Brevet FR2085815A1 — publié le 19711231

La présente invention se rapporte å des dispositifs de refroidissement; elle vise, en particulier, un nouveau type de dispositif de refroidissement ne comportant pas d'éléments ou substances mobiles. Actuellement, on utilise, pour le refroidissement de produits alimentaires, liquides et autres substances, des systèmes de réfrigération comprenant des compresseurs, des moteurs, des évaporateurs, des condenseurs et des fluides caloporteurs en circulation. Ces systèmes sont donc lourds, volumineux et par conséquent peu pratiques pour de nombreuses applications. De plus, leurs parties mobiles sont sujettes à usure et les circuits de fluide peuvent présenter des fuites. On connait également des dispositifs électriques à pompe de chaleur, appelés modules thermoélectriques. Ces dispositifs utilisent l'effet Peltier, c'est-à-dire le phénomène par lequel la chaleur est rejetée ou absorbée, à la jonction de deux métaux, lorsqu'un courant électrique traverse cette jonction. Le passage du courant dans un sens provoque ltévacuation de chaleur, et le passage en sens inverse provoque l'absorption de chaleur. Les modules thermoélectriques ont été utilisés principalement pour le refroidissement local de petits composants électroniques, tels que des transistors et des détecteurs infra-rouges, ou pour d'autres applications nécessitant seulement une petite puissance de refroidissement. La présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement qui utilise des modules thermoélectriques, mais qui a une puissance de refroidissement relativement grande par rapport aux applications connues de ces modules, de sorte luron peut l'utiliser pour le refroidissement de produits alimentaires, liquides et autres milieux. Le dispositif suivant l'invention a pour avants ge d'hêtre léger, compact, sans parties mobiles sujettes à usure, et de ne pas comporter de fluides en circulation qui risquent de fuir. I1 convient donc particulièrement à l'emploi dans des appareils portatifs, mais aussi à de nombreuses autre utilisations. Le dispositif de refroidissement suivant l'invention comprend : un caisson ou récipient intérieur métallique, qui constitue un compartiment de refroidissement ; un bloc métallique, conducteur de la chaleur, dont la face intérieure est en contact avec le récipient et dont la face extérieure fait saillie à 1' extérieur de ce dernier ; une isolation thermique, qui entoure le récipient et le bloc métalliques, à l'exception de la face extérieure du bloc t un module thermoélectrique, ou pompe de chaleur, en contact avec la face extérieure du bloc ; et un radiateur de chaleur disposé au-dessus du module, et en contact avec ce dernier. Suivant un trait préféré de l'invention, la forme extérieure du dispositif de refroidissement est polygonale, en coupe horizontale, le bloc métallique, le module thermoélectrique et le radiateur étant tous disposés dans un anglet De préférence, un exemplaire de chacun des organes ci-dessus est placé dans chacun d'au moins deux angles opposés du dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront aux hommes de l'art à la lecture de la présente description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés, Fig. 1 est une coupe horizontale, suivant la ligne 2-I de la figure 2, d'une forme de réalisation d'un dispositif de refroidissement conforme à la présente invention. Fig. 2 est une vue en élévation du dispositif de la figure 1. Fig. 3 est une coupe partielle, à plus grande échelle, semblable à la figure 1, mais représentant une variante de réalisation. Figo 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 30 Fig. 5 est une vue de face d'une autre forme de réalisation de l'invention, et Fig. 6 est une vue en élévation d'une autre forme de réalisation de l'invention. Le dispositif de refroidissement 2, représenté sur les figures I et 2, comprend : un récipient métallique intérieur 3, constituant un compartiment 4 de refroidissement ; une couche épaisse de matière d'isolation thermique 6, autour du récipient 3; et, éventuellement, une enveloppe extérieure 7, en plastique ou métal. Le compartiment 4 est de forme polygonale, en coupe horizontale. Dans la forme de réalisation représentée, il est rectangulaire. La surface extérieure du dispositif de refroidissement 2, c' est-à-dire ltenveloppe 7, est également de forme polygonale, en coupe horizontale.Dans le cas représenté, elleest octogonale et comprend quatre côtés 8 correspondant à ceux du compartiment 4, les cotés 8 adjacents étant reliés par quatre côtés inclinés supplé mentaires 10, de manière à former un octogone. Un bloc métallique 12, conducteur de la chialeur, est prévu à chacun des quatre angles du compartiment 4. Chaque bloc 12 est disposé entre un angle du récipient métallique 3 et un des quatre cotés inclinés 10 de l'enveloppe extérieure 7. Chaque bloc métallique 12 a sa face intérieure en contact avec le récipient métallique 3, sa face extérieure faisant saillie vers l'extérieur de celui-ci. L'isolation thermique 6 et l'enveloppe extérieure 7 entourent complètement le récipient métallique 3 et les blocs 12, à l'exception des faces extérieures de ces derniers. Un module thermoélectrique 14 est supporté par la face extérieure de -chacun des blocs 12, en contact avec ceux-ci. Enfin, un radiateur thermique 16 est disposé au-dessus de chaque module thermoélectrique, en-contact avec ce dernier. Chaque radiateur 16 comprend un corps métallique 18 en contact avec le module thermoélectrique, et une pluralité dotai lettes, dirigées radialement vers l'extérieur à partir du corps 18 et de l'enveloppe 7. Ces ailettes s'étendent sur toute la hauteur du dispositif, depuis le fond isolant 2 jusqu'au bord supérieur 2" (Fig. 2). Un couvercle amovible 21, thermiquement isolant, recouvre le sommet du compartiment de refroidissement 4. En fonctionnement, les modules thermoélectriques 14 sont raccordés à une source d'énergie, avec des polarités telles que le courant électrique traverse les modules dans le sens où ils absorbent la chaleur du compartiment 4, par l'intermédiaire du bloc 12.- La chaleur est dissipée à l'atmosphère, à travers les radiateurs 16. La source d'énergie peut être une batterie fournissant du courant continu, ou bien une source de courant alternatif redressée par un dispositif intérieur ou extérieur de manière à fournir courant continu approprié. On voit que le dispositif décrit ci-dessus présente de nombreux avantages. il est relativement léger et compact, par rapport aux réfrigérateurs usuels. il ne comporte pas de partie mobile sujette à usure ni de fluide en circulation susceptible de fuira L'utilisation d'un récipient métallique intérieur, pour le compartiment de refroidissement, et la présence des blocs conducteurs 12 aux angles du récipient permettent de disposer d'une surface relativement grande pour l'absorption de chaleur du compartiment 4 par les modules thermoélectriques 14, ainsi que d'un chemin relativement court pour la transmission de la chaleur du compartiment 4 aux ra diateurs 16.En outre, les radiateurs, situés aux angles et à 1' extérieur de l'isolation, fournissent une surface relativement grande pour la dissipationbe la chaleur du compartiment 4 à l'at- mosphère, ainsi qu'une diminution minimale de l'isolation 6 qui empoche la transmission de la chaleur de l'atmosphère au compartiment 4. il est entendu qu'on peut utiliser, suivant la capacité de refroidissement nécessaire à l'application envisagée, un nombre plus ou moins grand de modules thermoélectriques 14, de blocs métalliques conducteurs 12 et de radiateurs 16. De préférence, toutefois, on dispose au moins un des éléments ci-dessus dans chacun de deux angles opposés du dispositif. On voit, sur la figure 1, que le récipient métallique intérieur 3 est rectangulaire, en coupe horizontale, chaque bloc 12 comportant une surface 12' découpée en angle droit pour la réception de l'angle correspondant du récipient. La figure 3 représente une variante de réalisation du dispositif suivant l'invention. Dans ce cas, chaque angle du récipient métallique 3 est biseauté, comme représenté en 3'. La face intérieure de chaque bloc 12 est plane, comme représenté en 12", et elle est appliquée contre l'angle coupé 3t correspondant. La figure 4 illustre un procédé d'assemblage d'un bloc métallique 12, d'un module thermoélectrique 14 et d'un radiateur 16, à chacun des angles du dispositif de réfrigération. Le bloc 12 est fixé au corps 18 du radiateur par des vis 30 qui traversent le bloc et se vissent dans le corps 18, le module thermoélectrique 14 étant interposé et serré entre ces éléments. La tête de chaque boulon 30 porte de préférence une rondelle 31, thermoisolante. On obtient ainsi une unité préassemblée qui est fixée, par d'autres vis 32, à l'angle biseauté 3 (ou à l'angle droit dans le cas de la figure 1) du récipient intérieur 3.De préférence, les trous des blocs 2 qui reçoivent les têtes des boulons 30 sont suralésés de manière que la face intérieure du bloc soit dans le même plan que la surface du récipient 3 avec laquelle elle vient en contact. Le dispositif des figures 1 et 2 est particulièrement intéressant comme panier portatif de pique-nique pour la réfrigération d'aliments. Pour cette application, il comporte de préférence une poignée et des verrous pour le couvercle 21, ces accessoires n'étant toutefois pas représentés pour la clarté du dessin. La figure 5 représente une autre forme de réalisation de l'invention, appliquée à un récipient du type à bouteille sous vide, pour le refroidissement de liquides. Dans ce cas, le dispositif de refroidissement 50 comporte seulement deux radiateurs 52 (dont un seul est visible), un dans chacun de deux angles opposés. Un bloc métallique et un module thermoélectrique sont placés sous chaque radiateur. Le dispositif de la figure 5 étant destiné à recevoir et à refroidir des liquides, le compartiment de refroidissement (non représenté) est de préférence cylindrique et il est fermé par un bouchon cylindrique amovible 54, thermiquement isolant. Une poignée 56 permet de porter l'appareil. La figure 6 représente une autre forme de réalisation de l'invention, appliquée à un dispositif de refroidissement relativement grand, qui peut être portatif ou non, suivant la dimension et l'application. Dans le cas de la figure 6, le dispositif de refroidissement 60 est de section octogonale. il comprend un radiateur 62 sur chacun de ses quatre côtés alternés. Comme dans les formes de réalisation précédentes, un bloc métallique conducteur et un module thermoélectrique sont placés sous chaque radiateur 62. Le compartiment métallique de refroidissement est fermé par un couvercle isolant 64 maintenu, de façon amovible, par des fixations 66.Des poignées 68 permettent de porter l'appareil, le dispositif est monté sur un châssis-support 70 comprenant des ca- dres rectangulaires inférieur et supérieur 72 et 74, respectivement, reliés ensemble par quatre montants verticaux 76. Chaque montant 76 est disposé entre les angles alignés des cadres rectangulaires 72 et 74 et traverse un manchon 78, porté par le radiateur 62 en alignement avec les dits angles. Les montants 76 enferment ainsi le dispositif, et notamment les radiateurs, et fournissent en outre des surfaces supplémentaires de dissipation de chaleur pour les radiateurs. Des couvercles ou des protections (non représentés) peuvent être prévus au-dessus des radiateurs. Le dispositif de réfrigération suivant l'invention peut être réalisé dans d'autres formes et dimensions. Par exemple, il peut avoir la forme d'un manchon capable de contenir l'article (par exemple un tube) à refroidir, Dans ce cas, le récipient métallique intérieur et le compartiment de refroidissement sont tous les deux ouverts à la base et au sommet pour recevoir l'objet à refroidir. Les dispositifs de refroidissement suivant la présente inventionpeuvent être transformés en réchauffeurs, par simple in version du courant électrique à travers les modules thermoélectriques. il est entendu que des modifications de détails peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de la présente invention celle-ci n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées et décrites ci-dessus à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réfrigération, comprenant un récipient métallique intérieur formant un compartiment de refroidissement, caracté risé en ce qu'il comporte : un bloc métallique, thermiquement conducteur, dont la face intérieure est en contact avec le ré cipient et dont la face extérieure fait saillie vers l'extérieur; une isolation thermique entourant le récipient et le bloc mé tallique, à l'exception de la face extérieure de ce dernier un module thermoélectrique de pompage de chaleur, en contact avec ladite face extérieure du bloc métallique ; et un radia teur de chaleur disposé au-dessus du module thermoélectrique, en contact avec ce dernier. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sa forme extérieure est polygonale en section horizontale, le bloc métallique, le module thermoélectrique et le radiateur étant tous disposés dans un angle du dispositif. 3. Dispositif suivant la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce qu'un bloc métallique, un module thermoélectrique et un radiateur sont prévus dans chacun d'au moins deux angles oppo sés du dispositif. 4. Dispositif suivant une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le radiateur comprend un corps métallique, en contact avec le module thermoélectrique, et une pluralité d'ailettes disposées radialement vers l'extérieur à partir du dit corps et s'étendant sur la hauteur du dispositif. 5. Dispositif suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que sa forme est octogonale, en section horizontale et ence que le récipient métallique intérieur a une section hori zontale rectangulaire, un bloc métallique, un module thermo électrique et un radiateur étant placés sur chacun des quatre côtés alternés de l'octogone, en alignement avec chacun des quatre angles du rectangle. 6. Dispositif suivant une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bloc métallique est fixé au radiateur par des bou lons, le module thermoélectrique étant interposé entre ces élé ments de manière à former une unité pré-assemblée qui est fixée au récipient métallique par d'autres boulons. 7. Dispositif suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le compartiment de réfroidissement est de forme cylindri que et comprend un bouchon supérieur amovible, thermiquement isolant. 80 Dispositif de refroidissement suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis-support formé d'un cadre inférieur, d'un cadre supérieur et d'une pluralité de tiges de jonction reliant les dits cadres entre eux, cha cune de ces tiges traversant un manchon relié à un des radia teurs