Brevet FR2668585A1 — publié le 19920430

SYSTEME D'ECHANGEUR THERMIQUE A PUISSANCE RéGLABLE ET APPAREIL MUNI D'UN TEL SYSTEME La présente invention concerne un système d'échangeur thermique à puissance réglable et un appareil muni d'un tel système. Un système d'échangeur thermique est un système destiné à réchauffer ou à refroidir un fluide au moyen d'un autre fluide qui circule à une température différente. On - trouve un tel système dans divers appareils tels qu'un sèche-linge, un lavant séchant. Dans un sèche-linge par exemple, un système d'échangeur thermique permet d'une part d'envoyer sur un linge humide dans un tambour, un courant d'air chaud et sec qui enlève de l'humidité de ce linge, puis sort de ce tambour, et avant de recommencer un nouveau cycle passe dans un dispositif d'échange thermique où l'humidité qu'il entraîne se condense en cédant de la chaleur et se sépare de l'air afin d'être évacuée et d'autre part d'envoyer dans le dispositif échangeur, un fluide de refroidissement tel qu'un air frais pour le refroidir et renouveler son pouvoir de condensation de l'humidité. Dans un système d'échangeur thermique d'un sèche-linge connu, le débit d'air de séchage envoyé à travers le tambour à linge et le dispositif d'échange thermique est habituellement un débit prédéterminé non réglable quelle que soit la nature du linge humide dans ce tambour, et le débit d'air de refroidissement de ce dispositif d'échange thermique est également un débit prédéterminé non réglable quelle que soit la nature du linge humide dans ce tambour. Or chaque nature de linge telle que coton ou synthétique a une vitesse d'évaporation de l'eau différente. Si dans un système d'échangeur thermique d'un sèche-linge, le débit d'air de séchage et le débit d'air de refroidissement du dispositif d'échange thermique sont invariables, d'une part la saturation en humidité de l'air de séchage sortant du tambour à linge est fonction de la nature du linge soumis au séchage et d'autre part la puissance d'action de ce système d'échangeur thermique n'est pas toujours correctement adaptée à une complète condensation de la quantité d'humidité laissée par cet air de séchage par conséquent le rendement de ce système d'échangeur thermique n'est pas optimal. La présente invention visant à éviter ces inconvénients a pour objet un système d'échangeur thermique ayant un rendement optimal. Elle a également pour objet un appareil tel qu'un sèche-linge, un lavant séchant muni de ce système d'échangeur thermique. Selon l'invention, un système d'échangeur thermique à rendement optimal est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen réglant sa puissance d'action. Pour mieux faire comprendre l'invention on en décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un sèche-linge montrant un système d'échangeur thermique selon un premier exemple de réalisation, - la figure 2 représente une vue schématique de dessus d'un dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique du sèche-linge de la figure 1, - la figure 3 représente une vue schématique en coupe d'un sèche-linge montrant un système d'échangeur thermique selon un deuxième exemple de réalisation, et - la figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif de ventilation dans le système d'échangeur thermique du sèche-linge de la figure 3. L'invention est applicable aux machines, unités, installations, désignées en brefs appareils, munies d'un système d'échangeur thermique telles qu'un sèche-linge, un lavant séchant, une installation ou appareil de séchage de linge, de textiles, de produits ou d'articles. Pour simplifier l'exposé on décrit ci-après des applications aux sèche-linge. En général, un sèche-linge comprend une carrosserie, un tambour à linge tournant à l'intérieur de cette carrosserie, un dispositif de chauffage de l'air de séchage et un système d'échangeur thermique qui comprend des moyens pour d'une part créer un courant d'air de séchage, l'envoyer sur le dispositif chauffant afin d'élever sa température à une température de séchage, introduire cet air chaud dans le tambour à linge pour enlever de l'humidité du linge humide qui s'y trouve, sortir l'air chaud chargé d'humidité du tambour, le passer sur un dispositif d'échange thermique où l'humidité se condense en cédant de la chaleur et se sépare de L'air afin d'être évacuée, refouler de nouveau l'air débarrassé d'humidité sur le dispositif chauffant pour un nouveau cycle, et d'autre part créer simultanément un courant de fluide de refroidissement par exemple de l'air frais et l'envoyer sur le dispositif d'échange thermique chauffé par la chaleur libérée par la condensation de l'humidité pour le refroidir et régénérer ainsi son pouvoir de condensation de l'humidité. La puissance d'action du système d'échangeur thermique dans un sèche-linge est la puissance de condensation de l'humidité dans ce système appliqué à un séchage d'un linge humide. Selon l'invention, un système d'échangeur thermique à rendement optimal comprend au moins un moyen réglant sa puissance d'action. Dans un appareil de séchage de linge, de produit ou article, un système d'échangeur thermique comprend dans une obtention d'un rendement optimal, un moyen réglant sa puissance de condensation de l'humidité issue de ce linge, produit ou article soumis au séchage. Dans un sèche-linge, ce réglage se fait en fonction de la nature du linge, c'est-à-dire coton synthétique par exemple. Selon une constatation restant ignorée ou inaperçue jusqu a présent, le linge coton humide et le linge synthétique humide n'ont pas une même vitesse d'évaporation de l'eau, sous un courant d'air de séchage d'un même débit, et des quantités mesurées d'humidité enlevée de ce linge coton humide et de ce linge synthétique humide sont différentes. Dans ce cas, pour obtenir un rendement optimal du système d'échangeur thermique, la puissance de condensation d'humidité effectuée par ce système doit être réglée en fonction de la nature du linge humide soumis au séchage c'est-à-dire en fonction du coton ou du synthétique afin d'avoir dans ce système une vitesse de condensation d'humidité sensiblement égale à la vitesse d'évaporation. Dans un système d'échangeur thermique d'un sèche-linge, la puissance de condensation de l'humidité est fonction du débit d'air de séchage et/ou du débit d'air de refroidissement de son dispositif d'échange thermique. Selon l'invention dans le système d'échangeur thermique d'un appareil de séchage, le moyen de réglage de la puissance de condensation d'humidité est constitué par un des moyens de création des courants d'air de séchage et/ou de refroidissement de son dispositif d'échange thermique, réglable en débit d'air. Ces moyens de création des courants d'air sont soit un dispositif de ventilation muni d'une roue à ailettes tournant dans les deux sens opposés de rotation et comportant des ailettes à profil choisi parmi les profils rectilignes, curvilignes, asymétriques, en hélice, et à orientation suivant des directions prédéterminées, engendrant dans des sens opposés de rotation des débits d'air différents, soit un dispositif de ventilation muni d'une enveloppe ou carter et d'une roue à ailettes tournant dans les deux sens de rotation, montée excentrée dans une chambre en volute de cette enveloppe ou carter, engendrant dans des sens opposés de rotation des débits d'air différents. Dans un premier exemple de réalisation illustré dans les figures 1 et 2, un sèche-linge 1 comprend une carrosserie 2, un tambour à linge 3 à parois munies de perforations destinées au passage de l'air de séchage, monté rotatif sur des galets de maintien 6 et entraîné en rotation par un moteur électrique 7 et un dispositif chauffant 9 destiné au chauffage du linge et/ou de l'air de séchage. L'enceinte de la carrosserie 2 comprend deux espaces distincts, un espace de séchage à circuit fermé d'air de séchage 12 et un espace de refroidissement à air 14. Le sèche-linge 1 comprend un système échangeur thermique 15 comportant un dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique 17 qui sépare l'espace de séchage 12 et l'espace de refroidissement 14. Ce dispositif 17 assure d'une part un envoi d'un courant d'air à travers des canalisations 18, 19, puis dans le tambour rotatif 3 pour enlever de l'humidité d'un ligne humide qui s'y trouve, une aspiration à travers une ouverture 21 de l'air chaud chargé d'humidité sortant de ce tambour rotatif 3, un écoulement de cet air chaud chargé d'humidité en contact intime d'échange thermique avec ce dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique 17 où se secondense en cédant de la chaleur et se sépare de l'air qui devient sec et un refoulment de cet air sec de nouveau dans les canalisation 18, 19 pour un autre cycle, et d'autre part une aspiration simultanée de l'air frais du milieu extérieur, à travers des ouvertures 23, 24, un écoulement de cet air frais en contact intime d'échange thermique avec ce dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique 17 pour le refroidir et renouveler son pouvoir de condensation de l'humidité et une évacuation de cet air à travers une ouverture 26. Le dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique 17 a une forme d'une roue tournante dont le bord périphérique circulaire saillante se déplace librement à l'intérieur d'une gouttière ou rainure torique 28 qui fait partie d'une cloison fixe 29 du sèche-linge 1. Quand l'eau de condensation 27 venant du dispositif 17 tombe dans la gouttière 28 et forme un anneau de liquide dans lequel évolue librement le bord périphérique du dispositif 17, cet anneau d'eau constitue un joint liquide étanche entre l'espace de séchage 12 et espace de refroidissement 14. L'eau de condensation en excès quitte la gouttière 28 en empruntant le siphon 30 et s'accumule dans un bac de réception 32. Dans le système d'échangeur thermique 15, le dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique 17 est un moyen de création de courants d'air réglable en débits d'air. Pour cet effet, le dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique 17 est constitué (figures 1 et 2) par une roue 33 tournant dans les deux sens de rotation et pourvue sur ses deux faces d'ailettes 34 et 35 ayant des profils choisis parmi les profils rectilignes, curvilignes (figure 2) asymétriques, en hélice, et à orientation suivant des directions prédéterminées, engendrant dans des sens opposés de rotation des débits différents prédéterminés d'air de séchage et de refroidissement. La roue 33 est entraînée en rotation dans deux sens opposés, par un moteur électrique 38. Dans exemple de la figure 1, le moteur électrique 38 tourne à une même vitesse dans les deux sens de rotation. En changeant de sens de rotation de ce moteur électrique 38, on obtient des débits différents d'air de séchage et de refroidissement.Dans l'un des deux sens de rotation, le débit dtair de séchage correspond à un débit optimal pour une évaporation d'eau d'un ligne coton humide et le débit d'air de refroidissement correspond à un débit optimal pour une condensation de la quantité d'humidité ou de vapeur d'eau enlevée de ce linge coton humide, et dans l'autre sens de rotation, le débit d'air de séchage correspond à un débit optimal pour une évaporation de l'eau d'un linge synthétique humide et le débit d'air de refroidissement correspond à un débit optimal pour une condensation de la quantité d'humidité ou de vapeur d'eau enlevée de ce linge synthétique humide. Ainsi par réglage du sens de rotation du moteur 38 on ajuste la puissance d'action du système d'échangeur thermique 15 à la nature coton ou synthétique du linge humide soumis au séchage dans le tambour 3 pour obtenir un rendement optimal de ce système. Dans une variante de réalisation non représentée, le moteur 38 d'entraînement de la roue 33 à ailettes tourne à des vitesses réglables dans les deux sens opposés de rotation. Dans cette variante, à chacun des sens de rotation de ce moteur d'entraînement 38 et à des vitesses de rotation prédéterminées on peut obtenir des débits d'air de séchage et de refroidissement correspondant à des débits optimum permettant d'atteindre un rendement optimal du système d'échangeur thermique 15 dans un séchage d'un grand nombre de natures de linge telles que coton, synthétique, soie, laine, etc... Dans un deuxième exemple de réalisation illustré dans les figures 3 et 4, un sèche-linge 40 comprend une carrosserie 41, un tambour à linge 42 maintenu en position par deux jeux de galets frontaux 43 et arrière 44 et entraîné en rotation par un moteur électrique 45. Le tambour à linge 42 comprend des trous ou perforations 49 dans sa paroi latérale et dans ses flasques frontal et arrière. Le sèche-linge 40 comprend un système d'échangeur thermique 52 comportant en premier lieu des aubes longitudinales ou en hélice 53 sur la paroi latérale du tambour à linge 42 lesquelles créent, durant une rotation du tambour 42, trois courants d'air de séchage, deux premiers courants d'air Fa et Ff sortant radialement par la paroi latérale du tambour 42 et rentrant axialement par les flasques arrière et frontal de ce tambour à travers un dispositif chauffant 54, et un troisième courant d'air Fm autour de ce tambour résultant d'un mélange d'une partie des deux premiers courants d'air Fa et Ef, en deuxième lieu un dispositif d'échange thermique 55 pourvu sur ses deux faces, de deux séries d'ailettes parallèles 56 et 57, les unes 56 orientées vers le tambour 42 et exposées au passage de ces trois courants d'air Fa, Ff, Fm et les autres 57 orientées dans une direction opposée à celle des ailettes 56 et exposées au passage d'un courant d'air de refroidissement, et en troisième lieu un ventilateur à débit réglable 60 créant un courant d'air de refroidissement à travers les ailettes 57 de ce dispositif d'échange thermique. Le ventilateur à débit réglable 60 comprend une roue à ailettes 61 tournant dans les deux sens opposés de rotation et montée excentrée dans une chambre en volute 62 d'un carter 63. Pour une même vitesse de rotation, aux deux sens de rotation de la roue à ailettes 61 correspondent deux débits d'air de refroidissement. Dans le sèche-linge 40, les aubes 53 du tambour à linge 42 créent des courants d'air de séchage Fa, Ff, qui passent à travers le dispositif chauffant 54, entrant ensuite dans le tambour à linge humide 42, y enlèvent de l'humidité de ce linge humide. Les deux courants d'air Fa, Ff chauds et chargés d'humidité sortent du tambour 42, participent à la formation du troisième courant d'air Fm. Ces trois courants d'air Fa, Ff, Fm chauds et chargés d'humidité rencontrent dans leur trajet les ailettes 56 du dispositif d'échange thermique 55 et l'humidité emportée par ces courants d'air s'y condense, y cède de la chaleur et se sépare de l'air pour être évacuée. Simultanément un courant d'air frais est envoyé par le ventilateur 60 à travers les ailettes 57 du dispositif d'échange thermique 55 pour le refroidir et renouveler son pouvoir de condensation de l'humidité emportée par les courants d'air Fa, Ff, Fm. Plus le débit d'air de refroidissement envoyé par le ventilateur 60 est grand, plus la puissance de condensation du système d'échangeur thermique 52 est importante. Quand la roue à ailettes 61 du ventilateur 60 tourne à une même vitesse dans les deux sens de rotation, on obtient deux débits différents d'air grâce à la roue à ailettes 61 et la chambre en volute du carter 63. Ces deux débits d'air produits par le ventilateur 60 peuvent être prédéterminés pour donner au dispositif d'échange thermique 55 deux puissances de condensation aptes à condenser suivant un rendement optimal du système d'échangeur thermique 52 deux quantités d'humidité ou de vapeur d'eau respectivement enlevées de deux natures de linge humide soumises au séchage dans le tambour 42, par exemple du linge coton et du linge synthétique. Ainsi en changeant le sens de rotation du ventilateur de refroidissement 60, on adapte la puissance d'action, c'est-à-dire la puissance de condensation du système d'échangeur thermique à la nature coton ou synthétique du linge humide soumis au séchage dans le sèche-linge 40. Dans une variante de réalisation non illustrée, la roue à ailettes 61 du ventilateur 60 tourne à des vitesses réglables dans les deux sens de rotation. Dans ce cas, à chacun des sens de rotation de ce moteur d'entraînement et à des vitesses de rotation prédéterminées, on peut obtenir un débit d'air correspondant à un débit optimal d'air de refroidissement du dispositif d'échangeur thermique 55 permettant d'atteindre un rendement optimal du système d'échangeur thermique 52 dans un séchage d'une nature prédéterminée de linge humide soumis au séchage. REVENDICATIONS 1. Système d'échangeur thermique à rendement optimal (15, 52), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen (17, 60) réglant sa puissance d'action. 2. Système selon la revendication 1, applicable à un séchage d'un linge ou un produit, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (17, 60) réglant sa puissance de condensation de l'humidité issue de ce linge ou produit. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (17, 60) réglant sa puissance de condensation de l'humidité issue du linge ou produit soumis au séchage, en fonction de la nature de ce linge ou produit. 4. Appareil muni d'un système d'échangeur thermique (15, 52) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen (17, 60) réglant la puissance d'action de ce système d'échangeur thermique est un moyen de création d'au moins un courant d'air, réglable en débit d'air. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans le système d'échangeur thermique (15) le moyen de création d'un courant d'air réglable en débit d'air est un dispositif de ventilation (17) muni d'une roue (33) à ailettes tournant dans les deux sens opposés de rotation et comportant des ailettes (34-35) à profil choisi parmi les profils rectilignes, curvilignes, asymétriques, en hélice, et à orientation suivant des directions prédéterminées, engendrant dans des sens opposés de rotation, des débits d'air différents. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans le système d'échangeur thermique (52) le moyen de création de courant d'air réglable en débit d'air est un dispositif de ventilation (60) muni d'une enveloppe ou carter (63) et d'une roue à ailettes (61) tournant dans les deux sens opposés de rotation, montée excentrée dans une chambre en volute (62) de cette enveloppe ou carter (63), engendrant dans des sens opposés de rotation, des débits d'air différents. 7. Appareil selon la revendication 5, tel qu'un sèche-linge (1) ayant un tambour rotatif à linge (3), un dispositif chauffant (9) et un système d'échangeur thermique (15) comportant un dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique (17) séparant le sèche-linge (1) en espace de séchage (12) et espace de refroidissement (14), caractérisé en ce que le dispositif mixte de ventilation et d'échange thermique (17) tourne dans les deux sens opposés de rotation et comprend sur ltune au moins de ses deux faces des ailettes (34, 35) à profil choisi parmi les profils rectilignes, curvilignes, asymétriques en hélice, et à orientation suivant des directions prédéterminées, engendrant dans des sens opposés de rotation, des débits d'air différents déterminant dans ce système d'échangeur thermique (15) des puissances de condensation d'humidité issue des linges humides soumis au séchage, correspondantes respectivement aux natures de ces linges telles que coton, synthétique, soie, laine. 8. Appareil selon la revendication 6, tel qu'un sèche-linge (40) ayant un tambour rotatif à linge (42) d'échangeur thermique (15) comportant des aubes (53) sur la paroi latérale du tambour (42) créant des courants d'air de séchage (Fa, Ef, Fm) un dispositif d'échange thermique (55) à ailettes (56, 57) sur ses deux faces, les unes (56) exposées au passage de ces trois courants d'air de séchage et les autres (57) exposées au passage d'un courant d'air de refroidissement d'un ventilateur à débit réglable (30), caractérisé en ce que le ventilateur (60) comprend un carter (63) et une roue à ailettes (61) montée excentrée dans une chambre en volute (62) de ce carter (63) tournant dans les deux sens opposés de rotation et engendrant des débits différents d'air de refroidissement déterminant dans ce système d'échangeur thermique (52) des puissances de condensation d'humidité issue des linges humides soumis au séchage, correspondantes respectivement aux natures de ces linges telles que coton, synthétique, soie, laine.