FR2646229A1 - Dispositif de refroidissement - Google Patents

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Abstract

L'invention se rapporte principalement à un dispositif de refroidissement. L'invention concerne un dispositif de refroidissement comportant un circuit hermétique 10 comportant un compresseur 31 comprimant un fluide dans le condenseur 2. L'échange de chaleur avec un second fluide 21, 22 est amélioré par la présence d'un ventilateur 30. Le ventilateur 30 et le compresseur 31 sont entraînés par un moteur unique 33 dont la vitesse de rotation est commandée par un dispositif de commande 38. L'invention s'applique principalement à la réalisation de dispositifs de refroidissement de bonne efficacité et d'encombrement et de poids faibles. L'invention s'applique principalement à des dispositifs de refroidissement pour aéronefs ou véhicules terrestres notamment pour le refroidissement des circuits électriques ou électroniques.

Description

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT
L'invention se rapporte à un dispositif de refroidissement.
I1 est connu, d'une part, de réaliser des dispositifs de refroidissement comportant un compresseur sur l'axe duquel est monté un moteur électrique à vitesse de rotation fixe assurant, de plus, l'entraînement d'un ventilateur destiné à améliorer les échanges thermiques dans un échangeur de chaleur.
Ce dispositif présente de nombreux inconvénients.
I1 n'est pas possible de moduler la production de froid en fonction de besoins. Quand on n'a plus besoin de produire du froid, on arrête le fonctionnement de ce dispositif.
Ainsi, pendant les périodes de fonctionnement le moteur est amené à fonctionner à une vitesse importante ce qui provoque une usure prématurée et une augmentation du bruit. De plus, les démarrages fréquents du moteur provoquent des perturbations électriques et électromagnétiques.
Le ventilateur n'assure pas le refroidissement du moteur, ce qui oblige à surdimensionner celui-ci. Cela est particulièrement gênant dans les applications aéronautiques où le poids des dispositifs doit être limité.
Il est connu, d'autre part des dispositifs de refroidissement comportant un moteur à vitesse de rotation fixe pour l'entraînement du ventilateur et un moteur à vitesse variable pour l'entraînement du compresseur.
Ce dispositif comporte de nombreux inconvénients
La nécessité de deux moteurs augmente le poids du dispositif.
La puissance du ventilateur ne s'adapte pas à la quantité de frigories à extraire d'où une efficacité moindre.
Dans tous les dispositifs de type connu il est impossible d'utiliser un compresseur non motorisé disponible dans le commerce mais il est nécessaire de réaliser un compresseur motorisé spécial. Cela est très coûteux dans le cas de courtes séries comme en aéronautique.
L'invention a pour but de faire varier la puissance d'évacuation de chaleur en fonction de l'apport de calories par le compresseur dans l'échangeur.
Pour cela, l'invention a principalement pour objet un dispositif de refroidissement comportant ln circuit hermétique d'un premier fluide, comprenant un compresseur, un condenseur, des moyens de limitation de débit et un évaporateur ; un ventilateur assurant la circulation d'un second fluide à travers le condenseur, un dispositif de commande d'un moteur, des moyens d'entraînement du compresseur par ledit moteur et des moyens d'entraînement du ventilateur par ledit moteur.
L'invention a aussi pour but d'assurer le refroidissement du moteur du ventilateur.
Pour cela, l'invention a aussi pour objet un dispositif de refroidissement caractérisé par le fait que le moteur est monté sur l'axe du ventilateur
L'invention a aussi pour but de diminuer le bruit de fonctionnement.
Pour cela, l'invention a aussi pour but un dispositif caractérisé par le fait que les moyens d'entraînement du compresseur comportent des poulies reliées par une courroie.
L'invention a pour but d'augmenter l'efficacité d'un dispositif de refroidissement caractérisé par le fait qu'il comporte un ventilateur assurant l'écoulement à travers l'évapora?eur d'un fluide destiné à caloporter les frigories vers l'endroit ou le dispositif à refroidir -
I)e plus, le premier fluide est du "Fréon".
L'invention a pour but de simplifier la construction du dispositif de refroidissement.
L'invention a pour objet un dispositif caractérisé par le fait que l'on utilise un fluide vinique comme fluide secondaire et comme fluide destiné à caloporter les frigories.
De plus, ce fluide est de l'air.
L'invention a pour but de réduire l'usure du moteur et les perturbations qu'il induit.
Pour cela, l'invention a pour objet un dispositif caractérisé par le fait que le dispositif de commande est un dispositif de commande de vitesse de rotation du moteur.
De plus, l'invention a pour objet un dispositif caractérisé par le fait que le dispositif de commande régule la vitesse de rotation du moteur en fonction d'un signal de température transmis par un thermostat.
L'invention a pour but de refroidir des circuits électriques ou électroniques.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description cl-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels
- la figure I est un schéma d'une première variante de réalisation du dispositif selon la présente Invention
- la figure 2 est un schéma d'une seconde variante de réalisation du dispositif selon la présente invention.
Sur la figure on a représenté par des flèches le sens des écoulements des fluides.
Le dispositif de la figure comporte un circuit hermétique 10 comprenant un premier fluide. Avantageusement, le fluide primaire est un fluide vendu par la Société DUPONT DE
NEMOURS sous le nom commercial de "fréons Le circuit hermétique 10 comporte un compresseur .31 destiné à aspirer le fréon gazeux et à le comprimer dans un condenseur 2. Le condenseur 2 est refroidi par un second fluide entraîné par un ventilateur 30. Avantageusement, le fluide primaire se condense à la température obtenue par cette ventilation.
Ce fluide 12, avantageusement liquide, est ensuite détendu à travers les moyens de limitation de débit 4, typiquement une vanne, dans l'évaporateur 6. Le fluide évaporé dans l'évaporateur 6 est aspiré par le compresseur 21 ; et les cycles compression-détente continuent. Il est bien entendu que les dispositifs de refroidissement sans condensation du premier fluide ne sortent pas du cadre de la présente invention. Dans ce cas, les références 2 et 6 correspondent à des échangeurs de chaleur.
Dans le dispositif selon la présente invention, le moteur unique 33, avantageusement électrique, assure l'entraînement du ventilateur 30 du compresseur 31.
Avantageusement, le moteur 33 est monté sur un axe 39 du ventilateur 30. La transmission du mouvement au compresseur 31 est effectuée par exemple par une première poulie 36 montée sur l'axe du moteur 33 et une seconde poulie 35 montée sur l'axe du compresseur 31 reliée par une courroie 34. Il est bien entendu que d'autres modes de transmission du mouvement ne sortent pas du cadre de la présente invention.
La compression du premier fluide 11 par le compresseur 31 provoque une élévation de la pression et de la température du fluide 11 qui est sous forme gazeuse. Le passage d'un second fluide soufflé par le ventilateur 30 à travers le condenseur 2 assure le refroidissement du fluide 11 et avantageusement sa liquéfaction. Le premier fluide 11 liquéfié est référencé 12 sur la figure. Le second fluide froid est référencé 21 sur la figure. Le second fluide est par exemple de l'air. Dans ce cas, il est avantageux de rejeter l'air réchauffé 22 à l'extérieur. Toutefois, l'utilisation de fluides 21,22 en circuit fermé ne sort pas du cadre de la présente invention. La détente du premier fluide 12 à travers la vanne 4 dans l'évaporateur 6, avec, avantageusement, son évaporation provoque son refroidissement. Les frigories produites servent à refroidir un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur refroidi est référencé 24 sur la figure. Le fluide 24 permet d'effectuer le refroidissement du dispositif à refroidir, non représenté sur la figure.
Dans une première variante de réalisation du dispositif selon la présente invention, le fluide caloporteur 23,24 circule par convection naturelle.
Avantageusement, le dispositif selon la présente invention comporte une pompe ou un ventilateur 5 destiné à faire circuler le fluide caloporteur 23,24. Le fluide caloporteur 23,24 est par exemple de l'air ou un autre fluide caloporteur. Le dispositif selon la présente invention comporte des moyens de guidage 60 du fluide caloporteur 23,24 du dispositif à refroidir.
Le dispositif selon la présente invention comporte un dispositif de commande 38 du moteur 33. Le dispositif de commande 38 de type connu comporte par exemple un variateur de vitesse adapté au moteur 33. Il commande avantageusement la vitesse de rotation du moteur 33 de façon à permettre de produire la quantité de froid désirée. Le dispositif de commande 38 reçoit une valeur de consigne 37. La valeur de consigne 37 peut provenir du dispositif de commande quelconque comme par exemple un interrupteur ou un ordinateur réglant la puissance de production du froid d'après la phase d'un processus.
Avantageusement, la valeur de consigne 37 provient d'un thermostat ou un thermomètre 40 par exemple placé à proximité de dispositifs électroniques à refroidir.
Ainsi, la vitesse du moteur 33 s'adapte à la puissance frigorifique désirée. Dans l'exemple de réalisation du dispositif selon la présente invention destiné à fonctionner à bord d'un aéronef les considérations de masse et d'encombrement amènent à réduire la taille du condenseur 2. Il s'ensuit une augmentation de pertes de charges du second fluide 21,22 soufflé par le ventilateur 30. Ainsi, pour le bon fonctionnement du dispositif il peut être necessaire d'utiliser un ventilateur dont la puissance est du même ordre que celui du compresseur 31. Cela Justifie d'autant plus la disposition du moteur 33 sur l'axe 39 du ventilateur 30. Les puissances nécessaires su bon fonctionnement du ventilateur 30 et du compresseur 31 sont proportionnelles.Le coefficient de proportionnalité est déterminé par le taille et la géométrie des hélices du ventilateur 30, le type de compresseur 31 utilisé, et sa vitesse de rotation. Avantageusement, la poulie 36 a un diamètre inférieur à la poulle 35 de manière à réduire la vitesse de rotation du compresseur 31.
Comme le moteur 33 tourne en permanence sa puissance étant régulée par le dispositif de commande 38 lors de sa rotation sa vitesse moyenne est inférieure à celles des vitesses des moteurs des dispositifs de type connu. Ainsi, il bénéficie d'une usure moindre et génère moins de bruit.
Sur la figure 2, on peut voir une variante de réalisation du dispositif selon la présente invention ne comportant pas de pompe ou de ventilateur 5 spécifique pour faire circuler le fluide caloporteur 23,24.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le moteur 33 entraine un wentilateur 50. Dans la variante illustrée sur cette figure le ventilateur 50 est monté sur l'axe du moteur 33. Il est bien entendu que des variantes de réalisation comportant des moyens de transmission de mouvement ne sortent pas du cadre de la présente invention.
Le dispositif de la figure 2 est particulièrement bien adapté au cas où un débit constant du fluide caloporteur n'est pas nécessaire, ou au moins, n'est pas critique. La suppression de la pompe ou du ventilateur 5 permet de rendre plus - compact, plus simple et plus léger le dispositif selon la présente invention.
L'invention s'applique principalement à la réalisation de dispositifs de refroidissement de bonne efficacité et d'encombrement et de poids faibles.
L'invention s'applique principalement à des dispositifs de refroidissement pour aéronefs ou véhicules terrestres notamment pour le refroidissement des circuits électriques ou électroniques.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de refroidissement comportant un circuit hermétique (10) d'un premier fluide, comprenant un compresseur (31), un condenseur (2), des moyens de limitation de débit (4) et un évaporateur (30) ; un ventilateur assurant la circulation d'un second fluide (21,22) à travers le condenseur (2) un dispositif de commande (38) d'un moteur (33), des moyens (34,35,36) d'entraînement du compresseur (31) par ledit moteur (33) et des moyens (39) d'entraînement du ventilateur par ledit moteur (33).
2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur (33) est monté sur l'axe (39) du ventilateur (30).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens d'entraînement du compresseur (31) comportent des poulies(35,36) relies par une courroie (34).
4. Dispositif selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un ventilateur (5) destiné à assurer l'écoulement à travers l'évaporateur (6) d'un fluide (23,24) destiné à caloporter les frigories vers l'endroit ou le dispositif a refroidir.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on utilise un fluide unique comme second fluide (21,22) et comme fluide (23,24) destiné à caloporter les frigories.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le second fluide (21,22) et le fluide destiné à caloporter des frigories est de l'air.
7. Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5 ou 6, caractérisé par le fait que le premier fluide est du "Fréon".
8. Dispositif selon la revendication 1,2,3,4,5,6 5,6 ou 7, caractérisé par le fait que le dispositif de commande (38) est un dispositif de commande de vitesse de rotation du moteur (33).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le dispositif de commande (38) régule la vitesse de rotation du moteur (33) en fonction d'un signal (37) de température transmis par un thermostat ou un thermomètre (40).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu1il assure le refroidissement du dispositif électrique ou électroniques permettant leur bon fonctionnement.
11. Dispositif selon la revendication 4,5,6,7,8,9 ou 10, caracterisé par le fait que le ventilateur (5,50) destiné à assurer 11 écoulement à travers ltévaporateur (6) du fluide (23,24) destiné à caloporter les frigories vers l'endroit ou le dispositif à refroidir est entraîné par le moteur (33) assurant l'entraînement du compresseur (31).
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