EP2054667A1 - Composition a base de carbure de silicium pour bruleur a combustion catalytique en matiere poreuse - Google Patents

Composition a base de carbure de silicium pour bruleur a combustion catalytique en matiere poreuse

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EP2054667A1
EP2054667A1 EP07823426A EP07823426A EP2054667A1 EP 2054667 A1 EP2054667 A1 EP 2054667A1 EP 07823426 A EP07823426 A EP 07823426A EP 07823426 A EP07823426 A EP 07823426A EP 2054667 A1 EP2054667 A1 EP 2054667A1
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EP
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burner
composition
composition according
porous material
catalytic combustion
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EP07823426A
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EP2054667B1 (fr
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Corinne Gomez
Michel Desdoits
Philippe Lentz
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Produits Berger SAS
Original Assignee
Produits Berger SAS
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Publication date
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Publication of EP2054667B1 publication Critical patent/EP2054667B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2213/00—Burner manufacture specifications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/05002—Use of porous members to convert liquid fuel into vapor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/31004—Wick burners using alcohol as a fuel

Definitions

  • the present invention relates, generally, to. the field • of catalytic combustion, and more specifically of catalytic combustion burners porous material.
  • these burners are used for the diffusion of perfume, for the destruction of molecules, odorous or not, and / or for the purification of the air.
  • the perfume is in a solvent, which is often an alcohol, and for example isopropyl alcohol.
  • Fragrance diffusers comprising these burners must ensure a good diffusion of the perfume and the solvent which may have a bactericidal activity.
  • the invention relates, according to a first aspect, to a composition for obtaining a porous material intended for the manufacture of a catalytic combustion burner or a catalytic combustion burner element, comprising at least one at least one refractory compound, at least one binder, and at least one pore-forming agent.
  • compositions are known in particular from the examples given in EP 0 277 875, EP 1 084 367, EP 1 491 819 and EP 1 491 819.
  • compositions are based on a mineral ceramic refractory material, such as cordierite or kaolin.
  • the burners used today and based on such materials do not have constant physical, chemical and mechanical properties from one burner to another and homogeneous within the same burner, in particular because the materials used are neither controlled nor controlled, and that the manufacture of the burners is complex and is not constant due to the non-constancy of the powders.
  • the mapping of the temperatures of the catalysis and diffusion zones is not well controlled and is therefore not entirely satisfactory.
  • the temperature of the diffusion zone • is not constant and can reach a temperature of 250 degrees Celsius.
  • Such a temperature of the diffusion zone can cause the deterioration of the olfactory quality of the perfume diffused because of the destruction of the light molecules.
  • the bactericidal efficacy can also be impaired because of a diffusion in solvent, such as isopropyl alcohol, less important.
  • the ideal temperature for the diffusion zone is around 200 degrees Celsius (160 to 230 degrees Celsius).
  • This temperature must not be lower either. Too low a temperature of the diffusion zone can be detrimental in that the diffusion of high molecular weight molecules, such as certain perfume molecules or pyrethroids, is no longer properly ensured.
  • the temperature of the catalysis zone is between 450 and 540 degrees Celsius, to allow not only good combustion, but also the destruction of atmospheric molecules, odorous or not, which would circulate near this area.
  • the present invention aims to provide a composition free from at least one of the limitations mentioned above.
  • the composition of the invention for obtaining a porous material for the manufacture of a catalytic combustion burner or a catalytic combustion burner element, comprising at least one Refractory compound, at least one binder, and at least one pore-forming agent is essentially characterized in that it further comprises at least one thermal conductive compound of thermal conductivity greater than 60 watts per meter-Kelvin (W / mK).
  • the invention has the advantage of providing a composition whose properties and quality are controlled, and can be used for any form of burner. Therefore, the burners or burner elements made from this composition have homogeneous physical, chemical and mechanical properties throughout their volume and reproducible properties from one burner, or burner element, to another. At least one of the thermal conductive compounds is, for example, silicon carbide.
  • each refractory compound has a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of each thermal conductive compound.
  • Each refractory compound may in particular be chosen from alumina, silica, mullite, zirconia, cordierite, or a mixture thereof.
  • the refractory compound is most preferably mullite.
  • each binder is chosen from any mineral compound allowing sintering at a temperature of less than or equal to 1000 degrees Celsius.
  • the binder is for example glass, preferably borosilicate glass.
  • Each pore-forming agent is advantageously chosen from any porogen with a controlled and controlled particle size distribution.
  • the blowing agent is, for example, graphite.
  • the composition comprises, as a percentage of its total weight, between 5 and 30% of at least one thermal conductive compound, between 30 and 70% of at least one refractory compound, and and 30% of at least one binder, and between 5 and 40% of at least one pore-forming agent.
  • the composition comprises, as a percentage of its total weight, between 8 and 25% of at least one thermal conductive compound, between 40 and 65% of at least one refractory compound, between 5 and 25% of at least one binder, and between 8 and 35% of at least one pore-forming agent.
  • the invention also relates to a porous material for the manufacture of a catalytic combustion burner or a catalytic combustion burner element, comprising at least one refractory compound, at least one binder, and at least one porogenic agent, characterized in that it further comprises at least one heat conductive compound.
  • the invention also relates to a catalytic combustion burner or catalytic combustion burner element made of a porous material, obtained from a composition according to the invention.
  • the burner comprises at least one tip made of porous material having an upper end wall and a lateral peripheral wall defining together a cavity extending along a main axis and opening through a lower opening, this tip being intended to cap an upper end of a wick engaged in the cavity in a first direction and adapted to imbibe the tip of a fuel composition, this tip further having an upper face formed of a central zone and a peripheral zone separated from each other by an annular groove dug in the nozzle in a second direction opposite to the first, the peripheral wall having an external lateral face of which at least a portion is doped by a catalyst, and the central zone of the upper face being free of catalyst, the groove being delimited by inclined lateral faces with respect to the main axis and diverging from each other in the first direction.
  • the nozzle advantageously includes first and second distinct elements, which are respectively a head formed of the nozzle -exempt of central zone and an insert forming said central zone, and which consist respectively of a first and a second porous material, said porous materials being each obtained from a composition according to the invention.
  • the cavity of the nozzle extends at the level of the lower opening by a cavity of a sleeve of porous material and adapted to grip the wick, said sleeve consisting of a third porous material obtained from a composition according to the invention.
  • the burner, or burner element, according to the invention advantageously include pores all having about the same diameter, said diameter being at least equal to 5 microns.
  • the lateral peripheral wall of the burner according to the invention advantageously has a support edge adapted to be supported by a support device, said support edge including at least one hollow zone adapted to define an air passage at the periphery of the burner.
  • All burner or burner element regardless of its shape can be manufactured advantageously • from the composition of the invention.
  • Some known burner structures, which could advantageously be manufactured from the composition according to the invention, are for example those described in documents EP 0 277 875, EP 1 084 367, EP 1 491 819 and EP 1 491 819.
  • FIG. 1 shows schematically a cross section of a particular burner
  • FIG. 2 shows schematically a cross section of a particular burner
  • FIG. 3 shows a perspective view of a particular burner
  • FIG. 4A shows a schematic top view of an insert of a particular burner
  • Figure 4B shows perspective views of this insert
  • FIG. 5 schematically shows a cross section of a particular burner.
  • the burner is manufactured with a composition according to the invention and according to a new structure represented by way of example in FIGS. 1 to 5.
  • the catalytic combustion burner shown in FIG. 1 comprises a tip 1 made of porous material obtained for example from the composition according to the invention.
  • the tip 1 has an upper end wall 2 and a lateral peripheral wall 3, which together define a cavity 4 extending along a main axis 5 and opening through a lower opening 6.
  • the diameter of this cavity 4 is advantageously between 5 and 9 millimeters, preferably between 6 and 8.5 millimeters. .
  • the tip 1 is intended to cap an upper end of a wick engaged in the cavity 4 in a first direction 7 and adapted to imbibe the tip 1 of a fuel composition.
  • This tip 1 further has an upper face 8 formed of a central zone 9 and a peripheral zone
  • the peripheral wall 3 has an external lateral face 12 of which at least a portion is doped by a catalyst. According to a preferred embodiment of the invention, at least the lower quarter of the side face 12 is free of catalyst. Most preferably, the portion of the lateral surface 12 free of catalyst corresponds to a lower part of this face 12, having a height of between one-third and one-half the height of the lateral face 12.
  • the. central zone 9 of the upper face 8 is free of catalyst, which limits the temperature in this area at which the molecules of the composition to be diffused are not destroyed.
  • the groove 11 is delimited by lateral faces 13a and 13b inclined with respect to the main axis 5 and diverging from one another in the first direction 7.
  • the lateral faces 13a and 13b of the groove 11 are separated by an angle ⁇ (alpha) between 30 and 40 degrees.
  • the annular groove 11 is delimited more precisely by a central lateral face 13a and a peripheral lateral face 13b.
  • An advantageous configuration of the burner is that in which the inclination of the central lateral face 13a and the peripheral lateral face 13b with respect to the main axis 5 is respectively 19 and 16 degrees, more or less 2 or 3 degrees.
  • the annular groove 11 advantageously has a depth P of between 30 and 55%, preferably between 40 and 50%, of the height H of the tip 1.
  • the tip 1 has a height H - between 10 and 15 millimeters and the groove has a depth P between 4.5 and 7.5 millimeters.
  • the burner has a nozzle 1 including first and second distinct elements 1a and
  • the head la and the insert Ib are each made of a porous material obtained for example from the composition according to the invention.
  • the head la and the insert Ib are made from the same composition.
  • the porosity of the insert Ib is slightly lower than that of the head 1a.
  • the first and second elements 1a and 1b preferably have at least one contact surface 14, 15 with each other. This surface 14, 15 of contact allows the direct passage of the pore fluids of the first element la to those of the second element Ib.
  • FIG. 2 two contact surfaces between the first and second elements, a first horizontal contact surface 14 and a second contact surface 15 between the central lateral faces 13a and peripheral 13b of the groove 11.
  • the cavity 4 is formed in the first element 1a and in the second element Ib.
  • the second element Ib does not include a portion 4b of the cavity 4.
  • the tip 1 may comprise at least one open channel 16 communicating the cavity 4 with the atmosphere.
  • a burner with such a channel 16 is described in EP '1 084 367. . .
  • the presence of the channel 16 makes it possible to further facilitate the cooling of the central zone 9, and thus to obtain an ideal temperature in this zone 9 and also in the peripheral zone 10.
  • the open channel 16 prevents the end of the wick carbonizes in the burner.
  • recesses 17a and 17b may be provided at the end of the nozzle 1. They may be located at the side faces 13a and 13b of the groove 11 and / or a front surface 18 of the central zone 9.
  • the central lateral face 13a of the groove 11 includes recesses, in order to cause a drop in the temperature of the central zone 9 by contact with atmospheric air.
  • the front surface 18 of the central zone 9 may also include at least one recess.
  • it includes a recess 17a as shown in Figure 3, which can be used to position a bracket for the possible maintenance of the burner on a support.
  • the recesses occupy a surface area of at least 5%, generally between 5 and 80%, advantageously between 10 and 60%, and preferably between 25 and 45%, of a total surface area represented by the face.
  • FIG. 4 an insert Ib comprising particular recesses is shown in FIG. 4.
  • the insert Ib is essentially frustoconical in shape.
  • the particular recesses 17b are lateral grooves formed on the periphery of the insert Ib representing the central lateral face 13a of the groove 11.
  • a recess in the form of a front groove 17a is also present on the top of the insert.
  • Ib representing the front surface 18 of the central zone 9, and may be useful for positioning a stirrup.
  • the lateral grooves 17b are eight in number. They are hollowed out in an insert Ib of the order of 12 millimeters of larger diameter and about 6 millimeters in height, by describing an arc of a circle of radius equal to 0.75 millimeters. A 45 degree angle separates each groove 17b from each adjacent groove 17b.
  • the tip 1 also comprises an open channel 16.
  • the peripheral zone 10 has a front surface 19 free of catalyst.
  • the burner of Figure 5 comprises a sleeve 20 of porous material obtained for example from a composition according to the invention and adapted to grip the wick.
  • This sleeve 20 has a cavity 4 'located in the extension of the cavity 4 of the nozzle 1.
  • Such a sleeve is described in patent EP 1 491 819.
  • the sleeve 20 is made of a material identical to or different from each material which constitutes the tip 1.
  • the head 1a, the insert Ib and the sleeve 20 are preferably made from the same composition but can also be manufactured from two or three compositions, according to the invention or not, different.
  • the sleeve 20 covers at least 5%, preferably between 5 and 40%, and more preferably between 7 and 20%, of the length of the lock.
  • the cavity 4 ' is adapted to receive the wick.
  • the diameter of this cavity 4 ' is advantageously between 5 and 9 millimeters, preferably between 6 and 8.5 millimeters.
  • a sleeve 20 is advantageous for regulating the supply of fuel composition to the nozzle 1, in particular whatever the level of fuel composition in which the wick is soaked.
  • the outer lateral face 12 of the tip 1 is inclined at least a portion of its height relative to the main axis 5, the inclination being such that the diameter of the tip 1 increases in the first direction 7.
  • the inclination is advantageous in that it makes it possible to increase the contact time of the atmospheric air with the catalysis zone and thus to facilitate the destruction of molecules present in this air and responsible, for example, for bad odors.
  • the outer lateral face 12 comprises at least one shoulder 21.
  • a shoulder 21 may for example separate the outer lateral face 12 into a high portion doped by the catalyst and a low portion free of catalyst. The presence of this shoulder is therefore advantageous especially at the time of manufacture of the burner to delimit the portion on which the catalyst must be deposited.
  • the outer lateral face 12 of the nozzle 1 has the configuration as shown in the figures.
  • the outer lateral face 12 has a shoulder 21.
  • the outer lateral face 12 comprises an inclined wall 3a below a straight wall 3b, itself below. the front surface 19 of the peripheral zone which can be slightly inclined or horizontal.
  • an inclined wall and the advantages thereof are preserved and include a straight wall which may have, according to the deposition technique used, the advantage of facilitating the deposition of catalyst.
  • this particular configuration is advantageous for the manufacture of the burner in that it facilitates demolding.
  • the front surface 19 of the peripheral zone 10 is advantageously free of catalyst. Atmospheric air, depending on the convection movements that are created naturally around the tip 1 of the burner, normally comes in very little contact with the front surface 19 of the peripheral zone 10.
  • the catalyst optionally deposited on this surface 19 is therefore of little use to the action of the burner, and this deposit is rather a loss of catalyst and therefore is not economical.
  • the presence of catalyst on this surface 19 may cause undesirable warming of the central diffusion zone 9.
  • the composition according to the invention comprises at least one refractory compound at least one binder, at least one pore-forming agent, and at least one thermal conductive compound having a thermal conductivity greater than 60 watts per meter Kelvin. It is chosen for example from silicon carbide SiC or aluminum nitride AlN.
  • Each refractory material according to the invention has a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of each thermal conductive compound, for example that of SiC which is between 60 and 160 watts per meter-Kelvin, and more particularly between 63 and 155 watts per second. meter-kelvin.
  • the refractory material is preferably mullite.
  • the mullite may for example be replaced by or mixed with alumina, silica, zirconia, cordierite, or a mixture thereof.
  • Silica is preferably introduced into the composition of the invention in admixture with another refractory compound.
  • the refractory compound in addition to its good mechanical behavior at high temperature, plays a major role of insulator within the porous material obtained from the composition according to the invention.
  • Each binder is selected from any mineral compound allowing sintering at a temperature less than or equal to 1000 degrees Celsius.
  • the binder is advantageously glass having a variable silica percentage, more particularly an ordinary oxide-based glass, for example including about 70% of silica and about 30% of calcium and sodium oxides, or a glass special including oxides of various elements such as boron or phosphate, for example a borosilicate glass.
  • the binder improves the formability, provides the mechanical cohesion of a piece and allows to obtain a porous and mechanically resistant material.
  • the binder is chosen in particular from low temperature sintering compounds, i.e. the compounds for sintering the composition in which they occur at this temperature, typically less than or equal to 1000 degrees Celsius.
  • low temperature sintering compounds i.e. the compounds for sintering the composition in which they occur at this temperature, typically less than or equal to 1000 degrees Celsius.
  • the glass softens and wets the particles of thermal conductive compound. A glassy phase is obtained. Then, when the temperature drops, the particles are bonded together by solidification of the glassy phase.
  • Each blowing agent is preferably chosen from any porogen, such as graphite, sawdust, crushed walnut, or starch, the particle size of which is controlled and controlled.
  • the pore-forming agent is for example all synthetic porogenous, but also all natural porogen whose particle size is controlled and controlled, in particular especially during his. manufacture and storage.
  • the composition according to the invention comprises, as a percentage of its total weight, between 5 and 30%, preferably between 8 and 25%, most preferably between 10 and 20%, of at least one thermal conductive compound. .
  • the composition according to the invention comprises, in percentage of its total weight, between 30 and 70%, preferably between 40 and 65%, most preferably between 48 and 58%, of at least one refractory compound. .
  • the composition according to the invention comprises, as a percentage of its total weight, between 2 and 30%, preferably between 5 and 25%, most preferably between 8 and 20%, of at least one binder.
  • the composition according to the invention comprises, as a percentage of its total weight, between 5 and 40%, preferably between 8 and 35%, most preferably between 18 and 25%, of at least one porogenic agent.
  • a particularly preferred composition according to the invention comprises, as a percentage of its total weight, between 48 and 58% of mullite, between 10 and 20% of SiC, between 8 and 20% of glass, and between 18 and 25% of graphite.
  • the thermal conductive compound such as silicon carbide, has a particle size less than or equal to 100 microns.
  • Particle size means a median diameter (d ⁇ o) determined according to a laser diffraction gra ⁇ ulometric analysis.
  • the median diameter is defined by the geometric mean of the particle distribution.
  • the refractory compound such as mullite, has a particle size less than or equal to 250 micrometers.
  • the binder such as glass, has a particle size less than or equal to 50 microns.
  • the pore-forming agent has a particle size of at least 50 microns.
  • the choice of particle size of the powders used for the composition according to the invention in particular influences the pore size of the final material.
  • the porous material obtained from the composition according to the invention and intended for the manufacture of a catalytic combustion burner or of a catalytic combustion burner element, comprises at least one refractory compound, at least one binder, and at least one porogenic agent, characterized in that it further comprises at least one thermal conductive compound.
  • the composition of the invention is a composition for obtaining a porous material for the manufacture of a catalytic combustion burner or a catalytic combustion burner element.
  • the burner element is for example a nozzle 1, a head la, an insert Ib, or a sleeve 20.
  • a burner or a burner element of porous material is for example obtained in a conventional manner by pressing a composition according to the invention, then sintering the pressed composition.
  • the composition according to the invention has the advantage of allowing the production of a porous material whose characteristics are controlled. Unlike the prior art, these characteristics are homogeneous within the same burner or a burner element and are reproducible from one burner or burner element to another.
  • the pore diameter is for example better controlled than in the prior art.
  • the porosity of the burner is also an important characteristic in that it determines in particular the circulation of fluids within this burner, the control of which is permitted by the use of the composition according to the invention. Porosity is expressed as a percentage of volume of the voids, or pores, of the material in relation to its total volume. It is determined by the method of Archimedes' push.
  • the composition according to the invention makes it possible to obtain a burner including pores all having approximately the same diameter, and distributed in a homogeneous manner.
  • the pore diameter, determined by mercury porosity is for example at least 5 microns, generally between 5 and 22 microns, preferably between 7 and 20 microns, and most preferably between 9 and 15 microns.
  • the porosity of the head and the sleeve is at least equal to 45%, preferably between 45 and 75%, advantageously between 50 and 70%, and most preferably between 52 and 62%, and the porosity of the insert is at least 35%, preferably between 35 and 80%, advantageously between 40 and 70%, and most preferably between 50 and 60%.
  • the invention also has the advantage of providing a burner in which the mapping of the temperatures of the diffusion and catalysis zones is better controlled.
  • the invention makes it possible to obtain very good diffusion performances.
  • the bactericidal efficacy is at least equal to that of the burner described in patent EP 1 084 367, and the olfactory quality is improved.
  • the molecules, odorous or not, present in the atmospheric air are better destroyed and the perfume molecules of the combustible composition are better diffused.
  • the olfactory quality is improved thanks to a greater control of the central temperature and its maintenance at about 200 ° C. In particular, the light notes are more noticeable.
  • the bactericidal efficacy is maintained at about 68% as for burners made from the compositions of the prior art based on mineral material.
  • the temperature of the catalytic zone is controlled. In particular, it can be maintained at a temperature of about 500 degrees Celsius. For comparison, in the burner described in EP 1 084 367, the temperature of the catalytic zone is 450 degrees Celsius.
  • the destruction of odors has a greater abatement.
  • the efficiency of odor destruction for example on a smoky atmosphere is 1.5 times greater than that obtained for burners made from the compositions of the prior art based on mineral material.
  • the side peripheral wall 3 has a bearing edge 22 adapted to be supported by a support device.
  • This support edge 22 advantageously comprises at least one hollow zone 23 suitable for defining an air passage at the periphery of the burner.
  • Each hollow zone 23 is in any form of cut, for example in the form of crenellations or grooves, and whose possible angles are straight or rounded.
  • the hollow zones 23 shown in FIGS. 2 and 3 by way of example are slots at right angles.
  • the nozzle 1 of the burner has a total surface of lateral peripheral wall 3 in a sectional plane passing through the support edge 22, and at least one hollow zone 23 seen in section. according to this section plane has a total air passage area at least equal to 10% of the total area of the lateral peripheral wall 3.
  • the hollow zone or zones 23 occupy for example a total angle of at least 35 degrees, preferably a total angle of between 35 and 290 degrees, most preferably between 70 and 255 degrees, or even more preferably between 100 and 220 degrees, at the periphery of the burner.
  • the burner may include three hollow zones 23 distributed regularly around the periphery of the burner at its support edge 22.
  • Each vent or hollow zone 23 occupies a 60 degree angle at the periphery of the burner.
  • the three hollow zones 23 are each separated from each other by 60 degrees.
  • the support device adapted to receive a burner according to the invention includes a container comprising a neck forming a burner passage opening.
  • the support device includes at least one separate part of the container. At least one of these parts is positioned in the neck. The neck and / or at least one of these parts comprise the burner passage opening.
  • the support device may for example include a container, a neck, a base and / or a support means.
  • the container is likely to contain a clean fuel composition to soak the burner via a wick.
  • the support device includes a metal support means adapted to receive the burner, installed on a metal base in the neck of the container.
  • the hollow area of the burner then defines an air passage between an interior volume of the container and a volume outside the burner assembly - support device.
  • the invention has the advantage of allowing the implementation of a catalytic combustion assembly with one or more vents that allow an air passage between the burner and any support device. A natural ventilation is thus created, making it possible to improve in. operating the evacuation of the gases accumulated in the container containing the fuel composition.
  • the absence of contact between the support device and the burner at the hollow zone allows an air passage between the two elements and therefore their cooling at the location and around the hollow zone, which participates the respect of the temperature mapping within the burner.
  • the presence of hollow zones 23 on a burner comprising a sleeve 20 is particularly advantageous. Indeed, the presence of this sleeve 20 leads to a greater heat conduction in operation in a container. • The hollow zones 23 allow a circulation of air limiting this heat conduction to the container and promoting the evacuation of the gases accumulated in this container.

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Abstract

L'invention concerne une composition pour l'obtention d'un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d'un élément de brûleur à combustion catalytique, comprenant au moins un composé réfractaire, au moins un liant, et au moins un agent porogène. Selon l'invention, la composition comprend en outre au moins un composé conducteur thermique de conductivité thermique supérieure à 60 watts par mètre-kelvin. L' invention concerne également un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d'un élément de brûleur à combustion catalytique, ainsi qu'un brûleur à combustion catalytique ou élément de brûleur à combustion catalytique en matière poreuse, obtenu à partir d'une composition selon l' invention.

Description

COMPOSITION A BASE DE CARBURE DE SILICIUM POUR BRULEUR A COMBUSTION CATALYTIQUE EN MATIERE POREUSE
La -présente invention concerne, de façon -générale,. le domaine • de la combustion catalytique, et plus précisément des brûleurs à combustion catalytique en matière poreuse.
En particulier, ces brûleurs sont utilisés pour la diffusion de parfum, pour la destruction de molécules, odorantes ou non, et/ou pour l'assainissement de l'air.
Le parfum se trouve dans un solvant, qui est souvent un alcool, et par exemple l'alcool isopropylique .
Des diffuseurs de parfum comprenant ces brûleurs doivent assurer une bonne diffusion du parfum et du solvant qui peut avoir une activité bactéricide.
Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, une composition pour l'obtention d'un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d' un élément de brûleur à combustion catalytique, comprenant au moins un composé réfractaire, au moins un liant, et au moins un agent porogène .
On connaît de telles compositions notamment par les exemples qu'en donnent les documents EP 0 277 875, EP 1 084 367, EP 1 491 819, et EP 1 491 819.
Les compositions connues sont à base d'un matériau réfractaire minéral de type céramique, tel que cordiérite ou kaolin.
Toutefois, les brûleurs utilisés aujourd'hui et à base de tels matériaux ne présentent pas des propriétés physiques, chimiques et mécaniques constantes d'un brûleur à un autre et homogènes au sein d'un même brûleur, du fait en particulier que les matériaux utilisés ne sont ni maîtrisés ni contrôlés, et que la fabrication des brûleurs est complexe et n'est pas constante du fait de la non constance des poudres. En particulier, la cartographie des températures des zones de catalyse et de diffusion n' est pas bien maîtrisée et n'est donc pas entièrement satisfaisante.
Entre autres, la température de la zone de diffusion • n' est pas constante et peut atteindre une température de 250 degrés Celsius.
Une telle température de la zone de diffusion peut entraîner l'altération de la qualité olfactive du parfum diffusé à cause de la destruction des molécules légères. L'efficacité bactéricide peut également être altérée à cause d'une diffusion en solvant, tel que l'alcool isopropylique, moins importante.
La température idéale pour la zone de diffusion est d'environ 200 degrés Celsius, soit entre 160 et 230 degrés Celsius.
Cette température ne doit pas non plus être inférieure. Une température trop faible de la zone de diffusion peut être préjudiciable en ce que la diffusion des molécules de poids moléculaire élevé, telles que certaines molécules de parfum ou des pyréthrinoïdes, n'est plus correctement assurée.
En outre, une température trop faible de la zone de diffusion est préjudiciable en ce que cela peut entraîner un refroidissement de la zone de catalyse qui n' est plus alors à une température permettant un fonctionnement optimal du brûleur.- De manière avantageuse, la température de la zone de catalyse est comprise entre 450 et 540 degrés Celsius, pour permettre non seulement une bonne combustion, mais aussi la destruction de molécules de l'atmosphère, odorantes ou non, qui viendraient circuler à proximité de cette zone.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer une composition exempte de l'une au moins des limitations précédemment évoquées. A cette fin, la composition de l'invention pour l'obtention d'un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d'un élément de brûleur à combustion catalytique, comprenant au moins un composé réfractaire, au moins un liant, et au moins un agent porogène, est essentiellement caractérisée en ce qu' elle comprend en outre au moins un composé conducteur thermique de conductivité thermique supérieure à 60 watts par mètre-kelvin (W/m.K) .
L'invention présente l'avantage de proposer une composition dont les propriétés et la qualité sont maîtrisées, et susceptible d'être utilisée pour toute forme de brûleur. Par conséquent, les brûleurs ou éléments de brûleur fabriqués à partir de cette composition présentent des propriétés physiques, chimiques et mécaniques homogènes dans l'ensemble de leur volume et des propriétés reproductibles d'un brûleur, ou élément de brûleur, à un autre. Αu moins un des composés conducteur thermique est par exemple du carbure de silicium.
De préférence, chaque composé réfractaire présente une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique de chaque composé conducteur thermique. Chaque composé réfractaire peut en particulier être choisi parmi l'alumine, la silice, la mullite, la zircone, la cordiérite, ou un de leurs mélanges. Le composé réfractaire - est tout préférentiellement la mullite.
De manière avantageuse, chaque liant est choisi parmi tout composé minéral permettant un frittage à une température inférieure ou égale à 1000 degrés Celsius. Le liant est par exemple du verre, de préférence du verre borosilicaté .
Chaque agent porogène est avantageusement choisi parmi tout porogène de granulométrie maîtrisée et contrôlée. L'agent porogène est par exemple le graphite.
Selon une version particulière de l'invention, la composition comprend, en pourcentage de son poids total, entre 5 et 30% d'au moins un composé conducteur thermique, entre 30 et 70% d'au moins un composé réfractaire, entre 2 • et 30% d'au moins un liant, et entre 5 et 40% d'au moins un agent porogène. Selon une version plus particulière de l'invention, 'la composition comprend, en pourcentage de son poids total, entre 8 et 25% d'au moins un composé conducteur thermique, entre 40 et 65% d'au moins un composé réfractaire, entre 5 et 25% d'au moins un liant, et entre 8 et 35% d'au moins un agent porogène.
L' invention concerne également un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d'un élément de brûleur à combustion catalytique, comprenant au moins un composé réfractaire, au moins un liant, et au moins un agent porogène, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un composé conducteur thermique.
L' invention concerne aussi un brûleur à combustion catalytique ou élément de brûleur à combustion catalytique en matière poreuse, obtenu à partir d'une composition selon l'invention.
Selon une version préférée de l'invention, le brûleur comprend au moins un embout en matière poreuse présentant une paroi frontale supérieure et une paroi périphérique latérale délimitant ensemble une cavité s ' étendant le long d'un axe principal et débouchant par une ouverture inférieure, cet embout étant destiné à venir coiffer une extrémité supérieure d'une mèche engagée dans la cavité suivant une première direction et propre à imbiber l'embout d'une composition combustible, cet embout présentant en outre une face supérieure formée d'une zone centrale et d'une zone périphérique séparées l'une de l'autre par une gorge annulaire creusée dans l'embout suivant une deuxième direction inverse de la première, la paroi périphérique présentant une face latérale externe dont une partie au moins est dopée par un catalyseur, et la zone centrale de la face supérieure étant exempte de catalyseur, la gorge étant délimitée par des faces latérales inclinées par rapport à l'axe principal et divergeant l'une de l'autre suivant la première direction. L'embout inclut de manière avantageuse des premier et deuxième éléments distincts, qui sont respectivement une tête formée de l' embout -exempt de zone centrale et un insert formant ladite zone centrale, et qui sont constitués respectivement d'un premier et d'un deuxième matériau poreux, les dits matériaux poreux étant chacun obtenus à partir d'une composition selon l'invention.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la cavité de l'embout se prolonge au niveau de l'ouverture inférieure par une cavité d'un manchon en matière poreuse et adapté à enserrer la mèche, ledit manchon étant constitué d'un troisième matériau poreux obtenu à partir d'une composition selon l'invention.
Le brûleur, ou élément de brûleur, selon l'invention incluent avantageusement des pores présentant tous environ un même diamètre, ledit diamètre étant au moins égal à 5 micromètres .
La paroi périphérique latérale du brûleur selon l'invention présente de manière avantageuse un bord d'appui adapté à être supporté par un dispositif de support, ledit bord d'appui comportant au moins une zone creuse propre à définir un passage d'air à la périphérie du brûleur. - • •
Tout brûleur ou élément de brûleur quelle que soit sa forme peut être fabriqué de manière avantageuse • à partir de la composition selon l'invention. Quelques structures de brûleur connues, qui pourrait avantageusement être fabriqué à partir de la composition selon l'invention, sont par exemple celles décrites dans les documents EP 0 277 875, EP 1 084 367, EP 1 491 819, et EP 1 491 819.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement une coupe transversale d' un brûleur particulier ; - la figure 2 représente schématiquement une coupe transversale d' un brûleur particulier ;
- la figure 3 représente une vue en perspective d'un brûleur particulier ; - la figure 4A représente une vue schématique de dessus d'un insert d'un brûleur particulier et la figure 4B représente des dessins en vue en perspective de cet insert ;
- la figure 5 représente schématiquement une coupe transversale d'un brûleur particulier.
Les caractéristiques techniques communes à plusieurs figures sont désignées chacune par la même référence numérique dans les figures concernées.
De manière particulièrement avantageuse, le brûleur est fabriqué avec une composition selon l' invention et selon une nouvelle structure représentée à titre d'exemple aux figures 1 à 5.
Le brûleur à combustion catalytique représenté à la figure 1 comprend un embout 1 en matière poreuse obtenue par exemple à partir de la composition selon l'invention.
L'embout 1 présente une paroi frontale supérieure 2 et une paroi périphérique latérale 3, qui délimitent ensemble une cavité 4 s ' étendant le long d'un axe principal 5 et débouchant par une ouverture inférieure 6. Le diamètre de cette cavité 4 est avantageusement compris entre 5 et 9 millimètres, de préférence entre 6 et 8,5 millimètres. .
L'embout 1 est destiné à venir coiffer une extrémité supérieure d'une mèche engagée dans la cavité 4 suivant une première direction 7 et propre à imbiber 1 ' embout 1 d'une composition combustible.
Cet embout 1 présente en outre une face supérieure 8 formée d'une zone centrale 9 et d'une zone périphérique
10 séparées l'une de l'autre par une gorge annulaire 11 creusée dans l'embout 1 suivant une deuxième direction inverse de la première direction 7.
La paroi périphérique 3 présente une face latérale externe 12 dont une partie au moins est dopée par un catalyseur. Selon un mode de réalisation préférentiel de l' invention, au moins le quart inférieur de la face latérale 12 est exempt de catalyseur. Tout préférentiellement, la partie de la -face latérale 12 exempte de catalyseur correspond à une partie inférieure de cette face 12, présentant une hauteur comprise entre le tiers et la moitié de la hauteur de la face latérale 12.
De manière particulièrement avantageuse, la . zone centrale 9 de la face supérieure 8 est exempte de catalyseur, ce qui permet de limiter la température dans cette zone au niveau de laquelle les molécules de la composition à diffuser ne sont ainsi pas détruites.
La gorge 11 est délimitée par des faces latérales 13a et 13b inclinées par rapport à l'axe principal 5 et divergeant l'une de l'autre suivant la première direction 7.
De préférence, les faces latérales 13a et 13b de la gorge 11 sont séparées d'un angle α (alpha) compris entre 30 et 40 degrés.
La gorge annulaire 11 est délimitée plus précisément par une face latérale centrale 13a et une face latérale périphérique 13b. Une configuration avantageuse du brûleur est celle dans laquelle l'inclinaison de la face latérale centrale 13a et de la face latérale périphérique 13b par rapport à l'axe principal 5 est respectivement de 19 et 16 degrés, à plus ou moins 2 ou 3 degrés.
La gorge annulaire 11 présente avantageusement une profondeur P comprise entre 30 et 55%, de préférence entre 40 et 50%, de la hauteur H de l'embout 1.
Par exemple, l'embout 1 présente une hauteur H - comprise entre 10 et 15 millimètres et la gorge présente une profondeur P comprise entre 4,5 et 7,5 millimètres.
Dans la figure 2, le brûleur présente un embout 1 incluant des premier et deuxième éléments distincts la et
Ib, qui sont respectivement une tête la formée de l'embout 1 exempt de zone centrale 9 et un insert Ib formant la zone centrale 9. La tête la et l' insert Ib sont chacun en une matière poreuse obtenue par exemple à partir de la composition selon l'invention. De préférence, la tête la et l' insert Ib sont fabriqués à partir d'une même composition. Toutefois, dans la mise en œuvre de l'invention, on peut choisir deux matériaux poreux différents, en particulier présentant une porosité différente, pour la tête la et 1' insert Ib.
De préférence, la porosité de l' insert Ib est légèrement inférieure à celle de la tête la.
Les premier et deuxième éléments la et .Ib présentent préférentiellement au moins une surface 14, 15 de contact l'un avec l'autre. Cette surface 14, 15 de contact permet le passage direct des fluides des pores du premier élément la à ceux du deuxième élément Ib.
Par exemple, à la figure 2 sont représentées deux surfaces de contact entre les premier et deuxième éléments, une première surface 14 de contact horizontale et une deuxième surface 15 de contact entre les faces latérales centrale 13a et périphérique 13b de la gorge 11.
Dans cette figure 2, la cavité 4 est ménagée dans le premier élément la et dans le deuxième élément Ib. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le deuxième élément Ib n' inclut pas une partie 4b de la cavité 4.
L'embout 1 peut comporter au moins un canal ouvert 16 faisant communiquer la cavité 4 avec l'atmosphère. Un brûleur avec un tel canal 16 est décrit dans le brevet EP' 1 084 367. . . . La présence du canal 16 permet de faciliter encore le refroidissement de la zone centrale 9, et donc l'obtention d'une température idéale dans cette zone 9 et aussi dans la zone périphérique 10.
En outre, le canal ouvert 16 permet d'éviter que l'extrémité de la mèche ne carbonise dans le brûleur.
Afin d'augmenter la surface d'échange avec l'air atmosphérique, des évidements 17a et 17b peuvent être prévus au niveau de l'embout 1. Ils peuvent être situés au niveau des faces latérales 13a et 13b de la gorge 11 et/ou d'une surface frontale 18 de la zone centrale 9.
De préférence, la face latérale centrale 13a de la gorge 11 inclut des évidements, dans le but d'entraîner une baisse de la température de la zone centrale 9 par contact avec l'air atmosphérique.
On peut prévoir toute forme d' évidement telle que strie, poinçon, rainure, cercle, spirale, et dans toute direction. La surface frontale 18 de la zone centrale 9 peut aussi inclure au moins un évidement. Par exemple, elle inclut un évidement 17a tel que représenté à la figure 3, qui peut servir à positionner un étrier pour le maintien éventuel du brûleur sur un support. De manière particulièrement avantageuse, les évidements occupent une surface au moins égale à 5%, généralement comprise entre 5 et 80%, avantageusement entre 10 et 60%, et de préférence entre 25 et 45%, d'une surface totale représentée par la face latérale centrale 13a de la gorge 11, éventuellement la face latérale périphérique 13b de la gorge 11, et éventuellement la surface frontale 18 de la zone centrale 9.
A titre d'exemple, un insert Ib comprenant des évidements particuliers est représenté à la figure 4. L' insert Ib est de forme essentiellement tronconique.
Les évidements • particuliers sont des rainures latérales 17b réalisées sur le pourtour de l' insert Ib représentant la face latérale centrale 13a de la gorge 11. Un évidement sous la forme d'une rainure frontale 17a est également présent sur le dessus de l' insert Ib représentant la surface frontale 18 de la zone centrale 9, et peut être utile au positionnement d'un étrier.
Dans ce mode particulier de réalisation, les rainures latérales 17b sont au nombre de huit. Elles sont creusées dans un insert Ib de l'ordre de 12 millimètres de plus grand diamètre et d'environ 6 millimètres de hauteur, en décrivant un arc de cercle de rayon égal à 0,75 millimètres. Un angle de 45 degrés sépare chaque rainure 17b de chaque rainure 17b adjacente.
Dans les figures 3 et 4, l'embout 1 comporte également un canal ouvert 16. De manière particulièrement avantageuse, la zone périphérique 10 présente une surface frontale 19 exempte de catalyseur.
Le brûleur de la figure 5 comporte un manchon 20 en matière poreuse obtenue par exemple à partir d'une composition selon l'invention et adapté à enserrer la mèche. Ce manchon 20 comporte une cavité 4' se trouvant dans le prolongement de la cavité 4 de l'embout 1. Un tel manchon est décrit dans le brevet EP 1 491 819.
Le manchon 20 est constitué d'un matériau identique ou différent de chaque matériau qui constitue l'embout 1. Ainsi, la tête la, l' insert Ib et le manchon 20 sont préférentiellement fabriqués à partir d'une même composition mais peuvent aussi être fabriqués à partir de deux ou trois compositions, selon l'invention ou non, différentes.
De manière avantageuse, le manchon 20 recouvre au moins 5%, de préférence entre 5 et 40%, et plus préférentiellement entre 7 et 20%, de la longueur de la mèche . La cavité 4' est adaptée à recevoir la mèche. Le diamètre de cette cavité 4' est avantageusement compris entre 5 et 9 millimètres, de préférence entre 6 et 8,5 millimètres .
La présence d'un manchon 20 est avantageuse pour réguler l'apport de composition combustible à l'embout 1, en particulier quel que soit le niveau de composition combustible dans lequel trempe la mèche.
L'apport de composition combustible à l'embout d'un brûleur selon l'invention doit être suffisant pour permettre un apport suffisant des molécules de parfum et de combustible, donc une bonne réaction de combustion au niveau de la zone catalytique, et également un refroidissement de la zone de diffusion. Mais un apport trop important de composition combustible à l'embout peut entraîner un engorgement et le non fonctionnement du brûleur.
Selon une version particulière de l' invention, la face latérale externe 12 de l'embout 1 est inclinée sur au moins une partie de sa hauteur par rapport à l'axe principal 5, l'inclinaison étant telle que le diamètre de l'embout 1 augmente dans la première direction 7.
L' inclinaison est en particulier avantageuse en ce qu'elle permet d'augmenter le temps de contact de l'air atmosphérique avec la zone de catalyse et ainsi de faciliter la destruction de molécules présentes dans cet air et responsables par exemple de mauvaises odeurs.
Une telle configuration est décrite dans le brevet EP 1 491 818.
De préférence, la face latérale externe 12 comporte au moins un épaulement 21.
Un épaulement 21 peut par exemple séparer la face latérale externe 12 en une portion haute dopée par le catalyseur et une portion basse exempte de catalyseur. La présence de cet épaulement est donc avantageuse en particulier au moment de la fabrication du brûleur pour délimiter la portion sur laquelle doit être déposé du catalyseur. De manière particulièrement avantageuse, la face latérale externe 12 de l'embout 1 présente la configuration telle que représentée dans les figures. Dans cette configuration avantageuse,' la face latérale externe 12 comporte un épaulement 21. Au-dessus de cet épaulement 21, la face latérale externe 12 comprend une paroi inclinée 3a en-dessous d'une paroi droite 3b, elle- même en-dessous de la surface frontale 19 de la zone périphérique qui peut être légèrement inclinée ou horizontale. Ainsi, on conserve une paroi inclinée et les avantages y afférents et on inclut une paroi droite qui peut présenter, selon la technique de dépôt utilisée, l'avantage de faciliter le dépôt de catalyseur. En outre, cette configuration particulière est avantageuse pour la fabrication du brûleur en ce qu'elle en facilite le démoulage.
La surface frontale 19 de la zone périphérique 10 est avantageusement exempte de catalyseur. L'air atmosphérique, en fonction des mouvements de convection qui se créent naturellement autour de l'embout 1 du brûleur, n'entre normalement que très peu en contact avec la surface frontale 19 de la zone périphérique 10. Le catalyseur éventuellement déposé sur cette surface 19 est donc peu utile à l'action du brûleur, et ce dépôt représente plutôt une perte de catalyseur et donc n'est pas économique. En outre, la présence de catalyseur sur cette surface 19 peut entraîner un réchauffement non souhaitable de la zone centrale 9 de diffusion.
On préfère limiter, le dépôt de catalyseur au niveau de la paroi droite 3b de la face latérale externe 12 et d' une partie au moins de la paroi inclinée 3a de cette face 12. La composition selon l'invention comprend au moins un composé réfractaire, au moins un liant, au moins un agent porogène, et au moins un composé conducteur thermique de conductivité thermique supérieure à 60 watts par mètre kelvin. II est choisi par exemple parmi le carbure de silicium SiC ou le nitrure d'aluminium AlN.
Chaque matériau réfractaire présente selon l'invention une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique de chaque composé conducteur thermique, par exemple à celle du SiC qui est comprise entre 60 et 160 watts par mètre-kelvin, et plus particulièrement entre 63 et 155 watts par mètre-kelvin.
Le matériau réfractaire est de préférence la mullite. La mullite peut par exemple être remplacée par ou mélangée à l'alumine, la silice, la zircone, la cordiérite, ou un de leurs mélanges. La silice est de préférence introduite dans la composition de l'invention en mélange avec un autre composé réfractaire.
Le composé réfractaire, en plus de son bon comportement mécanique à haute température, joue un rôle principal d' isolant au sein du matériau poreux obtenu à partir de la composition selon l'invention.
Chaque liant est choisi parmi tout composé minéral permettant un frittage à une température inférieure ou égale à 1000 degrés Celsius. Le liant est de manière avantageuse du verre présentant un pourcentage en silice variable, plus particulièrement un verre ordinaire à base d'oxydes, par exemple incluant environ 70% de silice et environ 30% d' oxydes de calcium et de sodium, ou un verre spécial incluant des oxydes d'éléments divers tels que bore ou phosphate, par exemple un verre borosilicaté .
Le liant améliore l'aptitude à la mise en forme, apporte la cohésion mécanique en cru d' une pièce et permet d' obtenir un matériau poreux et résistant mécaniquement. Le liant est choisi en particulier parmi les composés de frittage à basse température, i.e. les composés permettant le frittage de la composition dans laquelle ils interviennent à cette température, inférieure ou égale typiquement à 1000 degrés Celsius. Par exemple, lors de la montée en température lors du frittage de la composition de l'invention, le verre ramollit et mouille les particules de composé conducteur thermique. Une phase vitreuse est obtenue. Lors, ensuite, de la descente en température, les particules sont collées entre elles par solidification de la phase vitreuse .
Chaque agent porogène est de préférence choisi parmi tout porogène, tel que graphite, sciure de bois, noix concassée, ou amidon, dont la granulométrie est maîtrisée et contrôlée. L'agent porogène est par exemple tout porogène de synthèse, mais aussi tout porogène naturel dont la granulométrie est maîtrisée et contrôlée, en particulier au cours de sa . fabrication .et de son stockage .
L'agent porogène permet la formation de pores au cours du frittage de la composition selon l'invention. De manière particulièrement avantageuse, la composition selon l'invention comprend, en pourcentage de son poids total, entre 5 et 30%, de préférence entre 8 et 25%, tout préférentiellement entre 10 et 20%, d'au moins un composé conducteur thermique. De manière particulièrement avantageuse, la composition selon l'invention comprend, en- pourcentage de son poids total, entre 30 et 70%, de préférence entre 40 et 65%, tout préférentiellement entre 48 et 58%, d'au moins un composé réfractaire. De manière particulièrement avantageuse, la composition selon l'invention comprend, en pourcentage de son poids total, entre 2 et 30%, de préférence entre 5 et 25%, tout préférentiellement entre 8 et 20%, d'au moins un liant. De manière particulièrement avantageuse, la composition selon l'invention comprend, en pourcentage de son poids total, entre 5 et 40%, de préférence entre 8 et 35%, tout préférentiellement entre 18 et 25%, d'au moins un agent porogène. Une composition particulièrement préférée selon l'invention comprend, en pourcentage de son poids total, entre 48 et 58% de mullite, entre 10 et 20% de SiC, entre 8 et 20% de verre, et entre 18 et 25% de graphite.
Selon une version particulière de l'invention, le composé conducteur thermique, tel que le carbure de silicium, présente une granulométrie inférieure ou égale à 100 micromètres.
On entend par granulométrie un diamètre médian (dςo) déterminé selon une analyse graπulométrique par diffraction laser. Le diamètre médian est défini par la moyenne géométrique de la distribution particulaire .
Selon une autre ou la même version particulière de l'invention, le composé réfractaire, tel que la mullite, présente une granulométrie inférieure ou égale à 250 micromètres .
Selon encore une autre ou la même version particulière de l'invention, le liant, tel que le verre, présente une granulométrie inférieure ou égale à 50 micromètres .
Selon encore une autre ou la même version particulière de l'invention, l'agent porogène présente une granulométrie au moins égale à 50 micromètres. Le choix de la granulométrie des poudres utilisées pour la composition selon l'invention influence en particulier la taille des pores du matériau final.
Le matériau poreux, obtenu à partir de la composition selon l' invention et destiné à la fabrication d' un brûleur à combustion catalytique ou d' un élément de brûleur à combustion catalytique, comprend au moins un composé réfractaire, au moins un liant, et au moins un agent porogène, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un composé conducteur thermique. La composition de l'invention est une composition pour l'obtention d'un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d'un élément de brûleur à combustion catalytique. L'élément de brûleur est par exemple un embout 1, une tête la, un insert Ib, ou un manchon 20.
Un brûleur ou un élément de brûleur en matière poreuse est par exemple obtenu de manière classique par pressage d'une composition selon l'invention, puis frittage de la composition pressée. La composition selon l'invention présente l'avantage de permettre l'obtention d'un matériau poreux dont les caractéristiques sont contrôlées. Contrairement à l'art antérieur, ces caractéristiques sont homogènes au sein d'un même brûleur ou un élément du brûleur et sont reproductibles d'un brûleur ou un élément de brûleur à un autre.
Le diamètre des pores est par exemple mieux contrôlé que dans l'art antérieur. La porosité du brûleur est également une caractéristique importante en ce qu'elle détermine en particulier la circulation des fluides au sein de ce brûleur, dont le contrôle est permis par l'utilisation de la composition selon l'invention. La porosité est exprimée en pourcentage de volume des vides, ou pores, du matériau par rapport à son volume total. Elle est déterminée par la méthode de la poussée d'Archimède.
La composition selon l'invention permet d'obtenir un brûleur incluant des pores présentant tous environ un même diamètre, et répartis de façon homogène. Le diamètre des pores, déterminé par porosité au mercure, est par exemple au moins égal à 5 micromètres, en général compris entre 5 et 22 micromètres, de préférence compris entre 7 et 20 micromètres, et tout préférentiellement compris entre 9 et 15 micromètres.
A titre d'exemple, pour un brûleur comprenant un insert, une tête et un manchon, fabriqués à- partir d'une même composition selon l'invention, la porosité de la tête et du manchon est au moins égale à 45%, de préférence comprise entre 45 et 75%, avantageusement entre 50 et 70%, et tout préférentiellement entre 52 et 62%, et la porosité de l' insert est au moins égale à 35%, de préférence comprise entre 35 et 80%, avantageusement entre 40 et 70%, et tout préférentiellement entre 50 et 60%.
L'invention présente en outre l'avantage de proposer un brûleur dans lequel on maîtrise mieux la cartographie des températures des zones de diffusion et de catalyse. L'invention permet l'obtention de très bonnes performances de diffusion. L'efficacité bactéricide est au moins égal«e à celle du brûleur décrit dans le brevet EP 1 084 '367, et la qualité olfactive est améliorée. Les molécules, odorantes ou non, présentes dans l'air atmosphérique sont mieux détruites et les molécules de parfum de la composition combustible sont mieux diffusées . La qualité olfactive est améliorée grâce à une plus grande maîtrise de la température centrale et son maintien à environ 2000C. En particulier, les notes légères sont plus perceptibles. L'efficacité bactéricide est maintenue à environ 68% comme pour les brûleurs fabriqués à partir des compositions de l'art antérieur à base de matériau minéral.
La température de la zone catalytique est maîtrisée. En particulier, elle peut être maintenue à une température d'environ 500 degrés Celsius. A titre de comparaison, dans le brûleur décrit dans le document EP 1 084 367, la température de la zone catalytique est de 450 degrés Celsius. En outre, la destruction des odeurs présente un abattement plus important. L'efficacité de destruction des odeurs par exemple sur une atmosphère enfumée est 1,5 fois supérieure à celle obtenue pour les brûleurs fabriqués à partir des compositions de l'art antérieur à base de matériau minéral.
En outre, comme représenté aux figures 2 et 3, la paroi périphérique latérale 3 présente un bord 22 d' appui adapté à être supporté par un dispositif de support. Ce bord 22 d'appui comporte de manière avantageuse au moins une zone creuse 23 propre à définir un passage d'air à la périphérie du brûleur.
Chaque zone creuse 23 se présente sous toute forme de découpe, par exemple sous la forme de créneaux ou de cannelures, et dont les angles éventuels sont droits ou arrondis. Les zones creuses 23 représentées aux figures 2 et 3 à titre d' exemple sont des créneaux aux angles droits.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'embout 1 du brûleur présente une surface totale de paroi périphérique latérale 3 dans un plan de section passant par le bord 22 d'appui, et au moins une zone creuse 23 vue en section selon ce plan de section présente une surface totale de passage d' air au moins égale à 10% de la surface totale de paroi périphérique latérale 3.
La ou les zones creuses 23 occupent par exemple un angle total d'au moins 35 degrés, de préférence un angle total compris entre 35 et 290 degrés, tout préférentiellement entre 70 et 255 degrés, ou encore plus préférentiellement entre 100 et 220 degrés, à la périphérie du brûleur.
Selon un exemple particulier, le brûleur peut inclure trois zones creuses 23 réparties régulièrement à la périphérie du brûleur au niveau de son bord 22 d'appui. Chaque évent ou zone creuse 23 occupe un angle de 60 degrés à la périphérie du brûleur. Les trois zones creuses 23 sont séparées chacune l'une de l'autre de 60 degrés.
Selon une version particulière de l'invention, le dispositif de support adapté à recevoir un brûleur selon l'invention inclut un récipient comprenant un goulot formant une ouverture de passage de brûleur. De plus, de manière avantageuse, le dispositif de support inclut au moins une pièce distincte du récipient. L'une au moins de ces pièces est positionnée dans le goulot. Le goulot et/ou l'une au moins de ces pièces comportent l'ouverture de passage de brûleur. Selon l' invention, le dispositif de support peut inclure par exemple un récipient, un goulot, une embase et/ou un moyen de support.
Le récipient est susceptible de contenir une composition combustible propre à imbiber le brûleur par l'intermédiaire d'une mèche.
Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif de support inclut un moyen de support métallique adapté à recevoir le brûleur, installé sur une embase métallique dans le goulot du récipient. La zone creuse du brûleur définit alors un passage d' air entre un volume intérieur du récipient et un volume extérieur à l'ensemble brûleur-dispositif de support. L'invention présente l'avantage de permettre la mise en œuvre d'un ensemble de combustion catalytique avec un ou plusieurs évents qui permettent un passage d' air entre le brûleur et un dispositif de support quelconque. Une ventilation naturelle est ainsi créée, permettant d'améliorer en. fonctionnement l'évacuation des gaz accumulés dans le récipient contenant la composition combustible .
En outre, l'absence de contact entre le dispositif de support et le brûleur au niveau de la zone creuse permet un passage d' air entre les deux éléments et donc leur refroidissement à l'endroit et autour de la zone creuse, ce qui participe au respect de la cartographie des températures au sein du brûleur. La présence de zones creuses 23 sur un brûleur comportant un manchon 20 est particulièrement avantageuse. En effet, la présence de ce manchon 20 entraîne une conduction de chaleur plus importante en fonctionnement dans un récipient. • Les zones creuses 23 permettent une circulation d' air limitant cette conduction de chaleur vers le récipient et favorisant l'évacuation des gaz accumulés dans ce récipient.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition pour l'obtention d'un matériau poreux destiné à la fabrication d'un brûleur à combustion catalytique ou d' un élément de brûleur à combustion catalytique, comprenant au moins un composé réfractaire, au moins un liant, et au moins un agent porogène, caractérisée en ce qu' elle comprend en outre au moins un composé conducteur thermique de conductivité thermique supérieure à 60 watts par mètre-kelvin.
2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle au moins un des composés conducteur thermique est du carbure de silicium.
3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque composé réfractaire présente une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique de chaque composé conducteur thermique.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle chaque composé réfractaire est choisi parmi l'alumine, la silice, la mullite, la zircone, la cordiérite, ou un de leurs mélanges .
5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le composé réfractaire est la mullite.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle chaque liant est choisi parmi tout composé minéral permettant un frittage à une température inférieure ou égale à 1000 degrés Celsius.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le liant est du verre, de préférence du verre borosilicaté .
8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle chaque agent porogène est choisi parmi tout porogène de granulométrie maîtrisée et contrôlée.
9. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l'agent porogène est le graphite.
10. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en pourcentage du poids total de ladite composition, entre 5 et 30% d' au moins un composé conducteur thermique, entre 30 et 70% d'au moins un composé réfractaire, entre 2 et 30% d'au moins un liant, et entre 5 et 40% d'au moins un agent porogène.
11. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en pourcentage du poids total de ladite composition, entre 8 et 25% d'au moins un composé conducteur thermique, entre 40 et 65% d'au moins un composé réfractaire, entre 5 et 25% d'au moins un liant, et entre 8 et 35% d'au moins un agent porogène.
12. Brûleur à combustion catalytique ou élément de brûleur à combustion catalytique en matière poreuse, obtenu à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
13. Brûleur selon la revendication 12, comprenant au moins un embout (1) en matière poreuse présentant une paroi frontale supérieure (2) et une paroi périphérique latérale (3) délimitant ensemble une cavité (4) s ' étendant le long d'un axe principal (5) et débouchant par une ouverture inférieure (6), cet embout (1) étant destiné à venir coiffer une extrémité supérieure d'une mèche engagée dans la cavité (4) suivant une première direction (7) et propre à imbiber l'embout (1) d'une composition combustible, cet embout (1) présentant en outre une face supérieure (8) formée d'une zone centrale
(9) et d'une zone périphérique (10) séparées l'une de l'autre par une gorge annulaire (11) creusée dans l'embout (1) suivant une deuxième direction inverse de la première (7), la paroi périphérique (3) présentant une face latérale externe (12) dont une partie au moins est dopée par un catalyseur, et la zone centrale (9) de la face supérieure (8) étant exempte de catalyseur, la gorge
(11) étant délimitée par des faces latérales (13a, 13b) inclinées par rapport à l'axe principal (5) et divergeant l'une de l'autre suivant la première direction (7) .
14. Brûleur selon la revendication 13, dans lequel l'embout (1) inclut des premier et deuxième éléments (la, Ib) distincts, qui sont respectivement une tête (la) formée de l'embout (1) exempt de zone centrale (9) et un insert (Ib) formant ladite zone centrale (9), et qui sont constitués respectivement d'un premier et d'un deuxième matériau poreux, les dits matériaux poreux étant chacun obtenus à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
15. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, dans lequel la cavité (4) de l'embout (1) se prolonge au niveau de l'ouverture inférieure (6) par une cavité (4') d'un manchon (20) en matière poreuse et adapté à enserrer la mèche, ledit manchon (20) étant constitué d'un troisième matériau poreux obtenu à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
16. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 12 à 15 ou élément de brûleur selon la revendication 12, incluant des pores présentant tous environ un même diamètre, ledit diamètre étant au moins égal à 5 micromètres.
17. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, dans lequel la paroi périphérique latérale (3) présente un bord (22) d'appui adapté à être supporté par un dispositif de support, ledit bord (22) d'appui comportant au moins une zone creuse (23) propre à définir un passage d'air à la périphérie du brûleur.
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