FR3095604A1 - Dispositif de génération de gouttelettes à partir d’un liquide, comprenant des moyens de stérilisation de ce liquide - Google Patents

Dispositif de génération de gouttelettes à partir d’un liquide, comprenant des moyens de stérilisation de ce liquide Download PDF

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Abstract

Ce dispositif de génération de gouttelettes à partir d’un liquide comporte un corps creux (1) délimitant une enceinte de génération, des moyens (3,40) de génération de gouttelettes à partir d’un jet de liquide s’écoulant à l’intérieur de ladite enceinte, ces moyens de génération étant pourvus d’au moins un orifice (31) d’admission de liquide et d’au moins un orifice (30) de sortie de liquide, des moyens de diffusion de gouttelettes d’un brouillard, formé à partir dudit jet, ainsi que des moyens de stérilisation dudit liquide. Selon l’invention, les moyens de stérilisation (6) comprennent des moyens de stérilisation par rayonnement ultraviolet, de préférence par rayonnement ultraviolet de type C. Par conséquent le dispositif de l’invention assure une stérilisation fiable du liquide, tout en présentant une structure relativement simple et un coût énergétique peu élevé. Figure 6.

Description

Dispositif de génération de gouttelettes à partir d’un liquide, comprenant des moyens de stérilisation de ce liquide
L’invention concerne les dispositifs, plus particulièrement de petite taille, aptes à générer un brouillard de micro-gouttelettes d’un liquide, par exemple d’eau, dans le but de rafraîchir l’atmosphère. L’invention trouve son application principale à de tels dispositifs, qui peuvent être montés dans un véhicule pour humidifier et rafraîchir l’air et le rendre agréable à respirer. Néanmoins, ces dispositifs peuvent également être installés dans d’autres environnements, comme sur un étal pour humidifier et rafraîchir des produits frais exposés à la vente. Ils peuvent également être utilisés, afin d’assurer une régulation d’humidité dans les endroits confinés.
De tels systèmes sont connus en tant que tels. Le brevet EP 0 691 162 décrit un système de nébulisation avec une buse de concentration dans laquelle un élément piézoélectrique immergé dans l’eau génère un brouillard de gouttelettes d’eau à la sortie d’une buse qui concentre les ultrasons générés par ledit élément piézo-électrique en son point de sortie ; le brouillard est ensuite emporté par un courant d’air généré par un ventilateur. Cette buse est en règle générale disposée verticalement, avec la sortie focalisante pointant vers le haut ; la buse peut aussi être inclinée, par exemple à 45°.
Un inconvénient des dispositifs de génération de gouttelettes réside dans le fait que le liquide qui les alimente provient en général d’un réservoir de stockage, dans lequel ce liquide peut stagner pendant de longues périodes quand le nébuliseur n’est pas utilisé. Un développement de microorganismes, en particulier de bactéries, risque de la sorte d’avoir lieu, conduisant au dégagement de mauvaises odeurs et/ou générant un risque sanitaire.
Pour pallier cet inconvénient, de nombreuses solutions ont déjà été proposées comme l’utilisation de liquide stérilisé. Cette solution est néanmoins coûteuse. Il a également été proposé d’utiliser des filtres. Cependant, cette solution ne fait que bloquer les microorganismes. Par ailleurs, elle implique des maintenances régulières étant donné que les filtres sont susceptibles de s’encrasser. Enfin elle est de nature à induire des pertes de charge, ce qui oblige à surdimensionner certains éléments mécaniques, tels que la pompe d’alimentation.
Pour éliminer les microorganismes, il est également connu de procéder à une stérilisation du liquide, en amont de la nébulisation, et/ou d’employer des matériaux et/ou des additifs biocides au contact de l’eau présente dans le dispositif. Il est également connu de faire un traitement du liquide par onde de choc.
Compte tenu de ce qui précède, l’invention vise à remédier à au moins certains des inconvénients de l’art antérieur présenté ci-dessus.
L’invention vise en particulier à proposer un dispositif de génération de gouttelettes, qui est équipé de moyens permettant une stérilisation fiable du liquide alimentant ce dispositif.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif de génération de gouttelettes, dont les moyens de stérilisation sont d’une structure relativement simple et qui présente un prix de revient raisonnable.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif de génération de gouttelettes, dont les moyens de stérilisation possèdent un coût énergétique relativement bas.
OBJETS DE L’INVENTION
Au moins un des objectifs ci-dessus est atteint par l’intermédiaire d’un dispositif de génération de gouttelettes à partir d’un liquide comportant :
  • un corps creux délimitant une enceinte de génération,
  • des moyens de génération de gouttelettes à partir d’un écoulement de liquide à l’intérieur de ladite enceinte, ces moyens de génération étant pourvus d’au moins un orifice d’admission de liquide et d’au moins un orifice de sortie de liquide
  • des moyens de diffusion de gouttelettes d’un brouillard, formé à partir dudit jet, ainsi que
  • des moyens de stérilisation dudit liquide,
ledit dispositif de génération étant caractérisé en ce que les moyens de stérilisation comprennent des moyens de stérilisation par rayonnement ultraviolet, de préférence par rayonnement ultraviolet de type C.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
- le dispositif de génération est un dispositif de nébulisation, les moyens de génération comprenant une buse de nébulisation pourvue dudit au moins un orifice d’admission de liquide et dudit au moins un orifice de sortie de liquide, ainsi qu’un élément d’émission d’ondes acoustiques dans ledit liquide, notamment de type piézo-électrique, ledit élément d’émission étant prévu à l’opposé dudit orifice de sortie de ladite buse,
- les moyens de stérilisation par rayonnement comprennent au moins une source d’émission desdits rayons, lesdites sources comprenant des diodes électroluminescentes (LED).
- les moyens de stérilisation comprennent au moins un organe de stérilisation, en particulier au moins deux organes de stérilisation agencés afin d’optimiser la réflexion dudit rayonnement, notamment répartis régulièrement de manière angulaire par rapport à l’axe principal du dispositif.
- au moins un organe de stérilisation s’étend à travers une plaque de fermeture, cette plaque de fermeture obturant une ouverture dudit corps.
- les parois en regard de la plaque de fermeture, de la buse de nébulisation et du corps principal délimitent une zone de mise en pression du liquide, encore dénommée bac à buse.
- la surface active du ou de chaque organe de stérilisation débouche dans le volume intérieur dudit bac à buse.
- chaque organe de stérilisation est fixé, en particulier par soudure, contre un tronçon de circuit imprimé rapporté contre la plaque de fermeture, à l’opposé de l’enceinte de génération.
- ledit tronçon de circuit imprimé comprend des moyens de dissipation de la chaleur.
- ledit tronçon de circuit imprimé est équipé d’au moins un capteur, permettant de mesurer la température de chaque organe de stérilisation.
- au moins un organe de stérilisation s’étend à travers une paroi périphérique dudit corps.
- au moins un organe de stérilisation est apte à stériliser une zone située en aval desdits moyens de génération de gouttelettes dans laquelle s’écoule un mélange d’air et de gouttelettes de liquide.
- un même organe de stérilisation (206) est apte à stériliser, d’une part, une première zone (205) située en amont des moyens de génération de gouttelettes (203) dans laquelle du liquide s’écoule et, d’autre part, une seconde zone (216) située en aval desdits moyens de génération de gouttelettes dans laquelle s’écoule un mélange d’air et de gouttelettes de liquide.
- chaque organe de stérilisation débouche à la fois dans le volume intérieur du bac à buse et dans l’enceinte, en aval de la sortie de liquide.
- au moins un organe de stérilisation s’étend à travers une paroi périphérique de la buse de nébulisation.
- au moins une paroi de fixation est opaque à l’égard du rayonnement, et il est prévu des moyens de fixation permettant de fixer l’organe de stérilisation dans la paroi, de sorte que la face active de l’organe de stérilisation est située directement en regard du liquide.
- au moins une paroi de fixation est transparente à l’égard du rayonnement, et il est prévu des moyens de fixation permettant de fixer l’organe de stérilisation sur la face de la paroi opposée au liquide.
- au moins une paroi de fixation est réfléchissante à l’égard du rayonnement, de manière à améliorer la propagation du rayonnement.
- il est prévu des moyens de mesure de la température du liquide, au voisinage d’au moins un organe de stérilisation, ainsi que des moyens de commande, qui sont aptes à arrêter ledit organe de stérilisation si la valeur mesurée de la température est supérieure à un seuil prédéterminé.
- il est prévu des moyens de mesure d’une valeur représentative de l’efficacité de l’organe de stérilisation, en particulier de son irradiance, ainsi que des moyens d’alerte, qui sont aptes à alerter un opérateur si la valeur mesurée de l’efficacité est inférieure à un seuil prédéterminé.
- Le dispositif de génération est un dispositif de brumisation, les moyens de génération de gouttelettes comprenant des moyens de brumisation, en particulier en particulier au moins une buse de brumisation prolongeant une rampe d’écoulement de liquide, ces moyens de brumisation étant mis en communication avec une arrivée de liquide sous pression.
- Chaque organe de stérilisation est reçu dans une ouverture, ménagée dans la rampe d’écoulement, en particulier sensiblement en regard d’une buse de brumisation respective.
L’invention a également pour objet une utilisation du dispositif de génération de gouttelettes sur un étal de marchandises, en particulier pour humidifier et rafraîchir des produits frais destinés à la vente, ou bien dans une installation de stockage agroalimentaire, notamment une cave à fromage ou une cave à vin, afin d’éviter une contamination par des levures.
L’invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels :
est une vue de face, illustrant un dispositif de nébulisation conforme à l’invention.
est une vue de dessus, illustrant ce dispositif de nébulisation.
est une vue en bout, illustrant ce dispositif de nébulisation.
est une vue en coupe, selon la ligne 4 4 à la figure 2.
est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon la ligne 5 5 à la figure 3.
est une vue en perspective, illustrant de manière éclatée les différents éléments mécaniques constitutifs du dispositif des figures précédentes.
est une vue schématique, illustrant des moyens de mesure de la température de liquide, appartenant au dispositif de l’invention.
est une vue schématique, analogue à la figure 6, illustrant des moyens de mesure de l’efficacité de diodes électroluminescentes, appartenant au dispositif de l’invention.
est une vue en perspective, analogue à la figure 6, illustrant de manière éclatée les différents éléments mécaniques constitutifs d’un dispositif, conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention.
est une vue en bout, analogue à la figure 3, illustrant le dispositif de la figure 9.
est une vue en coupe, analogue à la figure 5, illustrant à plus grande échelle le dispositif des figures 9 et 10.
est une vue en perspective, analogue aux figures 6 et 9, illustrant de manière éclatée les différents éléments mécaniques constitutifs d’un dispositif, conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention.
est une vue en coupe, analogues aux figures 5 et 11, illustrant à plus grande échelle le dispositif de la figure 12.
est une vue en perspective, illustrant les différents éléments mécaniques constitutifs d’un dispositif, conforme à un quatrième mode de réalisation de l’invention.
est une vue en perspective, coupée selon un plan longitudinal médian, illustrant le dispositif de la figure 14.
est une vue de dessus, coupée selon le même plan que sur la figure 15, illustrant le dispositif des figures 14 et 15.
est une vue en bout, illustrant le dispositif des figures 14 à 16.
Les figures 1 à 8 illustrent un dispositif de génération de gouttelettes conforme à un premier mode de réalisation de l’invention, lequel est un dispositif de nébulisation désigné dans son ensemble par la référence I. Ce dispositif I comprend tout d’abord un corps creux allongé 1, qui délimite une enceinte de nébulisation. On note A1 l’axe longitudinal principal de ce corps et de cette enceinte, lequel correspond à l’axe de la buse équipant le dispositif, comme on le verra ci-après. Cet axe principal A1 est sensiblement horizontal, dans l’exemple illustré. Cependant, comme cela sera expliqué dans ce qui suit, cet axe peut être oblique ou vertical. En effet, grâce à une alimentation en liquide avantageusement assurée au moyen d’une pompe, il n’y a pas de contraintes sur l’angle d’inclinaison du dispositif, du moment que la buse qui va être décrite ci-dessous est maintenue pleine de liquide. Dans ce qui suit les termes « avant » et « arrière », synonymes des termes respectivement « aval » et « amont », sont définis en référence à l’écoulement de fluide dans le corps creux.
Le corps 1 est ouvert dans sa partie amont, à savoir qu’il délimite une ouverture frontale 10 bordée par une couronne d’extrémité 11. Cette dernière permet la fixation d’une plaque 2, avec interposition d’un joint torique 12. Cette plaque est avantageusement fixée sur le corps de façon amovible, dans l’exemple illustré par vissage. À cet effet, le corps comporte des raccords 13, coopérant avec des raccords 20 en regard prévus sur la plaque, grâce à des vis 21. À titre de variante, on peut prévoir tout autre type de fixation amovible.
Au voisinage de son extrémité amont, le corps comprend un rebord 14 faisant saillie radialement vers l’intérieur. Ce rebord délimite une cheminée 15, destinée à coopérer avec une buse 3 décrite ci-après. Sur sa face amont, ce rebord 14 délimite un bac qui va être détaillé dans ce qui suit, alors que, sur sa face aval, il définit une gouttière périphérique 16.
La buse 3, de type connu en soi, possède une paroi latérale interne, qui délimite un volume intérieur apte à contenir le liquide à pulvériser. La section transversale intérieure de cette paroi présente un rétrécissement progressif en direction d’un orifice 30 de sortie du liquide. De manière également classique, la buse 3 comporte au moins un orifice d’admission de liquide permettant d’admettre le liquide à pulvériser dans le volume intérieur de la buse. On peut notamment prévoir des trous d’admission de liquide, ou bien un décalage vertical de la buse, maintenue par une première extrémité, qui permet une admission annulaire de liquide sur toute la partie située à l’extrémité opposée de cette buse. De manière préférée, une pluralité d’orifices d’admission sont aménagés autour de l’axe longitudinal de la buse, dans une zone proche de l’élément céramique piézo-électrique. Dans le présent exemple de réalisation, on retrouve quatre orifices d’admission 31 régulièrement répartis à la périphérie de la buse. La section d’admission de la buse, à savoir la somme des surfaces des orifices d’admission, est avantageusement supérieure à la section de l’orifice de sortie, de préférence au moins trois fois supérieure, afin de prévenir un manque d’eau et d’éviter le phénomène de cavitation dans la buse.
Cette buse 3 délimite un premier épaulement périphérique 32, qui est tourné vers l’amont et qui est destiné à coopérer avec la plaque 2 décrite ci-dessus. Elle délimite un second épaulement périphérique 33, qui est tourné vers l’aval et qui est destiné à coopérer avec la cheminée précitée 15, avec interposition d’un joint 34. Cette buse est donc coincée entre cette plaque 2 et cette cheminée 15, tout en pouvant aisément être désolidarisée vis-à-vis de ces éléments.
Il est en outre prévu un support, désigné dans son ensemble par la référence 4, qui est de type connu en soi. Sur ce support est monté un actionneur 40, qui est notamment de type piézo-électrique, typiquement réalisé en un matériau céramique, dont la structure est également connue en soi. Ce support est fixé sur la plaque 2, avantageusement de manière amovible grâce à des vis 41. Comme le montre notamment la figure 3, la plaque est pourvue d’un téton 44, permettant l’arrivée de liquide dans le volume intérieur de la buse, à partir d’un réservoir de stockage extérieur non représenté. De façon avantageuse, on peut prévoir d’utiliser une pompe également non représentée, intercalée entre ce réservoir et le téton 44.
L’élément piézo-électrique 40 est apte à émettre des ondes acoustiques dans le liquide. La paroi interne de ladite buse est typiquement en un matériau dur apte à réfléchir les ondes acoustiques générées par ledit élément piézo-électrique 40. Un tel matériau présente typiquement une impédance acoustique, qui est suffisamment différente de celle de l’eau afin de réfléchir les ondes acoustiques. La forme convergente des parois internes de la buse 3 est déterminée de manière à faire focaliser les ondes acoustiques ultra-soniques à un endroit proche de la partie centrale de l’orifice de sortie 30. Cela permet de concentrer les ondes acoustiques, de manière à générer un brouillard de micro-gouttelettes du liquide à pulvériser lorsque la buse est remplie de liquide et lorsque la céramique émet des ondes acoustiques de fréquence et intensité appropriées. La forme convergente des parois internes de la buse est avantageusement parabolique, ce qui améliore le rendement. De manière préférée, la forme des parois internes de la buse 3 montre une symétrie radiale.
D’une manière générale, l’élément céramique piézo-électrique est de préférence de forme cylindrique, typiquement une plaquette de forme circulaire. A titre d’exemple non limitatif, il peut avoir un diamètre compris entre 10 mm et 30 mm, notamment entre 20 mm et 25 mm. L’orifice de sortie 30 a de préférence une forme circulaire. Dans un mode de réalisation, son diamètre est compris entre 2 et 10 mm, et avantageusement entre 4 et 6 mm. La hauteur intérieure de la buse est typiquement comprise entre 20 mm et 50 mm, typiquement voisine de 30 mm, sachant que cette distance correspond au champ proche des ultrasons générés par la céramique piézo-électrique.
Les parois en regard respectivement du rebord 14, de la plaque 2 et de la buse 3 délimitent une zone 5 de mise en pression pour le liquide, encore appelée bac à buse. En service, cette zone 5 est en permanence remplie de liquide, ce qui garantit un fonctionnement optimal de l’élément piézoélectrique, même dans des conditions perturbées. De plus, cette zone de mise en pression communique avec le volume intérieur de la buse, via les orifices d’admission 30. La présence de la plaque d’extrémité est avantageuse, puisqu’elle permet tout d’abord de fermer la zone de mise en pression avec une étanchéité particulièrement satisfaisante. De plus, elle assure une fixation amovible de l’élément piézoélectrique, lequel est fixé à l’extérieur de cette plaque et peut donc être remplacé de manière simple et rapide.
Cette zone de mise en pression est alimentée en liquide grâce au téton précité 44, depuis un volume de collecte non représenté. La géométrie, les dimensions et l’emplacement de ce volume de collecte sont choisis en fonction de l’environnement, dit cible, dans lequel est implanté le dispositif de nébulisation selon l’invention. Ce dispositif peut par exemple être placé dans l’habitacle d’un véhicule automobile, notamment dans une installation d’aération. Grâce aux microgouttes de liquide produites par le dispositif de nébulisation et projetées dans l’habitacle grâce à l’installation d’aération, on peut rafraîchir ce dernier et/ou diminuer la sensation d’assèchement produit par un éventuel dispositif de climatisation. À titre de variante, le dispositif de l’invention peut être installé dans une installation de stockage agroalimentaire, comme une cave à fromage ou une cave à vin. Dans ces conditions, il permet d’éviter la contamination par les levures. À titre de variante supplémentaire le dispositif de l’invention peut également être installé sur un étal de marchandises, typiquement pour humidifier et rafraîchir des produits frais destinés à la vente. La circulation de liquide, depuis le volume de collecte en direction de la zone de mise en pression 5, est assurée de manière classique par tous moyens appropriés. On peut en particulier prévoir au moins une pompe de type connu, qui n’est pas représentée sur les figures.
La fréquence d’ultrasons est avantageusement comprise entre 1,3 MHz et 3 MHz, notamment entre 1,7 MHz et 2,4 MHz. L’élément piézo-électrique peut typiquement absorber une puissance électrique importante, dont une fraction est rendue sous forme d’énergie acoustique transmise au liquide, le reste étant dissipé sous forme thermique. On notera que, en service, une des faces de l’élément piézo-électrique est constamment recouverte par le liquide ce qui évite la détérioration de celui-ci, du fait d’une éventuelle surchauffe.
Lorsque l’élément piézo-électrique fonctionne à sec même pour une très courte durée, il risque d’être endommagé ou même être détruit. Pour éviter cela, on prévoit avantageusement des moyens permettant d’empêcher que ledit élément piézoélectrique ne fonctionne (i.e. n’émette pas d’ondes acoustiques ou seulement des ondes acoustiques de très faible puissance) que lorsque l’élément piézo-électrique n’est pas immergé dans le liquide à pulvériser. Ces moyens, qui ne sont pas représentés sur les figures, peuvent prendre différentes formes.
De manière générale, on peut prévoir au moins un moyen de détection du manque de liquide et/ou un moyen de détection de l’échauffement de l’élément piézo-électrique et un moyen de rétroaction sur l’alimentation électrique dudit élément piézo-électrique. Ledit moyen de détection du manque de liquide peut être un capteur de niveau, un capteur à ultrasons, ou un capteur de présence qui coupe ou régule le fonctionnement de l’élément piézo-électrique. Ce capteur peut être un capteur optique ou un capteur capacitif ou encore un capteur inductif. Ce capteur peut être placé en tout emplacement approprié, dans le dispositif de nébulisation ou à sa périphérie.
Ledit moyen de détection du manque de liquide peut être un capteur qui détecte la présence du jet de liquide en sortie de l’orifice de sortie de la buse. Ce moyen est moins préféré car il entraîne un retard dans la détection d’un défaut d’immersion dudit élément piézo-électrique. Ledit moyen de détection du manque de liquide peut être un capteur de pression dans la buse et/ou à la sortie de la pompe de circulation. Un autre moyen pour détecter le manque de liquide dans la buse est un détecteur de la température à la surface et/ou à l’intérieur dudit élément piézo-électrique, ce qui permet de détecter l’échauffement rapide dudit élément piézo-électrique avant qu’il n’ait subi des dégâts importants.
Selon une caractéristique essentielle de l’invention, le dispositif de génération comprend un ou plusieurs organes de stérilisation dudit liquide, utilisant le rayonnement. De manière générale, ces rayons sont avantageusement des rayons UV, c’est-à-dire, des rayons présentant une longueur d’onde située entre 100 et 380 nm (nanomètres). Lesdits rayons sont en particulier configurés pour purifier le liquide par photolyse, par exemple à l’aide de rayons de type UVC. Ce type de rayonnement permet de détruire l’ADN et, par conséquent, tout type d’organismes vivants comme des microorganismes, du type bactéries. Cela permet par conséquent de garantir l’innocuité des gouttelettes, générées par le dispositif conforme à l’invention.
Le ou lesdits organes de stérilisation comprennent typiquement une ou des sources d’émission desdits rayons. Lesdites sources comprennent préférentiellement des diodes électroluminescentes. Il s’agit, par exemple, de diodes électroluminescentes émettant des rayons UVC, notamment de 254 ou 280 nm de longueur d’onde. Pour leur fonctionnement, le dispositif conforme à l’invention pourra en outre comprendre un circuit d’alimentation électrique. Lesdites diodes électroluminescentes sont configurées pour émettre des rayons selon une distribution répartie autour d’un axe d’émission.
Avantageusement, lesdits organes de stérilisation sont adaptés pour autoriser la distribution d’une dose de rayon d’au moins 10, voire 16 mW.s/cm2 au point du volume de stérilisation le plus éloigné des sources selon leur axe d’émission.
Le ou lesdits organes de stérilisation sont avantageusement configurés pour émettre lesdits rayons de façon continue, pendant le temps de stérilisation choisi. Alternativement ou cumulativement, ces organes sont configurés pour émettre leurs rayons lorsque le nébuliseur est actionné. L’avantage d’une telle solution est une consommation de courant électrique réduite au minimum requis. L’arrêt du dispositif peut être piloté par un capteur de température ou encore par un capteur permettant de contrôler la présence de liquide. On citera, à titre d’exemples non limitatifs, un capteur inductif, capacitif ou encore à ultrasons.
Dans l’exemple illustré, la plaque de fermeture 2 est équipée de plusieurs organes de stérilisation, qui sont prévus au nombre de quatre en étant répartis régulièrement de façon angulaire. Cette répartition angulaire régulière est avantageuse, dans la mesure où elle assure une irradiation complète du volume à traiter, en évitant d’éventuelles zones d’ombre. Chaque organe de stérilisation, désigné dans son ensemble par la référence 6, est de type connu en soi. Il comprend une source de rayonnement 60, de type diode électroluminescente (encore appelé LED), qui est alimentée par un connecteur 62 relié à une source de courant électrique non représentée. Le positionnement optimal de l’ensemble des diodes pourra être calculé, en fonction de la géométrie du générateur.
La figure 7 illustre l’intégration de cet organe de stérilisation, à l’intérieur de la paroi de la plaque 2 appartenant au dispositif conforme à l’invention. Chaque organe de stérilisation est fixé sur la plaque 2, par tous moyens appropriés assurant en particulier une étanchéité vis-à-vis du liquide. Dans l’exemple illustré, chaque organe 6 s’étend dans un passage respectif 23, ménagé dans la plaque. On note, sur cette figure 7, la face 61 dite active de l’organe de stérilisation, laquelle permet la diffusion des rayons de stérilisation. Le diamètre de cette face active 61 est typiquement voisin de quelques millimètres, en particulier entre 5 et 6 millimètres.
Sur cette même figure 7, on a illustré un capteur de température 64, qui est immergé en service dans le liquide. De façon avantageuse, la distance d64 entre la face active et ce capteur est comprise entre 10 et 50 mm. Ce capteur est relié, via une ligne 66, à une unité de commande 68, qui est reliée à son tour par une ligne supplémentaire avec la source électrique 70 de l’organe de stérilisation. Lorsque la température mesurée par le capteur dépasse une valeur prédéterminée, l’unité de commande ordonne l’arrêt de l’organe de stérilisation. La température du liquide a alors tendance à diminuer puis, lorsque cette température passe à nouveau au-dessous du seuil précité, le capteur en informe l’unité de commande, laquelle ordonne l’activation de l’organe de stérilisation.
La figure 8 illustre une autre variante avantageuse de l’invention. Sur cette figure le dispositif comprend un capteur supplémentaire 72, permettant de mesurer une valeur représentative de l’efficacité de l’organe de stérilisation, notamment son irradiance. Ce capteur est relié, via une ligne 74, à une alarme 76. Lorsque le capteur détecte que la valeur instantanée de l’efficacité passe au-dessous d’un seuil prédéterminé, il déclenche l’alarme. Selon une première possibilité, cette information est directement transmise à l’opérateur, qui peut alors procéder au changement de l’organe de stérilisation. À titre d’alternative on peut prévoir que cette information est transmise à la carte électronique servant au pilotage, qui peut prendre l’initiative d’arrêter le dispositif de manière préventive.
Comme le montrent notamment les figures 1, 2 et 6, le dispositif de nébulisation conforme à l’invention comprend d’autres éléments mécaniques, qui sont de type connu en soi. Il s’agit en particulier d’un ventilateur 80, permettant de faciliter l’écoulement des gouttelettes générées par la buse de nébulisation. En aval du dispositif, il est prévu une tubulure 82 permettant l’évacuation d’une majeure partie du jet de liquide, ainsi qu’une branche 84 de diffusion des gouttelettes du brouillard, formé à partir de ce jet de liquide. Ce ventilateur, cette tubulure et cette branche sont par exemple conformes à l’enseignement de WO 2019/048763, au nom de la demanderesse.
À titre de variante, ces éléments mécaniques peuvent être de type différent, sans sortir du cadre de la présente invention. On peut en particulier prévoir plusieurs branches de diffusion, dont chacune est analogue à celle 84. Ces branches sont avantageusement réparties autour d’une tubulure centrale, analogue à celle 82, selon l’enseignement de WO 2019/048761 au nom de la demanderesse.
Les figures 9 à 11 illustrent un deuxième mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures les éléments mécaniques analogues à ceux des figures 1 à 8 y sont affectés des mêmes numéros de référence, augmentés du nombre 100.
Le dispositif II des figures 9 à 11 diffère de celui I des figures 1 à 8, en particulier en ce qui concerne l’intégration des organes de stérilisation. Dans ce deuxième mode de réalisation, les organes de stérilisation 106 sont fixés, typiquement par soudure, sur un tronçon 190 de circuit imprimé de type PCB (Printed Circuit Board). Comme le montre notamment la figure 9, ce tronçon 190 est échancré, de manière à assurer le passage du support 104, ainsi que du téton 144. Ce tronçon 190 délimite sensiblement un anneau de type ouvert, à savoir que les extrémités en regard de cet anneau délimitent un intervalle de passage pour le téton précité.
Les organes de stérilisation 106 sont par ailleurs introduits dans des passages 123, ménagés dans la plaque de fermeture 102. On prévoit en outre avantageusement un joint torique non représenté, qui est insérée dans une gorge de manière à assurer l’étanchéité de la diode au sein de son logement. La fixation entre le corps 101, la plaque 102 et l’anneau 190 est assurée par des vis 121, comme dans le premier mode de réalisation. À cet effet, l’anneau 190 est percé de trous 191, qui sont traversés par les vis 121. Comme dans le premier mode de réalisation, la surface active 161 de l’organe de stérilisation débouche dans le bac à buse 105.
Cet anneau 190 est équipé de deux fils non représentés, de polarités opposées, qui sont reliés à des pistes conductrices également non représentées, de façon connue en soi. Ces fils sont destinés à l’alimentation des diodes 160, ces dernières étant par exemple montées en parallèle. Ce mode de réalisation est avantageux, dans la mesure où ces deux fils sont suffisants pour un nombre quelconque de diodes. Cela permet de simplifier la structure globale du dispositif, tout en réduisant d’éventuels risques électriques dus à la présence d’un nombre élevé d’éléments conducteurs.
Selon une caractéristique avantageuse de ce mode de réalisation, l’anneau 190 est équipé de moyens de dissipation de la chaleur. Ces derniers, qui sont de tout type approprié, sont par exemple formés par des ailettes non représentées. Ces dernières sont avantageusement réalisées dans un matériau dissipant la chaleur, comme par exemple de l’aluminium. Dans cet esprit ces ailettes sont par exemple directement rapportées sur la face libre d’un circuit imprimé de type classique, de manière à augmenter la surface d’échange avec l’air ambiant.
On peut également prévoir d’équiper cet anneau au moyen d’un capteur, apte à mesurer la température au niveau de chaque diode. Dans le cas d’une surchauffe intempestive, par exemple si le niveau de liquide est insuffisant dans le dispositif, cette surchauffe est détectée par le capteur qui commande l’arrêt de chaque diode, de manière à éviter de détériorer cette dernière. À titre d’exemples non limitatifs, la température de sécurité peut être définie comme égale à 35 °C.
Les figures 12 et 13 illustrent un troisième mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures les éléments mécaniques analogues à ceux des figures 1 à 8 y sont affectés des mêmes numéros de référence, augmentés du nombre 200.
Le dispositif III des figures 12 et 13 diffère de celui I des figures 1 à 8, en particulier en ce qui concerne l’intégration des organes de stérilisation. Dans ce troisième mode de réalisation, les organes de stérilisation 206 sont intégrés dans la paroi périphérique du corps 201. De façon plus précise, ces organes de stérilisation s’étendent dans des passages 223, ménagés dans le rebord 214. De la sorte, leur surface active 261 débouche à la fois dans la zone de mise en pression 205 et dans la gouttière 216. Par conséquent, le liquide peut être purifié à deux endroits différents du dispositif.
Le mode de réalisation de ces figures 12 et 13 présente des avantages spécifiques. En effet un unique organe de stérilisation 206 est apte à purifier, d’une part, la zone amont 205 où s’écoule du liquide seul et, d’autre part, la zone aval 216 où s’écoule un mélange d’air et de gouttelettes de liquide. On notera que la profondeur de pénétration du rayonnement ultraviolet, notamment de type C, est nettement supérieure dans l’air que dans le liquide. Par conséquent, le traitement permis par l’organe de stérilisation est bien plus efficace dans l’air, à savoir au sein de la zone 216.
À titre de variante supplémentaire, non représentée, on peut prévoir que la face active d’au moins un organe de stérilisation débouche uniquement au sein d’une zone, dans laquelle s’écoule un mélange d’air et de gouttelettes. Dans ce cas cet organe de stérilisation permet de purifier uniquement ladite zone.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté, on peut également prévoir que chaque organe de stérilisation est directement intégré dans la paroi de la buse. De la sorte, la surface active de cet organe de stérilisation débouche directement dans le volume intérieur de cette buse.
On notera également que chacun des modes de réalisation qui sont décrits ci-dessus comme alternatives au mode de réalisation des figures 1 à 8, peut être équipé avec au moins un des capteurs, qui sont décrits aux figures 7 et 8.
Dans les différents modes de réalisation ci-dessus, chaque organe de stérilisation est fixé sur une paroi qui est opaque à l’égard du rayonnement. À titre de variante, on peut prévoir de réaliser au moins une paroi du dispositif en un matériau, qui est transparent vis-à-vis des rayonnements, à savoir qui autorise le passage d’une partie substantielle de ce rayonnement. Un tel matériau sera par exemple du quartz, du plexiglas ® ou encore du verre. Dans ce cas, seules les parois internes sont avantageusement transparentes, alors que les parois externes ne sont en revanche pas transparentes, de manière à éviter de diriger le rayonnement vers l’utilisateur. L'organe de stérilisation est alors fixé par tous moyens appropriés, par exemple par assemblage mécanique.
Les figures 14 à 17 illustrent un quatrième mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures les éléments mécaniques analogues à ceux des figures 1 à 8 y sont affectés des mêmes numéros de référence, augmentés du nombre 300.
Le dispositif de génération, illustré sur ces figures 14 à 17, est un dispositif de brumisation IV. Les moyens de génération de gouttelettes comprennent une rampe 301 d’écoulement de liquide, mise en communication avec une arrivée de liquide sous pression non représentée. De façon connue en soi, cette pression est supérieure à 3 bars, en particulier à 4 bars. Selon une première possibilité connue, le liquide est directement alimenté par le réseau, à une pression typiquement voisine de 6 à 7 bars. À titre d’alternative également connue, ce liquide peut être alimenté au moyen d’une pompe, à une pression nettement plus élevée typiquement voisine de 100 bars.
Cette rampe allongée 301, dont on note A301 l’axe longitudinal, débouche latéralement dans des buses de brumisation 303 disposées les unes derrière les autres. On note A303 l’axe principal de chacune de ces buses, lequel est perpendiculaire à l’axe longitudinal de la rampe. On note 331 l’orifice d’entrée de chaque buse, ainsi que 330 son orifice de sortie. De manière générale, le diamètre de cet orifice de sortie est typiquement compris entre 0.1 et 1 mm, cette section étant d’autant plus grande que la pression d’alimentation est basse. Par ailleurs les gouttelettes ainsi générées, qui sont matérialisées schématiquement par la référence G sur la figure 16, possèdent typiquement un diamètre compris entre 4 et 15 micromètres, ce diamètre étant d’autant plus grand que la pression d’alimentation est basse. La structure et le fonctionnement, aussi bien de la rampe d’alimentation que des buses de brumisation, sont de type connu en soi de sorte qu’ils ne seront pas décrits plus en détail dans ce qui suit. À titre d’exemples non limitatifs, ils sont par exemple conformes à l’enseignement de US 2000 151 525.
Conformément à l’invention, la rampe 301 est percée de différentes ouvertures 323, permettant le passage d’organes de stérilisation 306, ces derniers étant analogues à ceux décrits en référence aux modes de réalisation précédents. De la sorte, la surface active 361 de ces organes de stérilisation débouche dans le volume intérieur de la rampe, de manière à purifier le liquide s’écoulant dans cette dernière. De manière avantageuse, ces ouvertures 323 sont prévues en regard de l’orifice d’entrée 331 de chaque buse. La fixation de chaque organe de stérilisation 306 est assurée par coincement contre les parois des ouvertures 323, en étant complétée de façon mécanique par un collier 321 de tout type approprié. Ce dernier assure, outre cette fonction de fixation complémentaire, une fonction supplémentaire d’étanchéité.
De manière plus générale, l’invention trouve son application à des dispositifs de génération de gouttelettes, qui sont d’un type différent de celui décrit sur les figures, à savoir différent d’un dispositif de nébulisation. Ce dispositif de génération de gouttelettes peut, entre autres, être de type générateur à membrane ou de type générateur de fontaine acoustique.
L’invention présente de nombreux avantages, vis-à-vis des différentes solutions de l’art antérieur qui ont été présentées ci-dessus. Elle permet tout d’abord une stérilisation fiable du liquide, à partir duquel sont générées les gouttelettes. Par ailleurs, l’invention fait appel à des éléments mécaniques qui, tout en étant efficaces en termes de stérilisation, présentent un coût réduit. Par conséquent, le prix de revient global du dispositif conforme à l’invention est relativement peu élevé. Enfin l’utilisation des organes de stérilisation, conformément à l’invention, n’induit sensiblement aucune perte de charge. Par conséquent, il n’est pas nécessaire de surdimensionner les organes mécaniques associés à ce dispositif, en particulier une éventuelle pompe de circulation.

Claims (15)

  1. Dispositif de génération (I ; II ; III ; IV) de gouttelettes à partir d’un liquide comportant :
    - un corps creux (1 ; 101 ; 201 ; 301) délimitant une enceinte de génération,
    - des moyens (3, 40 ; 103, 140 ; 203, 240 ; 303) de génération de gouttelettes à partir d’un écoulement de liquide à l’intérieur de ladite enceinte, ces moyens de génération étant pourvus d’au moins un orifice d’admission de liquide (31 ; 131 ; 231 ; 331) et d’au moins un orifice de sortie de liquide (30 ; 130 ; 230 ; 330),
    - des moyens de diffusion de gouttelettes d’un brouillard, formé à partir dudit jet, ainsi que
    - des moyens (6 ; 106 ; 206 ; 306) de stérilisation dudit liquide,
    ledit dispositif de génération étant caractérisé en ce que les moyens de stérilisation comprennent des moyens de stérilisation par rayonnement ultraviolet, de préférence par rayonnement ultraviolet de type C.
  2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de génération est un dispositif de nébulisation (I ; II ; III), les moyens de génération comprenant une buse de nébulisation (3 ; 103 ; 203) pourvue dudit au moins un orifice d’admission (31 ; 131 ; 231) de liquide et dudit au moins un orifice de sortie (30 ; 130 ; 230) de liquide, ainsi qu’un élément (40 ; 140 ; 240) d’émission d’ondes acoustiques dans ledit liquide, notamment de type piézo-électrique, ledit élément d’émission étant prévu à l’opposé dudit orifice de sortie de ladite buse.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de stérilisation par rayonnement comprennent au moins une source (60 ; 160 ; 260 ; 360) d’émission desdits rayons, lesdites sources comprenant des diodes électroluminescentes (LED).
  4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de stérilisation comprennent au moins un organe de stérilisation (6 ; 106 ; 206 ; 306), en particulier au moins deux organes de stérilisation agencés afin d’optimiser la réflexion dudit rayonnement, notamment répartis régulièrement de manière angulaire, par rapport à l’axe principal du dispositif.
  5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un organe de stérilisation s’étend à travers une plaque de fermeture (2 ; 102), cette plaque de fermeture obturant une ouverture (10 ; 110) dudit corps.
  6. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel chaque organe de stérilisation (106) est fixé, en particulier par soudure, contre un tronçon de circuit imprimé (190) rapporté contre la plaque de fermeture, à l’opposé de l’enceinte de génération.
  7. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit tronçon de circuit imprimé comprend des moyens de dissipation de la chaleur.
  8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ledit tronçon de circuit imprimé est équipé d’au moins un capteur, permettant de mesurer la température de chaque organe de stérilisation.
  9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un organe de stérilisation (206) s’étend à travers une paroi périphérique dudit corps (201).
  10. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel un même organe de stérilisation (206) est apte à stériliser, d’une part, une première zone (205) située en amont des moyens de génération de gouttelettes (203) dans laquelle du liquide s’écoule et, d’autre part, une seconde zone (216) située en aval desdits moyens de génération de gouttelettes dans laquelle s’écoule un mélange d’air et de gouttelettes de liquide.
  11. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un organe de stérilisation s’étend à travers une paroi périphérique de la buse de nébulisation.
  12. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est prévu des moyens (64) de mesure de la température du liquide, au voisinage d’au moins un organe de stérilisation, ainsi que des moyens de commande (68), qui sont aptes à arrêter ledit organe de stérilisation si la valeur mesurée de la température est supérieure à un seuil prédéterminé.
  13. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est prévu des moyens (72) de mesure d’une valeur représentative de l’efficacité de l’organe de stérilisation, en particulier de son irradiance, ainsi que des moyens d’alerte (74), qui sont aptes à alerter un opérateur si la valeur mesurée de l’efficacité est inférieure à un seuil prédéterminé.
  14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de génération est un dispositif de brumisation (IV), les moyens de génération de gouttelettes comprenant des moyens de brumisation, en particulier au moins une buse de brumisation (303) prolongeant une rampe d’écoulement de liquide, ces moyens de brumisation étant mis en communication avec une arrivée de liquide sous pression.
  15. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque organe de stérilisation (306) est reçu dans une ouverture, ménagée dans la rampe d’écoulement, en particulier sensiblement en regard d’une buse de brumisation respective.
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