Brevet FR2059945A1 — publié le 19710611

La présente invention concerne un appareil de mise en cirou- lotion de fluide et d'échange thermique, qui se rapporte plus spécialement à des coffres de refroidissement convenant pour être utilisés dans des armoires électriques et électroniques, logements casiers à relais et analogues, où il est nécessaire de faire circuler de l'air de refroidissement, de préférence exempt de pous sière et de saleté, pour empAecher les divers éléments de surchauf- rer pendant leur fonctionnement. De nombreux types de dispositifs de refroidissement ont été proposés et utilisés pendant des années dans des buts tels que mentionnés ci-dessus et dans d'autres applications. Un grand nombre d'éléments électriques et d'autres éléments ont été munis directement de structures à ailettes de refroidissement comme décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 216 496, fonctionnant à la rois avec et sans ventilateurs d'air pour dissiper la chaleur rayonnée par les ailettes. Ces dispositifs sont très efficaces, mais ils ne sont pas particulièrement avantageux au cas où l'appareil à refroidir a une dimension considérable ou comporte un grand nombre de types d'éléments différents. D'autres essais plus appropriés aux cas mentionnés en dernier lieu ont implique l'introduction d'air externe de la pièce ou d'une autre zone dans l'armoire, logement, ou casier, etc., pour permettre ce refroidissement. Toutefois, un appareil de ce type a exigé Jusqu'à présent de filtrer l'air en raison de la poussière, de la saleté et d'autres agents de contamination contenues dans les milieux externes. En fait, le remplacement fréquent de filtres, cons titue un des plus grands inconvénients de l'appareil de ce type. La présente invention se propose en conséquence de fournir un appareil de circulation de fluide et d'échange thermique nouveau et perfectionné et également d'une utilité plus générale, qui n'est pas sujet à l'un quelconque des inconvénients décrits ci-dessus; mais qui, au contraire, permet le refroidissement de types d 'appa- tell8 et d'installations très différents contenus dans l'armoire, le logement ou les casiers sans qu'il soit nécessaire d'y fixer des ailettes de refroidissement et sans exiger le filtrage de l'air extérieur (ou d'un autre fluide) qui peut eAtre utilisé pour aider l'opération de refroidissement.En bref, les buts ci-dessus peuvent astre atteints en fournissant une nouvelle structure qui permet de faire écouler un fluide, tcl que l'air extérieur, le long d'un pre mier trajet défini par un ensemble de feuilles conductrices de la chaleur et de faire circuler un fluide séparé, tel que l'air contenu à l'intérieur de ltarmoire, du logement ou du casier, le long d'un second trajet en relation d'échange thermique avec le premier trajet, mais séparé et écarté du fluide s'écoulant le long du premier trajet. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du des sin annexé dont la figure unique est une vue en perspective partielle d'une forme de réalisation préférée, des éléments étant en arrachement et déployés pour montrer des détails de construction En se référant au dessin, un appareil de circulation de fluide et d'échange thermique préféré est représenté comme étant contenu dans un bti 1 qui peut, par exemple, être monté sur le fond d'ure ar-ire, d'un logement ou d'un casier destinés à un équipement, représenté de raçon générale par une partie de son bati 3 s'étendant au-dessus du bâti 1.Le bâti i peut être sous la forme d'un coffre rectangulaire, dont les parois latérales et inférieure sont complètement fermées mais dont la paroi supérieure présente une première zone ou zone 1' ouverte à l'arrière, une seconde zone ou zone 1 ouverte à l'avant et une troisième zone fermée intermédiaire 1"' formant une plaque de séparation entre ces dernières. tes extrémités antérieure et postérieure du bati 1 sont ouvertes, en étant respectivement recouvertes par une grille antérieure 2 et par ensemble de ventilateurs aspirants 4. L'appareil comprend une série de feuilles conductrices de chaleur s'étendant dans le sens longitudinal, sensiblement paral lèles 5, 5', 5", 5"', 5"'', 5'"", 5""", etc.. disposées successivement en travers pour définir des espaces 6, 7, 6', 7', 6", 7",etc. s'étendant- dans le sens longitudinal. Les feuilles 5, 5', 5",etc., peuvent être constituées par une tôle mince ou par une autre ma tière de préférence conductrice de la chaleur, bien qu'un degré élevé de conduc-tivité thermique ne soit pas nécessaire en raison de l'extrême minceur préférée des feuilles. Chaque paire de feuilles successive, telles que les paires successives 55', ,s"5 "'5"ll -5"" -5""1,etcçest reliée transversalement par les extrémités antérieures et postérieures, les extrémités antérieures étant représentées respectivement comme étant serties les unes aux autres en 8, 8' et 811J relativement aux trois paires successives sus-mentionnées. Il est ainsi défini un premier ensemble de trajets successifs de circulation de fluide parallèles, s'étendant dans le sens longitudinal, formés le long des espaces 7, 7', 7", etc., entre les paires de feuilles successives 5-5', 5"-5"',~5"''-5"'''', etc.De l'air ou un autre fluide se trouvant à l'extérieur de l'appareil 1 - 3 peut ainsi être introduit par aspiration à travers la grille 2, dans le sens du trajet longitudinal I, pour s'écouler dans le sens longitudinal du premier ensemble de trajets de circulation de fluide formés par les espaces ou canaux 7, 7', 7", etc. Le passage du fluide le long de ce premier ensemble de trajets refroidit les parois des feuilles minces qui le délimite, et peut être commandé par les ventilateurs aspirants 4 situés à l'extrémité postérieure de l'appareil. tes feuilles 5', 5" délimitant l'espace ou canal 7 ( et les feuilles 5"', 5" " délimitant l'espace 7', etc.) sont représentées comme étant fermées le long de leurs bords longitudinaux supérieurs par une bande transversale 9 ( et 9' dans le cas de l'espace 7', etc.). En regardant du haut en bas, par conséquent, dans un sens orthogonal au sens longitudinal I, un second ensemble de trajets de circulation de fluide, sensiblement parallèles est formé par les espaces 6, 6', 6", etc., entre les feuilles de chaque paire de feuilles 5-5 t J 5~511 5"'' - 5"', etc.L'air ou un autre fluide provenant de l'intérieur de l'armoire, du logement ou du casier 3, peut être introduit dans ce second ensemble de trajets par un second ensemble de ventilateurs 4', représentés comme étant disposés angulairement au-dessus de la zone ouverte 1' pour diriger l'air de l'intérieur de l'armoire, logement ou casier 3 dans un sens ayant au moins une composante orthogonale par rapport au sens longitudinal I, comme représenté en II. Cet air intérieur est dirigé dans le second ensemble d'espaces ou canaux 6, 6', 6", etc. et en raison de la zone de séparationspérieure 1"', il continue sensiblement dans le sens longitudinal, comme représenté en II', le long des espaces ou canaux 6,6', 6",etc., puis il est remis en circulation vers le haut, comme représenté en II", pour être ramené dans l'armoire, logement ou casier 3. A cause de ce traJet d'écoulement, le second ensemble de trajets défini par les espaces 6, 6', 6", etcOest indiqué ici comme étant orthogonal par rapport au trajet d'écoulement longitudinal I. Grtce k cette construction, l'air intérieur contenu dans l'armoire logement ou casier est mis sans interruption en circulation en regard des feuilles qui sont en train d'être refroidies sur les surfaces opposées par le fluide extérieur circulant le long du trajet I. Touterois, le fluide extérieur, avec sa poussière, sa saleté et son agent de contamination ou souillure, est empêché de venir en contact ou plus généralement de contaminer l'air in extérieur remis en circulation. L'air intérieur refroidi et remis en circulation est ainsi indépendant et séparé du fluide de refroidissement extérieur peut-être contaminé, mais en relation d'échange thermique avec ce dernier.Par consEquent, aucun filtre n'est nécessaire et l'appareil peut fonctionner indéfiniment sans recevoir d'entretien, en assurant la propreté de l'air intérieur pendant son refroidissement et sa remise en circulation. Dans certaines applications, l'air de refroidissement extérieur peut être à une température défavorable; ou il peut être nécessaire de faire varier la vitesse de l'air à l'intérieur de l'armoire, du logement ou du casier 3. Une plaque de refroidissement par liquide, comme représenté en 10, peut alors être prévue au fond, par exemple et le courant d'air relatif circulant le long du trajet I et du trajet Il-Il' Il" peut Atre modifié ebéglant les tensions relatives appliquées aux commandes des moteurs respectifs 4 et 4' et à leurs connexions d'entrée 12 et 12'.La plaque de refroidis sement 10 peut comprendre un tube en zigzag par lequel le fluide de refroidissement s'écoule et est retiré, comme en 10', ou tout autre dispositif de refroidissement approprié. Pour un fonctionnement optimum, l'écoulement de fluide le long du trajet I s'effec tue de préférence dans le sens opposé à l'écoulement le long du trajet Il-Il' - Il". Comme exemple de l'efficacité de l'inventinn, vingt passages de feuilles d'échange thermique en tôle mince, d'une hauteur de 11,25 cm environ et d'une longueur de 25 cm environ ayant un espa oement de 9 mm environ entre les feuilles adjacentes, ont été utilisés avec un courant d'air circulant dans chacun des passages T et Il d'un débit de 6 m3 par minute environ, en ne permettant qu'une élévation de 1,5 C pourfchaque 100 watts de chaleur engen drés dans 1 'armoire 3. Ben entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réali sztion décrite et représentée et est susceptible de recevoir di Verses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS i - Appareil de circulation de fluide et d'échange thermique caractérisé par le fait qu'il comprend une série de feuilles con- duotrioes de chaleur s'étendant dans le sens longitudinal, sensiblement parallèles, disposées tour à tour transversalement pour définir des espaces s'étendant dans le sens longitudinal entre les feuilles successives, chaque paire successive de feuilles successives étant reliée transversalement par leurs extrémités pour définir un premier ensemble de trajets de circulation de fluide s'étendant dans le sens longitudinal, sensiblement parallèles formés par les espaces compris entre des paires de feuilles successives, les feuilles délimitant les espaces mentionnés en dernier lieu étant reliés transversalement le long de leurs bords longitudinaux pour définir un second ensemble de trajets de circulation de fluide sensiblement parallèles, à peu près orthogonaux au premier ensemble et formés par les espaces compris entre les feuilles de chaque paire de veuilles, un moyen pour faire circuler le fluide longitudinalement le long du premier ensemble de trajets, un moyen pour faire circuler le fluide dans le second ensemble de trajets séparément du passage du fluide le long du premier ensemble de trajets, mais en relation d'échange thermique avec ce dernier. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen faisant écouler le fluide comprend des ventilateurs d'aspiration destinés à aspirer le fluide extérieur dans le premier ensemble de trajets et hors de ce dernier. 3 - Appareil selon la revendication li caractérisé par le fait que le moyen faisant circuler le fluide comprend des ventilateurs pour faire entrer le fluide dans une première zone du second ensemble de trajets et pour le refouler dans une seconde zone de ce dernier par circulation. 4- Appareil selon la revendication 3 , caractérisé par le fait qu'une troisième zone du second ensemble-de trajets formée entre la première et la seconde zones est recouverte par un séparateur pour diriger la circulation, 5 - Appareil selon la revendieation 49 earactdrlsd par le fait que le fluide est constitué par de l'air et que le second ensemble de trajets est relié pour recevoir de l'air intérieur dans un appareil à refroidir. 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un moyen de refroidissement est prévu le long des bords longitudinaux des feuilles opposés aux bords mentionnés en premier lieu 7 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le gait qu'un moyen est prévu pour établir des débits de fluide dif- férents dans le premier et le second ensembles de trajets.