Brevet FR2518713A1 — publié le 19830624

La présente invention concerne un appareil rafralchisseur d'air du genre comportant au moins un module évaporateur à surface mouillée, pour caravanes, voitures automobiles habitables ou non, camions, engins agricoles ou de travaux publics, baraques de chantier... Le refroidissement de l'air par saturation adiabatique est connu depuis l'antiquité et les applications industrielles actuelles permettant d'atteinere cette saturation existent surtout sous forme de dispositifs d'humidification, Le rendement de ces appareils, du point de vue rafraî- chissement de l'atmosphère, est particulièrement décevant. En effet, la conception même de ces appareils ne permet pas un contact intime et prolongé entre la surface mouillée et l'air à traiter: ce dernier se charge d'humidité sans pour autant atteindra une température proche de celle dite "bulbe humide". La présente invention vise un appareil du type ci-dessus, dont le rendement calorifique est particulièrement élevé. Suivant l'invention, l'appareil est motamment caractérisé en ce que la surface mouillée est constituée par une pluralité de nappes en toile hydrophile perméable à l'air disposées en zig-zag et faiblement inclinées par rapport å la direction générale d'écoulement de l'air. Suivant une autre caractéristique ladite pluralité de nappes est constituée par une toile unique repliée en accordéon, dont les arêtes sont positionnées en étant engagées sur des tiges. Grâce à ces dispositions, l'air est affonté à une succession d'alvéoles pointues dont chacune est constituée par les flancs de deux nappes voisines. la traversée de la bile mouillée s'effectue avec une relation effleurante favorable à l'évaporation. Il y a par conséquent contact intime et prolongé de l'air avec cette surface: i température de l'air, après traversée de la toile, se trouve abaissée et sensiblement proche de la température dite du "bulbe humide"0 Il est connu que la surface mouillée des humidificateurs existant sur le marché a tendance à s'encrasser à la longue, diminuant de ce fait le rendement desdits appareils0 L'uti lisateur est contraint, quand cela est possible, de procéder à un nettoyage particulièrement fastidieux. A cet effet-, suivant une autre caractéristique de la présente invention, ledit moule évaporateur est monté amovible dans l'appareil et est constitué par une structure sensiblement parallélépipédique, lesdites tiges étant montées sur deux faces opposées de la structure. Grâce à ces dispositions, le module évaporateur, dont la surface mouillée s'encrasse à la longue, est facilement interchangeable, a'autant plus que son cout est particulièrement peu élevé. Il est également connu que les humidificateurs existant sur le marché, que ce soient des appareils à pulvérisation ou des appareils à surface mouillée sont particulièrement bruyants lorsqu'ils fonctionnent en association avec un motoventilateur. A cet effet, suivant un mode préféré de réalisation, un appareil selon la présente invention, comportant en outre un moto-ventilateur, est caractérisé en ce que le ventilateur est monté en amont du module évaporateur par rapport à la direction générale d'écoulement de l'air. Grâce à cette disposition particulièrement avantageuse, le module évaporateur selon la présente inventiontravaille également comme filtre de bruit particulièrement efficace. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront d'ailleurs de la description qui vasuivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil selon la présente invention; - la figure 2 est une vue de dessus du module évaporateur de l'appareil de la figure 1; - la figure 3 est une coupe du module suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue à plus grande échelle de 1' encart IV de la figure 1; - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 6 d'une application d'un appareil selon la présente invention à une installation de rafraîchissement d'air pour caravanes, baraques de chantier, etc...; - la figure 6 est la vue de dessus correspondante; - la figure 7 est la vue de face correspondante;; - la figure 8 représente de façon schématique cette installation dans une caravane; - la figure 9 est une coupe suivant la ligne Ix-Ix de la figure 10 d'une autre application de l'appareil selon la présente invention; - la figure 10 est une vue en coupe suivant la ligne X-X de la figure 9 de cette application; - les figures 11, 12, représentent en coupe, une variante de l'application ci-dessus., - la figure 13 représente de façon schématique l'installation de l'appareil ci-dessus dans une caravane; - la figure 14 est une vue en coupe suivant la ligne XIV-XIV de la figure 15 d'un autre niode de réalisation de l'appareil selon la présente invention - la figure 15 est la demi-vue de dessus correspondante;; - la figure 16 illustre de façon schématique l'application de l'appareil ci-dessus au rafraîchissement d'air d'un véhicule automobile; - la figure 17 illustre de façon schématique l'application d'un appareil suivant l'invention pour le rafraîchissement d'air sans apport d'humidité. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée aux figures 1 à 4, un appareil 10, selon la présente invention, est constitué par un corps parallélépipédique Il d' environ 38cm de long et 18cm de large et de haut, dans lequel sont disposés un module 12 d'évaporation, un réservoir 23 d'eau à évaporer et un moto-ventilateur 22 aspirant l'air extérieur par une ouverture 45 d'arrivée a'air. Le module 12 est constitué par une structure parallélépipédique comportant un cadre 13 et une plaque 14 reliés par les tiges 15 (figures 2 et 3). les tiges 15 sont disposées sur des faces 30, 31, du module 12 qui sont normalés à la direc- tion générale de l'écoulement de l'air (flèche 17 - figures 1 et 2). Une toile 29 est repliée en accordéon par engagement sur les tiges 15, celles-ci positionnant les arêtes de l' accordéon. La toile 29 est hydrophile et perméable à l'air et peut comporter une ou plusieurs couches de tissu.Une pluralité de nappes 16 de toile disposées en zig-zag et faiblement inclinées par rapport à la direction générale de l' air est ainsi formée, les flancs 3? des nappes 16 formant pour leur part, une série d'alvéoles 33 auxquelles l'air incident (flèche 17) est confronté avec un angle d'incidence de l'ordre de 60 dans cette forme de réalisation. Le module 12 est maintenu par les flancs 18 du corps 11, sa face 30 étant tournée vers le moto-ventilateur 22. Dans la forme de réalisation représentée, le réservoir (bac) 23 communique, au moyen d'une arrivée 25 d'un robinet 24 à flotteur, avec un réservoir principal (non représenté en figure 1). il comporte également un trop-plein 26 de sécurité relié au réservoir principal ainsi que'une moto-pompe immergée 27 raccordée à un distributeur d'eau 20 par une conduite 28. Le distributeur d'eau 20 est, dans cette forme de réalisation, disposé au-dessus d'un répartiteur dfeau 19, qui est ici constitué par un tissu éponge à cellules ouvertes, luimême disposé au-dessus d'une grille 21 portée par le cadre 13 (figure 4). En fonctionnement, l'arrivée 25 est raccordée à un réservoir principal d'eau (non représenté figure 1) alimentant le réservoir 23. Le robinet à flotteur 24 contrôle le débit d'eau. La moto-pompe 27 et le distributeur d'eau 20 coopèrent pour imbiber d'eau le répartiteur~19 l'eau se répartit par capillarité sur toute la surface du répartiteur 19 et vient, également par capillarité, constamment mouiller la toile 29 (cela étant schématisé par les goutteiettes 34 en figure 4). L'air soufflé par le moto-ventilateur 22 est affonté aux alvéoles 33. La'aille inclinaison des flancs 32 des nappes 16 fait que l'air effleure les flancs 32 tout en traversant la toile 29 Cette configuration permet de "prolonger" le~séjour de l'air dans les alvéoles 33 et par conséquent, son contact avec la surface mouillée. Les conditions d'une évaporation particulièrement efficace sont donc réunies et, surtout, le contact prolongé de 1' air avec la surface mouillée, qui est portée à la température dite du "bulbe humide par l'évaporation, permet à l'air traité d'atteindre une température proche de celle-ci. Ainsi, en supposant que l'air incident ait une température de 260 et une humidité relative de 52%, le module évaporateur selon la présente invention, permet d'abaisser la température de cet air à 190 (température du bulbe humide). On notera également que la disposition du moto-ventilateur 22 en amont du module 12 par rapport à l'écoulement de l'air fait que le module agit en tant que filtre de bruit. Les nappes de toile 16, disposées en zig-zag, sont particulièrement efficaces à cet égard. On va maintenant décrire, à l'appui des'figures 5 à 8, une application de l'appareil décrit ci-dessus à une installation de rafraîchissement d'air pour caravane, mais il va de soi qu'une telle installation peut également convenir à des baraques de chantier, etc... Deux appareils 10 sont logés dans un corps 40 accolé à la paroi 41 d'une caravane 42 (figure 8). La paroi 41 est ajourée en 43 à l'aplomb des arrivées d'air 45 des appareils 10. Un grillage 44 est disposé contre l'ajour 43 pour protéger les appareils 10. Dans cette forme de réalisation, l'appareil 10 comporte un volet 46 permettant d'obturer sa sortie 47 d'air. Le corps 40 comporte sur sa face avant une grille 48, un tableau de commande 49 et une grille 50 disposée en aval d" un ventilateur 55 adapté à souffler de l'air chaud. Dans cette forme de réalisation, les appareils 10 ne comportent pas le réservoir 23 et les accessoires associés décrits précédemment. La conduite 28 des appareils 10 est raccordée par une conduite 51 à un réservoir principal d1 eau 52 disposé sur le plancher de la caravane. Une motopompe 53 immergée dans le réservoir 52 permet d'alimenter en eau les appareils 10. En fonctionnement, si l'on désire refroidir l'atmosphère, il suffit d'ouvrir le volet 46, comme représenté à la figure 5 et d'enclencher l'installation par les contacts du tableau 49. L'air incident (flèche 57) traverse les appareils 10 et ressort (flèche 58) rafraîchi. Si l'on ne désire pas rafraîchir l'atmosphère mais au contraire la réchauffer, il suffit de fermer les volets 46 et d'enclencher le ventilateur 55 pour réchauffer l'air ambiant (flèches 59 et 60). On dispose donc d'une installation capable de fonctionner été comme hiver. On va maintenant décrire, à l'appui des figures 9 à 13, une autre application de l'appareil décrit aux figures 1 à 4. Cette application est plus particulièrement destinée à tre disposée sur un toit (par exemple le toit d'une caravane à la place d'un lanterneau existants Deux appareils 10 sont logés dans des alvéoles définies par des cloisons 71, 71', 72, 72' d'une coque 70 disposée sur le toit 68 d'une caravane. Le toit 68 est ajouré en 69. La coque 70 présente sur ses flancs latéraux deux ouvertures 73, 73' débouchant dans les alvéoles dans lesquelles sont logés les appareils 10. la coque 70 présente également deux cloisons internes 74, 74' et une cloison de guidage d'air 75 définissant une conduite 76 d'écoulement de l'air encastrée dans l'ouverture 69. Un Aiffuseur, se présentant sous forme d'une plaque 77, est disposé à l'aplomb du conduit 76 tout en ménageant un espace vertical 78.La plaque 77 est ajourée en 79, une grille 80 de reprise d'air étant disposée contre l'ouverture 790 L'ouverture 79 débouche dans un espace 81 de la coque 70 communiquant avec l'extérieur par une ouverture 82. L'espace 81 peut être isolé dans l'extérieur au moyen d'un volet 83o Comme dans l'application précédemment décrite, les appareils 10 ne comportent pas de réservoir 23 et d'accessoires associés. Les conduites 28 des appareils 10 sont reliées au moyen d'une conduite 84 à une moto-pompe 85 immergée dans un réservoir 86 d'eau à évaporer. L'air, après passage dans les appareils 10, est admis dans le local à rafraîchir par le diffuseur 77 (flèche 88), La grille de reprise d'air 80 permet, à l'arrêt du disposititb de faire communiquer directement l'intérieur du local avec l'extérieur en ouvrant le volet 83 comme représenté en figure 10. les figures Il et 12 sont équivalentes à la figure 10, la cloison 75 ayant été remplacée par la cloison 75a et un volet 75b. Un moto-ventilateur 90 adapté à souffler de l'air chaud, est disposé dans l'espace 81 et débouche zans l'espa- ce 76. En fonctionnement de cette variante,.on ouvre le volet 75b lorsque l'on désire faire marcher l'appareil en rafra- chisseur d'air et l'on rabat le volet 75b (figure 12), lorsque l'on fait fonctionner le moto-ventilateur 90 adapté à souffler de l'air chaud. Le volet 83 permet toujours de contrôler l'arrivée d'air en provenance de l'extérieur. On va maintenant décrire à l'appui des figures 14 à 16 une autre variante de réalisation de l'appareil selon la présente invention. Cette variante est également destinée à être adaptée sur le toit d'un véhicule et plus particulièrement en lieu et place d'un toit ouvrant sur une voiture automobile. Suivant cette forme de réalisation, une voiture automobile 100 comporte sur son toit 101 utie ouverture 102. l'appa- reil est constitué par un corps 103 comportant un réservoir intégré 104, un module évaporateur 105 et deux motoventilateurs 106. Le corps 103 comporte une ouverture grillagée 107 faisant face à une pluralité de nappes 108 disposées dans b module évaporateur 105 dont la structure est semblable à celle décrite à l'appui des figures 2 et 3, mais dont la face 109, exposée à l'air fait environ lm de long et 7cm de haut. De même, le module 105 est prévu en une structure légère et peu onéreux, en sorte qu'il peut être facilement remplacé après encrassement. Un répartiteur d'eau 110 est disposé au-dessus des nappes 108 et associé à un distributeur 111 d'eau à évaporer. Le distributeur 111 communique avec le réservoir 104 au moyen d'une conduite 112 et d'une micro-pompe 113 disposée à 1' intérieur du réservoir 104. La structure du répartiteur et du distributeur d'eau est samblable à celle décrite à l'appui des figures 2 et 3. Un diffuseur d'air sous forme d'une plaque 114 est disposé à l'intérieur du véhicule et ménage un espace vertical 115 de l'ordre de lom au travers duquel l'air rafraîchi peut s'écouler. Les ventilateurs 106 sont disposés dans des espaces confinés par le réservoir 104, la coque 103 et de diffuseur 114. En fonctionnement, l'air (flèche 116) est admis par 1' ouverture 107 et travers le moule 105. Cet air effleure les nappes 108 tout comme dans le module décrit à l'appui des figures 1. à 4. L'eau imbibant les nappes 108 s'évapore au passage de cet air en refroidissant ce dernier. L'air est admis dans l' habitacle au travers des passages-115 (flèches 118). Lorsque le véhicule se déplace, la circulation de l'air est naturellement forcée de par le déplacement du véhicule. A l'arrêt les occupants peuvent enclencher les ventilateurs 106 sils désirent se rafraîchir à moins qu'un contact à inertie ne les enclenche automatiquement. Comme cet enclenchement n'a lieu que lorsque le véhicule est à l'arrêt, avec des occupants à ltintérieur du véhicule (situation peu courante dans un véhicule automobile) le bruit que peut faire le ventilateur, qui dans cette forme de réalisation n'est pas filtré par le module évaporateur, est sans importance puisqu'il ne s'agit que d'une gêne occasionnelle. On va maintenant décrire, à l'appui de la figure 17 une application d'un appareil semblable à celui de la figure 1 adapté au refroidissement de ltair d'un local à rafraîchir sans augmentation de la teneur en eau de l'atmosphère dudit local. Dans cette forme de réalisation, un appareil 200 comporte -un module évaporateur 201 semblable à celui décrit à l'appui des figures 2 et 3. La plaque de base 202 du module 201 est ajourée et communique avec un réservoir de liquide à évaporer 203. l'appareil 200 comporte un moto-ventilateur 204 et un dispositif de distribution d'eau 205 alimenté par une micropompe 206 en communication avec le réservoir 203. Un circuit fermé de liquide 207 traverse un premier échangeur 208 disposé en aval de l'appareil 200, le réservoir 203 et un second échangeur 209 disposé dans le local 210 à rafraîchir. Une moto-pompe 211 permet Ae faire circuler le liquide dans le circuit fermé 207. Un ventilateur 212 est disposé au voisinage de l'échangeur 209. En fonctionnement de ce dispositif, l'air admis dans 1' appareil 200 (flèche 213) traverse ce dernier en étant rafrai- chi et passe au travers de l'échangeur 208, contribuant de ce fait à l'abaissement de la température du liquide dans le circuit 207. L'eau d'évaporation distribué par le distributeur 205 imbibe par capillarité les nappes dans le module 201 et l'eau en excédent retombe par la plaque ajourée 202 dans le réservoir 203. Au bout d'un certain temps de fonctionnement de 1' appareil, l'eau du réservoir 203 est portée à une température proche de celle dite "bulbe humide" eut contribue également au refroidissement de l'eau contenue dans le circuit 207. Le moto-ventilateur 212 et l'échangeur eau-air 209 permettent de rafraîchir le local 210, la température de l'air à la sortie de l'échangeur 209 (flèche 215) étant voisine de celle du'bulbe humide". On notera que dans cette application de l' appareil selon la présente invention, la teneur en eau de 1' enceinte 210 ntest pas augmentée par le refroidissement de 1' atmosphère. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toutes variantes de réalisation et d'exécution. REVENDICADIONS 1- Appareil rafraîchisseur d'air du genre comportant au moins un module évaporateur à surface mouillée, caractérisé en ce que la surface mouillée est constituée par une pluralité de nappes (16) en toile hydrophile perméable à l'air (29) disposées en zig-zag et faiblement inclinées par rapport à-la direction générale (17) d'écoulement de l'air. 2- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pluralité de nappes est constituée par une toile unique (29) repliée en accordéon, dont les arêtes sont positionnées en étant engagées sur des tiges (15). 3- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite toile comporte plusieurs couches de tissu. 4- Appareil selon l'une des revendications 2, 3, caracterisé en ce que les tiges (15) sont verticales. 5- Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les nappes (16) sont symétriques par rapport à la direction générale (17) d'écoulement de l' air. 6- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'angle que forme chaque pan (32) de zig-zag avec la direction générale de l'air est compris entre n degré et 20 degrés et de préférence entre 1 et 10 degrés et de préférence voisin de 6 degrés. 7- Appareil selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que ledit module évaporateur (12) est monté amovible dans l'appareil. 8- Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit module évaporateur est constitué par une structure sensiblement parallélépipédique, lesdites tiges (15) étant montées sur deux faces (30, 31) opposées de la structure normales à la direction générale de l'écoulement de l'air 9- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la face supérieure de la structure parallélépipédique est constituée par un cadre (13), adapté à porter un répartiteur d'eau (19). 10- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le répartiteur d'eau est constitué par un tissu épongé à cellules ouvertes dispose au-dessus d'une grille (21)o 11- Appareil selon lune quelconque des revendications n à 10, comportant en outre un moto-ventilateur, caractérisé en ce que le ventilateur (22) est monté en amont du module évaporateur (12) par rapport à la direction générale d'écoulement de l'air.