WO2011138569A1 - Ensemble de purification d'air par photocatalyse - Google Patents

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WO2011138569A1
WO2011138569A1 PCT/FR2011/051033 FR2011051033W WO2011138569A1 WO 2011138569 A1 WO2011138569 A1 WO 2011138569A1 FR 2011051033 W FR2011051033 W FR 2011051033W WO 2011138569 A1 WO2011138569 A1 WO 2011138569A1
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air
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enclosure
filter
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Thomas Kerting
Paolo Bruno
Benjamin Kerting
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Air Sûr
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Definitions

  • the present invention relates to gaseous fluid treatment assemblies, and more particularly to air purification assemblies.
  • the efficiency of purification of the pol luted air is also affected by the maintenance of the air purification unit.
  • An air purification assembly to maintain its maximum efficiency, in fact needs regular maintenance of its various internal parts, which is often not feasible given the complexity of the air purification units.
  • the invention aims to solve the problem mentioned above.
  • an object of the present invention is to provide an air purification assembly effective in terms of destruction of particulate and gaseous pollutants from the treated ambient air while being easy to maintain and compact.
  • Another object of the present invention is to provide an air purification assembly having an improved service life.
  • a last object of the present invention is to provide an air purification assembly with limited cost and easy installation and use.
  • an air purification assembly comprising:
  • An enclosure comprising an air inlet for the passage of polluted air, an air outlet for the passage of purified air and a base provided with a means for making a forced air circulation;
  • a removable cartridge adapted to cooperate with the base in order to be housed in said chamber, said cartridge, adapted to be traversed by the polluted air circulating in the chamber to purify it, comprising at least one consumable photocatalytic cell having a photocatalytic filter and a light source for irradiating said filter.
  • a compact and versatile air purification assembly whose cartridges can be adapted to the air of a place to be purified.
  • the device may comprise one or more of the following features, taken in isolation or in combination technically possible:
  • the cartridge comprises all of the filtration consumables of the purification unit
  • the cartridge comprises a chemical filtration module downstream of the photocatalytic cell, with regard to the circulation of air in the assembly;
  • the cartridge comprises a particulate prefiltration module upstream of the photocatalytic cell, with respect to the circulation of air in the assembly;
  • the cartridge comprises a particulate post-filtration module downstream of the chemical filtration module, with regard to the circulation of air in the assembly;
  • the cartridge having a cylindrical shape the prefiltration module or the chemical filtration module is placed concentrically with the photo-catalysis cell in the cartridge;
  • the cartridge having a cylindrical shape, it further comprises a closure cap at one end, adapted to lock the cartridge on the enclosure;
  • the enclosure having the shape of a rack
  • the cartridge has a shape adapted to be received in said rack
  • the enclosure comprises a protective grid of the cartridge for closing the enclosure;
  • the base comprises at least one motor-fan unit and an electronic control system.
  • Figure 1 shows a side perspective view of an air purification assembly according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows another side perspective view of the air purification assembly of Figure 1 closed;
  • FIG. 3 represents a front perspective view of the air purification assembly of FIG. 1;
  • FIGS. 4a to 4d show the various steps of dismantling a cartridge 30 from the air purification assembly of FIG. 1;
  • FIGS. 5 and 6 are perspective views in longitudinal section of two embodiments of the air purification assembly of Figure 1;
  • FIG. 7 represents a front perspective view of an air purification assembly according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 show the different constituent parts of an air purification assembly 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • this purification assembly 10 is in the form of an enclosure 20 which comprises an air inlet 21 passing through or licking a wall of said enclosure 20 through which the mixture of air and possible pollutants, designated by the letter A in Figure 3, penetrates inside the assembly 10.
  • the enclosure 20 also encloses a base 23 comprising at least means for producing a forced air flow inside the enclosure 20 adapted to the volumes of air to be treated.
  • the assembly 10 further comprises a removable cartridge 30 adapted to cooperate with the base 23 to be housed in said enclosure 20 and adapted to be traversed by the polluted air A to purify it.
  • the cartridge 30 is thus housed in a housing of the enclosure 20 whose shape and dimensions are adapted to receive said cartridge 30 so that it cooperates with the base 23 to pass through the polluted air to purify it.
  • This cartridge 30 through which the forced circulation of polluted air A is organized to purify it comprises filter elements of consumable polluted air, that is to say elements intended to be changed.
  • the filtration means comprise at least one photocatalytic cell having a photocatalytic filter and a light source for irradiating said filter (not visible in Figures 1 to 3).
  • This cartridge 30 will be described later in particular in connection with FIGS. 5 and 6.
  • This purification assembly 1 0 is intended to be fixed by suitable fixing means 40, described later on a flat surface.
  • This base 23 encloses, as illustrated in FIGS. 5 and 6, at least one motor-fan unit 24 for ensuring the circulation of the polluted air A forced through the purification assembly 10 and through the cartridge 30.
  • This group 24 may include one or more fans in the base 23 supplied by suitable means described below to assist in the mixing of polluted air A to be purified through the filter cartridge.
  • This motor-fan unit 24 has a variable speed depending on the needs of the air purification of the place where is placed all, in order to control the flow of air passing through the puriifcation assembly 10.
  • the base 23 comprises an electronic control system 26 (visible in FIGS. 5 and 6) of the air purification assembly 10.
  • This electronic control system may comprise means for starting up the air purification assembly 10.
  • It may also comprise means for automatically triggering said assembly 10 when the air pollution rate of the place in which the assembly 10 is placed reaches a certain pollution threshold, these triggering means being associated with suitable sensors present in the base 23.
  • the enclosure 20 comprises a protective grid 25 intended to close the enclosure 20 and enclose the filter cartridge 30.
  • This protection grid 25, of a shape complementary to that of the section of the enclosure 20, is fixed by any means adapted to the enclosure 20.
  • the enclosure 20 closed by this grid 25 can form a polluted air intake chamber or a purified air outlet chamber respectively upstream and downstream of the filter cartridge 30, with respect to the circulation of the flow. of air A through the assembly 10.
  • This chamber may promote a reduction of the noise caused by forced circulation of the air stream A in the purification unit if it does not reduce the air flow in the assembly 10.
  • the filtering means of the polluted air entering the purification assembly are distributed in several filtering modules arranged successively in the path of the air A to be purified.
  • each filter cartridge 30 may be specific to the air A to be purified.
  • the purification unit 10 comprises filtering modules associated with a particulate mechanical filtration 50 upstream of the photocatalytic cell 60 facing the circulation of air in the cartridge 30, to the photocatalytic cell 60 previously evoked and to a chemical filtration 70.
  • the first filter module 50 comprises a pre-filter 51 intended to trap physical pollutants such as dust or particles placed on the outer circumference of the cartridge 30 upstream of passage openings. polluted air A inside the filter cartridge.
  • a pre-filter 51 is put in place within the enclosure 20 upstream of the fan 24 or downstream of the latter but still upstream of the photocatalytic cell 60.
  • this pre-filter 51 is placed in the filtration cartridge 30 at the level of the polluted air intake, and placed in a concentric manner with the elements of the photo-catalytic cell 60, which will be described more precisely further.
  • This pre-filter 51 has the advantage of maximally trapping the particles before the entry of air A into the phtotocatalytic portion of the filter cartridge and protecting the active sites thereof.
  • This pre-filter 51 may be any adsorbent.
  • An example is an active carbon filter or a high performance HEPA type filter.
  • the first filter module 50 may be formed by a combination of several different filters so that various substances can be removed from the air passing therethrough.
  • the pre-filter 51 has a thickness of the order of 20 mm to 100 mm.
  • FIGS. 3, 5 and 6 show a hollow cylindrical body 31 in which at least one photocatalytic filter 61 and a light source 62 for irradiating said filter.
  • This cartridge 30 is adapted to be fixed removably to the base 23 of the enclosure 20 at one end to cooperate with the motor-fan unit 24.
  • Such a body 31 has a plurality of circular air passage holes 32 at one end of the cylinder and one or more air passage holes (not shown) at the opposite end in communication with the motor group. fan 24.
  • the air passage openings at the level of the fan 24 are polluted air inlet openings A and the air passage openings 32 at the end. opposite of the cylindrical body 31, are purified air outlets to the extent that the forced air flow A, shown by the arrows in the figures, is ensured by fan 24 to one end of the cartridge 30, the air leaving the cartridge 30 at the opposite end and through the protective grid 25 of the enclosure 20.
  • the cartridge 30 further comprises, at the end opposite the motor-fan unit 24, a plug 33 intended to close the cartridge 30, which also serves as a locking support for the cartridge 30 in the enclosure 20, as will be see it later in connection with FIGS. 4a to 4d and support support of one or more light sources 62.
  • This plug 33 further comprises gripping means 34 of the cartridge 30.
  • This cartridge 30 comprises, in its concavity, one or more light sources 62.
  • two parallel light sources 62 extend over the entire length of the cylinder 31 in the center of the latter. They radiate over the entire length of the cylinder 31.
  • the catalytic filter 61 is in the form of a fibrous support coated with a photocatalyst agent.
  • the photocatalytic cell 60 is arranged, facing the circulation of the air A, downstream of the first filter module, concentrically with respect to the latter in FIG. 5, so that intermediate products that can be formed by the prefilter 51 can to be eliminated.
  • Photocatalysis occurs on the surface of the photocatalyst agent, the latter being intended to adsorb and destroy the pollutant gas molecules that pass through the purification unit 10 by virtue of radiation reduction reactions under the effect of radiation. produced by the light source 62.
  • the catalytic filter 61 is placed concentrically with the light sources 62 and extends over the entire length of the cylinder 31.
  • the photocatalytic filter 61 has a shape and dimensions adapted to be housed on the inner circumference of the cylinder 31 of the cartridge 30, along the latter.
  • This overflow surface is air to be puffed and the photocatalytic filter 61 is accentuated by a turbulent airflow that can be created by the presence of the plurality of air inlet orifices 32. polluted inside the cartridge 30, in the variant embodiment of FIG. 6.
  • the photocatalyst agent is titanium dioxide
  • catalysts could be used in the context of the present invention, such as, in particular, other metal oxides, alkaline earth oxides, actinide oxides or rare earth oxides.
  • the support of the photocatalyst agent is a fibrous medium transparent to the radiation used or any other support adapted to photocatalysis.
  • the light sources 62 are able to emit ultraviolet radiation.
  • They may thus include, but not be limited to, a lamp that has been drilled or pleated with a laser beam and a plurality of electroluminescent light-emitting diodes.
  • light sources 62 emit in wavelengths of 254 nm.
  • the light source 62 is capable of emitting a UV power of 10 to 20 mW per cm 2 of irradiated surface.
  • electroluminescent lamps or diodes expend little energy.
  • their consumption is of the order of 4 W to 80 W.
  • the flow of air A through the purification unit 1 0 becomes free of chemical and microbiological pollutants that are present in the ambient air.
  • Photocatalysis removes all components such as volatile organic compounds, odors, ozone, bacteria and molds, viruses, aldehydes, spores, fungi, allergens mites by generating very reactive hydroxyl radicals that attack the organic protection of the cells and completely degrade the chemical components present in the air.
  • the cartridge 30 further comprises, downstream of the photocatalytic cell 60, a third filter module 70 adapted for chemical filtration of the air already treated by photo-catalysis.
  • this module is placed in two different places.
  • an alternative embodiment provides that the chemical filtration module 70 is placed concentrically with the photocatalytic filter 61 in the cartridge 30, between the photocatalytic filter 61 and the inner circumference of the body 31 of the cartridge 30.
  • this chemical filtration module 70 is suitable for carrying out an oxidative chemical filtration which eliminates any emission of aldehydes.
  • a chemical filter comprising an alumina support loaded with 8% potassium permanganate, which quantitatively eliminates formaldehyde and sulfur-containing acids, may be mentioned.
  • the cartridge 30 comprises all the consumable elements of the air purification assembly 10, that is to say it integrates a plurality of efficient technologies for the treatment of different classes. air pollutant from the indoor habitat where is placed the air purification assembly 10.
  • the photocatalytic cell 60 can integrate the photocatalytic cell 60 but also a prefiltration module 50 and a chemical filtration module 70 in its concavity. This simplifies the replacement of cartridges and avoids any contact between the filters and the hand of the operator replacing the cartridge, thus eliminating any risk of contamination of the hands of the operator.
  • the cartridge 30 is connected to a power supply 80 arriving in the enclosure 20 by a suitable connection, as illustrated in FIG.
  • a first embodiment provides an external power supply 80 of the mains connection type.
  • a suitable connection set up in the enclosure 20 of the assembly makes it possible to connect the light source 62 at the level of the cap 33 for closing the cartridge 30 when the cartridge 30 is put in place in the enclosure 20.
  • the light source 62 and the motor-fan unit 24 may be powered by a power accumulator 50 placed in the base 23 of the enclosure 20.
  • the energy accumulator (not shown) is maintained in charge and rechargeable by means of electric power generation 90 from renewable energy integrated into the assembly.
  • the air purification assembly 10 may comprise means for producing electrical energy from photovoltaic energy.
  • These means comprise means for capturing the photovoltaic energy and transforming it into electrical energy stored in the energy store, which is intended to supply the energy required by the light source 62.
  • the air purification assembly 10 comprises removable fixing means 40 adapted to be placed vertically or horizontally according to the choice of the operator and then be transportable in a other place if necessary.
  • the fastening means 40 of the assembly 10 may be of any type allowing a removable attachment on a flat surface.
  • the fastening means 40 of the assembly 1 0 comprise a support 41 of square section integral with a transverse rod 42 intended to fix itself, in a suitable manner, on the enclosure 20 of the set 10.
  • An embodiment not illustrated can also provide an enclosure 20 adapted to receive several filter cartridges.
  • the operation of the air purification assembly 10 according to the present invention is as follows, in connection with FIGS. 3 and 5 in which the air inlet is located at the motor-fan unit 24.
  • the ambient air flow A of a room is directed and channeled towards the motor-fan unit.
  • the pre-filtered air stream A then passes through the photocatalytic cell
  • the light source 62 emits an ultraviolet light beam towards the photocatalytic filter 61.
  • the UV-irradiated photosensitive catalyst then reacts with the pollutants present in the pre-filtered air stream A, and, by catalytic reaction with the ultraviolet rays, permanently eliminates the pollutants passing through it.
  • the stream of air A thus sterilized goes to the chemical filtering module 70 to remove the remaining pollutants and goes to the air outlet openings 32 of the body 31 of the filter cartridge 30 to be evacuated first in the enclosure 20 and then having passed through the protective grid 25 of the enclosure 20 in the room.
  • An anti-bypass system 81 is dismounted which makes it possible to reinforce the maintenance of the cartridge 30 in the enclosure 20 of the purification assembly 10.
  • the light sources 62 are disconnected from the power supply 80. Then, the cartridge 30 is rotated by a quarter of a turn, thanks to the plug 33 (illustrated in FIG. 4c), and the cartridge 30 is extracted from the enclosure 20.
  • the invention provides a purification assembly 10 in which the replacement of a cartridge 30 is quick and easy while protecting the operator from the pollutants trapped in the filters of used cartridges.
  • an air purification assembly 10 comprising radio identification means cartridges set up in the enclosure 20, RFID type Radio Frequency Identification in English terminology for the recognition and traceability of cartridges.
  • the cartridges 30 may be provided with radio tags for cooperating with readers adapted to store the data of the air purification assembly 10 regarding the installed filtration.
  • the purification unit 10 is identical to those of FIGS. 1 to 6 with the exception of the following differences.
  • the enclosure 20 is a rack adapted to receive a cartridge 30 of parallelepiped shape of shape and dimensions adapted to be a drawer of the rack.
  • the light sources 62 extend transversely to the length of the rack and are surrounded by a photocatalytic filter 61 upstream and downstream with respect to the flow of air.
  • the thickness of the photocatalytic filter 61 which defines the exchange surface between the air to be purified A and the photocatalyst agent and no longer the length of this filter.
  • the photocatalyst agent is located throughout the thickness of the filter that polluted air A passes through.
  • Surrounding the light source 62 with the catalytic filter 61 provides the polluted air A with a large treatment surface for purified air in a small and compact space and offers a large exchange surface with the air flow to be purified.
  • a fourth filtration module called post filtration module 90 can be put in place downstream of the chemical filtration 70 with respect to the circulation of the polluted air A, either in the filtration cartridge 30 or outside. of the latter.
  • This post filtration module 90 may comprise at least one particulate filter to remove any particles remaining in the purified air by the cartridge 30.
  • This filter can be a high efficiency particulate filter.
  • such a module can also be installed in the air purification units 10 described in connection with FIGS. 3, 5 and 6.
  • This air purification assembly 10 has an all-purpose application in the hospital field where the ambient air must be free of pollutants.

Abstract

L'invention concerne un ensemble de purification d'air (10) comprenant : -une enceinte (20)comprenant une entrée d'air pour le passage d'un air pollué, une sortie d'air pour le passage d'un air purifié et une embase (23) munie d'un moyen pour réaliser une circulation d'air forcée, -une cartouche (30) amovible adaptée pour coopérer avec l'embase (23) afin d'être logée dans ladite enceinte (20), ladite cartouche (30), adaptée pour être traversée par l'air pollué circulant dans l'enceinte (20) pour le purifier, comprenant au moins une cellule photocatalytique (60) consommable présentant un filtre photocatalytique (61) et une source lumineuse (62) destinée à irradier ledit filtre(61).

Description

ENSEMBLE DE PURIFICATION D'AIR PAR PHOTOCATALYSE
La présente invention concerne les ensembles de traitement de fluide gazeux, et plus particulièrement les ensembles de purification d'air.
Elle trouve application dans tous les secteurs dans lesquels il existe un besoin de maîtriser la qualité de l'air ambiant d'un espace confiné et s'applique particulièrement à la purification de l'air intérieur dans tous lieux de vie, privés ou collectifs tels que les bâtiments d'habitation, les grandes surfaces, les aéroports, les bureaux, les établissements médico-sociaux, les crèches, les hôpitaux, les commerces, les maisons individuelles, les transports, les salles de gymnastique.
Pour lutter contre la pollution intérieure d'un espace confiné, il est essentiel de d iffuser un air aussi pur q ue possible c'est à d ire exempt d'impuretés telles que les biocontaminants comme les micro-organismes (virus et bactéries), les allergènes et les particules fines, ou encore les gaz toxiques (COV composés organiques volatils - Formaldéhyde, toluène, benzène, etc).
Ainsi, on connaît des ensembles de purification d'air fixes ou transportables pour filtrer l'air ambiant d'un lieu qui reposent sur un système d'aspiration d'air associé à un plusieurs filtres en combinaison et notamment des moyens de traitement de l'air pollué par photocatalyse.
Or, il arrive souvent que ces ensembles de filtration aient une perte de charge rapide et, par conséquent, une faible durée de vie.
Pour augmenter la durée de vie d'un tel ensemble, on peut limiter les surfaces d'échanges entre l'air pollué et les filtres à particules, au détriment de l'efficacité de la purification de l'air pollué.
Par ailleurs, l'efficacité de la pu rification de l 'air pol lué est également affectée par l'entretien qui est fait de l'ensemble de purification d'air.
Un ensemble de purification d'air, pour conserver son efficacité maximale, a en fait besoin d'un entretien régulier de ses différentes parties internes, ce qui n'est souvent pas envisageable compte tenu de la complexité des ensembles de purification d'air.
Ce non entretien limite également leur durée de vie.
Par ailleurs, pour améliorer l'efficacité d'un ensemble de purification d'air, on peut également multiplier les filtres et augmenter les surfaces d'échanges entre l'air pollué et les filtres. Ce type d ' ensemble de purification d'air présente alors un encombrement important.
Un compromis entre efficacité de purification sur des classes variées de polluants, facilité d'entretien, économie d'espace reste toujours difficile avec les ensembles de purification d'air connus.
L'invention vise à résoudre le problème mentionné ci-dessus.
Ainsi, un but de la présente invention est de proposer un ensemble de purification d'air efficace en termes de destruction des polluants particulaires et gazeux de l'air ambiant traité tout en étant facile d'entretien et compact.
Il est également désirable d'offrir un ensemble de purification d'air polyvalent dont les performances de purification peuvent être adaptées en fonction de l'air des lieux où il est placé.
Un autre but de la présente invention est de proposer un ensemble de purification d'air présentant une durée de vie améliorée.
Enfin, un dernier but de la présente invention est de proposer un ensemble de purification d'air offrant un coût limité et une installation et une utilisation aisés.
A cet effet, on prévoit selon l'invention un ensemble de purification d'air comprenant :
- une enceinte comprenant une entrée d'air pour le passage d'un air pollué, une sortie d'air pour le passage d'un air purifié et une embase munie d'un moyen pour réaliser une circulation d'air forcée ;
- une cartouche amovible adaptée pour coopérer avec l'embase afin d'être logée dans ladite enceinte, ladite cartouche, adaptée pour être traversée par l'air pollué circulant dans l'enceinte pour le purifier, comprenant au moins une cellule photocatalytique consommable présentant un filtre photocatalytique et une source lumineuse destinée à irradier ledit filtre.
Grâce à la présente invention, on offre un ensemble de purification d'air compact et polyvalent dont les cartouches peuvent être adaptées suivant l'air d'un lieu à purifier.
Un tel ensemble est également facile d'entretien tout en offrant une efficacité de traitement par photocatalyse d'un air pollué améliorée. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le dispositif peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison techniquement possibles :
- la cartouche comprend l'ensemble des consommables de filtration de l'ensemble de purification ;
- la cartouche comprend un module de filtration chimique en aval de la cel lule de photocatalyse, en regard de la circulation de l'air dans l'ensemble ;
- la cartouche comprend un module de préfiltration particulaire en amont de la cellule de photocatalyse, en regard de la circulation de l'air dans l'ensemble ;
- la cartouche comprend un module de post filtration particulaire en aval du module de filtration chimique, en regard de la circulation de l'air dans l'ensemble ;
- la cartouche présentant une forme cylindrique, le module de préfiltration ou le module de filtration chimique est mis en place de façon concentrique avec la cellule de photo catalyse dans la cartouche ;
- la cartouche présentant une forme cylindrique, elle comprend, en outre un bouchon de fermeture à une extrémité, adapté pour verrouiller la cartouche sur l'enceinte ;
- l'enceinte ayant la forme d'un casier, la cartouche présente une forme adaptée pour être reçue dans ledit casier ;
- l'enceinte comprend une grille de protection de la cartouche destinée à refermer l'enceinte ;
- l'embase comprend au moins un groupe moto-ventilateur et un système électronique de commande.
D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 représente une vue en perspective latérale d'un ensemble de purification d'air selon un prem ier mode de réalisation de la présente invention ;
- La figure 2 représente une autre vue en perspective latérale de l'ensemble de purification d'air de la figure 1 fermé ; - La figure 3 représente une vue en perspective frontale de l'ensemble de purification d'air de la figure 1 ;
- Les figures 4a à 4d représentent les différentes étapes de démontage d'une cartouche 30de l'ensemble de purification d'air de la figure 1 ;
- Les figures 5 et 6 sont des vues en perspective et en coupe longitudinale de deux variantes de réalisation de l'ensemble de purification d'air de la figure 1 ;
- La figure 7 représente une vue en perspective frontale d'un ensemble de purification d'air selon un second mode de réalisation de la présente invention.
On a représenté, sur les figures 1 à 3, les différentes parties constitutives d'un ensemble de purification d'air 10 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
De façon générale, cet ensemble de purification 10 se présente sous la forme d'une enceinte 20 qui comporte une entrée d'air 21 traversant ou léchant une paroi de ladite enceinte 20 par laquelle le mélange d'air et de polluants éventuels, désigné par la lettre A sur la figure 3, pénètre à l'intérieur de l'ensemble 10.
Elle comprend également une sortie d'air 22 pour le passage de l'air traité et purifié.
L'enceinte 20 renferme également une embase 23 comprenant au moins des moyens pour réaliser une circulation d'air forcé à l'intérieur de l'enceinte 20 adaptés aux volumes d'air à traiter.
L'ensemble 10 comprend, en outre, une cartouche 30 amovible adaptée pour coopérer avec l'embase 23 afin d'être logée dans ladite enceinte 20 et adaptée pour être traversée par l'air pollué A pour le purifier.
La cartouche 30 est ainsi logée dans un logement de l'enceinte 20 dont la forme et les dimensions sont adaptées pour recevoir ladite cartouche 30 afin qu'elle coopère avec l'embase 23 pour être traversée par l'air pollué pour le purifier.
Cette cartouche 30 à travers laquelle on organise la circulation forcée de l'air pollué A pour le purifier comprend des éléments de filtration de l'air pollué consommables, c'est-à-dire des éléments destinées à être changés. Les moyens de filtration comprennent au moins une cellule photocatalytique présentant un filtre photocatalytique et une source lumineuse destiné à irradier ledit filtre (non visibles sur les figures 1 à 3).
Cette cartouche 30 sera décrite plus loin notamment en relation avec les figures 5 et 6.
Cet ensemble de purification 1 0 est destiné à être fixé par des moyens de fixation 40 appropriés, décrits plus loin sur une surface plane.
Concernant l'enceinte 20, comme illustré sur les figures 1 à 3, elle présente, dans un exemple non limitatif, une forme générale parallépipédique.
Dans sa concavité, est ménagée un logement de forme et de dimensions adaptées pour recevoir la cartouche de filtration 30 de forme cylindrique, comme visible sur la figure 3.
Elle présente, à u ne extrém ité, l'embase 23, de section sensiblement en C.
Cette embase 23 renferme, comme illustré sur les figures 5 et 6, au moins un groupe moto-ventilateur 24 pour assurer la circulation de l'air pollué A forcée à travers l'ensemble de purification 10 et à travers la cartouche 30.
Ce groupe 24 peut comprendre un ou plusieurs ventilateurs ménagés dans l'embase 23 alimentés par des moyens adaptés décrits plus loin pour assister au brassage de l'air pollué A destiné à être purifié à travers la cartouche 30 filtrante.
Ce groupe moto-ventilateur 24 a une vitesse variable en fonction des besoins de la purification d'air du lieu où est placé l'ensemble, ceci afin de maîtriser le débit d'air traversant l'ensemble de puriifcation 10.
En outre, l'embase 23 comprend un système électronique de commande 26 (visible sur les figures 5 et 6) de l'ensemble de purification d'air 10.
Ce système électronique de commande peut comprendre des moyens de mise en marche de l'ensemble de purification d'air 10.
Il peut également comprendre des moyens de déclenchement automatique dudit ensemble 10 lorsque le taux de pollution de l'air du lieu dans lequel est placé l'ensemble 10 atteint un certain seuil de pollution, ces moyens de déclenchement étant associés à des capteurs adaptés présents dans l'embase 23.
Dans un exemple non limitatif de la présente invention, on peut détecter en continue le taux de micro particules en suspension dans l'air. Par ailleurs, l'enceinte 20 comprend une grille de protection 25 destinée à refermer l'enceinte 20 et enfermer la cartouche 30 de filtration.
Cette grille de protection 25, de forme complémentaire à celle de la section de l'enceinte 20, est fixée par tout moyen adapté à l'enceinte 20.
Elle est adaptée pour servir de protection à la cartouche 30 filtrante.
Elle est également adaptée pour, en regard de la circulation du flux d'air A à travers l'ensemble 10, être utilisée comme entrée d'air 21 pollué ou sortie d'air 22 purifié de l'enceinte 20 de l'ensemble.
Ainsi, l'enceinte 20 fermée par cette grille 25 peut former une chambre d'admission d'air pollué ou une chambre de sortie d'air purifié respectivement en amont et en aval de la cartouche 30 filtrante, en regard de la circulation du flux d'air A à travers l'ensemble 10.
La présence de cette chambre peut favoriser une réduction des bruits l iés à la circulation forcée du flux d'air A dans l'ensemble 10 de purification si elle ne réduit pas le débit d'air dans l'ensemble 10.
Par ailleurs, comme illustré plus précisément sur les figures 5 et 6, les moyens de filtration de l'air pollué entrant dans l'ensemble de purification sont répartis en plusieurs modules filtrants disposés successivement sur le trajet de l'air A à purifier.
Il est à noter que chaque cartouche 30 filtrante peut être spécifique à l'air A à purifier.
Ainsi un opérateur pourra remplacer une cartouche 30 par une autre en fonction des besoins de purification de la pièce dans laquelle est placé l'ensemble de purification d'air 10.
Avantageusement, l'ensemble 10 de purification selon l'invention comprend des modules filtrants associés à une filtration mécanique particulaire 50 en amont de la cellule photocatalytique 60 en regard de la circulation de l'air dans la cartouche 30, à la cellule photocatalytique 60 précédemment évoquée et à une filtration chimique 70.
Dans une variante de réalisation illustrée sur la figure 5, le premier module filtrant 50 comprend un préfiltre 51 destiné à piéger les polluants physiques tels que les poussières ou particules placé sur la circonférence extérieure de la cartouche 30 en amont d'ouvertures de passage de l'air pollué A à l'intérieur de la cartouche 30 filtrante. Dans une seconde variante de réalisation, tel qu'illustré sur la figure 6, lorsque que l'entrée d'air polluée se situe au niveau du groupe moto- ventilateur 24 de l'enceinte 20 de l'ensemble 10 de purification d'air, un pré filtre 51 est mis en place au sein de l'enceinte 20 en amont du ventilateur 24 ou en aval de ce dernier mais toujours en amont de la cellule photocatalytique 60.
Dans une troisième variante de réalisation, ce préfiltre 51 est placé dans la cartouche 30 de filtration au niveau de l'entrée d'air pollué, et mis en place de façon concentrique avec les éléments de la cellule photo catalytique 60, qui sera décrite plus précisément plus loin.
Ce préfiltre 51 offre l'avantage de piéger au maximum les particules avant l'entrée de l'air A dans la partie phtotocatalytique de la cartouche 30 filtrante et de protéger les sites actifs de cette dernière.
Ce pré filtre 51 peut être à adsorbant quelconque. On peut citer comme exemple, un filtre à charbon actif ou encore un filtre à haute performance de type HEPA.
Toutefois, le premier module filtrant 50 peut être formé par une combinaison de plusieurs filtres différents de sorte que des substances variées puissent être éliminés de l'air le traversant.
Dans un exemple de réalisation de la présente invention, le pré filtre 51 présente une épaisseur de l'ordre de 20 mm à 100 mm.
Concernant le second module filtrant, à savoir la cartouche 30 filtrante, on observe sur les figures 3, 5 et 6 qu'elle comprend un corps cylindrique 31 creux étanche dans lequel est placé au moins un filtre photocatalytique 61 et une source lumineuse 62 destinée à irradier ledit filtre.
Cette cartouche 30 est adaptée pour se fixer de façon amovible à l'embase 23 de l'enceinte 20 à une extrémité pour coopérer avec le groupe moto-ventilateur 24.
Un tel corps 31 présente une pluralité d'orifices 32 circulaires de passage d'air à une extrémité du cylindre et une ou plusieurs orifices de passage d'air (non illustrés), à l'extrémité opposée, en communication avec le groupe moto-ventilateur 24.
Dans la variante de réalisation illustrée sur les figures 3 et 5, les orifices de passage d'air au niveau du ventilateur 24 sont des orifices d'entrée d'air pollué A et les orifices 32 de passage d'air, à l'extrémité opposée du corps cylindrique 31 , sont des sorties d'air purifié dans la mesure où la circulation d'air A forcée, matérialisée par les flèches sur les figures, est assurée du ventilateur 24 vers une extrémité de la cartouche 30, l'air sortant de la cartouche 30 à l'extrémité opposée et à travers la grille de protection 25 de l'enceinte 20.
Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 6, le sens de circulation de l'air pollué/purifié est inversé.
La cartouche 30 comprend, en outre, à l'extrémité opposée au groupe moto- ventilateur 24, un bouchon 33 destiné à refermer la cartouche 30, lequel sert également de support de verrouillage de la cartouche 30 dans l'enceinte 20, comme on va le voir plus loin en relation avec les figures 4 a à 4d et de support d'appui d'une ou plusieurs sources lumineuses 62.
Ce bouchon 33 comprend, en outre, des moyens de préhension 34 de la cartouche 30.
Cette cartouche 30 comprend, dans sa concavité, une ou plusieurs sources lumineuses 62.
Sur les figures 5 et 6, dans un exemple non limitatif, deux sources lumineuses 62 parallèles s'étendent sur toute la longueur du cylindre 31 au centre de ce dernier. Elles irradient ainsi sur toute la longueur du cylindre 31 .
Le filtre catalytique 61 quant à lui est sous la forme d'un support fibreux revêtu d'un agent photocatalyseur.
La cellule photocatalytique 60 est disposée, en regard de la circulation de l'air A, en aval du premier module filtrant, concentriquement par rapport à ce dernier sur la figure 5, de sorte que des produits intermédiaires pouvant se former par le préfiltre 51 puissent être éliminés.
La photocatalyse se produit à la surface de l'agent photocatalyseur, ce dernier étant destiné à adsorber et détruire les molécules de gaz polluants qui traversent l'ensemble de purification 10 grâce à des réactions d'oxydation réduction sous l'effet d'un rayonnement produit par la source lumineuse 62.
Tel qu'illustré sur les figures 5 et 6, le filtre catalytique 61 est mis en place de façon concentrique avec les sources lumineuses 62 et s'étend sur toute la longueur du cylindre 31 .
Ainsi, le filtre photocatalytique 61 présente une forme et des dimensions adaptées pour être logé sur la circonférence interne du cylindre 31 de la cartouche 30, le long de ce dernier.
Le fait d'entourer les sources lumineuses 62 avec le filtre catalytique 61 , offre au flux d'air qui lèche et/ou traverse le filtre 61 , une grande surface de traitement dans un espace restreint et compact et offre, également, une surface d'échange importante entre le flux d'air à purifier et le filtre 61 .
Cette s u rface d ' éch a n g e en tre l ' a i r à p u rifi e r et l e filtre photocatalytique 61 est accentuée par un flux d'air turbulent qui peut être créé par la présence de la pluralité d'orifices 32 d'entrée d'air pollué à l'intérieur de la cartouche 30, dans la variante de réalisation de la figure 6.
L'efficacité de la photocatalyse est ainsi améliorée.
Avantageusement, l'agent photocatalyseur est le dioxyde de titane
TiO2.
Bien entendu, d'autres agents catalyseurs pourraient être utilisés dans le cadre de la présente invention, tels que, notamment, d'autres oxydes métalliques, des oxydes alcalino-terreux, des oxydes d'actinides ou des oxydes de terres rares.
De préférence, le support de l'agent photocatalyseur est un média fibreux transparent au rayonnement utilisé ou tout autre support adapté à la photocatalyse.
En combinaison avec un tel agent photocatalyseur, les sources lumineuses 62 sont aptes à émettre un rayonnement ultra violet.
Elles peuvent ainsi comprendre, de façon non limitative, une lampe tu bu l a i re ou pl ate à rayon s u ltraviol ets ou u n e pl u ra l ité d e d iodes électroluminescentes.
Dans un exemple non limitatif, les sources lumineuses 62 émettent dans les longueurs d'onde de 254 nm.
Dans un mode de réalisation non limitatif de l'invention, la source lumineuse 62 est apte à émettre une puissance UV de 10 à 20 mW par cm2 de surface irradiée.
Avantageusement, les lampes ou d iodes électroluminescentes dépensent peu d'énergie. Par exemple, leur consommation est de l'ordre de 4 W à 80 W.
Sous l'effet de la cellule photocatalytique 60, le flux d'air A traversant l'ensemble de purification 1 0 devient exempt des poll uants chimiques et microbiologiques qui sont présents dans l'air ambiant.
La photocatalyse permet d'éliminer tous les composants tels que les composés organiques volatils, les odeurs, l'ozone, les bactéries et les moisissures, les virus, les aldéhydes, les spores, champignons, acariens allergènes en générant des radicaux hydroxyles très réactifs qui attaquent la protection organique des cellules et dégradent totalement les composants chimiques présents dans l'air.
Il n'y a par ailleurs aucune formation d'ozone grâce à l'utilisation de lampes dotées d'un verre qui filtre les longueurs d'ondes générées.
La cartouche 30 comprend , en outre, en aval de la cellule photocatalytique 60 un troisième module filtrant 70 adapté pour une filtration chimique de l'air déjà traité par photo catalyse.
Suivant le sens de circulation de l'air dans la cartouche 30, ce module est placé dans deux lieux différents.
Ainsi, dans la variante de réalisation de la figure 5, il est placé à l'extrémité de la cartouche 30 proche du ventilateur, de façon transversal aux sources lumineuses 62 afin d'être traversé par l'air traité par photocatalyse.
Dans la variante de réalisation de la figure 6, il est mis en place de façon concentrique avec le filtre photocatalytique 61 à l'extérieur de la cartouche.
Toutefois, une variante de réalisation prévoit que le module de filtration chimique 70 soit mis en place de façon concentrique avec le filtre photocatalytique 61 dans la cartouche 30, entre le filtre photocatalytique 61 et la circonférence interne du corps 31 de la cartouche 30.
De préférence, ce module de filtration chimique 70 est adapté pour réaliser une filtration chim ique oxydative qu i él im ine toute émission d'aldéhydes.
On peut citer comme exemple non limitatif un filtre chimique comprenant un support en alumine chargé en permanganate de potassium à 8% qui élimine quantitativement le formaldheyde et les acide soufrés.
D'autres types de filtration chimiques sont également envisageables telles que une filtration chimique réductive, acide ou basique.
Dans une variante de réalisation non illustrée, la cartouche 30 comprend l'ensemble des éléments consommables de l'ensemble de purification d'air 10 c'est-à-dire qu'elle intégre une pluralité de technologies efficaces pour le traitement de différentes classes de polluant de l'air de l'habitat intérieur où est placé l'ensemble de purification d'air 10.
Ainsi, par exemple, elle peut intégrer la cellule photocatalytique 60 mais également un module de préfiltration 50 et un module de filtration chimique 70 dans sa concavité. Cela simplifie le remplacement de cartouches et permet d'éviter tout contact entre les filtres et la main de l'opérateur qui remplace la cartouche, supprimant ainsi tout risque de contamination des mains de l'opérateur.
Par ailleurs, la cartouche 30 est rel iée à une alimentation 80 arrivant dans l'enceinte 20 par une connexion adaptée, comme illustré sur la figure 3.
Concernant l'alimentation du groupe motoventilateur 24 et de la source lumineuse 62, un premier mode de réalisation prévoit une alimentation électrique 80 extérieure du type branchement sur secteur.
Un branchement adapté mis en place dans l 'enceinte 20 de l'ensemble permet de brancher la source lumineuse 62 au niveau du bouchon 33 de fermeture de la cartouche 30 lorsque la cartouche 30 est mise en place dans l'enceinte 20.
Dans un second mode de réalisation, la source lumineuse 62 et le groupe moto-ventilateur 24 peuvent être alimentés par un accumulateur d'énergie 50 placé dans l'embase 23 de l'enceinte 20.
Dans une variante de réalisation de ce second mode, l'accumulateur d'énergie (non illustré) est maintenu en charge et rechargeable par des moyens de production d'énergie électrique 90 à partir d'énergie renouvelable intégré à l'ensemble.
Dans un exemple non limitatif, l'ensemble de purification d'air 10 peut comprendre des moyens de production d'énergie électrique à partir d'énergie photovoltaïque.
Ces moyens comprennent des moyens pour capter l'énergie photovoltaïque et pour la transformer en énergie électrique stockée dans l'accumulateur d'énergie, lequel est destiné à fournir l'énergie nécessaire à la source lumineuse 62.
Grâce à de tels moyens de production d'énergie électrique à partir d'énergie renouvelable, on dispose d'un ensemble de purification d'air 10 économe en énergie.
Par ailleurs, tel qu'illustré sur la figure 1 , l'ensemble de purification d'air 10 comprend des moyens de fixation 40 amovibles adaptés pour être mis en place verticalement ou horizontalement selon le choix de l'opérateur et être ensuite transportable dans un autre lieu si nécessaire.
Les moyens de fixations 40 de l'ensemble 10 peuvent être de tout type permettant une fixation amovible sur une surface plane. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 3, les moyens de fixation 40 de l'ensemble 1 0 comprennent un support 41 de section carré solidaire d'une tige 42 transversale destinée à se fixer, de façon adaptée, sur l'enceinte 20 de l'ensemble 10.
Un mode de réalisation non illustré peut prévoir également une enceinte 20 adaptée pour recevoir plusieurs cartouches 30 filtrantes.
Le fonctionnement de l'ensemble de purification d'air 10 selon la présente invention est le suivant, en relation avec les figures 3 et 5 dans lesquelles l'entrée d'air se situe au niveau du groupe moto-ventilateur 24.
Le flux d'air A ambiant d'une pièce est dirigé et canalisé vers le groupe moto- 24ventilateur.
Sur son chemin, il traverse le module de préfiltration 50. Les polluants solides présents dans le flux d'air A sont alors fixés par ce module 50.
Le flux d'air A pré filtré traverse, ensuite, la cellule photocatalytique
60.
La source lumineuse 62 émet un faisceau lumineux ultraviolet en direction du filtre photocatalytique 61 .
L'agent catalyseur photosensible irradié par le rayonnement ultraviolet réagit alors avec les polluants présents dans le flux d'air A pré filtré, et, par réaction de catalyse avec les rayons ultraviolets, élimine définitivement les polluants qui le traversent.
Cela est renforcé par la source lumineuse 62 à effet germicide qui permet de stériliser le flux d'air A pré filtré.
Le flux d'air A ainsi stérilisé se dirige vers le module de filtrage chimique 70 pour éliminer les éléments polluants restant et se dirige vers les orifices de sortie d'air 32 du corps 31 de la cartouche 30 filtrante pour être évacué d'abord dans l'enceinte 20 puis en ayant traversé la grille de protection 25 de l'enceinte 20 dans la pièce.
Le remplacement d'une cartouche 30 de filtration est effectué de la façon suivante, en relation avec les figures 4a à 4d.
On démonte un système anti bypass 81 qui permet de renforcer le maintien de la cartouche 30 dans l'enceinte 20 de l'ensemble de purification 10.
On déconnecte les sources lumineuses 62 de l'alimentation 80. Ensuite, on fait tourner d'un quart de tour la cartouche 30, grâce au bouchon 33 (illustré sur la figure 4c) et on extrait la cartouche 30 de l'enceinte 20.
Pour mettre en place une nouvelle cartouche 30, les étapes précédentes sont à réaliser de façon inversée.
L'invention propose un ensemble de purification 10 dans lequel le remplacement d'une cartouche 30 est simple et rapide tout en protégeant l'opérateur des polluants piégés dans les filtres des cartouches 30 usagées.
Dans une variante de réalisation, on propose un ensemble de purification d'air 10 comprenant des moyens de radio identification des cartouches mises en place dans l'enceinte 20, de type RFID Radio Frequency Identification en terminologie anglo saxonne pour la reconnaissance et la traçabilité des cartouches.
Ainsi, les cartouches 30 peuvent être munies de radio étiquettes destinées à coopérer avec des lecteurs adaptés pour mémoriser les données de l'ensemble de purification d'air 10 concernant la filtration installée.
Ainsi, on offre l'avantage de pouvoir sélectionner une utilisation particulière de l'ensemble de purification d'air 10 adaptée en fonction de la cartouche 30 installée comme un débit d'air particulier et une vitesse du ventilateur 24 particulière en fonction de la cartouche 30.
Dans un second mode de réal isation il lustré sur la fig ure 7, l'ensemble de purification 10 est identique à cel u i des fig ures 1 à 6 à l'exception des différences suivantes.
L'enceinte 20 est un casier adapté pour recevoir une cartouche 30 de forme parallépipédique de forme et de dimensions adaptées pour être un tiroir du casier.
Dans une telle cartouche 30, les sources lumineuses 62 s'étendent de façon transversale à la longueur du casier et sont entourées d'un filtre photocatalytique 61 en amont et en aval en regard de la circulation de l'air.
C'est l'épaisseur du filtre photocatalytique 61 qui définit la surface d'échange entre l'air à purifier A et l'agent photocatalyseur et non plus la longueur de ce filtre.
Dans cette cartouche 30, l'agent photocatalyseur est situé dans toute l'épaisseur du filtre que l'air pollué A traverse.
Le fait d'entourer la source lumineuse 62 avec le filtre catalytique 61 offre à l'air pollué A une grande surface de traitement pour l'air purifié dans un espace restreint et compact et offre une surface d'échange importante avec le flux d'air à purifier.
Par ailleurs, un quatrième module de filtration dit module de post filtration 90 peut être mis en place en aval de la filtration chimique 70 en regard de la circulation de l'air pollué A, soit dans la cartouche 30 de filtration soit à l'extérieur de cette dernière.
Ce module de post filtration 90 peut comprendre au moins un filtre à particules permettent d'éliminer tout particule restant dans l'air purifié par la cartouche 30.
Ce filtre peut être un filtre à particules à haute efficacité.
Il est à noter qu'un tel module peut également être installé dans les ensembles de purification d'air 10 décrits en relation avec les figures 3, 5et 6.
Cet ensemble de purification d'air 10 présente une application toute trouvée dans le domaine hospitalier où l'air ambiant doit être exempt de polluants.
L'homme de l'art appréciera, par rapport aux ensembles de purification de l'art antérieur, u n ensemble polyvalent permettant, par remplacement de cartouches de filtration spécifiques, de s'adapter au lieu dans lequel il est placé de façon simple et rapide tout en assurant une efficacité de purification de l'air intérieur.
Il appréciera, également, un ensemble facile d'entretien et peu gourmand en place et en énergie, simple de conception et d'installation, pouvant être utilisé par toute personne dans tout lieu de vie où une purification de l'air intérieur est souhaitée.
Bien évidemment, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de l'ensemble décrites ci-dessus à titre d'exemples mais elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Ensemble de purification d'air (10) comprenant :
une enceinte (20) comprenant une entrée d'air pour le passage d'un air pollué, une sortie d'air pour le passage d'un air purifié et une embase (23) munie d'un moyen pour réaliser une circulation d'air forcée, une cartouche (30) amovible adaptée pour coopérer avec l'embase (23) afin d'être logée dans ladite enceinte (20), ladite cartouche (30), adaptée pour être traversée par l'air pollué circulant dans l'enceinte (20) pour le purifier, comprenant au moins une cellule photocatalytique (60) consommable présentant un filtre photocatalytique (61 ) et u ne sou rce lumineuse (62) destinée à irradier ledit filtre (61 ).
2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cartouche (30) comprend l'ensemble des consommables de filtration de l'ensemble de purification (10).
3. Ensemble selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'ensemble comprend un module de filtration chimique (70) en aval de la cellule de photocatalyse (60), en regard de la circulation de l'air dans l'ensemble, ledit module de filtration chimique (70) étant soit dans la cartouche (30) soit à l'extérieur de la cartouche (30).
4. Ensemble selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'ensemble comprend un module de préfiltration particulaire (50) en amont de la cellule de photocatalyse (60), en regard de la circulation de l'air dans l'ensemble, ledit module de préfiltration particulaire (50) étant soit dans la cartouche (30) soit à l'extérieur de la cartouche (30).
5. Ensemble selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'ensemble comprend un module de post filtration (90) particulaire en aval du module de filtration chimique (70), en regard de la circulation de l'air dans l'ensemble ledit module de post filtration étant soit dans la cartouche (30) soit à l'extérieur de la cartouche (30).
6. Ensem ble selon l'u ne des revendications 3 et/ou 4 caractérisé en ce que la cartouche (30) présentant une forme cylindrique, le module de préfiltration (50) et/ou le module de filtration chimique (70) est mis en place de façon concentrique avec la cellule de photo catalyse (60) dans la cartouche (30) ou à l'extérieur de la cartouche (30).
7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la cartouche (30) comprend, en outre, un bouchon (33) de fermeture à une extrémité, adapté pour verrouiller la cartouche (30) sur l'enceinte (20).
8. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte (20) ayant la forme d'un casier, la cartouche (30) présente une forme adaptée pour être reçue dans ledit casier.
9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'enceinte (20) comprend une grille de protection (25) de la cartouche (30) destinée à refermer l'enceinte (20).
10. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'embase (23) comprend au moins un groupe moto-ventilateur (24) et un système électronique de commande (26).
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