EP2488806A1 - Dispositif de climatisation perfectionne - Google Patents

Dispositif de climatisation perfectionne

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Publication number
EP2488806A1
EP2488806A1 EP10782336A EP10782336A EP2488806A1 EP 2488806 A1 EP2488806 A1 EP 2488806A1 EP 10782336 A EP10782336 A EP 10782336A EP 10782336 A EP10782336 A EP 10782336A EP 2488806 A1 EP2488806 A1 EP 2488806A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air conditioning
conditioning device
tank
liquid
reservoir
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10782336A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emmanuel Boudard
Vital Bruzzo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP2488806A1 publication Critical patent/EP2488806A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/27—Problems to be solved characterised by the stop of the refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/04—Refrigerant level

Definitions

  • the present invention relates to an improved air conditioning device.
  • It also relates to a motor vehicle, equipped with such an improved air conditioning device.
  • the document FR 2 900 723 describes such an air conditioning device comprising an evaporator / absorber assembly composed of porous plates in which the fluids are dispersed, some of which are traversed by the refrigerant fluid to be evaporated, in this case water, and others by the absorbing fluid, in this case a solution of Lithium Bromide.
  • Absorption air conditioning devices comprising two fluid circuits, one of absorbent fluid and the other of refrigerant fluid, require the presence of separate fluid recovery tanks for each of these circuits. These tanks occupy an important place, and the fluids which they are filled weigh heavily. Thus, the volume and weight of these existing devices remain relatively large, and it is necessary to reduce them to effectively adapt such a system in the reduced space of a vehicle.
  • the pumps circulating liquids in the circuits must be permanently supplied with liquid to ensure their proper operation and reliability.
  • the absorption air conditioning device requiring a supply of heat, generally from the vehicle engine, to perform the desorption, this desorption can not be done efficiently before the engine is hot.
  • the operation of the air-conditioning device for absorption during the first minutes of operation of the vehicle is therefore done using the absorbent fluid reserves and those of coolant, which are not renewed immediately.
  • the amounts of absorbent fluid and refrigerant in reserve must be sufficient to ensure the correct operation of the air conditioning device during this period during which the desorber does not work.
  • the object of the present invention is therefore to provide an air conditioning device adapted to motor vehicles, which is improved in its operation with respect to known air conditioning or absorption cooling devices of the prior art.
  • the object of the present invention is to provide an absorption air conditioning device that allows to offer the same performance with a reduced volume compared to the devices of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide such an absorption air conditioning device, which is simple in design and whose implementation requires inexpensive technological means.
  • the invention also aims to provide such an absorption air conditioning device with good reliability, with a simple and effective actuator control system.
  • an air conditioning device in particular for a motor vehicle, comprising at least one liquid recovery tank, said tank comprising a liquid inlet opening. and a liquid outlet opening located lower than the liquid inlet opening, the tank being equipped with means for automatically closing said inlet opening when the liquid level in the reservoir is above a predetermined level .
  • the closure means are constituted by a float valve, which comprises for example a lever pivotally mounted in the reservoir and carrying a closure cap of the inlet opening and a float carried by the free end of the lever.
  • Such a valve is particularly simple to implement.
  • said reservoir has internal fins preventing the vortex movement of the liquid contained therein.
  • the reservoir comprises a gas evacuation chimney.
  • This chimney allows the gases produced by evaporation of the liquid from the tank to be evacuated without generating any disturbance of the arrival of fluid in the tank.
  • this air conditioning device is an air conditioning device absorption.
  • the tank is placed so that stopping the pumps of the air conditioning device causes an increase in the level of liquid in the tank, causing closure of the automatic shut-off means.
  • the air conditioning device and allows the return of liquids in the tank when it is stopped, while avoiding the overflow of the tank.
  • the automatic sealing means prevent the complete filling of the reservoir by the liquid, so as to allow the expansion of the liquid contained without damaging the reservoir.
  • the reservoir is made at least partially in a flexible material, so as to allow the expansion of the liquid contained without damaging the reservoir.
  • the tank is not likely to be damaged in case of freezing of the liquid, causing its expansion.
  • the present invention also relates to a motor vehicle, which comprises a device for improved air conditioning as described above.
  • FIG. 1 shows schematically the principle of operation of an air conditioning device by absorption
  • FIG. 2 shows, schematically, the functional circuit of an air conditioning device by absorption
  • FIG. 3 is a perspective view of an evaporator / absorber assembly of an absorption air conditioning device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a section of a liquid recovery tank, or tank, of an air conditioning device according to an embodiment of
  • Figures 5 and 6 are sections of a liquid recovery tank, or tank, an air conditioning device according to another embodiment of the invention.
  • An absorption air-conditioning device implements a double fluid circuit, one carrying a cooling fluid, for example water, and the other an absorbing fluid.
  • a cooling fluid for example water
  • an absorbing fluid for example a lithium bromide salt solution (LiBr).
  • Figure 1 shows, schematically, the constituent elements and the operating principle of an air conditioning device by absorption. It comprises an element in which the desorption takes place, designated “desorber” 100 in the rest of the text, a condenser 200, an evaporator 300 and an absorber 400.
  • the desorber 100 and the absorber 400 are filled with a mixture of at least two miscible substances formed by the coolant and the absorbent fluid. This mixture is combined in absorber 400, wherein the absorbent fluid absorbs refrigerant under vapor phase.
  • the refrigerating fluid and the absorbing fluid have sufficiently different evaporating pressures so that, when the mixture is heated in the desorber 100, the refrigerant, more volatile, evaporates, allowing the separation of the two fluids.
  • the heat necessary for this separation can advantageously be provided to the desorber by the engine coolant of the vehicle.
  • the refrigerant in the form of steam is then fed through the pipe 120 into the condenser 200 to be condensed by the cooling action of the outside air (cooling contribution schematically illustrated by the arrow B).
  • the refrigerant fluid in the liquid phase is then fed through the pipe 210 to the evaporator 300.
  • the cold produced during the evaporation of this refrigerant fluid is transmitted to the passenger compartment of the vehicle (not shown), as schematically illustrated by the arrow C.
  • a heater 320 which is connected to a pump 310 and to the evaporator 300 through the pipes 311 and 313.
  • the refrigerant vapor exiting the evaporator 300 is fed into the absorber 400 through the conduit 21 which is formed by the envelope of the absorber / evaporator assembly.
  • the absorbing fluid which has been cooled by external air in the absorbent solution circuit (cooling input schematically illustrated by the arrow D), then absorbs this refrigerant vapor to reform the mixture.
  • the absorbent solution circuit is formed by a radiator 420, which is connected to the pump 410 and the absorber 400 through the pipes 416, 417 and 419.
  • the absorber 400 is connected to the desorber 100 via the pipes 414, 415 and 416 .
  • Figure 2 shows the functional circuit of an absorption air conditioning to which the present invention can be applied.
  • it is an absorption machine that uses the LiBr-water pair (lithium bromide as absorbent fluid and water as coolant).
  • references 100 and 200 respectively denote the desorber and the coolant condenser.
  • References 320 and 420 respectively designate the coolant heater and the radiator of the absorbent fluid.
  • References 310 and 410 respectively designate the refrigerant circuit pump and the absorbent fluid circuit pump.
  • References 350 and 450 respectively denote the refrigerant reserve and the absorbent fluid reserve.
  • References 62 and 63 denote check valves, and reference numeral 120 denotes the pipe bringing water vapor from desorber 100 to condenser 200.
  • Reference 500 denotes an assembly that combines the absorber and the evaporator of the air-conditioning device by absorption.
  • this evaporator / absorber assembly traversed by a flow of refrigerant fluid and an absorbent fluid flow, a part of the refrigerant is evaporated, and this endothermic evaporation reaction has the effect of cooling the flow of refrigerant remaining. The vapor produced is directly absorbed by the flow of absorbent fluid.
  • FIG. 3 represents a perspective view of certain elements of such an evaporator / absorber assembly, showing two distinct circuits, one traversed with refrigerant fluid and exerting the evaporator function, and the other traversed with absorbent fluid and exerting the absorber function.
  • the circuit traversed by the cooling fluid comprises a refrigerant supply pipe 301, supplying a fluid to a refrigerant distribution box 302 which distributes the refrigerant in a plurality of evaporating frames 330 extending vertically and parallel to each other.
  • the refrigerant circulates, essentially by gravity, in a dispersion plate (not shown in FIG. 3), and a portion of the fluid evaporates.
  • the circuit traversed by the absorbing fluid is very similar to the circuit traversed by the refrigerant fluid. It thus comprises an absorbent fluid supply pipe 401, supplying fluid to an absorbent fluid distribution box 402 which distributes the absorbing fluid in a plurality of absorption frames 430 extending vertically parallel to one another, and parallel to the evaporation frames 330 with which they are alternated.
  • the absorbent fluid circulates, essentially by gravity, in a dispersion plate (not shown in Figure 3) of the absorption frame 430, and absorbs refrigerant vapors. It exits the absorption frame 430 through its fluid outlet opening 432, and arrives in the absorbent fluid reservoir 450.
  • a dispersion plate not shown in Figure 3
  • the evaporator / absorber assembly shown in FIG. 3 is incorporated in a sealed housing (not shown) avoiding gas exchange with the outside.
  • the coolant reservoir 350 and the absorbent fluid reservoir 450 serve to store the fluids, in liquid form, before they are returned to the circuit by the pumps located downstream of the tanks. They allow enough fluid to fill each of the two circuits during system operation.
  • the absorbent fluid absorbs refrigerant vapor
  • its volume increases while the refrigerant volume decreases almost the same amount.
  • the difference in volume can thus be relatively large, for example during the start-up phase of the air conditioning.
  • the absorbent fluid is lightly charged with refrigerant, its volume decreases while its salt concentration increases. The absorption reaction is then more efficient. Depending on its salt concentration, this absorbent fluid is more or less sensitive to freezing or crystallization, the solutions too or not enough concentrated being more sensitive.
  • LiBr saline solution with 10% mass concentration of LiBr freezes at a temperature of -5 ° C
  • the same salt solution at 50% concentration freezes at a temperature of -42 ° C
  • saline solution at 54% concentration freezes at a temperature of -16 ° C
  • the saline solution at 62% concentration freezes at + 28 ° C.
  • the fluids must be present in the circuits in sufficient quantity so that the salt concentration of the saline solution can be kept within limits allowing the correct operation, whatever the phase of operation of the air conditioning device (start up, operation at maximum power , etc.).
  • the tanks can store at least a portion of the fluid when the air conditioning device is stopped. Indeed, if the vehicle is stopped under low temperature conditions, there is a risk that the fluids freeze and damage or block the circuits. Since the tanks can be relatively easily isolated from the cold, they can protect the fluids contained in it for a certain period of time.
  • these tanks can be designed so as not to be damaged in case of freezing of their contents. They can thus be made of materials having a certain elasticity, such as for example a plastic, or have zones of preferential deformation which can deform elastically in case of freezing of the fluid, causing its expansion. It can also be provided in the tanks volumes being filled that no gas, and can not be filled with a liquid. These volumes can absorb the expansion of the fluid during its phase change from liquid to solid.
  • volume of tanks and fluids stored must remain relatively small compared to the total volume of fluids present in the circuit, to avoid congestion and excessive weight of the air conditioning device.
  • FIG. 4 is a sectional view of a reservoir for recovering a liquid according to a possible embodiment of the invention.
  • This tank 1 comprises in the upper part an inlet opening 11, through which the liquids enter the tank, and in the lower part an outlet opening 12 through which the liquids leave the tank.
  • a pump 2 is mounted in the outlet pipe, close to the outlet opening 12, for send liquids contained in the tank 1 into the circuit 1.
  • This pump 2 in the example shown, is of the centrifugal type and comprises a motor 21 and a wheel 22 (shown in phantom) rotating about the axis 23, which draws the liquid through the outlet opening 12 of the tank 1 and pushes it back into line 24.
  • the pump 2 When the air conditioning is stopped, either because the user turns off the engine or switches off the air conditioning, or in case of failure, the pump 2 no longer moves the liquids, which then tend to fall to the lowest point of the circuit . Since the tank 1 is placed at the bottom of the circuit, a large part of the liquids contained in the circuit flow back into the tank 1 through the outlet opening 12 after passing through the pump 2 in the opposite direction to the normal circulation of the liquid.
  • the tank 1 can relatively easily be thermally insulated, it can protect the gel liquid it contains.
  • the inlet opening 11 of the tank 1 is equipped with a float valve 4.
  • This valve comprises a plug 41 and a float 42 mounted on a lever 43, itself pivotally mounted relative to the reservoir 1 about an axis 44.
  • the float is secured to the free end of the lever 43.
  • the float depending on the level of the liquid, is in the low position and keeps the cap in an open position, in which it does not close the inlet opening 11
  • the float is in a high position and holds the cap in a closed position, closing the inlet opening 11.
  • the float valve system 4 closes the fluid circuit and prevents the return to the reservoir of liquids located in the pipes downstream of the reservoir, but located higher than this one.
  • the float valve system 4 is open, which allows on the one hand the normal operation of the air conditioning device, during which the liquid enters the reservoir 1 through the inlet opening 11, and secondly, when the air conditioning device is stopped, the return in the tank of the liquids contained in the pipes downstream of the tank.
  • the pump 2 When restarting the air conditioning device after a stop, the pump 2 circulates in the pipes and the various organs of the device the fluids contained in the tank. The fluid level drops accordingly, which naturally leads to the opening of the valve 4.
  • the valve system 4 which is particularly simple to produce and therefore inexpensive, therefore optimizes the operation of the air conditioning device.
  • FIGS. 5 and 6 show the implementation of this float valve 4 comprising a plug 41 and a float 42 mounted on a lever 43, itself pivotally mounted about an axis 44, in a tank 3 of a different type than that shown in Figure 4.
  • the plug 41 When the liquid level is low in the tank, as shown in Figure 5, the plug 41 is in a position in which it does not close the inlet opening 31 of the tank 3.
  • the float valve 4 can be equipped with several plugs in the case where, as shown in Figure 3, a tank has a plurality of inlet openings. Furthermore, it may also include means for blocking other openings in the tank, such as for example gas evacuation chimneys.
  • the float valve is placed in the closed position while the reservoir is not completely filled with liquid. This situation is advantageous in case of freezing of the reservoir, which causes an expansion of the fluid that freezes.
  • the portion of the tank that is not filled with fluid can indeed absorb this expansion without this causing damage to the tank.
  • fins may extend vertically in the tank 1 so as to prevent the liquids from rotating, or by swirling, in the latter. This.
  • Such fins can contribute to the stiffening of the tank. By avoiding the vortex movement of the liquid, they prevent the upper surface thereof from forming a cone, the tip of which could introduce gas into the pump 2 and disrupt the operation.
  • these fins can be implemented in an air conditioning system tank independently of the other features of the present invention.
  • FIG. 3 shows an example of such a chimney 9 implemented on the refrigerant reservoir 350.
  • This chimney must be higher than the maximum permissible level of fluid in the circuit, to prevent fluid overflow.
  • a float valve similar to the valve 4 can be implemented to close the chimney when the tank is sufficiently filled.
  • the present invention offers many advantages, among which the following advantages:

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de climatisation notamment pour véhicule automobile, comprenant au moins un réservoir de récupération d'un liquide (1), comprenant une ouverture d'entrée de liquide (11) et une ouverture de sortie de liquide (12) située plus bas que l'ouverture d'entrée de liquide (11), le réservoir étant équipé de moyens d'obturation automatique de ladite ouverture d'entrée (11) quand le niveau de liquide dans le réservoir (1) est supérieur à un niveau prédéterminé.

Description

DISPOSITIF DE CLIMATISATION PERFECTIONNE
La présente invention concerne un dispositif de climatisation perfectionné.
Elle concerne également un véhicule automobile, équipé d'un tel dispositif de climatisation perfectionné.
Parmi les dispositifs de climatisation existants, on connaît des dispositifs de climatisation par absorption, reposant sur le principe de l'absorption d'un fluide réfrigérant, sous forme gazeuse, par un fluide absorbant. Contrairement aux dispositifs de climatisation classiques à compression mécanique, ces dispositifs de climatisation à absorption ne comportant pas de compression mécanique ont donc peu de pièces en mouvement, ce qui limite le bruit et les vibrations, simplifie la maintenance, et améliore la fiabilité et la durée de vie du dispositif.
On a déjà cherché à améliorer les performances des dispositifs de climatisation par absorption pour pouvoir les implanter facilement et de façon fiable dans les véhicules. Ainsi, par exemple, le document FR 2 900 723 décrit un tel dispositif de climatisation comportant un ensemble évaporateur/absorbeur composé de plaques poreuses dans lesquelles les fluides sont dispersés, certaines étant parcourues par le fluide réfrigérant à évaporer, en l'occurrence de l'eau, et d'autres par le fluide absorbant, en l'occurrence une solution de Bromure de Lithium.
De tels dispositifs de climatisation doivent encore être améliorés pour être mis en œuvre efficacement dans les véhicules automobiles.
Les dispositifs de climatisation par absorption comprenant deux circuits de fluide, l'un de fluide absorbant et l'autre de fluide réfrigérant, ils nécessitent la présence de réservoirs de récupération de fluide distincts pour chacun de ces circuits. Ces réservoirs occupent une place importante, et les fluides dont ils sont remplis pèsent lourd. Ainsi, le volume et le poids de ces dispositifs existants restent relativement importants, et il est nécessaire de les réduire pour adapter efficacement un tel système dans l'espace réduit d'un véhicule.
Cette diminution du volume des réservoirs se heurte à plusieurs contraintes techniques. Il est en effet nécessaire qu'une quantité suffisante de liquide remplisse en permanence chacun des circuits du dispositif de climatisation par absorption.
En particulier, les pompes faisant circuler les liquides dans les circuits doivent être en permanence alimentées en liquide pour assurer leur bon fonctionnement et leur fiabilité.
Par ailleurs, quand le dispositif de climatisation à absorption est arrêté, les différents liquides ont tendance à descendre au point le plus bas du circuit, où se trouvent généralement les réservoirs de récupération. Si les réservoirs ont un volume insuffisant par rapport au volume de liquides présent dans le circuit, il existe un risque de débordement de ces liquides.
Enfin, le dispositif de climatisation par absorption nécessitant un apport de chaleur, venant généralement du moteur du véhicule, pour effectuer la désorption, cette désorption ne peut pas être faite de façon efficace avant que le moteur ne soit chaud. Le fonctionnement du dispositif de climatisation par absorption pendant les premières minutes de fonctionnement du véhicule se fait par conséquent en utilisant les réserves de fluide absorbant et celles de fluide réfrigérant, qui ne sont pas renouvelées immédiatement. Les quantités de fluide absorbant et de fluide réfrigérant en réserve doivent donc être suffisantes pour pouvoir assurer le fonctionnement correct du dispositif de climatisation pendant cette période durant laquelle le désorbeur ne fonctionne pas. Le but de la présente invention est par conséquent de fournir un dispositif de climatisation adapté aux véhicules automobiles, qui soit perfectionné dans son fonctionnement par rapport aux dispositifs connus de climatisation ou de refroidissement par absorption de l'art antérieur.
En particulier, le but de la présente invention est de fournir un dispositif de climatisation par absorption qui permette d'offrir les mêmes performances avec un volume réduit par rapport aux dispositifs de l'art antérieur .
Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif de climatisation par absorption, qui soit de conception simple et dont la réalisation nécessite des moyens technologiques peu coûteux .
L'invention a également pour objectif de fournir un tel dispositif de climatisation par absorption offrant une bonne fiabilité, avec un système de pilotage des actionneurs simple et efficace.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints par un dispositif de climatisation notamment pour véhicule automobile, comprenant au moins un réservoir de récupération d'un liquide, ledit réservoir comprenant une ouverture d'entrée de liquide et une ouverture de sortie de liquide située plus bas que l'ouverture d'entrée de liquide, le réservoir étant équipé de moyens d'obturation automatique de ladite ouverture d'entrée quand le niveau de liquide dans le réservoir est supérieur à un niveau prédéterminé .
Ces moyens d'obturation permettent d'éviter le débordement du réservoir, notamment lors de l'arrêt du dispositif de climatisation.
Avantageusement, les moyens d'obturation sont constitués par une vanne à flotteur, qui comporte par exemple un levier monté pivotant dans le réservoir et portant un bouchon d'obturation de l'ouverture d'entrée et un flotteur porté par l'extrémité libre du levier.
Une telle vanne est particulièrement simple à mettre en œuvre.
Avantageusement, ledit réservoir comporte des ailettes internes empêchant le mouvement tourbillonnaire du liquide qu'il contient.
Selon un mode de réalisation avantageux, le réservoir comporte une cheminée d'évacuation des gaz.
Cette cheminée permet que les gaz produits par une évaporation du liquide du réservoir soient évacués sans générer de perturbation de l'arrivée de fluide dans le réservoir .
De façon préférentielle, ce dispositif de climatisation est un dispositif de climatisation à absorption .
Préfèrentiellement , le réservoir est placé de façon à ce que l'arrêt des pompes du dispositif de climatisation entraine une augmentation du niveau de liquide dans le réservoir, entraînant une fermeture des moyens d'obturation automatique.
Le dispositif de climatisation permet ainsi le retour des liquides dans le réservoir quand il est arrêté, tout en évitant le débordement du réservoir.
Avantageusement, les moyens d'obturation automatique empêchent le remplissage complet du réservoir par le liquide, de façon à permettre l'expansion du liquide contenu sans endommagement du réservoir.
De façon avantageuse, le réservoir est réalisé au moins partiellement dans un matériau souple, de façon à permettre l'expansion du liquide contenu sans endommagement du réservoir.
Ainsi, le réservoir ne risque pas d'être endommagé en cas de gel du liquide, entraînant son expansion.
La présente invention a également pour objet un véhicule automobile, qui comporte un dispositif de climatisation perfectionné conforme à celui décrit ci- dessus .
D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit de modes de réalisation préférés, non limitatifs de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels :
- la figure 1 représente, de manière schématique, le principe de fonctionnement d'un dispositif de climatisation par absorption ;
- la figure 2 représente, de manière schématique, le circuit fonctionnel d'un dispositif de climatisation par absorption ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un ensemble évaporateur/absorbeur d'un dispositif de climatisation par absorption selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une section d'un réservoir de récupération de liquide, ou réservoir, d'un dispositif de climatisation selon un mode de réalisation de
1 ' invention ;
les figures 5 et 6 sont des sections d'un réservoir de récupération de liquide, ou réservoir, d'un dispositif de climatisation selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Un dispositif de climatisation par absorption, auquel la présente invention s'applique préfèrentiellement mais non exclusivement, met en œuvre un double circuit de fluides, l'un transportant un fluide réfrigérant, par exemple de l'eau, et l'autre un fluide absorbant, par exemple une solution saline de bromure de lithium (LiBr) .
La figure 1 représente, de manière schématique, les éléments constitutifs et le principe de fonctionnement d'un dispositif de climatisation par absorption. Il comprend un élément dans lequel s'effectue la désorption, désigné « désorbeur » 100 dans la suite du texte, un condenseur 200, un évaporateur 300 et un absorbeur 400.
Le désorbeur 100 et 1 'absorbeur 400 sont remplis d'un mélange d'au moins deux substances miscibles formé par le fluide réfrigérant et le fluide absorbant. Ce mélange est combiné dans 1 'absorbeur 400, dans lequel le fluide absorbant absorbe le fluide réfrigérant sous phase vapeur .
Le fluide réfrigérant et le fluide absorbant ont des pressions d ' évaporâtion suffisamment différentes pour que, lorsque le mélange est chauffé dans le désorbeur 100, le fluide réfrigérant, plus volatil, s'évapore, permettant la séparation des deux fluides. La chaleur nécessaire à cette séparation (apport illustré schématiquement par la flèche A) peut avantageusement être apportée au désorbeur par le liquide de refroidissement moteur du véhicule.
Le fluide réfrigérant sous forme de vapeur est alors amené par la canalisation 120 dans le condenseur 200 pour être condensé par l'action de refroidissement de l'air extérieur (apport de refroidissement schématiquement illustré par la flèche B) .
Le fluide réfrigérant en phase liquide est ensuite amené par la canalisation 210 vers 1 ' évaporateur 300. Le froid produit lors de 1 ' évaporâtion de ce fluide réfrigérant est transmis à l'habitacle du véhicule (non représenté) , comme schématiquement illustré par la flèche C. A cette fin, il est prévu un aérotherme 320, qui est relié une pompe 310 et à 1 ' évaporateur 300 par les canalisations 311 et 313.
La vapeur de fluide réfrigérant qui sort de 1 ' évaporateur 300 est amenée dans l 'absorbeur 400 par le conduit 21 qui est formé de fait par l'enveloppe de l'ensemble absorbeur/évaporateur . Le fluide absorbant, qui a été refroidi par de l'air extérieur dans le circuit de solution absorbante (apport de refroidissement schématiquement illustré par la flèche D) , absorbe alors cette vapeur de fluide réfrigérant pour reformer le mélange .
Le circuit de solution absorbante est formé par un radiateur 420, qui est relié à la pompe 410 et l'absorbeur 400 par les canalisations 416, 417 et 419. L'absorbeur 400 est relié au désorbeur 100 par les canalisations 414, 415 et 416.
La figure 2 représente le circuit fonctionnel d'une climatisation par absorption à laquelle peut être appliquée la présente invention. A titre d'exemple non limitatif, il s'agit d'une machine à absorption qui utilise le couple LiBr-eau (Bromure de Lithium comme fluide absorbant et eau comme fluide réfrigérant) .
Les éléments du circuit identiques ou similaires à des éléments de la figure 1 sont désignés, le plus souvent, par la même référence numérique. Les références 100 et 200 désignent respectivement le désorbeur et le condenseur du fluide réfrigérant. Les références 320 et 420 désignent respectivement l'aérotherme de fluide réfrigérant et le radiateur du fluide absorbant.
Les références 310 et 410 désignent respectivement la pompe du circuit de fluide réfrigérant et la pompe du circuit de fluide absorbant. Les références 350 et 450 désignent respectivement la réserve de fluide réfrigérant et la réserve de fluide absorbant. Les références 62 et 63 désignent des clapets anti-retour, et la référence 120 désigne la canalisation amenant la vapeur d'eau du désorbeur 100 au condenseur 200.
La référence 500 désigne un ensemble qui combine l'absorbeur et 1 ' évaporateur du dispositif de climatisation par absorption. Dans cet ensemble évaporateur / absorbeur, parcouru par un flux de fluide réfrigérant et un flux de fluide absorbant, une partie du fluide réfrigérant est évaporée, et cette réaction d ' évaporâtion, endothermique, a pour effet de refroidir le flux de fluide réfrigérant restant. La vapeur produite est directement absorbée par le flux de fluide absorbant. La figure 3 représente une vue en perspective de certains éléments d'un tel ensemble évaporateur / absorbeur, montrant deux circuits distincts, l'un parcouru de fluide réfrigérant et exerçant la fonction d'évaporateur, et l'autre parcouru de fluide absorbant et exerçant la fonction d'absorbeur.
Le circuit parcouru par le fluide réfrigérant, sous forme liquide, comporte un tuyau d'alimentation en fluide réfrigérant 301, alimentant en fluide une boîte de répartition de fluide réfrigérant 302 qui permet de répartir le fluide réfrigérant dans une pluralité de cadres d ' évaporâtion 330 s 'étendant verticalement et parallèlement les uns aux autres. Dans chaque cadre d ' évaporâtion 330, le fluide réfrigérant circule, essentiellement par gravité, dans une plaque de dispersion (non représentée sur la figure 3), et une partie du fluide s'évapore.
Le fluide réfrigérant non évaporé, refroidi par la réaction d ' évaporâtion, sort du cadre d ' évaporâtion 330 par son ouverture de sortie de fluide 332, et arrive dans le réservoir de récupération de fluide réfrigérant 350.
Le circuit parcouru par le fluide absorbant est très semblable au circuit parcouru par le fluide réfrigérant. Il comporte ainsi un tuyau d'alimentation en fluide absorbant 401, alimentant en fluide une boîte de répartition de fluide absorbant 402 qui répartit le fluide absorbant dans une pluralité de cadres d'absorption 430 s 'étendant verticalement, parallèlement les uns aux autres, et parallèlement aux cadres d ' évaporâtion 330 avec lesquels ils sont alternés.
Le fluide absorbant circule, essentiellement par gravité, dans une plaque de dispersion (non représentée sur la figure 3) du cadre d'absorption 430, et absorbe des vapeurs de fluide réfrigérant. Il sort du cadre d'absorption 430 par son ouverture de sortie de fluide 432, et arrive dans le réservoir de fluide absorbant 450. Bien évidemment, l'ensemble évaporateur/absorbeur représenté par la figure 3 est incorporé dans un boîtier étanche (non représenté) évitant les échanges gazeux avec 1 ' extérieur .
Le réservoir de fluide réfrigérant 350 et le réservoir de fluide absorbant 450 servent à stocker les fluides, sous forme liquide, avant qu'ils ne soient renvoyés dans le circuit par les pompes situées en aval des réservoirs. Ils permettent que suffisamment de fluide remplisse chacun des deux circuits lors du fonctionnement du système.
En effet, quand le fluide absorbant absorbe de la vapeur de fluide réfrigérant, son volume augmente alors que le volume de fluide réfrigérant diminue quasiment de la même quantité. La différence de volume peut ainsi être relativement importante, par exemple pendant la phase de démarrage de la climatisation.
Ainsi, si le fluide absorbant est peu chargé en fluide réfrigérant, son volume diminue alors que sa concentration en sel augmente. La réaction d'absorption est alors plus efficace. Suivant sa concentration en sel, ce fluide absorbant est plus ou moins sensible au gel ou à la cristallisation, les solutions trop ou pas assez concentrées y étant plus sensibles. Ainsi, à titre d'exemple, une solution saline de LiBr à 10% de concentration massique de LiBr gèle à une température de -5°C, la même solution saline à 50% de concentration gèle à une température de -42°C, la solution saline à 54% de concentration gèle à une température de -16°C, et la solution saline à 62% de concentration gèle à +28°C.
Les fluides doivent être présents dans les circuits en quantité suffisante pour que la concentration en sel de la solution saline puisse être maintenue dans des limites permettant le fonctionnement correct, quelle que soit la phase de fonctionnement du dispositif de climatisation (démarrage, fonctionnement à puissance maximale, etc.) . Par ailleurs, les réservoirs permettent de stocker au moins une partie du fluide quand le dispositif de climatisation est arrêté. En effet, si le véhicule est arrêté dans des conditions de basse température, il existe un risque que les fluides gèlent et endommagent ou bloquent les circuits. Les réservoirs pouvant être relativement facilement isolés du froid, ils peuvent protéger du gel les fluides qui y sont contenus pendant un certain temps.
Par ailleurs, ces réservoirs peuvent être conçus de façon à ne pas être endommagés en cas de gel de leur contenu. Ils peuvent ainsi être réalisés dans des matériaux présentant une certaine élasticité, comme par exemple un plastique, ou présenter des zones de déformation préférentielle pouvant se déformer élastiquement en cas de gel du fluide, entraînant son expansion. Il peut être également prévu dans les réservoirs des volumes n'étant remplis que pas du gaz, et ne pouvant pas être remplis par un liquide. Ces volumes peuvent absorber l'expansion du fluide lors de son changement de phase de liquide vers solide.
Il est cependant à noter que le volume des réservoirs et des fluides stockés doit rester relativement faible par rapport au volume total de fluides présent dans le circuit, pour éviter un encombrement et un poids excessif du dispositif de climatisation .
La figure 4 représente en vue de coupe un réservoir de récupération d'un liquide selon un mode de réalisation possible de l'invention.
Ce réservoir 1 comporte en partie supérieure une ouverture d'entrée 11, par laquelle les liquides pénètrent dans le réservoir, et en partie inférieure une ouverture de sortie 12 par laquelle les liquides quittent le réservoir. Une pompe 2 est montée dans la canalisation de sortie, proche de l'ouverture de sortie 12, pour envoyer dans le circuit les liquides contenus dans le réservoir 1.
Cette pompe 2, dans l'exemple présenté, est du type centrifuge et comporte un moteur 21 et une roue 22 (représentée en pointillés) tournant autour de l'axe 23, qui aspire le liquide par l'ouverture de sortie 12 du réservoir 1 et le refoule dans la canalisation 24.
Quand la climatisation est arrêtée, soit parce que l'utilisateur éteint son moteur ou coupe la climatisation, soit en cas de panne, la pompe 2 ne met plus en mouvement les liquides, qui ont alors tendance à retomber au point le plus bas du circuit. Le réservoir 1 étant placé en bas du circuit, une grande partie des liquides contenus dans le circuit refluent dans le réservoir 1 par l'ouverture de sortie 12 après avoir traversé la pompe 2 dans le sens contraire à la circulation normale du liquide.
Ce retour des liquides dans le réservoir présente un intérêt en cas d'arrêt du véhicule dans des conditions de basse température. En effet, dans ce cas, les liquides présents dans les circuits peuvent geler, ce qui peut entraîner un éclatement ou un blocage des canalisations. Le réservoir 1 pouvant relativement facilement être isolé thermiquement , il peut protéger du gel les liquides qu'il contient.
Cependant, si une quantité trop importante de liquide reflue dans le réservoir, il risque de déborder par l'ouverture d'entrée 11 de celui-ci, et de causer au niveau de l'ensemble évaporateur/absorbeur des débordements risquant d'entraîner un mélange des fluides absorbant et réfrigérant.
Pour éviter un tel débordement, l'ouverture d'entrée 11 du réservoir 1 est équipée d'une vanne à flotteur 4. Cette vanne comporte un bouchon 41 et un flotteur 42 montés sur un levier 43, lui-même monté pivotant par rapport au réservoir 1 autour d'un axe 44. Le flotteur est solidaire de l'extrémité libre du levier 43. Lorsque le niveau de liquide est bas dans le réservoir 1, le flotteur, suivant le niveau du liquide, est en position basse et maintient le bouchon dans une position ouverte, dans laquelle il n'obture pas l'ouverture d'entrée 11. Au contraire, quand le volume de liquide est haut dans le réservoir 1, comme le représente la figure 4, le flotteur est dans une position haute et maintient le bouchon dans une position fermée, obturant l'ouverture d'entrée 11.
Ainsi, quand le réservoir 1 est plein ou a atteint un niveau suffisant, le système de vanne à flotteur 4 ferme le circuit de fluide et empêche le retour dans le réservoir des liquides situés dans les canalisations en aval du réservoir, mais situés plus haut que celui-ci.
Au contraire, quand le réservoir 1 n'est pas suffisamment rempli de liquide, le système de vanne à flotteur 4 est ouvert, ce qui permet d'une part le fonctionnement normal du dispositif de climatisation, au cours duquel le liquide entre dans le réservoir 1 par l'ouverture d'entrée 11, et d'autre part, quand le dispositif de climatisation est arrêté, le retour dans le réservoir des liquides contenus dans les canalisations en aval du réservoir.
Lors du redémarrage du dispositif de climatisation après un arrêt, la pompe 2 remet en circulation dans les canalisations et les différents organes du dispositif les fluides contenus dans le réservoir. Le niveau de fluide baisse en conséquence, ce qui entraine naturellement l'ouverture de la vanne 4.
Le système de vanne 4, qui est particulièrement simple à réaliser et par conséquent peu coûteux, permet donc d'optimiser le fonctionnement du dispositif de climatisation .
Les figures 5 et 6 présentent la mise en œuvre de cette vanne à flotteur 4 comportant un bouchon 41 et un flotteur 42 montés sur un levier 43, lui-même monté pivotant autour d'un axe 44, dans un réservoir 3 d'un type différent de celui représenté à la figure 4. Quand le niveau de liquide est bas dans le réservoir, comme le montre la figure 5, le bouchon 41 est dans une position dans laquelle il n'obture pas l'ouverture d'entrée 31 du réservoir 3.
En revanche, quand le niveau de liquide est haut comme le représente la figure 6, le bouchon 41 est dans une position dans laquelle il obture l'ouverture d'entrée 31 du réservoir 3. Il évite donc les débordements de ce réservoir.
Il est à noter que la vanne à flotteur 4 peut être équipée de plusieurs bouchons dans le cas où, comme le représente la figure 3, un réservoir présente plusieurs ouvertures d'entrée. Par ailleurs, elle peut également comporter des moyens de bouchages d'autres orifices du réservoir, comme par exemple de cheminées d'évacuation des gaz .
Avantageusement, il peut être prévu que la vanne à flotteur se mette en position fermée alors que le réservoir n'est pas entièrement rempli de liquide. Cette situation est avantageuse en cas de gel du réservoir, qui entraine une expansion du fluide qui gèle. La portion du réservoir qui n'est pas remplie de fluide peut en effet absorber cette expansion sans que celle-ci entraine d ' endommagement du réservoir.
Selon une caractéristique particulière pouvant être mise en œuvre dans un mode de réalisation de l'invention, des ailettes peuvent s'étendre verticalement dans le réservoir 1 de façon à éviter que les liquides ne rentrent en rotation, ou en mouvement tourbillonnaire, dans celui-ci. De telles ailettes peuvent contribuer à la rigidification du réservoir. En évitant le mouvement tourbillonnaire du liquide, elles évitent que la surface supérieure de celui-ci ne forme un cône, dont la pointe pourrait faire pénétrer du gaz dans la pompe 2 et en perturber le fonctionnement. Il est à noter que ces ailettes peuvent être mises en œuvre dans un réservoir de système de climatisation indépendamment des autres caractéristiques de la présente invention .
Selon une autre caractéristique pouvant être mise en œuvre sur un réservoir du type représenté, il est possible, pour éviter que la vapeur générée par l'arrivée de fluide réfrigérant chaud ne cause de perturbation dans le réservoir de fluide réfrigérant, d'équiper ce réservoir d'une cheminée d'évacuation de vapeur débouchant dans l'ensemble évaporateur/absorbeur . La figure 3 montre un exemple d'une telle cheminée 9 mise en œuvre sur le réservoir de fluide réfrigérant 350. Cette cheminée doit être plus haute que le niveau maximal admissible de fluide dans le circuit, pour empêcher tout débordement de fluide. Le cas échant, une vanne à flotteur semblable à la vanne 4 peut être mise en œuvre pour obturer la cheminée quand le réservoir est suffisamment rempli.
La présente invention offre de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants :
elle permet, avec des moyens technologiques simples et peu coûteux, d'améliorer le fonctionnement du dispositif de climatisation par absorption adapté à un véhicule automobile,
- elle permet de réduire le volume du dispositif de climatisation .
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de climatisation notamment pour véhicule automobile, comprenant au moins un réservoir (350, 450, 1, 3) de récupération d'un liquide, comprenant une ouverture d'entrée de liquide (11, 31) et une ouverture de sortie de liquide (12) située plus bas que ladite ouverture d'entrée de liquide,
caractérisé en ce que ledit réservoir est équipé de moyens d'obturation automatique de ladite ouverture d'entrée quand le niveau de liquide dans le réservoir est supérieur à un niveau prédéterminé.
2. Dispositif de climatisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation sont constitués par une vanne à flotteur (4) .
3. Dispositif de climatisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite vanne à flotteur (4) comporte un levier (43) monté pivotant dans ledit réservoir (1, 3) et portant un bouchon (41) d'obturation de l'ouverture d'entrée et un flotteur (42) porté par l'extrémité libre du levier (43) .
4. Dispositif de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit réservoir comporte des ailettes internes empêchant le mouvement tourbillonnaire du liquide qu'il contient .
5. Dispositif de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit réservoir (350) comporte une cheminée (9) d'évacuation des gaz.
6. Dispositif de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il constitue un dispositif de climatisation à absorption.
7. Dispositif de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le réservoir (350, 450, 1, 3) est placé de façon à ce que l'arrêt des pompes (2) du dispositif de climatisation entraine une augmentation du niveau de liquide dans le réservoir, provoquant une fermeture des moyens d'obturation automatique.
8. Dispositif de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les moyens d'obturation automatique empêchent le remplissage complet du réservoir (350, 450, 1, 3) par le liquide, de façon à permettre l'expansion du liquide contenu sans endommagement du réservoir.
9. Dispositif de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le réservoir (350, 450, 1, 3) est réalisé au moins partiellement dans un matériau souple, de façon à permettre l'expansion du liquide contenu sans endommagement du réservoir.
10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de climatisation conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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