WO1997025662A1

WO1997025662A1 - Procede et appareils pour doser et evaporer des liquides et les disperser dans de grands volumes de fluides

Info

Publication number: WO1997025662A1
Application number: PCT/FR1997/000044
Authority: WO
Inventors: Claude Tournassat; Yves Lecoffre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 1998-07-11
Also published as: FR2745559A1; AU1313397A

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour délivrer un débit contrôlé inférieur à 21 par jour d'un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend: un récipient fermé contenant ledit liquide, ledit récipient étant muni d'un orifice de sortie du liquide; des moyens pour appliquer audit liquide une force qui tend à provoquer la sortie dudit liquide par ledit orifice; des moyens pour créer dans ledit récipient une pression relative en relation avec la sortie dudit liquide, ladite pression relative s'opposant à l'effet de ladite force sur ledit liquide; et des moyens aptes à créer sur au moins une partie de leur longueur un écoulement laminaire pour contrôler le débit d'entrée d'un gaz dans ledit récipient, par quoi le débit d'entrée de gaz contrôle la pression relative et donc le débit de sortie du liquide. Dans un mode de réalisation, ces dispositifs sont disposés dans des poteaux munis de ventilateurs.

Description

PROCÉDÉ ET APPAREILS POUR DOSER ET ÉVAPORER DES LIQUIDES ET LES DISPERSER DANS DE GRANDS VOLUMES DE

FLUIDES.

La présente invention concerne un dispositif pour délivrer un liquide avec un faible débit contrôlé et une installation faisant application dudit dispositif.

La diffusion de parfum dans un volume d'air est une opération délicate qui implique que soient mises en oeuvre deux opérations, le dosage dudit parfum et sa diffusion dans le volume d'air à traiter.

Les parfums se présentent en général sous forme liquide. Leur diffusion dans l'atmosphère implique un changement de phase préalable par vaporisation, le parfum passant de la forme liquide à la forme gazeuse. Deux modes de vaporisation sont en général utilisés, la vaporisation à partir de gouttelettes (Sprays) ou la vaporisation à partir de milieux poreux préalablement imbibés du liquide à diffuser. Ce dernier mode de vaporisation est utilisé pour les diffuseurs d'ambiance à usage continu.

La plupart des diffuseurs d'ambiance à usage continu utilisent des diffuseurs poreux préimbibés ou continûment imbibés au moyen d'une mèche ou d'un milieu poreux. Dans pratiquement tous les systèmes existants, le taux d'évaporation est très dépendant de la température. Par ailleurs, les constituants du parfum ou plus généralement du produit à évaporer s'évaporent suivant la loi de Raoult, les plus volatils quittant le milieu poreux proportionnellement plus vite que les moins volatils. Il en résulte que la surface d'évaporation s'épuise très rapidement en agents volatils et que la sensation olfactive décroît dans le temps. On peut dire que le processus d'évaporation conditionne le débit de parfum évaporé et que la constitution de ce parfum est fonction de l'historique qu'il a subi et d'agents physiques extérieurs telle la vitesse de l'air autour de la zone d'évaporation, et sa température.

Au contraire, si on peut assurer un débit de liquide connu, la composition du gaz évaporé est indépendante de la température, du vent et de toute autre caractéristique du milieu récepteur. On peut donc obtenir dans le cas des parfums une impression olfactive elle-même contrôlée, et éventuellement constante si le débit de liquide est constant. La présente invention est relative à un dispositif de dosage d'un liquide initialement contenu dans un réservoir, ce dit liquide ayant tendance à s'échapper dudit réservoir sous l'effet d'une force externe, gravitaire ou mécanique. Le réservoir, éventuellement divisé en deux parties par une membrane souple, ne peut se vider que s'il y pénètre un gaz qui sera généralement de l'air. Ce débit d'air est contrôlé par une perte de charge dans laquelle l'écoulement est laminaire, de telle sorte qu'on puisse le rendre aussi faible que l'on veut. Cette perte de charge laminaire peut être réalisée sous forme d'un tube capillaire ou d'un milieu poreux dont les pores sont de très faible dimension. Les dispositions particulières relatives au réservoir et à ses accessoires font qu'il est possible de contrôler le débit de liquide qui s'en échappe en maintenant quasi constante la perte de charge sur l'air, ou, de manière équivalente, la différence de pression de part et d'autre de ladite perte de charge à écoulement laminaire. Par ailleurs, l'invention est relative à des installations aérodynamiques permettant de disperser les vapeurs du liquide ainsi dosé pour effectuer un traitement d'atmosphère dans les situations particulières. Dans une version de l'invention, les vapeurs provenant de l'évaporation du liquide sont convectées au moyen d'un ventilateur. Dans une autre version, on place un ou plusieurs doseurs dans une même enceinte constituée d'un poteau creux, ledit poteau étant muni d'orifices calibrés régulièrement espacés de telle sorte que le flux de parfum issu de ce poteau soit entraîné par le vent et forme un dièdre à une certaine distance du poteau. L'association de tels poteaux placés à intervalles réguliers selon une ligne dans un plan permet d'introduire du parfum de manière homogène dans le sillage aérodynamique de cette surface. Plus généralement, on peut introduire un parfum de manière uniforme dans un milieu fluide en mouvement en plaçant des diffuseurs de parfum à intervalles réguliers suivant les directions verticales et horizontales dans une surface qui sera preferablement un plan ou un cylindre.

Pour atteindre ces buts, le dispositif pour délivrer un débit contrôlé inférieur à 2 1 par jour d'un liquide se caractérise en ce qu'il comprend

- un récipient fermé contenant ledit liquide, ledit récipient étant muni d'un orifice de sortie du liquide ; - des moyens pour appliquer audit liquide une force qui tend à provoquer la sortie dudit liquide par ledit orifice ;

- des moyens pour créer dans ledit récipient une pression relative en relation avec la sortie dudit liquide, ladite pression relative s'opposant à l'effet de ladite force sur ledit liquide ; et

- des moyens aptes à créer sur au moins une partie de leur longueur un écoulement laminaire dont le débit maximal est de 1 ml/h/Pa pour contrôler le débit d'entrée d'un gaz dans ledit récipient, par quoi le débit d'entrée de gaz contrôle la pression relative et donc le débit de sortie du liquide.

La section de passage du gaz est en tout point inférieure à 1 mm . Elle est, de préférence, inférieure à 0,2 mm .

Pour réaliser une telle entrée laminaire, plusieurs procédés peuvent être envisagés, parmi lesquels les suivants : - la mise en oeuvre d'un ou plusieurs tubes capillaires placés en série ou en parallèle ;

- la mise en oeuvre de canaux de grande longueur résultant de la coopération entre un microsillon de forme spirale et une surface plane. Cette technique est connue et a fait, entres autres, l'objet du brevet 94 909 146.6 du 4 mars 1994 ;

- la mise en oeuvre de milieux poreux. Ces milieux poreux sont actuellement produits sous forme de membranes ou de milieux massifs constitués de particules tassées ou agglomérées. Ils sont souvent utilisés dans l'industrie pour leur capacité de filtration. Dans ce cas, le diamètre équivalent des pores dudit milieu poreux sera toujours inférieur à 1 micron. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit des principes et de plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles : - la figure la illustre un mode de réalisation d'un diffuseur de liquide dans lequel le contrôle de débit d'air est effectué au moyen d'un bouchon poreux ;

- la figure lb montre le même appareil dans lequel le contrôle de débit d'air est effectué au moyen d'une membrane poreuse ; - la figure 2a présente un diffuseur dans lequel la force destinée à faire s'échapper le liquide est donnée par un ressort agissant sur une poche initialement remplie dudit liquide, le contrôle du débit d'air se faisant au travers d'une membrane poreuse ;

- la figure 2b présente un diffuseur de liquide dans lequel la force destinée à faire s'échapper le liquide est donnée par un ressort agissant sur une poche initialement vide qui se remplit peu à peu de gaz et pousse ainsi le liquide, le contrôle du débit d'air se faisant au travers d'une membrane poreuse. Le diffuseur est muni d'un réservoir sous forme d'un tube ménagé entre deux pièces coopérantes qui permet d'éviter une vidange trop rapide du réservoir de liquide en cas de variations alternées de température ;

- la figure 2c représente un diffuseur analogue à celui de la figure 2b dans lequel le liquide passe au travers d'une perte de charge laminaire calibrée permettant de compenser partiellement l'influence sur le débit d'air et donc de liquide de la variation de viscosité de l'air avec la température. Sur cette figure, le réservoir contenant le liquide est formé d'une poche souple ;

- la figure 3 donne un mode de réalisation particulier du dispositif gravitaire de diffusion de liquide dans lequel les constituants principaux sont réalisés par thermoformage à partir d'une seule feuille de matière plastique ;

- la figure 4 présente un diffuseur à débit constant placé dans un tube muni de trous dans lequel un ventilateur permet de créer un débit d'air permanent qui aide à Févaporation du parfum et permet son injection dans le milieu à traiter ; - la figure 5a présente la coupe d'un poteau perforé dans lequel sont introduits plusieurs diffuseurs à débit constant, ce poteau étant soumis à des courants d'air qui permettent l'entraînement du produit diffusé ;

- les figures 5b et 5c présentent en vue de dessus et de côté un ensemble de poteaux placés en ligne dans le sillage malodorant d'une station d'épuration. L'ensemble des orifices de diffusion ainsi constitué permet d'ensemencer régulièrement ledit sillage, et moyennant la mise en oeuvre de parfums adaptés, on peut ainsi masquer ou atténuer les odeurs ;

- la figure 6 représente un appareil motorisé de diffusion d'un liquide dans lequel l'entrée d'air est contrôlée par un élément microporeux sous forme de membrane et dans lequel la sortie de liquide est elle-même contrôlée par une membrane microporeuse préimbibée du liquide à diffuser ; - la figure 7 présente un montage dans lequel la membrane microporeuse d'entrée d'air est protégée des poussières extérieures et du contact des doigts par une seconde membrane poreuse de porosité beaucoup plus importante. Sur la figure la est représenté un réservoir 3 qui contient un liquide 1 recouvert d'une atmosphère d'air 2. Le réservoir est muni d'un tube 7 qui plonge dans un réservoir 8 contenant du liquide jusqu'à la cote 9. Le réservoir est, par ailleurs, muni en interne d'un tube plongeur 5 dont l'extrémité est à la cote 6. La différence de hauteur Δh entre la cote 6 et la cote 9 fait que la pression au point 6 est inférieure à la pression atmosphérique d'une valeur égale à : Δp = pgΔh

Cette différence de pression est indépendante de la hauteur de liquide dans le réservoir au-dessus de la cote 6. Le réservoir est, par ailleurs, muni d'une entrée d'air selon la flèche FI. Cet air passe dans une perte de charge laminaire formée d'un milieu poreux 4 dont la dimension des pores est telle que le débit d'air, illustré par les bulles 11 s'échappant de la pointe 6 du tube 5, soit très faible. L'air pénétrant dans le réservoir chasse une quantité équivalente de liquide. Celui-ci déborde sous forme de gouttes 12 du réservoir 8, se répand dans la coupelle 13, est réaspiré par la ouate de cellulose 14 à partir de laquelle il peut s'évaporer.

Dans une application particulière, la hauteur Δh est égale à 40 mm, la hauteur du réservoir dans sa zone de diamètre maximum est de 60 mm et le diamètre est également de 60 mm. La perte de charge du milieu poreux est caractérisée par un débit d'air égal à 0,012 microlitre par minute sous 70 000 Pa. Avec un tel appareil, le débit de liquide s'échappant du réservoir est d'environ 100 ml par mois, valeur bien adaptée au dosage des parfums.

La figure lb représente la même application dans laquelle le bloc de milieu poreux 4 est remplacé par une membrane 15 dont la perte de charge est également caractérisée par un débit d'air égal à 0,012 microlitre par minute sous une différence de pression de 70 000 Pa. Plus généralement, le débit d'air est inférieur à 1 ml par heure sous une différence de pression de 1 Pa et de préférence inférieur à 1 1 par mois. Ces dispositions permettent d'obtenir aisément un débit de liquide inférieur à 2 1/jour. Dans le cas de la réalisation de diffuseurs de parfum, la perte de charge laminaire sera de préférence adaptée pour contrôler un débit de sortie de liquide inférieur à 20 ml/jour.

Dans d'autres formes de réalisation, on peut remplacer la perte de charge poreuse par une tuyauterie de grande longueur et de faible diamètre, par exemple par un tube capillaire de 120 micromètres de diamètre et de 5 m de longueur ou tout autre obstruction siège d'écoulements laminaires de mêmes coefficients de perte de charge. On peut, en particulier, utiliser des tubes capillaires de très faible diamètre tels ceux développés par la société Dupont de Nemours pour effectuer le traitement de l'eau par osmose inverse. La figure 2a représente un appareil de dosage de fluide formé des éléments suivants, un réservoir en deux parties 201 et 202 soudées entre elles de manière etanche, une poche souple 203 contenant le liquide à diffuser 204, une plaque 205 pressée par un ressort 206 qui appuie sur la poche souple 203 et tend à faire s'échapper le liquide, une membrane poreuse 208 qui limite l'arrivée d'air. A la mise en route de l'appareil, la poche est percée par la pointe 210 de la pièce 211 qui est partie intégrante de la pièce 209 qui entoure le réservoir. Le liquide tend donc à se libérer sous l'effet de la pression due au ressort, mais son débit est limité par le flux d'air qui passe dans la membrane 208. Le liquide sortant de la poche souple pénètre dans le canal spiral 212 formé entre le fond de la pièce 209 et le couvercle du réservoir 202, puis dans le canal hélicoïdal 213 ménagé entre la pièce 209 et la pièce 201 constitutive du réservoir, puis atteint la ouate de cellulose 214 qu'il imbibe avant de s'évaporer dans l'atmosphère. Le rôle du canal spiral puis hélicoïdal dont la longueur est très grande est de compenser les variations de température. Lorsque la température augmente, l'air présent dans le réservoir tend à se dilater et donc à repousser le liquide à l'extérieur de la poche. En l'absence de canal, lors d'augmentations et de diminutions successives de température, de l'air pénétrerait dans la poche qui se viderait beaucoup plus vite que prévu. Le canal joue donc le rôle de tampon et évite ce phénomène gênant. Dans une situation où le canal est plein de liquide, la dilatation de l'air oblige le liquide à sortir et à humecter la ouate. Lorsque la température décroît, l'air se rétracte et le liquide contenu dans le canal tend à refluer vers le réservoir. Le volume du canal doit être supérieur à la variation de volume d'air. Le canal joue donc le rôle d'un réservoir tampon et empêche le retour d'air vers le réservoir et sa vidange trop rapide. Un exemple de dimensionnement peut être le suivant : le réservoir a un diamètre de 50 mm et une hauteur de 20 mm. Le ressort en acier est optimisé de sorte qu'il présente 11 spires, que sa longueur libre soit de 300 mm, son diamètre extérieur de 30 mm et son diamètre de fil de 1 mm. Il appuie sur la plaque 205 avec une force quasi constante de 20 N sur toute sa course utile. La perte de charge de la membrane sera caractérisée par un débit de 0,005 microlitre/min sous une différence de pression de 70000 Pa. Dans ces conditions, le liquide contenu dans la poche s'écoulera en un mois. Le réservoir tubulaire formé de la spirale et de l'hélice aura, quant à lui, une longueur totale de 1,5 m et sa section sera un carré de 2 mm, de telle sorte que son volume soit de 6 cm . Ceci permet de compenser des variations de température de 60*C dans la gamme des températures ordinaires.

Plus généralement, afin d'obtenir un débit de sortie du liquide régulier, de préférence, le diamètre moyen de la plaque est au moins égal à la course utile du ressort. De préférence encore, ce rapport est supérieur à deux.

La figure 2b donne un autre mode de réalisation d'un diffuseur de liquide motorisé au moyen d'un ressort. Le liquide 225 est contenu dans un réservoir formé deux pièces soudées 222 et 223. On place dans ce réservoir une poche souple et déformable 220 contenant un ressort 221 qui tend à l'ouvrir. De l'air est introduit de manière contrôlée au travers d'une membrane 235 poreuse et siège d'un écoulement laminaire. Le volume d'air 224 tend donc à augmenter et chasse le liquide 225 contenu dans le réservoir. La mise en route du système se fait dans cet exemple par destruction d'un opercule 227 au moyen de la pointe 228 de la pièce 226 qui entoure le réservoir. Comme dans l'exemple précédent, le liquide s'échappe au travers du jeu 234 existant entre la pièce 226 et la pièce 223 du réservoir, puis dans l'hélice 229 usinée dans la pièce 223 qui forme avec la pièce 226 un conduit long et de faible section. Le liquide s'échappe ensuite au travers de l'ouverture 230 et vient mouiller la ouate 233 qui est maintenue entre les pièces 226 et 232, cette dernière étant ajourée pour permettre l'évaporation du liquide. On notera qu'avec cette conception, on peut envisager de mettre en oeuvre un réservoir souple à la place de l'ensemble formé des pièces 222 et 223. La figure 2c montre un autre mode de réalisation d'un diffuseur de parfum motorisé au moyen d'un ressort 251, dans lequel le liquide est contenu dans une poche souple 254. On retrouve certains des éléments de la figure précédente, la poche souple 250 qui contient l'air provenant de l'atmosphère au travers de la membrane poreuse 253, le ressort qui permet de mettre la poche 250 en dépression. Sous l'effet de ladite dépression, la poche 250 absorbe de l'air au travers de la membrane 253 et se gonfle. Le liquide contenu dans la poche 255 est donc éjecté petit à petit à mesure que se gonfle la poche 250. La poche de liquide 255 est elle-même munie dans cet exemple d'une membrane poreuse 256 au travers de laquelle passe le liquide éjecté, cette membrane engendrant une perte de charge. Il est bien connu que la viscosité des liquides diminue avec la température et qu'au contraire celle des gaz augmente avec ladite température. On peut régler les pertes de charge des deux membranes poreuses 253 et 256 placées respectivement sur l'écoulement d'air et l'écoulement d'eau, de telle sorte que le débit de liquide soit quasiment indépendant de la température dans une gamme de températures données. Ces deux membranes sont le siège d'écoulements laminaires caractérisés en ce que les pertes de charge qu'ils engendrent sont proportionnelles aux débits volumiques des fluides qui les traversent et à des coefficients kl et k2 caractéristiques de leur géométrie. Le calcul permettant de définir la valeur relative de ces coefficients de pertes de charge pour une gamme de températures données et un couple liquide-gaz donné est aisément réalisé par l'homme de l'art. A la sortie de la membrane poreuse 256, le liquide imbibe la ouate 257 et s'évapore au travers d'orifices percés dans le conteneur 258. Ce conteneur peut éventuellement être réalisé en thermoformage.

La figure 3 donne un mode de réalisation du diffuseur de liquide gravitaire dans lequel les pièces constitutives sont réalisées par thermoformage, ce qui permet d'abaisser les prix de réalisation de manière spectaculaire. L'appareil est essentiellement réalisé à partir de deux plaques de matière plastique thermoformées, la plaque 301 qui est la plus ouvragée dans l'exemple et la plaque 302 qui est pratiquement plane. Ces deux plaques sont soudées entre elles selon la ligne de soudure 315. On trouve le réservoir 303 qui contient le liquide à diffuser 304 surmonté de l'atmosphère 305. Ce réservoir est muni d'un tube prolongateur 306 qui communique avec le réservoir compensateur de température 308 au travers de la tuyauterie 307. Le niveau 309 dans le réservoir en fonctionnement normal s'établit de telle sorte que le liquide déborde au travers de l'ouverture 309 pour créer des gouttes 314, lesdites gouttes tombant gravitairement sur le milieu poreux 310 qui les absorbe et permet l'évaporation du liquide. L'air est introduit au travers de la membrane poreuse 311, passe dans le tube 316 qui débouche dans le réservoir 303 au travers du tube 312 à proximité de son fond. Ledit air pénètre dans ce réservoir 303 sous forme de bulles 313. On a donc un mécanisme exactement identique à celui illustré sur la figure 1. Le réservoir 308 permet de compenser les variations de température et d'éviter les rentrées intempestives d'air dans le réservoir 303 sous l'effet de changements de température provoquant la dilatation ou le rétrécissement du volume d'air 305. Les dimensions caractéristiques d'un appareil de ce type peuvent être analogues à celles de l'appareil décrit sur la figure 1. Seuls changent les modes de réalisation, le principe décrit sur la figure 3 permettant des gains très importants sur le prix de revient.

De préférence, le volume du réservoir 8 est inférieur à 20 % du volume du récipient 2 et le volume du réservoir 308, en dessous du trou de déversement 309, est inférieur à 20 % du volume du récipient 303. De préférence encore, le rapport est inférieur à 10 %. De plus, l'aire de la section droite (ou horizontale) du tube de sortie 7 ou 306, 307, est inférieure à 1/5 de l'aire de la section horizontale du récipient 2 ou 303.

Afin d'améliorer la diffusion des gaz provenant de la vaporisation des liquides dans l'atmosphère 400 à traiter, il est souhaitable de les mettre en oeuvre de telle sorte que le mélange entre lesdits gaz et le milieu à traiter soit le plus intime possible.

La figure 4 donne un exemple d'un appareil permettant d'améliorer l'homogénéité dudit mélange. On met en oeuvre un diffuseur de liquide à débit constant 401 qui humecte une ouate 402 à partir de laquelle s'évapore le liquide. Ledit diffuseur 401 est placé dans un tube 403 percé d'ouvertures 404 et 405 permettant respectivement l'entrée et la sortie de l'air provenant de l'atmosphère 400. Cette entrée et sortie de gaz est assurée par un ventilateur 408 qui crée un flux d'air selon les flèches FI, F2 et F3. Dans certaines applications nécessitant la mise en oeuvre de débits plus élevés, on pourra mettre en place une pluralité de diffuseurs dans un même tube. La figure 5 donne un exemple de mise en oeuvre de diffuseurs

501 permettant d'injecter des vapeurs dans une atmosphère 503 en mouvement selon les flèches FI caractérisée en ce que les diffuseurs sont placés dans des poteaux creux 500, représentés sur la figure 5a, mis en place de manière régulière dans le sillage du milieu, généralement malodorant à traiter. On met ainsi en place un véritable mur d'odeurs qui permet un mélange intime du sillage malodorant, dont les bouffées turbulentes 505 ont une limite externe 506, avec les sillages 507 issus des orifices 502 percés dans les poteaux. Tous ces sillages se rejoignent en 508, position à partir de laquelle on est certain que tout volume de gaz malodorant a été mélangé avec le gaz de traitement. Cependant, pratiquement, le mélange ne devient effectivement suffisamment homogène qu'à une distance double de celle existant entre le premier point de jonction des sillages issus des poteaux et de la surface de poteaux proprement dite. Si α est l'angle caractéristique de l'ouverture des panaches et 1 la distance entre deux poteaux, cette distance minimale L est égale à :

L * 41 tg |

O'autcβB dύposiiâαB des émetteurs de parfum peuvent être envisagées, mais la solution consistant à utiliser des poteaux est particulièrement intéressante, car elle permet de mettre les diffuseurs d'odeur à l'abri des intempéries en utilisant une structure simple et modulaire.

On connaît des membranes microporeuses qui sont utilisées pour filtrer des liquides ou des gaz. Ces membranes sont conformées pour laisser passer un débit suffisant de fluide tout en retenant les impuretés dudit fluide. Ces membranes sont, par exemple, percées par des ions lourds accélérés par un cyclotron à haute énergie. Ce procédé breveté "cyclopore", commercialisé par la société Whatmann, permet de contrôler de manière assez fine les diamètres des pores, leur longueur et leur densité surfacique. Ces membranes sont commercialisées par cette société pour servir à des filtrations fines et des séparations. En général, les spécialistes de séparation et de filtration cherchent à augmenter la densité de pores pour obtenir un débit spécifique le plus élevé possible. Selon l'invention, il s'agit de régler le nombre de pores pour une surface donnée ou de régler les surfaces pour obtenir, dans les deux cas un nombre de pores donné dont le débit total est régi par une loi d'écoulement laminaire ou quasi laminaire, le débit de fluide étant quasi proportionnel à la différence de pression de part et d'autre de la membrane. Avantageusement, la membrane microporeuse est fixée sur le corps du dispositif par soudage ou collage. Selon l'invention, on a mis en évidence que ces filtres microporeux pouvaient être définis pour constituer l'élément de perte de charge laminaire utilisable dans les dispositifs de contrôle de débit selon l'invention. Plus précisément, ces membranes microporeuses pour contrôler un débit d'air q sous une différence de pression Dp auront des diamètres de pores D et des longueurs de pores L, le nombre total de pores étant n. Les grandeurs n, D et L seront calculées à l'aide de la formule suivante, dans laquelle m est la viscosité dynamique du fluide :

Ce type de milieu poreux sera particulièrement bien adapté au contrôle des écoulements de fluides purs.

Par exemple, pour contrôler un débit d'air de 100 ml par mois sous une pression de 400 Pa, on pourra utiliser une membrane comportant π 2x10 orifices de 0,1 micron de diamètre et d'une longueur égale à 12 microns, l'épaisseur de la membrane standard cyclopore.

Les membranes réelles ont une certaine dispersion de diamètres de pores. Par ailleurs, en raison de la très petite dimension des pores utilisés, les formules à appliquer peuvent être légèrement différentes de la précédente qui ne doit être considérée que comme une base de prédimensionnement.

Par exemple, pour assurer un débit d'air de 100 ml par mois sous une différence de pression de 400 Pa à 20^*C, on mettra en oeuvre une membrane poreuse comportant 7 millions de canaux de 0,1 micron de diamètre et d'une longueur de 12 microns correspondant à l'épaisseur de la membrane. Une telle membrane est réalisable par le procédé cyclopore qui permet d'obtenir en standard 600 millions de canaux par cm On obtiendrait un résultat équivalent avec une membrane comportant 700 canaux de 1 micron de diamètre et de 12 microns de longueur. Ce même débit passerait dans un canal de 5 microns de diamètre et de 12 microns de longueur ou dans un Picoflow d'une longueur de 5 m et d'un diamètre équivalent de 120 microns.

On peut donc revendiquer le fait que, dans tous les cas, les milieux poreux utilisés dans les processus de microdosage présentent des pores de diamètres inférieurs à 10 microns et dont le nombre est compris entre 100 et 1 000000000.

Il est impossible de faire passer du liquide avec une faible différence de pression dans des pores de très petites dimensions en raison d'effets combinés de mouillabilité et de tension superficielle. Il est nécessaire de prémouiller le milieu poreux avant de pouvoir utiliser une perte de charge de ce type pour faire transiter un liquide au travers d'une membrane dont les deux faces sont en contact avec le liquide.

Il faut donc se donner les moyens dans une application de diffusion de liquide au travers d'une telle membrane : - de mouiller le milieu poreux,

- d'extraire le gaz contenu dans le réservoir en contact avec la membrane, de ne pas créer de gaz parasite pendant le stockage et l'utilisation du fait d'un dégazage sous l'effet de différences de température par exemple,

- de maintenir du liquide au contact des deux faces de la membrane pendant le stockage et l'utilisation.

Le mouillage du milieu poreux serait réalisé idéalement après mise en place de la membrane, par exemple en forçant le liquide à le traverser, car la soudure ou le collage avec le support de membrane pourrait s'avérer de mauvaise qualité si la membrane est imbibée. Sur la figure 6, on retrouve les éléments essentiels de la figure 2c concernant le diffuseur motorisé par ressort, l'enveloppe formée des pièces soudées 652 et 658, la poche d'air 650, la poche de liquide 654, le ressort 651. La membrane poreuse d'entrée d'air 653 est réalisée en matériau cyclopore ou équivalent soudée sur la poche d'air 650. Une membrane poreuse préimbibée de liquide est par ailleurs soudée sur une plaque 660 elle-même soudée sur la poche 654, de telle sorte que le liquide soit forcé de passer au travers de cette membrane pour quitter la poche 254. De l'autre côté de la membrane 656 par rapport à la poche, on a disposé une petite poche de liquide 658 destinée à maintenir toujours mouillée la membrane 656. La mise en route du diffuseur s'effectue en perçant la poche 658 au moyen de la pointe 659. Le liquide contenu dans la poche 658 peut alors s'écouler et mouiller la ouate de diffusion 657. Les pertes de charge respectives des deux membranes sont calculées de telle sorte que le débit soit constant dans une grande gamme de températures par compensation des variations de viscosité, la viscosité du gaz augmentant avec la température alors que celle du liquide diminue.

De préférence, le remplissage en liquide s'effectue avec un liquide prédégazé ou, du moins, un liquide dont la pression totale en gaz dissous soit toujours inférieure à la pression atmosphérique quelle que soit la température à laquelle il est soumis. L'opération de dégazage est une opération connue en génie chimique et ne sera pas décrite ici.

Sur la figure 7, on montre un montage de la membrane microporeuse 701 par soudage sur une paroi 702. Cette membrane microporeuse est protégée d'un côté par une seconde membrane poreuse 703 contre les poussières, les liquides et les graisses provenant de contacts avec les doigts. Par ailleurs, de l'autre côté de la membrane microporeuse, on a disposé une seconde membrane hydrophobe 704 permettant de la protéger d'éventuels retours de liquide. Cette dernière disposition s'applique en particulier aux diffuseurs de liquide gravitaires.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour délivrer un débit contrôlé inférieur à 2 1 par jour d'un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend - un récipient fermé contenant ledit liquide, ledit récipient étant muni d'un orifice de sortie du liquide ;

- des moyens pour appliquer audit liquide une force qui tend à provoquer la sortie dudit liquide par ledit orifice ;

- des moyens aptes à créer sur au moins une partie de leur longueur un écoulement laminaire dont le coefficient de débit maximal est de 1 ml/h/Pa pour contrôler le débit d'entrée d'un gaz dans ledit récipient, par quoi le débit d'entrée de gaz contrôle la pression relative et donc le débit de sortie de liquide.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit récipient est constitué par une paroi rigide et etanche comportant un fond, ledit orifice de sortie étant prévu dans ledit fond de telle manière que la force appliquée au liquide soit la gravité et en ce que le moyen de contrôle d'entrée du gaz est un élément en matériau microporeux de diamètre de pores inférieur à 1 micron, dont une face est en communication avec une source de gaz et dont une autre face est en communication avec l'intérieur du récipient, ledit matériau microporeux créant ledit écoulement laminaire du gaz entre ladite source et ledit récipient, ledit gaz étant sensiblement non soluble dans ledit liquide.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième face de l'élément microporeux est prolongée par une tubulure d'entrée de gaz dont l'extrémité ouverte débouche dans ledit récipient à proximité de son fond.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit orifice de sortie est prolongé par une tubulure de sortie débouchant dans un réservoir, l'ensemble constitué par le récipient, la tubulure de sortie et le réservoir formant un siphon, ledit réservoir étant muni d'une paroi latérale pourvue d'un trou de sortie formant déversoir, ledit trou de sortie étant disposé à une cote inférieure à celle du fond du récipient.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite tubulure de sortie a une section droite inférieure à 1/5 de la section horizontale moyenne dudit récipient.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit réservoir a un volume disposé en dessous dudit trou de sortie inférieur à

20 % du volume dudit récipient.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les parois dudit récipient, de ladite tubulure de sortie, dudit réservoir et de ladite tubulure d'entrée de gaz sont constituées par des feuilles de matériaux plastiques préformées pour définir lesdits volumes et fixées entre elles, l'élément microporeux étant fixé dans un orifice desdites feuilles.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite tubulure d'entrée de gaz est constituée par un volume dans une paroi duquel est fixé ledit élément microporeux et par un élément de conduite raccordant ledit volume audit récipient à proximité de son fond.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdites feuilles de matériau sont soudables et thermoformables.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est contenu dans une poche déformable sur laquelle appuie un ressort mécanique par l'intermédiaire d'une plaque, ladite poche étant disposée dans ledit récipient, de telle sorte que le liquide tende à s'échapper, le débit de liquide ne pouvant s'effectuer que si le gaz pénètre dans le réservoir pour compenser la sortie de liquide.

11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est contenu dans ledit réservoir, le ressort étant placé dans une poche etanche déformable entourée du liquide, de telle sorte que ladite poche tende à s'ouvrir et à se remplir de gaz au travers de la perte de charge laminaire, la déformation de ladite poche obligeant le liquide à s'échapper dudit réservoir le contenant.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la sortie de liquide s'effectue au travers d'un long tube qui se remplit et se vide sous l'effet d'augmentations et de baisses de température ambiante, de telle sorte que la capacité tampon ainsi constituée empêche une vidange trop rapide du réservoir de liquide par entrée d'air lors des séquences de refroidissement, évitant ainsi une vidange excessivement rapide du liquide contenu dans ledit réservoir.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la sortie de liquide s'effectue au travers d'une perte de charge laminaire calibrée destinée à compenser les variations de débit résultant de variations de température en ajustant la perte de charge laminaire sur le gaz et la perte de charge laminaire sur le liquide de telle sorte qu'on compense les effets visqueux dus à l'augmentation de la viscosité du liquide et à la diminution de la viscosité du gaz avec la température dans une plage de température fixée à l'avance.

14. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre équivalent de ladite plaque et la course du ressort est au moins égale à 1.

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que les moyens aptes à créer un écoulement laminaire comprennent un élément à structure microporeuse de diamètre de pores inférieur à 1 micron.

16. Application du dispositif pour délivrer un débit de liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 à la réalisation d'une installation de diffusion de liquide, caractérisée en ce que ladite installation comprend :

- un poteau creux vertical dont la paroi est percée d'une pluralité d'orifices ; et - une pluralité de dispositifs de délivrance du liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 disposés à l'intérieur dudit poteau à des niveaux différents.

17. Application selon la revendication 16, caractérisée en ce que ladite installation comprend en outre des moyens formant ventilateurs disposés dans ledit poteau.

18. Application selon la revendication 17, caractérisée en ce que ladite installation comprend une pluralité de poteaux disposés en maille.

19. Application du dispositif de délivrance de liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 à la réalisation d'une installation de diffusion de liquide, caractérisée en ce que ladite installation comprend :

- une pluralité de dispositifs de délivrance de liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, et

- des moyens formant ventilateurs.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 et 15, caractérisé en ce que ledit élément microporeux est une membrane mince.

21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite membrane est en PET.

22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite membrane est inférieure à 50 microns.

23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que le diamètre des pores est inférieur à 10 microns.

24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 20 à 23, caractérisé en ce que le nombre de pores dans ladite membrane est compris entre 100 et 1 milliard.