Brevet FR2495298A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne un échangeur thermi- que de dispositif réfrigérant de systèmes de protection thermique de combinaisons calorifuges, avec un produit ré- frigérant solide soumis a la pression d'un dispositif com- Pacteur et un agent frigorigène intermédiairez' liquide, qti en est séparé dans une surface d'échange-thermique et cir- cule en circuit fermé. Les systèmes de protection thermique, tels qu'ils sont utilisés par exemple dans les combinaisons calorifu- ges, comportent un produit réfrigérant solide (par exemple de la neige carbonique) et un agent frigorigène intermé- diaire liquide. Ce dernier circule dans des canaux de for- me tubulaire incorporés à la paroi de la combinaison, à proximité du corps de l'utilisateur. Cet agent frigorigène permet, en véhiculant le froid, de maintenir un équilibre thermique tel que la température du corps ne peut dépasser les limites physiologiques. Le transfert thermique entre le produit réfrigérant solide et l'agent frigorigène liquide joue un rôle capital dans le bon fonctionnement du système de protection. Il ne peut avoir lieu que dans une zone de séparation entre le produit et l'agent, dans un échangeur thermique. Or ce dernier doit remplir la condition fondamentale d'un poids et d'un encombrement réduits, le port de la combinaison ne devant pas imposer à l'utilisateur une fatigue excessi- ve. Un gilet de refroidissement connu contient en tant qu'appareil individuel portatif un agent frigorigène li- quide, par exemple de l'huile de silicones, qui circule en circuit fermé dans des cavités formées dans la paroi du gilet, près de la face appliquée contre le corps de 1' utilisateur. Le circuit fermé est constitué par ces cavi- tés et par un appareillage extérieur formé d'unie pompe et d'un échangeur thermique. Ce dernier contient comme pro-- duit réfrigérant une charge de granules de neige carboni- que qui, en se sublimant, débarrasse l'agent frigorigène, c'est-à-dire en quelque sorte le véhicule thermique, de la chaleur dont il s'est chargé dans le gilet. Le gaz car- bonique qui résulte de la sublimation est utilisé pour le fonctionnement de la pompe. Un élément compresseur sert à maintenir un bon transfert thermique aux surfaces d'échan- ge, même dans le cas d'un fonctionnement indépendant de la position de l'appareil. Cet élément, que déplace un res- sort de compression, applique la neige carbonique contre les faces d'échange thermique pour assurer le-transfert de chaleur et il empêche en même temps la formation d'un cous- Wo sin isolant de gaz carbonique. L'inconvénient de cet agen- cement est que les vides entre les granules de la couche de neige carbonique adjacente aux surfaces d'échange ther- mique constituent autant d'obstacles à un transfert de la chaleur. Ceci oblige à utiliser de grandes surfaces d'é- change, plus lourdes et volumineuses que ne l'exigerait un transfert thermique optimal (Drâgerheft 310, janvier/avril 1978, pages 17 à 24). L'invention a donc pour objet de réaliser un échan- geur thermique de dispositif réfrigérant de systèmes de protection thermique de combinaisons calorifuges du même type, mais conformé de façon que l'échange thermique dans la zone de séparation entre le produit réfrigérant solide et l'agent frigorigène intermédiaire soit maximal quelle que soit la position de l'appareil et permette ainsi de réduire au maximum le poids et l'encombrement. A cet effet, dans l'échangeur thermique selon I' invention, une couche intermédiaire malléable remplie à saturation d'un liquide qui reste liquide jusqu'au-dessous du point de sublimation du produit réfrigérant solide est interposée entre celui-ci et la surface d'échange thermi- que. On utilise ainsi pour obtenir un bon transfert de chaleur la meilleure conductibilité thermique des liquides par rapport aux gaz et la faculté qu'a la couche malléable 3-, de s'adapter i la t'orme des granules du produit refrigérait et des conduits de la surface d'échange. L'échange direct a lieu sur une surface maximale. La conductibilité thermi- que du liquide est de toute façon considérablement supé- rieure à celle de l'air qui, autrement, en déterminerait la valeur dans la zone d'échange. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche intermédiaire est faite d'une matière plastique mousse à cellules ouvertes remplies à saturation du liqui- de. Elle peut être aussi faite de caoutchouc mousse à cellules ouvertes. La présence de ces cellules pour rece- voir le liquide rend le fonctionnement de l'échangeur in- dépendant de la position prise par celui-ci. La couche intermédiaire permet ainsi de réaliser un échangeur léger, peu encombrant et d'un fonctionnement parfait. La couche intermédiaire peut aussi être constituée par un sac de film souple rempli de liquide. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non li- mitatif, une forme d'exécution de cet échangeur: Fig. est une vue en coupe longitudinale de l'échan- geur thermique selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe d'un détail de la cou- che intermédiaire. Les éléments de l'échangeur de chaleur selon l'in- vention sont contenus dans un récipient formé d'un corps 1 et d'un couvercle 2. Un agent frigorigène intermédiaire liquide 5, qui constitue le véhicule thermique, est envoyé dans le corps 1 par une pompe 4 montée sur une conduite 3. Il est dirigé à travers une paroi d'échange thermique 8, formée de tuyaux individuels 7. Le corps de récipient 1 contient au-dessus d'une couche intermédiaire 8 adjacente aux tuyaux 7 de la neige carbonique, qui constitue le pro- duit réfrigérant solide 9. Un dispositif compacteur 10 tas- se le produit 9 et fait en sorte qu'il soit bien appliqué contre la couche 8, quelle que soit la position prise par l'échangeur. La figure 2 montre le fonctionnement de la couche intermédiaire 8. Celleci est en l'occurrence faite d'un matériau mousse à cellules ouvertes. Sous la pression du dispositif compacteur 10 transmise par le produit réfrigé- rant 9, elle s'applique étroitement contre les tuyaux 7 et contre les granules du produit 9, dont elle épouse la forme. On obtient ainsi une surface de contact maximale pour le transfert de chaleur. L'écoulement thermique à travers la couche intermédiaire 8 entre le produit 9 et les tuyaux 7 s'effectue par l'intermédiaire d'un liquide, comme de l'huile de silicones ou le diméthylalcool, qui remplit jusqu'à la limite de saturation les cellules ou- vertes du matériau mousse. On choisit un liquide qui reste très fluide jusqu'au-dessous du point de sublimation du produit réfrigérant solide. 2495293, - REVENDICATIONS - 1.- Echangeur thermique de dispositif réfrigérant de systèmes de protection thermique de combinaisons calori- fuges, avec un produit réfrigérant solide soumis à la pres- sion d'un dispositif compacteur et un agent frigorigène in- termédiaire liquide, qui en est séparé par une surface d' échange thermique et circule en circuit fermé, caractérisé en ce qu'une couche intermédiaire malléable (8) remplie à saturation d'un liquide qui reste fluide jusqu'au- dessous du point de sublimation du produit réfrigérant solide (9) est interposétentre celui-ci et la surface d'échange ther- mique (6). 2.- Echangeur selon la revendication 1, caractéri- s en ce que la couche intermédiaire (8) est faite d'un matériau mousse synthétique à cellules ouvertes remplies à saturation du liquide. 3.- Echangeur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la couche intermédiaire (8) est faite d'un caoutchouc mousse à cellules ouvertes remplies a satura- tion du liquide. 4.- Echangeur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la couche intermédiaire (8) est faite d'un sac de film souple rempli du liquide.