Brevet FR3113842A1 — publié le 20220311

Conduit d’air pour sa décontamination réalisant une cavité optiquement fermée illuminée par une source UVC et dont toutes parois parfaitement rétrodiffusâtes démultiplient plus de 30 l’exposition aux UVC d’un virus transporté par l’air. Les entrées et sortie d’air ouvertes et libres de tout filtres sont masquée pour les UVC. Elles permettent de stériliser des flux d’air importants avec une économie de moyens. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Conduit stérilisant l’air. L’invention est un conduit optimisé pour stériliser l’air qui le traverse. Il est destiné par exemple non exclusif à un masque de protection, un conduit de ventilation, une tour de stérilisation domestique. 90 % des COV19 2 fig1 par exemple présents dans l’air ou sur une surface sont désactivés après une exposition à une lumière ultraviolet C de longueur d’onde 255 - 265 nm d’au moins 25 joules par mètre carrés. 50 J/m² en désactive alors 99%. Le rendement énergétique d’un tube UVC est de l’ordre de 30%. Il est également connu que deux miroirs parallèles causent une mise en abime, se renvoyant la lumière l’un a l’autre jusqu’à épuisement. Le polytétrafluoroéthylène pur microporeux est non pas un miroir mais un matériau rétrodiffusant jusqu’à 97% de la lumière dans toutes les directions au-delà d’une longueur d’onde 250 nm. Il est aussi connu comme filtre traversé par un fluide ou un gaz. Selon l’invention Figure 1 le conduit forme une cavité 1 comportant une entrée d’air et une sortie d’air 5. Les parois intérieures 4 de cette cavité 1 sont un film en polytétrafluoroéthylène microporeux. Ces parois ne sont pas des filtres, aucun gaz ou fluide ne les traverse, l’air circule le long du film 4. L’épaisseur de ce film 4 est préférentiellement supérieure à 2 mm et les pores de ce film sont préférentiellement de diamètre inférieur à 3 microns. Selon l’invention, une source de radiation UVC, de préférence un tube à vapeur de mercure 8 illumine l’intérieur de la cavité. Selon l’invention la cavité est optiquement fermée, le flux optique piégé à l’intérieur de la cavité est jusqu’à 33 fois supérieur à ce qu’il serait si les parois étaient absorbantes, et ce flux est parfaitement uniforme. En effet à moins de rencontrer un virus ou une bactérie 2 sur son chemin, le photon UVC émis dans la cavité par le tube rebondit en moyenne 33 fois sur les parois 4 dans des directions parfaitement aléatoires. Autrement dit, le virus 2 est exposé aux 33 reflets successifs de l’illumination du tube et comme chacun des reflets vient d’une direction aléatoire la densité de flux est uniforme dans la cavité. Selon l’invention la cavité est fermée optiquement mais elle est ouverte au flux de l’air 5 par exemple au moyen d’une entrée et d’une sortie masquée. Elle est fermée optiquement mais ouverte au courant d’airs au moyen par exemple non exclusif de tubes étroits 7, d’un labyrinthe 8 ou une hélice 9 en roue libre ou motorisée Fig 2. Les trois sont recouverts de polytétrafluoroéthylène microporeux 4 et exposent une ouverture numérique optique négligeable vu depuis le centre de la cavité. Une hélice motorisée accélère le flux d’air et une hélice en roue libre oppose une perte de charge négligeable. Selon l’invention le flux d’énergie E auquel est exposé un pathogène en traversant la cavité de diamètre 2r et de longueur 2r s’exprime par : E = N P r / 4 F P la puissance optique, F le flux d’air, N le nombre de rétrodiffusions. Si l’application est par exemple la stérilisation de l’air inspiré et expiré par une personne Fig3, le flux d’air qui dépends de son activité physique est entre 0.16 10 -3 et 2 10 -3 m 3 /s. Si la cavité a un rayon moyen de 10 -2 m, si le matériau rétrodiffusant est le polytétrafluoroéthylène microporeux alors N = 33 Si la respiration est au repos et le pathogène est un coronavirus COV19 : P = 4 E F / Nr = 4 E x 0.16 10 -3 / 30 10 -2 = E 2 10 -3 Si E = 25 J/m² 90% des coronavirus 5 sont désactivés : P = 50 mW 99% des coronavirus 5 sont désactivés si P = 100 mW Deux micro-tubes UVC à cathode froide de 4 cm de long par 3mm de diamètre consommant chacun 1 W électrique produisent 0.6 W UVC à eux deux donc 12 fois plus de puissance optique que les 50 mW nécessaires pour réduire d’un facteur 10 la population de virus. Il s’ensuivrait une réduction de population de l’ordre de 10 1 2 Si la personne fait un exercice physique intense, le flux de sa respiration est 12 fois supérieur, ramenant le taux d’extinction à 90 % en lui laissant la possibilité de s’oxygéner ce que ne permet pas un masque avec filtre. Un dispositif de stérilisation tel que représenté figure 3 présente l’avantage de laisser voir le visage de la personne, de la rafraichir en maintenant un flux d’air permanent entre un côté et l’autre au moyen d’un ventilateur 21 motorisé par un moteur 22, la source d’énergie est de préférence intégrée sous la forme d’une batterie lithium Ion, mais elle peut aussi être déportée vers une batterie plus conséquence par deux fils semblables à ceux d’écouteurs. Le flux d’air permanent supprime la buée. Si les ventilateurs sont désactivés, la respiration s’effectue sans contrainte car l’air passe librement. L’invention s’applique bien entendu à tout systèmes de climatisation et de purification de l’air public privé ou industriel et permet de se passer du filtre qui réduit le flux, entraine un surcroit de consommation et augmente le bruit. En se focalisant sur la désactivation des pathogènes à la volée et en particulier sur les coronavirus et en laissant passer l’air, ses poussières et ses polluants dans un conduit dépourvu de filtre donc ouvert à ces deux extrémités, l’invention réalise un conduit stérilisant de gros volumes d’air sans perte de charge, le tout à moindre cout énergétique, durablement, à moindre volume et à moindre poids. Cette invention s’applique à des masques de protection personnels, à des conduits de stérilisation portables et autonomes ou alimentés par USB, et plus généralement à tout besoin d’un air décontaminé en grand volume à moindre contrainte. En contrepartie de cet avantage prépondérant, cette invention fait l’impasse sur les poussières la pollution et les pollens, ce qui en soit est aussi une démarche innovante répondant à un besoin nouveau et pressant celui de couper la chaine de transmission de covid19, quand selon l’art en cours, les masque à filtres N95 N99 retiennent 95% respectivement 99% de toute particule de 0.3 micron, en ralentissant dramatiquement la circulation de l’air. L’invention réalise un conduit 1 stérilisant l’air 5 qui le traverse caractérisé en ce qu’il détruit les agents pathogènes 2 sans freiner le flux d’air 5 aux moyens conjugués : d’une source de lumière 3 ultraviolette UVC dans ledit conduit 1. d’une cavité optiquement fermée réalisée par ledit conduit 1 et par des cloisons masquant optiquement son entrée et sa sortie ouvertes au passage de l’air 5 de polytétrafluoroéthylène microporeux 4 tapissant entièrement l’intérieur de ladite cavité optiquement fermée rétrodiffusant plusieurs fois la lumière émise par ladite source 3 et piégée dans ladite cavité. caractérisé en ce que lesdites entrée et sortie sont un tube 7 ou un labyrinthe 8 ou une hélice 9 recouverte de polytétrafluoroéthylène microporeux 4. caractérisé en ce que ledit orifice ouvert à la circulation de l’air est un ventilateur 21 dont l’hélice exposée coté intérieur de la cavité est recouverte de polytétrafluoroéthylène microporeux 4. Conduit 1 stérilisant l’air 5 qui le traverse caractérisé en ce qu’il détruit les agents pathogènes 2 sans freiner le flux d’air 5 aux moyens conjugués : d’une source de lumière 3 ultraviolette UVC dans ledit conduit 1. d’une cavité optiquement fermée réalisée par ledit conduit 1 et par des cloisons masquant optiquement son entrée et sa sortie ouvertes au passage de l’air 5 de polytétrafluoroéthylène microporeux 4 tapissant entièrement l’intérieur de ladite cavité optiquement fermée rétrodiffusant plusieurs fois la lumière émise par ladite source 3 et piégée dans ladite cavité. Conduit 1 stérilisant l’air 5 qui le traverse selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites entrée et sortie sont un tube 7 ou un labyrinthe 8 ou une hélice 9 recouverte de polytétrafluoroéthylène microporeux 4. Conduit 1 stérilisant l’air 5 qui le traverse selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit orifice ouvert à la circulation de l’air est un ventilateur 21 dont l’hélice exposée coté intérieur de la cavité est recouverte de polytétrafluoroéthylène microporeux 4. .