Brevet FR2799534A1 — publié le 20010413

La présente invention est relative à un dispositif de climatisation permettant de créer un volume d'air, autour d'un objet donné, et sous des conditions de température et/ou d'humidité différentes du milieu environnant l'objet, sans avoir à confiner ce dernier par des parois. Elle vise plus particulièrement un dispositif apte à générer un microclimat autour d'un objet ou d'un individu, sans avoir à assurer un cloisonnement autour de l'objet ou de l'individu, tout en fournissant un volume optimal réduit soumis à la climatisation, avec des vitesses de circulation du fluide les plus petites possibles. Les dispositifs de climatisation connus sont généralement de deux types - une première famille comporte la climatisation de l'ensemble du volume à traiter ; - une seconde famille met en oeuvre une climatisation ponctuelle, essentiellement par impacts de jets, particulièrement mise en oeuvre dans le secteur automobile ; Ces diverses familles comportent des inconvénients majeurs qui les rendent incompatibles avec les exigences recherchées. Ainsi, la première famille nécessite des installations importantes en termes d'encombrement et de puissance installée, en raison du volume de l'enceinte à climatiser, la seconde famille, dont la puissance absorbée peut être considérée comme non négligeable rapportée à celle par exemple du véhicule dont on veut assurer lé conditionnement d'air, génère souvent un courant d'air dont la vitesse de circulation provoque chez l'utilisateur une sensation désagréable. La présente invention vise donc à pallier les inconvénients des solutions connues de l'art antérieur en proposant un dispositif de climatisation permettant de créer un microclimat autour d'un objet ou d'un individu, sans avoir à assurer autour de l'objet ou de l'individu un cloisonnement, tout en fournissant un volume optimal réduit soumis à la climatisation, avec des vitesses de circulation du fluide les plus petites possibles. A cet effet, le dispositif permettant de générer un microclimat autour d'un objet ou d'un individu, sans avoir à assurer un cloisonnement autour de l'objet ou de l'individu selon l'invention, se caractérise en ce qu'il comporte au moins un module aéraulique, formé - d'une part d'au moins deux flasques annulaires, plans ou incurvés, superposés et délimitant entre eux un espace présentant des ouvertures en périphérie au niveau de la couronne extérieure et au centre de cette même couronne, - d'autre part, au moins un moyen de mise en circulation d'un fluide apte à générer un flux ayant une composante axiale en entrée et un flux ayant des composantes tangentielles et radiales en sortie, ledit module aéraulique générant ensuite, en sortie, un rideau de fluide annulaire en boucle fermée au sein duquel peut être situé ledit objet ou ledit individu. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur figures - la figure 1 est une vue schématique du dispositif et de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe, en élévation frontale, du dispositif objet de l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail d'un échangeur equipant le dispositif objet de l'invention Selon un mode préféré de réalisation du dispositif 'et de l'invention, celui-ci comporte au moins un module 1 aéraulique formé - d'une part d'au moins deux flasques 2, 3 annulaires, plans ou incurvés, superposés et délimitant entre eux un espace 4 présentant des ouvertures 5, 6 en périphérie au niveau de la couronne extérieure 6 et au centre 5 de cette même couronne, - d'autre part, au moins un moyen 7 de mise en circulation d'un fluide (par exemple de l'air) apte à générer un flux ayant une composante axiale en entrée et un flux ayant des composantes tangentielles et radiales en sortie. Préférentiellement les flasques 2, 3 sont réalisés notamment par emboutissage dans un matériau métallique ou non métallique présentant d'excellentes propriétés de conduction thermique (par exemple en cuivre, en aluminium..) afin de permettre la transmission d'un flux thermique provenant d'un organe de production 8 de calories et/ou de frigories accolé ou en relation grâce un pont thermique, à l'une au moins des faces 9 de l'un des flasques 2, 3. Ainsi, selon un premier mode de réalisation du moyen 7 de mise en circulation de l'air, celui-ci est réalisé à partir d'au moins un ventilateur centrifuge à aspiration axiale et refoulement radial. Ce dernier est positionné entre les deux flasques 2, 3, l'aspiration se produisant au travers de l'ouverture centrale 5 pratiquée au niveau de l'un des flasques, le refoulement s'effectuant grâce à la mise en rotation du fluide par le ventilateur centrifuge au niveau de l'espace 4 inter-flasques, avec des vitesses tangentielles proportionnelles à la vitesse de rotation du rotor du ventilateur et à son rayon. Selon un autre mode de réalisation, le moyen 7 de mise en circulation du fluide n'est pas positionné dans l'espace inter-flasques, mais dans une colonne ou conduite amenant ou enlevant le fluide dans des conditions de circulation, en termes par exemple de vitesse, de profil, similaires au premier mode de réalisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit de disposer au sein de l'espace 4 inter-flasques au moins un échangeur thermique 8 qui comporte des moyens d'échange qui présentent l'avantage - d'une part, de ne pas entraver le mouvement du fluide mis en rotation par le moyen de mise en circulation, - d'autre part, de posséder des coefficients d'échange convectif locaux importants, de l'ordre notamment de 650 W/m2/ C. Ainsi un exemple de réalisation de cet échangeur thermique peut consister en une pluralité d'ailettes 10 présentant chacune une surface d'échange importante, ces ailettes etant réalisées dans un matériau dont les propriétés de conduction thermique sont également importantes, ces ailettes peuvent par exemple être élaborées sous la forme d'aiguilles (cf. figure 3). Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on prévoit de disposer, en périphérie de l'un flasques 2, 3 formant au moins un module 1, un dispositif de déflexion 11 ou de buse permettant d'orienter, rapport à l'horizontale, l'angle de sortie de la composante radiale du fluide en circulation au sein de l'espace inter- flasques. Selon un mode préféré de réalisation le dispositif de déflexion 11 qui permet d'obtenir des conditions de fonctionnement optimal du module doit être orienté par rapport à 'horizontale selon une valeur comprise entre 30 et 55 et préférentiellement voisine de 45 . On peut ainsi, grâce à la configuration d'un module 1 ainsi équipé du dispositif de déflexion il et moyen 7 de mise en circulation d'un fluide, créer un rideau de fluide annulaire incliné par rapport à l'horizontale et qui est infléchi ré-aspiré, en grande partie, dans la région centrale de l'anneau de soufflage (cf. figure La circulation du fluide s'effectue en grande partie en boucle fermée. Le fluide est éjecté sur toute la périphérie de l'espace 4 inter-flasques avec une inclinaison par rapport à la verticale grâce à la présence du dispositif de déflexion 11, l'effet de confinement du rideau oblige, pour conserver la masse de fluide, le jet annulaire à s'infléchir, cet infléchissement influencé par la legère dépression régnant à l'aspiration 5, le fluide est ensuite aspiré par le moyen 7 mise en circulation ; on peut ainsi couvrir une zone d'une hauteur pratiquement égale au rayon du rideau de fluide annulaire. Ainsi, exemple, pour climatiser une zone en disposant le dispositif à une hauteur H, il faut que celui-ci comporte une dimension caractéristique (en l'occurrence le diamètre) d'une valeur de 2H. De même, pour une zone d'extension horizontale L, il faut une boucle annulaire de dimension caractéristique de l'ordre de L et elle doit être placée à une hauteur inférieure ou égale à L/2. Quelles que soient les dimensions de la boucle annulaire, la vitesse du jet annulaire est comprise entre notamment 1 et 3 m/s et sensiblement voisine de 2 m/s afin d'obtenir une répartition préférentiellement égale, tant au niveau de la composante verticale que de la composante radiale, afin d'élaborer une orientation optimale du vecteur vitesse en sortie du dispositif de déflexion 11 ; dans cette configuration, la vitesse du fluide au niveau de la bouche d'aspiration est sensiblement voisine de 1,5 m/s. Par ailleurs, la dimension caractéristique du dispositif de déflexion 11 ou la buse de soufflage est comprise entre 1 et 5 cm et préférentiellement comprise entre 2 et 4 cm. Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit d'incorporer, au niveau d'au moins un module 1 et au niveau du circuit aéraulique, au moins un dispositif d'humidification 12 du fluide en circulation pouvant agir tant au niveau d'un assèchement que d'une humidification du fluide. Ce dispositif comporte des moyens 13 permettant d'assurer un transfert de masse et/ou un transfert de chaleur au niveau du fluide, ces moyens agissant au niveau d'une modification notamment de la masse volumique du fluide, pouvant ainsi faire varier son taux d'humidité relative. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, celle-ci comporte, au niveau de l'aspiration 5, ou plus généralement au niveau du circuit aéraulique, un système de filtration comportant soit des filtres passifs pour retenir les poussières transportées par le fluide, soit des filtres actifs (par exemple du charbon actif) pour diminuer les odeurs. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, celle-ci comporte, au niveau d'au moins un module 1 ou plus généralement au niveau d'un endroit quelconque balayé par le fluide en circulation assurant le conditionnement d'air au niveau d'un objet ou d'un sujet, un moyen anti-bruits 14 consistant essentiellement en des dispositifs électroniques permettant d'analyser le milieu et/ou le bruit ambiant ou environnant le sujet ou l'objet dont on veut assurer le conditionnement d'air, puis, à la suite de cette analyse, générer un contre-bruit dont les caractéristiques annulent les effets du bruit ambiant, de manière finalement restituer une ambiance globale dont l'intensité sonore est singulièrement réduite, voire annulée. L'invention telle que décrite précédemment offre de multiples avantages car elle permet, à partir d'au moins un module aéraulique d'encombrement très réduit, de générer un confinement de fluide en boucle fermée, à des fins de conditionnement d'air autour d'un objet ou d'un sujet, tout en nécessitant une puissance installée compatible avec des installations ou des environnements à usage domestique. Ainsi, par exemple, une puissance installée de 100 W est suffisante pour maintenir l'environnement proche du sujet ou de l'objet à une température de l'ordre de 10 C inférieure à l'environnement lointain. I1 demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. Les domaines d'applications visés par l'invention peuvent être très variés. Ils concernent notamment - la climatisation dans le domaine de l'industrie automobile, - la climatisation dans le domaine industriel ou dans des ambiances où les individus ne peuvent être réchauffés ou refroidis normalement ; il peut s'agir notamment d'opérateurs installés à poste fixe à l'extérieur ou dans des locaux de grandes dimensions (cabine de péage d'autoroute, opérateur sur machine outil, casque de séchage cheveux...), - la climatisation et la purification de volumes spécifiques qui ne peuvent pas être confinés, pièces industrielles en cours de fabrication, salles blanches ou même blocs opératoires, - la conservation ou la présentation culinaire en restauration ou domestique et/ou la protection des denrées dans les meubles frigorifiques de vente. Dans ce type d'application, le jet annulaire souffle vers le haut, l'aspiration centrale se faisant par l'intermédiaire d'une colonne centrale plus ou moins haute, adaptée à la dimension des denrées stockées et positionnées sur un plateau circulaire coopérant au niveau de ladite colonne. Le jet annulaire vient ventiler les denrées comme dans un meuble frigorifique de vente traditionnel Le fluide en circulation en boucle fermée est récupéré au niveau de la partie centrale pour y être refroidi au niveau d'un échangeur placé de manière non limitative au niveau du plateau circulaire, la taille du dispositif étant à l'échelle de celle du produit à protéger. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant de générer un microclimat autour d'un objet ou d'un individu, sans avoir à assurer un cloisonnement autour de l'objet ou de l'individu, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module (1) aéraulique, formé - d'une part 'au moins deux flasques (2,3) annulaires, plans ou incurvés, superposés et délimitant entre eux un espace (4) présentant des ouvertures (5, 6) en périphérie au niveau de la couronne extérieure et au centre de cette même couronne - d'autre part, au moins un moyen (7) de mise en circulation d'un fluide apte à générer un flux ayant une composante axiale en entrée et un flux ayant des composantes tangentielles et radiales en sortie ledit module (1) aéraulique générant ensuite, en sortie, un rideau de fluide annulaire en boucle fermée, au sein duquel peut être situé ledit objet ou ledit individu. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les flasques (2, 3) sont réalisés notamment par emboutissage dans un matériau présentant d'excellentes propriétés de conduction thermique afin de permettre la transmission d'un flux thermique provenant d'un organe de production (8) de calories et/ou de frigories accolé ou en relation grâce à un pont thermique, à l'une au moins des faces de l'un des flasques (2, 3). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (7) de mise en circulation du fluide est réalisé à partir d'au moins un ventilateur centrifuge à aspiration axiale et à refoulement radial, l'aspiration se produisant au travers l'ouverture centrale (5) pratiquée au niveau de l'un des flasques (2, 3), le refoulement s'effectuant grâce à la mise en rotation du fluide par le ventilateur centrifuge au niveau de l'espace (4) inter- flasques, avec des vitesses tangentielles proportionnelles à la vitesse de rotation du rotor du ventilateur et à son rayon. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (7) de mise en circulation du fluide est positionné dans l'espace (4) inter-flasques. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (7) de mise en circulation du fluide est positionné dans une colonne ou conduite amenant ou enlevant le fluide. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on prévoit de disposer au sein de l'espace (4) inter-flasques au moins un échangeur thermique (8) qui comporte des moyens d'échange calorifique. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (8) consiste en une pluralité d'ailettes (10) présentant chacune une surface d'échange importante, ces ailettes étant réalisées dans un matériau dont les propriétés de conduction thermique sont importantes, ces ailettes (10) peuvent être élaborées sous la forme d'aiguilles. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit de disposer, en périphérie de l'un des flasques (2, 3) formant au moins un module (1), un dispositif de déflexion (11) ou de buse permettant d'orienter par rapport à l'horizontale, l'angle de sortie de la composante radiale du fluide en circulation au sein de l'espace (4) inter- flasques. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce le dispositif de déflexion (11) est orienté par rapport à l'horizontale selon une valeur comprise entre 30 et 55 et préférentiellement voisine de 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la dimension caractéristique dispositif de déflexion (11) ou de la buse de soufflage est comprise entre et 5 cm et préférentiellement comprise entre 2 et 4 cm. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit d'incorporer, au niveau d'au moins un module (1) et au niveau du circuit aéraulique, au moins un dispositif d'humidification (12) du fluide en circulation pouvant agir tant au niveau d'un assèchement que d'une humidification du fluide. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce le dispositif d'humidification (12) comporte des moyens (13) permettant d'assurer un transfert de masse et/ou un transfert de chaleur au niveau du fluide, ces moyens agissant au niveau d'une modification notamment de la masse volumique du fluide, pouvant ainsi faire varier son taux d'humidité relative. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, au niveau d'au moins un module (1) ou plus généralement au niveau d'un endroit quelconque balayé par le fluide en circulation assurant le conditionnement d'air au niveau d'un objet ou d'un sujet, un moyen anti-bruits (14) consistant essentiellement en des dispositifs électroniques permettant d'analyser le milieu et/ou le bruit ambiant ou environnant le sujet ou l'objet et de générer un contre-bruit dont les caractéristiques annulent les effets du bruit ambiant, de manière finalement restituer une ambiance globale dont l'intensité sonore est singulièrement réduite, voire annulée. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au niveau de l'aspiration (5), ou plus généralement au niveau du circuit aéraulique, un système de filtration comportant soit des filtres passifs pour retenir les poussières transportées par le fluide, soit des filtres actifs pour diminuer les odeurs.