et dans le circuit de commande (11) de l'énergie du moyen de chauffage. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de chauffage temporaire à partir de l'énergie électrique est du type à chauffage rapide. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen de chauffage est placé juste avant le passage des gaz et fumées de combustion à travers le dispositif catalyseur (6). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen de chauffage chauffe le 25 support du dispositif catalyseur (6). 5. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le moyen de chauffage est à rayonnement infrarouge. 6. Dispositif selon la revendication 30 précédente caractérisé en ce que le moyen de chauffage est au moins une résistance électrique (9) ou (10) à haute température. 7. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que la au moins une 35 résistance électrique est du type allumeur c'est-à-dire à fort rayonnement infra rouge rapide. 8. Dispositif selon la revendication 8 précédente 6 ou 7, caractérisé en ce que le ou les résistances électriques (9) ou (10) ou autres est ou sont du type au carbure de silicium. 9. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen de chauffage est un moyen de chauffage à induction. 10. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen de chauffage est une énergie hyperfréquence à partir d'un générateur hyperfréquence (16). 1].. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que le catalyseur est placé dans un tronçon (13) non sensible aux hyperfréquences. 12. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'ensemble formé par le générateur hyperfréquence (16) et le dispositif catalyseur (6) est protégé des fuites ou du rayonnement vers l'extérieur par un blindage. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la température est élevée jusqu'à environ 1400°C - 1500°C.25