FR2682673A1 - Electrolytic sodium hypochlorite generator for water treatment - Google Patents

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Abstract

It consists of a single module consisting of a cabinet (1) requiring only an upstream hydraulic connection (5), a downstream hydraulic connection (6) and an electrical connection (7) to the supply system, the said unit incorporating, on the one hand, an electrolysis cell (2) of simplified construction and low prime cost, connected directly to the main water treatment circuit and operating fully on or fully off with a constant output of active chlorine and, on the other hand, the set of the equipment needed for the electrical supply and for control of operation, consisting essentially of a rectifier transformer (4), an electronic unit (3) with a microprocessor and of sensors.

Description

GENERATEUR ELECTROLYTIQUE D'HYPOCHLORITE DE
SODIUM POUR LE TRAITEMENT DE L'EAU
La présente invention a pour objet un générateur électrolytique d'hypochlorite de sodium pour le traitement de l'eau
Il est destiné en particulier à la désinfection en circuit fermé de l'eau des piscines de tous types, aussi bien publiques que privées, mais peut s'appliquer à toutes les installations d'assainissement de l'eau par chloration (ou javellisation), installations industrielles, stations de production d'eau potable, etc.ELECTROLYTIC HYPOCHLORITE GENERATOR
SODIUM FOR WATER TREATMENT
The present invention relates to an electrolytic generator of sodium hypochlorite for the treatment of water.
It is intended in particular for the closed circuit disinfection of water in swimming pools of all types, both public and private, but can be applied to all water purification installations by chlorination (or bleaching), industrial installations, drinking water production stations, etc.

Il existe de nombreux systèmes permettant la désinfection de l'eau de piscine par génération électrolytique d'hypochlorite de sodium, certains ayant fait l'objet d'une demande de brevet. There are many systems for disinfecting swimming pool water by electrolytic generation of sodium hypochlorite, some of which have been the subject of a patent application.

Par exemple, le brevet US-4 058 028 décrit une cellule d'électrolyse de l'eau comportant des électrodes planes doubles raccordées en série, alors que le brevet
US-3 178 540 décrit une cellule tubulaire équipée d'électrodes concentriques de platine-rhodium et titane out tantale, plusieurs de ces appareils raccordés en parallèle etant généralement necessaire. For example, US Pat. No. 4,058,028 describes a water electrolysis cell comprising double planar electrodes connected in series, while the patent
US-3,178,540 describes a tubular cell equipped with concentric electrodes of platinum-rhodium and titanium or tantalum, several of these devices connected in parallel being generally necessary.

Les brevets GB-1 426 017 et FR-2 631 622 sont relatifs à une installation de chloration pour piscines comportant un ou plusieurs réservoirs de solution de chlorure de sodium et une cellule electrolytique, ces réservoirs, complétés par toute une série de pompes et de vannes étant destinés à obtenir une concentration saline déterminée avant passage dans la susdite cellule. Patents GB-1 426 017 and FR-2 631 622 relate to a chlorination installation for swimming pools comprising one or more reservoirs of sodium chloride solution and an electrolytic cell, these reservoirs, supplemented by a whole series of pumps and valves being intended to obtain a determined salt concentration before passing through the aforementioned cell.

Quant au brevet US-3 458 414, il revendique une installation de chloration comportant un appareil d'électrolyse de l'eau salée combiné avec un système d'injection d'acide, le tout étant raccordé au circuit principal d'une piscine par des reseaux secondaires de tuyauteries. As for patent US-3,458,414, it claims a chlorination installation comprising an apparatus for the electrolysis of salt water combined with an acid injection system, the whole being connected to the main circuit of a swimming pool by secondary piping networks.

Tous ces équipements conduisent à des realisations onéreuses, soit en raison de la sophistication de la ou des cellules d'électrolyse et/ou des moyens nécessaires au contrôle de leur fonctionnement, soit en raison de la complexité des installations nécessitant l'ajout de réseaux de tuyauteries importants, d'une ou plusieurs pompes supplementaires, de vannes ou d'electrovannes, de réservoirs, etc, la mise en place de tous ces équipements exigeant une main-d'oeuvre très qualifiée. Les frais entraînés grèvant lourdement le prix global d'une piscine, en particulier d'une piscine de faible dimension pour un particulier. All this equipment leads to costly implementations, either because of the sophistication of the electrolysis cell or cells and / or the means necessary for controlling their operation, or because of the complexity of the installations requiring the addition of networks of large pipes, one or more additional pumps, valves or solenoid valves, tanks, etc., the installation of all these equipment requiring a highly qualified workforce. The costs involved weigh heavily on the overall price of a swimming pool, in particular a small swimming pool for an individual.

Le dispositif selon la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet de réaliser tres facilement et pour un coût très raisonnable une installation de désinfection de l'eau par génération electrolytique d'hypochlorite de sodium, s'adaptant aussi bien sur un réseau de filtrage existant que sur un réseau neuf. The device according to the present invention eliminates all these drawbacks. Indeed, it makes it possible to carry out very easily and for a very reasonable cost a water disinfection installation by electrolytic generation of sodium hypochlorite, adapting as well on an existing filtering network as on a new network.

Il est constitué par un module unique constitué d'un coffret ne nécessitant qu'un raccordement hydraulique amont, un raccordement hydraulique aval et un raccordement électrique au secteur, ledit module intégrant, d'une part, une cellule électrolytique de construction simplifiée et de faible prix de revient, raccordée directement au circuit principal de traitement d'eau et fonctionnant en tout ou rien avec une production constante de chlore actif et, d'autre part, l'ensemble des équipements nécessaires à l'alimentation électrique et au contrôle de fonctionnement constitués essentiellement d'un transformateur redresseur, d'une unité électronique à microprocesseur et de capteurs. It consists of a single module consisting of a box requiring only an upstream hydraulic connection, a downstream hydraulic connection and an electrical connection to the mains, said module integrating, on the one hand, an electrolytic cell of simplified construction and low cost price, connected directly to the main water treatment circuit and operating in all or nothing mode with constant production of active chlorine and, on the other hand, all the equipment necessary for the electrical supply and functional control essentially consisting of a rectifier transformer, an electronic microprocessor unit and sensors.

Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention
La figure 1 représente schématiquement le module intégré.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example, of one of the embodiments of the subject of the invention
Figure 1 shows schematically the integrated module.

La figure 2 représente la cellule électrolytique vue de dessus. Figure 2 shows the electrolytic cell seen from above.

La figure 3 est une coupe transversale agrandie de ladite cellule, suivant les flèches A-A de la figure 2. FIG. 3 is an enlarged cross section of said cell, according to the arrows A-A of FIG. 2.

Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué d'un coffret 1 contenant une cellule électrolytique 2 génératrice d'hypochlorite de sodium, une unité électronique 3 de pilotage, un transformateur redresseur 4, des raccords hydrauliques amont et aval 5, 6, un bornier 7 de raccordement électrique externe et une sonde de temperature 8 installée sur la conduite hydraulique 10 traversant la cellule 2 et raccordée à l'unité électronique 3. The device, Figures 1 to 3, consists of a box 1 containing an electrolytic cell 2 generating sodium hypochlorite, an electronic control unit 3, a rectifier transformer 4, upstream and downstream hydraulic connections 5, 6, a terminal block 7 for external electrical connection and a temperature probe 8 installed on the hydraulic line 10 passing through the cell 2 and connected to the electronic unit 3.

Le coffret 1, de préférence de type mural en matière synthétique, est constitué d'un socle sur lequel sont fixés les différents composants du module et d'un capot amovible pour les opérations d'entretien des éléments internes, et pourvu d'une découpe 11 donnant accès aux dispositifs de réglage et de contrôle de l'unité électronique 3. Ce coffret est remarquable en ce qu'il ne necessite aucun accessoire extérieur, ce qui rend son installation extrémement facile, à la portée d'un bon bricoleur amateur. En effet, il suffit de fixer le coffret par vissage ou tout autre moyen, de brancher les raccords hydrauliques 5 et 6 respectivement à la sortie du filtre principal et à la conduite de retour au bassin, et de relier le bornier 7 au secteur électrique pour que le module soit operationnel. Un bornier de contrôle 12 permet de raccorder une éventuelle alarme distante ou un système de télécommande,ainsi qu'un dispositif provoquant la marche forcée de la pompe du filtre durant le fonctionnement de la cellule électrolytique 2, ou lorsque la température mesurée par la sonde 8 est inférieure à environ 3"C, ce qui réalise une fonction anti-gel très efficace. The box 1, preferably of the wall type of synthetic material, consists of a base on which the various components of the module are fixed and a removable cover for the maintenance operations of the internal elements, and provided with a cutout 11 giving access to the adjustment and control devices of the electronic unit 3. This box is remarkable in that it does not require any external accessory, which makes its installation extremely easy, within the reach of a good amateur handyman. Indeed, it suffices to fix the box by screwing or any other means, to connect the hydraulic connections 5 and 6 respectively to the outlet of the main filter and to the return line to the basin, and to connect the terminal block 7 to the electrical sector for that the module is operational. A control terminal 12 makes it possible to connect a possible remote alarm or a remote control system, as well as a device causing the forced operation of the filter pump during the operation of the electrolytic cell 2, or when the temperature measured by the probe 8 is less than about 3 "C, which achieves a very effective anti-freeze function.

Le module complet peut être vendu sous forme de "kit", un seul modèle couvrant la majorité des besoins courants, ce qui, en diminuant les frais de commercialisation, permet de diminuer le prix final d'achat. The complete module can be sold in the form of a "kit", a single model covering the majority of current needs, which, by reducing marketing costs, makes it possible to reduce the final purchase price.

La cellule electrolytique 2 est formée d'un corps 13 de section préférentiellement rectangulaire, en matière synthétique extrudée telle que le polyéthylène, ferme aux extrémités par deux flasques 14 identiques en matière synthétique injectée, assemblées grâce à des tirants filetés 15 ou tout autre moyen approprié, et comportant un embout 16 de raccordement au circuit hydraulique. Le corps 13 comporte sur deux de ses parois internes opposées des rainures longitudinales 17 recevant des électrodes planes 18 de type connu. Les parois extérieures comportant avantageusement des raidisseurs 19, également longitudinaux pour éviter la déformation ou l'explosion du corps 13. Ces dispositifs permettent la réalisation de cellules particulièrement résistantes et faciles à entretenir, et cela à un prix de revient extrémement bas. The electrolytic cell 2 is formed of a body 13 of preferably rectangular section, made of extruded synthetic material such as polyethylene, closed at the ends by two identical flanges 14 made of injected synthetic material, assembled using threaded tie rods 15 or any other suitable means. , and comprising a nozzle 16 for connection to the hydraulic circuit. The body 13 has on two of its opposite internal walls longitudinal grooves 17 receiving planar electrodes 18 of known type. The outer walls advantageously comprising stiffeners 19, also longitudinal to avoid deformation or explosion of the body 13. These devices allow the production of particularly resistant cells and easy to maintain, and this at an extremely low cost price.

La cellule électrolytique 2 peut avantageusement être équipée d'un système de nettoyage periodique automatique piloté par l'unité electronique 3 agissant par inversion de la polarité ou par l'action combinée d'ultrasons et de haute fréquence. The electrolytic cell 2 can advantageously be equipped with an automatic periodic cleaning system controlled by the electronic unit 3 acting by reversing the polarity or by the combined action of ultrasound and high frequency.

Le module peut comporter un dispositif optionnel de maintien du pH, constitué d'une sonde 9 et d'une pompe doseuse d'acide 20 pilotée par l'unité électronique. The module may include an optional device for maintaining the pH, consisting of a probe 9 and an acid metering pump 20 controlled by the electronic unit.

Le fonctionnement du système, piloté par l'unité électronique 3, est basé sur un principe et des moyens extrêmement simples, garants d'une très grande fiabilité, tout en étant d'une tres grande efficacité. The operation of the system, controlled by the electronic unit 3, is based on an extremely simple principle and means, guaranteeing very high reliability, while being very high efficiency.

En effet, la cellule électrolytique a une production d'hypochlorite constante, le seul paramètre variable étant la durée journalière de fonctionnement qui est fonction du volume de l'installation et de la température de l'eau à traiter, ce qui permet d'utiliser un même module pour un grand nombre de capacités différentes. Le volume à traiter étant affiché sur l'unité électronique grâce à une commande prévue à cet effet. Indeed, the electrolytic cell has a constant production of hypochlorite, the only variable parameter being the daily operating time which is a function of the volume of the installation and the temperature of the water to be treated, which makes it possible to use the same module for a large number of different capacities. The volume to be treated is displayed on the electronic unit thanks to a command provided for this purpose.

Par exemple, avec une cellule standard produisant 80 grammes/heure, la durée de fonctionnement journalière est de l'ordre de - 5 heures pour un volume de .... 0 à 50 m3 - 6 heures ...................... 50 à 70 m3 - 8 heures ..................... 70 à 100 m3 - 11 heures ....................... 100 à 150 m3 - 15 heures ...................... 150 à 230 m3
Au-dessus de 28"C environ, la durée de production est majorée, par exemple une heure. Par contre, en dessous de 16"C environ, la production est réduite ou complètement arrêtée, sauf en "stérilisation de choc". Cette "stérilisation de choc" est commandée par une touche spéciale et pourvue le fonctionnement de la cellule pendant 18 heures, laps de temps au bout duquel, le fonctionnement repasse en mode automatique, suivant le volume affiché.For example, with a standard cell producing 80 grams / hour, the daily operating time is around - 5 hours for a volume of .... 0 to 50 m3 - 6 hours ........ .............. 50 to 70 m3 - 8 hours ..................... 70 to 100 m3 - 11 hours. ...................... 100 to 150 m3 - 15 hours ..................... . 150 to 230 m3
Above about 28 "C, the production time is increased, for example one hour. On the other hand, below about 16" C, the production is reduced or completely stopped, except in "shock sterilization". This "shock sterilization" is controlled by a special key and provides the operation of the cell for 18 hours, period of time after which, the operation returns to automatic mode, according to the volume displayed.

La pompe doseuse d'acide 20 optionnelle se met en route automatiquement pour une demi-heure dès que le pH mesuré par la sonde 9 dépasse 7,4 et à condition que la filtration soit en toute. Puis arrêt d'un quart d'heure et redémarrage pour une demi-heure si le pH est toujours superieur à 7,4. The optional acid metering pump 20 starts automatically for half an hour as soon as the pH measured by the probe 9 exceeds 7.4 and provided that the filtration is complete. Then stop for a quarter of an hour and restart for half an hour if the pH is still above 7.4.

L'unité électronique de contrôle 3 est équipé de commandes telles que
- Marche-arrêt,
- Selection du volume à traiter
- "Stérilisation de choc",
- Arrêt pour lavage du filtre,
- "mode hiver" provoquant une durée production voisine de 18 heures toutes les 150 heures environ,
- Contrôle pH,ainsi que de différents voyants de signalisation permettant le contrôle du système
- Marche de l'appareil,
- Affichage du volume sélectionné et de la température de l'eau,
- Manque de sel, déterminé par une différence entre la tension aux bornes de la cellule électrolytique 2 et une tension de consigne,
- Marche de la pompe doseuse d'acide (optionnel),
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. The electronic control unit 3 is equipped with controls such as
- On Off,
- Selection of the volume to be treated
- "Shock sterilization",
- Stop for washing the filter,
- "winter mode" causing a production time close to 18 hours every 150 hours approximately,
- pH control, as well as various indicator lights allowing system control
- Device operation,
- Display of the selected volume and the water temperature,
- Lack of salt, determined by a difference between the voltage across the electrolytic cell 2 and a setpoint voltage,
- Operation of the acid dosing pump (optional),
The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar devices.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1 Générateur électrolytique d'hypochlorite de sodium pour le traitement de l'eau, destiné en particulier à la désinfection en circuit ferme de l'eau des piscines de tous types, mais pouvant s'appliquer à toutes les installations d'assainissement de l'eau par chloration, caractérisé par un module unique sans aucun accessoire extérieur constitué d'un coffret (1) ne nécessitant qu'un raccordement hydraulique amont (5) vers le filtre principal, un raccordement hydraulique aval (6) vers le circuit de retour et un raccordement électrique (7), ledit module intégrant, d'une part, une cellule électrolytique (2) de construction simplifiée raccordée directement au circuit principal de traitement d'eau et fonctionnant en tout ou rien avec une production constante d'hypochlorite de sodium pendant des durées déterminées par le volume d'eau a traiter et sa température et, d'autre part, l'ensemble des équipements nécessaires à l'alimentation électrique et au contrôle de fonctionnement constitués essentiellement d'un transformateur redresseur (4), d'une unite électronique (3) à microprocesseur et d'une sonde de température (8). 1 Electrolytic generator of sodium hypochlorite for the treatment of water, intended in particular for the disinfection in closed circuit of the water of swimming pools of all types, but being able to be applied to all the installations of purification of the water by chlorination, characterized by a single module without any external accessory consisting of a box (1) requiring only an upstream hydraulic connection (5) to the main filter, a downstream hydraulic connection (6) to the return circuit and an electrical connection (7), said module integrating, on the one hand, an electrolytic cell (2) of simplified construction connected directly to the main water treatment circuit and operating in all or nothing mode with constant production of sodium hypochlorite for durations determined by the volume of water to be treated and its temperature and, on the other hand, all the equipment necessary for the electrical supply and the functional control Mainly made up of a rectifier transformer (4), an electronic unit (3) with microprocessor and a temperature probe (8). 2" Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la cellule électrolytique (2) est formée d'un corps (13) en matière synthétique extrudée fermé aux extrémités par deux flasques (14) identiques en matière synthétique injectée comportant chacune un embout (16) de raccordement au circuit hydraulique, le corps (13) comportant sur au moins deux de ses parois internes opposées des rainures longitudinales (17) recevant des électrodes planes (18) de type connu, les parois extérieures pouvant comporter des systèmes raidisseurs (19) longitudinaux. 2 "Device according to claim 1, characterized in that the electrolytic cell (2) is formed of a body (13) of extruded synthetic material closed at the ends by two identical flanges (14) of injected synthetic material each comprising a end piece (16) for connection to the hydraulic circuit, the body (13) comprising on at least two of its opposite internal walls longitudinal grooves (17) receiving planar electrodes (18) of known type, the external walls possibly comprising stiffening systems (19) longitudinal. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la cellule électrolytique (2) a une production constante d'hypochlorite de sodium, et que l'unité électronique (3) est programmée pour déclencher le fonctionnement de ladite cellule électrolytique pendant une durée de fonctionnement journalière déterminée en fonction du volume d'eau à traiter de manière à produire entre 0,5 et 2 grammes/m3 d'hypochlorite de sodium, ladite durée de production étant majoree lorsque la température de l'eau, mesurée par la sonde de température (8) est supérieure à 28"C environ, et réduite ou supprimée en dessous de 16"C environ. 3 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrolytic cell (2) has a constant production of sodium hypochlorite, and that the electronic unit (3) is programmed to trigger the operation of said electrolytic cell during a daily operating time determined according to the volume of water to be treated so as to produce between 0.5 and 2 grams / m3 of sodium hypochlorite, said production time being increased when the water temperature , measured by the temperature probe (8) is greater than approximately 28 "C, and reduced or eliminated below approximately 16" C. 4" Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'unité électronique (3) est équipée d'une touche de "stérilisation de choc" provoquant le fonctionnement de la cellule électrolytique (2) pendant 18 heures quelle que soit la température de l'eau, laps de temps au bout duquel le fonctionnement repasse en mode automatique, suivant le volume affiché. 4 "Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the electronic unit (3) is equipped with a" shock sterilization "key causing the operation of the electrolytic cell (2) for 18 hours whatever the water temperature, the time after which the operation returns to automatic mode, according to the volume displayed. 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'unité électronique (3) est équipée d'une fonction anti-gel provoquant la marche forcée de la pompe du filtre lorsque la valeur mesurée par la sonde de température (8) est inférieure à environ 3"C.  5 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the electronic unit (3) is equipped with an anti-frost function causing the forced operation of the filter pump when the value measured by the temperature (8) is less than about 3 "C. 6" Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le module est équipé d'un système d'auto-nettoyage de la cellule électrolytique (2) par action périodique combinée d'ultrasons et de haute fréquence pilotés par l'unité électronique (3). 6 "Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the module is equipped with a self-cleaning system of the electrolytic cell (2) by combined periodic action of ultrasound and high frequency controlled by the electronic unit (3). 8" Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le module comporte un dispositif intégré de maintien du pH, constitué d'une sonde (9) et d'une pompe doseuse d'acide (20) pilotée par l'unité électronique (3) de telle façon que ladite pompe doseuse se met en route automatiquement pour une demi-heure dès que le pH mesuré par la sonde (9) dépasse 7,4 et à condition que la filtration soit en route, puis s'arrête un quart d'heure et redémarre pour une demi-heure si le pH est toujours supérieur à 7,4.  8 "Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the module comprises an integrated device for maintaining the pH, consisting of a probe (9) and an acid metering pump (20) controlled by the electronic unit (3) in such a way that said dosing pump starts automatically for half an hour as soon as the pH measured by the probe (9) exceeds 7.4 and provided that the filtration is started, then stops for a quarter of an hour and restarts for half an hour if the pH is still above 7.4. des éléments internes, pourvu d'au moins une découpe (11) donnant acces aux dispositifs de réglage et de contrôle de l'unité électronique (3) composés en particulier de commandes de marche-arrêt, de sélection du volume à traiter, de "stérilisation de choc", d'arrêt pour lavage du filtre et de "mode hiver" provoquant une production d'une durée voisine de 18 heures toutes les 150 heures environ, ainsi que de différents voyants signalétiques permettant le contrôle du système: marche de l'appareil, affichage du volume sélectionné et de la température de l'eau et manque de sel, déterminé par une différence entre la tension aux bornes de la cellule électrolytique (2) et une tension de consigne? internal elements, provided with at least one cutout (11) giving access to the adjustment and control devices of the electronic unit (3) composed in particular of on-off commands, of selection of the volume to be treated, of " shock sterilization ", stop for washing the filter and" winter mode "causing a production of around 18 hours every 150 hours approximately, as well as various indicator lights allowing the control of the system: operation of the device, display of selected volume and water temperature and lack of salt, determined by a difference between the voltage across the electrolytic cell (2) and a set voltage? 7" Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le coffret (1) est de type mural en matière synthétique et est constitue d'un socle sur lequel sont fixes les différents composants du module et d'un capot, amovible pour les opérations d'entretien 7 "Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the box (1) is of the wall type of synthetic material and consists of a base on which are fixed the various components of the module and a hood, removable for maintenance operations
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