Brevet FR2500138A1 — publié le 19820820

1. La présente invention concerne les séchoirs et se rapporte, en particulier, aux déchoirs à linge du type comprenant une chambre de séchage interposée dans un cir- cuit de circulation d'air auquel est associé un élément chauffant. Dans les séchoirs du type précité, le produit à sécher qui est disposé dans la chambre de séchage est frappé par un courant d'air chaud produit par l'élément chauffant. Il se produit par conséquent dans la chambre un processus de saturation de l'air chaud qui absorbe l'hu- midité aux dépends de la chaleur disponible dans celle-ci fournie par l'élément chauffant. L'air humide qui sort de la chambre de séchage est renvoyé à l'élément chauffant. L'air absorbe de la chaleur fournie p a r l' l élm e n t chauffant, sa température réelle augmente et il est à nouveau introduit dans la chambre de séchage selon un schéma de circulation en circuit fermé. Dans les séchoirs du type précité, réalisés selon la technique connue, le rendement thermodynamique global du cycle de séchage est donc plutôt faible. Le but de l'invention est de réaliser un séchoir, en particulier un séchoir à linge, du type précité, qui ne présente pas les inconvénients indiqués ci-dessus et qui soit de fabrication aisée et économique. Afin de parvenir à ce résultat, l'invention a pour objet un séchoir du type indiqué ci-dessus, carac- térisé en ce que le circuit de circulation de l'air pré- sente, à l'extérieur de la chambre de séchage, une branche en dérivation à laquelle sont associés des moyens de condensation et des moyens pour assurer sélectivement la circulation de l'air dans ladite branche en dérivation, jusqu'à ce qu'un taux d'humidité prédéterminé soit atteint dans la chambre de séchage. 2. Grâce à cette caractéristique, dans le séchoir suivant l'invention, les moyens de condensation peuvent être alimentés avec de l'air et atteindre un taux de sa- turation correspondant pratiquement au taux maximal d'hu- midité relative pouvant être atteint à la température de la chambre de séchage, ce qui accroît considérablement le rendement thermodynamique global du cycle de séchage. D'autres caractéristiques de l'invention appa- raîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, et sur lesquels: la Fig. 1 illustre de façon simplifiée le sché- ma de circulation de l'air dans un séchoir suivant l'in- vention; la Fig. 2 montre une variante de l'agencement de la Fig. 1; et les Fig. 3 et 4 illustrent deux modes de réali- sation différents d'un séchoir suivant l'invention. Aux Fig. 1 et 2, le numéro de référence 1 in- dique une chambre de séchage destinée à recevoir, en fonctionnement du séchoir, les produits à sécher, par exemple du linge. La chambre de séchage 1 peut être constituée soit par une enceinte fixe, soit par un panier mobile en forme de tambour rotatif du type couramment utilisé dans les machines essoreuses et dans les machines à laver/ essoreuses. Sur la Fig. 1, la chambre de séchage 1 est in- terposée dans un circuit de circulation d'air comprenant une branche principale désignée par le numéro de réfé- rence 2 et par une branche en dérivation 3. La branche principale 2 du circuit de circula- tion d'air est associée à un élément chauffant 4. A la branche en dérivation 3 sont associés des moyens de condensation comprenant, par exemple, un élément de refroidissement 5. 3. De préférence, l'élément chauffant 4 et l'élément de refroidissement 5 constituent respectivement le con- denseur et l'évaporateur d'un seu l groupe frigorifique fonctionnant selon le cycle inverse de Carnot ou selon un cycle à absorption. Le schéma de circulation de l'air illustré à la Fig. 2 est pratiquement identique à celui illustré à la Fig. 1, avec la seule différence que l'élément chauffant 4 est situé entre l'extrémité aval de la branche en dé- rivation 3 et la chambre de séchage 1. Par suite, dans le cas du schéma de la Fig. 1, l'élément chauffant 4 et l'élément de refroidissement 5 sont disposés du point de vue de la dynamique des fluides en parallèle par rapport à la chambre de séchage 1. Au contraire, dans le schéma de la Fig. 2, l'élément chauf- fant 4 est disposé du point de vue de la dynamique des fluides en série avec l'élément de refroidissement 5, alors que l'alimentation directe en air humide sortant de la chambre de séchage 1 de l'élément chauffant 4 est prévue à travers la branche principale 2 seule. Sur la Fig. 3, on a représenté un mode de réa- lisation d'un séchoir pour le séchage de linge, dans lequel le schéma de circulation de l'air est celui il- lustré à la Fig. 1. Les détails correspondant aux éléments illus- trés à la Fig. 1 ont été indiqués sur la Fig. 3 avec les mêmes numéros de référence que ceux de la Fig.1 aug- mentés de 10. La chambre de séchage à l'intérieur de laquelle sont disposés les articles à sécher A est formée d'une enceinte parallélépipédique 11 montée à l'intérieur d'une armoire 20 dont le volume interne est subdivisé par une cloison intermédiaire 21 en deux chambres 20a et 20b. L'a rmoire 20 contient la chambre de séchage de telle façon que la paroi lia de l'enceinte 11 et la surface de la cloison 21 située en regard de celle-ci définissent une branche principale 12 du circuit de 4. circulation d'air. Un ventilateur électrique 16 peut être associé à la branche principale 12 en vue de compenser les pertes de charge du circuit lorsque la circulation de l'air qui a lieu par effet thermosiphon est insuffi- sante. Les extrémités de la branche principale 12 sont mises en communication avec la chambre de séchage 11 au moyen de parois perforées respectives 11b, 11c. L'autre surface 21b de la cloison 21 définit avec la paroi 20c de l'armoire se trouvant en regard de celle-ci une branche en dérivation 13 du circuit de cir- culation d'air. L'extrémité amont de la branche en dérivation 13 est mise en communication avec la branche principale 12 au moyen d'une ouverture dans laquelle est disposé un clapet à membrane 17 qui s'ouvre sous l'effet d'une légère différence de pression entre l'amont et l'aval dudit clapet. L'extrémité aval de la branche en dérivation 13 est mise en communication avec la branche principale 12 au moyen d'une ouverture de section profilée faisant office d'éjecteur pour faciliter le retour de l'air dé- barrassé d'humidité à l'intérieur de la chambre de sé- chage 11. Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 3, la partie centrale de la cloison 21 est consti- tuée par une plaque de Peltier alimentée par une source électrique extérieure, non représentée. Le côté chaud 14 de la plaque de Peltier est tourné vers la branche principale 12 du circuit de cir- culation d'air et fait office d'élément chauffant. Le côté froid 15 de la plaque de Peltier est tourné vers la branche en dérivation13 et fait office d'élément de refroidissement et de condensation. La construction du séchoir suivant l'invention, dans laquelle l'élément chauffant 14 et l'élément de 5. refroidissement 15 sont disposés dos à dos rend particu- lièrement avantageuse l'adoption d'une plaque de Peltier. Outre ceci, le rapport entre les calories et les frigories produites par une plaque de ce type est généralement de l'ordre de 2, ce qui correspond à une valeur pratiquement optimale pour le fonctionnement du séchoir. Sur la paroi de fond de l'armoire 20, et à l'in- térieur de la branche en dérivation 13, est disposé un bac 13a destiné à recueillir l'eau formée par la conden- sation sur le côté froid 15 de la plaque de Peltier. La Fig. 4, sur laquelle on a utilisé les mêmes numéros de référence que sur la Fig. 1, augmentés de 30, se rapport un séchoir dans lequel la chambre de séchage est en forme de panier rotatif 31 du type couramment utilisé dans les machines essoreuses et les machines à laver-essoreuses. Au panier rotatif 31 est associée une chambre collectrice 31a grâce à laquelle le panier est disposé dans un circuit de circulation d'air comprenant une branche principale 32 et une branche de dérivation 33. A la branche principale 32 et à la branche en dérivation 33 sont associés respectivement un élément chauffant 34 et un élément de refroidissement et de con- densation 35 qui comprennent une plaque laminée-soudée du type connu dans la technique sous la dénomination "roll-bond". De préférence, l'élément de refroidissement 35 est situé adjacent à une paroi 30c de l'enveloppe du séchoir qui est mince de façon à permettre l'échange thermique entre l'élément de refroidissement 35 et le milieu extérieur. A l'extrémité amont de la branche en dérivation 33 est associé un ventilateur soufflant 36 entraîné par un moteur, qui commande le flux d'air dans ladite branche. Le ventilateur soufflant 36 est actionné par un circuit électrique de commande 37 auquel est relié un capteur 33 d'humidité et/ou de température, disposé à l'intérieur de la chambre collectrice 31a. 6. A l'extrémité aval de la branche de dérivation 33 est associée une vanne de retenue 39. Le cycle de fonctionnement du séchoir suivant l'invention comprend deux phases de travail. Dans le cas du mode de réalisation représenté à la Fig. 3, au cours d'une première phase de fonction- nement, l'air chauffé par le côté chaud 14 de la plaque de Peltier monte à travers la branche principale 12 et pé- nètre dans la chambre de séchage 11 à travers la paroi llb en forme de grille qui fait office de diffuseur de refoulement. L'air chaud entre en contact avec les ar- ticles à sécher A, absorbe l'humidité et se refroidit. En raison de son augmentation de poids, l'air humide tend à descendre à l'intérieur de la chambre de séchage vers la paroi de sortie 11c et il est ramené par con- vexion (naturelle ou forcée au moyen du ventilateur électrique 16) à l'intérieur de la branche principale 12. En remontant à travers la branche principale 12 l'air absorbe la chaleur émise par le côté chaud 14 de la plaque de Peltier et est à nouveau admis dans la chambre de séchage 11. La paroi lia de la chambre de séchage 11, outre qu'elle favorise la circulation par convexion de l'air, empêche le mélange du courant ascendant d'air réchauffé avec le courant descendant d'air plus froid. Lorsque dans la chambre de séchage 11 le taux de saturation optimal est atteint, la vapeur surmonte la résistance du clapet à membrane 17. Il y a ainsi déclenchement de la seconde phase de fonctionnement du séchoir au cours de laquelle la vapeur saturée évacuée de la chambre 11 passe dans la branche en dérivation 13 dans laquelle elle est condensée par l'élément réfrigérant 15. L'air ainsi débarrassé de son humidité est ensuite recyclé à travers l'extrémité aval de la branche 13. 7. Le clapet à membrane 17 qui est actionné par le gradient de pression existant entre ses deux côtés, agit comme un régulateur automatique du fait que la section d'évacuation s'adapte automatiquement au volume libre de la chambre de séchage 11 et à la quantité, à la disposition, au contenu d'humidité et à la nature des articles à sécher. Un tel résultat ne peut être obtenu en utilisant, à la place du clapet 17, une ouverture de section fixe calibrée qui ne permet pas de tenir compte, dans la réa- lisation de l'action d'évacuation, des différentes condi- tions de fonctionnement qui sont dues à des variations de la quantité et de la qualité des produits à sécher. Dans le cas du mode de réalisation de la Fig. 4, la première phase de fonctionnement décrite précédemment (circulation de l'air à l'intérieur de la seule branche principale 32 du circuit) a lieu jusqu'au moment auquel le capteur 38 détecte que dans la chambre de séchage 31 on a atteint le taux maximal d'humidité relative corres- pondant à la température de fonctionnement de la chambre de séchage. Une telle température est normalement choisie en fonction de la valeur maximale permise par les arti- cles A contenus dans la chambre de séchage. Lorsque le capteur 38 signale que le taux de saturation précité est atteint, le circuit de commande 37 déclenche la seconde phase de travail en rendant actif le ventilateur 36 qui commande la circulation de l'air sortant de la chambre de séchage 31 dans la branche en dérivation 33 dans laquelle cet air humide entre en contact avec l'élément de refroidissement 35. L'humidité contenue dans l'air se condense et est recueillie dans un bac qui peut être périodiquement retiré de l'enveloppe du séchoir pour vider l'eau de condensation. La vanne de retenue 39 située à l'extrémité aval de la branche en dérivation 33 permet l'établissement, dans ladite branche en dérivation, d'une pression supé- rieure à la pression régnant dans la branche principale 8. 32 et dans la chambre de séchage 31. Cette différence de pression favorise le phénomène de condensation per- mettant éventuellement de se passer de l'élément de re- froidissement 35. L'alternance de la première phase de travail avec la phase de condensation peut également être régulée en fonction du temps écoulé entre le début de chaque phase de fonctionnement au moyen d'un dispositif de tempori- sation associé à l'organe de commande 37. Le dispositif de temporation, qui rend inutile l'utilisation du capteur 38, est normalement réglé sur des temps moyens respectivement nécessaires pour at- teindre le taux maximal d'humidité dans les chambres de séchage et pour la condensation de cette humidité dans la branche en dérivation. Comme indiqué précédemment, l'élément de refrci- dissement 35, qui comprend de préférence des plaques du type "roll-bond" est placé adjacent à une paroi mince c-de l'enveloppe du'séchoir, qui facilite l'échange thermique entre l'élément de refroidissement 35 et le milieu extérieur. La disposition décrite est particulièrement avantageuse dans le cas o l'élément de refroidissement et l'élément chauffant 34 font partie d'une seule machine frigorifique du type à pompe à chaleur. Au cours de la première phase du cycle de fonc- tionnement (circulation de l'air à l'intérieur de la seule branche principale du circuit) l'élément de re- froidissement 35 peut absorber de la chaleur du milieu extérieur à travers la paroi mince 30c et transférer cette chaleur à l'élément chauffant 34. En revanche, au cours de la phase de condensa- tion de la vapeur prélevée dans la chambre de séchage 31, la présence de la paroi mince 30c facilite la dis- sipation vers l'extérieur de la chaleur de condensa- tion, augmentant ainsi l'efficacité de l'action de condensation. 9. Naturellement, le principe de l'invention res- tant le même, les détails de réalisation représentés et décrits en référence à chacun des modes de réalisation des Fig. 3 et 4, pourraient être aisément appliqués à d'autres modes de réalisation. Les critères généraux de réalisation représentés aux Fig. 3 et 4 en référence aux schémas de circulation de l'air de la Fig. 1, pour- ront être aisément appliqués également au schéma de circulation de l'air représenté à la Fig. 2, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 10. REVENDICATIONS 1. Séchoir, en-particulier séchoir à linge, du type comprenant une chambre de séchage interposée dans un circuit de circulation d'air auquel est associé un élément chauffant, caractérisé en ce que le circuit de circulation d'air présente à l'extérieur de la chambre de séchage (1; 21; 31) une branche en dérivation (3; 13; 33) à laquelle sont associés des moyens de condensation (5; 15; 35) et des moyens (17; 36) pour provoquer sélec- tivement la circulation de l'air dans ladite branche en dérivation (3; 13; 33) jusqu'à obtention d'un taux d'hu- midité prédéterminé dans la chambre de séchage (1; il; 31) 2. Séchoir suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'à l'extrémité amont de la branche en dérivation(13)est associé un clapet à membrane(17)qui s'ouvre sous l'effet d'une légère différence de pression entre l'amont et l'aval du clapet (17) pour laisser passer la vapeur saturée produite dans la chambre de séchage (11) de sorte que lesdits moyens de condensa- tion (15) n'agissent que sur des vapeurs extraites. 3. Séchoir suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend un élément de pompage (36) pour provoquer la circulation de l'air dans la branche en dérivation (33) et un organe de commande (37) pour actionner sélectivement l'élément de pompage (36) jus- qu'à obtention dudit taux d'humidité dans la chambre de séchage (31). 4. Séchoir suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que l'organe de commande (37) comprend un temporisateur. 5. Séchoir suivant la revendication 3, carac- térisé en ce qu'à l'organe de commande (37) est associé un capteur (38) qui détecte la température à l'intérieur de la chambre de séchage (31). 1 1. 6. Séchoir suivant l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce qu'à l'organe de commande (37) est associé un capteur (38) qui détecte le taux d'humidité à l'intérieur de la chambre de séchage (31). 7. Séchoir suivant la revendication 3, carac- térisé en ce qu'à l'extrémité aval en dérivation (33) est associée une vanne de retenue (39) grâce à laquelle l'organe de pompage (36) engendre une surpression dans ladite branche (33). 8. Séchoir suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément chauffant (4) et des moyens de condensation (5) font partie d'un seul groupe frigo- rifique fonctionnant suivant le cycle inverse de Carnot. 9. Séchoir suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément chauffant (4) et les moyens de condensation (5) font partie d'un seul groupe frigori- fique fonctionnant selon un cycle à absorption. 10. Séchoir suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend une enveloppe pourvue d'une paroi mince (30c) et en ce que ladite branche en déri- vation (33) s'étend, au moins en ce qui concerne la par- tie comprenant les moyens de condensation (35) de façon adjacente à ladite paroi mince (30c). 11. Séchoir suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément chauffant (4) et les moyens de condensation (5) comprennent des plaques du type 12. Sechoir suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément chauffant et les moyens de condensation sont constitués respectivement par le côté chaud (14) et par le côté froid (15) d'une plaque à effet Peltier. 13. Séchoir suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'à la chambre de séchage (31) est associé un panier rotatif.