Brevet FR2970677A1 — publié le 20120727

DISPOSITIF DE PURIFICATION COMBINE POUR AUTOMOBILE Le domaine de l'invention est celui des dispositifs de purification permettant de purifier simultanément l'air et l'eau. Ce type de dispositif est principalement dédié aux applications automobiles mais peut s'adapter sans difficultés à tout système nécessitant de l'air et de l'eau propres soit pour nettoyer, climatiser, rafraîchir ou consommer. Dans le cas particulier des applications automobiles, ces dispositifs peuvent être utilisés pour alimenter les lave-glaces, les systèmes de nettoyage des projecteurs, les systèmes de climatisation fonctionnant par brumisation ou nébulisation, les distributeurs d'eau alimentaire,... On sait que l'eau stagnante peut poser des problèmes de vieillissement liés à la prolifération de micro-organismes comme les algues et les bactéries. On sait également que l'air extérieur peut être chargé de polluants divers. Dans certaines applications, ces pollutions peuvent poser des problèmes importants. Ainsi, dans le domaine automobile, certains systèmes comme les systèmes de chauffage du liquide lave-glace, les systèmes de brumisation ou de nébulisation utilisés pour le pré-conditionnement thermique des véhicules demandent d'avoir des liquides stables non contaminés par des micro-organismes. L'implantation en habitacle de théières ou de cafetières est soumise au respect de normes sanitaires encore plus draconiennes. Pour filtrer l'air, dans le domaine de l'automobile, on utilise différents types de filtres. Les premiers sont des filtres dits « haute efficacité » qui stoppent 850/0 des particules de taille voisine du micron. Les seconds sont des filtres anti-allergènes comportant des substances capables de bloquer ou de détruire les allergènes. Les troisièmes sont des filtres combinés aptes à retenir les particules et à absorber les gaz polluants tels que les oxydes sulfureux ou nitreux, les sulfures d'hydrogène, les dérivés d'ammoniaque ou de benzène. Tous ces filtres ont une durée de vie limitée dans la mesure où les polluants ou autres poussières finissent par obstruer les pores du filtre. Récemment, des procédés nouveaux sont apparus pour éliminer les polluants. Ces procédés reposent sur l'utilisation de la photocatalyse par un matériau oxydo-réducteur comme le dioxyde de titane ou TiO2. Le principe de la photocatalyse est représenté en figure 1. Le dioxyde de titane est un semi-conducteur dont la valeur de la bande interdite se situe aux alentours de 3 eV. Lorsque ce matériau est soumis à un rayonnement ultraviolet, des paires électron-trou e--h+ se forment. Les porteurs de charge ainsi créés peuvent, s'ils ne se recombinent pas, être piégés par le titane ou les groupements hydroxyles de surface. En présence d'oxygène 02 et d'eau H2O, les porteurs piégés forment alors des radicaux libres 02- et OH- qui sont des espèces très oxydantes susceptibles de minéraliser les polluants organiques ou les allergènes et de les transformer en dioxyde de carbone. Ce procédé est actuellement mis en oeuvre dans le bâtiment pour réaliser, par exemple, des surfaces vitrées autonettoyantes, des tôles de bardage ou des surfaces carrelées. Dans ce cas, la surface est revêtue de particules de TiO2. Il est également possible de réaliser des filtres utilisant ce principe en utilisant des feuilles de papier ou de tissus imprégnés de TiO2 sous forme pulvérulente. Ces filtres ont des applications dans le domaine de l'automobile. Ainsi, le brevet coréen KR20040097758 présente un dispositif de purification de l'air humidifié circulant dans l'habitacle d'un véhicule automobile. Ce dispositif utilise un procédé de stérilisation de l'air extérieur au moyen d'un filtre revêtu d'un photocatalyseur de stérilisation et de désodorisation de l'air, le photocatalyseur étant activé par l'énergie des rayons ultraviolets d'une lampe UV. On peut également appliquer ce procédé pour dépolluer l'eau. Ainsi, le brevet EP 0903389 présente un revêtement anti-pourrissement agissant par réaction photo catalytique et pouvant être utilisé, par exemple, pour réaliser les parois d'un réservoir d'eau. Le dispositif de purification selon l'invention utilise ce procédé de photocatalyse pour purifier à la fois l'eau et l'air nécessaires à un certain nombre de systèmes utilisés dans le domaine automobile ou dans d'autres domaines techniques. L'intérêt du dispositif est qu'il met en oeuvre une source UV commune pour dépolluer à la fois l'air et l'eau. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de 35 purification combiné d'eau et d'air comprenant au moins un réservoir d'eau, un circuit d'air agencé de façon que l'air traverse un filtre à air comportant un matériau imprégné d'une première matière présentant des propriétés photocatalytiques, ledit matériau étant insolé par une source UV émettant un rayonnement ultraviolet, caractérisé en ce que les parois du réservoir d'eau sont également imprégnées d'une seconde matière présentant des propriétés photocatalytiques, le filtre à air, le réservoir et la source UV étant agencés de façon que le rayonnement émis par la lampe insole à la fois le filtre à air et les parois du réservoir. Avantageusement, le réservoir a sensiblement la forme d'un manchon cylindrique, le filtre à air a sensiblement la forme d'un cylindre et est disposé à l'intérieur du manchon, les sources UV étant disposées entre les parois du filtre à air et celles de l'intérieur du manchon cylindrique. Avantageusement, au moins un des matériaux présentant des propriétés photocatalytiques est du dioxyde de titane. Avantageusement, les sources UV sont des diodes électroluminescentes comportant des guides de lumière. Avantageusement, le dispositif comporte un nébuliseur. L'invention concerne également une console de climatisation ou un véhicule comportant au moins un dispositif de purification combiné d'eau 20 et d'air tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : 25 La figure 1 déjà commentée représente le principe de la photocatalyse, La figure 2 représente une vue en coupe d'un dispositif de purification selon l'invention ; La figure 3 représente une implantation dudit dispositif dans une 30 console centrale de climatisation d'habitacle d'automobile. A titre d'exemple, la figure 2 représente une vue en coupe d'un dispositif de purification selon l'invention. Ce dispositif 1 comprend essentiellement: 35 - un circuit d'air 13 ; - un réservoir d'eau 11 ; - une ou des sources de rayonnement UV 15. De façon à simplifier la figure, les différents supports mécaniques permettant de maintenir les éléments entre eux ne sont pas représentés. La circulation de l'air à l'intérieur du dispositif est représentée par des flèches comportant des pointillés, la circulation de l'eau par des flèches comportant des ondulations et la circulation de la lumière par des flèches blanches. Le circuit d'air comprend essentiellement des moyens de ventilation 13 permettant d'aspirer l'air extérieur et de le diriger vers le filtre à air 14 de façon que l'air pollué traverse le filtre. L'air doit être forcé à travers le filtre. Des éléments d'étanchéité 17 permettent d'assurer une étanchéité périphérique de façon à diriger la circulation d'air vers le filtre à air. Le filtre à air fonctionne par photocatalyse. Il est constitué d'un matériau poreux imprégné d'une première matière présentant des propriétés photocatalytiques. Cette matière peut être du dioxyde de titane. Le réservoir d'eau 11 est réalisé dans une matière plastique transparente dont les parois internes au contact de l'eau sont imprégnées d'une seconde matière 12 présentant des propriétés photocatalytiques. Cette matière peut également être du dioxyde de titane. Les sources de rayonnement ultraviolet 15 sont disposées de telle sorte que le rayonnement émis insole à la fois le filtre à air 14 et les parois du réservoir 11. Il existe, bien entendu, une infinité d'agencements géométriques permettant de réaliser cette fonction et qui reste dans le cadre de cette invention. Dans l'exemple de la figure 2, le réservoir 11 a sensiblement la forme d'un manchon cylindrique, le filtre à air 14 a sensiblement la forme d'un cylindre et est disposé à l'intérieur du manchon, les sources UV 15 sont disposées entre les parois du filtre à air et celles de l'intérieur du manchon cylindrique. Cette disposition permet d'obtenir un filtre et un réservoir de forme simple et facile à réaliser. D'autre part, la forme du réservoir permet d'augmenter la surface de contact entre le liquide et les parois photocatalytiques, ce qui favorise la dépollution. Il est également à noter que l'implantation dans un véhicule mobile et l'agitation qui en résulte favorise également les échanges entre l'eau et les parois 12. Les sources UV peuvent être des diodes électroluminescentes 15 éventuellement surmontées de guides de lumière plats 16. Les diodes peuvent être implantées sur un circuit électronique unique de type PCB, acronyme de « Printed Circuit Board ». Le nombre de sources nécessaires et leur répartition est fonction de la puissance lumineuse souhaitée et de la taille des différents éléments. La disposition des sources d'éclairage entre les parois du réservoir d'eau et celles du filtre permet d'optimiser les rendements lumineux et de perdre très peu de lumière sans recourir à des dispositifs optiques de collection d'énergie lumineuse complexes. Le réservoir peut être entouré d'un fourreau réfléchissant permettant de réinjecter le rayonnement non absorbé à l'intérieur du réservoir. La figure 3 représente un exemple de synoptique d'implantation du dispositif dans une console centrale 10 de climatisation pour véhicule. On a adopté sur cette figure les mêmes conventions de représentation concernant la circulation de l'air, de l'eau et de la lumière que celles de la figure 2. Cette console comprend essentiellement six éléments : - un circuit d'air 2 permettant d'aspirer l'air extérieur éventuellement pollué ; - un réservoir d'eau 3 qui peut être une cartouche d'eau préremplie ; - un dispositif 1 selon l'invention permettant de dépolluer l'air venant de l'extérieur et l'eau du réservoir par effet photocatalytique ; - un nébuliseur 4 permettant de créer un air chargé de gouttelettes d'eau. Un nébuliseur est un appareil permettant de transformer l'eau en un nuage de particules extrêmement fines ou brouillard. Pour les nébuliseurs à ultrasons, la transformation est faite grâce à une surface vibrante actionnée par les ultra-sons. Pour les nébuliseurs concentriques, la nébulisation est générée par l'introduction simultanée de l'eau et de l'air ; - un bac à condensat 5 permettant de récupérer l'eau condensée et de la réinjecter dans le réservoir d'eau 3 ; 25 30 35 - un diffuseur 6 situé à l'extrémité de la console et permettant de souffler l'air propre réfrigéré dans l'habitacle. L'agencement des différents éléments tel que représenté en figure 5 3 est donné à titre indicatif et peut être modifié selon les contraintes d'implantation dans l'habitacle. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de purification combiné d'eau et d'air comprenant au moins un réservoir d'eau (11), un circuit d'air (13) agencé de façon que l'air traverse un filtre à air (14) comportant un matériau imprégné d'une première matière présentant des propriétés photocatalytiques, ledit matériau étant insolé par une source UV (15, 16) émettant un rayonnement ultraviolet, caractérisé en ce que les parois du réservoir d'eau sont également imprégnées d'une seconde matière (12) présentant des propriétés photocatalytiques, le filtre à air (14), le réservoir d'eau (11) et la source UV (15, 16) étant agencés de façon que le rayonnement émis par la lampe insole à la fois le filtre à air et les parois du réservoir. 2. Dispositif de purification combiné d'eau et d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir a sensiblement la forme d'un manchon cylindrique, le filtre à air a sensiblement la forme d'un cylindre et est disposé à l'intérieur du manchon, les sources UV étant disposées entre les parois du filtre à air et celles de l'intérieur du manchon cylindrique. 3. Dispositif de purification combiné d'eau et d'air selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un des matériaux présentant des propriétés photocatalytiques est du dioxyde de titane. 4. Dispositif de purification combiné d'eau et d'air selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sources UV sont des diodes électroluminescentes (15) comportant des guides de lumière (16). 30 5. Dispositif de purification combiné d'eau et d'air selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comporte un nébuliseur (4).25 6. Console de ventilation caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de purification combiné d'eau et d'air selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de purification combiné d'eau et d'air selon l'une des revendications 1 à 5.