Brevet FR2621989A1 — publié le 19890421

La présente invention concerne un appareil de réfrigération, de chauffage, d'entretien et de climatisation (ARCEC) pour les besoins de conditionnement d'air dans les locaux, habitacles et dans les magasins de stockage de produits alimentaires et pharmaceutiques ; pour les opérations de séchage, de congélstion ou de réfrigération, de peinture, d'aspiration, de dépoussiérage, de refroidissement et diverses. L'ARCEC est un appareil à usages multiples qui fournit - de l'air comprimé pour les entretiens et diverses opérations - de l'air froid pour la climatisation, la réfrigération ou le refroidissement - de l'air chaud pour la climatisation, le chauffage et le séchage - une aspiration d'air pour diverses opérations d'aspiration d'objets très légers et fins et pour réaliser le vide dans certaines enceintes. L'ARCEC est basé sur les propriétés du tube VORTEX qui, lorsqu'il est alimenté par de l'air comprimé, fournit à sa sortie froide de l'air froid pouvant atteindre une basse température de l'ordre de -350C, et à sa sortie chaude de l'air chaud ayant une température de l'ordre de 750C. Depuis l'invention du tube VORTEX, il ya eu de très nombreuses applications industrielles. Pour la plupart, ces applications concernent les industries possédant une centrale d'air comprimé distribué par des tuyauteries jusqu'aux divers points d'utilisation. Ces applications concernent généralement l'utilisation du tube VORTEX en qualité unique de refroidisseur. Or le domaine d'utilisation des propriétés du tube VORTEX peut être élargi en fabricant un appareil léger et portatif comprenant une source d'air comprimé et un tube VORTEX dont les deux sorties, chaude et froide, seront utilisées. L'ARCEC est un appareil de ce genre qui, outre l'agencement d'un compresseur d'air et d'un ou plusieurs tubes VORTEX dans une même carcasse prévoit également - l'utilisation d'un transvector pour l'amplification du débit d'air, pour l'aspiration de divers petits objets très légers et très fins et pour l'évacuation d'eau condensée - l'utilisation d'un compresseur d!air sans cuve débitant l'air comprimé directement utilisable ;; - une sortie d'air comprimé, une sortie d'air chaud, une sortie d'air froid, et un orifice d'aspiration d'air et d'objets légers et fins - l'utilisation d'un distributeur placé aux sorties du tube VORTEX pour la distribution et le choix du courant d'air désiré - l'insonorisation de l'appareil - l'utilisation d'un thermostat, d'un pressostat pour l'automatisation du déma rage et l'arrêt du moteur du compresseur - l'utilisation d'un régulateur de pression d'air comprimé - l'utilisation des filtres de dépoussiérage, de déshumidification et de déshui lage suivant le type du compresseur pour obtenir un air comprimé très propre pour les très nombreuses applications. L'ARCEC possède d'énormes avantages par rapport aux appareils traditionnels de conditionnement d'air à fréon et aux appareils de chauffage à l'électricité et au fioul. Ses principaux avantages sont - une haute fiabilité obtenue grâce à l'utilisation d'un compresseur d'air et d'un tube VORTEX fiables - la possibilité de fournir de l'air comprimé, de l'air froid et de l'air chaur réglables et facilement distribuables par des tuyauteries - la possibilité d'amplifier le débit d'air, d'aspirer des objets très légers et de réaliser le vide dans des enceintes - la possibilité de déshumidifier l'air en rejetant l'eau condensée par pulvérisation vers l'extérieur - un faible encombrement au poids et en dimensions et une pose facile au point d'utilisation sans modifier les constructions des locaux - un faible niveau sonore obtenu par insonorisation - la possibilité d'être fabriqué sous une forme simplifiée pour diminuer les coûts - une faible consommation d'énergie - la possibilité d'avoir des températures assez basses pour lutter contre certainsinsectes sensibles au froid tels que les moustiques, mouches, cafards et blate. L'ARCEC est un nouvel appareil qui possède un veste champ d'application. Sa constitution et son fonctionnement seront mieux compris en se référant aux planches de dessins et aux explications ci-après. La figure 1 présente le schéma électrique du moteur à courant alternatif qui pourrait entraîner le compresseur. La figure 2 présente le circuit pneumatique de l'ARCEC. La figure 3 présente le tube VORTEX. La figure 4 présente la vue d'ensemble de l'ARCEC. Le compresseur de l'ARCEC peut être entraîné par un moteur à courant alternatif, continu ou par un moteur thermique. Une meilleure réalisation de l'invention préfère un moteur à courant alternatif. En figure 1 est présenté le schéma électrique de l'ARCEC. Le compresseur est entraîné par un moteur monophasé (1) qui se branche au réseau électrique par l'intermédiaire d'une fiche mâle. Le moteur est protégé contre les court-circuits et les surcharges par un disjoncteur magnétothermique (D). Le moteur peut être commandé manuellement par le commutateur (CM), automatiquement par le thermostat (T) ou par le pressostat (P) grâce aux commutateurs de thermostat (CT) et de pressostat (Cp). Le thermostat permet de maintenir la température du local à refroidir ou à chauffer constante. Le contact (T) est fermé lorsque la température ambiante du local à refroidir est plus élevée que la valeur de la température préréglée du thermostat, ou lorsque la température du milieu à chauffer est inférieure à la température préréglée du thermostat. Le contact (T) en se fermant provoque le démarrage du moteur (1) du compresseur et le début du processus de chauffage ou de refroidissement. Le pressostat permet de commander automatiquement le démarrage ou l'arrêt du compresseur en fonction de la valeur de la pression d'air dans une enceinte close. Les éléments capteurs du thermostat ou du pressostat doivent être placés dans le local à traiter. La Figure 2 présente le circuit pneumatique de l'ARCEC, qui comprend un compresseur (2) ayant un filtre silencieux d'admission d'air (5) à sa soupape d'admission, Qn manomètre (6), une soupape de sécurité (7) qui s'ouvre en cas de surpression dans le circuit, un filtre séparateur-purgeur d'eau condensée(8) qui purifie et déshumidifie l'air comprimé, un filtre déshuileur (9) pour les compresseurs lubrifiés, et qui possèdent tous des orifices de purge automatique par aspiration, une vanne de sortie d'air comprimé (11), une vanne de conditionnement d'air (10), un régulateur d'air comprimé (12), un tube VORTEX(3) dont les deux sorties, chaude et froide, entrent dans un distributeur ayant quatre vannes (17), (18), (19), (20) et deux sorties dont l'une (S1) possède un silencieux (26) et est destinée à injecter l'air froid ou chaud à l'intérieur du local ou de l'enceinte à refroidir ou à chauffer, et l'autre alimente un transvector (4) qui amplifie le débit d'air, ou évacue l'air utilisé ou non utilisé vers l'extérieur par la sortie (S2), et qui peut aspirer, soit de l'eau ou de l'huile extraite d'air comprimé à travers les orifices de purge des filtres (8) et (9), soit de l'air extérieur ou des objets légers et fins à travers l'orifice d'aspiration (Ej), un régulateur des fractions d'air chaud ou froid (21) placé à la sortie chaude du tube VORTEX, une sortie d'air comprimé (53), des vannes de distribution et de réglage (13), (14), (15), (16 et des tuyauteries d'air froid (23), d'air chaud (22), d'air comprimé (24) et d'air aspiré (25). Lorsque le compresseur (2) fonctionne, l'air comprimé est débité dans les tuyauteries de l'ARCEC en passant par les filtres, ensuite, suivant les usages que l'on désire en faire, il est, soit divisé en deux courants dont l'un va au tube VORTEX pour le refroidissement / chauffage et l'autre pour l'utilisation en qualité d'air comprimé, soit directement envoyé dans le tube VORTEX ou devié vers les deux sorties d'air comprimé. Ainsi l'air comprimé circul par le circuit suivant : "compresseur (2) - filtres (8) et (9) - vanne de sortie d'air comprimé (11) - régulateur de pression d'air comprimé (12) tuyauterie d'air comprimé (24) - soit transvector (4) et sortie (52) - soit sortie (53) directement".L'air conditionné froid ou chaud circule par : "compresseur (2) - filtres (8) et (9) - vanne de conditionnement d'air (10) tube VORTEX (3) avec régulateur (21) - tuyauteries calorifugées d'air conditi né (22) et (23) - distributeur et d'une part sortie (51) - et d'autre part transvector (4) et sortie (S2)". L'air-aspiré circule par : "orifice d'aspiration (E1) - tuyauterie (25) - transvector (4) - sortie (52)" L'air comprimé injecté dans le tube VORTEX (3) se scinde en un courant d'air froid et en un courant d'air chaud dont les proportions se règlent par vissa ou dévissage du régulateur (21) placé à la sortie chaude du tube VORTEX. Ainsi par la sortie (S1) peut être éjecté l'air froid ou chaud dont la température peut être réglée à l'aide des vannes de calibrage (19) et (20) ; par sortie (S2) peuvent être évacués de l'air froid, de l'air chaud, de l'air comprimé amplifié, de l'eau condensée et de l'huile purgées, ou des objets légers et f?ns aspirés par l'orifice (E1) ; par la sortie (S3) peut être rejet de l'air comprimé non amplifié. Ainsi, après analyse du circuit pneumatique, l'on observe que l'ARCEC est un appareil qui peut fournir de l'air froid dont la température minimale est de l'ordre de -350C, de l'air chaud dont la température maximale est de l'ordre de + 750C, de l'air comprimé dont la valeur maximale de la pression dépend des caractéristiques du compresseur (2), de l'air amplifié dont le rapport d'amplification dépend des caractéristiques du transvector (4) qui peut aspirer également divers objets fins et légers y compris l'eau et l'huile purgées par les filtres (8) et (9). Les principaux éléments de l'ARCEC sont le compresseur (2), le tube VORTEX (3) et le transvector (4). Le compresseur (2) peut être lubrifié ou non lubrifié. Pour les compresseurs lubrifiés, il est nécessaire d'installer un filtre déshuileur pour avoir un air propre. Le compresseur est choisi en fonction de son débit qui doit être supérieur à celui du tube VORTEX, et de sa pression de service qui doit être supérieure ou égale à 7 bars. Le tube VORTEX (3) présenté en figure 3 est un générateur d'air chaud et d'air froid. Il comprend une entrée (E2), un générateur d'air froid et chaud (G) qui peut être à grande ou à petite fraction froide, une valve conique (V) ayant des trous de sortie d'air chaud, une sortie chaude (54) et une sortie froide (55). Lorsque l'air comprimé est injecté dans le tube VORTEX par l'entrée (E2), il se crée un tourbillon qui se déplace vers la sortie chaude à une très grande vitesse. Ensuite, une partie d'air du tourbillon bute contre la valve conique (V) et est refoulée vers la sortie froide en se refroidissant considérablement. En changeant le générateur (G) du tube, on change également le débit, les fractions d'air froid et chaud ou les deux à la fois. En dévissant ou en vissant la valve conique (V), on fait varier les fractions d'air froid. Le dévissage entraîne la diminution d'air froid et l'augmentation d'air chaud, alors que le vissage entraîne l'inverse. La valve conique (V) est solidaire au régulateur de fractions d'vair (21). Le transvector (4) est un appareil statique qui peut soit amplifier uniquement le débit d'air, soit aspirer divers objets légers et fins lorsqu'il est alimenté par de l'air comprimé. Les tuyauteries (22) et (23) par lesquelles circulent les courants d'air chaud et froid doivent être calorifugées afin d'éviter des pertes de calories et de frigories. La figure 4 présente la vue générale de l'ARCEC, qui comprend une carcasse (30) contenant le compresseur (2) et tous ou quelques éléments suivants : un filtre séparateur-purgeur d'eau condensée (8), un filtre déshuileur (9), un tube VORTEX (3) avec régulateur (21), un transvector (4), les différentes vannes de distribution et de réglage (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19), (20) et de régulation de pression (12), un manometre (6), une soupape de sécurité (7), des tuyauteries dont celles d'écoulement d'air froid (23) et d'air chaud (22) sont calorifugées, quatre orifices dont un orifice (El) d'aspiration d'air amplifié et divers petits objets légers et fins, et trois autres orifices de sortie d'air (Sl) vers l'intérieur, vers l'extérieur (S2) et une sortie d'air comprimé (53). Les appareils de lecture, de commande et de réglage tels que les manometres, les vannes et les régulateurs sont fixés sur une plaque solidaire (28) a la carcasse (30). Un ou deux rabats (27) protege l'accès à cette plaque et se maintient ferir grâce à la fermeture magnétique (29). Suivant la hauteur des appareils, la plaqu (28) d'appareils de commande, de lecture et de réglage peut être horizontale ou verticale et l'accès à cette plaque se fait soit par la face supérieure de la carcasse soit par la face avant de celle-ci en ouvrant le rabat (27).La carcasse (30) possède des fentes longitudinales d'aération et d'aspiration d'air réalisées sur la face latérale gauche et sur la face arriere, en posant égalemen un filtre pour éviter l'entrée des poussières dans appareil. Linsdnorisation générale de l'appareil est obtenue par l'installation d'un silencieux (26') à la sortie intérieure (S1), et d'un transvector (4) à la sortie extérieure (52) en combinaison avec le choix d'un compresseur silencieux (2) et/ou en tapissant la paroi interne de la carcasse (30) d'une mousse d'isolation phonique et en ayant toujours le soin d'assurer une aération du compresseur (2).Lorsque 1'ARCEC est utilisé pour alimenter plusieurs installations, le thermostat (T) et le pressosi (R) principaux seront remplacés par des thermostats et des pressostats locaux qui commanderont des électrovannes alimentant lesdites installations. Suivant la qualité d'air que l'on desire obtenir d'autres éléments tels stérilisateu peuvent être rajoutés dans le circuit pneumatique de l'appareil. Afin d'abaisser ou d'élever considerablement les températures d'air aux sorties froide et chaude du tube VORTEX (3), un dispositif spécial peur être installé en amont du tube VORTEX. Ce dispositif est, d'une façon générale, constitué d'ui échangeur calorifugé air froid ou chaud/air comprimé, d'une source d'air froid et chaud et de vannes de distribution. La source d'air froid et d'air chaud est soit un second tube VORTEX installé à cet effet et pouvant également fonctionne en parallèle avec le tube VORTEX (3), soit deux dérivations d'air froid et d'ai chaud réalisées respectivement aux sortie froide et chaude du tube VORTEX (3). L'ARCEC, objet de l'invention, trouve son domaine d'application dans les indust hôpitaux, habitations, véhicules et diverses installations en qualité d'install stationnaires ou mobiles pour les besoins de refroidissement, d réfrigération, congélation, de chauffage locaux, d'eau, des aliments et produits, de climatisa de dépoussiérage, d'aspiration et de divers entretiens à air comprimé. R E V E N D I C A T I O N 1.- Appareil de réfrigération, de chauffage, d'entretien et de climatisation(ARE caractérisé en ce qu'il comprend une carcasse (30) contenant tous ou quelques éléments suivants : un compresseur d'air (2) ayant un filtre silencieux d'aspiration (5), un filtre séparateur-purgeur d'eau condensée (8), un filtre déshuileur (9), un tube VORTEX (3) possédant un régulateur (21), un transvector (4), une vanne de conditionnement d'air (10), une vanne de sortie d'air comprimé (11), un régulateur de pression d'air comprimé équipé d'un manomètre (12), des vannes de commande et de distribution (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19), (20), un manomètre (6), une soupape de sécurité (7), des tuyauteries d'écoulement d'air froid (23), d'air chaud (22), d'air comprimé (24) et d'air aspiré (25), un orifice d'aspiration (E1), une sortie intérieure d'air conditionné (51) avec silencieux (26), une sortie extérieure d'air conditionné ou aspiré, d'eau et d'huile purgées et de divers objets fins et légers (S2), et une sortie d'air comprimé (S3) ; et que l'air comprimé évacué circule par "compresseur (2) - filtres (8) et (9) - vanne de sortie d'air comprimé (11) - tuyauterie d'air comprimé (24) - soit transvector (4) et sortie (52) soit sortie (53)" ;; que l'air conditionné circule par "compresseur (2) - filtres (8) et (9) - vanne de conditionnement d'air (10) - tube VORTEX (3) - tuyauteries (22) et (23) - distributeur et sortie intérieure (51) d'une part - transvector (4) et sortie extérieure (S2) d'autre part" ; que l'air ou les objets aspirés circulent par "orifice d'aspiration (E1) - tuyauterie d'air aspiré (25) - transvector (4) sortie extérieure 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insonorisation est obtenue par l'installation d'un silencieux (26) à la sortie intérieure d'un transvector (4) à la sortie extérieure (S2) en combinaison avec le choix d'un compresseur d'air (2) silencieux et / ou avec le tapissage de la paroi interne de la carcasse (30) par une mousse d'isolation phonique. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tuyauteries d'écoulement d'air froid et d'air chaud sont calorifugées et que l'eau condensée et l'huile purgées par les filtres (8) et (9) sont évacuées vers la sortie extérieure (S2) par aspiration du transvector (4) lorsqu'il est alimenté par de l'air comprimé ou par l'air conditionné en provenance du tube VORTEX (3). 4.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour abaisser ou élever considerablement les températures d'air aux sorties froide et chaude du tube VORTEX (3), un dispositif special est installé en amont du tube VORTEX (3) et est constitue d'un echangeur calorifugé airfroid ou chaud/air comprimé, de vannes de distribution et d'une source d'air froid et d'air chaud qui est, soit un deuxieme tube VORTEX installé a cet effet et pouvant egalement fonctionner en parallèle avec le tube VORTEX (3), soit deux derivations d'air froid et d'air chaud réalises respectivement aux sorties froide et chaude du tube VORTEX (3).