Brevet FR2716635A1 — publié le 19950901

" Armoire-étuve de laboratoire notamment armoire-étuve ré- frigérée à équilibrage de température " La présente invention concerne une armoire-étuve de laboratoire, notamment une armoire-étuve réfrigérée à équilibrage de température par circulation d'air, compre- nant une cuve intérieure délimitant une enceinte, une cuve extérieure entourant la cuve intérieure, l'air étant ex- trait de l'enceinte par un ventilateur pour être conduit dans une chambre formée entre la cuve intérieure et la cuve extérieure de manière à être équilibré en température, à passer par des orifices de la paroi de la cuve intérieure et à revenir dans l'enceinte, ainsi qu'un groupe frigorifi- que dont les évaporateurs sont exposés à l'air en circula- tion. Dans le cas d'une armoire-étuve réfrigérée, con- nue, correspondant à ce type, l'air de l'enceinte est mis en circulation par un ventilateur dans la chambre comprise entre la cuve intérieure et la cuve extérieure. Pour mettre la température de l'air en équilibre, il y a dans cette chambre, d'une part, des éléments chauffants et, d'autre part, l'évaporateur d'un groupe frigorifique. L'évaporateur est un évaporateur à lamelles balayées par l'air ambiant. Les lamelles de l'évaporateur offrent une grande surface d'échange de chaleur, ce qui permet de refroidir efficacement l'air ambiant. La disposition rapprochée des lamelles rend le nettoyage difficile, ce qui peut créer des problèmes en particulier lorsqu'on renverse la matière bio- logique, traitée dans l'armoire. Les lamelles à arêtes vi- ves représentent en outre un risque de blessures au nettoyage. En particulier au niveau des tubes de l'évapora- teur à lamelles, la condensation peut déshydrater de ma- nière gênante l'air ambiant mis en circulation. Comme les évaporateurs à lamelles ne présentent qu'une capacité ther- mique relativement faible, leur température est soumise à des variations relativement fortes qui entraînent des im- précisions de température à la fois dans le temps et dans l'espace, pour l'air de l'enceinte. Pour éviter de déshumidifier l'air de l'enceinte, il est connu (armoire-étuve réfrigérée BK 6160 de la Socié- té Heraeus) d'entourer l'enceinte d'une enveloppe fermée dans laquelle l'air est mis en équilibre de température et en circulation. Mais comme il n'y a pas d'échange d'air en- tre l'enceinte et l'enveloppe, l'air de l'enceinte n'arrive pas en contact direct avec l'évaporateur du groupe frigori- fique et se déshumidifie peu. Dans cette armoire connue, seul l'air de l'enve- loppe qui entoure l'enceinte est directement en équilibre de température. L'air de l'enceinte n'est mis en équilibre que par l'échange thermique avec l'air de l'enveloppe à travers la paroi de la cuve intérieure. Or cela correspond à un mauvais échange d'énergie entre l'évaporateur, les éléments chauffants et l'air de l'enceinte, de sorte que la régulation de la température de l'enceinte présente une grande inertie. L'ouverture de la porte de l'armoire con- duit alors à des temps de récupération tellement longs qu'il n'est pratiquement pas possible de stocker les pro- duits dans des conditions de température non perturbées. La présente invention a pour but de créer une ar- moire frigorifique de laboratoire, notamment une armoire- étuve réfrigérée, qui permet un refroidissement efficace avec faible déshumidification, une précision et une cons- tance élevées de la température de l'air dans l'enceinte. A cet effet, l'invention concerne une armoire frigorifique de laboratoire, notamment une armoire-étuve réfrigérée correspondant au type défini ci-dessus caracté- risée en ce que l'évaporateur est formé par au moins un évaporateur à plaques, plat, qui est prévu au niveau de la chambre, en contact de conduction thermique par surface contre la face extérieure de la cuve extérieure et est for- mé par la cuve extérieure et une tôle soudée extérieurement sur la cuve extérieure. Selon la caractéristique principale de l'inven- tion, dans une armoire-étuve réfrigérée dont l'air de l'en- ceinte est mis en circulation dans la chambre définie entre la cuve intérieure et la cuve extérieure pour équilibrer la température, l'évaporateur du groupe frigorifique (sous la forme d'un évaporateur à plaques à circulation en labyrin- the) est mis à plat contre la face extérieure de la cuve extérieure. Le courant d'air mis en circulation passe dans la chambre, sur une surface importante, le long de la cuve extérieure en contact thermique avec l'évaporateur à pla- ques; on obtient ainsi une surface d'échange de chaleur importante avec une bonne conduction thermique. Grâce à la grande surface d'échange et à la bonne conduction thermique, une différence de température relati- vement faible entre l'air environnant et l'évaporateur suf- fit pour transmettre l'énergie nécessaire. C'est pourquoi l'air ambiant en contact avec la face intérieure de la cuve extérieure ne descend pas en dessous du point de rosée, de sorte que l'air mis en circulation n'est que très faible- ment déshumidifié. L'évaporateur à plaques a un volume im- portant et une grande capacité calorifique. Cela se traduit par des variations de température seulement faibles des surfaces d'échange de chaleur, permettant une grande préci- sion et une grande constance de la température de l'air. Comme l'évaporateur à plaques en labyrinthe est monté sur le côté extérieur de la cuve extérieure, le côté intérieur de la cuve, extérieure est sans arêtes ni coins. Cela permet de nettoyer la cuve extérieure de manière sim- ple et optimale lorsque cette cuve intérieure est enlevée. Selon une réalisation avantageuse, l'évaporateur à plaques en labyrinthe est formé par une tôle soudée exté- rieurement sur la cuve extérieure. La cuve extérieure forme ainsi ellemême la plaque intérieure de l'évaporateur à plaques. Cela réduit non seulement le coût de fabrication mais assure également une conductibilité thermique optimale entre l'air en circulation dans la chambre et l'évapora- teur. Selon une réalisation avantageuse, l'armoire- étuve à refroidissement, abstraction faite de l'évaporateur à plaques, est réalisée pour le reste comme cela est par exemple connu pour l'armoire chauffante de laboratoire se- lon le document DE-41 16 500 Al. Dans cette réalisation, l'air mis en circulation pénètre dans l'enceinte par des ouvertures formées dans les parois latérales de la cuve in- térieure. Les évaporateurs à plaques en labyrinthe sont prévus sur les parois latérales de la cuve extérieure. Les tôles de guidage d'air qui recouvrent les ouvertures des parois latérales de la cuve intérieure assurent que l'air en circulation passe sur les éléments chauffants prévus dans la chambre et sur les évaporateurs à plaques avant de passer par les ouvertures des parois latérales de la cuve intérieure et de pénétrer dans l'enceinte. On a ainsi une construction compacte, peu encombrante, et l'ensemble du volume d'air en circulation qui revient dans l'enceinte doit toujours passer complètement sur les éléments chauf- fants et les échangeurs de chaleur de l'évaporateur à pla- ques, pour être ainsi mis à la même température. En plus des évaporateurs à plaques prévus sur les parois latérales, on peut également prévoir un autre évapo- rateur à plaques à l'extérieur, contre le fond de la cuve extérieure ou n'avoir qu'un seul évaporateur à plaques pla- cé extérieurement contre le fond. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face de la cuve intérieure et de la cuve extérieure d'une armoire-étuve réfrigérée en coupe verticale selon la ligne I-I de la figure 2; - la figure 2 est une coupe horizontale selon la ligne II- II de la figure 1; - la figure 3 est une vue de côté de l'armoire-étuve réfri- gérée, le boîtier extérieur et l'isolation thermique ayant été enlevés; et - la figure 4 est une vue en perspective de la cuve inté- rieure et de la cuve extérieure, cette dernière étant partiellement arrachée. L'armoire-étuve réfrigérée comprend une cuve in- térieure 10 entourant l'enceinte; cette cuve, en acier in- oxydable a la forme d'un parallélépipède dont les arêtes et les coins sont arrondis. La cuve intérieure 10 comprend un fond 12, une paroi supérieure 14, une paroi arrière 16 et des parois latérales 18. La face frontale est ouverte pour permettre d'accéder à l'enceinte. Une cuve extérieure 20, de préférence également en acier inoxydable, entoure la cuve intérieure 10 suivant une section en U, par le fond et les parois latérales. Le fond 22 et les parois latérales 24 de la cuve extérieure 20 sont espacés du fond 12 et des parois latérales 18 de la cuve intérieure 10 pour former, entre la cuve intérieure 10 et la cuve extérieure 20, une chambre 26 entourant la cuve intérieure en forme de U. La chambre 26 est fermée au ni- veau de la face frontale. Derrière la paroi arrière 16 de la cuve intérieure 10, il y a une antichambre 28 qui ferme la face frontale arrière de la chambre 26. La cuve extérieure 20 est entourée par une isola- tion thermique 30. Un boîtier extérieur 32 entoure l'ensem- ble de l'armoire. En. face avant, l'armoire est fermée par une porte à isolation thermique 34. Derrière une ouverture de la paroi arrière 16 de la cuve intérieure 10, l'antichambre 28 loge un ventilateur 36. L'antichambre 28 est ouverte en direction de la zone de la chambre 26 située sur le fond 12 de la cuve intérieure 10. Dans les parois latérales 18 de la cuve intérieure 10, o il y a des orifices 38 répartis suivant un réseau; ces orifices font communiquer la chambre 26 et l'enceinte. Ex- térieurement sur les parois latérales 18 de la cuve inté- rieure 10, on a chaque fois une tôle de guidage d'air 40 fixée parallèlement sur la paroi latérale 18 et en saillie de celle-ci. Les tôles de guidage d'air 40 sont fixées au niveau de leur bord inférieur et de leurs deux bords laté- raux verticaux, de manière étanche contre la paroi latérale 18, de façon à ne laisser subsister un intervalle d'entrée 42 entre la tôle de guidage 40 et la paroi latérale 18, que seulement au niveau du bord supérieur de la tôle de guidage 40. Le ventilateur 36 fait circuler l'air dans l'en- ceinte. Pour cela, le ventilateur 36 aspire l'air de l'en- ceinte de la cuve intérieure 10 vers l'antichambre 28. L'air en circulation passe de l'antichambre 28 dans la zone du fond de la chambre 26 et remonte à partir de la zone du fond, des deux côtés de la cuve intérieure 10, dans la chambre 26. En partie haute de la chambre 26, l'air en cir- culation peut pénétrer par l'intervalle d'entrée 42 entre les parois latérales 18 et les tôles de guidage d'air 40; cet air arrive de nouveau à travers les orifices 38 dans l'enceinte de la cuve intérieure 10. Des résistances électriques chauffantes 44 sont prévues dans la chambre 26; elles s'étendent de préférence suivant un tracé en méandres dans la zone du fond et les deux zones latérales verticales de la chambre 26. Sur les parois latérales 24 de la cuve extérieure , il y a chaque fois un évaporateur à plaques en labyrin- the 46 faisant partie d'un groupe frigorifique non repré- senté. Les évaporateurs à plaques 46 occupent toute la surface des parois latérales 24 ou au moins la plus grande partie de la surface des parois latérales 24. Les évapora- teurs à plaques 46 sont composés par la paroi latérale 24 de la cuve extérieure 20 constituant la plaque intérieure, et par une tôle 48 soudée extérieurement sur la paroi laté- rale 24 constituant ainsi la plaque extérieure. La tôle 48 rectangulaire comme la paroi latérale 24 est reliée de ma- nière étanche par un cordon de soudure à la roulette 50 tournant tout au tour du bord de la plaque. Au-dessus et en dessous de l'arête arrière verticale de l'évaporateur à plaques 46, on a soudé de manière étanche des ajutages de branchement servant à l'alimentation et à l'évacuation du fluide réfrigérant de l'évaporateur. Pour conduire le fluide de réfrigération de l'évaporateur, avec une répartition aussi régulière que possible sur toute la surface de l'évaporateur à plaques 56, il y a d'autres cordons de soudure à la roulette 54 ho- rizontaux partant chaque fois en alternance de l'arête ver- ticale arrière et de l'arête verticale avant de la tôle 48 pour arriver jusqu'à proximité du cordon de soudure 50 de l'arête opposée, comme cela apparaît clairement à la figure 3. Les cordons de soudure 54 horizontaux relient la tôle 48 de manière étanche à la paroi latérale 24 de façon à former un chemin en labyrinthe ou en méandres, pour le fluide fri- gorifique de l'évaporateur, entre l'ajutage supérieur et l'ajutage inférieur 52. Pour répartir régulièrement le fluide frigorifique de l'évaporateur également dans la zone de ce chemin en méandres, sur toute la surface de la paroi latérale 24, la tôle 48 peut comporter des creusures sup- plémentaires 56 réparties suivant une trame régulière sur la tôle 48, comme cela apparaît à la figure 3, dans le coin droit supérieur de la tôle 48. Au niveau de ces creusures 56, la tôle 48 s'appuie contre la paroi latérale 24 et, le cas échéant, peut être reliée au niveau des creusures 56 à la paroi latérale 24, par une soudure par points. L'air de l'enceinte mis en circulation par un ventilateur 36 traverse la chambre 26 pour en équilibrer la température. Les tôles de guidage d'air 40 assurent ainsi que l'ensemble du volume d'air mis en circulation dans la chambre 26 puisse s'écouler complètement sur toute la lon- gueur des éléments chauffants 44 et sur toute la surface d'échange de chaleur de l'évaporateur à plaques 46, formée par la paroi latérale 24, avant que l'air en circulation ne passe par l'intervalle d'entrée 42 et les ouvertures 38 pour revenir dans l'enceinte de la cuve intérieure 10. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Armoire-étuve de laboratoire, notamment ar- moire-étuve réfrigérée à équilibrage de température par circulation d'air, comprenant une cuve intérieure délimi- tant une enceinte, une cuve extérieure entourant la cuve intérieure, l'air étant extrait de l'enceinte par un venti- lateur pour être conduit dans une chambre formée entre la cuve intérieure et la cuve extérieure, de manière à être équilibré en température, à passer par des orifices de la paroi de la cuve intérieure et à revenir dans l'enceinte, ainsi qu'un groupe frigorifique dont les évaporateurs sont exposés à l'air en circulation, caractérisée en ce que l'évaporateur est formé par au moins un évaporateur à pla- que, (46), plat, qui est prévu au niveau de la chambre (26), en contact de conduction thermique par surface contre la face extérieure de la cuve extérieure (20), et est formé par la cuve extérieure (20) et une tôle (48) soudée exté- rieurement sur la cuve extérieure (20). 2 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évaporateur à plaques (46) est un évaporateur à plaques en labyrinthe. 3 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon la revendication 1, caractérisée en ce l'ensemble du volume d'air en circulation dans la chambre (26) circule sur la surface d'échange de chaleur de l'évaporateur à plaques (46) avant que l'air n'arrive dans les ouvertures (36) con- duisant dans l'enceinte de la cuve intérieure. 4 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon la revendication 3, caractérisée en ce que les ouvertures (38) sont réalisées dans les parois latérales (18) de la cuve intérieure (10), les évaporateurs à plaques (46) sont pré- vus extérieurement sur les parois latérales correspondantes (24) de la cuve extérieure (20), et les ouvertures (38) sont protégées chaque fois par une tôle de guidage d'air (40) prévue sur la paroi latérale correspondante (18) de la cuve intérieure (10) en étant distantes parallèlement, l'air en circulation ne pouvant pénétrer que par l'extrémi- té de la tôle de guidage d'air (40) en aval suivant la cir- culation d'air, entre cette tôle et la paroi latérale (18). 5 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments chauf- fants (44) sont prévus dans la chambre (26), ces éléments ne touchant ni la cuve intérieure (10) ni la cuve exté- rieure (20). 6 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les éléments chauffants (44) s'étendent dans la chambre (26) entre les tôles de guidage d'air (40) et la cuve extérieure (20). ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tôle (48) est reliée de manière étanche à la cuve extérieure (20) par un cordon de soudure à la roulette (50) périphérique à la pé- riphérie extérieure de la tôle. 8 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon les revendications 2 et 7, caractérisée en ce que la tôle (48) est reliée sur la face intérieure à la cuve extérieure (20) par des cordons de soudure à la roulette (54) qui s'interpénètrent suivant une forme de méandres. 9 ) Armoire réfrigérée de laboratoire selon la revendication 8, caractérisée en ce que la zone de la tôle (48) comprise entre les cordons de soudure à la roulette (50, 54) s'appuie contre la cuve extérieure (20) par des creusures (56) réparties suivant une trame.