Brevet FR2320518A1 — publié le 19770304

L'invention concerne un accessoire réfrigérateur pour appareils protecteurs de respirationtfonctionnement cyclique et qui sont pourvus d'accumulateurs de chaleur latente connus. Des accumulateurs de chaleur latente, utilisés au réglage de la température dans des engins spatiaux, sont connus par la publication t'Raumfahrtforschung'1* volume 19, numéro 3, de mai-juin 1975, pages 143 à 147. En de tels accumulateurs de chaleur latente l'effet d'accumulation est obtenu gråce à l'absorption ou le débit de la chaleur latente* c'est-à-dire de l'enthalpie de fusion ou de solidification qui se manifeste lors du passage de l'un à l'autre des états solide et liquide d'une substance adéquate. Il est caractéristique qu'à ce changement d'état la température de la substance d'accumulation reste pratiquement constante.Les matières utilisées à cet effet (par exemple des paraffines ou des sels anorganiques), dont la chaleur de fusion est supérieure à 200 J/g, passent de l'un à l'autre des états solide et liquide à une température comprise entre 0 et 600 C. En raison de ces propriétés physiques, ces matériaux conviennent au réglage de la température des composantes dans les satellites ou les sondes spatiales. L'accumulateur de chaleur qui constitue un élément de construction uni fonctionnant sans organe en mouvement, est ainsi en mesure d'aecu- muler, à une température presque constante la puissance perdue sous forme de chaleur dissipée et de la restituer, à nouveau, selon besoin. Se basant sur ce phénomène, l'objet de l'invention est de créer un accessoire à l'aide duquel, dans les appareils protecteurs de respiration à fonctionnement cyclique, l'air expiré, réchauffé par la chaleur du corps et, additionnellement, par les processus chimiques durant la régénération, est réfrigéré à une température constante de respiration de 250 C maximum. Cet accessoire de réfrigération doit entre simple, str, et en ce qui concerne ses dimensions et son poids, s'intégrer dans l'appareil protecteur de respiration. Selon l'invention, le problème est résolu par le fait que l'excédent de l'énergie calorifique contenue dans l'air expiré est transmis de façon convective et conductive dans des accumulateurs de chaleur latente remplis de matières accumulantes connues, par exemple des substances organiques, telle que des paraffines ou des sels/ /anorganiques, et que ces accumulateurs de chaleur latente, présen tant la forme de cartouches interchangeables, sont traversés cha cun d'au moins un canal ou tube à air, l'excédent de l'énergie calorifique étant transmis, à l'aide de surfaces d'échange de chaleur, vers la matière accumulante, ou bien à l'accumulateur de chaleur latente, où il est absorbée.Un perfectionnement de l'in- vention réside en ce que le ou les canaux à air agencés dans l'accumulateur de chaleur latente sont des tubes munis de surfaces d'échange de chaleur et noyés dans la matière accumulante ou bien l'accumulateur de chaleur latente. Les avantages visés par l'invention résident particulièrement dans le fait que l'accesoire réfrigérateur ou bien l'accumulateur de chaleur latente, présentant la forme de cartouche, est récupérable sans aucune installation ni disposition particulières ou complémentairez après chaque mise en service, suite à la réfrigération à l'aide d'eau de robinet traversant les tubes ou canaux ou bien dans l'armoire frigorifique. Les appareils protecteurs de respiration équipés de cet accessoire conforme à l'invention fonctionnent de manière autonome et sans énergie supplémentaire, ni matériaux auxiliaires (par exemple des gaz opératoires). Ni remise à niveau, ni consommation de produits auxiliaires ne s'imposent.En plus il est particulièrement avantageux qu'aucune pièce en mouvement n'est prévu et que le fonctionnement str est également assuré du fait qu'aueune matière ou substance (par exemple des gaz, des vapeurs, ou d'autres produits) ne peut s'échapper. l'air de respiration parcourant à chaque phase respiratoire l'appareil protecteur atteint, en raison des données physiologiques, des températures d'environ 40 à 60 C. Nais pour la ré-inspiration de l'air de respiration régénéré il n'est désiré que des températures maximales d'environ 250 C, ce qui implique que l'excédent de l'énergie calorifique doit être absorbé. Cet effet est obtenu à l'aide de l'accessoire réfrigérateur proposé, où l'excédent de l'énergie calorifique est rendu à un élément réfrigérant et absorbé par un matériau accumulant y disposé. L'accumulation se fait à température constante, puisque lors de la fusion de la matière accumulante l'enthalpie latente est mise à profit.Les matières employées (par exemple des substances organiques telles que les paraffines o n els anorganiques) possèdent une chaleur de fusion élevée (environ 200 à 250 J/g), de sorte que la masse accumulante nécessaire peut être relativement réduite. l'air de respiration régénéré parcourt un ou plusieurs canaux ou bien tubes à air, qui sont disposés dans la cartouche de réfrigération qui constitue l'accessoire réfrigérateur, c'est-à-dire l'accumulateur de chaleur latente. La chaleur excédentaire, y contenue, est dissipée de fa çon convective aux surfaces d'échange calorifique placées aux ca naux ou bien tubes à air, d'où elle est ensuite absorbée par le matériau accumulant les environnent. Après l'utilisation de l'appareil respiratoire, l'accessoire réfrigérateur en forme de cartouche est sorti de l'appareil et régénéré par réfrigération, soit à l'eau de robinet, soit dans ltsrmoire frigorifique de sorte à être remis en état de pouvoir servir de nouveau. Un certain nombre de telles cartouches réfrigérées étant tenu en réserve > les appareils protecteurs de respiration disponibles sont, après la remise d'une pareille cartouche, à toute heure prêts au nouvel emploi. Ci-après un exemple de réalisation est décrit et expliqué à l'aide du dessin annexé dont représentent : Fig.1 : Un accessoire réfrigérateur, en forme cylindrique, partiellement en coupe longitudinale. Zig.2 s L'accessoire réfrigérateur selon fig. i, en coupe transversale suivant a - a. Fig.5 : Une coupe transversale d'un accessoire réfrigérateur d'après fig. 1, mais de section carrée. L'accessoire de réfrigération, sous forme de cartouche, partiellement montré en coupe longitudinale sur la fig. 1, comporte un récipient 2 contenant des canaux ou bien tubes à air, 3 sur lesquels sont disposées-des surfaces d'échange de chaleur 4. Les canaux ou bien tubes 3, eux-mmes, sont liés à d'autres éléments de l'appareil protecteur de respiration, non représentés dans la figure, par les brides 5 et 5' se trouvant aux deux extrémités frontales. L'espace d'accumulation libre 6, entourant les canaux ou bien tubes 3 et les surfaces d'échange calorifique 4, est rempli d'une matière accumulante 6', constituée par exemple soit de substances organiques, telles que des paraffines de la série des méthanes, soit de sels anorganiques, et servant d'accumulateur de chaleur latente. Blair de respiration régénéré, à réfrigérer, passe à travers la bride 5 (voir les flèches indiquant le sens du passage) dans les canaux ou bien tubes à air 3 (voir également fig. 2) et ensuite par la bride 5'. Au cours de l'écoulement, l'excédent de l'énergie calorifique est soustrait à l'air de respiration, par l'intermédiaire des parois et des surfaces d'échange de chaleur 4, réfrigérées par la matière accumulante, ctest-à-dire llaccumula- teur de chaleur latente 6', qui les environne, et ceci jusqu'à obtenir une température d'air maximale de 250 C. l'absorption, ou plus exactement l'accumulation de la chaleur excédentaire s'effectue lors de la fusion du matériau accumulant à température constante, grâce à la mise à profit de l'enthalpie latente. les substances accumulantes utilisées à cet effet possèdent une grande chaleur de fusion, par laquelle la masse de matière accumulante nécessaire est relativement réduite. De ce fait les dimensions de l'accessoire réfrigérateur peuvent être choisies relativement faibles. Grâce à sa forme avantageuse, la cartouche de réfrigération assure un remplacement rapide et sûr dans l'appareil protecteur de la respiration. Après l'usage de l'appareil protecteur de la respiration l'accessoire, c'est-à-dire la cartouche de réfrigération en est retiré pour effectuer la réfrigération de l'accumulateur de chaleur latente au moyen d'eau de robinet ou dans l'armoire frigorifique, de sorte à être remise en état de pouvoir servir de nouveau. la forme et la section de l'accessoire réfrigérateur en forme de cartouche est variable. La fig. 2 représente la coupe transversale a - a de l'aeces- soire réfrigérateur en forme de cartouche 1. On y remarque la disposition concentrique des canaux ou tubes à air 3, avec les surfaces d'échange de chaleur 4 y fixées, et, à l'intérieur du récipient 2, l'espace d'accumulation 6 avec du matériau accumulant, c'est-à-dire l'accumulateur de chaleur latente 6'. La figure 3, enfin, illustre en coupe transversale une variante de l'accessoire conforme à la fig. 1, mais à section carrée. les canaux à air 3, les surfaces d'échange calorifique y placées 4, ainsi que ltespace d'accumulation les entourant 6, avec de la matière accumulante, donc l'accumulateur de chaleur latente 6', y ont une forme rectangulaire. REV- A'nIOIS 1. Appareil respiratoire comprenant un dispositif réarigéra- teur nour l'air expiré, à fonctionnement cycli-ue et comportant des accumulateurs de chaleur latente connus, caractérisé en ce que l,excédent de l'énergie calorifique contenu dans l'air expiré est transmis de façon convective et conductive dans des accumulateurs de chaleur latente remplis de matières accumulantes, par exemple des substances organiques telles cue les paraffines, ou bien des sels anorganiques, et que ces accumulateurs de chaleur latente, présentant la forme de cartouches interchangeables sont traversés chacun d'au moins un canal ou tube à air, l'excédent de l'énergie calorifique étant transmis à l'aide de surfaces d'échange de chaleur vers la matière accumulante, ou bien l'accumulateur de chaleur latente, où il est absorbé. 2. Appareil respiratoire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le ou les canaux à air disposés dans ltaccumulateur de chaleur latente, sont constitués par des tubes pourvus de surfaces d'échange de chaleur 4. 3. Appareil respiratoire d'après les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les canaux ou tubes à air sont noyés dans la matière accumulante, ou bien l'accumulateur de chaleur latente.