CH705348A1

CH705348A1 - Récupérateur d'énergie sur l'air expiré.

Info

Publication number: CH705348A1
Application number: CH01303/11A
Authority: CH
Inventors: Christian Freudiger
Original assignee: Christian Freudiger
Priority date: 2011-08-07
Filing date: 2011-08-07
Publication date: 2013-02-15

Abstract

L’invention concerne un dispositif (1) mobile et léger au travers duquel se fait la respiration, ledit dispositif (1) permettant de récupérer une partie de l’énergie contenue dans l’air expiré pour préchauffer l’air inspiré. Avantageusement, le dispositif (1) comprend des échangeurs de chaleur composés de matériaux hygroscopiques permettant la récupération de la chaleur latente de l’humidité contenue dans l’air expiré. Le dispositif peut être inséré dans un équipement textile, comme une écharpe (2), permettant de le maintenir en position devant la bouche et de protéger simultanément l’utilisateur du froid extérieur.

Description

Objet et/ou domaine technique

[0001] L’invention concerne un dispositif permettant de récupérer l’énergie de l’air expiré pour préchauffer l’air inspiré.

Description de l’invention

Etat de la technique

[0002] Pour les besoins de son métabolisme et afin de produire du travail mécanique, un être humain a besoin de respirer. Pour cela, il inspire de l’air (comburant) riche en oxygène à température ambiante et expire de l’air riche en gaz carbonique légèrement en dessous de la température du corps.

Inconvénients

[0003] En hiver, lorsque nous sommes à l’extérieur, l’air inspiré est souvent beaucoup plus froid que le corps humain, ce qui nécessite une dépense d’énergie pour le réchauffer lorsqu’il pénètre dans les poumons. De même, l’air expiré, proche de la température du corps, est plus chaud que l’air ambiant. Son contenu calorique par rapport à la température extérieure représente une perte d’énergie.

[0004] Lors d’une respiration uniquement nasale, les sinus se réchauffent au passage de l’air expiré et rendent une partie de cette énergie à l’air inspiré. Mais dans de multiples situations (lors de grands froids et d’effort physique notamment), il n’est pas possible de respirer uniquement par le nez. Les sinus ne pouvant pas jouer leur rôle. La presque totalité de la chaleur contenue dans l’air expiré est alors perdue dans l’air ambiant et c’est de l’air froid, voire très froid qui pénètre dans notre corps.

Problème technique

[0005] Le but de la présente invention est d’offrir une solution pour récupérer plus souvent et avec un rendement élevé l’énergie contenue dans l’air expiré.

Solution

[0006] Les caractéristiques décrites dans la revendication 1 permettent de résoudre le problème technique.

Avantages

[0007] Des développements profitables découlent des revendications indépendantes. L’avantage de l’invention réside dans le fait qu’elle permet de récupérer la chaleur contenue dans l’air expiré pour préchauffer l’air inspiré juste avant qu’il ne pénètre dans la bouche.

[0008] Il en découle un meilleur confort par températures basses pour les personnes fragiles des voies respiratoires ainsi qu’une économie de l’énergie nécessaire au maintien du corps à la température de 37 °C nécessaire aux différentes activités métaboliques et à la production de travail.

Etat de la technique

[0009] a. L’objet le plus proche de la présente invention est le brevet intitulé «Respiration mask» déposé le 8 avril 1977 aux USA et publié le 28 février 1978 en Finlande (A61M 16/10; IPC1-7; A62B7/10; FI52019; US 4 136 691).

[0010] La présente invention se distingue du «Respiration mask» par le fait que l’échangeur est plus compact, qu’il est composé de plaques enroulées et non de fil, qu’il n’est pas tubulaire, qu’il est plus compact, plus ergonomique et plus discret afin d’en élargir le champ d’utilisation (personnes âgées, à difficultés respiratoires ou sportifs).

[0011] b. Le second objet ressemblant à la présente invention est intitulé «Dispositif pour réchauffer et humidifier l’air respiré par un patient, par exemple dans le cas d’une respiration artificielle» déposé le 19 mars 1976 (A61M 16/00; France n° 7 608 120)

[0012] La présente invention se distingue de l’objet en question par le fait qu’il n’est pas destiné à des patients dans un milieu hospitalier mais à des personnes amenées à respirer de l’air extérieur froid, qu’il est portable, ergonomique et discret afin de pouvoir l’utiliser dans de multiples situations (personnes âgées, à difficultés respiratoires ou sportifs).

Enumération des figures/dessins

[0013] L’invention va être exposée de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de réalisation représenté dans les dessins suivants: <tb>Fig. 1:<sep>Dispositif permettant de récupérer l’énergie de l’air expiré intégré dans l’élément textile utile à son utilisation confortable et pratique <tb>Fig. 2:<sep>Détail du dispositif de récupération d’énergie avec échangeurs amovibles <tb>Fig. 3<sep>Détail et écorché de l’un des échangeurs <tb>Fig. 4:<sep>Dispositif permettant de récupérer l’énergie de l’air expiré au travers d’un embout type détendeur de plongée <tb>Fig. 5:<sep>Détail du dispositif de récupération d’énergie avec échangeurs intégrés et embout type détendeur de plongée

Réalisation de l’invention

[0014] Les fig. 2, 3 et 5montrent le dispositif composé d’un corps tubulaire et de deux échangeurs.

[0015] Le corps est réalisé à partir d’un tube en plastique ou en aluminium coudé.

[0016] Les échangeurs de chaleur sont réalisés en tôle d’aluminium ondulé et enduite d’un produit hygroscopique. Les tôles sont enroulées (peuvent aussi être empilées), fin de former une masse suffisante pour permettre l’échange de chaleur (enthalpie totale).

[0017] La liaison entre la bouche et le dispositif est formé soit d’un embout en silicone soit d’un simple trou dans le corps du dispositif. Dans ce dernier cas, un élément textile (écharpe tubulaire en tissu polaire) permet de maintenir le dispositif en place devant la bouche, protégeant du même coup l’utilisateur contre le froid extérieur.

[0018] Le système (fig. 1) est composé d’un dispositif (1) et d’un équipement (2) assurant la liaison entre la bouche et le dispositif.

[0019] Le dispositif (fig. 2) est composé d’un corps tubulaire (1) sur lequel s’applique librement la bouche, et de deux échangeurs de chaleur et d’humidité (2).

[0020] Les échangeurs de chaleur et d’humidité (2) sont formés de fines plaques en aluminium avec ou sans revêtement hygroscopique permettant d’accumuler la chaleur sensible de l’air expiré et la chaleur latente de la vapeur d’eau contenue dans l’air expiré. Ils peuvent être intégrés au dispositif (fig. 5) ou amovibles (fig. 2)

[0021] L’équipement peut prendre la forme d’une écharpe en textile dans laquelle le dispositif prend place librement devant la bouche de l’utilisateur ou sous la forme d’un embout style détendeur de plongée pour une utilisation fixe du dispositif.

[0022] L’utilisateur (fig. 1) place donc le dispositif (1) devant sa bouche à l’aide de l’écharpe (2) ou alors il (fig. 4) embouche le dispositif (1).

[0023] Lorsque l’utilisateur expire, une partie de l’énergie et de l’humidité contenues dans l’air qu’il rejette vient s’accumuler dans les échangeurs. Lorsqu’il inspire, l’air extérieur peut se réchauffer et s’humidifier au contact de l’accumulateur avant de pénétrer dans la bouche, la trachée puis enfin dans les poumons de l’utilisateur.

[0024] Les courbes des mesures de températures en fonction du temps présentées sur la fig. 6montrent l’évolution des températures ambiante (trait horizontal à env. 13 °C), intérieure de l’échangeur (sinusoïde du haut) et extérieure de l’échangeur (sinusoïde du bas). Le gain énergétique à chaque inspiration est représenté par la surface hachurée.

Claims

1. Dispositif mobile et léger au travers duquel se fait la respiration, caractérisé par le fait qu’une partie de l’énergie contenue dans l’air expiré est récupéré pour préchauffer l’air inspiré.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif est inséré dans un équipement textile permettant de le maintenir en position devant la bouche et de protéger simultanément l’utilisateur du froid extérieur.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif est positionné devant la bouche et maintenu par elle à l’aide d’un embout en silicone.

4. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur sont mobiles par rapport au corps du dispositif, permettant notamment le nettoyage de l’ensemble ou l’adaptation de l’échangeur à la puissance de récupération de chaleur nécessaire.

5. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur prennent des surfaces d’échange différentes en fonction du besoin de puissance de récupération, à savoir la puissance physique fournie par l’utilisateur ou la température extérieure.

6. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur peuvent être composés de matériaux hygroscopiques permettant la récupération de la chaleur latente de l’humidité contenue dans l’air expiré.