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EP0782885B1 - Dispositif de pulverisation a rendement éléve notamment d'eau sous forme de micro-gouttelettes - Google Patents

Dispositif de pulverisation a rendement éléve notamment d'eau sous forme de micro-gouttelettes Download PDF

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Publication number
EP0782885B1
EP0782885B1 EP97400008A EP97400008A EP0782885B1 EP 0782885 B1 EP0782885 B1 EP 0782885B1 EP 97400008 A EP97400008 A EP 97400008A EP 97400008 A EP97400008 A EP 97400008A EP 0782885 B1 EP0782885 B1 EP 0782885B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
liquid
opening
waves
piezo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97400008A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0782885A1 (fr
Inventor
Georges Fonzes
Gil Ching
Michel Gschwind
Daniel Guyomar
Jean Lauretti
Jean-Denis Sauzade
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IMRA Europe SAS
Original Assignee
IMRA Europe SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IMRA Europe SAS filed Critical IMRA Europe SAS
Publication of EP0782885A1 publication Critical patent/EP0782885A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0782885B1 publication Critical patent/EP0782885B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/24—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means incorporating means for heating the liquid or other fluent material, e.g. electrically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0615—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced at the free surface of the liquid or other fluent material in a container and subjected to the vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0012—Apparatus for achieving spraying before discharge from the apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/48—Sonic vibrators

Definitions

  • the present invention relates to a spray device with high yield, especially of water in the form of micro-droplets.
  • the waves propagate in the water in a nonlinear way and it builds up static pressure towards the surface of water, hence the appearance of a liquid jet called “acoustic fountain", which is surrounded by a mist of micro-droplets.
  • An air current created in the vicinity of the water jet then evacuates the micro-droplets to the outside of the device, in the ambient air.
  • the energy supplied by the transducer is only partially used to generate micro-droplets because the face of the transducer which is not in contact with water emits waves which are absorbed by the transducer support and also in the tank by multi-reflection and are lost.
  • the present invention aims to provide a device for spraying which has a high yield by eliminating in particular the above problem.
  • the subject of the present invention is a spraying device liquid, comprising a first elongated tank closed at one of its ends by a first free face of a piezoelectric transducer able to emit waves in a liquid filling the tank and open to its end opposite the piezoelectric transducer, characterized by the the piezoelectric transducer has a second free face, opposite its first free face, and that a second elongated tank is arranged, relative to the piezoelectric transducer, symmetrically to the first tank, the second tank being closed at one of its ends by said second free face of the piezoelectric transducer, which is thus able to also emit waves in a liquid filling the second tank, this second tank being open at its end opposite to the piezoelectric transducer.
  • the device according to the invention has a high efficiency since it allows to generate many more droplets than if it does not had only one tank.
  • the two tanks are suitable for being completely filled with liquid.
  • the waves emitted by the piezoelectric transducer in each tank are concentrated in the vicinity of the opening of each tank, the cross section of each tank with progressive narrowing towards the opening of the tank.
  • the part of each tank having a narrowing in section has a paraboloid shape of revolution whose focal point is located near the opening corresponding.
  • the liquid contained in each tank is not very sensitive to the accelerations of the medium in which is installed the device according to the invention.
  • the device according to the invention can be on board an automobile, boat or plane.
  • each tank are made of a hard material, capable of reflecting waves, and are shaped so as to concentrate the waves in the vicinity of the central part of the opening of the tank.
  • each tank fills at least two separate functions, i.e. limiting the risk of overflowing the liquid outside the tank on the one hand, and a concentration of waves at near the central part of the tank opening on the other hand.
  • each tank has, near its opening, heating means, by example of electrical resistances, allowing the temperature of the liquid just before spraying.
  • part of the acoustic energy provided by the waves is converted into heat, from preferably only in the vicinity of the opening of each tank, otherwise in the entire wall of each tank, thanks to the presence of a material acoustically absorbent such as a polymer.
  • polyester from stratification marketed by the company SOLOPLAST.
  • the polymer can be found only in the vicinity of the opening of the tank, or constitute the entire tank, in which case the reflection of waves may be less good but sufficient to obtain the concentration waves near the opening, while the view walls heat all of the liquid in it.
  • the device according to the invention is provided with ventilation means to create air circulation in the vicinity of the surface of the liquid contained in each tank.
  • the device includes a collection container in which the tanks are placed, a pump being connected on the one hand to the collection container, on the other hand to each tank, and being able to circulate the liquid continuously between each tank from which it overflows and the collection container where it is collected, a liquid reservoir, also connected to the pump, allowing keep the amount of liquid circulating in the device constant compensating for the consumption of liquid necessary for the production of droplets.
  • the instability of the liquid level at the opening of each tank which could result from unpredictable overflows due to strong accelerations undergone by the device, is mainly compensated by the fact that, the liquid constantly overflowing and forced to the opening of each tank, even strong accelerations cannot cause a slight fluctuation in the amount of liquid overflowing, without appreciably changing the level of the liquid at the opening of each tank.
  • the pump flow is high enough to generate a jet of liquid at the opening of each tank, regardless of the acoustic fountain which results from the sole action of ultrasonic waves.
  • the energy of the waves can be mobilized mainly for spraying liquid, forming fountains acoustic being facilitated by the fact that the liquid jets are already created by the pump.
  • the diameter of the opening of each tank close to that of the acoustic fountain which would naturally formed by waves in the absence of a pump, so that best superimpose the water jet formed by the pump and the fountain acoustics generated by waves.
  • a deflector is provided in the extension of the opening of each tank, to retain large drops of liquid which are thus collected in the collection container, while the air flow generated by the ventilation means evacuates the micro-droplets to the outside of the device.
  • the device shown in the drawing comprises two elongated tanks 1 a, 1 b, revolution which each comprise a cylindrical base 2 a, 2 b and an upper portion 3 a, 3 b whose cross section tapers towards an opening 4 a , 4 b .
  • Each opening can be circular, as shown in Figure 2 or scalloped as shown in Figure 3, or provided with a central waveguide which closes its central part and leaves only one annular passage, as shown in Figure 4.
  • Each tank 1 a , 1 b is intended to be completely filled with water.
  • a piezoelectric transducer 5 constituted by a disc-shaped ceramic is placed between the two tanks 1 a , 1 b , opposite their respective openings 4 a , 4 b .
  • the transducer 5 which has two opposite free faces 5 a , 5 b each constituting the bottom of a tank 1 a , 1 b , is capable of emitting ultrasonic waves in the water contained in each tank, in the direction of the corresponding opening 4 a , 4 b .
  • each tank is made for example of steel stainless material which is hard enough to reflect waves in absorbing minimal energy.
  • the converging shape of the walls of each tank is determined by so as to concentrate the waves in the central part of the opening corresponding.
  • the tanks 1 a , 1 b are housed inside a closed container 6 which constitutes a collection container within the meaning of the invention.
  • a fan 7 driven by a motor not shown.
  • a water tank 8 in which is housed a pump 9 connected on the one hand to each tank 1 a , 1 b via a first conduit 10, d on the other hand to the collection container 6 via a second conduit 11, two openings 41 a , 41 b of which open opposite the open ends of each tank and two other openings 41 c of which open in the vicinity of the transducer 5.
  • the fan 7 is housed in a common compartment 12 of the collection container 6.
  • This compartment 12 is delimited by an outer wall 13 of the collection container 6 and by a sealed internal partition 14 which leaves two passages 15 free to compartments 16 a and 16 b each containing a tank.
  • a stream of air is thus created in each compartment 16a, 16b, between a plurality of baffles 17 which carry air to an opening 18 a, 18 b which escape the air and the water droplets formed above the openings of each tank, as indicated by the arrows 19.
  • each tank 1, 1b is enclosed in a baffle-shaped spherical segment 20a, 20b of axis substantially perpendicular to the longitudinal axis of each vessel, and whose concavity is opposite to the traveling direction of air flow.
  • Each cap 20 a, 20 b is secured to the outer wall of the vessel 1 as a seal 21a, 21b.
  • electrical resistors 22 are provided which are inserted into the thickness of the wall of each tank and allow the water to be heated before being sprayed.
  • the heating power is calculated so as to heat only the periphery of the jet to limit the electrical power required.
  • Heating can also be obtained by removing part of the acoustic waves to heat the end of the tank, for example with a polymeric material that heats up by absorbing waves. So preferential, this material is sandwiched between two walls to protect it from direct attack by waves.
  • Figure 5 there is shown the part having a narrowing of section of a metal tank 1 b which has a thickness of a polymer 25 in a recess made on its inner face, in the vicinity of its opening 4 b .
  • the polymer is covered with a thin metallic layer 24 of a few hundred micrometers which is intended to protect said polymer direct aggression of the waves.
  • the waves are partially absorbed by the polymer which heats up and thus raises the water temperature.
  • This heating by acting on the surface tension of the water and on its saturated vapor pressure, creates a compromise on its parameters favorable to spraying and further increases the yield of the device.
  • Each tank is filled with water.
  • the pump 9 discharges water through the conduit 10, so that a first jet of water gushes at the opening of the tank 1b and a second jet of water flows at the opening from tank 1 a .
  • water jets of circular section are obtained, in the form of a daisy or a ring.
  • the shape of the openings 4 a and 4 b is not limited to those shown in the drawing.
  • the water is collected by the collection container 6 and returned to circulation by pump 9, via conduit 11.
  • Ceramic 5 emits waves in the two tanks, waves which progress in water in planes perpendicular to the longitudinal axis of the tank.
  • each tank 1 a , 1 b concentrates the waves substantially in the central part of the corresponding opening 2 2 a , 2 b .
  • This concentration of wave energy in the vicinity of the water surface spreads inside the jet, allowing formation a mist of micro-droplets surrounding each jet of water.
  • micro-droplets in a preferred mode, have a diameter less than 5 micrometers. They are carried out by the air current created by the fan 7.
  • the diameter of the openings 4 a , 4 b is chosen so that the waves are concentrated in the vicinity of the opening in each tank.
  • the spraying efficiency is increased by the on the one hand that wave energy is used mainly for spray the water, the water jets already being formed by the pump, otherwise
  • the use of a jet assisted by an external pump allows better adjustment of the operating parameters of the device, which allows achieve optimal operation in which the jet protrudes in length the jet which would be created by the only acoustic pressure due to the waves.
  • the spray surface is further increased from which water droplets can form.
  • the two faces 5 a and 5 b of the transducer 5 are used for spraying, which makes it possible to significantly increase the production of water droplets compared to a device which would comprise only one tank.
  • the water tank 8 allows the pump 9 to keep the amount of water circulating in the device, compensating for the volume of water evacuated to the outside by micro-spraying.
  • this device whose overall dimensions are about 4 cm in diameter and 10 cm long, can be easily installed in a vehicle.
  • the device according to the invention can be installed in the passenger compartment of an automobile with its inclined longitudinal axis 10 degrees from the horizontal, which gives it space vertical of about 5.7 cm which allows for example to accommodate it in the ceiling of the passenger compartment.
  • the device according to the invention can also be embedded in an airplane or on a boat where the conditions of stability are not, a priori, not very good.
  • the water jet coming out of the lower opening is straight and extends to the bottom of the compartment inferior.
  • the humidification volume is increased since the surface area of the water jet is increased.

Landscapes

  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

La présente invention concerne un dispositif de pulvérisation à rendement élevé, notamment d'eau sous forme de micro-gouttelettes.
Il est connu d'utiliser des dispositifs de micro-pulvérisation d'eau pour humidifier l'air ambiant.
On connaít ainsi de tels dispositifs comme celui du FR-2 691 411-A comportant un transducteur céramique piézoélectrique excité par un signal électrique à haute fréquence qui émet des ondes ultrasonores dans une petite cuve remplie d'eau.
Les ondes se propagent dans l'eau de façon non linéaire et il se forme une accumulation de pression statique en direction de la surface de l'eau, d'où l'apparition d'un jet de liquide appelé "fontaine acoustique", qui est entouré d'un brouillard de micro-gouttelettes.
Un courant d'air créé au voisinage du jet d'eau évacue alors les micro-gouttelettes vers l'extérieur du dispositif, dans l'air ambiant.
Dans un tel dispositif, l'énergie fournie par le transducteur n'est utilisée que partiellement pour générer les micro-gouttelettes car la face du transducteur qui ne se trouve pas au contact de l'eau émet des ondes qui sont absorbées par le support du transducteur et également dans la cuve par multiréflexion et sont perdues.
De plus, les pertes internes au transducteur et les phénomènes de saturation du niveau d'émission dus aux contraintes élevées et à l'élévation de température du transducteur limitent le rendement acoustique de ce dernier.
La présente invention vise à fournir un dispositif de pulvérisation qui présente un rendement élevé en éliminant notamment 1e problème susmentionné.
La présente invention a pour objet un dispositif de pulvérisation de liquide, comportant une première cuve allongée fermée à l'une de ses extrémités par une première face libre d'un transducteur piézoélectrique apte à émettre des ondes dans un liquide remplissant la cuve et ouverte à son extrémité opposée au transducteur piézoélectrique, caractérisé par le fait que le transducteur piézoélectrique comporte une seconde face libre, opposée à sa première face libre, et qu'une seconde cuve allongée est disposée, par rapport au transducteur piézoélectrique, symétriquement à la première cuve, la seconde cuve étant fermée à l'une de ses extrémités par ladite seconde face libre du transducteur piézoélectrique, lequel est ainsi apte à émettre également des ondes dans un liquide remplissant la seconde cuve, cette seconde cuve étant ouverte à son extrémité opposée au transducteur piézoélectrique.
On comprend que le fait d'immerger complètement le transducteur piézoélectrique dans les deux liquides contenus dans les deux cuves permet une grande diffusion de la chaleur du transducteur vers les liquides, ce qui limite l'élévation en température du transducteur et donc améliore son fonctionnement. Par ailleurs, la présence de liquide sur les deux faces du transducteur piézoélectrique symétrise les contraintes mécaniques dans le transducteur et améliore le transfert de l'énergie acoustique vers les liquides environnants. La conjonction des effets thermiques et des effets acoustiques susmentionnés permet d'améliorer le rendement électroacoustique du transducteur et donc de générer une plus grande puissance acoustique dans les liquides pour une même puissance électrique d'entrée.
Ainsi, le dispositif selon l'invention a un rendement élevé puisqu'il permet de générer beaucoup plus de gouttelettes que s'il ne comportait qu'une seule cuve.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux cuves sont aptes à être complètement remplies de liquide.
Dans un autre mode de réalisation préféré, les ondes émises par le transducteur piézoélectrique dans chaque cuve sont concentrées au voisinage de l'ouverture de chaque cuve, la section transversale de chaque cuve présentant un rétrécissement progressif en direction de l'ouverture de la cuve.
Dans un mode de réalisation particulier, la partie de chaque cuve présentant un rétrécissement de section présente une forme de paraboloïde de révolution dont le point focal se situe au voisinage de l'ouverture correspondante.
Grâce à ce rétrécissement de section transversale, le liquide contenu dans chaque cuve est peu sensible aux accélérations du milieu dans lequel est installé le dispositif selon l'invention.
A titre d'exemple, le dispositif selon l'invention peut être embarqué dans une automobile, un bateau ou un avion.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les parois de chaque cuve sont réalisées en un matériau dur, apte à réfléchir les ondes, et sont conformées de manière à concentrer les ondes au voisinage de la partie centrale de l'ouverture de la cuve.
Ainsi, les parois de chaque cuve remplissent au moins deux fonctions distinctes, à savoir une limitation du risque de débordement du liquide en dehors de la cuve d'une part, et une concentration des ondes au voisinage de la partie centrale de l'ouverture de la cuve d'autre part.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque cuve comporte, au voisinage de son ouverture, des moyens de chauffage, par exemple des résistances électriques, permettant d'élever la température du liquide juste avant sa pulvérisation.
Dans une variante de ce mode de réalisation, une partie de l'énergie acoustique fournie par les ondes est convertie en chaleur, de préférence au voisinage seulement de l'ouverture de chaque cuve, sinon dans toute la paroi de chaque cuve, grâce à la présence d'un matériau acoustiquement absorbant tel qu'un polymère.
A cet effet, on peut utiliser par exemple le polyester de stratification commercialisé par la société SOLOPLAST.
Le polymère peut se trouver seulement au voisinage de l'ouverture de la cuve, ou constituer l'ensemble de la cuve, auquel cas la réflexion des ondes peut être moins bonne mais suffisante pour obtenir la concentration des ondes au voisinage de l'ouverture, tandis que les parois de la vue chauffent la totalité du liquide contenu dans celle-ci.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention est muni de moyens de ventilation pour créer une circulation d'air au voisinage de la surface du liquide contenu dans chaque cuve.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif comporte un récipient de collecte dans lequel sont placées les cuves, une pompe étant reliée d'une part au récipient de collecte, d'autre part à chaque cuve, et étant apte à faire circuler le liquide en permanence entre chaque cuve d'où il déborde et le récipient de collecte où il est recueilli, un réservoir de liquide, également raccordé à la pompe, permettant de maintenir constante la quantité de liquide circulant dans le dispositif en compensant la consommation de liquide nécessaire à la production des gouttelettes.
Ainsi, l'instabilité du niveau du liquide à l'ouverture de chaque cuve, qui pourrait résulter de débordements imprévisibles dus à de fortes accélérations subies par le dispositif, est en majeure partie compensée par le fait que, le liquide débordant en permanence et de façon forcée à l'ouverture de chaque cuve, même de fortes accélérations ne peuvent provoquer qu'une légère fluctuation de la quantité de liquide qui déborde, sans modifier de manière sensible le niveau du liquide à l'ouverture de chaque cuve.
De surcroít, non seulement un tel dispositif est peu sensible aux accélérations, mais en outre, par sa symétrie et grâce à l'emploi d'une circulation forcée de liquide, il est peu sensible à des variations d'inclinaison et peut fonctionner dans toute position.
Avantageusement, le débit de la pompe est suffisamment élevé pour générer un jet de liquide à l'ouverture de chaque cuve, indépendamment de la fontaine acoustique qui résulte de la seule action des ondes ultrasonores.
De cette manière, l'énergie des ondes peut être mobilisée principalement pour la pulvérisation du liquide, la formation des fontaines acoustiques étant facilitée par le fait que les jets de liquide sont déjà créés par la pompe.
Pour augmenter encore l'efficacité de la pulvérisation, il est préférable, selon l'invention, de choisir le diamètre de l'ouverture de chaque cuve, voisin de celui de la fontaine acoustique qui serait naturellement formée par les ondes en l'absence de pompe, de manière à superposer au mieux le jet d'eau formé par la pompe et la fontaine acoustique générée par les ondes.
Dans un mode de réalisation préféré, un déflecteur est prévu dans le prolongement de l'ouverture de chaque cuve, pour retenir les grosses gouttes de liquide qui sont ainsi récupérées dans le récipient de collecte, tandis que le courant d'air généré par les moyens de ventilation évacue les micro-gouttelettes vers l'extérieur du dispositif.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
  • la figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
  • les figures 2 à 4 sont des vues en perspective de variantes de formes d'ouverture d'une cuve du dispositif de la figure 1, et
  • la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 2.
Le dispositif représenté sur le dessin comprend deux cuves allongées 1a,1b, de révolution qui comportent chacune une base cylindrique 2a,2b et une partie supérieure 3a,3b dont la section va en rétrécissant en direction d'une ouverture 4a,4b.
Chaque ouverture peut être circulaire, comme représenté à la figure 2 ou festonnée comme représenté à la figure 3, ou encore munie d'un guide d'onde central qui obture sa partie centrale et ne laisse libre qu'un passage annulaire, comme représenté à la figure 4.
Chaque cuve 1a,1b est destinée à être complètement remplie d'eau.
Un transducteur piézoélectrique 5 constitué par une céramique en forme de disque, est placé entre les deux cuves 1a, 1b, à l'opposé de leurs ouvertures respectives 4a, 4b.
Le transducteur 5, qui comporte deux faces libres opposées 5a,5b constituant chacune le fond d'une cuve 1a,1b, est apte à émettre des ondes ultrasonores dans l'eau contenue dans chaque cuve, en direction de l'ouverture correspondante 4a, 4b.
Les parois de chaque cuve sont réalisées par exemple en acier inoxydable qui est un matériau suffisamment dur pour réfléchir les ondes en absorbant une énergie minimale.
La forme convergente des parois de chaque cuve est déterminée de manière à concentrer les ondes dans la partie centrale de l'ouverture correspondante.
Les cuves 1a, 1b sont logées à l'intérieur d'un récipient fermé 6 qui constitue un récipient de collecte au sens de l'invention.
A l'intérieur de ce récipient de collecte 6 est disposé un ventilateur 7, entraíné par un moteur non représenté.
A l'extérieur du récipient de collecte 6, se trouve un réservoir d'eau 8 dans lequel est logée une pompe 9 raccordée d'une part à chaque cuve 1a,1b par l'intermédiaire d'un premier conduit 10, d'autre part au récipient de collecte 6 par l'intermédiaire d'un deuxième conduit 11 dont deux ouvertures 41a, 41b débouchent en regard des extrémités ouvertes de chaque cuve et dont deux autres ouvertures 41c débouchent au voisinage du transducteur 5.
Le ventilateur 7 est logé dans un compartiment commun 12 du récipient de collecte 6. Ce compartiment 12 est délimité par une paroi extérieure 13 du récipient de collecte 6 et par une cloison intérieure étanche 14 qui laisse libres deux passages 15 vers des compartiments 16a et 16b renfermant chacun une cuve.
Un courant d'air est ainsi créé dans chaque compartiment 16a,16b, entre plusieurs déflecteurs 17 qui acheminent l'air jusqu'à une ouverture 18a, 18b de laquelle s'échappent l'air et les gouttelettes d'eau formées au dessus des ouvertures de chaque cuve, comme indiqué par les flèches 19.
La partie d'extrémité de chaque cuve 1a,1b est enfermée dans un déflecteur en forme de calotte sphérique 20a, 20b d'axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de chaque cuve, et dont la concavité est opposée au sens de déplacement du courant d'air.
Chaque calotte 20a,20b est solidarisée à la paroi extérieure de la cuve 1 selon un joint étanche 21a,21b.
Au voisinage de l'ouverture 4a, 4b de chaque cuve, sont prévues des résistances électriques 22 qui sont insérées dans l'épaisseur de la paroi de chaque cuve et permettent de chauffer l'eau avant sa pulvérisation.
On calcule la puissance de chauffage de façon à ne chauffer que la périphérie du jet pour limiter la puissance électrique nécessaire.
Le chauffage peut aussi être obtenu en prélevant une partie des ondes acoustiques pour chauffer le bout de la cuve, par exemple avec un matériau polymère qui s'échauffe en absorbant les ondes. De manière préférentielle, on place ce matériau en sandwich entre deux parois métalliques pour le protéger de l'agression directe des ondes.
Sur la figure 5, on a représenté la partie présentant un rétrécissement de section d'une cuve métallique 1b qui comporte une épaisseur d'un polymère 25 dans un évidement réalisé sur sa face intérieure, au voisinage de son ouverture 4b.
Le polymère est recouvert d'une fine couche métallique 24 de quelques centaines de micromètres qui est destinée à protéger ledit polymère de l'agression directe des ondes.
En fonctionnement, les ondes sont partiellement absorbées par le polymère qui s'échauffe et élève ainsi la température de l'eau.
Ce chauffage, en agissant sur la tension superficielle de l'eau et sur sa pression de vapeur saturante, crée un compromis sur ses paramètres favorable à la pulvérisation et accroít encore le rendement du dispositif.
On sait par expérience que si la température du liquide monte de 20°C à 40°C, le volume de liquide vaporisé double.
On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de pulvérisation représenté sur le dessin.
Pour faciliter l'explication, on considère que l'orientation du dispositif est verticale, comme représenté sur la figure 1.
Chaque cuve est remplie d'eau.
La pompe 9 refoule de l'eau par le conduit 10, de telle sorte qu'un premier jet d'eau jaillit à l'ouverture de la cuve 1b et qu'un second jet d'eau s'écoule à l'ouverture de la cuve 1a.
Selon la forme des ouvertures 4a et 4b, dont trois exemples sont représentés aux figures 2 à 4, on obtient des jets d'eau de section circulaire, en forme de marguerite ou d'anneau.
Du fait que la génération de gouttelettes se produit à la surface du jet d'eau, les formes d'ouvertures des figures 3 et 4 donnent naissance à des jets d'eau de surface plus importante et accroissent donc la production de gouttelettes par rapport à la forme simple de la figure 2.
En d'autres termes, étant donné que la circonférence des jets d'eau est accrue avec les ouvertures des figures 3 et 4, et étant donné que le brouillard est généré à partir de la surface des jets d'eau, laquelle est proportionnelle à la circonférence de ces jets, la quantité de brouillard obtenue avec les ouvertures des figures 3 et 4 est accrue.
Bien entendu, la forme des ouvertures 4a et 4b n'est pas limitée à celles représentées sur le dessin.
L'eau est récupérée par le récipient de collecte 6 et remise en circulation par la pompe 9, via le conduit 11.
La céramique 5 émet des ondes dans les deux cuves, ondes qui progressent dans l'eau selon des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal de la cuve.
La forme convergente des parois de chaque cuve 1a,1b concentre les ondes sensiblement dans la partie centrale de l'ouverture 2 correspondante 2a,2b.
Cette concentration de l'énergie des ondes au voisinage de la surface de l'eau se propage à l'intérieur du jet, ce qui permet la formation d'un brouillard de micro-gouttelettes environnant chaque jet d'eau.
Ces micro-gouttelettes, dans un mode préféré, présentent un diamètre inférieur à 5 micromètres. Elles sont emportées vers l'extérieur par le courant d'air créé par le ventilateur 7.
D'autres gouttes, plus lourdes, se forment et sont récupérées par les calottes sphériques 20a,20b et tombent par gravité au fond du récipient de collecté 6 pour être remises en circulation par la pompe 9, de la même manière que l'eau non pulvérisée provenant des jets d'eau.
Le diamètre des ouvertures 4a,4b est choisi de manière à ce que les ondes se concentrent au voisinage de l'ouverture dans chaque cuve.
Ainsi, l'énergie des ondes, qui n'est pas utilisée pour former les fontaines acoustiques, sert principalement à pulvériser l'eau.
En d'autres termes, le rendement de la pulvérisation est accru du fait que d'une part l'énergie des ondes est utilisée en majeure partie pour pulvériser l'eau, les jets d'eau étant déjà formés par la pompe, d'autre part, l'emploi d'un jet assisté par une pompe extérieure permet un meilleur ajustement des paramètres de fonctionnement du dispositif, ce qui permet d'atteindre un fonctionnement optimal dans lequel le jet dépasse en longueur le jet qui serait crée par la seule pression acoustique due aux ondes.
Ainsi, on accroít encore la surface de jet à partir de laquelle peuvent se former les gouttelettes d'eau.
De plus, comme déjà expliqué, les deux faces 5a et 5b du transducteur 5 sont utilisées pour la pulvérisation, ce qui permet d'augmenter sensiblement la production de gouttelettes d'eau par rapport à un dispositif qui ne comporterait qu'une seule cuve.
Grâce aux différents déflecteurs, il est possible de faire fonctionner le dispositif décrit dans toutes les positions qui peuvent résulter d'un pivotement de ce dispositif autour d'un axe 23, perpendiculaire à l'axe longitudinal des cuves et compris dans le plan du dessin.
Le réservoir d'eau 8 permet à la pompe 9 de maintenir'constante la quantité d'eau circulant dans le dispositif, en compensant le volume d'eau évacué vers l'extérieur par micro-pulvérisation.
Il est clair que ce dispositif, dont les dimensions hors tout sont de l'ordre de 4 cm de diamètre et de 10 cm de long, peut être facilement installé dans un véhicule.
Le fait qu'il soit apte à fonctionner convenablement en étant incliné permet une utilisation aisée dans toutes sortes de véhicules.
Par exemple, le dispositif selon l'invention peut être installé dans l'habitacle d'une automobile avec son axe longitudinal incliné de 10 degrés par rapport à l'horizontale, ce qui lui confère un encombrement vertical d'environ 5,7 cm qui permet par exemple de le loger dans le plafond de l'habitacle.
Le dispositif selon l'invention peut également être embarqué dans un avion ou sur un bateau où les conditions de stabilité ne sont, à priori, pas très bonnes.
Dans le bâtiment, des solutions dans lesquelles les jets sont verticaux peuvent être très utiles à la génération de très grands volumes de gouttelettes à partir d'un encombrement réduit.
En particulier, à cause de la gravité, le jet d'eau sortant de l'ouverture inférieure est droit et s'étend jusqu'au fond du compartiment inférieur. De ce fait, le volume d'humidification est accru puisque la surface du jet d'eau est accrue.
I1 est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère limitatif, et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre des revendications ci-jointes.

Claims (11)

  1. Dispositif de pulvérisation de liquide comportant une première cuve allongée (1a) fermée à l'une de ses extrémités par une première face libre (5a) d'un transducteur piézoélectrique(5) apte à émettre des ondes dans un liquide remplissant la cuve et ouverte à son extrémité (4a) opposée au transducteur piézoélectrique (5), caractérisé par le fait que le transducteur piézoélectrique comporte une seconde face libre (5b), opposée à sa première face libre (5a), et qu'une seconde cuve allongée (1b) est disposée symétriquement à la première cuve (1a) par rapport au transducteur piézoélectrique (5), la seconde cuve étant fermée à l'une de ses extrémités par ladite seconde face libre (5b) du transducteur piézoélectrique (5), lequel est ainsi apte à émettre également des ondes dans un liquide remplissant la seconde cuve (1b), cette seconde cuve (1b) étant ouverte à son extrémité opposée (4b) au transducteur piézoélectrique.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux cuves (1a,1b) sont aptes à être complètement remplies de liquide.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les ondes émises par le transducteur piézoélectrique (5) dans chaque cuve (1a,1b) sont concentrées au voisinage de l'ouverture (4a,4b) de chaque cuve, la section transversale de chaque cuve (1a,1b) présentant un rétrécissement progressif (3a,3b) en direction de l'ouverture de la cuve.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les cuves présentent, dans leur partie présentant un rétrécissement progressif (3a,3b), une forme de paraboloïde de révolution dont le point focal se situe au voisinage de l'ouverture correspondante.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque cuve (1a,1b) comporte, au voisinage de son ouverture (4a,4b), des moyens de chauffage (22) permettant d'élever la température du liquide juste avant sa pulvérisation.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens de chauffage sont constitués par une épaisseur de matériau absorbant l'énergie acoustique des ondes (24), prévue au voisinage de l'ouverture de chaque cuve.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de ventilation (7) pour créer une circulation d'air au voisinage de la surface du liquide contenu dans chaque cuve (1a,1b).
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les parois de chaque cuve (1a,1b) sont réalisées en un matériau dur apte à réfléchir les ondes et sont conformées de manière à concentrer les ondes en un point situé au voisinage de la partie centrale de l'ouverture (4a,4b) de chaque cuve (1a,1b).
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte un récipient de collecte (4) dans lequel sont placées des cuves (1a,1b), une pompe étant reliée d'une part au récipient de collecte (6), d'autre part à chaque cuve (1a,1b) et étant apte à faire circuler le liquide en permanence entre les cuves (1a,1b) d'où il déborde et le récipient de collecte (6) où il est recueilli, un réservoir de liquide étant également raccordé à la pompe (9) pour maintenir constante la quantité de liquide circulant dans le dispositif.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que chaque ouverture (4a,4b) des cuves (1a,1b) présente un diamètre voisin de celui de la fontaine acoustique qui serait naturellement formée par les ondes en l'absence de pompe (9).
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que des déflecteurs par exemple en forme de calottes sphériques (20a, 20b) sont prévus dans le prolongement de l'ouverture (4a,4b) de chaque cuve (1a,1b) pour retenir les grosses gouttes de liquide qui sont ainsi récupérées dans le récipient de collecte (6).
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