FR2619895A1 - Systeme de refrigeration par adsorption - Google Patents

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Masao Matsushita
Kenzo Oku
Hiroki Nakano
Shin-Ichi Okumura
Motoshi Yoshihara
Akiyoshi Sakai
Atsushi Morikawa
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Nishiyodo Air Conditioner Co Ltd
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Abstract

Un système de réfrigération par adsorption comprenant des colonnes d'adsorption 11, 11' contenant un adsorbant solide S et des tubes de transfert de chaleur 13, 13' et enfermant de façon hermétique un réfrigérant, un évaporateur 17, un condenseur 14 et des tuyauteries 16, 16', 20, 20', 18 les raccordant entre eux de sorte que le réfrigérant puisse circuler, les tuyauteries étant équipées de valves 15, 15', 19, 19', de préférence des valves-papillon, susceptibles de s'ouvrir et de se fermer par suite de la différence de pression interne entre le côté évaporateur et le côté condenseur. Le système est mis en oeuvre en commutant alternativement les phases d'adsorption et les phases de désorption entre la ou les première(s) colonne(s) d'adsorption et l'autre ou les autre(s) colonne(s) de sorte que les deux colonnes puissent se trouver dans des phases inverses l'une de l'autre.

Description

Cette invention concerne un système efficace de réfrigération par
adsorption qui tire avantage des actions d'adsorption et de désorption d'un réfrigérant par un adsorbant solide pour réaliser une opération de réfrigération ou de pompe à chaleur. De façon plus particulière, elle concerne un système de réfrigération par adsorption qui est mis en oeuvre en transférant un agent de transfert de chaleur destiné à chauffer un adsorbant, etc. resté dans une première colonne d'adsorption immédiatement avant de passer de la phase de désorption à la phase d'adsorption à une seconde colonne d'adsorption immédiatement avant qu'elle n'entre dans la phase de désorption et de ce fait de préchauffer l'adsorbant, en tirant ainsi parti de la chaleur résiduelle et en améliorant
l'efficacité du système.
Les réfrigérateurs par adsorption qui tirent profit des actions d'adsorption et de désorption d'un réfrigérant par un adsorbant solide pour produire de la chaleur froide ou pour réaliser des opérations de pompe à chaleur sont connus dans la technique et avantageux en ce que les sources de chaleur de qualité inférieure (par exemple de l'eau chaude au voisinage de 85 C) telles que de l'eau chaude obtenue de collecteurs solaires etc., ou de la chaleur perdue disponible à partir d'usines peuvent être mises efficacement à profit, et en ce que chacun de ces réfrigérateurs est constitué d'un plus petit nombre de composants mobiles tels que des pompes, qui sont plus économiques du point de vue coût d'appareil, et que le bruit en service est plus faible que celui des réfrigérateurs du
type à compresseur.
Dans un réfrigérateur par adsorption connu de ce type, deux jeux de colonnes d'adsorption contenant un adsorbant solide tel que du gel de silice, de la zéolite, du charbon activé, de l'alumine activée, etc. sont installés en parallèle et sont systématisés de telle façon qu'un agent de transfert de chaleur destiné & chauffer l'adsorbant et de l'eau de refroidissement puissent alternativement être fournis aux deux colonnes d'adsorption pour répéter les phases d'adsorption et de désorption, grâce à quoi on peut obtenir de façon continue une puissance débitée de réfrigération. Par exemple, le brevet U.S.4 610 148 décrit
un système de pompe à chaleur de cette catégorie.
Avec un tel système de réfrigération par adsorption, cependant, lorsque l'on commute l'adsorption et la désorption, de l'eau chaude restée & l'intérieur de la colonne d'adsorption qui vient de finir la phase de désorption est refoulée par l'eau de refroidissement destinée à faire passer la colonne à la phase d'adsorption et renvoyée vers un générateur d'eau de refroidissement tel qu'une tour de refroidissement, pour laquelle est utilisé un matériau de garniture fragile à la chaleur, du chlorure de polyvinyle rigide par exemple. En conséquence, le matériau de garniture exposé à l'eau chaude se dégrade de façon précoce et toute la quantité d'eau chaude de la colonne d'adsorption utilisée pour la désorption est rejetée sans récupération de chaleur, ce qui entraîne une perte de chaleur significative et une réduction de l'efficacité du
système à cause de cette perte.
En outre, les réfrigérateurs par adsorption du genre o l'évaporateur est rempli de fluide de travail dans lequel les tubes de transfert de chaleur sont complètement plongés sont aussi connus et décrits, par exemple dans le brevet japonais AI 60-11072 (1985), le brevet japonais Ai 57-80158 (1982) etc. Dans ce cas, cependant, la pression de fluide de travail agit toujours sur les faces extérieures des tubes de transfert de chaleur et, par conséquent, l'ébullition sur les surfaces se produit difficilement et le
système n'a pas permis un rendement suffisant.
Pour surmonter ces problèmes et les inconvénients associés à la technique antérieure, la présente invention a pour objet premier de fournir un système de réfrigération par adsorption pouvant fonctionner avec un bon rendement de
système sans perte de chaleur.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un système de réfrigération par adsorption mis en oeuvre d'une manière qui protège un matériau de garniture
d'un générateur d'eau de refroidissement.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un système de réfrigération par adsorption qui
augmente le rendement de refroidissement d'un évaporateur.
Selon un aspect de la présente invention, on fournit un procédé de mise en oeuvre d'un système de réfrigération par adsorption comprenant une pluralité de colonnes d'adsorption contenant un adsorbant solide et des tubes de transfert de chaleur et enfermant hermétiquement un réfrigérant, un évaporateur, un condenseur et des tuyauteries raccordant les colonnes d'adsorption à l'évaporateur et au condenseur pour que le réfrigérant puisse circuler, système dans lequel les opérations séquentielles d'adsorption et de désorption sont alternativement assurées entre au moins l'une des colonnes d'adsorption et les autres pour fournir en continu une puissance de réfrigération débitée de telle manière que circulent alternativement dans les tubes de transfert de chaleur de chaque colonne d'adsorption un agent de chauffage destiné à chauffer un adsorbant et un agent de refroidissement qui correspondent aux phases d'adsorption et de désorption; et que lorsque, la phase d'adsorption et la phase de désorption sont inversées, toute la quantité de chaleur résiduelle (provenant de l'agent de chauffage, de l'adsorbant, des tubes de transfert de chaleur, etc.) demeurée dans la première colonne d'adsorption immédiatement avant le passage de la phase de désorption à la phase d'adsorption soit transférée aux tubes de transfert de chaleur d'une seconde colonne d'adsorption immédiatement avant qu'elle n'entre en phase de désorption pour y préchauffer l'adsorbant, empêchant ainsi la perte d'une quantité de chaleur et refoulant, quand le préchauffage de l'adsorbant est achevé, l'agent de chauffage à un côté de source de chaleur pour minimiser de cette façon la partie perdue rejetée vers un générateur d'eau de refroidissement
tel qu'une tour de refroidissement.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est fourni un système de réfrigération par adsorption qui comprend une pluralité de colonnes d'adsorption, chacune desquelles contenant un adsorbant solide et des tubes de transfert de chaleur et, hermétiquement clos avec un réfrigérant, un évaporateur, un condenseur et des tuyauteries raccordant les enveloppes extérieures des colonnes d'adsorption au condenseur et àl'évaporateur, les tuyauteries étant équipées à mi-parcours de valves qui permettent au réfrigérant de circuler & travers les colonnes d'adsorption, les valves étant susceptibles de s'ouvrir et de se fermer sous l'effet de la différence de pression interne entre le côté évaporateur et le côté condenseur, grâce à quoi la phase d'adsorption et la phase de désorption sont alternativement inversées entre la ou les première(s) colonne(s) d'adsorption et l'autre ou, les autre(s) colonne(s) sans perte de chaleur pour réaliser l'opération
de réfrigération de façon continue.
Dans le système de réfrigération par adsorption décrit ci-dessus, l'évaporateur est, de préférence, construit de telle façon qu'une pluralité de tubes de transfert de chaleur véhiculant l'agent de transfert de chaleur sont logés horizontalement selonune disposition à plusieurs étages dans son enceinte, que des plateaux d'évaporation contenant le liquide réfrigérant sont chacun disposés horizontalement en dessous de chaque étage de tubes de transfert de chaleur, et que des tubes de trop plein sont prévus verticalement au fond de chaque plateau d'évaporation et servent à ajuster le niveau de liquide de façon que les tubes de transfert de chaleur puissent toujours être partiellement plongés dans le liquide et à amener à son tour l'excès de liquide à s'écouler de lui-même vers le bas vers l'étage inférieur suivant du plateau d'évaporation. Cette construction assure une ébullition vive du réfrigérant, et augmente par conséquent le rendement de refroidissement de l'évaporateur. Les Fig. 1 à 5 sont chacune une représentation schématique montrant un exemple de système de réfrigération par adsorption auquel peut s'appliquer le procédé de mise en
oeuvre de la présente invention.
La Fig. 6 est une vue en coupe représentant un exemple de vanne papillon qui peut être utilisée pour le système de réfrigération par adsorption appartenant à la
présente invention.
La Fig. 7 est une vue en coupe représentant un exemple d'évaporateur qui peut être utilisé pour le système de réfrigération par adsorption appartenant à la présente
invention.
La Fig. 8 est une vue en coupe agrandie prise
selon la ligne A-A de la Fig. 7.
Le système de réfrigération par adsorption auquel peut s'appliquer la présente invention, tel que représenté aux Fig. 1 à 5, comprend une pluralité de colonnes d'adsorption 11, 11' chacune contenant un adsorbant solide S et des tubes de transfert de chaleur 13, 13', un condenseur 14, un évaporateur 17 et des conduits 16, 16', 20, 20' raccordant les enveloppes extérieures 12, 12' des colonnes d'adsorption 11, 11' au condenseur 14 et à l'évaporateur 17 par les valves 15, 15', 19, 19', qui permettent au
-réfrigérant de circuler.
Le système fonctionne de façon que les colonnes d'adsorption 11, 11'... soient mises en oeuvre de manière qu'au moins l'une d'elles se trouve dans une phase différente des autres; un agent de transfert de chaleur destiné à chauffer l'adsorbant, etc. resté dans les tubes de transfert de chaleur 13' de la colonne d'adsorption l' immédiatement avant de passer de la phase de désorption b la phase d'adsorption est transféré aux tubes de transfert de chaleur 13 de la colonne d'adsorption 11 immédiatement avant que celle-ci ne passe de la phase d'adsorption à la phase de désorption pour préchauffer l'adsorbant S, et lorsque la quantité totale de l'agent résiduel de transfert de chaleur traverse les tubes de transfert de chaleur 13 et que le préchauffage est terminé, les colonnes d'adsorption 11, 11' sont inversées, c'est à dire, que la première colonne d'adsorption 11 passe à la phase de désorption tandis que l'autre colonne d'adsorption 11' passe à la phase d'adsorption, grâce à quoi le cycle adsorption-désorption se répète. Selon le système de cette invention, peu avant que la colonne d'adsorption l' ne passe de la phase de désorption à la phase d'adsorption, l'agent de transfert de chaleur destiné à chauffer l'adsorbant S demeuré dans les tubes de transfert de chaleur 13' de la colonne d'adsorption 11' est transféré aux tubes de transfert de chaleur 13 de l'autre colonne d'adsorption 11 juste avant qu'elle n'entre dans la phase de désorption en partant de la phase d'adsorption pour préchauffer l'adsorbant solide S et ensuite, le trajet des fluides est inversé pour fournir l'agent de transfert de chaleur; et après que la colonne d'adsorption 11 est amenée dans la phase de désorption, à peu près toute la quantité de l'agent de transfert de chaleur qui a préchauffé l'adsorbant solide a reflué vers le côté source de chaleur sans aller vers une tour de refroidissement. En conséquence, la perte de chaleur diminue de façon significative, et la quantité de l'agent de transfert de chaleur envoyée & un générateur d'eau de refroidissement tel qu'une tour de refroidissement est minimisée, de sorte qu'un matériau de garniture dans le
générateur d'eau de refroidissement peut être protégé.
L'évaporateur 17 comprend de préférence, comme représenté dans les Fig. 7 et 8, une pluralité de tubes de transfert de chaleur o circule l'agent de transfert de chaleur, disposés horizontalement selon une disposition à étages multiples dans l'enveloppe 17a de cet évaporateur, des plateaux d'évaporation plats 40 destinés à contenir et stocker un liquide réfrigérant qui sont disposés chacun au dessous de chaque étage de tubes de transfert de chaleur 22, et des tubes de trop-plein 41 disposés verticalement au fond de chaque plateau d'évaporation 40 qui servent à ajuster le niveau de liquide de façon que les tubes de transfert de chaleur puissent toujours être partiellement plongés dans le liquide et à faire s'écouler le liquide en excès de lui-même vers le bas, vers l'étage suivant de plateau d'évaporation
suivant.
Lorsque le système de réfrigération est équipé de l'évaporateur ci-dessus, quand un liquide réfrigérant passe du condenseur 14 dans l'étage le plus élevé de plateau d'évaporation 40 dans l'enveloppe 17a de l'évaporateur 17, les tubes de transfert de chaleur 22 dans le plateau le plus élevé, sont plongés, à leur partie inférieure, dans le liquide à la profondeur nécessaire, le liquide réfrigérant en excès s'écoulant par les tubes de trop-plein 41 vers les étages inférieurs successifs de plateaux d'évaporation, jusqu'à ce que le plateau d'évaporation 40 le plus bas soit rempli de liquide. A ce moment, le niveau de liquide dans tous les plateaux atteint une profondeur nécessaire; et en conséquence, les tubes de transfert de chaleur 22 respectifs sont plongés dans le liquide à leurs parties inférieures à un niveau de liquide identique pour tous. Ensuite, le récipient 12 ou 12' de la colonne d'adsorption 11 ou 11' et l'enveloppe 17a de l'évaporateur 17 sont mis en communication l'un avec l'autre et l'adsorbant S de la colonne d'adsorption 11 ou 11' est ainsi refroidi pour réaliser l'opération d'adsorption. Simultanément, lorsqu'un agent chauffant sur un côté utilisation traverse les tubes de transfert de chaleur 22 dans l'évaporateur 17, une ébullition vigoureuse se produit sur les surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 avec lesquels le liquide réfrigérant L est en contact et des éclaboussures de réfrigérant sont déposées sur les parties exposées des tubes
de transfert de chaleur 22 à l'état de film fin. Le film de.
liquide déposé est évaporé sur les surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 pour leur enlever leur chaleur latente d'évaporation, ce qui refroidit efficacement l'agent de chauffage circulant à travers les tubes de transfert de
chaleur 22.
Le système de réfrigération par adsorption décrit ci-dessus et un procédé de mise en oeuvre de celui-ci sont décrits plus en détail ci-dessous en se référant aux Figs. 1 à 5. Dans ces figures, les trajets d'écoulement que suit ou ne suit pas un agent de transfert de chaleur ou un réfrigérant sont respectivement tracés en ligne pleine ou en pointillé. Les première et seconde colonnes d'adsorption 11, 11' contiennent dans leurs enceintes sous vide 12, 12' des tubes à ailettes 13, 13' qui comportent un adsorbant solide S tel que du gel de silice, de la zéolite,. du charbon activé, de l'alumine activée, etc., inséré dans les interstices compris entre les ailettes. A travers les tubes à ailettes 13, 13' circulent alternativement une eau chaude fournie par une source de chaleur de qualité inférieure telle que des collecteurs de chaleur solaire, de la chaleur perdue provenant d'usines, etc. au moyen d'un échangeur de chaleur ou directement, et une eau de refroidissement produite dans un générateur d'eau de refroidissement, par
exemple une tour de refroidissement.
Le condenseur 14 est raccordé par les conduits 16, 16' équipés de valves 15, 15' aux enceintes 12, 12' des
colonnes d'adsorption 11, 11'.
L'évaporateur 17 est raccordé par une tuyauterie 18 en forme de siphon à la partie inférieure d'un carter de condenseur 14a. L'enveloppe 17a de l'évaporateur et l'enceinte sous vide 12 de la première colonne d'adsorption 11 et l'enceinte sous vide 12' de la seconde colonne d'adsorption 11' sont couplées respectivement les unes aux autres par les conduits 20 et 20' équipés à mi-parcours des valves 19, 19'. De cette façon, une quantité nécessaire d'un réfrigérant par exemple de l'eau contenue de façon hermétique dans les enveloppes 12, 12' est adaptée à circuler en réponse aux manoeuvres d'ouverture et de fermeture des valves 15, 15', 19, 19' entre le condenseur 14
et l'évaporateur 17.
Le condenseur 14 contient, dans l'enveloppe 14a, des tubes de transfert de chaleur à ailettes 21 par exemple des tubes à ailettes croisées ou des tubes à aéroailettes, traversés par une eau de refroidissement adaptée à circuler constamment de manière à condenser et liquéfier la vapeur réfrigérante émise à partir de l'adsorbant solide S dans les colonnes d'adsorption 11, 11' et le liquide réfrigérant collecté et contenu au fond de l'enveloppe 14a est fourni
par la tuyauterie 18 à l'évaporateur 17.
D'autre part, l'évaporateur 17 comprend, dans un carter 17a latéral allongé, des tubes de transfert de chaleur 22 destinés à être traversés par un agent de transfert de chaleur du côté utilisation et les plateaux d'évaporation 40 situés au dessous des tubes de transfert de
chaleur 22, comme représenté à la Fig. 8.
Le liquide réfrigérant introduit à partir du condenseur 14 dans l'évaporateur 17 est contenu dans les plateaux d'évaporation 40 et évaporé et gaséifié sur les surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 pour enlever la chaleur latente de vaporisation de l'agent de transfert
de chaleur du côté utilisation, en refroidissant ce dernier.
Les valves V1, V2, V3,... Vll sont montées dans des tuyauteries qui relient les tubes de transfert de chaleur 13, 13' des colonnes d'adsorption 11, '11', les tubes de transfert de chaleur 21 du condenseur 14, une entrée d'eau de refroidissement 23, une sortie d'eau de refroidissement 24, une entrée de l'agent de transfert de chaleur 25 sur le côté source de chaleur et une sortie de l'agent de transfert de chaleur 26 sur le côté source de chaleur, et ces valves sont adaptées à être ouvertes ou fermées de façon séquentielle suivant les instructions d'un
moyen de commande (non représenté).
Les valves 15, 15', 19, 19' montées sur les conduits 16, 16' reliant les colonnes d'adsorption 11, 11' et le condenseur 14 et l'évaporateur 17 ont une forme de vanne papillon 28 telle que représentée à la Fig. 6 gui comporte un arbre de support 27 dans sa position excentrique. La vanne papillon 28 est agencée de telle façon que la face arrière d'une partie du siège de valve sur une garniture 29 du côté condenseur présente une surface (S1) plus grande que celle d'une partie de siège de valve sur une garniture 30 du côté évaporateur (S2) et est adaptée pour s'ouvrir ou se fermer en réponse à la différence de pression entre la pression interne P1 du côté du condenseur et uine pression interne P2 du côté évaporateur. L'arbre support 27 est équipé, à son extrémité en saillie vers l'extérieur, d'un arbre de sortie pour moteur & air réversible (non représenté) actionné par pression pneumatique pour servir & réaliser une action de fixation de la vanne papillon 28 dans ses positions ouverte ou fermée, des actions d'ouverture ou de fermeture de la vanne papillon 28 en cas d'urgence, ou une action d'application à la vanne papillon 28 d'une force de rotation dans une dirction nécessaire de fermeture de valve. Dans le mode de réalisation représenté aux Fig. 7, 8, l'évaporateur 17 contient dans le carter allongé latéral isolé 17a, une pluralité de tubes de transfert de chaleur 22 dont les deux extrémités sont supportées par des plaques tubulaires 35, 35' et qui sont disposées horizontalement pour constituer des rangées multiples et des étages multiples. Chacun des tubes de transfert de chaleur 22 est raccordé, à ses extrémités, à un tube d'entrée 38 et un tube de sortie 39 par un collecteur 37, 37' et chaque étage de tubes de transfert de chaleur est équipé horizontalement des plateaux d'évaporation 40 qui couvrent les faces inférieures
de tubes.
Le plateau d'évaporation 40 est agencé de façon à être incliné vers l'intérieur le long de ses bords longitudinaux pour que les éclaboussures de réfrigérant qui font effervescence sur les surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 ne puissent pas être soufflées ou ne s'envolent hors du plateau d'évaporation. Les plateaux d'évaporation 40 sont équipés chacun, sur leur fond, du tube vertical de trop-plein 41 qui sert à garder constante la quantité de réfrigérant contenue, ces tubes étant en chicane
les uns par rapport aux autres.
Chaque tube de trop-plein 41 est réalisé de manière à présenter une hauteur (h) à partir du fond du plateau d'évaporation 40 dans une plage de 1/2 d à 1 mm, de préférence 1/2 d à 1/5 d o d désigne un diamètre extérieur de tube de transfert de chaleur 22. La quantité totale de réfrigérant qui doit être contenue dans tous les plateaux d'évaporation est déterminée pour être une limite minimale
dans des conditions opératoires définies.
Au cas o la quantité de réfrigérant devient excessive par suite de modifications de conditions de mise en oeuvre et que le réfrigérant tombe au fond du carter 17a et y stagne, le liquide réfrigérant en excès est soit évaporé complètement par l'effet d'un.moyen de chauffage du réfrigérant tel qu'un élément chauffant ou un réservoir d'eau chaude au fond du carter 17a ou renvoyé par pompage vers le haut à l'étage le plus élevé des plateaux
d'évaporation 40.
Les plateaux d'évaporation 40 sont équipés chacun, sur leurs parties périphériques, de plaques dé6flectrices 42 pour empêcher le réfrigérant de provoquer des éclaboussures, ces plaques étant suspendues verticalement, vers le bas, à
la face inférieure de chaque plateau d'évaporation.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), l'évaporateur peut être construit de telle façon que les plateaux d'évaporation soient pourvus sur leurs parties marginales ou leurs parois latérales d'ouvertures de trop-plein permettant au liquide réfrigérant de s'écouler vers le bas vers les plateaux d'évaporation
inférieurs, au lieu de comporter des'tubes de trop-plein.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), l'évaporateur comprend une pluralité de tubes de transfert de chaleur & ailettes destinés & être traversés par un agent de transfert de chaleur du côté utilisation, ces tubes étant installés verticalement dans l'enveloppe de l'évaporateur pour que les ailettes puissent être disposées horizontalement dans une disposition & plusieurs étages, tous les étages d'ailettes ou plusieurs d'entre eux formant des plateaux d'évaporation. Les plateaux d'évaporation ont chacun une partie marginale angulaire définie avec des
ouvertures ou fentes de trop-plein.
Dans le stade opératoire représenté à la Fig. 1, la première colonne d'adsorption 11 est alimentée en eau froide et réalise une opération d'adsorption tandis que la seconde colonne d'adsorption 11' est alimentée par un agent de transfert de chaleur du côté de la source de, chaleur et
réalise une opération de désorption.
L'aent de transfert de chaleur du côté de la source de chaleur introduit par l'entrée 25 est admis à travers la valve V6 dans les tubes de transfert de chaleur 13' de la seconde colonne d'adsorption 11', o il chauffe et désorbe l'adsorbant solide S, s'écoule à travers la valve V4 vers la sortie 26 de l'agent de transfert de chaleur du côté
source de chaleur et retourne à la source de chaleur.
La vapeur réfrigérante chauffée et désorbée dans la seconde colonne d'adsorption 11' est admise à travers la valve 15 dans le condenseur 14, o elle est refroidie et liquéfiée par l'eau de refroidissement qui traverse les tubes de transfert de chaleur 21, collectée au fond de l'enveloppe 14a, et transférée par la tuyauterie 18 du fait
de la différence de pression, etc. vers l'évaporateur 17.
Pendant ce temps, dans la première colonne d'adsorption 11, l'eau de refroidissement est introduite à partir des tubes de transfert de chaleur 21 du condenseur 14 par la valve V5 dans les tubes de transfert de chaleur 13, et l'adsorbant
solide S est refroidi pour adsorber la vapeur réfrigérante.
Le liquide réfrigérant dans l'évaporateur 17 est vigoureusement évaporé à partir des surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 et enlève une chaleur latente d'évaporation de l'agent de transfert de chaleur traversant les tubes de transfert de chaleur sur le côté utilisation pour refroidir ce moyen. Par conséquent, l'agent de tranfert de chaleur du côté utilisation refroidi de cette façon peut être fourni à une unité de ventilation dans une zone de conditionnement d'air, ce qui permet de satisfaire à des conditions générales de température d'un système de conditionnement d'air {par exemple température d'entrée d'eau de refroidissemnt: 30 C, température d'entrée de l'agent de transfert de chaleur du côté utilisation: 12 C,
température de sortie de celui-ci: 7 C).
Ici, dans le cas o l'évaporateur 17 est construit comme représenté à la Fig. 7, une ébullition vigoureuse du réfrigérant se produit sur des parties des tubes de transfert de chaleur 22 avec lesquels le réfrigérant est en contact et des éclaboussures de réfrigérant sont déposées sur des parties exposées des tubes de transfert de chaleur 22, formant un film liquide uniforme qui est rapidement enlevé par évaporation des surfaces des tubes de transfert de chaleur 22. De cette façon, les tubes de transfert de
chaleur 22 sont efficacement refroidis.
En commutant les phases d'adsorption et de désorption des colonnes d'adsorption 11, 11' de l'état de fonctionnement de la Fig. 1 & l'état de la Fig. 2, les valves Vl, V2, VS, V7-Vll restent d'abord inchangées et les valves V3, V4, V6 sont commutées & un instant donné, comme représenté à la Fig. 2, grâce à quoi l'agent de transfert de i5 chaleur du côté de la source de chaleur à partir de l'entrée est envoyé par la valve V3 à la sortie 26 pour couper de cette façon l'alimentation en agent de chauffage du côté de la sourceI,de chaleur vers la seconde colonne d'adsorption 11'. Par cette commutation, l'eau chaude résiduelle est confinée dans les tubes de transfert de chaleur 13' de la seconde colonne d'adsorption 11'. A ce moment, la phase d'adsorption dans la première colonne d'adsorption 11 se termine et la phase de désorption dans la seconde colonne d'adsorption 11' est près dese terminer, et par conséquent, les valves 15, 19 qui équipent les conduits 16, 20 sont à l'état de demi-ouverture par suite à la différence de pression. En outre, quand les valves V1, VS, V9 sont commutées alors que les valves V2, V3, V4, V6, V7, V8, V10, Vll sont telles que représentées & la Fig. 3, l'eau chaude demeurée dans les tubes de transfert de chaleur 13' dans la seconde colonne d'adsorption 11' est refoulée par l'eau de refroidissement fournie aux tubes de transfert de chaleur 21 dans le condenseur 14 et introduite par la valve Vl dans les tubes de transfert de chaleur 13 de la première colonne d'adsorption 11. En conséquence, l'adsorbant solide S de la première colonne d'adsorption 11 est préchauffé par l'eau chaude immédiatement avant d'entrer dans la phase de désorption, et en même temps le réfrigérant collecté dans l'enveloppe 14a du condenseur 14 est introduit par la
tuyauterie 18 dans l'évaporateur 17.
Dans ce cas, si l'opération se poursuit à ce stade, l'eau chaude résiduelle introduite dans la première colonne d'adsorption 11 sera refoulée de la sortie 24 d'eau de refroidissement en raison de l'eau de refroidissement introduite dans la seconde colonne d'adsorption 11'. Pour cette raison, l'écoulement de l'eau chaude résiduelle est temporairementarrêté pendant un temps adapté en commutant les valves V1, V8, Vil comme représenté à la Fig. 4 et l'eau) de refroidissement évacuée des tubes de transfert de chaleur 13' de la seconde colonne d'adsorption l' peut être transférée par la valve V8 vers la sortie 24 d'eau de refroidissement. Par suite de cette commutation, la phase d'adsorption commence dans la seconde colonne d'adsorption 11' par refroidissement de l'adsorbant solide S et le réfrigérant dans l'évaporateur 11 est évaporé pour refroidir l'agent de chauffage du côté utilisation d'une façon à peu
près continue.
Le moment de la commutation des valves Vi, V8, Vll, de l'état de la Fig. 3 à l'état de la Fig. 4 est commandé usuellement par une horloge en réponse à la pression débitée de l'eau de refroidissement. Il est aussi possible de réguler les valves en détectant le passage de l'eau chaude par un capteur de température disposé au milieu
de la tuyauterie.
Les valves V2, V3, V7 sont commutées du stade représenté à la Fig. 4 au stade représenté à la Fig. 5 pour alimenter la première colonne d'adsorption en agent de
chauffage du côté source de chaleur.
L'agent de chauffage du côté de la source de chaleur admis par l'entrée 25 s'écoule par la valve V2 dans les tubs de transfert de chaleur 13 de la première colonne d'adsorption 11 et, en refoulant l'eau chaude résiduelle pour préchauffer l'adsorbant qui stagne dans les tubes de transfert de chaleur 13, passe par la valve V7 vers la sortie 26 de l'agent de chauffage du côté de la source de chaleur. L'eau chaude résiduelle est refoulée vers les échangeurs de chaleur du coté de la source de chaleur ce qui par conséquent, empêche la perte de chaleur. En outre, ceci empêche l'écoulement de l'eau chaude du côté de la tour de refroidissement, ce qui évite une dégradation précoce du
matériau de garniture.
De cette façon, la première colonne d'adsorption 11 passe de la phase d'adsorption par la phase de préchauffage et entre dans la phase de désorption. Dans la phase de désorption, la vapeur réfrigérante, enlevée de l'adsorbant solide est dirigée par la valve 15' et le conduit 16' dans le condenseur 14 o elle est condensée et
liquéfiée.
En inversant la première colonne d'adsorption 11 et la seconde colonne d'adsorption 11' de ce stade (Fig. 5) au stade représenté à la Fig. 1 entre la phase d'adsorption et la phase de désorption, l'eau chaude résiduelle dans la colonne 11 est utilisée pour préchauffer l'adsorbant S dans la seconde colonne d'adsorption 11' et refoulée ensuite du côté de la source de chaleur selon une procédure semblable & celle des étapes précédentes. On omet par conséquent la
description de la procédure de manipulation pendant la
procédure d'inversion.
On a décrit jusqu'ici l'exemple dans lequel deux colonnes d'adsorption sont raccordées en parallèle à un condenseur et un évaporateur de telle façon qu'un réfrigérant puisse circuler, mais cette invention est applicable de la même façon à d'autres exemples o trois colonnes d'adsorption ou davantage sont disposées en parallèle, et o les opérations d'adsorption et de désorption sont conduites séquentiellement les unes par rapport aux autres, ce qui permet d'obtenir une puissance débitée de réfrigération. Au cas o trois colonnes d'adsorption ou davantage sont amenées en phases d'adsorption et de désorption de manière échelonnée dans le temps, puisque les temps de fourniture ou de retrait réciproques de l'eau chaude résiduelle sont décalés, on installe un réservoir d'accumulation d'eau chaude résiduelle au moins en un
emplacement pour y stocker temporairement de l'eau chaude.
Quand l'eau chaude ainsi stockée est envoyée dans une colonne d'adsorption peu avant de passer de la phase d'adsorption à la phase de désorption, un préchauffage de l'adsorbant solide et un refoulement de l'eau chaude vers la
source de chaleur sont faciles à effectuer.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Un procédé de mise en oeuvre d'un système de réfrigération par adsorption caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de colonnes d'adsorption (11, 11') contenant chacune un adsorbant solide (S) et destubes de transfert de chaleur (13, 13') et enfermant de façon hermétique un réfrigérant, un condenseur (14), un évaporateur (17) et des tuyauteries (16, 16', 20, 20', 18) équipées de valves (15, 15', 19, 19') raccordant lesdites colonnes d'adsorption audit condenseur et audit évaporateur de sorte que ledit réfrigérant puisse circuler à travers les enceintes de ces colonnes d'adsorption, en ce qu'il comporte une commutation alternée des phases d'adsorption et des phases de désorption de telle manière qu'au moins l'une desdites colonnes d'adsorption et l'autre ou l'(es) autre(s) colonne(s) d'adsorption soient dans des phases différentes les unes des autres et qu'un agent de transfert de chaleur du côté de la source de chaleur destiné à chauffer l'adsorbant et un agent de refroidissement soient alternativement dirigés à travers les premiers tubes de transfert de chaleur de ladite ou lesdites première(s) colonne(s) d'adsorption et les autres tubes de transfert de chaleur de ladite ou lesdites autre(s) colonne(s) d'adsorption pour correspondre auxdites phases d'adsorption et de désorption; en ce qu'il comporte une commutation de ladite phase de désorption et de ladite phase d'adsorption et des phases inverses respectives et vice versa lorsque toute la quantité de chaleur demeurée dans ladite ou lesdites première(s) colonne(s) d'adsorption immédiatement avant de passer de la phase de désorption & la phase d'adsorption est transférée auxdits autres tubes de transfert de chaleur de l'autre ou des autres colonne(s) d'adsorption immédiatement avant de passer de la phase d'adsorption & la phase de désorption, préchauffant ainsi ledit adsorbant par la chaleur résiduelle, grâce à quoi est mise en oeuvre de façon
continue, une opération de réfrigération.
2. Un procédé de mise en oeuvre d'un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chaleur résiduelle transférée à ladite ou lesdites autre(s) colonne(s) d'adsorption peu avant le passage de la phase d'adsorption à la phase de désorption est refoulée grâce à un agent de transfert de chaleur d'un côté de source de chaleur fourni à ladite ou lesdites autre(s) colonne(s) à partir d'une source de chaleur et est renvoyée vers le côté de la source de chaleur.
3. Un procédé de mise en oeuvre d'un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moment o se produit la commutation desdites phases d'adsorption et de désorption, ledit système de réfrigération est mis en oeuvre à un stade opératoire o toutes les valves raccordant lesdites colonnes d'adsorption audit évaporateur et audit condenseur sont totalement
fermées.
4. Un système de réfrigération par adsorption qui comprend une pluralité de colonnes d'adsorption (11, 11') contenant chacune un adsorbant solide (S) et des tubes de transfert de chaleur (13, 13') enfermant de façon hermétique un réfrigérant, un évaporateur (17), un condenseur (14) et des tuyauteries (16, 16', 20, 20', 18) raccordant lesdites colonnes d'adsorption audit évaporateur et audit condenseur, lesdites tuyauteries étant équipées de valves (15, 15', 19, 19') qui permettent audit réfrigérant de circuler à travers lesdites colonnes d'adsorption, caractérisé en ce que lesdites valves comprennent chacune un arbre support d'entraînement (27) disposé dans une position excentrique de la valve et des moyens de valve ayant des surfaces différentes de part et d'autre et étant susceptibles de s'ouvrir ou de se fermer par suite de la différence des pressions internes entre l'évaporateur et la ou les première(s) colonne(s) et le condenseur et l'autre ou les autres colonne(s) et au moyen d'une force d'entraInement dudit arbre support, lesdites colonnes d'adsorption étant adaptées pour commuter alternativement entre la phase d'adsorption et la phase de désorption de sorte qu'au moins l'une desdites colonnes d'adsorption et l'autre ou les autres colonne(s) puissent être -dans des phases inverses les unes des autres,
réalisant ainsi une opération de réfrigération.
5. Un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites
valves sont des vannes-papillon (28).
6. Un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit évaporateur (17) comprend une pluralité de tubes de transfert de chaleur (22) o circule un agent de transfert de chaleur d'un côté utilisation, qui sont disposés horizontalement selon une disposition à étages multiples dans une enveloppe (17a) de l'évaporateur, une pluralité de plateaux d'évaporation (40) destinés à contenir un liquide réfrigérant, qui sont disposés chacun horizontalement au dessous de chaque étage de tubes de transfert de chaleur, et des tubes de trop-plein (41) disposés chacun verticalement au fond de chacun desdits plateaux d'évaporation, lesdits tubes servant à ajuster le niveau dudit liquide réfrigérant de façon que les tubes de transfert de chaleur puissent toujours être partiellement plongés dans ledit liquide réfrigérant et à permettre l'écoulement du liquide réfrigérant en excès de s'écouler de lui-même vers le bas
vers les étages inférieurs de plateaux d'évaporation.
7. Un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit évaporateur (17) comprend une pluralité de tubes de transfert de chaleur (22) traversé par un agent de transfert de chaleur d'un côté utilisation qui sont disposés horizontalement suivant une disposition à étages multiples dans une enveloppe (17a) de l'évaporateur et une pluralité de plateaux d'évaporation (40) destinés à contenir un liquide réfrigérant qui sont disposés chacun horizontalement au dessous de chaque étage de tubes de transfert de chaleur, lesdits plateaux d'évaporation étant pourvus, dans leur partie marginale d'ouvertures de trop-plein (41) qui servent à ajuster le niveau dudit liquide réfrigérant de façon que lesdits tubes de transfert de chaleur puissent toujours être partiellement plongés dans ledit liquide réfrigérant et à permettre au liquide réfrigérant en excès de s'écouler de lui-même vers le bas vers les étages inférieurs de plateaux d'évaporation.
8. Un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit évaporateur (17) comprend une pluralité de tubes de transfert de chaleur à ailettes (22) traversé par un agent de transfert de chaleur du côté utilisation, lesdits tubes étant installés verticalement dans une enveloppe d'évaporateur (17a) de façon que les ailettes puissent être disposées suivant une disposition à étages multiples, tous lesdits étages desdites ailettes ou certains d'entre eux étant disposés pour comporter chacun une partie marginale angulaire formant ainsi des plateaux d'évaporation (40) pour y contenir un liquide réfrigérant, lesdits plateaux d'évaporation étant pourvus, à leurs parties marginales, d'ouvertures de trop-plein (41) qui servent à ajuster le niveau dudit liquide réfrigérant et à permettre au liquide réfrigérant en excès de s'écouler de lui-même vers le bas
vers les étages inférieurs de plateaux d'évaporation.
9. Un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits plateaux d'évaporation (40) présentent chacun des bords supérieurs inclinés vers l'intérieur sur leurs parois latérales le long de la direction longitudinale desdits tubes de transfert de chaleur et sont chacun pourvus, à leurs parties marginales, de plaques-chicanes (42) destinées à empêcher le liquide réfrigérant de faire des éclaboussures; lesdites plaques-chicanes étant suspendues verticalement vers le bas au fond de chaque plateau d'évaporation.
10. Un système de réfrigération par adsorption suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits tubes de trop-plein (41) sont disposés chacun verticalement sur la face supérieure de chaque plateau d'évaporation (40) à une hauteur (h) ajustée à un niveau du liquide réfrigérant dans ledit plateau d'évaporation de façon que lesdits tubes de transfert de chaleur puissent être plongés dans ledit liquide réfrigérant à une profondeur comprise dans une plage
s'étendant de 1/2 de leur diamètre extérieur (d) & 1 mm.
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