CA2338153A1 - Dispositif thermodynamique de regulation thermique d'un objet tel une chaussure - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif thermodynamique de régulation thermique destiné à un objet soumis à un éventuel différentiel de température. Il comprend au moins un compresseur (11) mû par la pression du pied ou par une autre partie du corps. Il comprend deux parties à pression différentes, reliées par un organe de détente (19) à effet vortex dans un tube de Ranque permettant de séparer l'air comprimé détendu en air froid et en air chaud. U ne variante utilise un cycle de Carnot et une autre un dispositif thermodynamiq ue à sorption solide/gaz. Application notamment au chauffage et au refroidissement de chaussures.
Description
Dispositif thermodynamique de régulation thermique d'un objet teL une chaussure La présente invention concerne un dispositif thermodynamique de régulation thermique destiné à objet, tel une chaussure, soumis à un éventuel différentiel de température.
Un tel dispositif trouve essentiellement son application dans les chaussures, les chapeaux et les vêtements ou équivalents, généralement pour refroidir une partie susceptible de s'échauffer ou pour réchauffer une partie susceptible de se refroidir. On décrira ci-après plus particulièrement, mais de façon non limitative, une application au refroidissement et au chauffage d'une chaussure.
On sait que les pieds génèrent un dégagement de chaleur du fait, d'abord, de la chaleur naturelle dégagée par l'homme, ensuite, du fait de l'activité physique de cet homme. Si fa température qui règne à l'intérieur de la chaussure, entre le pied et la chaussure proprement dite, est élevée, alors il peut s'en suivre une gêne ; on dit alors que le pied respire mal. Cette situation se traduit souvent par une transpiration avec tous les désagréments que l'on connaît du point de vue de l'hygiène et de l'odeur.
On sait également que par temps très froid, la chaleur dégagée par les pieds est insuffisante et peut conduire à des gelures parfois irréversibles, ce qui peut se rencontrer lors des expéditions polaires ou en haute montagne.
On connaît déjà de nombreux systèmes qui visent à faire diminuer ou augmenter la température régnant au niveau du pied. Certains facilitent l'évacuation de cette chaleur dégagée par le pied par une aération, d'autres diffusent par une source réfrigérante un air rafraîchi à l'intérieur de la chaussure.
On connaît de EP-A-0717940 un dispositif de ventilation et de pompage d'air depuis !'atmosphère ambiante jusqu'à l'intérieur de la chaussure ou inversement. La semelle est pourvue d'un sac formant pompe à
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26}
Un tel dispositif trouve essentiellement son application dans les chaussures, les chapeaux et les vêtements ou équivalents, généralement pour refroidir une partie susceptible de s'échauffer ou pour réchauffer une partie susceptible de se refroidir. On décrira ci-après plus particulièrement, mais de façon non limitative, une application au refroidissement et au chauffage d'une chaussure.
On sait que les pieds génèrent un dégagement de chaleur du fait, d'abord, de la chaleur naturelle dégagée par l'homme, ensuite, du fait de l'activité physique de cet homme. Si fa température qui règne à l'intérieur de la chaussure, entre le pied et la chaussure proprement dite, est élevée, alors il peut s'en suivre une gêne ; on dit alors que le pied respire mal. Cette situation se traduit souvent par une transpiration avec tous les désagréments que l'on connaît du point de vue de l'hygiène et de l'odeur.
On sait également que par temps très froid, la chaleur dégagée par les pieds est insuffisante et peut conduire à des gelures parfois irréversibles, ce qui peut se rencontrer lors des expéditions polaires ou en haute montagne.
On connaît déjà de nombreux systèmes qui visent à faire diminuer ou augmenter la température régnant au niveau du pied. Certains facilitent l'évacuation de cette chaleur dégagée par le pied par une aération, d'autres diffusent par une source réfrigérante un air rafraîchi à l'intérieur de la chaussure.
On connaît de EP-A-0717940 un dispositif de ventilation et de pompage d'air depuis !'atmosphère ambiante jusqu'à l'intérieur de la chaussure ou inversement. La semelle est pourvue d'un sac formant pompe à
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26}
2 air lorsque l'utilisateur d'une telle chaussure se déplace. Le sac comporte une sortie disposée dans ia semelle intérieure de la chaussure. Là encore, le pied de l'utilisateur obture naturellement cette sortie, rendant totalement inefficace le système.
La présente invention se place dans ce contexte et a pour but d'obvier à ces inconvénients.
La présente invention a également pour but de déterminer un dispositif simple, peu coûteux, fiable et sans risque pour une régulation thermique d'un objet, tel qu'une chaussure, mais non exclusivement, lorsqu'il est soumis à un échauffement ou à un refroidissement.
L'invention a également pour but un tel dispositif nouveau dont l'efficacité puisse ëtre réglable.
L'invention a également pour but un tel dispositif autonome qui puisse ëtre rechargé en calories ou en frigories.
Selon la présente invention, le dispositif comprend au moins un cycle thermodynamique en relation d'échange thermique par conduction vers l'intérieur de la chaussure, constitué par un système à deux niveaux de pression, à compression activé par ia marche ou par un système à sorption solide pouvant être logés dans une enceinte prévue dans l'objet.
Selon un mode préféré de réalisation, le cycle thermodynamique utilisé est un cycle en circuit ouvert à tube de Ranque, la paroi intérieure de l'enceinte présente une partie en un matériau thermiquement conducteur dans lequel sont logés des canaux souples formant ainsi échangeur de chaleur ou de froid, un compresseur placé sous la semelle ou le talon constitué par une membrane se déformant lors de la marche permet ainsi la compression de l'air, le dispositif est complété par un organe de détente permettant d'ajuster le niveau de chaleur ou de froid, ainsi que par un échangeur de chaleur intermédiaire.
La présente invention se place dans ce contexte et a pour but d'obvier à ces inconvénients.
La présente invention a également pour but de déterminer un dispositif simple, peu coûteux, fiable et sans risque pour une régulation thermique d'un objet, tel qu'une chaussure, mais non exclusivement, lorsqu'il est soumis à un échauffement ou à un refroidissement.
L'invention a également pour but un tel dispositif nouveau dont l'efficacité puisse ëtre réglable.
L'invention a également pour but un tel dispositif autonome qui puisse ëtre rechargé en calories ou en frigories.
Selon la présente invention, le dispositif comprend au moins un cycle thermodynamique en relation d'échange thermique par conduction vers l'intérieur de la chaussure, constitué par un système à deux niveaux de pression, à compression activé par ia marche ou par un système à sorption solide pouvant être logés dans une enceinte prévue dans l'objet.
Selon un mode préféré de réalisation, le cycle thermodynamique utilisé est un cycle en circuit ouvert à tube de Ranque, la paroi intérieure de l'enceinte présente une partie en un matériau thermiquement conducteur dans lequel sont logés des canaux souples formant ainsi échangeur de chaleur ou de froid, un compresseur placé sous la semelle ou le talon constitué par une membrane se déformant lors de la marche permet ainsi la compression de l'air, le dispositif est complété par un organe de détente permettant d'ajuster le niveau de chaleur ou de froid, ainsi que par un échangeur de chaleur intermédiaire.
3 De façon avantageuse, un système inverseur, situé dans le talon, permettra de modifier le positionnement de l'échangeur intérieur par rapport au compresseur, le dispositif produira alors de la chaleur, du froid ou sera mis à I 'arrët suivant la position choisie de l'inverseur.
De préférence, une couche de matériau isolant assure la séparation entre la partie utile de l'échangeur intérieur et le reste du dispositif.
De préférence également, l'ensemble des valves et organes de détente seront placés dans un cylindre constituant le dispositif inverseur qui les mettra en relation avec les différents conduits permettant de relier ces éléments au compresseur, à l'échangeur intérieur, à l'échangeur intermédiaire ou à l'atmosphère extérieure.
Selon un autre mode de réalisation le cycle thermodynamique utilisé est un cycle de Carnot comportant un compresseur à membrane, un évaporateur, un condenseur et un organe de détente ; suivant le positionnement du système, celui ci produira de la chaleur ou du froid.
Selon un autre mode de réalisation le cycle thermodynamique utilisé est un cycle à sorption solide comportant une enceinte formant stockage de liquide jouant le rôle d'évaporateur, une seconde enceinte forme le réacteur comportant un sel avide du gaz se vaporisant dans la réserve de liquide, un organe d'obturation manuel de mise en liaison des deux enceintes permet de démarrer la sorption ou la réaction chimique. L'ensemble se présente sous forme d'une cartouche régénérable placée dans le talon de la chaussure, qui suivant le sens où elle sera placée produira de la chaleur ou du froid.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de différents modes de réalisation donnés à titre non limitatif et à laquelle une planche de dessins est annexée sur laquelle
De préférence, une couche de matériau isolant assure la séparation entre la partie utile de l'échangeur intérieur et le reste du dispositif.
De préférence également, l'ensemble des valves et organes de détente seront placés dans un cylindre constituant le dispositif inverseur qui les mettra en relation avec les différents conduits permettant de relier ces éléments au compresseur, à l'échangeur intérieur, à l'échangeur intermédiaire ou à l'atmosphère extérieure.
Selon un autre mode de réalisation le cycle thermodynamique utilisé est un cycle de Carnot comportant un compresseur à membrane, un évaporateur, un condenseur et un organe de détente ; suivant le positionnement du système, celui ci produira de la chaleur ou du froid.
Selon un autre mode de réalisation le cycle thermodynamique utilisé est un cycle à sorption solide comportant une enceinte formant stockage de liquide jouant le rôle d'évaporateur, une seconde enceinte forme le réacteur comportant un sel avide du gaz se vaporisant dans la réserve de liquide, un organe d'obturation manuel de mise en liaison des deux enceintes permet de démarrer la sorption ou la réaction chimique. L'ensemble se présente sous forme d'une cartouche régénérable placée dans le talon de la chaussure, qui suivant le sens où elle sera placée produira de la chaleur ou du froid.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de différents modes de réalisation donnés à titre non limitatif et à laquelle une planche de dessins est annexée sur laquelle
4 PCT/FR99/00855 La Figure 1 représente schématiquement une chaussure équipée du dispositif selon l'invention représentée en cycle refroidissement ;
La Figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation du compresseur ;
La Figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation du compresseur ;
La Figure 4 représente schématiquement le dispositif de détente à tube de Ranque ;
La Figure 5 représente schématiquement l'échangeur intérieur à la semelle de chaussure ;
La Figure 6 représente schématiquement en position chaud le dispositif inverseur permettant de passer du cycle refroidissement au cycle chauffage ;
La Figure 7 représente schématiquement une chaussure équipée d'une variante de l'invention fonctionnant selon un cycle à sorption solide I gaz et utilisant une cartouche régénérable placée dans le talon;
La Figure 8 représente la cartouche régénérable utilisant le principe d'une réaction à sorption solide / gaz , correspondant au composant (T) détail de la figure 8 ;
Les Figures 9 et 11 représentent un détail de la figure 8 en position fermeture ;
Les Figures 10 et 12 représentent un détail de la figure 8 en position ouverture.
La Figure 13 représente schématiquement une variante de l'invention utilisant le cycle de Carnot en position chauffage ;
La Figure 14 représente schématiquement une variante de l'invention utilisant le cycle de Carnot en position refroidissement ;
On se référera maintenant aux Figures qui viennent d'être succinctement décrites et relatives à un mode de réalisation destiné (mais non limitatif) au refroidissement d'une chaussure.
La Figure 1 représente schématiquement en phase
La Figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation du compresseur ;
La Figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation du compresseur ;
La Figure 4 représente schématiquement le dispositif de détente à tube de Ranque ;
La Figure 5 représente schématiquement l'échangeur intérieur à la semelle de chaussure ;
La Figure 6 représente schématiquement en position chaud le dispositif inverseur permettant de passer du cycle refroidissement au cycle chauffage ;
La Figure 7 représente schématiquement une chaussure équipée d'une variante de l'invention fonctionnant selon un cycle à sorption solide I gaz et utilisant une cartouche régénérable placée dans le talon;
La Figure 8 représente la cartouche régénérable utilisant le principe d'une réaction à sorption solide / gaz , correspondant au composant (T) détail de la figure 8 ;
Les Figures 9 et 11 représentent un détail de la figure 8 en position fermeture ;
Les Figures 10 et 12 représentent un détail de la figure 8 en position ouverture.
La Figure 13 représente schématiquement une variante de l'invention utilisant le cycle de Carnot en position chauffage ;
La Figure 14 représente schématiquement une variante de l'invention utilisant le cycle de Carnot en position refroidissement ;
On se référera maintenant aux Figures qui viennent d'être succinctement décrites et relatives à un mode de réalisation destiné (mais non limitatif) au refroidissement d'une chaussure.
La Figure 1 représente schématiquement en phase
5 refroidissement une chaussure équipée conformément à l'invention fonctionnant selon un cycle ouvert à tube de Ranque.
Une enceinte fermée déformable (11 ) joue le rôle de compresseur d'air. La pression du pied comprime à une pression de quelques bars l'air contenu dans l'enceinte (11 ), la compression a pour effet de chauffer l'air, celui ci est refoulé par le tube (10) puis ie clapet ( 14) vers l'échangeur formé par le ou les tubes (16). Ces tubes seront placés de préférence sur un même plan horizontal que le tube (17) avec lequel üs échangeront de la chaleur. Le mode de représentation permet de mieux comprendre le principe de fonctionnement.
L'air refroidi sortant des canalisations (16) est ensuite admis dans le détendeur (19) l'air détendu à la pression atmosphérique se sépare en deux, une partie se réchauffe et est rejetée à l'extérieur en (S2) par la canalisation (12), l'autre partie centrale se refroidit et sort en (15) pour se diriger vers la semelle conductrice thermiquement en contact avec ie pied, assurant l'effet utile de refroidissement. L'air sort ensuite en (18) puis passe dans le tube (17) en relation d'échange thermique avec les tubes (16).
L'air se réchauffe dans les tubes (17) avant d'être rejeté à
l'extérieur par l'orifice (S1).
Dans une autre version, l'air sortant de (15) pourra être envoyé
directement à l'intérieur de la chaussure pour y refroidir le pied, l'air sortira ensuite de l'intérieur de la chaussure par surpression par l'orifice (18).
WO 99/53784 PCT/F'R99/00855
Une enceinte fermée déformable (11 ) joue le rôle de compresseur d'air. La pression du pied comprime à une pression de quelques bars l'air contenu dans l'enceinte (11 ), la compression a pour effet de chauffer l'air, celui ci est refoulé par le tube (10) puis ie clapet ( 14) vers l'échangeur formé par le ou les tubes (16). Ces tubes seront placés de préférence sur un même plan horizontal que le tube (17) avec lequel üs échangeront de la chaleur. Le mode de représentation permet de mieux comprendre le principe de fonctionnement.
L'air refroidi sortant des canalisations (16) est ensuite admis dans le détendeur (19) l'air détendu à la pression atmosphérique se sépare en deux, une partie se réchauffe et est rejetée à l'extérieur en (S2) par la canalisation (12), l'autre partie centrale se refroidit et sort en (15) pour se diriger vers la semelle conductrice thermiquement en contact avec ie pied, assurant l'effet utile de refroidissement. L'air sort ensuite en (18) puis passe dans le tube (17) en relation d'échange thermique avec les tubes (16).
L'air se réchauffe dans les tubes (17) avant d'être rejeté à
l'extérieur par l'orifice (S1).
Dans une autre version, l'air sortant de (15) pourra être envoyé
directement à l'intérieur de la chaussure pour y refroidir le pied, l'air sortira ensuite de l'intérieur de la chaussure par surpression par l'orifice (18).
WO 99/53784 PCT/F'R99/00855
6 Lorsque le pied se soulève du sol, l'enceinte (11 ) revient à sa position initiale et crée ainsi une dépression dans celle ci. Ceci a pour effet d'aspirer l'air extérieur qui pénètre dans le dispositif par l'orifice extérieur (13).
Le fait de reposer le pied sur le sol va comprimer l'air enfermé
dans l'enceinte (11) pour redémarrer un nouveau cycle.
Dans la représentation, le compresseur est du type à membrane (11 ) dont une des parois au moins est déformable, mais il pourra être d'un autre type, à piston par exemple.
La Figure 2 représente le détail du compresseur en version compresseur à membrane genre « Corblin ». Celui ci est constitué par une membrane déformable (20,23) en relation avec un orifice (21 ) et une tubulure (22). Lorsque le pied est posé sur le sol, la membrane se déforme de (20) à
(23}, l'air ainsi comprimé dans la membrane est refoulé vers la tubulure (22).
Inversement lorsque le pied se relève, ia membrane revient à sa position initiale (20) pour former un nouveau cycle.
La Figure 3 représente une variante du compresseur dans laquelle un piston (33) se déplace sous l'action du pied dans un cylindre (30).
L'orifice (31 ) permet l'évacuation de l'air comprimé vers la tubulure (32), le piston se trouve alors au point mort haut (34). Lorsque le pied n'est plus au sol, fe piston (33) revient au point mort bas tel représenté sur la figure, grâce à
la présence d'un ressort de rappel (35), aspirant ainsi l'air provenant de la tubulure (32).
La figure 4 représente l'organe de détente (41) à tube de Ranque. L'air provenant du compresseur est admis par la tuyauterie (43) il entre ensuite dans le vortex qui comporte en partie centrale un orifice (44) relié à une tubulure de sortie (45) et une périphérie en relation avec une sortie (46). L'effet vortex fait que l'air allant vers la tuyauterie (44) se refroidit, alors que l'air sortant par la tuyauterie (46) se réchauffe. Un organe de réglage (42}
Le fait de reposer le pied sur le sol va comprimer l'air enfermé
dans l'enceinte (11) pour redémarrer un nouveau cycle.
Dans la représentation, le compresseur est du type à membrane (11 ) dont une des parois au moins est déformable, mais il pourra être d'un autre type, à piston par exemple.
La Figure 2 représente le détail du compresseur en version compresseur à membrane genre « Corblin ». Celui ci est constitué par une membrane déformable (20,23) en relation avec un orifice (21 ) et une tubulure (22). Lorsque le pied est posé sur le sol, la membrane se déforme de (20) à
(23}, l'air ainsi comprimé dans la membrane est refoulé vers la tubulure (22).
Inversement lorsque le pied se relève, ia membrane revient à sa position initiale (20) pour former un nouveau cycle.
La Figure 3 représente une variante du compresseur dans laquelle un piston (33) se déplace sous l'action du pied dans un cylindre (30).
L'orifice (31 ) permet l'évacuation de l'air comprimé vers la tubulure (32), le piston se trouve alors au point mort haut (34). Lorsque le pied n'est plus au sol, fe piston (33) revient au point mort bas tel représenté sur la figure, grâce à
la présence d'un ressort de rappel (35), aspirant ainsi l'air provenant de la tubulure (32).
La figure 4 représente l'organe de détente (41) à tube de Ranque. L'air provenant du compresseur est admis par la tuyauterie (43) il entre ensuite dans le vortex qui comporte en partie centrale un orifice (44) relié à une tubulure de sortie (45) et une périphérie en relation avec une sortie (46). L'effet vortex fait que l'air allant vers la tuyauterie (44) se refroidit, alors que l'air sortant par la tuyauterie (46) se réchauffe. Un organe de réglage (42}
7 va obturer plus ou moins partiellement la sortie (46), ce qui a pour effet de régler la température de l'air entrant dans l'orifice (44). Si l'organe de réglage laisse le passage complètement ouvert en (46), alors l'air sortant par la tuyauterie (45), pour se diriger vers l'échangeur de la semelle, sera le plus froid.
La figure 5 représente un exemple de réalisation de l'échangeur compris dans la semelle intérieure (51 ) de la chaussure. L'air y pénètre en (52) et se répartit ensuite vers une série de canaux (54,55,56) afin de mettre en relation d'échange thermique efficace fa semelle avec le pied. Après cet échange thermique, l'air ressort de la semelle par la tuyauterie (53). La semelle intérieure (51 ) est distincte de ia semelle en contact avec le sol (non représentée), les deux semelles extérieure et intérieure (51 ) seront isolées thermiquement l'une de l'autre par une couche de matériau adapté.
La figure 6 représente le composant permettant d'assurer l'inversion «froid », «chaud », «arrët » du dispositif selon l'invention. II
s'agit d'un cylindre mobile en rotation (61), tournant dans un cylindre fixe (62) placé
par exemple dans le talon de la chaussure. Le cylindre (61 ) pourra aussi comprend tous les organes tels les clapets du compresseur (11) ainsi que le détendeur (41 ) et son dispositif de réglage (42). (non représentés sur la figure 6}.
D'une façon non représentée sur la figure 6, le dispositif de réglage de la détente (11) sera placé au centre du cylindre (61) afin de faciliter le réglage du dispositif chauffant ou refroidissant.
Le cylindre (61 ) possède trois positions que l'utilisateur pourra choisir par simple rotation «froid », «chaud », «arrêt ». Dans la position « froid », figure 6, le cylindre (61 ) met en relation l'entrée (64) avec la sortie (65), ainsi que l'entrée (66) avec la sortie (63). L'entrée (64) étant en relation avec la sortie (45) du détendeur (41) de la figure 4; ia sortie (65) est, elle en
La figure 5 représente un exemple de réalisation de l'échangeur compris dans la semelle intérieure (51 ) de la chaussure. L'air y pénètre en (52) et se répartit ensuite vers une série de canaux (54,55,56) afin de mettre en relation d'échange thermique efficace fa semelle avec le pied. Après cet échange thermique, l'air ressort de la semelle par la tuyauterie (53). La semelle intérieure (51 ) est distincte de ia semelle en contact avec le sol (non représentée), les deux semelles extérieure et intérieure (51 ) seront isolées thermiquement l'une de l'autre par une couche de matériau adapté.
La figure 6 représente le composant permettant d'assurer l'inversion «froid », «chaud », «arrët » du dispositif selon l'invention. II
s'agit d'un cylindre mobile en rotation (61), tournant dans un cylindre fixe (62) placé
par exemple dans le talon de la chaussure. Le cylindre (61 ) pourra aussi comprend tous les organes tels les clapets du compresseur (11) ainsi que le détendeur (41 ) et son dispositif de réglage (42). (non représentés sur la figure 6}.
D'une façon non représentée sur la figure 6, le dispositif de réglage de la détente (11) sera placé au centre du cylindre (61) afin de faciliter le réglage du dispositif chauffant ou refroidissant.
Le cylindre (61 ) possède trois positions que l'utilisateur pourra choisir par simple rotation «froid », «chaud », «arrêt ». Dans la position « froid », figure 6, le cylindre (61 ) met en relation l'entrée (64) avec la sortie (65), ainsi que l'entrée (66) avec la sortie (63). L'entrée (64) étant en relation avec la sortie (45) du détendeur (41) de la figure 4; ia sortie (65) est, elle en
8 relation avec l'entrée (52) de ia semelle intérieure de la figure 5. D'un autre côté, l'entrée (66) est en relation avec la sortie (46) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (63) est, elle en relation avec l'évacuation extérieure (S2) de fa figure 1.
Dans la position « chaud », figure 6, le cylindre (61 ) met en relation l'entrée (64) avec la sortie (63), ainsi que l'entrée (66) avec la sortie (65).
L'entrée (64) étant en relation avec la sortie (45) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (65) est, elle en relation avec l'entrée (52) de la semelle intérieure de la figure 5. D'un autre côté, l'entrée (66) est en relation avec la sortie (46) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (63) est, eüe en relation avec l'évacuation extérieure (S2) de la figure 1.
Dans la position « arrét », non représentée, le cylindre met uniquement en relation l'entrée (66) avec la sortie (46) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (63) est, elle en relation avec l'évacuation extérieure (S2) de la figure 1.
La figure 7 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, utilisant un cycle thermodynamique à sorption de type solide / gaz. Ce cycle pourra être soit à adsorption tel de la zéolithe avec de l'eau ou du charbon actif avec du méthanol, soit à réaction chimique tel un chlorure avec de l'ammoniac. Le système pourra égaiement utiliser plusieurs sels afin de ne pas utiliser un stockage de liquide. Dans la représentation de la figure 7, un système à sorption est placé dans le talon (T), celui ci est en relation d'échange thermique avec la surface intérieure (69) qui la met elie-même en relation d'échange thermique avec la surtace (67) en contact avec le pieds. L'échange thermique entre (69) et (67) pourra s'effectuer soit par un matériau conducteur thermiquement, par exemple une nappe de fils de cuivre tressé, soit par un dispositif à caloduc à fluide à changement de phase.
Dans le talon (T) est placé un dispositif représenté figure (8). Sur cette figure n'est représenté qu'un système à sel unique, mais l'invention peut WO 99/53784 PCTlFR99/00855
Dans la position « chaud », figure 6, le cylindre (61 ) met en relation l'entrée (64) avec la sortie (63), ainsi que l'entrée (66) avec la sortie (65).
L'entrée (64) étant en relation avec la sortie (45) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (65) est, elle en relation avec l'entrée (52) de la semelle intérieure de la figure 5. D'un autre côté, l'entrée (66) est en relation avec la sortie (46) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (63) est, eüe en relation avec l'évacuation extérieure (S2) de la figure 1.
Dans la position « arrét », non représentée, le cylindre met uniquement en relation l'entrée (66) avec la sortie (46) du détendeur (41 ) de la figure 4; la sortie (63) est, elle en relation avec l'évacuation extérieure (S2) de la figure 1.
La figure 7 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, utilisant un cycle thermodynamique à sorption de type solide / gaz. Ce cycle pourra être soit à adsorption tel de la zéolithe avec de l'eau ou du charbon actif avec du méthanol, soit à réaction chimique tel un chlorure avec de l'ammoniac. Le système pourra égaiement utiliser plusieurs sels afin de ne pas utiliser un stockage de liquide. Dans la représentation de la figure 7, un système à sorption est placé dans le talon (T), celui ci est en relation d'échange thermique avec la surface intérieure (69) qui la met elie-même en relation d'échange thermique avec la surtace (67) en contact avec le pieds. L'échange thermique entre (69) et (67) pourra s'effectuer soit par un matériau conducteur thermiquement, par exemple une nappe de fils de cuivre tressé, soit par un dispositif à caloduc à fluide à changement de phase.
Dans le talon (T) est placé un dispositif représenté figure (8). Sur cette figure n'est représenté qu'un système à sel unique, mais l'invention peut WO 99/53784 PCTlFR99/00855
9 s'appliquer à des systèmes multiples. Une cartouche régénérable placée dans le talon, comporte deux enceintes (76, 77) mises ou non en relation par l'intermédiaire d'un dispositif constitué par un orifice (79) dans un anneau (75), obturé ou non par un obturateur (73).
L'enceinte (76) comporte un sel tel la zéolithe (71 ) qui a pour particularité d'adsorber les vapeurs formées par la vaporisation du liquide (78).
Cette adsorption est exothermique et dégage de ce fait de la chaleur vers la surface (70) en relation d'échange avec l'intérieur du pied (69) de la figure 7.
Le liquide enfermé dans l'enceinte (77) va entrer en ébullition à basse température en relation d 'échange thermique avec la surface (80), elle-même en contact avec le sol. La chaleur prélevée à basse température au milieu extérieur a pour effet de vaporiser le liquide (78), tel de l'eau dans le cas de la zéolithe. L'obturateur (73) permet de mettre en relation les deux enceintes, donc de commencer ou d'arrêter la réaction, donc de chauffer ou non la surface (70). Une isolation thermique (72) permet de ne pas perdre l'énergie thermique.
Le dispositif de la figure 8 pourra être retourné, de telle manière à ce que la paroi (80) soit en contact avec l'intérieur (69) de la figure 7 et la paroi (70) en contact avec le sol. Dans cette disposition, le dispositif a pour effet utile de refroidir au lieu de réchauffer la chaussure.
Le dispositif de la figure 8 nécessite une régénération dès que la réaction zéolithe eau est complète. Pour ce faire, en dehors de la chaussure, il convient avec un moyen approprié tel une résistance électrique, de chauffer la plaque (70) afin de faire retourner la vapeur dans l'enceinte (77) où elle de condensera en évacuant la chaleur de condensation vers la plaque (so).
Les Figures 9 et 11 représentent un détail de la figure 8, le système d'obturation des deux enceintes en position fermeture.
Les Figures 10 et 12 représentent un détail de la figure 8, le système d'obturation des deux enceintes en position ouverture.
Sur les figures 9 et 10, l'obturateur (73) est bloqué entre un orifice (79) et une grille (74). En période d'arrêt correspondant à la figure 9, la 5 pression régnant sous l'obturateur (73) est supérieure à celle régnant au-dessus de l'orifice (79) permettant ainsi de rester en position fermeture. Une action énergique du talon sur le sol ou sur le côté aura pour effet de «décoller » l'obturateur de l'orifice (79), mettant ainsi en liaison les deux enceintes.
L'enceinte (76) comporte un sel tel la zéolithe (71 ) qui a pour particularité d'adsorber les vapeurs formées par la vaporisation du liquide (78).
Cette adsorption est exothermique et dégage de ce fait de la chaleur vers la surface (70) en relation d'échange avec l'intérieur du pied (69) de la figure 7.
Le liquide enfermé dans l'enceinte (77) va entrer en ébullition à basse température en relation d 'échange thermique avec la surface (80), elle-même en contact avec le sol. La chaleur prélevée à basse température au milieu extérieur a pour effet de vaporiser le liquide (78), tel de l'eau dans le cas de la zéolithe. L'obturateur (73) permet de mettre en relation les deux enceintes, donc de commencer ou d'arrêter la réaction, donc de chauffer ou non la surface (70). Une isolation thermique (72) permet de ne pas perdre l'énergie thermique.
Le dispositif de la figure 8 pourra être retourné, de telle manière à ce que la paroi (80) soit en contact avec l'intérieur (69) de la figure 7 et la paroi (70) en contact avec le sol. Dans cette disposition, le dispositif a pour effet utile de refroidir au lieu de réchauffer la chaussure.
Le dispositif de la figure 8 nécessite une régénération dès que la réaction zéolithe eau est complète. Pour ce faire, en dehors de la chaussure, il convient avec un moyen approprié tel une résistance électrique, de chauffer la plaque (70) afin de faire retourner la vapeur dans l'enceinte (77) où elle de condensera en évacuant la chaleur de condensation vers la plaque (so).
Les Figures 9 et 11 représentent un détail de la figure 8, le système d'obturation des deux enceintes en position fermeture.
Les Figures 10 et 12 représentent un détail de la figure 8, le système d'obturation des deux enceintes en position ouverture.
Sur les figures 9 et 10, l'obturateur (73) est bloqué entre un orifice (79) et une grille (74). En période d'arrêt correspondant à la figure 9, la 5 pression régnant sous l'obturateur (73) est supérieure à celle régnant au-dessus de l'orifice (79) permettant ainsi de rester en position fermeture. Une action énergique du talon sur le sol ou sur le côté aura pour effet de «décoller » l'obturateur de l'orifice (79), mettant ainsi en liaison les deux enceintes.
10 Sur les figures 10 et 11, l'obturateur (81) est bloqué entre un orifice (79) et une grille (74). En période d'arrêt correspondant à la figure
11, la pression régnant sous l'obturateur (81 ) est supérieure à celle régnant au-dessus de l'orifice (79) permettant ainsi de rester en position fermeture.
L'obturateur (81 ) est réalisé en un matériau magnétique tel de l'acier doux.
Une action sur le poussoir (82) réalisé en matériau magnétique aura pour effet de «décoller » l'obturateur magnétisé (81 ) de l'orifice (79), mettant ainsi en liaison les deux enceintes.
La figure 13 représente une variante de l'invention en position chauffage, utilisant un cycle de Carnot. Dans une telle disposition, le compresseur à
membrane (88) refoule des vapeurs par l'intermédiaire du clapet ( R) dans le condenseur constitué par les tubes (90~, 902, ... 90~) en relation d'échange thermique avec la surface (P) en contact avec le pied. Après condensation, le liquide est détendu par le détendeur avec système de réglage (93), le fluide détendu est ensuite admis dans l'évaporateur constitué par les tubes (91~, 912, ... 91 ~), en relation d'échange thermique avec la surface (S) en contact avec le sol. Les vapeurs sortant de (91 ~) sont admises en compression dans (88) après passage par le clapet d'aspiration (A). Un matériau isolant thermiquement (92) évite les pertes de chaleur.
Dans la représentation, le compresseur (88) est du type à
membrane dont une des parois au moins est déformable, mais il pourra être d'un autre type, à piston par exempte.
La figure 14 représente une variante de l'invention en position refroidissement, utilisant un cycle de Carnot. Dans une telle disposition, le compresseur à membrane (88) refoule des vapeurs par l'intermédiaire du clapet ( R) dans le condenseur constitué par les tubes (94~, 942, ... 94~) en relation d'échange thermique avec la surface (S) en contact avec le sol. Après condensation, le liquide est détendu par le détendeur avec système de réglage (93), le fluide détendu est ensuite admis dans l'évaporateur constitué
par les tubes (95,, 952, ... 95"), en relation d'échange thermique avec la surface (P) en contact avec le pied. Les vapeurs sortant de (95,, 952, ...
95~), sont admises en compression dans (88) après passage par le clapet d'aspiration (A). Un matériau isolant thermiquement (96) évite les pertes de froid.
L'utilisation du dispositif selon l'invention aura déjà été compris de l'homme du métier. Deux versions l'une statique, l'autre dynamique permettent à l'invention d'être utilisée. La version dynamique comporte un cycle frigorifique à compression, la version statique comportant elle un cycle à
sorption solide.
Dans la version dynamique, l'utilisateur doit positionner le dispositif en position « froid », « chaud » ou « arrêt ». Le simple fait de marcher a alors pour effet de comprimer le gaz contenu dans le compresseur à membrane démarrant- ainsi un cycle ouvert à tube de Ranque ou fermé de Carnot. Le réglage de l'action de chauffage ou de refroidissement peut se faire par ailleurs simplement en agissant sur la molette du détendeur.
Dans la version statique à sorption, pour un refroidissement ou un chauffage, l'utilisateur stocke normalement un ou plusieurs jeux de
L'obturateur (81 ) est réalisé en un matériau magnétique tel de l'acier doux.
Une action sur le poussoir (82) réalisé en matériau magnétique aura pour effet de «décoller » l'obturateur magnétisé (81 ) de l'orifice (79), mettant ainsi en liaison les deux enceintes.
La figure 13 représente une variante de l'invention en position chauffage, utilisant un cycle de Carnot. Dans une telle disposition, le compresseur à
membrane (88) refoule des vapeurs par l'intermédiaire du clapet ( R) dans le condenseur constitué par les tubes (90~, 902, ... 90~) en relation d'échange thermique avec la surface (P) en contact avec le pied. Après condensation, le liquide est détendu par le détendeur avec système de réglage (93), le fluide détendu est ensuite admis dans l'évaporateur constitué par les tubes (91~, 912, ... 91 ~), en relation d'échange thermique avec la surface (S) en contact avec le sol. Les vapeurs sortant de (91 ~) sont admises en compression dans (88) après passage par le clapet d'aspiration (A). Un matériau isolant thermiquement (92) évite les pertes de chaleur.
Dans la représentation, le compresseur (88) est du type à
membrane dont une des parois au moins est déformable, mais il pourra être d'un autre type, à piston par exempte.
La figure 14 représente une variante de l'invention en position refroidissement, utilisant un cycle de Carnot. Dans une telle disposition, le compresseur à membrane (88) refoule des vapeurs par l'intermédiaire du clapet ( R) dans le condenseur constitué par les tubes (94~, 942, ... 94~) en relation d'échange thermique avec la surface (S) en contact avec le sol. Après condensation, le liquide est détendu par le détendeur avec système de réglage (93), le fluide détendu est ensuite admis dans l'évaporateur constitué
par les tubes (95,, 952, ... 95"), en relation d'échange thermique avec la surface (P) en contact avec le pied. Les vapeurs sortant de (95,, 952, ...
95~), sont admises en compression dans (88) après passage par le clapet d'aspiration (A). Un matériau isolant thermiquement (96) évite les pertes de froid.
L'utilisation du dispositif selon l'invention aura déjà été compris de l'homme du métier. Deux versions l'une statique, l'autre dynamique permettent à l'invention d'être utilisée. La version dynamique comporte un cycle frigorifique à compression, la version statique comportant elle un cycle à
sorption solide.
Dans la version dynamique, l'utilisateur doit positionner le dispositif en position « froid », « chaud » ou « arrêt ». Le simple fait de marcher a alors pour effet de comprimer le gaz contenu dans le compresseur à membrane démarrant- ainsi un cycle ouvert à tube de Ranque ou fermé de Carnot. Le réglage de l'action de chauffage ou de refroidissement peut se faire par ailleurs simplement en agissant sur la molette du détendeur.
Dans la version statique à sorption, pour un refroidissement ou un chauffage, l'utilisateur stocke normalement un ou plusieurs jeux de
12 recharges. Lorsqu'il veut utiliser ce dispositif, il place un jeu de recharges dans chaque objet équipé d'enceintes et utilise chaque recharge à sa guise. Après utilisation, il enlève ces recharges et les régénère.
Bien que l'on ait représenté et décrit ce que l'on considère actuellement étre les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini ci-après.
Par exemple, les talons et les semelles pourront posséder chacun leur dispositif indépendant.
Autre exemple, les ensembles thermodynamiques à sorption pourront utiliser un couple de deux sels ammoniacates tels par exemple le chlorure de baryum et le chlorure de manganèse, permettant ainsi de ne pas avoir figure 9 de liquide (78), mais à la place un gaz chimiquement lié avec un sel.
Autre exemple, les ensembles thermodynamiques à
compression peuvent étre multiples, être amovibles de ia chaussure et positionnés dans un sens ou dans l'autre tel représenté sur les figures 13 et 14. Dans l'exemple décrit et représenté de l'application du dispositif à une chaussure, être fixés latéralement de part et d'autre de semelle, ou bien être encastrées dans la semelle, ou bien être fixées à la face supérieure de la chaussure.
Autre exemple, le compresseur pourra être isolé thermiquement du sol par une semelle isotherme afin de ne pas perdre de chaleur de compression pour les applications polaires notamment.
D'autres applications peuvent aussi être envisagées avec pour élément moteur du compresseur la main ou une autre partie du corps, en lieu et place du pied.
Bien que l'on ait représenté et décrit ce que l'on considère actuellement étre les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini ci-après.
Par exemple, les talons et les semelles pourront posséder chacun leur dispositif indépendant.
Autre exemple, les ensembles thermodynamiques à sorption pourront utiliser un couple de deux sels ammoniacates tels par exemple le chlorure de baryum et le chlorure de manganèse, permettant ainsi de ne pas avoir figure 9 de liquide (78), mais à la place un gaz chimiquement lié avec un sel.
Autre exemple, les ensembles thermodynamiques à
compression peuvent étre multiples, être amovibles de ia chaussure et positionnés dans un sens ou dans l'autre tel représenté sur les figures 13 et 14. Dans l'exemple décrit et représenté de l'application du dispositif à une chaussure, être fixés latéralement de part et d'autre de semelle, ou bien être encastrées dans la semelle, ou bien être fixées à la face supérieure de la chaussure.
Autre exemple, le compresseur pourra être isolé thermiquement du sol par une semelle isotherme afin de ne pas perdre de chaleur de compression pour les applications polaires notamment.
D'autres applications peuvent aussi être envisagées avec pour élément moteur du compresseur la main ou une autre partie du corps, en lieu et place du pied.
Claims (10)
1- Dispositif thermodynamique de régulation thermique à air en relation d'échange thermique avec l'intérieur de l'objet à réchauffer ou refroidir comportant au mons un orifice d'entrée d'air (52), au moins un orifice de sortie d'air (53) et deux parties à pression différentes, reliées par un organe de détente (19,D) ou obturateur (73) caractérisé en ce que la partie en relation thermique avec l'intérieur de l'objet étant à la plus haute pression en fonction chauffage et ou à la plus basse pression en fonction refroidissement.
2- Dispositif thermodynamique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'objet à refroidir ou réchauffer est une chaussure.
3- Dispositif thermodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte un compresseur à membrane (11,20,88) ou à piston (33) dont l'action d'aspiration refoulement s'effectue par pression du pied.
4-. Dispositif thermodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (33) comporte un ressort de rappel (35).
5- Dispositif termodynamique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un organe de détente (9,41) de type tube de Rauque à effet vortex
6- Dispositif thermodynamique selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'organe de détente(19,41) est réglable de l'extérieur, par un organe (42) permettant d'ajuster le niveau de chaleur ou de froid.
7- Dispositif thermodynamique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre (61) contenant l'ensemble des éléments de détente (41), clapets (13,14) en relation avec un cylindre fixe (62) sur lequel aboutissent au moins les tubulures de liaison au compresseur (11) et à la semelle intérieure (51).
8- Dispositif thermodynamique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cylindre (61) est mobile dans le cylindre fixe (62) et comporte au moins deux positions assurant l'inversion de cycle permettant de passer de la position chauffage à la position arrêt ou froid ou inversement.
9- Dispositif thermodynamique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une semelle intérieure (51) comportant un orifice d'entrée d'au (52) et de sortie d'air (53) ainsi qu'un ensemble de canaux (54,55,56..) en relation d'échange thermique avec la plante du pied.
10- Dispositif thermodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un cycle fermé de Carnot, l'évaporateur étant en relation d'échange thermique avec l'intérieur (P) et le condenseur en relation d'échange thermique avec le sol (S) ou inversement.
Applications Claiming Priority (5)
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FR9804945A FR2777637A1 (fr) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Dispositif thermodynamique de regulation thermique destine a un objet,notamment des chaussures |
FR98/04945 | 1998-04-17 | ||
FR9901481A FR2789481A1 (fr) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Dispositif thermodynamique de regulation thermique d'un objet tel une chaussure |
FR99/01481 | 1999-02-09 | ||
PCT/FR1999/000855 WO1999053784A1 (fr) | 1998-04-17 | 1999-04-13 | Dispositif thermodynamique de regulation thermique d'un objet tel une chaussure |
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CA2338153A1 true CA2338153A1 (fr) | 1999-10-28 |
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ID=26234278
Family Applications (1)
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CA002338153A Abandoned CA2338153A1 (fr) | 1998-04-17 | 1999-04-13 | Dispositif thermodynamique de regulation thermique d'un objet tel une chaussure |
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EP (1) | EP1087677A1 (fr) |
AU (1) | AU3424699A (fr) |
CA (1) | CA2338153A1 (fr) |
WO (1) | WO1999053784A1 (fr) |
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ITAN20020022A1 (it) * | 2002-05-08 | 2003-11-10 | Mirco Polenta | Articolo di abbigliamento riscaldato o refrigerato |
ES2395816B1 (es) * | 2011-08-03 | 2013-12-20 | José María Ruiz-Alejos Herrero | Calzado con acondicionamiento de temperatura. |
CN107345724B (zh) * | 2017-08-25 | 2023-03-14 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种用于热交换的旋转式冷却装置 |
CN109737628A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-10 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调衣 |
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FR2523701A1 (fr) * | 1982-03-17 | 1983-09-23 | Bernier Jacques | Pompe a chaleur a evaporateur enterre et a condenseur noye |
FR2539854A1 (fr) * | 1983-04-22 | 1984-07-27 | Cetiat | Installation de refrigeration par adsorption sur un adsorbant solide et procede pour sa mise en oeuvre |
US4610148A (en) * | 1985-05-03 | 1986-09-09 | Shelton Samuel V | Solid adsorbent heat pump system |
US4736530A (en) * | 1987-02-17 | 1988-04-12 | Nikola Lakic | Shoe with heat engine and reversible heat engine |
US4823482A (en) * | 1987-09-04 | 1989-04-25 | Nikola Lakic | Inner shoe with heat engine for boot or shoe |
US5408760A (en) | 1992-08-27 | 1995-04-25 | Tse; Steven | Air pumping and ventilating device for a shoe |
WO1996024808A1 (fr) * | 1995-02-07 | 1996-08-15 | Keller Juergen | Systeme de refroidissement |
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1999
- 1999-04-13 CA CA002338153A patent/CA2338153A1/fr not_active Abandoned
- 1999-04-13 AU AU34246/99A patent/AU3424699A/en not_active Abandoned
- 1999-04-13 EP EP99915796A patent/EP1087677A1/fr not_active Withdrawn
- 1999-04-13 WO PCT/FR1999/000855 patent/WO1999053784A1/fr not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999053784A1 (fr) | 1999-10-28 |
EP1087677A1 (fr) | 2001-04-04 |
AU3424699A (en) | 1999-11-08 |
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FZDE | Dead |