EP3613264B1 - Dispositif plasma a effet corona et reacteur plasma - Google Patents

Dispositif plasma a effet corona et reacteur plasma Download PDF

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EP3613264B1
EP3613264B1 EP18723700.3A EP18723700A EP3613264B1 EP 3613264 B1 EP3613264 B1 EP 3613264B1 EP 18723700 A EP18723700 A EP 18723700A EP 3613264 B1 EP3613264 B1 EP 3613264B1
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EP
European Patent Office
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polarized electrode
electrode
polarized
potential
plasma
Prior art date
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EP18723700.3A
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English (en)
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EP3613264C0 (fr
EP3613264A1 (fr
Inventor
Pierre DE LINAGE
Stephen LUNEL
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Airinspace SE
Original Assignee
Airinspace SE
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/47—Generating plasma using corona discharges
    • H05H1/471—Pointed electrodes

Definitions

  • the present invention relates to the field of plasma emission by corona discharge and more particularly to that of plasma reactors.
  • corona effect plasma device to produce, by corona discharge, a plasma and an ion flux.
  • a device advantageously makes it possible to produce a plasma making it possible to ionize a fluid passing through the device.
  • Such ionization finds multiple and complementary functionalities, for example, in the sector of the treatment of a fluid, such as air.
  • ionization makes it possible, by deposition of ions, to charge a particle contained in the fluid.
  • This charged particle can advantageously be retained by an electrostatic filter, which can be placed downstream of the device.
  • an ionization has a neutralizing action on pathogenic organisms, such as viruses, which can be conveyed in the fluid.
  • ionization advantageously produces oxidizing chemical species useful for decontaminating a mechanical filter, such as an activated carbon filter, which can be placed downstream of the device.
  • a corona-effect plasma device or a plasma reactor comprising a plurality of such devices, advantageously constitutes an upstream stage of a multi-filter fluid treatment means.
  • a polarized electrode having a small radius of curvature is arranged perpendicular to a ground electrode substantially planar;
  • a wire polarized electrode is arranged axially in a cylindrical ground electrode.
  • EN 2818451 proposes combining these two configurations by using a needle-shaped polarized electrode and an earth electrode comprising a substantially planar metal mesh, arranged perpendicular to the polarized electrode and a cylinder surrounding the polarized electrode over the whole its length. This device is traversed by the fluid in a direction parallel to the combined axis of the polarized electrode and the cylinder.
  • EP 2 213 618 A1 , EP 2 120 254 A2 And EP 2 234 462 A2 disclose further examples of corona plasma devices for fluid treatment.
  • An improvement in a plasma device with a corona effect is always sought, in terms of ionization efficiency, reduction of the volume occupied or else of the electrical energy consumed.
  • the invention relates to a plasma cell with corona effect according to claim 1.
  • the porous film is a surface allowing the passage of air with pores having a size ranging from 0.1 mm to 500 mm, preferably from 5 mm to 50 mm.
  • the thickness of the porous film is advantageously between 0.5 and 50 mm, preferably between 1 and 5 mm.
  • the porous film is a metal mesh, the meshes of which can have different shapes (square, diamond, etc.).
  • the metal mesh in question is an expanded metal sheet.
  • a further subject of the invention is a corona effect dual plasma element according to claim 2.
  • the first polarized electrode and the second polarized electrode are connected to the same first potential and the first earth electrode and the second earth electrode are connected to the same second potential, different from the first potential.
  • the first potential is negative and the second potential is mass.
  • the polarized electrode or electrodes are connected to a negative potential and we then speak of discharge electrodes.
  • the first polarized electrode and the second polarized electrode are supported by a conductive support connected to the first polarized electrode, to the second polarized electrode and to the first potential, which conductive support is preferably substantially planar.
  • the conductive support comprises a printed circuit comprising at least one conductive track connected to the first polarized electrode, to the second polarized electrode and to the first potential.
  • a polarized electrode is placed in a metallized via drilled in said at least one conductive track.
  • the printed circuit comprises openings, preferably entirely excluding a narrow band provided around said at least one conductive track.
  • At least one of the first cell and the second cell is a cell according to one of the preceding embodiments.
  • Another subject of the invention is a plasma reactor comprising a plurality of corona effect plasma emission devices arranged side by side in a substantially planar arrangement, where the devices are cells according to one of the preceding embodiments, or the devices are dual elements according to one of the preceding embodiments.
  • the arrangement is a substantially square grid.
  • the invention relates to an improved corona plasma cell 11 .
  • a cell 11 comprises a polarized electrode 12 substantially in the shape of a needle and an earth electrode 13, arranged opposite the polarized electrode 12.
  • the earth electrode 13 comprises a cylinder 14 substantially centered on the polarized electrode 12 and a substantially planar porous film 15 perpendicular to the polarized electrode 12.
  • the polarized electrode 12 is typically fixed on a support 16 which is advantageously perforated to allow the passage of a flow of fluid.
  • the distance between polarized electrode 12 and ground electrode 13 is maintained by at least one spacer 17.
  • a cell 11 according to the invention is improved in that the cylinder 14 is shaped so as to present a low profile. This means that the height of the cylinder 14 is negligible compared to its diameter.
  • the diameter of the cylinder is between 20 and 100 mm, preferably between 25 and 75 mm, for example between 30 and 60 mm and, particularly preferably between 35 and 55 mm.
  • the thickness of the cylinder it is between 1 and 5 mm.
  • the polarized electrode 12 is shaped sufficiently short, so as not to penetrate into the cylinder 14.
  • the flow of fluid to be ionized by means of cell 11 is substantially vertical relative to the figure 1 .
  • the combined reduction of the height of the cylinder 14 and the length of the polarized electrode 12 advantageously makes it possible to drastically reduce the overall height of the cell 11, since the ground electrode 13, which is much lower, can be brought closer to the polarized electrode 12, itself shortened.
  • This advantageously makes it possible to produce a cell 11, or any system based on such a cell 11, such as a plasma reactor 30, having a thickness and therefore an overall size, in the direction of the fluid flow, which is clearly reduced.
  • the fact of keeping the polarized electrode 12 outside the cylinder 14 makes it possible to shape the plasma substantially in the shape of a very flattened cone, substantially transverse to the flow of fluid, promoting good ionization.
  • the opening angle of the flow cone ion is between 136° and 112°.
  • the porous film 15 is arranged, relative to the discharge electrode 12, on the side opposite the cylinder 14. This is advantageous for the shape of the plasma/ion flux. In addition, this simplifies manufacture, a continuous porous film 15 being able to be deposited behind the cylinder 14, even though the porous film 15 is only visible from the polarized electrode 12 in the inner circular opening delimited by the cylinder 14.
  • the invention also relates to an advantageous configuration, where two cells 11,21 are assembled symmetrically (in a head-to-tail or inverted configuration). Also, the invention relates to a dual corona effect plasma element 10 comprising a first corona effect plasma cell 11 and a second corona effect plasma cell 21 .
  • the first cell 11 comprises a first polarized electrode 12 and a first earth electrode 13, placed opposite the first polarized electrode 12.
  • the second cell 21 comprises a second polarized electrode 22 and a second earth electrode 23, placed opposite of the second polarized electrode 22.
  • the first polarized electrode 12 and the second polarized electrode 22 are connected to a same first potential 8 and the first earth electrode 13 and the second earth electrode 23 are connected to the same second potential 9, different from the first potential 8.
  • the signs of the first and second potentials 8.9 can be arbitrary. However, it is known that the ionization obtained by corona effect is more effective when the polarized electrode is connected to a negative potential (we then speak of a discharge electrode). Also, preferably the first potential 8 is negative and the second potential 9 is ground.
  • the opposite orientation still advantageously makes it possible to apply the same polarization to the two cells 11,21.
  • these two characteristics of orientation and polarization combined advantageously make it possible to fix the first polarized electrode 12 on a first support 16 and the second polarized electrode 22 on a second support 26.
  • these two supports 16,26 can be a single support 36 common, the polarized electrodes 12,22 being respectively each supported by one face of the support 36.
  • This structure is therefore particularly economical and advantageous.
  • the common support 36 can be conductive and be connected to the first polarized electrode 12, to the second polarized electrode 22 and to the first potential 8.
  • the common support 36 comprises a printed circuit 36 comprising at least one conductive track 31 connected to the first polarized electrode 12, to the second polarized electrode 22 and to the first potential 8.
  • the polarization of a corona effect plasma device requires a significant potential difference between the polarized electrode and the ground electrode, which potential difference is of the order of several thousand volts.
  • the first potential 8 is very high and could prove offensive for an operator.
  • the configuration according to the invention advantageously ensures confinement of this first potential 8 in the middle of the dual element 10.
  • the first high potential 8 is thus out of reach of an operator.
  • Such a dual element 10, and therefore a reactor 30 built on the basis of such a dual element 10, have a naturally safe conformation with regard to this electrical risk.
  • the support 16,26 being a printed circuit 36, the first potential 8 being distributed within the support by means of a conductive track 31, advantageously arranged in said printed circuit 36, according to another characteristic, a polarized electrode 12,22, substantially in the shape of a needle, is advantageously assembled on the support 16,26 by means of a via 33 pierced in the printed circuit 36.
  • a via 33 is metallized and drilled in a conductive track 31. The drilling is such that it provides the electrical connection.
  • the printed circuit 36 being arranged across the flow of fluid is advantageously perforated in order to allow the passage of this flow of fluid.
  • at least one day 38 is made for this purpose.
  • said at least one opening 38 can cover the entire surface of printed circuit 36 excluding at least one narrow band formed around said at least one conductive track 31.
  • FIG. 8 An embodiment of a printed circuit 36 intended for a plasma reactor according to this characteristic is illustrated in figure 8 .
  • the first polarized electrode 12 and the second polarized electrode 22 are axially aligned. This advantageously allows them to be made out of material, a single two-pointed needle simultaneously forming two polarized electrodes 12,22. This again advantageously makes it possible to fix the two polarized electrodes 12,22 simultaneously in the same crossing via 33, in a single operation.
  • the first cell 11, the second cell 21, or both are a cell according to the invention, as illustrated in figure 1 , or a cell with a cylinder 14 having a low profile.
  • THE figures 4-6 illustrate a configuration with two such identical cells.
  • a plasma reactor 30 On the basis of a cell 11 or a dual element 10 according to one of the preceding embodiments, it is possible to construct a plasma reactor 30.
  • the known principle of a plasma reactor is to juxtapose, according to an arrangement side by side, in a plane perpendicular to the fluid flow, a plurality of corona plasma devices. This makes it possible to increase at will the section and therefore the flow rate of fluid that can pass through the plasma reactor 30.
  • a plasma reactor 30 juxtaposes devices which are cells 11, according to one of the preceding embodiments, or dual elements 10 according to one of the preceding embodiments.
  • a central printed circuit 36 serves as a support on its two faces for the two series of polarized electrodes 32. It also ensures, by means of conductive tracks 31, the connection of these polarized electrodes 32 to the first potential 8 (preferably negative).
  • a series, respectively two series, of spacers 37 moves away(s) and supports(s) a plate, respectively two plates, 34 pierced with cylinders and a plate, respectively two plates, 35 of porous film.
  • the plates 34,35 are advantageously metallic in order to be conductive and connected to the second potential 9.
  • the arrangement of the devices 1, 10 within a plasma reactor 30 can be arbitrary. However, optimization both of the ionization function and of the volume occupied is sought. Also the density of cell 11/dual elements 10 is advantageously high.
  • the imprint in the plane of a cell 11 or of a dual element 10 comprising a cylinder 14,24 is circular. Also a hexagonal or grid arrangement, for example square, is advantageous.
  • FIG 8 illustrates one possible embodiment of a printed circuit 36 adapted to such a square grid arrangement.
  • This printed circuit 36 comprises a network, for example rectangular, of conductive tracks 31. These tracks are advantageously embedded in the insulating thickness of the printed circuit 36. They are electrically connected to the first potential 8.
  • a substantially square grid arrangement are drilled vias 33, in which are installed the polarized electrodes 12,22,32.
  • the printed circuit 36 is cut with openings 38 occupying a maximum surface in order to maximize the fluid passage section. This maximum surface is just restricted by the saving of a narrow band around the tracks 31.
  • Holes 39 are made, advantageously without electrical connection, in a spatially distributed manner, to allow fixing of the spacers 17,27,37, advantageously made of insulating material.

Landscapes

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Description

    Domaine de l'invention
  • La présente invention concerne le domaine de l'émission de plasma par décharge corona et plus particulièrement celui des réacteurs à plasma.
    • Art Antérieur
  • Il est connu d'utiliser un dispositif plasma à effet corona pour produire, par décharge corona, un plasma et un flux ionique. Un tel dispositif permet avantageusement de produire un plasma permettant d'ioniser un fluide traversant le dispositif. Une telle ionisation trouve des fonctionnalités multiples et complémentaires, par exemple, dans le secteur du traitement d'un fluide, tel que l'air.
  • Selon une première fonctionnalité, une ionisation permet, par dépôt d'ions, de charger une particule contenue dans le fluide. Cette particule ainsi chargée peut avantageusement être retenue par un filtre électrostatique, pouvant être disposé en aval du dispositif. Selon une autre fonctionnalité, une ionisation possède une action neutralisante sur des organismes pathogènes, tels des virus, pouvant être véhiculés dans le fluide. Selon encore une autre fonctionnalité, une ionisation produit avantageusement des espèces chimiques oxydantes utiles à la décontamination d'un filtre mécanique, tel un filtre à charbon actif, pouvant être disposé en aval du dispositif.
  • Aussi un dispositif plasma à effet corona, ou un réacteur plasma comprenant une pluralité de tels dispositifs, constitue avantageusement un étage amont d'un moyen multi filtres de traitement de fluide.
  • Il est connu pour réaliser un dispositif plasma à effet corona, d'employer une électrode polarisée et une électrode de terre, disposée en regard de l'électrode polarisée, et d'appliquer entre ces deux électrodes une différence de potentiel importante, de l'ordre de plusieurs milliers de volts. Ceci crée un plasma ainsi que des décharges corona produisant des décharges ioniques. L'effet d'ionisation du fluide est obtenu en créant une circulation du fluide obligeant le fluide à traverser le plasma.
  • Pour obtenir un tel plasma, selon l'effet corona, il est connu deux configurations : selon une première configuration, dite pointe-plan, une électrode polarisée présentant un faible rayon de courbure est disposée perpendiculairement à une électrode de terre sensiblement plane ; selon une autre configuration dite fil-cylindre, une électrode polarisée filaire est disposée axialement dans une électrode de terre cylindrique.
  • FR 2818451 , du même déposant, propose de combiner ces deux configurations en utilisant une électrode polarisée en forme d'aiguille et une électrode de terre comprenant un treillis métallique sensiblement plan, disposé perpendiculairement à l'électrode polarisée et un cylindre entourant l'électrode polarisée sur toute sa longueur. Ce dispositif est traversé par le fluide selon une direction parallèle à l'axe confondu de l'électrode polarisée et du cylindre.
  • EP 2 213 618 A1 , EP 2 120 254 A2 et EP 2 234 462 A2 divulguent d'autres exemples de dispositifs plasma à effet corona pour le traitement de fluides.
  • Il est toujours recherché une amélioration d'un dispositif plasma à effet corona, en termes d'efficacité de l'ionisation, de réduction du volume occupé ou encore de l'énergie électrique consommée.
    • Descriptif détaillée de l'invention
  • L'invention a pour objet une cellule plasma à effet corona selon la revendication 1.
  • Le film poreux est une surface permettant le passage de l'air avec des pores présentant une taille allant de 0,1 mm à 500 mm, de préférence de 5 mm à 50 mm.
  • L'épaisseur du film poreux est avantageusement comprise entre 0,5 et 50 mm, de préférence entre 1 et 5 mm.
  • Le film poreux est un maillage métallique, dont les mailles peuvent présenter différentes formes (carré, losange, etc.).
  • Avantageusement, le maillage métallique en question est une feuille de métal déployé.
  • L'invention a encore pour objet un élément dual plasma à effet corona selon la revendication 2.
  • Selon une autre caractéristique, la première électrode polarisée et la deuxième électrode polarisée sont reliées à un même premier potentiel et la première électrode de terre et la deuxième électrode de terre sont reliées à un même deuxième potentiel, différent du premier potentiel.
  • Selon une autre caractéristique, le premier potentiel est négatif et le deuxième potentiel est la masse.
  • Avantageusement, la ou les électrodes polarisées sont reliées à un potentiel négatif et on parle alors d'électrodes de décharge.
  • Selon une autre caractéristique, la première électrode polarisée et la deuxième électrode polarisée sont supportées par un support conducteur connecté à la première électrode polarisée, à la deuxième électrode polarisée et au premier potentiel, lequel support conducteur est de préférence sensiblement plan.
  • Selon une autre caractéristique, le support conducteur comprend un circuit imprimé comprenant au moins une piste conductrice connectée à la première électrode polarisée, à la deuxième électrode polarisée et au premier potentiel.
  • Selon une autre caractéristique, une électrode polarisée est disposée dans un via métallisé percé dans ladite au moins une piste conductrice.
  • Selon une autre caractéristique, le circuit imprimé comprends des jours, préférentiellement en totalité à l'exclusion d'une bande étroite ménagée autour de ladite au moins une piste conductrice.
  • Selon une autre caractéristique, l'une au moins parmi la première cellule et la deuxième cellule, est une cellule selon l'un des modes de réalisation précédents.
  • L'invention a encore pour objet un réacteur plasma comprenant une pluralité de dispositifs d'émission plasma à effet corona disposés côté à côte selon un arrangement sensiblement plan, où les dispositifs sont des cellules selon l'un des modes de réalisation précédents, ou les dispositifs sont des éléments duaux selon l'un des modes de réalisation précédents.
  • Selon une autre caractéristique, l'arrangement est un quadrillage sensiblement carré.
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels :
    • la figure 1 illustre, en vue de profil coupée, une cellule selon l'invention,
    • la figure 2 illustre, en vue de profil coupée, un élément dual selon l'invention,
    • la figure 3 illustre en vue de profil coupée, la polarisation d'un élément dual,
    • la figure 4 illustre, en vue de profil coupée, un élément dual comprenant deux cellules de la figure 1,
    • la figure 5 illustre, en vue de profil coupée, l'élément dual de la figure 4 coté selon un mode de réalisation,
    • la figure 6 illustre, en vue de profil coupée, un réacteur plasma,
    • la figure 7 illustre, en vue perspective, un réacteur plasma,
    • la figure 8 illustre, en vue de dessus, un circuit imprimé support d'électrodes polarisées.
  • Selon un premier aspect, illustré à la figure 1, l'invention concerne une cellule 11 plasma à effet corona améliorée. De manière connue, une telle cellule 11 comprend une électrode polarisée 12 sensiblement en forme d'aiguille et une électrode de terre 13, disposée en regard de l'électrode polarisée 12. L'électrode de terre 13 comprend un cylindre 14 sensiblement centré sur l'électrode polarisée 12 et un film poreux 15 sensiblement plan perpendiculaire à l'électrode polarisée 12. L'électrode polarisée 12 est typiquement fixée sur un support 16 avantageusement ajouré pour permettre le passage d'un flux de fluide. La distance entre électrode polarisée 12 et électrode de terre 13 est maintenue par au moins une entretoise 17.
  • De FR 2818451 , il est connu de former une telle électrode de terre avec un cylindre, sensiblement centré sur l'électrode polarisée, de forte hauteur afin d'entourer l'électrode polarisée sur toute sa longueur.
  • Une cellule 11 selon l'invention est améliorée en ce que le cylindre 14 est conformé de manière à présenter un profil bas. Ceci signifie que la hauteur du cylindre 14 est négligeable devant son diamètre. Aisni, le diamètre du cylindre est compris entre 20 et 100mm, de préférence entre 25 et 75mm, par exemple entre 30 et 60 mm et, de manière particulièrement préférée entre 35 et 55 mm. Pour ce qui est de l'épaisseur du cylindre, elle est comprise entre 1 et 5 mm. L'électrode polarisée 12 est conformée suffisamment courte, de manière à ne pas pénétrer dans le cylindre 14.
  • Le flux de fluide à ioniser au moyen de la cellule 11 est sensiblement vertical relativement à la figure 1.
  • La réduction combinée de la hauteur du cylindre 14 et de la longueur de l'électrode polarisée 12 permet avantageusement de drastiquement réduire la hauteur hors tout de la cellule 11, puisque l'électrode de terre 13, beaucoup moins haute peut être rapprochée de l'électrode polarisée 12, elle-même raccourcie. Ceci permet avantageusement de réaliser une cellule 11, ou tout système basé sur une telle cellule 11, tel un réacteur plasma 30, présentant une épaisseur et donc un encombrement global, dans le sens du flux de fluide, nettement réduit.
  • Le fait de conserver l'électrode polarisée 12 hors du cylindre 14 permet de conformer le plasma sensiblement selon une forme de cône très aplati, sensiblement transverse au flux de fluide, favorisant une bonne ionisation.
  • Ainsi selon un mode de réalisation, pour une distance d entre la pointe de l'aiguille et le film poreux, et un diamètre de cylindre compris entre 2d et 5d, avec un optimum à 3d, l'angle d'ouverture du cône de flux ionique est compris entre 136° et 112°.
  • Comme illustrée à la figure 1, le film poreux 15 est disposé, relativement à l'électrode de décharge 12, du côté opposé au cylindre 14. Ceci est avantageux pour la forme du plasma/flux ionique. De plus ceci simplifie la fabrication, un film poreux 15 continu pouvant être déposé derrière le cylindre 14, alors même que le film poreux 15 n'est visible de l'électrode polarisée 12 que dans l'ouverture circulaire intérieure délimitée par le cylindre 14.
  • Selon un autre aspect, plus particulièrement illustré à la figure 2, l'invention concerne encore une configuration avantageuse, où deux cellules 11,21 sont assemblées symétriquement (selon une configuration tête-bêche ou inversée). Aussi, l'invention concerne un élément dual 10 plasma à effet corona comprenant une première cellule 11 plasma à effet corona et une deuxième cellule 21 plasma à effet corona. La première cellule 11 comprend une première électrode polarisée 12 et une première électrode de terre 13, disposée en regard de la première électrode de polarisée 12. La deuxième cellule 21 comprend une deuxième électrode polarisée 22 et une deuxième électrode de terre 23, disposée en regard de la deuxième électrode polarisée 22.
  • Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la figure 3, la première électrode polarisée 12 et la deuxième électrode polarisée 22 sont reliées à un même premier potentiel 8 et la première électrode de terre 13 et la deuxième électrode de terre 23 sont reliées à un même deuxième potentiel 9, différent du premier potentiel 8.
  • Les signes des premier et deuxième potentiels 8,9 peuvent être quelconques. Cependant il est connu que l'ionisation obtenue par effet corona est plus efficace lorsque l'électrode polarisée est reliée à un potentiel négatif (on parle alors d'électrode de décharge). Aussi, préférentiellement le premier potentiel 8 est négatif et le deuxième potentiel 9 est la masse.
  • Il a été trouvé qu'une disposition de la première cellule 11 et de la deuxième cellule 21 symétrique (en configuration tête-bêche), présentaient de nombreux avantageux non évidents. D'autres avantages sont encore obtenus avec une même polarisation des deux cellules 11,21.
  • Le fait de doubler les cellules 11,21, permet d'améliorer fortement l'efficacité obtenue. En outre, il a été démontré que la durée de vie d'un élément dual 10 est considérablement augmentée relativement à une cellule unique 11. En effet, un effet préjudiciable d'une cellule corona est que son électrode polarisée 12,22 précipite des cristaux diélectriques qui, isolant peu à peu ladite électrode polarisée 12,22, réduisent l'efficacité de la cellule 11,21. Le fait d'utiliser deux cellules au lieu d'une a permis de considérablement améliorer l'espérance de vie du réacteur 30.
  • La première cellule 11, présentant une orientation opposée de celle de la deuxième cellule 21, leur effets ionisants se combinent et se complètent, permettant ainsi d'augmenter l'effet ionisant global.
  • L'orientation opposée, permet encore avantageusement d'appliquer une même polarisation aux deux cellules 11,21.
  • Ces deux caractéristiques d'orientation et de polarisation combinées, permettent avantageusement de fixer la première électrode polarisée 12 sur un premier support 16 et la deuxième électrode polarisée 22 sur un deuxième support 26. Avantageusement, ces deux supports 16,26 peuvent être un unique support 36 commun, les électrodes polarisées 12,22 étant supportées respectivement chacune par une face du support 36.
  • Ceci permet avantageusement, la polarité de la première électrode polarisée 12 et de la deuxième électrode polarisée 22 étant la même (préférentiellement négative), d'utiliser un connecteur commun, ainsi qu'une source de potentiel commune, pour polariser ces deux électrodes polarisée 12,22. Cette structure est donc particulièrement économique et avantageuse.
  • Ainsi, selon un mode de réalisation avantageux, le support commun 36 peut être conducteur et être connecté à la première électrode polarisée 12, à la deuxième électrode polarisée 22 et au premier potentiel 8.
  • Selon un autre mode de réalisation avantageux, le support commun 36 comprend un circuit imprimé 36 comprenant au moins une piste conductrice 31 connectée à la première électrode polarisée 12, à la deuxième électrode polarisée 22 et au premier potentiel 8.
  • La polarisation d'un dispositif plasma à effet corona nécessite une différence de potentiel importante, entre électrode polarisée et électrode de terre, laquelle différence de potentiel est de l'ordre de plusieurs milliers de volts. Aussi le premier potentiel 8 est très élevé et pourrait s'avérer vulnérant pour un opérateur. La configuration selon l'invention assure avantageusement un confinement de ce premier potentiel 8 au milieu de l'élément dual 10. Le premier potentiel 8 élevé est ainsi hors de portée d'un opérateur. Un tel élément dual 10, et donc un réacteur 30 construit sur la base d'un tel élément dual 10, présentent une conformation naturellement sécuritaire au regard de ce risque électrique.
  • Le support 16,26 étant un circuit imprimé 36, le premier potentiel 8 étant distribué au sein du support au moyen d'une piste conductrice 31, avantageusement disposée dans ledit circuit imprimé 36, selon une autre caractéristique, une électrode polarisée 12,22, sensiblement en forme d'aiguille, est avantageusement assemblée sur le support 16,26 au moyen d'un via 33 percé dans le circuit imprimé 36. Ceci permet avantageusement une fixation de l'électrode polarisée 12,22 au moyen d'une soudure. Avantageusement, le via 33 est métallisé et percé dans une piste conductrice 31. Le perçage est tel qu'il assure la connexion électrique. Ainsi la fixation de l'électrode polarisée 12,22 dans le via 33 de manière connectée assure la connexion entre l'électrode polarisée 12,22 et le premier potentiel 8. Ceci permet un mode de réalisation simple de la fixation et de la connexion de l'électrode polarisée 12,22.
  • Le circuit imprimé 36 étant disposé en travers du flux de fluide est avantageusement ajouré afin de permettre le passage de ce flux de fluide. Selon un mode de réalisation, au moins un jour 38 est réalisé à cette fin. Afin de maximiser le passage de fluide au travers, ledit au moins un jour 38 peut recouvrir la totalité de la surface du circuit imprimé 36 à l'exclusion d'au moins une bande étroite ménagée autour de ladite au moins une piste conductrice 31.
  • Un mode de réalisation d'un circuit imprimé 36 destiné à un réacteur plasma selon cette caractéristique est illustré à la figure 8.
  • Dans la description qui précède, telle qu'illustrée aux figures 1-6, la première électrode polarisée 12 et la deuxième électrode polarisée 22 sont axialement alignées. Ceci permet avantageusement de les réaliser de matière, une unique aiguille à deux pointes formant simultanément deux électrodes polarisées 12,22. Ceci permet encore avantageusement de fixer les deux électrodes polarisées 12,22 simultanément dans un même via 33 traversant, en une seule opération.
  • Dans un élément dual 10, la première cellule 11, la deuxième cellule 21, ou les deux sont une cellule selon l'invention, telle qu'illustrée à la figure 1, soit une cellule avec un cylindre 14 présentant un profil bas. Les figures 4-6 illustrent une configuration avec deux telles cellules identiques.
  • Sur la base d'une cellule 11 ou d'un élément dual 10 selon l'un des modes de réalisation précédents, il est possible de construire un réacteur plasma 30. Le principe connu d'un réacteur plasma est de juxtaposer, selon un arrangement côte à côte, dans un plan perpendiculaire au flux de fluide, une pluralité de dispositifs plasma à effet corona. Ceci permet d'augmenter à volonté la section et donc le débit de fluide pouvant traverser le réacteur plasma 30.
  • Selon un autre aspect de l'invention, un réacteur plasma 30 juxtapose des dispositifs qui sont des cellules 11, selon l'un des modes de réalisation précédents, ou des éléments duaux 10 selon l'un des modes de réalisation précédents.
  • Un tel réacteur plasma 30, basé sur un élément dual 10 comprenant deux cellules 1 à cylindre 4 bas profil, est illustré aux figures 6 et 7.
  • La réalisation d'un tel réacteur plasma 30 est simplifiée par les choix retenus pour la réalisation d'une cellule 11 ou d'un élément dual 10. Ainsi, tel qu'illustré à la figure 6, un circuit imprimé 36 central sert de support sur ses deux faces aux deux séries d'électrodes polarisées 32. Il assure de plus au moyen de pistes conductrices 31 la connexion de ces électrodes polarisées 32 au premier potentiel 8 (de préférence négatif). Une série, respectivement deux séries, d'entretoises 37 éloigne(nt) et supporte(nt) une plaque, respectivement deux plaques, 34 percée(s) de cylindres et une plaque, respectivement deux plaques, 35 de film poreux. Les plaques 34,35 sont avantageusement métalliques afin d'être conductrices et reliées au deuxième potentiel 9.
  • L'arrangement des dispositifs 1,10 au sein d'un réacteur plasma 30 peut être quelconque. Cependant il est recherché une optimisation tant de la fonction d'ionisation que du volume occupé. Aussi la densité de cellule 11/éléments duaux 10 est avantageusement importante. L'empreinte dans le plan d'une cellule 11 ou d'un élément dual 10 comprenant un cylindre 14,24 est circulaire. Aussi un arrangement hexagonal ou en quadrillage, par exemple carré, est avantageux.
  • La figure 8 illustre un mode de réalisation possible d'un circuit imprimé 36 adapté à tel un arrangement en quadrillage carré. Ce circuit imprimé 36 comprend un réseau, par exemple rectangulaire de pistes conductrices 31. Ces pistes sont avantageusement noyées dans l'épaisseur isolante du circuit imprimé 36. Elles sont électriquement reliées au premier potentiel 8. Selon un arrangement sensiblement en quadrillage carré, sont percés des vias 33, dans lesquels sont installées les électrodes polarisées 12,22,32. Le circuit imprimé 36 est découpé de jours 38 occupant une surface maximale afin de maximiser la section de passage de fluide. Cette surface maximale est juste restreinte par l'épargne d'une bande étroite autour des pistes 31. Des trous 39 sont ménagés, avantageusement sans connexion électrique, de manière spatialement répartie, pour permettre une fixation des entretoises 17,27,37, avantageusement réalisées en matériau isolant.

Claims (10)

  1. Une cellule (11) plasma à effet corona comprenant :
    a) une électrode polarisée (12) sensiblement en forme d'aiguille et
    b) une électrode de terre (13), disposée en regard de l'électrode polarisée (12), comprenant un cylindre (14) sensiblement centré sur l'électrode polarisée (12) et un film poreux (15) qui est un maillage métallique sensiblement plan, perpendiculaire à l'électrode polarisée (12) et disposé, relativement à l'électrode polarisée (12), du côté opposé au cylindre (14),
    caractérisée en ce que
    i) le cylindre (14) présente une hauteur négligeable devant son diamètre avec une épaisseur du cylindre comprise entre 1 et 5 mm pour un diamètre compris entre 20 et 100 mm, et
    ii) l'électrode polarisée (12) ne pénètre pas dans le cylindre (14) et permet de conformer le plasma selon une forme de cône très aplati, sensiblement transverse à un flux de fluide, favorisant une bonne ionisation du fluide.
  2. Un élément dual (10) plasma à effet corona comprenant une première cellule (11) plasma à effet corona telle que définie à la revendication 1, et une deuxième cellule (21) plasma à effet corona telle que définie à la revendication 1, caractérisé en ce que la première cellule (11) et la deuxième cellule (21) sont disposées symétriquement tête-bêche et en ce que la première électrode polarisée (12) et la deuxième électrode polarisée (22) sont axialement alignées et forment une seule et même pièce.
  3. L'élément dual (10) selon la revendication 2, où la première électrode polarisée (12) et la deuxième électrode polarisée (22) sont reliées à un même premier potentiel (8) et la première électrode de terre (13) et la deuxième électrode de terre (23) sont reliées à un même deuxième potentiel (9), différent du premier potentiel (8).
  4. L'élément dual (10) selon la revendication 3, où le premier potentiel (8) est négatif et le deuxième potentiel (9) est la masse.
  5. L'élément dual (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, où la première électrode polarisée (12) et la deuxième électrode polarisée (22) sont supportées par un support conducteur connecté à la première électrode polarisée (12), à la deuxième électrode polarisée (22) et au premier potentiel (8).
  6. L'élément dual (10) selon la revendication 5, où le support conducteur comprend un circuit imprimé (36) comprenant au moins une piste conductrice (31) connectée à la première électrode polarisée (12), à la deuxième électrode polarisée (22) formant une même pièce et au premier potentiel (8).
  7. L'élément dual (10) selon la revendication 6, où l'électrode polarisée (12,22) est disposée dans un via métallisé (33) percé dans ladite au moins une piste conductrice (31).
  8. L'élément dual (10) selon la revendication 7, où le circuit imprimé (36) comprend des jours (38) en totalité, à l'exclusion d'une bande étroite ménagée autour de ladite au moins une piste conductrice (31).
  9. Un réacteur plasma (30) comprenant une pluralité de dispositifs plasma à effet corona disposés côté à côte selon un arrangement sensiblement plan, caractérisé en ce que les dispositifs sont des cellules (11) selon la revendication 1, ou les dispositifs sont des éléments duaux (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8.
  10. Le réacteur plasma (30) selon la revendication 9, où l'arrangement est un quadrillage sensiblement carré.
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