Brevet FR2957275A1 — publié le 20110916

i La présente invention concerne un réacteur de photocatalyse. L'invention trouvera son application dans le domaine de la photocatalyse de fluides tels l'air et plus particulièrement l'eau, notamment dans les dispositifs de brumisation. La photocatalyse est utilisée pour le traitement de l'air ou de l'eau et consiste en un processus électrochimique qui se produit à la surface d'un catalyseur, par l'intervention d'un rayonnement lumineux, notamment par l'action des photons. Les particules polluantes sont adsorbées à la surface du catalyseur pour être oxydées. io La photocatalyse dans l'air ou dans l'eau est réalisée en créant un flux d'air ou d'eau dans un réacteur de photocatalyse. Ce réacteur comprend un catalyseur et un rayonnement lumineux. Plus la surface de contact entre le flux à traiter et le catalyseur est grande, plus l'efficacité est élevée. De même, plus la quantité de fluide à traiter est 15 exposée au rayonnement lumineux est grande, plus l'efficacité est importante. Les réacteurs de l'art antérieur sont parfois enduits sur leur face intérieure d'un catalyseur. Ceci présente l'avantage d'une photocatalyse efficace mais le renouvellement du catalyseur nécessite l'arrêt du réacteur pendant un laps de temps relativement long. 20 D'autres réacteurs utilisent une nappe enduite de catalyseurs et placée dans la chambre du réacteur. Le positionnement de la nappe n'est à ce jour pas satisfaisant et cette configuration présente une faible efficacité de traitement. Il existe donc le besoin de proposer un réacteur de photocatalyse présentant une efficacité de traitement améliorée et une gestion du catalyseur 25 facilitée. A cet effet, la présente invention concerne un réacteur de photocatalyse comprenant une chambre de réaction dans laquelle se trouve une nappe de catalyse. Le réacteur comprend des moyens de maintien destinés à maintenir la nappe de catalyse en contact, au moins partiel, avec la chambre de réaction. 30 Les moyens de maintien sont placés au niveau d'une première face de la nappe de sorte que la deuxième face s'applique contre les parois intérieures de la chambre de réaction. 2 Ainsi, la nappe de catalyse est plaquée contre les parois intérieures de la chambre de réaction. Le volume de traitement défini par la nappe de catalyse est le plus grand possible. On entend par volume de traitement, le volume dans lequel le flux circulera et où il sera exposé au catalyseur et au rayonnement lumineux. La nappe de catalyse n'entrave pas la circulation du fluide à traiter qui entre correctement en contact avec la première face de la nappe de catalyse plus particulièrement enduite d'au moins un catalyseur. Ces moyens de maintien selon l'invention sont avantageusement io configurés pour prendre alternativement une position déployée et une position rétractée. En position déployée, les moyens de maintien exercent une poussée contre la nappe de catalyse. Les moyens de maintien et la nappe de catalyse sont en appui contre les parois intérieures de la chambre de réaction. A l'inverse, en position rétractée, aucune poussée n'est exercée sur la nappe ni 15 sur les parois intérieures de la chambre de réaction. Les moyens de maintien et la nappe de catalyse peuvent être aisément introduits et éventuellement retirés de la chambre de réaction pour permettre le renouvellement de la nappe de catalyse. Préférentiellement, les moyens de maintien réalisent un guidage lors de 20 l'insertion de la nappe de catalyse. Celle-ci est montée sur les moyens de maintien qui la guident en position dans la chambre de réaction. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode de réalisation de l'invention illustratif mais qui n'en est cependant pas limitatif. 25 Tout d'abord il faut rappeler que la présente invention concerne un réacteur de photocatalyse comprenant une nappe de catalyse et une chambre de réaction destinée à recevoir la nappe de catalyse caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de maintien agencés au niveau d'une première face de la nappe de catalyse de sorte à maintenir l'autre face de la nappe de catalyse 30 au contact au moins partiel des parois intérieures de la chambre de réaction. Selon des variantes préférées de l'invention mais non limitatives de l'invention, le réacteur est tel que : 3 - les moyens de maintien sont configurés pour exercer une poussée sur la nappe de catalyse de sorte à la maintenir plaquée au moins partiellement contre les parois intérieures de la chambre de réaction, - les moyens de maintien sont configurés pour prendre alternativement une position déployée dans laquelle une poussée est exercée sur la nappe de catalyse et une position rétractée dans laquelle aucune poussée n'est exercée sur la nappe, - les moyens de maintien comprennent des moyens de verrouillage destinés à maintenir les moyens de maintien en position rétractée, io - les moyens de maintien comprennent au moins un organe déformable élastiquement, - l'organe déformable élastiquement est déformable en flexion, - l'organe déformable en flexion est un collier, - les moyens de verrouillage sont agencés sur au moins un collier, 15 - les moyens de verrouillage comprennent, pour au moins un collier, une paire de crochets et un élément de verrouillage destiné à coopérer avec au moins une paire de crochets, - l'élément de verrouillage est une tige sur laquelle les crochets se fixent, - le ou les colliers sont des anneaux ouverts dont chaque extrémité 20 comporte un crochet, - au moins un collier est monté espacé sur une armature. - la nappe de catalyse définit un volume de traitement dans lequel est située une source lumineuse notamment une lampe à ultraviolets (UV). - la tige est orientée selon une direction longitudinale de la chambre de 25 sorte à coopérer avec la paire de crochets. - l'armature comprend au moins une tige métallique mécano - soudée. - la au moins une tige mécano ù soudée est orientée sensiblement dans la direction longitudinale de la chambre. L'invention concerne également un procédé de montage d'un réacteur de 30 photocatalyse comprenant les étapes de : - placement de la nappe de catalyse sur les moyens de maintien en position rétractée, 4 - introduction dans la chambre de réaction de la nappe de catalyse montée sur les moyens de maintien en position rétractée. - déploiement des moyens de maintien en position déployée de sorte que la face extérieure de la nappe de catalyse soit en contact au moins partiel avec les parois intérieures de la chambre de réaction. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 représente une vue de l'extrémité longitudinale des moyens de io maintien en position déployée. La figure 2 représente les moyens de maintien selon la figure 1 en vue du dessus. La figure 3 représente une vue de l'extrémité longitudinale des moyens de maintien en position rétractée. 15 La figure 4 représente les moyens de maintien selon la figure 3 en vue du dessus. La figure 5 représente l'élément de verrouillage selon un mode de réalisation sous forme de tige. La figure 6 en donne une vue de l'extrémité longitudinale. 20 Les figures 7 à 11 représentent les étapes de montage du réacteur de photocatalyse selon l'invention. La figure 7 est une vue du dessus des moyens de maintien en position rétractée sur lesquels est montée la nappe de catalyse. Les figures 8 et 9 donnent des vues de l'extrémité longitudinale selon 25 l'étape de la figure 7. Les figures 10 et 11 représentent des vues du dessus des moyens de maintien munis de la nappe de catalyse respectivement en position rétractée avec insertion dans la chambre de réaction et en position déployée une fois positionnés dans la chambre de réaction. 30 Le réacteur de photocatalyse selon l'invention comprend une chambre de réaction 2 et au moins une nappe de catalyse 1. La chambre de réaction 2 comprend des parois et au moins deux ouvertures 13, 14 pour permettre l'entrée et la sortie du flux à traiter. La chambre de réaction 2 peut être de diverses formes sous condition de permettre un déplacement du flux à traiter dans ladite chambre. Sur les figures 1 à 11, la chambre de réaction 2 est de forme cylindrique avec une ouverture à chaque extrémité. 5 La nappe de catalyse 1 peut être formée à partir de divers types de matériaux tels que des textiles tissés, non-tissés, etc sur lesquels est appliqué un catalyseur qui peut être un composé unique ou un groupe de composés. A titre d'exemple, les catalyseurs comme le dioxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zinc (ZnO), le charbon actif, le zéolite peuvent être employés seuls ou en io combinaison. Selon un mode de réalisation préféré, on peut utiliser un papier non tissé enduit de catalyseur notamment de dioxyde de titane (TiO2). L'adhésion du dioxyde de titane au papier est assurée par un liant silicique mélangé à la suspension de dioxyde de titane et déposé sur le papier. Le liant est constitué 15 de fibres de silice colloïdale qui gainent les fibres de papier et permettent ainsi l'accroche des particules du dioxyde de titane sur le média fibreux. Préférentiellement, seule une première face 4 de la nappe de catalyse 1 est recouverte de catalyseur. La nappe de catalyse 1 présente une certaine souplesse lui permettant de s'adapter à la forme de la chambre de réaction 2. 20 La nappe de catalyse 1 est maintenue au contact, au moins partiel, des parois intérieures de la chambre de réaction 2 par des moyens de maintien 3. Ces moyens de maintien 3 sont disposés contre une première face 4 de la nappe de catalyse 1 de sorte que l'autre face 5 soit au contact, au moins partiel, de la chambre de réaction 2. 25 La nappe de catalyse 1 ainsi positionnée définit un volume de traitement du flux sensiblement identique au volume de la chambre de réaction 2. Le réacteur de photocatalyse selon l'invention comprend également une source lumineuse. Cette source lumineuse est préférentiellement une lampe à UV, notamment à UV-C. Cette lampe est préférentiellement placée au centre de 30 la chambre de réaction 2 de sorte à irradier dans les différentes directions. Il est donc nécessaire que les moyens de maintien 3 comprennent un volume intérieur libre correspondant au volume de la lampe. La lampe est préférentiellement l'élément le plus central du réacteur de photocatalyse puis viennent les moyens de maintien 3, la nappe de catalyse 1 et la chambre de réaction 2. Cette disposition est particulièrement efficace car, la nappe étant plaquée par les moyens de maintien 3 contre la chambre de réaction 2, tout le flux à traiter se déplace dans le volume de traitement qui est irradié par la lampe. Le flux ne circule pas entre la nappe de catalyse 1 et les parois intérieures de la chambre de réaction 2 où le rayonnement de la lampe ne pénètre pas, bloqué par la nappe de catalyse 1. De plus, la surface munie de catalyseur exposée au flux à traiter est maximale. io A titre d'exemple, les moyens de maintien 3 et la chambre de réaction 2 sont en inox. Les moyens de maintien 3 exercent une poussée sur la nappe de catalyse 1 ayant pour résultat de la maintenir appliquée, au moins partiellement, sur les parois intérieures de la chambre de réaction 2. 15 La poussée exercée par les moyens de maintien 3 est ici orientée vers l'extérieur, vers la périphérie du volume intérieur de la chambre. Les moyens de maintien 3 appliquent la poussée sur la première face 4 de la nappe de catalyse 1 en direction des parois intérieures de la chambre de réaction 2. 20 De sorte à permettre une mise en place facilitée de la nappe de catalyse 1 et des moyens de maintien 3, ces derniers sont configurés pour prendre alternativement une position déployée où une pression est exercée sur la nappe de catalyse 1 et une position rétractée où aucune pression n'est exercée sur la nappe de catalyse 1. 25 De ce fait, lorsque les moyens de maintien 3 sont en position rétractée, leur volume est plus limité qu'en position déployée. En position rétractée, les moyens de maintien 3 sont configurés pour être introduits dans la chambre de réaction 2. Avantageusement, les moyens de maintien 3 sont contraints lorsqu'ils 30 sont en position rétractée et ils subissent une contrainte moins importante lorsqu'ils sont en position déployée. 7 Les moyens de maintien 3 comprennent avantageusement au moins un organe déformable élastiquement de sorte à prendre alternativement les positions déployée et rétractée. L'organe déformable élastiquement est préférentiellement déformable en flexion. D'autres types de déformation sont envisageables : en torsion, en compression, etc. Selon un mode de réalisation préféré représenté sur les figures, l'organe déformable en flexion est un collier 7. On entend par collier 7 un élément circulaire. De sorte à être déformable en flexion, le collier 7 n'est pas continu. io Le collier 7 est un anneau ouvert. L'organe déformable élastiquement doit être apte à adopter la forme de la chambre de réaction 2. Selon un autre mode de réalisation non représenté, l'organe déformable élastiquement est un ressort. Avantageusement, les moyens de maintien 3 comprennent des moyens 15 de verrouillage préférentiellement positionnés au niveau d'au moins un collier 7. Les moyens de verrouillage sont destinés à verrouiller les moyens de maintien 3 en position rétractée. Les moyens de verrouillage s'opposent à la déformation élastique des moyens de maintien 3. Les moyens de verrouillage peuvent être de diverses formes. A titre d'exemple préféré, les moyens de verrouillage 20 comprennent au moins une paire de crochets 8 placée sur au moins un crochet 7 et au moins un élément de verrouillage du type d'une tige 9 destinée à coopérer avec les crochets 8. Comme représenté sur les figures, chaque crochet 8 est placé à l'extrémité de l'anneau ouvert du collier 7. 25 Selon une possibilité, les crochets 8 de chaque paire de crochets 8 sont aptes à coopérer l'un avec l'autre. Selon une autre possibilité, les deux crochets 8 de la paire sont configurés pour se fixer à la tige 9. Ainsi, comme représenté en figures 8 et 9, la tige 9 maintient les moyens de maintien 3 en position rétractée en passant au travers 30 des deux crochets 8 de la paire. De manière préférée, les moyens de maintien 3 comprennent une pluralité d'organes déformables élastiquement comme les colliers 7 de sorte à exercer une poussée sur la nappe de catalyse 1 en une pluralité de points augmentant 8 ainsi le maintien de la nappe de catalyse 1 au contact des parois intérieures de la chambre de réaction 2. Les organes déformables élastiquement sont préférentiellement montés sur une armature 10. Comme sur les figures 2 et 4, un ou plusieurs colliers 7 5 sont montés espacés les uns des autres sur une armature 10. L'armature 10 est formée d'au moins une tige métallique mécano ù soudée. Par exemple, l'armature 10 se compose de quatre tiges métalliques mécano ù soudées. L'armature 10 présente préférentiellement un très faible degré de déformation relativement à l'organe déformable élastiquement. io Dans le cas d'une chambre de réaction 2 cylindrique comme représenté, les moyens de maintien 3 exercent une poussée radiale contre la nappe de catalyse 1. Les colliers 7 sont déformables en flexion dans une direction radiale. L'armature 10 est préférentiellement orientée sensiblement selon l'axe longitudinal de la chambre de réaction 2. 15 L'armature 10 joue ainsi un rôle de guidage lors de l'insertion des moyens de maintien 3 et de la nappe de catalyse 1 dans la chambre de réaction 2. De manière préférée, la tige 9 est également orientée selon l'axe longitudinal de la chambre de réaction 2 permettant ainsi une manipulation facilitée des moyens de verrouillage. 20 Les moyens de maintien 3 sont configurés pour permettre d'insérer et de retirer la nappe de catalyse 1 de la chambre de réaction 2. Ainsi, la nappe de catalyse 1 est placée sur les moyens de maintien 3. Tel que représenté, quand les moyens de maintien 3 ont une forme cylindrique, la nappe est enroulée à la périphérie des moyens de maintien 3. 25 Selon une possibilité, les moyens de maintien 3 ne comportent pas de moyens de fixation et la nappe de catalyse 1 est positionnée sur les moyens de maintien 3 en l'enroulant puis en repliant les extrémités longitudinales de la nappe de catalyse 1 vers l'intérieur des moyens de maintien 3. Une partie de la nappe de catalyse 1 à chaque extrémité se situe à l'intérieur des moyens de 30 maintien. Les moyens de maintien 3 comprennent selon une autre possibilité des moyens de fixation de la nappe de catalyse 1. A titre d'exemple, des organes de pincement, de clipsage ou bien de poinçonnement sont prévus. Ainsi , la nappe de catalyse 1 est fixée aux moyens de maintien 3 dans leur position rétractée avant l'insertion dans la chambre de réaction 2. Le procédé pour le montage du réacteur de photocatalyse selon l'invention comprend plusieurs étapes mentionnées ci-après. Tout d'abord, les moyens de maintien 3 sont verrouillés en position rétractée. La tige 9 coopère avec au moins les deux crochets 8 d'une paire (figures 7 à 9). La nappe de catalyse 1 est montée sur les moyens de maintien 3. La nappe de catalyse 1 est enroulée sur l'extérieur des moyens de maintien 3. Préférentiellement, l'enroulement de la nappe de catalyse 1 est tel qu'il y a io un recouvrement 6 partiel de la nappe de catalyse 1. La nappe de catalyse 1 est fixée aux moyens de maintien 3 soit par des moyens de fixation, soit par un repliement des extrémités longitudinales de la nappe de catalyse 1. Puis les moyens de maintien 3 et la nappe de catalyse 1 sont introduits 15 dans la chambre de réaction 2 par une des ouvertures de la chambre de réaction 2. Une fois, les moyens de maintien 3 munis de la nappe de catalyse 1 correctement placés dans la chambre de réaction 2, les moyens de maintien 3 peuvent être déverrouillés. Préférentiellement, la chambre de réaction 2 comprend une butée 12 limitant l'introduction des moyens de maintien 3. Cette 20 butée 12 peut être formée par la sortie d'eau 14 faisant saillie dans le volume de la chambre de réaction 2 comme représenté sur la figure 11. La tige 9 est alors avantageusement retirée des crochets 8 par un mouvement de traction selon la direction longitudinale de la chambre de réaction 2 en maintenant les moyens de maintien 3 en position longitudinale. 25 Les moyens de maintien 3 se déploient et exercent une poussée sur la première face 4 de la nappe de catalyse 1. La nappe de catalyse 1 est maintenue plaquée contre les parois intérieures de la chambre de réaction 2. Lorsque la durée de vie de la nappe de catalyse 1 est expirée (passivation, usure, dégradation), l'utilisateur retire les moyens de maintien 3 de 30 la chambre de réaction 2 entraînant la nappe de catalyse 1. Il n'est pas nécessaire de placer les moyens de maintien 3 en position rétractée avant leur retrait de la chambre de réaction 1. En effet, la nappe de catalyse 1 étant destinée être jetée, elle peut être endommagée. 2957275 io Dans le cas où les moyens de maintien 3 sont en position déployés, la nappe de catalyse 1 forme une interface entre les moyens de maintien 3 et la paroi intérieure de la chambre de réaction 2 facilitant le coulissement des moyens de maintien 3 relativement à la chambre de réaction 2. 5 A titre d'exemple, la tige 9 comprend à une extrémité un retour 11 permettant de la manipuler. Ce retour 11 peut être utilisé pour retirer les moyens de maintien 3 de la chambre de réaction 2. La présente invention s'applique plus particulièrement au traitement de l'eau, notamment dans des dispositifs de brumisation. io Les dispositifs de brumisation sont destinés à brumiser de l'eau pour former des microgouttelettes d'eau formant une brume en suspension dans l'atmosphère dans un but de rafraîchissement (abaissement de température),, d'humidification, d'abattage de poussière, de destruction d'odeurs et de décor. Il est nécessaire que l'eau brumisée soit exempte de tout germe et le traitement 15 par photocatalyse est efficace. Il REFERENCES 1. Nappe de catalyse 2. Chambre de réaction 3. Moyens de maintien 4. 1 ère face de la nappe de catalyse 5 2ème face de la nappe de catalyse 6. Recouvrement 7. Collier io 8. Crochet 9. Tige 10. Armature 11. Retour 12. Butée 15 13. Entrée d'eau 14. Sortie d'eau REVENDICATIONS1. Réacteur de photocatalyse comprenant une nappe de catalyse (1) et une chambre de réaction (2) destinée à recevoir la nappe de catalyse (1) caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de maintien (3) agencés au niveau d'une première face de la nappe de catalyse (4) de sorte à maintenir l'autre face de la nappe de catalyse (5) au contact au moins partiel des parois intérieures de la chambre de réaction (2). 2. Réacteur selon la revendication 1 dans lequel les moyens de maintien (3) sont configurés pour exercer une poussée sur la nappe de catalyse (1) de sorte à la maintenir plaquée au moins partiellement contre les parois intérieures de la chambre de réaction (2). 3. Réacteur selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les moyens de maintien (3) sont configurés pour prendre alternativement une position déployée dans laquelle une poussée est exercée sur la nappe de catalyse (1) et une position rétractée dans laquelle aucune poussée n'est exercée sur la nappe. 4. Réacteur selon la revendication précédente dans lequel les moyens de maintien comprennent des moyens de verrouillage destinés à maintenir les moyens de maintien (3) en position rétractée. 5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les moyens de maintien (3) comprennent au moins un organe déformable élastiquement. 6. Réacteur selon la revendication précédente dans lequel l'organe déformable élastiquement est un collier (7) déformable en flexion. 7. Réacteur selon la revendication 4 en combinaison avec la revendication 5 ou 6 dans lequel les moyens de verrouillage sont agencés sur au moins un collier (7). 8. Réacteur selon la revendication précédente dans lequel les moyens de verrouillage comprennent, pour au moins un collier (7), une paire de crochets (8) et un élément de verrouillage destiné à coopérer avec au moins une paire de crochets (8). 13 9. Réacteur selon la revendication précédente dans lequel l'élément de verrouillage est une tige (9) sur laquelle les crochets (8) se fixent. 10. Réacteur selon la revendication précédente dans lequel le ou les colliers (7) sont des anneaux ouverts dont chaque extrémité comporte un crochet (8). 11. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 10 dans lequel au moins un collier (7) est monté espacé sur une armature. 12. Procédé de montage d'un réacteur de photocatalyse selon l'une quelconque des revendications 3 à 11 comprenant les étapes de : - placement de la nappe de catalyse (1) sur les moyens de maintien (3) lo en position rétractée, - introduction de la nappe de catalyse (1) dans la chambre de réaction (2) montée sur les moyens de maintien (3) en position rétractée. - déploiement des moyens de maintien (3) en position déployée de sorte que la face extérieure de la nappe de catalyse (1) soit en contact au moins 15 partiel avec les parois intérieures de la chambre de réaction (2).