0 RÉPUBLIQUE FRANÇAISE 0 N de publication : 2 834 981 INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS (à n'utiliser que pour les commandes de reproduction) N d'enregistrement national : 02 00993 0 Int CI 7 : C 02 F 1/44, G 05 D 9/00 BREVET D'INVENTION B1 0 DISPOSITIF POUR LA PURIFICATION ET LA MAITRISE CONTROLEE DE L'EAU PAR OSMOSE INVERSE. 0 Date de dépôt : 24.01.02. 0 Références à d'autres documents nationaux apparentés : CD Priorité : 0 Demandeur(s) : DAUPHINOISE DES EAUX INDUSTRIELLES Société à responsabilité limitée FR. 0 0 Date de mise à la disposition du public de la demande : 25.07.03 Bulletin 03/30. Date de la mise à disposition du public du brevet d'invention : 03.12.04 Bulletin 04/49. 0 Inventeur(s) : MONNET JOEL. T M CC1 03 O) CD Liste des documents cités dans le rapport de recherche : 0 Titulaire(s) : Ce) 03 C cc Se reporter à la fin du présent fascicule 11110111111111111111111111111111111111111111 0 Mandataire(s) : CABINET LAURENT ET CHARRAS.
L'invention se rattache au secteur technique du traitement de l'eau. Il est connu de traiter l'eau domestique ou de consommation au 5 moyen de purificateurs fonctionnant par osmose inverse et incluant une membrane de filtration balayée par un courant de rinçage de débit 5 à 9 fois supérieur environ à la quantité d'eau purifiée produite. Afin d'éviter l'entartrage de la membrane par les sels de carbonate, 10 le module d'osmose inverse, connu également sous le nom d'osrnoseur, met en oeuvre un procédé antitartre avec un filtre chargé de cristaux de polyphosphates à dissolution lente ou bien peut être combiné avec un adoucisseur d'eau. 15 En amont du module d'osmose inverse, sont généralement disposés des filtres dits «à sédiment» et des filtres à charbon actif pour réduire la teneur en chlore, pour tenir les matières organiques, etc... Ces éléments sont donc connectés par tout moyen approprié à une arrivée d'eau brute ou une arrivée d'eau adoucie. Ces éléments sont par ailleurs connectés à une 20 entrée que présente le module d'osmose inverse et correspondant à l'arrivée de l'eau à osmoser. Le module d'osmose inverse présente en outre deux sorties dont l'une correspond à l'eau osmosée en étant reliée à un moyen de stockage, tandis que l'autre correspond au concentrat qui est chargé des impuretés. 25 Ce concentrat est évacué à l'égout par l'intermédiaire d'un calibreur de débit.
2 Généralement, pour 1 litre d'eau osmosée produite, 3 à 10 litres d'eau (concentrat) doivent être rejetés à l'égout. Une pression d'environ 3 bars est nécessaire pour assurer une production d'eau osmosée en qualité et en quantité suffisantes. Un détecteur de pression de l'eau osmosée dans le 5 moyen de stockage assure un fonctionnement automatique en coupant automatiquement l'arrivée d'eau brute. Si la pression d'eau brute n'est pas suffisante, certains dispositifs utilisent un surpresseur afin d'augmenter le débit d'eau osmosée, ainsi que 10 sa qualité. Le surpresseur est assujetti à un capteur de pression d'eau brute interdisant le fonctionnement à sec de la purge et à un capteur de pression de l'eau osmosée, afin de mettre en service le système dès que la pression d'eau osmosée a faibli suite à son soutirage. Une électrovanne assure l'admission de l'eau brute. 15 Les dispositifs purificateurs d'eau par osmose inverse actuellement mis sur le marché, présentent certains inconvénients. Comme indiqué, pour 1 litre d'eau pure osmosée produite, il est 20 nécessaire de rejeter à l'égout de 3 à 10 litres d'eau. Or, c'est justement dans les régions où l'eau n'est pas d'une bonne qualité que la quantité d'eau disponible est la plus faible. Pour les dispositifs rejetant peu d'eau à l'égout, il apparaît un risque 25 important d'encrassage de la membrane qui doit par conséquent être changée. On observe également que plus le rejet d'eau est faible, plus la qualité d'eau osmosée est diminuée.
3 Par ailleurs, pour permettre de rejeter l'eau à l'égout, le module d'osmose inverse doit être relié à l'égout par un tuyau. Or, lorsque le dispositif n'est pas en fonctionnement, une contamination biologique a 5 tendance à se propager progressivement dans le tuyau de raccordement, en étant susceptible d'atteindre la membrane d'osmose. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. 10 Le problème que se propose de résoudre l'invention est de ne plus rejeter à l'égout le concentrat. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un 15 dispositif pour la purification et la maîtrise contrôlée de l'eau par osmose inverse comprenant : - des moyens de filtration et de préfiltration de l'eau ; - au moins un module d'osmose inverse à membrane avec une entrée, reliée à l'arrivée d'eau, et deux sorties ; 20 - l'une des sorties correspond à l'eau pure osmosée et est reliée à un moyen de stockage ; - l'autre sortie correspond au concentrat chargé des impuretés. Selon l'invention, la sortie correspondant au concentrat est reliée à une réserve d'eau tampon en combinaison avec des moyens aptes à gérer la 25 production d'eau osmosée en fonction du volume de ladite réserve.
4 Compte tenu de ces dispositions, le concentrat peut être réintroduit dans l'installation sanitaire d'une maison, en vue d'autres utilisations nécessitant une eau de qualité inférieure à celle utilisée pour boire par exemple. En outre, le débit de rejet peut être réglé à une valeur plus élevée assurant ainsi 5 une excellente longévité de la membrane et une meilleure qualité de l'eau épurée. Enfin, les risques de contamination biologique sont supprimés. Pour résoudre le problème posé de permettre le fonctionnement de l'osmoseur inverse en tenant compte du renouvellement suffisant de la 10 réserve d'eau tampon, les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée sont constitués par des moyens de comptage volumétrique de l'eau à l'entrée ou à la sortie de la réserve tampon, de sorte que la production d'eau osmosée est autorisée pendant un temps défini après chaque renouvellement du volume de ladite réserve. 15 Selon une autre forme de réalisation, les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée sont constitués par des moyens de mesure de la conductivité électrique, de sorte qu'une valeur de consigne élevée arrête la production d'eau osmosée jusqu'au renouvellement du volume de la réserve 20 tampon et retour à une valeur de consigne acceptable. Dans une forme de réalisation simplifiée, la réserve tampon est constituée par tout point de stockage fonctionnel d'eau tel qu'un ballon de production d'eau brute sanitaire, réserve de chasse d'eau,.. 25 Selon une autre caractéristique, le dispositif tel que décrit est combiné avec un adoucisseur. Dans ce cas, la réserve tampon est constituée
5 par le volume interstitiel de résines échangeuses d'ions contenus dans une bouteille ou bombonne. L'ensemble de l'adoucisseur est relié, d'une part, à l'arrivée d'eau 5 brute et à la sortie correspondant au concentrat et, d'autre part, à l'entrée des moyens de filtration et préfiltration du module d'osmose inverse et à une sortie d'eau adoucie. Pour résoudre le problème posé d'augmenter le débit d'eau osmosée 10 et sa qualité, le module d'osmose inverse est assujetti à un surpresseur en combinaison avec notamment un capteur de pression d'eau brute, un capteur de pression d'eau osmosée et une électrovanne. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures 15 des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre le schéma hydraulique de principe d'un exemple de réalisation du dispositif de purification par osmose inverse ; - la figure 2 est un schéma électrique de principe d'un dispositif avec surpresseur ; 20 - la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 montrant le couplage du dispositif osmoseur avec un adoucisseur. Comme le montre la figure 3, le dispositif selon l'invention met en oeuvre un module osmoseur de tout type connu. Cet ensemble comprend un 25 module (1) avec membrane à osmose inverse. L'entrée (la) du module (1) est reliée à l'arrivée d'eau brute (figure 1) ou à une arrivée d'eau adoucie comme il sera indiqué dans la suite de la description (figure 3). Cette
6 connexion à l'arrivée d'eau, s'effectue par l'intermédiaire d'un ensemble de filtres et préfiltres. Par exemple, le dispositif met en oeuvre un moyen antitartre sous forme d'un filtre (2) à cristaux de polyphosphates à dissolution lente, afin de réduire l'entartrage de la membrane du module (1) par les sels 5 de carbonate. En série avec le filtre (2), peuvent être disposés un ou plusieurs préfiltres (3) dits «à sédiments», et un ou plusieurs préfiltres (4) à charbons actifs, pour retenir la teneur en chlore présente dans les matières organiques par exemple. 10 Compte tenu du problème posé d'augmenter le débit d'eau osmosée, le module d'osmose inverse (1) est assujetti à un surpresseur connu dans le domaine technique de l'invention sous le nom de «booster». Comme le montre la figure 2, ce surpresseur comprend un capteur de pression d'eau brute (5) interdisant le fonctionnement du dispositif lorsqu'il n'y a pas de 15 pression d'eau. Un capteur de pression d'eau osmosée (6) est destiné à mettre en service ou à arrêter le dispositif en fonction de la pression d'eau osmosée. Entre les deux capteurs de pression (5) et (6), est disposée une pompe (7) assujettie à une électrovanne (8) pour augmenter la pression d'eau brute. Avantageusement, l'ensemble surpresseur tel que défini, est 20 disposé entre les filtres (3) et (4). Le module (1) avec membrane d'osmose inverse comporte deux sorties (lb) et (1c). La sortie (lb) correspond à l'eau pure osmosée reliée vers un moyen 25 de stockage (9). Par exemple, ce moyen de stockage est constitué par un ballon d'une contenance de 10 à 20 litres assujetti à une vessie sous pression d'air (10). L'eau osmosée stockée dans le ballon (9) passe dans un
7 poste filtre purificateur (11), par exemple «à charbons actifs», pour affiner la qualité de l'eau à consommer (12). Selon l'invention, la sortie (1c) correspondant au concentrat chargé 5 des impuretés, est reliée à une réserve tampon (13) en combinaison avec tout moyen apte à gérer la production d'eau osmosée, en fonction du volume dit «de réserve». Les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée, sont 10 constitués par des moyens de comptage volumétrique de l'eau, disposés à l'entrée ou à la sortie de la réserve tampon. Il en résulte que la production d'eau osmosée est autorisée pendant un temps défini après chaque renouvellement du volume de la réserve tampon. Ces moyens de comptage peuvent être constitués par une turbine, ou hélice disposée axialement ou 15 verticalement, au sens du passage de l'eau et plus généralement par tous capteurs de mouvement de liquide. Dans une autre forme de réalisation, les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée sont constitués par des moyens de mesure de la 20 conductivité électrique. Une valeur de consigne élevée arrête la production d'eau osmosée jusqu'au renouvellement du volume de la réserve tampon jusqu'à un retour à une valeur de consigne acceptable. La réserve tampon (13) est constituée par tout point de stockage 25 fonctionnel d'eau, tel qu'un ballon de production d'eau sanitaire. A noter que, dans le cas où la réserve tampon est constituée par un accumulateur d'eau chaude sanitaire, le dispositif peut comporter un échangeur
8 refroidissant l'eau brute arrivant à l'osmoseur et réchauffant le concentrat restitué à l'accumulateur. Un capteur de température avec contact intégré interdit la production 5 d'eau osmosée si l'eau brute dépasse une température excessive pour l'osmoseur. A noter également que la réserve tampon peut être constituée par un réservoir spécifique sur lequel seront connectés les différents organes. 10 Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif tel que décrit est combiné avec un adoucisseur. On renvoie à la figure 3. D'une manière connue, cet adoucisseur comprend un bac à sel (14) 15 avec flotteur et bain de saumure, une bouteille à résines échangeuses d'ions (15) assujetties à une vanne multivoies (16) et à une sortie d'eau adoucie (17) en combinaison avec un moyen de comptage (18) tel qu'une turbine permettant le déclenchement des régénérations. Dans ce cas, la réserve tampon est constituée par le volume interstitiel des résines échangeuses 20 d'ions contenues dans la bouteille (15), les volumes des canalisations et le volume libre correspondant à l'épuration des résines, soit par exemple 5 à 10 litres d'eau brute pour un adoucisseur du type familial chargé avec 20 litres de résines échangeuses d'ions. La canalisation d'arrivée d'eau brute (19) est connectée par 25 l'intermédiaire d'un clapet (20) à la sortie (1c) du module (1) à membrane d'osmose inverse.
9 La canalisation d'eau adoucie (17) est reliée par l'intermédiaire d'un clapet (21) à l'entrée (la) de l'ensemble osmoseur (1), en combinaison avec les éléments de filtration et le surpresseur. La canalisation de sortie d'eau adoucie (17) présente la turbine de comptage (18) qui est combinée à un 5 contrôleur électrique commandant la mise en service ou l'arrêt de l'ensemble de l'osmoseur. Le principe de fonctionnement du dispositif est le suivant : Lorsque l'utilisateur aura soutiré une grande quantité d'eau purifiée, 10 la pression dans la bonbonne de stockage (9) d'eau osmosée aura fortement diminué et le capteur de pression (10) commandera la mise en service de la production d'eau osmosée pendant une durée déterminée. Cette durée tiendra compte du débit de production d'eau osmosée du système, de la concentration maximum admissible pour le système de purification ou pour 15 l'utilisation d'eau non osmosée et du volume d'eau de la réserve tampon considérée. Pour que le système d'osmose inverse puisse à nouveau fonctionner, l'eau de la réserve tampon devra avoir été entièrement renouvelée. Comme 20 indiqué, ce renouvellement d'eau sera contrôlé par le système de comptage d'eau. Par exemple, si le volume d'eau contenu dans la réserve tampon est de 8 litres, le contrôleur donnera l'autorisation au purificateur d'eau de se remettre en service, après avoir vérifié que l'utilisateur aura consommé au moins 8 litres d'eau brute ou d'eau chargée des impuretés. 25 A noter que, dans le cas où la réserve tampon est constituée par les volumes libres d'un adoucisseur d'eau, une sécurité supplémentaire
10 intègrera le fonctionnement de l'ensemble du dispositif pendant les régénérations. Dans ce but, un capteur de position ou un capteur de la commande de régénération, pourra être installé sur l'adoucisseur d'eau. 5 Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne le contrôle volumétrique du couplage d'un système de purification d'eau par osmose inverse, combiné à un adoucisseur d'eau.
11 REVENDICATIONS -1- Dispositif pour la purification et la maîtrise contrôlée de l'eau par 5 osmose inverse comprenant : - des moyens de filtration et de préfiltration (2), (3) et (4) de l'eau ; - au moins un module d'osmose inverse (1) à membrane avec une entrée (la), reliée à l'arrivée d'eau, et deux sorties (lb) et (1c) ; - l'une des sorties (lb) correspond à l'eau pure osmosée et est reliée à un 10 moyen de stockage ; - l'autre sortie (1c) correspond au concentrat chargé des impuretés, - le module d'osmose inverse (1) est assujetti à un surpresseur en combinaison avec notamment un capteur de pression d'eau brute (5), un capteur de pression d'eau osmosée (6) et une électrovanne (8), 15 caractérisé en ce que : la sortie (1c) correspondant au concentrat, est reliée à l'entrée d'eau d'un adoucisseur (15) en combinaison avec des moyens de comptage volumétrique de l'eau à l'entrée ou à la sortie de l'adoucisseur (15), de sorte que la production d'eau osmosée est autorisée pendant un temps défini 20 après chaque renouvellement du volume d'eau contenu dans ledit adoucisseur, tandis qu'un moyen de commande des régénérations interdit la production d'eau osmosée pendant la génération de l'adoucisseur. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de 25 l'adoucisseur (15) est relié, d'une part, à une arrivée d'eau brute (19) et à la sortie correspondant au concentrat et, d'autre part, à l'entrée des moyens de filtration et préfiltration du module d'osmose inverse (1) et à une sortie d'eau adoucie (17).
01 Li ------( 1----D k yz I ql 1 9 DL EL 1 D I d s
3 f 3 F 1 G. 3 --a ( I) 1 1 17 14.
N d'enregistrement national : 02 00993 N de publication : RAPPORT DE RECHERCHE articles L.612-14, L.612-17 et R.612-53 à 69 du code de la propriété intellectuelle OBJET DU RAPPORT DE RECHERCHE Après l'accomplissement de la procédure prévue par les textes rappelés ci-dessus, le brevet est délivré. L'Institut National de la Propriété Industrielle n'est pas habilité, sauf dans le cas d'absence manifeste de nouveauté, à en refuser la délivrance. La validité d'un brevet relève exclusivement de l'appréciation des tribunaux. L'I.N.P.I. doit toutefois annexer à chaque brevet un "RAPPORT DE RECHERCHE" citant les éléments de l'état de la technique qui peuvent être pris en considération pour apprécier la brevetabilité de l'invention. Ce rapport porte sur les revendications figurant au brevet qui définissent l'objet de l'invention et délimitent l'étendue de la protection. Après délivrance, l'i.n.p.i. peut, à la requête de toute personne intéressée, formuler un "AVIS DOCUMENTAIRE" sur la base des documents cités dans ce rapport de recherche et de tout autre document que le requérant souhaite voir prendre en considération. CONDITIONS D'ÉTABLISSEMENT DU PRÉSENT RAPPORT DE RECHERCHE Le demandeur a présenté des observations en réponse au rapport de recherche préliminaire. 111 Le demandeur a maintenu les revendications. Le demandeur a modifié les revendications. 111 Le demandeur a modifié la description pour en éliminer les éléments qui n' étaient plus en concordance avec les nouvelles revendications. 111 Les tiers ont présenté des observations après publication du rapport de recherche préliminaire. 111 Un rapport de recherche préliminaire complémentaire a été établi. DOCUMENTS CITÉS DANS LE PRÉSENT RAPPORT DE RECHERCHE La répartition des documents entre les rubriques 1, 2 et 3 tient compte, le cas échéant, des revendications déposées en dernier lieu et/ou des observations présentées. Les documents énumérés à la rubrique 1 ci-après sont susceptibles d'être pris en considération pour apprécier la brevetabilité de l'invention. Les documents énumérés à la rubrique 2 ci-après illustrent l'arrière-plan technologique général. 111 Les documents énumérés à la rubrique 3 ci-après ont été cités en cours de procédure, mais leur pertinence dépend de la validité des priorités revendiquées. 111 Aucun document n'a été cité en cours de procédure.
N d'enregistrement national : 02 00993 N de publication : 1.ELEMENTS DE L'ETAT DE LA TECHNIQUE SUSCEPTIBLES D'ETRE PRIS EN CONSIDERATION POUR APPRECIER LA BREVETABILITE DE L'INVENTION Référence des documents (avec indication, le cas échéant, des parties pertinentes) Revendications du brevet concernées US 4 332 685 A (NOWLIN DUANE D ET AL) 1 juin 1982 (1982-06-01) * le document en entier * 1, 2 2.ELEMENTS DE L'ETAT DE LA TECHNIQUE ILLUSTRANT L'ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE GENERAL DE 38 41 594 A (OSBERMA OSBERGHAUSER SONDERMAS) 28 juin 1990 (1990-06-28) FR 2 811 315 A (DUFLOS MICHEL) 11 janvier 2002 (2002-01-11) US 4 842 724 A (BRAY DONALD T ET AL) 27 juin 1989 (1989-06-27) US 6 001 244 A (PIPES ANTHONY ET AL) 14 décembre 1999 (1999-12-14) US 5 296 148 A (COLANGELO ANTHONY M ET AL) 22 mars 1994 (1994-03-22) FR 2 788 511 A (DUFLOS MICHEL) 21 juillet 2000 (2000-07-21) US 3 630 378 A (BAUMAN WILLIAM C) 28 décembre 1971 (1971-12-28) US 3 786 924 A (HUFFMAN L) 22 janvier 1974 (1974-01-22) 3. ELEMENTS DE L'ETAT DE LA TECHNIQUE DONT LA PERTINENCE DEPEND DE LA VALIDITE DES PRIORITES Référence des documents (avec indication, le cas échéant, des parties pertinentes) Revendications du brevet concernées NEANT