Brevet FR3099925A1 — publié le 20210219

Description Titre de l'invention : Dispositif portable de purification et dé- pollution d'eau et procédé DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne le domaine de la purification d'eau. ETAT DE LA TECHNIQUE [0002] La nécessité de purifier et dépolluer de l'eau est posée dans de nombreux cas et dans nombreuses applications. Cela s'applique notamment à l'eau utilisée pour des ablutions, ou encore par exemple pour des voyages ou de nombreuses activités ludiques ou de loisir. [0003] De nombreux dispositifs de purification et de dépollution d'eau ont déjà été proposés. [0004] La liste ci-dessous est très loin d'être exhaustive, mais l'on peut cependant citer les documents suivants. [0005] Le document FR 2833000 décrit un ensemble technique de construction de forme conique conçu pour épurer, stocker et distribuer de l'eau provenant d'eau usée. L'ensemble décrit dans ce document est cependant complexe et volumineux. [0006] Le document W02007/011201 décrit un appareil de séparation d'eau douce et d'eau de mer. Cet appareil comprend des moyens d'évaporation du liquide sous l'effet de la chaleur dans un espace dédié et un moyen de condensation pour condenser la vapeur et récupérer le liquide ainsi séparé ou de l'eau épurée. Cet appareil s'avère également complexe et volumineux. [0007] Le document CN 108483539 décrit un système de traitement d'eau par évaporation et condensation à partir d'énergie solaire. [0008] Malgré de nombreuses propositions, le besoin demeure de disposer de nouveaux moyens de purification d'eau. [0009] La situation actuelle conduit en effet à des pelles de volumes considérables d'eau envoyés aux eaux usées, sur la terre ou dans des cours d'eau, alors que le diagnostic a été fait d'une impérative nécessité de préserver les ressources en eau de la planète. Exposé de l'invention [0010] L'invention a pour but d'améliorer l'état de la technique. [0011] L'invention a notamment pour but de proposer des moyens simples, fiables et éco- nomiques permettant de purifier et dépolluer de l'eau pour disposer d'un volume minimal d'eau utilisable en tout lieu, même très éloigné d'un réseau de distribution d'eau. [0012] Les buts précités sont atteints selon la présente invention grâce à un dispositif de pu- 2 rification d'eau caractérisé par le fait qu'il comprend : - un conteneur qui comporte : - un module d'entrée et de remplissage d'eau à purifier, - un module d'évaporation de l'eau à purifier, - un module de condensation de l'eau issu du module d'évaporation, - un module de filtrage, - un module de stockage d'un volume d'eau purifiée après passage par les modules d'évaporation, de condensation et de filtrage et - un module de sortie de distribution contrôlé de l'eau contenue dans le module de stockage. [0013] La présente invention concerne également un procédé mettant en oeuvre le dispositif précité et comprenant les étapes qui consistent à introduire de l'eau dans le conteneur, par le module d'entrée, de sorte que l'eau circule dans le module d'évaporation, le module de condensation et le module de filtrage, puis soit stockée dans le module de stockage et à soutirer sur demande de l'eau par l'intermédiaire du module de sortie et de distribution. DESCRIPTION DES FIGURES [0014] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels : [0015] [fig.1] La figure 1 représente une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de purification d'eau conforme à la présente invention, [0016] [fig.2] La figure 2 représente une vue similaire d'une variante de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, [0017] [fig.3] La figure 3 représente une vue schématique d'un exemple dc réalisation de module dc sortie de distribution conforme à l'invention, et [0018] [fig.4] La figure 4 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif portable de purification d'eau conforme à la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 100191 Comme on l'a indiqué précédemment, le dispositif de purification d'eau 10 conforme à la présente invention comprend essentiellement : - un conteneur 20, - un module d'entrée et de remplissage 30, - un module d'évaporation 40, - un module 50 de condensation, - un module 60 de filtrage, - un module 70 de stockage, et 3 - un module de sortie et de distribution 80. [0020] Le conteneur 20 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation notamment quant à son matériau constitutif. [0021] Le conteneur 20 est avantageusement réalisé à base de matière plastique ou de bois. De préférence, on évite d'utiliser du métal pour éviter l'impact de trop fortes dilatations si le conteneur est stocké longtemps au soleil. [0022] Le module d'entrée 30 est placé au niveau de la paroi supérieure 22 du conteneur 20. [0023] Le module d'entrée 30 comprend de préférence un entonnoir 32 comme illustré sur la figure 1. [0024] Cependant, de préférence, l'entonnoir 31 est intégré dans l'épaisseur de la paroi su- périeure 22 du conteneur 20 pour éviter que l'entonnoir 31 ne fasse saillie sur l'extérieur du conteneur 20 et en gêne la manipulation. [0025] Le module d'entrée 30 comprend de préférence une ouverture refermable et/ou un clapet étanche à la poussière et/ou un moyen anti-retour. [0026] Sur la figure 2, on a ainsi schématisé une ouverture refermable sous forme d'une trappe 32 coulissante dans la paroi 22. La trappe 32 peut être déplacée dans une position ouverte pour permettre de remplir le conteneur en eau à purifier et dépolluer. La trappe 32 peut ensuite être redéplacée en position de fermeture comme illustré sur la figure 2. [0027] Des moyens anti-retours prévus au niveau du module d'entrée 30 sont illustrés sché- matiquement sur les figures 1 et 2 sous la référence 34. [0028] Le module d'entrée 30 peut comporter une chambre intermédiaire 36 dans laquelle l'eau introduite par le module d'entrée 30 s'écoule par l'intermédiaire d'une rampe 35. [0029] Le module d'évaporation 40 comprend de préférence une réserve intermédiaire 42 qui reçoit l'eau provenant de la chambre 36 précitée par l'intermédiaire d'un passage 41. [0030] La réserve intermédiaire 42 est reliée à une chambre d'évaporation 44 par l'intermédiaire de moyens limiteur de débit 43, par exemple sous forme d'un labyrinthe ou encore d'au moins un injecteur ou une lumière de section contrôlée et réduite. [0031] Les moyens d'évaporation 40 comprennent en outre dans le volume d'évaporation 44 des moyens 46 d'aide à l'évaporation. Les moyens 46 d'aide à l'évaporation peuvent comprendre des moyens de ventilation tels qu'illustrés schématiquement sous la référence 47. Les moyens d'aide à l'évaporation 46 peuvent également comprendre des moyens de chauffage. [0032] Les moyens de ventilation 47 et de chauffage peuvent être alimentés par tout moyen approprié, par exemple par des piles ou batteries 49 logées dans un compartiment du conteneur 20. Le cas échéant, les accessoires électriques tel que les moyens d'alimentation électriques 49 peuvent être eux-mêmes alimentés par un capteur solaire tels que schématisés sous la référence 90 sur les figures annexées. [0033] Le module de condensation 50 comprend de préférence des plaques ou tubes 52 refroidis, telles que des plaques 52 schématisés sur les figures 1 et 2, inclinés en direction d'un conduit 56 aboutissant au module de filtrage 60. [0034] Les moyens de condensation 50 peuvent être formés ainsi de toute plaque, tube, gouttière ou équivalent de géométrie appropriée. [0035] Selon une caractéristique préférentielle de l'invention les moyens qui assurent le re- froidissement du module de condensation 50 en lui apportant des frigories, coopèrent également avec le module d'évaporation 40 en lui apportant des calories. Cette caractéristique permet d'optimiser le bilan énergétique du dispositif. [0036] Ainsi selon un mode de réalisation avantageux, mais non limitatif, de les moyens qui assurent le refroidissement du module de condensation 50 sont des moyens utilisant l'effet thermoélectrique Peltier, qui participent également au réchauffement du module d'évaporation 40. [0037] Bien entendu d'autres moyens que des moyens à effet Peltier peuvent être utilisés pour rafraichir les plaques du module de condensation 50 et chauffer l'eau au niveau du module d'évaporation 40. [0038] Comme on le voit sur les figures annexées, de préférence, le module de filtrage 60 est placé en aval du module d'évaporation 40 et de condensation 50. [0039] En variante cependant, on peut envisager de placer le module de filtrage 60 en amont du module d'évaporation 40 et du module de condensation 50, pour former dégrillage minéral ». [0040] Selon une autre variante on peut également prévoir un premier module de filtrage 60 en amont du module d'évaporation 40 et du module de condensation 50 et un deuxième module de filtrage 60 en aval du module d'évaporation 40 et du module de condensation 50. [0041] Le module de filtrage 60 est de préférence à base de sable, graviers, terre, charbon actif ou tout autre composé approprié. [0042] De préférence, le moyen de filtrage 60 est amovible sur le conteneur 20 pour permettre son remplacement. [0043] On a schématisé sur les figures annexées, un moyen de filtrage 60 placé à cette fin dans une cartouche ou capsule amovible 62. [0044] Plus précisément, sur les figures annexées, on a représenté la cartouche ou capsule 62 des moyens de filtrage 60 en regard d'une trappe 23 formée dans une paroi verticale 21 du conteneur 20 pour permettre d'accéder à la capsule ou cartouche 62 et la remplacer. [0045] Selon les modes de réalisation particuliers non limitatifs représentés sur les figures annexées, il est prévu une gouttière de ruissèlement inclinée 61 entre la sortie du conduit 56 provenant du module de condensation 50 et l'entrée du moyen de filtrage 60, ladite gouttière 61 s'abaissant progressivement à partir de la sortie du conduit 56 vers l'entrée du module de filtrage 62. [0046] Le moyen de filtrage 60 est placé au-dessus d'une chambre 71 formant le module de stockage. [0047] Ainsi, l'eau issu du moyen de filtrage 60 se déverse dans le module de stockage 70. [0048] Le volume de la chambre de stockage 71 est adapté au volume d'eau requis. [0049] A titre d'exemple non limitatif, pour permettre un transport aisé, la chambre de stockage 71 a un volume compris entre 1 litre et 10 litres. [0050] Le module de sortie et de distribution 80 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Il comprend pour l'essentiel un robinet ou équivalent 82. [0051] Le robinet 82 est bien entendu prévu de préférence à la base de la chambre de stockage 71 et du conteneur 20. [0052] Sur la figure 1, on a représenté un tel robinet 82 en saillie par rapport à la paroi du conteneur 20. [0053] Cependant, comme on l'a illustré sur la figure 2, de préférence, le robinet 82 est intégré dans la paroi du conteneur 20, à la base de celui-ci, sans faire saillie à l'extérieur pour ne pas perturber la manipulation et le déplacement du dispositif 10. [0054] On a ainsi représenté schématiquement sur la figure 3 un exemple de réalisation d'un robinet 82 susceptible d'être intégré dans la paroi du conteneur. Un tel robinet 82 intégré dans l'épaisseur de la paroi du conteneur ne fait pas saillie, ne perturbe pas la manipulation du dispositif et ne risque pas d'être arraché par mégarde. [0055] La structure générale d'un tel robinet 82 étant connue en elle-même ne sera pas décrite dans le détail par la suite. [0056] Cependant, le robinet 82 représenté sur la figure 3 comprend un clapet 83 intercalé entre un conduit d'entrée 24 provenant de la chambre de stockage 71 et un conduit de sortie 25 qui débouche sur l'extérieur du conteneur 20 par l'intermédiaire d'un orifice 26. [0057] Le clapet 83 est sollicité en position de fermeture de la liaison existant entre le conduit d'entrée 24 et le conduit de sortie 25 au niveau d'un siège 27, par un ressort 84. [0058] Le clapet 83 est associé à un bouton poussoir 85 accessible sur l'extérieur du conteneur 20 et lui-même rappelé en position de repos par un ressort associé 86. [0059] A titre d'exemple non limitatif, lorsque le poussoir 85 est sollicité vers l'intérieur du conteneur 20, il pousse, à l'encontre des ressorts 84 et 86 l'obturateur 83 pour l'éloigner de son siège 27 et ainsi assurer une liaison entre le conduit d'entrée 24 et le conduit de sortie 25 afin de fournir un volume requis d'eau. [0060] Lorsque la pression manuelle est interrompue sur le bouton poussoir 85, celui-ci est 6 ramené dans sa position de repos par le ressort 86. De même, l'obturateur 83 est rappelé dans sa position d'obturation par le ressort 84. [0061] Selon l'utilisation envisagée, le dispositif de purification et de dépollution d'eau précité peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation et de perfectionnement. [0062] Comme on l'a schématisé sur les figures, la chambre de stockage 71 peut être munie d'un moyen 28 ouvrable et refermablc à la demande pour permettre d'introduire directement de l'eau de qualité contrôlée dans la chambre de stockage 71. Ces moyens 28 peuvent être utilisés par exemple pour introduire directement de l'eau potable ou de qualité adéquate pour l'usage recherché, dans la chambre de stockage 71. [0063] Les moyens 28 peuvent également être utilisés pour repotahiliser l'eau dans la chambre de stockage 71 par adjonction d'eau potable directement dans l'eau déminéralisée provenant des modules d'évaporation, condensation et filtrage (par exemple 1/3 eau potable ajoutée par l'intermédiaire du moyen 28 pour 2/3 d'eau déminéralisée issue des modules d'évaporation, condensation et filtrage). [0064] Les moyens d'ouverture et fermeture de ce passage 28, peuvent faire l'objet de tous modes de réalisation connus de l'homme de l'art et ne seront pas décrits plus en détail par la suite. [0065] Comme on l'a schématisé sur la figure 4, le dispositif 10 est de préférence intégré à un chariot équipé de roulettes 12 et d'une poignée 14, par exemple télescopique, permettant de faciliter son déplacement et sa manipulation. [0066] De préférence, pour être portable, les dimensions du chariot cumulant sa hauteur, sa largeur et sa profondeur sont inférieures à 158cm, avantageusement inférieures à 115cm, par exemple inférieures à 55/35/25cm ou encore 55/40/20cm. [0067] Par ailleurs, le chariot 10 a de préférence un poids inférieur à 32kg, avantageusement inférieur à 23kg, préférentiellement inférieur à 15kg et très préférentiellement inférieur à 10kg. [0068] Le dispositif 10 conforme à l'invention peut comporter des moyens de détection du niveau d'eau dans la chambre de stockage 71 et de visualisation de ce niveau d'eau. [0069] Ce dispositif de visualisation peut être composé d'une fenêtre 16 s'étendant verti- calement dans l'une des parois du conteneur 20. La fenêtre 16 étant occupée par un élément étanche optiquement transparent, l'utilisateur peut directement visualiser le niveau d'eau dans la chambre de stockage 71, à travers la fenêtre 16 qui forme hublot. [0070] Les moyens de visualisation du niveau d'eau dans la chambre de stockage 71 peuvent être formés de moyens plus élaborés comprenant un capteur de niveau et un dispositif de visualisation, par exemple intégrés aux moyens représentés sous la référence générale 92 sur la figure 4. [0071] 11 peut s'agir d'un capteur de niveau mécanique à flotteur ou encore de capteurs élec- troniques, par exemple à base d'ultrasons, ou encore d'une pluralité de sondes réparties 7 sur la hauteur de la chambre de stockage 71. De tels moyens détecteurs de niveau sont connus en soi, et ne seront pas décrits dans le détail par la suite. [0072] Le dispositif 10 conforme à l'invention peut comprendre également des moyens de contrôle de la qualité de l'eau contenue dans la chambre de stockage 71 en fonction de l'utilisation à laquelle l'eau est destinée. [0073] Les moyens de contrôle de la qualité de l'eau peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. [0074] Ils sont illustrés schématiquement sous la référence 93 sur la figure 2. [0075] Ces moyens de contrôle 93 peuvent comprendre tout moyen d'analyse de toute substance contenue dans l'eau stockée dans la chambre de stockage 71 et de comparaison par rapport à des doses maximales admissibles afin de générer une alerte ou alarme en cas de dépassement de seuil. [0076] Les moyens de contrôle 93 peuvent comprendre des moyens de contrôle de la qualité bactériologique et/ou physicochimique de l'eau, notamment sa température, son PH et son contenu en chlorure, sulfate, nitrate, nitrite ou encore pesticides. [0077] Les moyens de contrôle 93 peuvent analyser les qualités organoleptiques de l'eau (couleur, turbidité, odeur et le cas échéant saveur). [0078] Les moyens de contrôle 93 peuvent rechercher la présence de traces de substances toxiques telles qu'arsenic, cadmium, plomb, hydrocarbure ainsi que de tout organisme pathogène. [0079] La chambre de stockage 71 peut être pourvue de moyens permettant d'éviter la proli- fération de bactéries ou autres organismes, par exemple notamment à base de cuivre. [0080] Le dispositif 10 conforme à l'invention peut également comprendre des moyens re- présentés schématiquement sous la référence 95 sur la figure 2, adaptés pour ajouter tous composés sur commande, compositions ou formulations nécessaires à l'eau contenue dans le réservoir 71, pour rendre l'eau exploitable pour l'utilisation visée, par exemple notamment des minéraux pour rendre l'eau potable. [0081] Le dispositif 10 conforme à la présente invention, peut également comprendre des moyens adaptés pour interdire l'utilisation du dispositif à toute autre personne que son propriétaire. De tels moyens d'autorisation contrôlée peuvent être adaptés pour verrouiller le module d'entrée 30 et le module de sortie 80, ainsi que le moyen 28, si une opération d'identification et/ou de déverrouillage sélectif du module d'entrée (30) et/ou du module (80) de sortie et de distribution n'est pas réalisée, par exemple la saisie d'un code sur les moyens de saisie 92 représentés sur la figure 4 ou encore une lecture d'empreinte pré-enregistrée. [0082] Le dispositif 10 conforme à la présente invention est de préférence léger comme indiqué précédemment et incassable, adapté pour ne pas nécessiter de maintenance et être facile à nettoyer. 8 [0083] Le dispositif 10 conforme à l'invention peut être utilisé notamment pour la puri- fication et la dépollution d'eau à des fins d'ablution. [0084] On notera que le dispositif conforme à l'invention assure une totale séparation et donc une totale indépendance entre le volume d'eau à traiter contenu en amont du filtre 60 et le volume d'eau propre prêt à la consommation contenue dans la chambre de stockage 71, en aval du filtre 60. [0085] Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation par- ticuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de purification d'eau, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un conteneur (20) qui comporte, - un module (30) d'entrée et de remplissage d'eau à purifier, - un module (40) d'évaporation de l'eau à purifier, - un module (50) de condensation d'eau, - un module (60) de filtrage, - un module (70) de stockage d'un volume d'eau purifiée après passage par les modifies d'évaporation (40) de condensation (50) et de filtrage (60), et - un module de sortie et de distribution (80) configuré pour assurer une distribution contrôlée de l'eau contenue dans le module de stockage (70). [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module de filtrage (60) est disposé en aval du module de condensation (50). [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module de filtrage (60) est disposé en amont du module de condensation (50). [Revendication 4] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier module de filtrage (60) en amont du module d'évaporation (40) et du module de condensation (50) et un deuxième module de filtrage (60) en aval du module d'évaporation (40) et du module de condensation (50). [Revendication 5] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le module de filtrage (60) est à base de sable, graviers, terre, charbon actif. [Revendication 6] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le module de filtrage (60) comprend une cartouche ou capsule amovible. [Revendication 7] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le module d'évaporation (40) comprend des moyens de ventilation et/ou de chauffage (47). [Revendication 8] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens limiteurs de débit (43), par exemple à base de labyrinthes ou d'injecteurs, entre une chambre intermédiaire (42) communiquant avec le module (l'entrée (30) et un volume d'évaporation (44). [Revendication 9] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le module de condensation (50) comprend un élément refroidi (52) par 10 [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] [Revendication 18] [Revendication 19] [Revendication 20] exemple une plaque refroidie. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que des moyens qui assurent le refroidissement du module de condensation (50) en lui apportant des frigories, coopèrent également avec le module d'évaporation (40) en lui apportant des calories. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les moyens qui assurent le refroidissement du module de condensation (50) sont des moyens utilisant l'effet thermoélectrique Peltier. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le module de condensation (50) comprend des plaques (52) inclinées en direction d'un conduit d'évacuation (56). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le module d'entrée comprend au moins l'un des moyens choisis dans le groupe comprenant un entonnoir (31), une ouverture refermable (32) et un clapet étanche à la poussière. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le conteneur (20) a des dimensions inférieures à 158cm en additionnant sa hauteur, sa largeur et sa profondeur et de préférence inférieures à 115cm et un poids inférieur à 32kg, avantageusement inférieur à 23kg, préférentiellement inférieur à 15kg et très préférentiellement inférieur à 10kg. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur solaire pour l'alimentation électrique des accessoires électriques du dispositif. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que le module de stockage (70) a une capacité comprise entre 1 litre et 10 litres. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le module de sortie (80) comprend un robinet (82) intégré dans la paroi du conteneur (20), par exemple un robinet à bouton poussoir. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de détection du niveau d'eau dans le module de stockage (70) et de visualisation de ce niveau d'eau. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de contrôle de la qualité de l'eau stockée dans le module de stockage (70), notamment des qualités bactériologiques et physicochimiques de l'eau. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait 11 [Revendication 21] [Revendication 22] [Revendication 23] [Revendication 24] qu'il comprend des moyens configurés pour ajouter sur commande des composés dans l'eau stockée dans le module de stockage (70). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (92) de verrouillage du module d'entrée (30) et/ou du module de sortie et de distribution (80) et de déverrouillage sélectif du module d'entrée (30) et/ou du module (80) de sortie et de distribution. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que la chambre de stockage (71) est muni d'un moyen (28) ouvrable et refermable à la demande pour permettre d'introduire directement de l'eau de qualité contrôlée dans la chambre de stockage (71). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait que le conteneur (20) est équipé de roues (12) et d'une poignée (14) de préférence télescopique. Procédé de purification et dépollution d'eau utilisant un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à introduire de l'eau dans le conteneur (20) par le module d'entrée (30) de sorte que l'eau circule dans le module d'évaporation (40), le module de condensation (50) et le module de filtrage (60), puis soit stocké dans le module de stockage (70), et à soutirer sur demande de l'eau par l'intermédiaire du module de sortie et de distribution (80).