Brevet FR3135715A1 — publié le 20231124

Réacteur à effet corona (1), configuré pour la génération de monoxyde d’azote, le réacteur comportant au moins : une chambre de réaction (2), laquelle comporte au moins un orifice d’alimentation en air (6), un orifice d’évacuation (7), un orifice d’électrode (8), et une cavité de réaction (9), l’orifice d’alimentation, l’orifice d’évacuation (7) et l’orifice d’électrode (8) débouchant chacun dans la cavité de réaction (9), un dispositif d’alimentation en air (3), lequel est configuré être relié fluidiquement à l’orifice d’alimentation en air (6) et pour alimenter en air le réacteur, une électrode à haute tension (4) qui est configurée pour être au moins en partie à l’intérieur et pour coopérer avec l’orifice d’électrode (8), une alimentation électrique (5) configurée pour alimenter électriquement l’électrode à haute tension (4) ainsi que le dispositif d’alimentation en air (3), le rapport entre une section transversale de l’orifice d’alimentation et une section transversale de la cavité de réaction (9) étant compris entre 1/5 et 3/10, et par exemple de 1/4. Figure 1 Générateur de monoxyde d’azote La présente invention concerne un système de génération de monoxyde d’azote, et plus particulièrement un réacteur à effet corona configuré pour générer un flux gazeux qui est enrichi en monoxyde d’azote à partir d’un flux d’air. L’invention trouve une application favorite, et non limitative, dans les domaines médical et biologique. Le monoxyde d’azote est notamment utilisé comme un gaz anesthésiant pour les insectes, ou encore en médecine comme vasodilatateur inhalé par exemple. Etat de la technique Il est connu de l’art antérieur d’utiliser un dispositif comportant au moins une électrode qui est présentée à proximité d’un flux d’air afin de générer du monoxyde d’azote ; l’électrode est alors alimentée par un courant à haute tension afin de transformer le flux d’air en plasma. Les dispositifs décrit dans l’art antérieur comportent généralement : une électrode dont la conception est basée sur une bougie d’allumage modifiée : la modification portant sur la suppression de l’électrode de masse, une chambre de réaction configurée pour recevoir l’électrode, un système d’alimentation en air configuré pour fournir de l’air dans la chambre de réaction, et un système d’alimentation électrique configuré pour alimenter au moins l’électrode. A l’usage, il s’avère que les dispositifs de génération de monoxyde d’azote tels que décrit dans l’art antérieur présentent certains inconvénients. Le premier inconvénient réside dans la faible efficience énergétique ainsi que la dégradation de la chambre de réaction causée par l’arc électrique et le flux d’air à l’état de plasma. En effet la réaction à l’intérieur de la chambre de réaction consomme une grande quantité d’énergie qui est partiellement restituée sous forme de chaleur ce qui a pour conséquence l’endommagement de la chambre de réaction lors d’une utilisation prolongée. Par ailleurs, la difficulté d’utilisation des dispositifs tels que décrit dans l’art antérieur réside dans l’instabilité de la concentration en monoxyde d’azote en sortie de la chambre de réaction. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus. Le problème technique à la base de l’invention consiste notamment à fournir un dispositif de génération de monoxyde d’azote qui soit de structure simple et économique, et dont les performances soient stables et durables lors d’une utilisation prolongée. A cet effet, la présente invention concerne un réacteur à effet corona, configuré pour la génération de monoxyde d’azote, le réacteur comportant au moins : une chambre de réaction, laquelle comporte au moins un orifice d’alimentation en air, un orifice d’évacuation, un orifice d’électrode, et une cavité de réaction, l’orifice d’alimentation, l’orifice d’évacuation et l’orifice d’électrode débouchant chacun dans la cavité de réaction, l’orifice d’évacuation étant configuré pour assurer le passage fluidique d’un flux enrichi, un dispositif d’alimentation en air, lequel est configuré être relié fluidiquement à l’orifice d’alimentation en air et pour alimenter en air la chambre de réaction, une électrode à haute tension qui est configurée pour être au moins en partie à l’intérieur et pour coopérer avec l’orifice d’électrode, et une alimentation électrique configurée pour alimenter électriquement l’électrode à haute tension ainsi que le dispositif d’alimentation en air, le rapport entre une section transversale de l’orifice d’alimentation et une section transversale de la cavité de réaction étant compris entre 0,2 et 0,3, et par exemple de 0, 25. Avantageusement, le rapport sensiblement proche ou égal à 0,25 entre la section transversale de l’orifice d’alimentation en air et la section transversale de la cavité de réaction permet l’expansion d’un flux d’air provenant du dispositif d’alimentation en air lors de son arrivé dans la chambre de réaction. L’expansion du flux d’air ainsi que l’alimentation électrique de l’électrode à haute tension permet de générer un effet corona et ainsi produire du monoxyde d’azote à partir du flux d’air entrant dans la chambre de réaction. Egalement, les caractéristiques spécifiques de l’invention décrite ci-dessus permettent de récupérer par l’orifice d’évacuation, un flux enrichi qui est enrichi en monoxyde d’azote par rapport au flux d’air et dont la concentration en monoxyde d’azote est comprise entre 450 et 1000 ppm. Par électrode à haute tension, on entend une électrode dont la plage de fonctionnement est comprise en 4 KV et 12 KV, et de façon avantageuse entre 6 KV et 9 KV volts, et comme par exemple 7 KV, l’électrode à haute tension étant par ailleurs soumise à une intensité comprise entre 20 mA et 40 mA. Le réacteur à effet corona peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être prises seules ou en combinaison. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’orifice d’électrode est un orifice taraudé, et l’électrode à haute tension possède au moins une partie filetée. L’orifice taraudé étant configuré pour coopérer par complémentarité avec la partie filetée de l’électrode à haute tension. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’électrode à haute tension est par exemple une bougie d’allumage modifiée. Selon un mode de réalisation de l’invention, la bougie d’allumage modifiée consiste en une bougie d’allumage dont l’électrode de masse est retirée. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’alimentation en air est configuré pour alimenter la chambre de réaction en un flux d’air dont l’écoulement est laminaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’alimentation en air est une pompe électrique, telle qu’une pompe à membrane par exemple. Avantageusement, l’écoulement laminaire du flux d’air en entrée de la chambre de réaction permet une génération de monoxyde d’azote qui soit stable et efficiente. L’état laminaire du flux d’air permet de garantir l’homogénéité de la réaction et par conséquent la stabilité de la concentration en monoxyde d’azote à la sortie de la chambre de réaction. Selon un mode de réalisation de l’invention, la chambre de réaction est réalisée en un matériau amagnétique. Selon un mode de réalisation de l’invention, la chambre de réaction est réalisée en un matériau qui soit capable de conduction électrique. Selon un mode de réalisation de l’invention, la chambre de réaction est réalisée en un matériau qui est amagnétique, capable de conduction électrique et qui soit également capable de dissiper au moins en partie l’énergie thermique générée par le réacteur à effet corona lors de l’alimentation électrique de l’électrode à haute tension et donc la génération de monoxyde d’azote, la chambre de réaction étant réalisée en aluminium par exemple. Avantageusement, l’utilisation de l’aluminium afin de réaliser la chambre de réaction permet de créer un effet corona en lieu et place d’un arc électrique. En outre, les propriétés de conductivité thermique de l’aluminium représentent un avantage dans les différences de températures atteintes pendant la formation de l’effet corona et l’évacuation de la chaleur dans l’intermittence de l’alimentation électrique. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’orifice d’alimentation en air est situé en regard de l’orifice d’évacuation. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réacteur à effet corona comporte en outre un élévateur de tension configuré pour alimenter électriquement l’électrode à haute tension. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élévateur de tension est un régulateur de tension à découpage. Avantageusement, le régulateur de tension à découpage présente un rendement compris entre 60% et 90%. Ce rendement est à comparer avec un rendement de l’ordre de 40% à 50% lors de l’utilisation d’un régulateur de tension linéaire. Par ailleurs, l’encombrement du régulateur à découpage est inférieur à l’encombrement du régulateur de tension linéaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réacteur à effet corona comporte également une interface homme-machine configurée pour alimenter simultanément l’électrode haute tension et le dispositif d’alimentation en air lorsqu’un utilisateur actionne l’interface homme-machine. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’interface homme machine peut être un interrupteur de type contact pneumatique par exemple. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réacteur à effet corona comporte en outre un dispositif de régulation prévu en aval de l’orifice d’évacuation. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de régulation est configuré pour occuper une pluralité de position entre une position de fermeture dans lequel le dispositif de régulation obture totalement le passage d’au moins une partie du flux enrichi provenant de la chambre de réaction, et une position d’ouverture dans lequel le dispositif de régulation n’obture pas le passage de ladite au moins partie du flux enrichi provenant de la chambre de réaction. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de régulation est une vanne de régulation dont l’ouverture et/ou la fermeture est pilotée électriquement, telle qu’une électrovanne par exemple. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réacteur à effet corona comporte en outre un système de contrôle et de régulation configuré pour contrôler la production de monoxyde d’azote dans la chambre en agissant, aux besoins, sur l’alimentation électrique : de l’électrode haute tension, du dispositif d’alimentation en air, du dispositif de régulation, et de l’élévateur de tension. Selon un mode de réalisation de l’invention, le réacteur à effet corona comporte en outre un dispositif de sélectivité prévu en aval de l’orifice d’évacuation, le dispositif de sélectivité étant configuré pour agir sur la concentration de monoxyde d’azote ainsi que sur les produits dérivés de l’oxyde d’azote pouvant être présents dans le flux enrichi. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de sélectivité est composé au moins en partie d’un matériau capable d’effectuer une réaction de réduction du monoxyde d’azote ainsi que des produits dérivés de l’oxyde d’azote. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de sélectivité est composé au moins en partie de chaux sodée par exemple. Avantageusement, la concentration en monoxyde d’azote dans le flux enrichi en aval du dispositif de sélectivité peut varier en fonction des besoins de l’utilisateur, entre 50 ppm et 400 ppm par exemple. Selon un mode de réalisation de l’invention, la chambre de réaction présente un volume externe dont l’encombrement est inférieur à 30 cm3. Selon un mode de réalisation de l’invention, la cavité de réaction présente une forme générale en forme de T. Selon un mode de réalisation, la masse du réacteur à effet corona peut être comprise par exemple entre 60 à 100 grammes. Avantageusement, le faible encombrement, le poids contenu, ainsi que la faible consommation électrique nécessaire pour le fonctionnement rendent le réacteur à effet corona portatif, c’est à dire transportable à la main par l’utilisateur. Brève description des figures On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d’après la description donnée ci-après d’un mode particulier de réalisation de l’invention présenté à titre d’exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : est une représentation schématique d’un réacteur à effet corona selon un mode de réalisation de l’invention ; est une représentation d’une électrode à haute tension selon le mode de réalisation de l’invention ; est une représentation schématique du réacteur à effet corona selon une première variante du mode de réalisation de l’invention ; est une représentation schématique du réacteur à effet corona selon une deuxième variante du mode de réalisation de l’invention ; est une vue en perspective de côté du réacteur à effet corona selon le mode de réalisation de l’invention. Réacteur à effet corona (1), configuré pour la génération de monoxyde d’azote et utilisé notamment pour l’anesthésie d’animaux invertébrés le réacteur à effet corona (1) comportant au moins : une chambre de réaction (2), laquelle comporte au moins un orifice d’alimentation en air (6), un orifice d’évacuation (7), un orifice d’électrode (8), et une cavité de réaction (9), l’orifice d’alimentation, l’orifice d’évacuation (7) et l’orifice d’électrode (8) débouchant chacun dans la cavité de réaction (9), l’orifice d’évacuation (7) étant configuré pour assurer le passage fluidique d’un flux enrichi (F2), un dispositif d’alimentation en air (3), lequel est configuré être relié fluidiquement à l’orifice d’alimentation en air (6) et pour alimenter en air la chambre de réaction (2), une électrode à haute tension qui est configurée pour être au moins en partie à l’intérieur et pour coopérer avec l’orifice d’électrode (8), une alimentation électrique (5) configurée pour alimenter électriquement l’électrode à haute tension (4) ainsi que le dispositif d’alimentation en air (3), le rapport entre une section transversale de l’orifice d’alimentation en air (6) et une section transversale de la cavité de réaction (9) étant compris entre 1/5 et 3/10, et par exemple de 1/4. Réacteur à effet corona (1) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d’alimentation en air (3) est configuré pour alimenter la chambre de réaction (2) par un flux d’air (F1) dont l’écoulement est laminaire. Réacteur à effet corona (1) selon les revendications 1 ou 2, dans lequel la chambre de réaction (2) est réalisée en un matériau amagnétique. Réacteur à effet corona (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la chambre de réaction (2) est réalisée en un matériau qui soit capable de conduction électrique. Réacteur à effet corona (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’alimentation électrique (5) comprenant en outre un élévateur de tension (12). Réacteur à effet corona (1) selon la revendication 5, dans lequel l’élévateur de tension (12) est un régulateur de tension à découpage. Réacteur à effet corona (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’orifice d’alimentation en air (6) est situé en regard de l’orifice d’électrode (8). Réacteur à effet corona (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel comporte également une interface homme-machine (14) configurée pour alimenter simultanément l’électrode haute tension et le dispositif d’alimentation en air (3) lorsqu’un utilisateur actionne l’interface homme-machine (14). Réacteur à effet corona (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel comporte en outre un dispositif de régulation (13) prévu en aval de l’orifice d’évacuation (7). Réacteur à effet corona (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de régulation (13) est configuré pour occuper une pluralité de position entre une position de fermeture dans lequel le dispositif de régulation (13) obture totalement le passage d’au moins une partie du flux enrichi (F2) provenant de la chambre de réaction (2), et une position d’ouverture dans lequel le dispositif de régulation (13) n’obture pas le passage de ladite au moins partie du flux enrichi (F2) provenant de la chambre de réaction (2). Réacteur à effet corona (1) selon la revendication précédente, lequel comporte en outre un système de contrôle et de régulation configuré pour contrôler la production de monoxyde d’azote dans la chambre en agissant, aux besoins, sur l’alimentation électrique (5) : de l’électrode haute tension, du dispositif d’alimentation en air (3), du dispositif de régulation (13), et de l’élévateur de tension (12). Réacteur à effet corona (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel comporte en outre un dispositif de sélectivité (15) prévu en aval de l’orifice d’évacuation (7), le dispositif de sélectivité (15) étant configuré pour agir sur la concentration de monoxyde d’azote présent dans le flux enrichi (F2).