Brevet FR2685454A1 — publié le 19930625

DISPOSITIF DE RAFRAICHISSEMENT THERMIQUE D 'AMBIANCE La présente invention se rapporte au domaine technique général du refroidissement, du rafraichissement ou de l'humidification d'un volume donné d'air par évaporation d'un liquide. La présente invention concerne un dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance destiné à produire un flux d'air dont la température est inférieure à la température du milieu ambiant afin de procurer, au moins dans son voisinage, un rafraichissement localisé. I1 existe plusieurs types d'appareils capables de maintenir un certain degré d'humidité dans un local, et en même temps d'abaisser sensiblement la température du local, ou du moins de procurer à l'utilisateur une certaine sensation de fraicheur. Ces appareils fonctionnent pour la plupart sur un principe commun, bien connu de l'homme de l'art, consistant a évaporer progressivement une certaine quantité de liquide en soumettant d'une manière continue une fraction de ce même liquide à une aération forcée. Ainsi, on connait déjà un humidificateur d'air par évaporation à ventilation forcée, tel que décrit dans le certificat d'utilité français FR-A-2.499.687. L'humidificateur révélé dans ce document antérieur comporte à l'intérieur d'une enceinte, une réserve de liquide dans laquelle baigne la partie inférieure d'un mât d'évaporation réalisé en matière plastique perméable à l'air. Le mat d'évaporation forme une enceinte fermée de forme cylindrique à l'intérieure de laquelle est disposé un organe moteur entrainant un organe de ventilation telle qu'une hélice. La face externe du mât d'évaporation est en contact, par l'intermédiaire d'une série d'entrées ménagées à travers l'enceinte de l'appareil, avec l'air extérieur. Ce dernier est aspiré radialement par l'organe de ventilation de l'extérieur de l'enceinte vers l'intérieur en traversant l'épaisseur du mât d'évaporation avant d'être évacué par le même organe de ventilation dans la partie supérieure de l'appareil. Le mât d'évaporation est constamment alimenté en liquide, à la fois par un canal d'alimentation débouchant en partie haute du mât d'évaporation, et par effet de capillarité à partir de sa partie inférieure. L'eau contenue dans le mât d'évaporation est en conséquence évaporée au moins en partie dans le mât d'évaporation, et est emportée par le courant d'air à l'extérieur de l'appareil. Les humidificateurs concus sur ce principe fournissent effectivement un certain rafraichissement, mais souffrent de divers inconvénients. En premier lieu il convient de noter que du fait des positions relatives entre le mât d'évaporation et l'organe de ventilation, le flux d'air traversant le mât d'évaporation n'est pas homogène. En outre l'alimentation en liquide du mât d'évaporation est également hétérogène puisque sa partie inférieure baigne constamment dans le liquide à évaporer. La conjonction de ces deux facteurs conduit à une évaporation également hétérogène du liquide et globalement à, un rendement d'évaporation insuffisant de telle sorte qu'un humidificateur concu sur ce principe privilégie la fonction de ventilation au détriment de la fonction d'évaporation. Il convient également de noter que l'on observe à la longue, des risques de prolifération de bactéries dans la partie inférieure du mât d'évaporation, et plus généralement dans l'appareil, en raison de la présence constante d'un milieu humide.Enfin, ces appareils sont constitués d'un nombre important de pièces unitaires incluant des canalisations et circuits complexes d'alimentation en eau du mât d'évaporation, et de deux organes distincts pour l'élément échangeur thermique, et l'élément générateur du flux d'air. Une telle conception influence bien évidemment de manière négative la réalisation industrielle en fournissant un appareil fini d'un coût unitaire relativement élevé. Il a déjà été proposé, en partie pour résoudre le problème d'aseptie évoqué précédemment, ainsi que pour améliorer globalement le fonctionnement de ces types d'appareils, d'alimenter le mât d'évaporation par simple ruissellement sans faire baigner la partie inférieure dans la réserve de liquide. Dans cette réalisation il a également déjà été proposé d'inverser le sens de fonctionnement de l'élément générateur du flux d'air. Ce dernier est disposé au centre de l'appareil, dans l'enveloppe cylindrique formée par le mât d'évaporation, et aspire l'air à partir de la zone supérieure de l'appareil et le projette latéralement à l'extérieur de l'appareil sur et à travers le mât d'évaporation. Le principe de fonctionnement est par consequence identique à celui mentionné précédemment, et les inconvénients déjà évoqués demeurent également.En particulier, les modifications apportées ne résolvent pas le problème de la simplification de conception des humidificateurs de ce type dans la mesure où il est toujours nécessaire d'avoir recours à deux éléments distincts pour assurer les fonctions de surface d'échange thermique liquide - air, et de génération de flux d'air. On connait également un autre type d'appareil rafraichisseur comprenant une pompe centrifuge baignant par son extrémité inférieure dans une réserve de liquide, et comportant à son extrémité supérieure un ventilateur rotatif. La pompe centrifuge aspire le liquide et le projette contre les parois d'une chambre assurant ainsi un certain fractionnement de la veine de liquide. Le ventilateur propulse à l'extérieur l'air ainsi humidifié. Un tel dispositif représente une certaine simplification en comparaison avec les humidificateurs mentionnés précédemment, mais il s'avère que la vaporisation du liquide est insuffisante en raison de l'absence de maitrise du fractionnement des gouttes de liquide. Par ailleurs l'augmentation du fractionnement du liquide ne peut être obtenue qu'en augmentant la vitesse de-rotation de la pompe centrifuge, ce qui a pour conséquence d'augmenter la vitesse de rotation du ventilateur. De telles modifications des conditions de fonctionnement induisent une vitesse d'air élévée conduisant à entrainer à l'extérieur de l'appareil les gouttes de liquide de diamètre important sans qu'elles soient évaporées, ce qui bien évidemment constitue un effet indesirable. L'objet de la présente invention vise en conséquence à fournir un dispositif de rafraichissement d'ambiance ou d'humidification, fonctionnant selon le principe de l'évaporation d'un liquide, ne comportant pas les différents inconvénients énumérés précédemment, et qui soit de conception et construction particulièrement simplifiées, tout en augmentant la capacité d'évaporation du liquide. Un autre objet de l'invention vise à fournir un dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance assurant un fractionnement élevé du liquide. Un objet complémentaire à l'invention vise à fournir un dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance assurant une maitrise complète et simultanée de la génération du flux d'air et de l'évaporation du liquide. Les objets assignés à la présente invention sont atteints à l'aide d'un dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance par évaporation d'un liquide comportant une enceinte dans laquelle sont disposés - une réserve de liquide - une pompe centrifuge assurant le pompage du liquide à partir de la réserve, - un moyen évaporateur de liquide recevant le liquide projeté par la pompe, - un moyen générateur de flux d'air pour propulser l'air provenant du moyen échangeur à l'extérieur de l'enceinte, caractérisé en ce que le moyen évaporateur et le moyen générateur sont constitués par une couronne rotative montée coaxiale à la pompe, ladite couronne étant perméable de manière que le liquide projeté par la pompe traverse la couronne dans son épaisseur de part en part en se vaporisant pour être mélangé et propulsé à l'extérieur par le flux d'air créé par la rotation de la couronne. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description donnée ci-après à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente, selon une coupe transversale, un premier exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. - La figure 2 représente, selon une coupe transversale, un détail de réalisation de l'invention relatif à une variante de réalisation. - La figure 3 représente selon une vue en perspective un détail de réalisation d'une couronne rotative conforme à l'invention. Le dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance représenté à la figure 1 comporte une enceinte 1, par exemple de forme sensiblement cylindrique, formée par un fond 2 à partir duquel s'élève une paroi périphérique 3, et une coiffe supérieure 4. Le fond 2 est pourvu d'une embase 5, de préférence réalisée dans le même matériau que l'enceinte 1, et destinée à servir de support à ladite enceinte. La coiffe supérieure 4 est avantageusement montée de manière amovible sur la paroi périphérique 3, de manière à permettre un accès facile à l'intérieur du volume défini par le fond 2 et la paroi 3. La partie inférieure du volume interne de l'enceinte 1 est prévue pour contenir une réserve 6 de liquide destinée à être évaporée à des fins de refroidissement. De manière préférentielle, la réserve 6 de liquide sera constituée d'eau, mais il est bien évident que des liquides ayant une autre composition ou à base de mélanges de composés de vaporisation pourraient être utilisés dans la mesure où ils présentent des propriétés de vaporisation interessantes et inoffensives pour l'homme. L'alimentation en liquide a vaporiser est réalisée, par exemple par l'intermédiaire d'une lumière d'alimentation 7 ménagée dans la coiffe supérieure 4.De manière avantageuse, la coiffe supérieure 4 est pourvue d'une surface 8, inclinée vers l'intérieur de l'enceinte 1 et s'étendant jusqu'à la lumière 7, de manière à constituer un chenal de déversement du liquide, évitant ainsi toutes projections de liquide à l'extérieur de l'enceinte 1. L'intérieur de l'enceinte 1 est pourvu d'une volute 10 montée par exemple de manière sensiblement centrale à l'intérieur de l'enceinte 1, et solidaire par des moyens de fixation, non représentés sur les figures, de l'enceinte 1. La volute 10, se présente sous la forme d'un corps de révolution de forme générale assimilable à un cylindre, autour de l'axe x-x'. La volute 10 est pourvue à sa partie inférieure d'un orifice sur lequel est rapporté, par exemple par encastrement, un cône d'alimentation 11 pourvu à une extrémité d'un orifice 12 coaxial à l'axe x-x' et destiné à être immergé dans la réserve de liquide 6. A titre de variante le cône 11 peut être solidaire du fond 2, et contribue alors à éviter la propagation de tourbillons dans la masse de liquide 6. La volute 10 est surmontée d'une pièce de fermeture 15 solidaire par exemple par vissage du corps principal de la volute 10 et définissant avec cette dernière un canal d'évacuation 16 sensiblement radial et débouchant à l'extérieur de l'enceinte 1 par un orifice de sortie 17 en position d'alignement avec un passage ménagé à travers la paroi périphérique 3. La pièce de fermeture 15 est destinée dans sa partie centrale à servir de support à un bloc moteur 20, par exemple du type électrique, chargé d'assurer l'entrainement d'une pompe centrifuge 21, s'étendant selon l'axe x-x' sous le bloc moteur 20 et sous la pièce de fermeture 15. La pompe centrifuge 21 est de manière classique constituée d'une tubulure 22 s'étendant de préférence à partir du bloc moteur 20 jusque dans le cône d'alimentation 11, et avantageusement jusqu'à son extrémité, au niveau et avantageusement au ras de l'orifice 12. La tubulure 22 constitue un tube centrifugeur, et, est pourvue dans l'épaisseur de sa paroi, d'ouvertures 23 de projections réparties sur la hauteur de la tubulure 22. Les ouvertures 23 sont de préférence réalisées du fond de canaux sensiblement longitudinaux, ménagés dans l'épaisseur de la tubulure 22.Une telle disposition canalise le liquide et assure une bonne homogénéité de projection de liquide. Les ouvertures 23 servent lors de la rotation de la tubulure 22, à projeter de manière centrifuge le liquide 6. De manière avantageuse les ouvertures 23 sont réparties d'une extrémité à la surface de la tubulure 22 à des hauteurs successives selon une ligne géométrique générale formant dans l'espace une vrille ou une hélice d'axe longitudinal x-x'. De manière également avantageuse il est prévu de réaliser des ouvertures 23 groupées par paires espacées d'une distance d et alignées deux par deux selon une série d'axes sensiblement parallèles à l'axe xx' de manière à être supperposées. Une telle réalisation par paires est montrée à la figure 1, et conduit à une disposition des ouvertures 23 selon une répartition dans l'espace formant deux lignes représentant chacune un tore en vrille.Bien évidemment il est possible de prévoir plus de deux ouvertures appariées et de réaliser des ouvertures 23 de toutes formes circulaire, carrée, rectangulaire, etc... sans pour autant sortir du cadre de l'invention. La disposition des ouvertures 23 selon une ligne formant une hélice dans l'espace à la surface de la tubulure 22 permet d'obtenir lors de la rotation de cette dernière r un spectre de dispersion du liquide particulièrement homogène selon toutes les directions de l'espace quelque soit la vitesse de rotation. Le dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance conforme à l'invention comporte également une couronne rotative 30, montée coaxiale et solidaire de la pompe centrifuge 21. La couronne rotative 30 définit dans l'espace un volume de révolution autour de l'axe x-x' assimilable selon la variante montree à la figure 1, à un tronc de cône dont la petite base est disposée à la partie supérieure de la couronne rotative 30 sous le bloc moteur 20. Dans la variante de réalisation montrée aux figures 1 à 3 la couronne rotative 30 comporte une armature 31 s'étendant sensiblement en regard et a distance des ouvertures 23 pour définir l'enveloppe externe support de la couronne rotative 30.L'armature 31 réalisée par exemple en un matériau plastique, comprend une pièce annulaire inférieure 32 de forme cylindrique, et une pièce annulaire supérieure 33 également cylindrique de diamètre égal ou différent et de préférence inférieur à la pièce annulaire 32. Les pièces annulaires 32 et 33 sont reliées entre elles par une série de bras longitudinaux 34, de préférence régulièrement espacés. La pièce annulaire supérieure 33 est pourvue de bras radiaux 35 reliés à un plot central 36 servant de pièce de jonction entre l'arbre d'entrainement du bloc moteur 20 et la pompe centrifuge 21. De manière avantageuse, les bras longitudinaux 34, et ou les bras radiaux 35 peuvent être conformés de manière à créer lors de la rotation de la couronne rotative 30 un flux d'air additionnel en se comportant comme des pales d'aspiration. Un tel résultat peut être obtenu de manière simple en conférant une section transversale en V aux bras longitudinaux 34 et aux bras radiaux 35. L'armature 31 sert de support à une structure 40 en forme de jupe reposant de préférence intérieurement, contre les bras longitudinaux 34. La structure 40 constitue la partie perméable de la couronne rotative 30 de manière que le liquide 6 projeté par la pompe centrifuge 22 traverse la couronne rotative 30 de part en part dans l'épaisseur de la structure 40 en se vaporisant pour être mélangé et propulsé à l'extérieur par le flux d'air créé par la rotation de ladite couronne 30. D'une manière particulièrement avantageuse, la structure 40 comporte dans son épaisseur une série de cellules ouvertes ou alvéolées capables d'assurer lors du passage d'une masse de liquide à travers cette dernière, un fractionnement du liquide en particules d'ordre micrométrique par exemple et une mise en mouvement de ces dernières lors de la rotation de la couronne 30. A titre d'exemple non limitatif, la structure 40 a cellules ouvertes peut être constituée de grillage compressé, de tôle déployée, ou encore de métaux tricotés tressés. De manière préférentielle cependant la structure à cellule ouverte 40 sera composée d'une mousse synthétique. La structure 40 est solidaire des bras longitudinaux par tous moyens appropriés, et par exemple par collage. Le fonctionnement du -dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance conforme à l'invention est le suivant. Lorsque l'utilisateur met en marche le bloc moteur 20, après s'être assuré préalablement que le niveau de la réserve 6 de liquide était suffisant pour que la pompe centrifuge 22 puisse amorcer la montée du liquide, la pompe centrifuge 22 et la couronne rotative 30 sont mises en mouvement. Le liquide monte progressivement dans la pompe centrifuge 22 et est ensuite projetée par les ouvertures 23 sur et à travers la structure à cellule ouverte 40. Sous l'effet de la rotation de la couronne rotative 30 et du choc provoqué par l'impact du liquide sur et à travers les cellules ouvertes de la structure 40, le liquide 6 est fractionné en microparticules qui se vaporisent.La structure à cellule ouverte se comporte donc comme un moyen évaporateur entre le liquide et l'air. La rotation de la couronne rotative 30 et par conséquent de la structure ouverte 40 assure un effet mécanique d'entrainement des particules et génère un flux d'air permettant la propulsion de l'air frais à l'extérieur de l'enceinte 1 par l'ouverture 17. La couronne rotative 30 se comporte donc également comme un moyen générateur de flux d'air. Le recours à une pièce unique pour assurer à la fois l'évaporation et la génération d'un flux d'air représente une simplification appréciable de fabrication. Par ailleurs la conjonction de l'effet d'impact du liquide sur la structure 40 à cellules ouvertes, de l'effet de rotation et de la génération d'air sur les surfaces maillées, contribue a élever le rendement de la vaporisation du liquide d'une part, et à le rendre homogène dans toute la couronne rotative 30 d'autre part. La variante de réalisation montrée à la figure 2 ne diffère de celle montrée aux figures 1 et 3 que par une position inversée de la couronne rotative 30, laquelle présente sa grande base vers le haut, les bras radiaux 35 étant disposés à la partie inférieure de la couronne rotative 30. Il est également possible à titre de variante, comme cela est montré à la figure 1, de disposer sur la paroi périphérique de la volute 10 sensiblement en regard de la couronne rotative 30 une bande 45 d'un matériau absorbant de préférence, également à base de mousse synthétique. La bande 45 s'étend sur la totalité du périmètre de la volute 10 et permet alors de récupérer les particules d'eau en excès qui n'ont pu se vaporiser, et évite ainsi leur projection à l'extérieur de l'enceinte 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de rafraichissement ou d'humidification d'ambiance par évaporation d'un liquide comportant une enceinte (1) dans laquelle sont disposés - une réserve (6) de liquide - une pompe centrifuge (21) assurant le pompage du liquide à partir de la réserve (6), - un moyen évaporateur de liquide recevant le liquide projeté par la pompe (21), - un moyen générateur de flux d'air pour propulser l'air provenant du moyen échangeur à l'extérieur de l'enceinte (1), caractérisé en ce que le moyen évaporateur et le moyen générateur sont constitués par une couronne rotative (30) montée coaxiale à la pompe (21), ladite couronne étant perméable de manière que le liquide projeté par la pompe (21) traverse la couronne (30) dans son épaisseur de part en part en se vaporisant pour être mélangé et propulsé à l'extérieur par le flux d'air créé par la rotation de la couronne (30). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couronne (30) forme dans son épaisseur une structure (40) à cellules ouvertes assurant un fractionnement du liquide en particules et une mise en mouvement des dites particules lors de la rotation de la couronne (30). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la structure (40) à cellules ouvertes est constituée de mousse synthétique, de grillage compressé, de tôle déployée ou de métaux tricotés pressés. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la couronne rotative (30) est montée solidaire en rotation de la pompe (21) et entoure cette dernière pour former une jupe. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la couronne rotative (30) est constituée d'une armature (31) sur laquelle est fixée la structure (40) à cellules ouvertes. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'armature (31) définit une enveloppe sensiblement de révolution comportant des bras radiaux (35) formant pales d'aspiration. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que l'armature (31) comporte des bras longitudinaux (34) aptes à créer un flux d'air additionnel. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que la pompe centrifuge (21) comporte un tube centrifugeur (22) pourvu d'ouvertures de projection (23) réparties sur la hauteur du tube (22) en regard de la couronne (30). 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les ouvertures (23) sont réparties à la surface du tube (22) à des hauteurs successives selon au moins une et de préférence deux lignes formant dans l'espace chacune un tore en vrille. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que les ouvertures (23) de deux lignes formant vrilles sont groupées par paires et supperposées. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'iL comprend autour de la couronne rotative (30), une volute (10) de récupération de liquide, pourvue, en regard de la couronne (30), d'une bande (45) d'un matériau absorbant, de préférence à base de mousse synthétique.