FR3090420A1 - Procede de depot d’un catalyseur a la surface d’un bruleur a combustion catalytique - Google Patents
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Abstract
La présente invention a également pour objet un procédé de dépôt d’un catalyseur à la surface d’un brûleur à combustion catalytique, comprenant un embout (1) dont la partie supérieure (10) comporte une face intérieure (100), une face extérieure (101) et une face supérieure en forme de couronne (102), et un manchon (2) dans le prolongement de l’ embout (1) adapté à enserrer une mèche destinée à amener au brûleur une composition combustible. Le procédé comprend A) une étape d’imprégnation des faces extérieure (101), et intérieure (100) ou supérieure (102), par une composition catalytique contenant au moins un catalyseur appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments; et B) une étape de traitement thermique du brûleur jusqu’à une température Ta d’au moins 450°C. Selon l’invention, la composition catalytique est un fluide non newtonien présentant, avant application sur l’embout (1), une viscosité dynamique μc d’au moins 15 mPa.s. à 20°C. La présente invention a également pour objet un brûleur à combustion catalytique susceptible d’être revêtu d’un catalyseur conformément au procédé selon l’invention, et un flacon à combustion catalytique, adapté à contenir un liquide combustible et à recevoir au niveau de son goulot un brûleur à combustion catalytique selon l’invention. Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
Description
Titre de l’invention : PROCEDE DE DEPOT D’UN CATALYSEUR A LA SURFACE D’UN BRULEUR A COMBUSTION CATALYTIQUE
[0001] La présente invention concerne de manière générale le domaine de la combustion catalytique, et plus précisément celui des brûleurs à combustion catalytique en matériau poreux. Ces brûleurs sont en particulier utilisés pour la diffusion de parfum et ou de substances actives, pour la destruction de molécules odorantes ou non, et/ou pour Γassainissement de l’air.
[0002] Un tel brûleur a par exemple été décrit dans la demande de brevet français FR3061543 au nom de la demanderesse. Il s’agit en particulier d’un brûleur destiné à recevoir une mèche trempant dans un liquide combustible contenu dans un flacon à combustion catalytique, qui reçoit le brûleur au niveau de son goulot. Un tel brûleur (notamment représenté sur la Fig 3A) est réalisé en un matériau poreux, qui comprend un embout présentant à sa partie supérieure une cavité débouchant à l’extérieur et à sa partie inférieure, une cavité dans laquelle est engagée l’extrémité de la mèche. L’embout se prolonge à sa partie inférieure par un manchon. La face extérieure de la partie supérieure de l’embout, et sa face supérieure (de forme annulaire) sont dopées par un catalyseur. De manière avantageuse, il en est de même de la face intérieure de la partie supérieure de l’embout. En fonctionnement, le liquide combustible amené par la mèche pénètre dans les pores du matériau poreux du brûleur. Une partie de ce liquide traverse la zone centrale du brûleur et y subit une vaporisation.
[0003] On constate toutefois qu’un tel brûleur présente l’inconvénient, lorsqu’il est dopé de conduire, en fonctionnement à une augmentation de la température au niveau de la zone centrale de diffusion du brûleur, ce qui nuit à la qualité olfactive lorsque le brûleur est utilisé pour la diffusion de parfum.
[0004] Afin de pallier cet inconvénient précité, le demandeur a mis au point un procédé de dépôt du catalyseur permettant une meilleure répartition de celui-ci à la surface de l’embout du brûleur et donc d’éviter une température trop élevée au niveau de la zone centrale.
[0005] Plus particulièrement, la présente invention a donc pour objet un procédé de dépôt d’un catalyseur à la surface d’un brûleur à combustion catalytique, ledit brûleur à combustion catalytique étant constitué d’un matériau poreux et comprenant :
un embout avec une partie supérieure et une partie inférieure, ladite partie supérieure présentant une paroi périphérique latérale comportant une face intérieure délimitant une cavité, une face extérieure de forme essentiellement cylindrique, et une face su2 périeure en forme de couronne, et un manchon disposé dans le prolongement de la partie inférieure dudit embout, et comportant une cavité adaptée à enserrer une mèche destinée à amener au brûleur une composition combustible, ledit procédé comprenant :
A) une étape d’imprégnation de ladite face extérieure et, soit de ladite face intérieure, soit de ladite couronne de l’embout, soit de ladite face intérieure et de ladite couronne, par une composition catalytique contenant au moins un catalyseur appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments ;
B) une étape de traitement thermique dudit brûleur ainsi imprégné du catalyseur jusqu’à une température Ta d’au moins 450°C, ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite composition catalytique est un fluide non newtonien présente, avant application sur l’embout (1), une viscosité dynamique μ c d’au moins 15 mPa.s. à température ambiante.
[0006] Par fluide newtonien, on entend, au sens de la présente invention, un fluide dont la viscosité ne dépend ni de sa vitesse de cisaillement, ni du temps pendant lequel le liquide est cisaillé.
[0007] De manière avantageuse, la composition catalytique peut comprendre :
entre 1 % et 5 % en poids par rapport au poids total de la composition catalytique catalyseur choisi parmi les métaux appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments, et entre 0,2% et 2% en poids par rapport au poids total de la composition catalytique d’un composé apte à augmenter la résistance à l’écoulement de ladite composition catalytique.
[0008] Par composé apte à augmenter la résistance à l’écoulement d’un fluide, on entend au sens de la présente invention, un composé apte à conférer audit fluide une viscosité dynamique pc d’au moins 5 mPa.s. à température ambiante (c’est-à-dire de l’ordre de 20°C).
[0009] De préférence, ledit composé apte à augmenter la résistance à l’écoulement peut être un polymère dérivé du glucose ou un polymère dérivé de l’oxyde d’éthylène.
[0010] De manière avantageuse, l’étape B) de traitement thermique comprend un maintien à la température Ta pendant au moins 3 heures.
[0011] La présente invention a également pour objet un brûleur à combustion catalytique susceptible d’être revêtu d’un catalyseur conformément au procédé selon l’invention.
[0012] Enfin, la présente invention a encore pour objet un flacon à combustion catalytique, adapté à contenir un liquide combustible et à recevoir au niveau de son goulot un brûleur à combustion catalytique recevant une mèche trempant dans ledit liquide, ledit flacon (20) étant équipé d’un brûleur selon l’invention.
[0013] 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 figures annexées dans lesquels :
[0014] [fig. 1] représente schématiquement une photographie d'un exemple de brûleur à combustion catalytique avec catalyseur, susceptible d’avoir été traité par le procédé selon l’invention par imprégnation d’un catalyseur à sa surface ;
[0015] [fig.2] est une vue schématique en élévation d’un flacon équipé du brûleur brûleurs à combustion catalytique de la Fig 1 ;
[0016] [fig.3A] est une thermographie IR réalisée pour montrer l’impact d’un dépôt du catalyseur à la surface de l’embout d’un brûleur à combustion catalytique traité selon un dépôt classique, en l’absence de climatisation,
[0017] [fig.3B] est une thermographie IR réalisée pour montrer l’impact d’un dépôt du catalyseur à la surface de l’embout d’un brûleur à combustion catalytique traité selon le procédé de l’invention, en l’absence de climatisation ;
[0018] [fig.4A] est une thermographie IR réalisée pour montrer l’impact d’un dépôt du catalyseur à la surface de l’embout d’un brûleur à combustion catalytique traité selon un dépôt classique, en présence d’une climatisation,
[0019] [fig.4B] est une thermographie IR réalisée pour montrer l’impact d’un dépôt du catalyseur à la surface de l’embout d’un brûleur à combustion catalytique traité selon le procédé de l’invention, en présence d’une climatisation;
[0020] [fig.5] illustre le protocole de mesure par caméra infrarouge de l’impact d’une climatisation sur la température du brûleur en fonctionnement.
[0021] Les caractéristiques techniques communes aux [fig.l] et [Fig 2] sont désignées chacune par la même référence numérique dans les figures concernées.
[0022] Les Fig 3A, Fig 3B, Fig 4A, Fig 4B et Fig 5 sont commentées dans la partie descriptive des exemples, qui suit la description des Fig 1 et Fig 2.
[0023] Sur la Fig 1, est représentée schématiquement une coupe transversale d'un exemple de brûleur à combustion catalytique avec catalyseur, susceptible d’avoir été traité par le procédé selon l’invention par imprégnation d’un catalyseur à sa surface. Un tel brûleur 1 est réalisé en un matériau poreux, qui comprend un embout 1 présentant à sa partie supérieure 10 une cavité (ou cuvette) 100 débouchant à l’extérieur et à sa partie inférieure 11, une cavité dans laquelle est engagée l’extrémité d’une mèche 40 destinée à amener au brûleur une composition combustible 30 (dans les exemples ci-après de l’alcool isopropylique) provenant du flacon 20, au goulot 5 à duquel est installé le brûleur 1. L’embout 1 se prolonge à sa partie inférieure par un manchon 2 (également appelé fût). Sur la Fig 2, est représentée schématiquement en élévation le flacon 20 équipé du brûleur 1 de la Fig l.Le liquide combustible 30 est habituellement un alcool, par exemple de l’alcool isopropylique, ou tout autre combustible liquide approprié compatible avec la législation en vigueur dans ce domaine. En particulier, le liquide combustible 30 doit être tel que sa vaporisation et sa combustion catalytique ne dégagent pas d’odeur désagréable. Le liquide combustible 30 peut en outre comprendre une matière parfumée et/ou une matière active.
[0024] La mèche 40 est une mèche connue quelconque, par exemple une mèche en coton, ou une mèche en matière minérale, par exemple en fibres minérales. En fonctionnement, le liquide combustible 30 du flacon 20 monte dans la mèche 40 par capillarité et pénètre dans les pores de la matière poreuse du brûleur, qui lorsqu’il a été préchauffé, assure sa combustion catalytique. En ce qui concerne plus particulièrement la partie supérieure 10 de l’embout 1, celui-ci présente une paroi périphérique latérale comportant une face intérieure de forme essentiellement tronconique délimitant une cavité en forme de cuvette 100, une face extérieure 101 de forme essentiellement cylindrique, et une face supérieure en forme de couronne 102.
[0025] Un catalyseur (non visible sur les Lig 1 et Lig 2) a été déposé sur la face extérieure 101 et la couronne 102 de l’embout 1, soit conformément au procédé selon l’invention (désigné dans les exemples qui suivent par « brûleur Bl »), soit conformément à un procédé connu de l’homme du métier (désigné dans les exemples qui suivent par « brûleur BC. »). Dans ce dernier cas, le brûleur pour lequel le dopage a été réalisé classiquement est utilisé à titre de témoin dans les essais de fonctionnement catalytique avec et sans climatisation.
[0026] A cet effet, afin de tester le fonctionnement catalytique (en présence ou non d’une climatisation) du bruleur représenté sur la Big 1, celui- ci a été disposé dans le flacon 20 à combustion catalytique représenté sur la Lig 2.
[0027] Le brûleur 10 (soit celui selon l’invention tel que représenté sur la Lig 5, soit celui de l’art antérieur représenté sur la Lig 1, est installé dans le goulot 50 du flacon (par exemple à l’aide d’une embase métallique placée dans le goulot 50). la mèche 40 est reçue à l’intérieur du brûleur 10, cette mèche 40 à combustion catalytique recevant une mèche (40) trempant dans le liquide 30. Le flacon 20 peut être un flacon de forme quelconque présentant un goulot 50 dans lequel est adapté le brûleur 10.
[0028] Les exemples suivants illustrent l’invention, en liaison avec les figures commentées ci-dessus, sans toutefois en limiter la portée.
[0029] Dans ces exemples, sauf indication contraire, tous les pourcentages et parties sont exprimés en pourcentages massiques.
[0030] EXEMPLES
[0031] Dispositifs et compositions
[0032] Composition catalytique selon l’invention
Solvant aqueux, alcoolique, ou hydro-alcoolique, Catalyseur :
Le catalyseur utilisé (que ce soit sur les parties 100, 101 ou 102 du brûleur) est un métal appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments. Il est présent à raison de 2% en poids du poids de la composition catalytique selon l’invention.
Composé apte à augmenter la résistance à l’écoulement de la composition catalytique :
Entre 0,2% et 2% en poids par rapport au poids total de la composition catalytique d’un polymère dérivé du glucose, de manière que la viscosité dynamique qc de la composition avant application est de l’ordre de 20 mPa.s. à 20°C.
[0033] Composition catalytique témoin :
Fair
Catalyseur,
Le catalyseur utilisé (que ce soit sur les faces 100, 101 ou 102 du brûleur) est un métal appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments. Il est présent à raison de 2% en poids par rapport au poids de la composition catalytique témoin.
[0034] Composition du matériau poreux constitutif des brûleurs : composé conducteur thermique : carbure de silicium (1%), composé réfractaire : mullite (66,5%), liant : verre (11,5%), agent porogène : polyméthacrylate de méthyle (PMMA : 21,5%).
[0035] Brûleurs utilisés :
A titre d’exemple comparatif : dopage a l’aide delà composition catalytique témoi n
Brûleur « BC » (représenté sur la Fig 1) constitué d’un matériau poreux obtenu à partir de la composition C, et dont les faces 100, 101 et 102 du brûleur sont dopées par la composition catalytique témoin les imprégnant. L’application de la composition catalytique sur les faces 100, 101 et 102 de l’embout du brûleur se fait par imprégnation puis cuisson jusqu’à une température d’au moins 450°C, puis maintien à cette température pendant au moins 3 heures.
A titre d’exemple selon l’invention : dopage a l’aide delà composition catalytique selon l’invention
Brûleur « Bl » (représenté sur la Fig 1) constitué d’un matériau poreux obtenu à partir de la composition C, et dont les faces 100, 101 et 102 du brûleur sont dopées par la composition catalytique selon l’invention les imprégnant. L’application de la composition catalytique sur les faces 100, 101 et 102 de l’embout du brûleur se faisant par imprégnation puis cuisson jusqu’à une température d’au moins 450°C, puis maintien à cette température pendant au moins 3 heures.
[0036] Flacon utilisé :
Celui représenté sur la Fig 2 pour les brûleurs « BI » (selon l’invention) et « BC » (comparatif ou témoin).
[0037] Mèche utilisée :
Mèches en coton.
[0038] Liquide combustible utilisé :
Alcool isopropylique.
[0039] Tests et mesures
Détermination des caractéristiques de fonctionnement des brûleurs BI et BC installés sur le flacon 20. en présence d’un climatiseur à 18°C. avec ou sans ventilation :
Le protocole d’essais est représenté sur la Fig 5. Il consiste globalement à mesurer par thermographie infrarouge (IR) à l’aide d’une caméra thermique IR la température sur chacun des brûleurs testés (BI et BC) en fonctionnement sur le flacon 20, placé à distance raisonnable d’un climatiseur (dont la puissance est de 800 W dans le cadre des essais réalisés), au niveau bas des Fig 4A et Fig 4B. Ces mesures sont par ailleurs comparées, pour chaque brûleur testé (témoin IC et selon l’invention 1 et 2), à des mesures réalisées sans ventilation.
[0040] Les thermographies réalisées sont détaillées ci-après :
- Brûleur BC témoin :
Sans climatisation : Fig 3A,
Avec climatisation : Fig 4A (vue de dessus).
- Brûleur BI traité selon le procédé selon l’invention :
Sans climatisation : Fig 3B,
Avec climatisation : Fig 4B (vue de dessus).
[0041] La comparaison des thermographies des Fig 3A et Fig 3B, dans le cas d’une absence de climatisation, montre que la température de la zone centre de diffusion du brûleur diminue de 389°C (traitement avec la composition catalytique témoin) à 364°C lorsque l’on traite les faces 100, 101 et 102 de l’embout du catalyseur selon le procédé selon l’invention.
[0042] La comparaison des thermographies des Fig 3A et Fig 3B montre un effet similaire en présence d’une climatisation : la température de la zone centrale de diffusion du brûleur diminue de 357°C (pour un traitement avec la composition catalytique témoin) à 318°C lorsque l’on traite les faces 100, 101 et 102 de l’embout du catalyseur selon le procédé selon l’invention.
[0043] Grâce à l’application selon le procédé de l’invention de la composition catalytique présentant une viscosité dynamique qc de 15 mPa.s. à 20°C, le catalyseur pénètre moins profondément à l’intérieur du brûleur, de sorte que la température de la zone centrale de diffusion du brûleur est moins élevée que si l’on avait appliqué la cornposition catalytique témoin.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Procédé de dépôt d’un catalyseur à la surface d’un brûleur à combustion catalytique, ledit brûleur à combustion catalytique étant constitué d’un matériau poreux et comprenant : un embout (1) avec une partie supérieure (10) et une partie inférieure (11), ladite partie supérieure (10) présentant une paroi périphérique latérale comportant une face intérieure (100) délimitant une cavité, une face extérieure (101) de forme essentiellement cylindrique, et une face supérieure en forme de couronne (102), et un manchon (2) disposé dans le prolongement de la partie inférieure (11) dudit embout (1), et comportant une cavité adaptée à enserrer une mèche destinée à amener au brûleur une composition combustible, ledit procédé comprenant : A) une étape d’imprégnation de ladite face extérieure (101) et, soit de ladite face intérieure (100), soit de ladite couronne (102) de l’embout (1), soit de ladite face intérieure (100) et de ladite couronne (102), par une composition catalytique contenant au moins un catalyseur appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments ; B) une étape de traitement thermique dudit brûleur ainsi imprégné du catalyseur jusqu’à une température Ta d’au moins 450°C ; ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite composition catalytique est un fluide non newtonien présentant, avant application sur l’embout (1), une viscosité dynamique qc d’au moins 15 mPa.s. à 20°C. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, selon lequel ladite composition catalytique comprend : entre 1 % et 5 % en poids par rapport au poids total de la composition catalytique d’un catalyseur choisi parmi les métaux appartenant aux groupes 9 ou 10 du tableau de classification périodique des éléments, et entre 0,2% et 2% en poids par rapport au poids total de la composition catalytique d’un composé apte à augmenter la résistance à l’écoulement de ladite composition catalytique. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, selon lequel ledit composé apte à augmenter la résistance à l’écoulement d’un polymère dérivé du glucose ou un polymère dérivé de l’oxyde d’éthylène. [Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel l’étape B) de traitement thermique comprend un maintien à la tem- pérature Ta pendant au moins 3 heures. [Revendication 5] Brûleur à combustion catalytique revêtu d’un catalyseur déposé conformément au procédé tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. [Revendication 6] Flacon (20) à combustion catalytique, adapté à contenir un liquide combustible (30) et à recevoir au niveau de son goulot (50) un brûleur à combustion catalytique recevant une mèche (40) trempant dans ledit liquide (30), caractérisé en ce que ledit flacon (20) est équipé d’un brûleur (10) tel que défini selon la revendication 5. 1/2
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