Brevet FR2400162A1 — publié le 19790309

La présente invention a pour objet un dispositif pour le refroidissement de l'air ou la stabilisation de sa tempera- ture. Pendant la saison chaude le refroidissement de l'air peut constituer une solution valable pour les problèmes de confort thermique des usagers dans les régions où les conditions climatiques ne justifient pas les coûts d'une climatisation généralisée ou bien lorsque la température de l'air oscille autour de valeurs moyennes acceptables mais atteint des valeurs maximales trop élevées. La présente invention a pour but de résoudre ces problêmes en utilisant un dispositif présentant un coût moyen. Il s'agit d'un dispositif simple qui permet de réduire l'amplitude des oscillations de la température de l'air et de la maintenir à des valeurs proches de sa température moyenne. Il peut être utilisé soit, comme élément assentiel d'appareils autonomes, soit comme élément essentiel ou auxiliaire d'installations centralisées. D'une façon plus générale, ce dispositif peut être utilisé chaque fois que lton désire résoudre un problème de stabilisation de température. Conformément a la présente invention, le dispositif comprend un conduit de guidage de l'air dans lequel est disposé au moins un étui contenant au moins une substance à changement de phase. Si on considère un conduit isolé du point de vue ther mique, parcouru par un débit d'air dont la température oscille périodiquement autour d'une valeur moyenne constante ; on peut vérifier que, dans deux sections situées a une distance quelconqu les amplitudes d'oscillation de la température sont pratiquement égales On interpose alors entre la surface latérale du conduit et la couche isolante, une substance gui change de phase a une température égale a la température moyenne de l'air entrant on peut alors véri1-ier que l'amplitude d'oscillation de la température diminue graduellement dans le sens du mouvement si la quantité de substance dans les différentes sections traver suées par le debit d'air, est suffisante pour. emmagasiner la chaleur latente au cours d'une demie période et de la restituer au. cour s de la demie période suivante. Le phénomène d'amortissement subsiste si la température dé l'air entrant, oscille de façon non rigoureusement périodique, dans la mesure où sa valeur moyenne est proche de la température a laquelle la substance change de phase. Si cette température moyenne varie de façon importante on peut, pour conserver le phénomène, utiliser soit une substance dont le changement de phase se produit à l'intérieur d'une certaine plage de température, soit plusieurs substances dont les températures de changement de phase sont différentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif suivant l'invention ; - La figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1 ; - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif comportant plusieurs couches annulaires de substance a changement de phase ; - - La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 - La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif comportant un étui de substance a changement de phase et présentant des conduits de passage de l'air ;; - La figure 6 est une vue en coupe transversale suivant la ligne VI > I de la figure 5 ; - La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif dans lequel des tiges contenant une substance à changement de phase, sont disposées dans le conduit.; - La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7 w - La figure 9 est une vue en coupe longitudinale du dispositif dans lequel 1'8tui est divisé en un certain nombre de cellules ; - La figure 10 est une vue en coupe transversale du dispositif dans lequel l'étui est divisé en un certain nombre de cellules radiales. Aux figures 1 et 2 on a représenté un dispositif pour le refroidissement de l'air ou la stabilisation de sa tempéra- ture qui comporte un conduit 1 dans lequel l'air a traiter s'écoule suivant la flèche F, ledit conduit 1 étant délimité par une paroi intérieure 2 d'un étui tubulaire 2, 2a contenant une substance a changement de phase 3 qui a pour rôle d'emmagasiner et de restituer de façon cyclique, la chaleur latente. Autour de la paroi extérieure 2a de l'étui est disposée une -couche d 1un matériau isolant thermique assurant 1' isolation thermique du conduit 1 et de la couche de substance a changement de phase 3 de l'extérieur. I1 est également possible de disposer autour de la couche de matériau isolant 4, une couche 5 de protection de la couche d'isolant thermique. Les parois de l'étui 2, 2a sont réalisées en un matériau de conductivité thermique élevée, compatible avec les substances qui doivent emmagasiner et restituer de façon cyclique, la chaleur latente. En ce qui concerne la substance a changement de phase 3, on peut utiliser des hydrates, des eutectiques, certains clathrates et certains composés organiques dont la température de changement de phase solide-liquide, est comprise entre 150 C et 400C. Les isolants thermiques 4 sont des isolants traditionnels. Aux figures 3 et 4 on a représenté un mode de réalisation du dispositif qui comporte comme dans l'exemple précédent, un étui 2, 2a contenant la substance a changement de phase 3 et une couche 4 d'isolation thermique. Toutefois, il est prévu dans le conduit 1, des étuis tubulaires 6, 6a et 7, 7a contenant une substance d changement de phase 8, 9, lesdits étuis 6, 6a et 7, 7a étant disposés annulairement et séparés par un espace la, lb, lc pour le passage de l'air. Les substances a changement de phase 3r 3, 9 peuvent être de mime nature ou de nature différente, c'est-a-dire avec des températures de changement de phase différentes. Aux figures 5 et 6 on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif dans lequel on utilise un étui délimité par une paroi extérieure 10 et par des parois lOa constituant plusieurs conduits de passage 11 de l'air Campe dans les modes de réalisation précédents, l'étui 10, lOa contiens une substance a changement de phase 3 et il est recouvert extérieurement par une couche d'isolation thermique 4 4. Aux figures 7 et 8, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention qui comporte un conduit 1 de circulation de l'air qui est délimité par une couche 4 d'isolant thermique et dans lequel sont disposés des étuis en forme de tige 12 s'tendant sur toute la longueur du conduit et qui sont délimités par une paroi tubulaire 13. A l'intérieur des étuis des tiges 12, est disposée une substance 3 a changement de phase, qui peut être de mhme nature dans les différentes tiges ou de nature différente. Lorsque cela est nécessaire les échanges thermiques dans la substance a changement de phase, peuvent être accrus par la mise en place d'éléments conducteurs tels que nids d'abeille métalliques, éponges métalliques etc. Dans le mode de réalisation représenté a la figure 9 l'étui tubulaire est divisé longitudinalement par des cloisons étanches 14 de manière b constituer des cellules, tels que nids d'abeille, pour diminuer la ségrégation entre la partie liquide et la partie solide et également pour diminuer les risques de perte de substance en cas de détérioration de l'étui. I1 est également possible de remplir les cellules par au moins deux types 3a, 3b de substance a changement de phase présentant des caractéristiques différentes. Dans le mode de réalisation de la figure 10, les cloisons 15 sont disposées radialement pour définir les cellules qui sont susceptibles de contenir au moins deux types différents 3a, 3b de substance a changement de phase. Le dispositif pour le refroidissement de ltair ou la stabilisation de sa température, peut être utilisé dans une entrée d'air Par ailleurs, le système est réversible de manière a inverser le débit pour réchauffer ou refroidir alternativement. Bien entendu diverses modifications peuvent etre apportées par 1'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le refroidissement de l'air ou la stabilisation de sa tgnprature, caractérisé en ce qu'il com- prend un conduit de guidage de l'air dans lequel est disposé au moins un étui contenant au moins une substance a changement de phase. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étui tubulaire contenant la substance a changement de phase, presente en section, une forme annulaire et constitue le conduit de guidage de l'air. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que autour de l'étui tubulaire contenant la substance a changement de phase est disposée une couche de matière Isolante thermique. 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que autour de la couche d'isolant thermique est disposée une couche de matière de protection. 5. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que à l'intérieur du conduit de guidage de l'air sont disposés plusieurs étuis tubulaires contenant une substance a changement de phase, lesdits étuis étant disposés annulairement et séparés par un espace pour la passage de l'air. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étui contenant la matière a changement de phase présente intérieurement plusieurs conduites de passage de l'air. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que autour de l'brus contenant la matière a changement de phase est disposée une couche de matière isolante thermique. 8 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que & 1 l'intérieur du conduit de guidage de l'air sont disposés des étuis en forme de tige contenant la matière a changement de phase. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit est constitué par une couche de matière isolante thermique. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisé en ce que dans l1étui contenant la substance a changement de phase, sont disposés des éléments conducteurs augmentant l'échange thermique 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisé en ce que l'étui contenant la substance a changement de phase, est divisé en cellules indépendantes par des éléments étanches tels que nids d'abeille. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I a 9, caractérisé en ce que l'étui est divisé en cellules indépendantes qui contiennent différentes substances dont les températures de changement de phase sont différentes. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisé en ce que le changement de phase de la substance se produit a l'intérieur d'une certaine plage de tempXra- ture.