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WO 01/27540 1 PCT/FR00/02810
DISPOSITIF CREANT UN MICRO-CLIMAT AUTOUR D'UN INDIVIDU
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 micro-climat 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 fam~.lle 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'éncombrement 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
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t . ,
celle par exemple du véhicule dont on veut assurer le
conditionnement d'air, a~nèr~ souvint u~ courant d'air dont
la vitesse de circulation provoque chez l'utilisateur une
sensation désagréable. On citera en particulier 1e brevet
EP 0 511 57ô (~tITSUHIShI) qui divulgue un dispositif de
traïtement àe fluide nécessitant une installation lourde et
un cloisonnement compose d'une paroi, comme 1~ sol, pour
~~rtner 1e cône de f l ui de reîoulé et trait .
t0 La présente invention vise donc à palli?r les inconvénients
des solutions connues de l'art antêri~ur en proposant un
dispositif de climatisation permettant de créer un micro-
climat autour d'un objet ou d'un individu, sans avoir à
assurer autour de .l'objet ou de l'individu un
p cloisonnement, tout en Lournissant un volume optimal réduit
soumis à 1a climatisation, avec des vitesses de circulation
du fluide les plus petites possibles.
cet effet, 12 dispositif permettant d' générer un micro-
?0 climat 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 moàule aéraulicrue, formé .
2~ - 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 extérieLre et au centre de cette même couronne,
30 - d'autre part, au moins un moyen de mise en circulation
d'un fluide apte à générer un flux ayant uni 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.
FEUILLE MODIFIÉE
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w
a
D'autres caract~ristiau~s et avantages de la or~s2nt~
invention ressorciront de la d2scripcion îait2 ci-aprQs, ~n
référence aux dessins annexés qui en ill ustrent un exemple
d~ réalisation dépourvu d2 tout caracc~re limitatiL. Sur
les figures .
rtumt ~nvmrmr -
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- la figure 1 est une vue schématique du dispositif
objet 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
équipant le dispositif objet de l'invention.
Selon un mode préféré de réalisation du dispositif
objet 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 réalisês
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 à 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 à refoulement radial. Ce dernier est positionné
entre les deux flasques 2, 3, l'aspiration se produisant au
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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 1e 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/m"/°C.
Ainsi, un exemple de réalisation de cet échangeur
thermique 8 peut consister 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 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 des flasques
2, 3 formant au moins un module 1, un dispositif de
déflexion 11 ou de buse permettant d'orienter, par rapport
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à l'horizontale, l'angle de sortie de la composante radiale
du fluide en circulation au sein de l'espace 4 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 l' 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 11 et du 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 et ré-aspiré, en grande partie, dans la région
centrale de l'anneau de soufflage (cf. figure 1).
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 est influencé
par la légère dépression régnant à l'aspiration 5, le
fluide est ensuite aspiré par le moyen 7 de mise en
circulation ; on peut ainsi couvrir une zone d'une hauteur
pratiquement égale au rayon du rideau de fluide annulaire.
Ainsi, par 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 caractêristique de
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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 de 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 transportêes par le fluide, soit des filtres
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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 1e 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, à
générer un contre-bruit dont les caractéristiques annulent
les effets du bruit ambiant, de manière finalement à
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 ne 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
infêrieure à l'environnement lointain.
Il 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'inventiôn
peuvent être très variés. Ils concernent notamment .
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- 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
à 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 stockêes 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.
