FR2682327A1

FR2682327A1 - Dispositif pour chauffer et/ou refroidir une cabine, notamment d'un vehicule automobile.

Info

Publication number: FR2682327A1
Application number: FR9211949A
Authority: FR
Inventors: Khelifa Dr Noureddine; Burk Roland
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1991-10-12
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1993-04-16
Also published as: US5335719A; FR2682327B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour chauffer et/ou pour refroidir une cabine (10) d'un véhicule automobile, qui comporte un canal d'entrée d'air (7) et un canal de sortie d'air (6). Il est prévu un réacteur de sorption (20.1, 20.2) contenant un agent de sorption tel qu'un zéolithe ou analogue et qui reçoit un écoulement d'air qui absorbe de la chaleur d'adsorption en cédant de l'humidité pendant la phase d'adsorption du réacteur (20.1, 20.2) en étant introduit par l'intermédiaire d'un humidificateur (30) dans la cabine (10) comme un courant d'air de refroidissement ou bien qui chauffe la cabine (10) comme un courant d'air de chauffage, l'écoulement d'air cédant de l'humidité dans la phase de désorption du réacteur (20.1, 20.2); pour une continuité de marche, il est prévu un second réacteur de sorption (20.1, 20.2), les deux réacteurs étant traversés en alternance respectivement par un écoulement d'air recevant la chaleur d'adsorption et un écoulement d'air cédant l'humidité.

Description

-1- La présente invention concerne un dispositif pour chauffer et/ou

refroidir une cabine, notamment un habitacle d'un véhicule automobile, comportant respectivement un canal d'entrée d'air relié à la cabine et un canal de sortie d'air ainsi qu'un réacteur de sorption pourvu d'une chambre de réaction, qui contient un agent de sorption comme un zéolithe ou analogue, et o un écoulement d'air, pénétrant dans la chambre de réaction par l'intermédiaire d'un canal et sortant de cette chambre de réaction par l'intermédiaire d'un canal, reçoit de la chaleur d'adsorption, pendant la phase d'adsorption du réacteur, en cédant de l'humidité et est introduit, par l'intermédiaire d'un humidificateur et du canal d'admission d'air, dans la cabine comme un courant d'air de refroidissement ou bien

constitue un courant d'air de chauffage d'un écoule-

ment d'air chaud introduit dans la cabine, l'humidité absorbée dans la phase d'adsorption étant cédée dans la phase de désorption du réacteur du courant

d'air avec apport de chaleur.

D'après la demande de brevet allemand anté-

rieure P 41 25 993 9, il est connu un dispositif du type précité, à l'aide duquel, sans utiliser des moyens de refroidissement classiques, il est possible d'effectuer une climatisation satisfaisante de l'habitacle d'un véhicule automobile Cependant, après une phase d'adsorption servant à la climatisation, le réacteur chargé doit faire l'objet d'une désorption; pendant la désorption du réacteur, une énergie de refroidissement suffisante n'est pas disponible de sorte que la climatisation ou le chauffage d'une cabine à l'aide d'un réacteur de sorption peuvent seulement être réalisés dans une période de temps

limitée.

-2- L'invention a pour but de perfectionner un dispositif du type précité de telle sorte qu'un chauffage et/ou un refroidissement d'une cabine puissent être réalisés d'une manière continue pendant une longue période de temps.

Ce problème est résolu conformément à l'inven-

tion en ce qu' il est prévu en plus du premier réacteur de sorption au moins un second réacteur de sorption et en ce qu'un premier écoulement d'air

recevant la chaleur d'adsorption traverse alternative-

ment le premier ou le second réacteur et simultanément un second écoulement d'air évacuant l'humidité traverse

alternativement le second ou le premier réacteur.

Grâce à la disposition d'un second réacteur de sorption, il est possible de faire fonctionner le dispositif en continu Dans la phase d'adsorption du premier réacteur, de l'énergie frigorifique est disponible pour un premier cycle de fonctionnement tandis que simultanément le second réacteur est désorbé Lorsque le premier réacteur de sorption

atteint sa limite de charge, il se produit une commuta-

tion sur le second réacteur qui a été désorbé entre temps de telle sorte que l'énergie frigorifique est suffisamment disponible pour une climatisation

de la cabine dans un cycle de fonctionnement suivant.

Dans la phase d'adsorption du second réacteur, le premier réacteur est maintenant désorbé de façon à être disponible pour un cycle de fonctionnement immédiatement suivant Il est possible d'obtenir une climatisation continue de la cabine L'adsorption et la désorption sont effectuées sans pression, ce qui permet d'être assuré d'une structure simple

pour le dispositif.

Dans un premier exemple de réalisation, l'enclenchement alterné des réacteurs est réalisé -3-

par l'intermédiaire de canaux de guidage d'air soli-

daires du carter et d'éléments correspondants de commande d'écoulement d'air Des éléments de commande d'écoulement d'air de ce genre, qui sont agencés notamment sous la forme de registres d'air, sont d'une structure simple et permettent une commutation rapide, par laquelle on est assuré d'une commutation

directe d'un réacteur à l'autre.

Pour garantir, pendant un petit intervalle de temps, une désorption à peu près complète d'un réacteur chargé, il est prévu dans les chambres de réaction un échangeur de chaleur intérieur qui est relié du côté primaire à un échangeur de chaleur extérieur, qui est sollicité notamment par

les gaz d'échappement du moteur à combustion interne.

Sous l'effet de l'énergie thermique introduite, l'eau emmagasinée dans l'agent de sorption est vaporisée et est évacuée au moyen d'un écoulement d'air par l'intermédiaire d'un canal de décharge Avantageusement, il est prévu, à côté de l'échangeur de chaleur extérieur sollicité par les gaz d'échappement, parallèlement à celui-ci un second échangeur de chaleur sollicité par de l'air de refroidissement et qui est en liaison avec l'échangeur de chaleur intérieur des chambres

de réaction, qui se trouve dans la phase d'adsorption.

Conformément à une variante avantageuse de l'invention, les réacteurs constituent un rotor en forme de tambour et les chambres de réaction sont orientées dans la direction axiale du rotor et sont obturées, aux deux extrémités axiales du rotor, par des plaques frontales solidaires du carter, qui comportent des ouvertures d'entrée d'écoulement et des ouvertures de décharge d'écoulement s'étendant

sur une partie circonférentielle de la surface frontale.

Les chambres de réaction établissent ainsi une communi-

-4-

cation d'écoulement entre l'ouverture d'entrée d'écoule-

ment prévue dans une des plaques frontales et l'ouver-

ture de sortie d'écoulement prévue dans l'autre plaque frontale de telle sorte que, sous l'effet de la rotation du rotor, respectivement un réacteur apte à l'absorption peut être commuté entre le canal de sortie d'air et le canal d'entrée d'air tandis que le réacteur chargé est désorbé dans l'autre passage d'écoulement Dans cette forme de réalisation, il est avantageux qu'un grand nombre d'éléments de commande d'écoulement d'air ne soient pas nécessaires

pour une commutation des écoulements d'air.

Avantageusement, il est prévu dans le rotor un grand nombre de réacteurs et les chambres de réaction se suivent mutuellement sans jeu dans la

direction circonférentielle du rotor.

Lorsque le rotor est entraîné en rotation à une vitesse constante, il est possible de supprimer également des dispositifs de commande et de régulation, qui seraient autrement nécessaires pour la commutation des éléments de commande d'écoulement d'air ou bien

pour assurer une commutation pas à pas du rotor.

Lorsqu'il est prévu dans chaque plaque frontale du rotor une ouverture d'entrée d'écoulement et une ouverture de sortie d'écoulement, on obtient une inversion d'écoulement entre une phase d'adsorption et une phase de désorption, ce qui est avantageux

pour la désorption.

Selon d'autres caractéristiques du dispositif conforme à l'invention: Il est prévu dans le canal de sortie d'air un évaporateur disposé avantageusement dans

la cabine.

Les échangeurs de chaleur intérieurs des chambres de réaction sont disposés en parallèle -5-

du côté primaire et ils peuvent être reliés alternative-

ment, par l'intermédiaire de vannes, au circuit

primaire d'un échangeur de chaleur extérieur commun.

Le côté secondaire de l'échangeur de chaleur extérieur est sollicité par un écoulement d'air de chauffage, notamment par les gaz d'échappement du véhicule automobile, et l'échangeur de chaleur

intérieur des chambres de réaction est relié à l'échan-

geur de chaleur extérieur, qui est parcouru par

le second écoulement d'air.

Le côté secondaire de l'échangeur de chaleur extérieur est parcouru par un écoulement d'air de refroidissement et l'échangeur de chaleur

intérieur des chambres de réaction est relié à l'échan-

geur de chaleur extérieur, qui est parcouru par

le premier écoulement d'air.

Il est prévu deux échangeurs de chaleur extérieurs qui peuvent être reliés, par l'intermédiaire de vannes d'alternance, alternativement à l'un

et l'autre échangeursde chaleur intérieurs.

Le côté frontal axial d'une chambre de

réacteur a la forme d'une partie de surface annulaire.

La partie de surface annulaire d'une ouverture de passage d'écoulement disposée dans une plaque frontale est d'une grandeur correspondant à la partie de surface annulaire d'un côté frontal

de chambre de réaction.

La partie de surface annulaire d'une ouverture de passage d'écoulement est plus grande

qu'un côté frontal axial d'une chambre de réacteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite

de la description, donnée à titre d'exemple non

limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: -6-

La Figure la est une représentation schéma-

tique d'un dispositif conforme à l'invention pour refroidir une cabine avec deux réacteurs de sorption, la Figure lb est une représentation conforme à la Figure la, les réacteurs étant commutés, la Figure 2 a est une représentation conforme à la Figure la, les réacteurs de sorption étant associés à des ventilateurs d'air de refroidissement, la Figure 2 b est une représentation conforme à la Figure 2 a, avec des réacteurs commutés, la Figure 3 a représente schématiquement un dispositif pour refroidir une cabine, comportant deux réacteurs de sorption ainsi que des échangeurs de chaleur *intérieurs disposés dans les réacteurs et également un échangeur de chaleur extérieur commun, la Figure 3 b est une représentation conforme à la Figure 3 a, les réacteurs étant commutés, la Figure 4 a est une représentation conforme à la Figure 3 a, montrant un échangeur de chaleur extérieur additionnel, la Figure 4 b est une représentation conforme à la Figure 4 a, montrant des réacteurs commutés,

la Figure 5 est une représentation schéma-

tique d'une cabine pourvue d'un évaporateur intérieur, la Figure 6 est une représentation d'une cabine conforme à la Figure 5, comportant un canal d'air chaud alimenté par un échangeur de chaleur situé dans le canal d'admission d'air,

la Figure 7 est une représentation schéma-

tique d'un ensemble comprenant un réacteur de sorption rotatif, avec des canaux de liaison solidaires du carter, la Figure 8 représente schématiquement une forme de réalisation d'un rotor conforme à la Figure 7,

la Figure 9 est une représentation schéma-

tique montrant la disposition d'un réacteur de sorption

rotatif dans un véhicule automobile.

Le dispositif représenté sur les Figures la et lb sert à refroidir une cabine 10, notamment un habitacle de véhicule automobile La cabine 10 comporte un canal de sortie d'air 6 et un canal d'entrée d'air 7, par l'intermédiaire desquels la

cabine peut être climatisée.

Le dispositif comporte deux réacteurs de sorption 20 1 et 20 2, qui se composent d'une chambre de réaction 21 1 ou 21 2 remplie d'un agent de sorption comme un zéolithe Les réacteurs 20 1 et 20 2 sont

de préférence identiques.

A chaque extrémité 24 1 ou 24 2 et 25 1 ou 25 2 de chaque chambre de réaction 21 1 et 21 2, il est prévu un canal 22 ou 23 servant à canaliser

un écoulement d'air à travers la chambre de réaction.

Les canaux 23 des chambres de réaction 21 1 et 21 2 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un canal transversal 11 et les canaux 22 prévus aux autres extrémités 24 1 et 24 2 des chambres de réaction 21 1 et 21 2 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un canal transversal 12 Dans les zones de raccordement des canaux transversaux 11 et 12, il est prévu dans les canaux correspondants 22 et 23 respectivement des éléments 51, 53, 54 et 56 de commande d'écoulement d'air qui sont agencés, dans l'exemple de réalisation représenté, sous forme de registres Le canal transversal 11 est relié à un canal de décharge d'air 9 tandis que le canal transversal 12 est relié au canal d'entrée d'air 7. Les canaux 23 des réacteurs de sorption 20 1 et 20 2 sont reliés, par l'intermédiaire des -8- éléments 51 et 53 de commande d'écoulement d'air, au canal de sortie d'air 6, qui extrait du volume

intérieur de la cabine de l'air débité par l'intermé-

diaire d'un ventilateur 26 et qui l'introduit dans l'un ou l'autre canal 23 Dans la zone du ventilateur débouche en outre un canal d'air frais 8, de façon à mélanger à l'air sortant de l'air frais dosé par l'intermédiaire d'un élément de commande d'écoulement

d'air, non représenté en détail.

Les canaux 22 des réacteurs de sorption 20.1 et 20 2 sont reliés, par l'intermédiaire des éléments 54 et 56 de commande d'écoulement d'air, à un canal d'air 13 qui canalise un écoulement d'air débité par un ventilateur 27 Le ventilateur 27 débite normalement de l'air ambiant Dans l'exemple de réalisation des Figures la et lb, il est prévu dans le canal d'air 13 un échangeur de chaleur 28, qui reçoit les gaz d'échappement 29 pour chauffer l'écoulement d'air passant dans le canal 13 La chaleur sortant d'un moteur d'entraînement sert d'énergie d'entraînement pour le dispositif Lorsque les gaz d'échappement font défaut ou bien lorsqu'ils n'interviennent pas en quantité suffisante ou avec un niveau de température suffisant, on doit réduire la quantité de chaleur nécessaire pour une désorption

d'une autre manière, par exemple au moyen d'un brûleur.

Comme source de chaleur, on peut également utiliser la chaleur sortant d'appareils auxiliaires quelconques, par exemple des composants du groupe d'entraînement

d'un véhicule électrique.

Dans la position " 1 " des éléments 51, 53, 54, 56 de commande d'écoulement d'air, on obtient la répartition d'écoulement représentée sur la Figure la Le ventilateur 26 extrait de l'air intérieur de la cabine par l'intermédiaire du canal de sortie -9- d'air 6 et il refoule l'air sortant mélangé le cas échéant avec de l'air frais en direction du réacteur de sorption 20 1 par l'intermédiaire du canal 23 L'humidité contenue dans l'air intérieur de la cabine est absorbée dans la chambre de réaction 21.1 de façon adiabatique par un agent de sorption et la chaleur d'absorption produite est absorbée par l'écoulement d'air L'écoulement d'air chaud

et sec sort de la chambre de réaction 21 1 par l'inter-

médiaire du canal 22 et s'écoule par l'intermédiaire du canal transversal 12 dans le canal d'entrée d'air

7 de façon à pénétrer dans la cabine 10 par l'intermé-

diaire d'un évaporateur 30 Dans l'évaporateur adiaba-

tique 30, l'air est refroidi jusqu'à une limite

de refroidissement et il sert ainsi à la climatisation.

Comme indiqué sur la Figure 1, il est prévu dans le canal d'entrée d'air 7 un échangeur de chaleur 19 qui reçoit un écoulement d'air de refroidissement par l'intermédiaire d'un ventilateur 18 L'air entrant est ainsi refroidi avant l'entrée dans l'évaporateur de façon à atteindre un niveau de température

aussi bas que possible.

Avantageusement, l'air entrant est guidé en s'écoulant en croix par rapport à l'air sortant, à travers un autre échangeur de chaleur 17 L'échangeur de chaleur 17 est disposé entre l'échangeur de chaleur 19 et l'évaporateur 30; dans l'échangeur de chaleur 17, de la chaleur contenue dans l'air entrant est transmise à l'air sortant Avantageusement, l'air sortant est humidifié jusqu'à saturation grâce à la disposition d'un évaporateur additionnel 16 dans la voie d'échauffement par l'air entrant, de façon à atteindre une température de refroidissement plus basse. Les évaporateurs 16 et 30 sont alimentés -10- par une pompe commune 31 et l'excès de liquide, de préférence de l'eau, revient par l'intermédiaire d'une tubulure de retour 32 dans le réservoir de

stockage 33.

Pendant que le réacteur de sorption 20 1 fournit l'énergie de refroidissement nécessaire pour une climatisation de la cabine, le réacteur de sorption 20 2 est sollicité par un second écoulement d'air chauffé par les gaz d'échappement 29 et cet écoulement d'air est canalisé, par l'intermédiaire de l'élément de commande d'écoulement d'air 54, jusqu'au canal 22 prévu à l'extrémité 24 2 de la chambre de réaction 21 2 L'écoulement d'air chaud extrait l'humidité contenue dans l'agent de sorption et elle l'évacue par l'intermédiaire du canal 23, de l'élément 53 de commande d'écoulement d'air et du canal de décharge 9; il se produit une désorption adiabatique. Lorsque le réacteur de sorption 20 1 a atteint sa limite de charge, tous les éléments de commande d'écoulement d'air 51 à 56 sont commutés dans la position " 2 ", comme indiqué sur la Figure lb Maintenant le canal 23 du réacteur de sorption 20.2 est relié au canal de sortie d'air 6 et le canal d'entrée d'air 7 est relié au canal de décharge 22 Le réacteur de sorption 20 1 est maintenant traversé par un écoulement d'air chaud et il subit une désorption Le second écoulement d'air traverse, lors de la désorption, la chambre de réaction 21 1 en sens inverse du premier écoulement d'air intervenant

dans la phase d'absorption.

Les deux réacteurs de sorption 20 1 et 20.2 fournissent ainsi alternativement, pendant leur phase d'adsorption, l'énergie de refroidissement nécessaire pour une climatisation de la cabine 10, - 11de sorte que, au bout d'un intervalle de temps pouvant être prédéterminé, il se produira une commutation de tous les éléments de commande d'écoulement d'air 51, 53, 54 et 56 de la position " 1 " dans la position " 2 ", et inversement, de sorte que les réacteurs passeront alternativement du mode d'adsorption dans

le mode de désorption, et inversement.

Pour une commutation de tous les éléments de commande d'écoulement d'air 51, 53, 54 et 56, il peut également être avantageux d'effectuer un contrôle de la température dans le canal d'entrée d'air 7, afin que, lors d'un dépassement par défaut d'une température minimale prédéterminable de l'écoulement d'air entrant, la commutation des réacteurs soit effectuée Il peut également être judicieux de contrôler l'humidité contenue dans la chambre du réacteur effectuant l'opération d'adsorption et d'effectuer

en conséquence la commutation.

Dans les exemples de réalisation suivants des Figures 2 a à 9, on a utilisé pour désigner les parties identiques les mêmes références numériques que sur les Figures la et lb. Dans l'exemple de réalisation des Figures 2 a et 2 b, les ventilateurs d'air de refroidissement 34 et 35 sont associés aux réacteurs de sorption 20.1 et 20 2 et leur écoulement d'air de refroidissement

refroidit le réacteur correspondant 20 1 et 20 2.

Ainsi le ventilateur d'air de refroidissement du réacteur opérant dans la phase d'adsorption fonctionne d'une manière permanente, de sorte qu'on obtient une adsorption isotherme lors d'une réduction de la pression partielle H 20 Sur la Figure 2 a, pendant la phase d'adsorption du réacteur 20 1, le ventilateur d'air de refroidissement 34 fonctionne de façon permanente et sur la Figure 2 b, pendant la phase -12- d'adsorption du réacteur 20 2, le ventilateur d'air de refroidissement 35 fonctionne de façon permanente, comme le montre les flèches en trait fort représentant les écoulements d'air L'échangeur de chaleur 19 représenté sur les Figures la et lb ainsi que le ventilateur d'air de refroidissement 18 peuvent par conséquent être supprimés sur les Figures 2 a

et 2 b.

La désorption adiabatique du réacteur chargé est effectuée, en correspondance avec les Figures la et lb, au moyen d'un écoulement d'air chauffé et pour cette raison l'agent de sorption est chauffé

en correspondance à la fin de la phase de désorption.

Avantageusement par conséquent, à la fin d'une phase de désorption d'un réacteur, le ventilateur d'air de refroidissement qui lui est associé est mis en marche de façon à obtenir une diminution de température de l'agent de sorption avant le début de la phase d'adsorption Sur la Figure 2 a, le ventilateur d'air de refroidissement 35 est par conséquent mis en marche avant la commutation des réacteurs; sur la Figure 2 b, avant la commutation des réacteurs, le ventilateur d'air de refroidissement 34 est mis en marche Cela est représenté sur les Figures 2 a et 2 b par des flèches en trait mixte correspondant

aux écoulements d'air.

Dans l'exemple de réalisation des Figures 3 a et 3 b, il est prévu dans chaque chambre de réaction 21.1 ou 21 2 un échangeur de chaleur intérieur 36 1

ou 36 2, qui est noyé dans l'agent de sorption.

Comme échangeur de chaleur, il est avantageusement prévu un serpentin tubulaire 37 1 ou 37 2, ou analogue,

qui est également noyé dans l'agent de sorption.

Les côtés primaires, constitués par les serpentins tubulaires 37 1 et 37 2, des échangeurs de chaleur -13- 36.1 et 36 2 des deux réacteurs 20 1 et 20 2 sont branchés en parallèle; en outre il est prévu en parallèle aux côtés primaires le côté primaire 38 d'un échangeur de chaleur extérieur 39, qui est sollicité par un écoulement d'air chaud 40, notamment

par les gaz d'échappement du véhicule automobile.

Les côté primaires 37 1 et 37 2 des échangeurs de chaleur 36 1 et 36 2 peuvent être isolés du côté primaire 38 de l'échangeur de chaleur extérieur par l'intermédiaire de vannes 41 1 et 21 2, cela pour la raison que seulement l'échangeur de chaleur 36.1 ou 36 2 du réacteur chargé 20 1 ou 20 2 sera mis en service de façon à produire une désorption isotherme de cette manière Le réacteur se trouvant dans la phase de désorption sera en outre sollicité comme cela a déjà été décrit pour les exemples de réalisation des Figures 1 et 2 -, par l'intermédiaire du canal d'air 13, par un écoulement d'air produit par un ventilateur 27, qui extrait l'eau vaporisée

par l'intermédiaire du canal de décharge d'air 9.

Sur la Figure 3 a, le réacteur de sorption 20.2 est soumis à une désorption isothermique par chauffage par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 36 2 et par passage d'un écoulement d'air introduit par l'intermédiaire du canal 13 alors que, sur la Figure 3 b, l'échangeur de chaleur 36 1 chauffe le zéolithe dans le réacteur 20 1 et l'humidité vaporisée est évacuée par l'écoulement d'air introduit par l'intermédiaire du canal 13 Egalement dans cet exemple de réalisation, la désorption s'effectue

dans un sens d'écoulement opposé à l'adsorption.

Pour obtenir dans l'exemple de réalisation des Figures 3 a à 3 b un refroidissement suffisant de l'écoulement d'air entrant qui a été chauffé par adsorption adiabatique, il est à nouveau prévu -14- dans le canal d'entrée d'air 7 un échangeur de chaleur 19 dont le mode de fonctionnement a été expliqué ci-dessus en référence aux Figures la et lb. Dans l'exemple de réalisation des Figures 4 a et 4 b, il est prévu, à la différence de l'exemple de réalisation des Figures 3 a et 3 b et à la place des simples vannes de commutation 41 1 et 41 2,

des vannes de commutation 42 1 et 42 2 par l'intermé-

diaire desquelles le côté primaire 38 de l'échangeur de chaleur extérieur 39 est branché en parallèle aux côté primaires des échangeurs de chaleur intérieurs 36.1 et 36 2 Additionnellement, par l'intermédiaire des soupapes d'alternance 42 1 et 42 2, le côté primaire 48 d'un autre échangeur de chaleur extérieur 49 est commandé de façon à être sollicité par de l'air de refroidissement par l'intermédiaire d'un ventilateur 47 Les échangeurs de chaleur 36 1 et 36.2 sont reliés alternativement du côté primaire à l'un ou l'autre des échangeurs de chaleur extérieurs 39 et 49 Sous l'effet du refroidissement de l'agent de sorption dans un des réacteurs, il est possible de réaliser une adsorption isothermique tandis que simultanément, sous l'effet du chauffage de l'agent de sorption dans l'autre réacteur, il est possible d'obtenir une désorption isothermique, comme cela

a déjà été décrit ci-dessus.

La commutation des vannes d'alternance 42.1 et 42 2 est effectuée avantageusement en même temps que la commutation de tous les éléments 51,

53, 54 et 56 de commande d'écoulement d'air.

Il est également judicieux que l'échangeur de chaleur du réacteur en désorption soit branché, à la fin d'une phase de désorption et avant le début d'une phase d'adsorption, en parallèle à l'échangeur de chaleur du réacteur en adsorption, c'est-à-dire -15- en assurant sa liaison avec l'échangeur de chaleur

extérieur qui produit un effet de refroidissement.

En correspondance avec la représentation de la Figure 5, l'évaporateur 16 associé au canal de sortie d'air 6 peut être disposé dans le volume intérieur de la cabine 10 L'évaporateur comporte une seconde voie d'écoulement délimitée par des surfaces d'échange de chaleur et dans laquelle est canalisé un écoulement d'air 14, qui est produit par un ventilateur 15 installé dans le volume intérieur de la cabine De cette manière, il se produit un

refroidissement de l'écoulement d'air en circulation.

Dans l'exemple de réalisation de la Figure 6, l'écoulement d'air de refroidissement provenant de l'échangeur de chaleur 19 prévu pour l'air entrant peut être introduit, par l'intermédiaire d'un élément de commande d'écoulement d'air, sélectivement dans un canal d'air chaud 5 (position b des registres) et par conséquent dans le volume intérieur de la

cabine 10 ou bien il peut être évacué par l'intermé-

diaire d'une tubulure de décharge d'air 46 (position a des registres) Pour un chauffage de la cabine , l'air sec provenant du réacteur peut également être introduit directement dans la cabine 10, par exemple par l'intermédiaire du canal d'air chaud 5. La Figure 6 montre en outre un agencement avantageux des évaporateurs 16 et 30, qui sont alimentés en eau, par l'intermédiaire des vannes d'écoulement 44 et 45, par la pompe d'alimentation commune 31

à partir du réservoir de stockage 33 Par l'intermé-

diaire de la tubulure de retour 32, l'eau en excès

revient dans le réservoir 33.

Sur la Figure 7, est représenté un agencement possible de construction du dispositif conforme -16- à l'invention Il se compose d'un rotor 61 pouvant tourner autour d'un axe 60 et dans lequel sont disposés les réacteurs 20 1 et 20 2 intervenant dans les exemples de réalisation précédemment décrits Les chambres de réaction des réacteurs sont orientées dans la direction axiale du rotor et elles sont ouvertes aux extrémités axiales Les chambres de réaction remplissent avantageusement tout le volume intérieur du rotor 61 et elles sont disposées à la suite l'une de l'autre et sans jeu dans une direction circonférentielle A cet égard, chaque chambre de réaction a une section en forme de partie d'anneau,

qui s'étend dans un angle au centre de 1800 du rotor.

Les extrémités axiales des chambres de réaction sont obturées par des plaques frontales 62 et 63 solidaires du carter et dans lesquelles sont prévues des ouvertures de passage d'écoulement 64 et 65, qui correspondent aux canaux 22 et 23 des exemples de réalisation des Figures 1 à 4 Chaque ouverture de passage d'écoulement 64, 65 correspond en vue en plan à une partie de surface annulaire

de la section d'une chambre de réacteur et avantageu-

sement la partie de surface annulaire de l'ouverture

de passage d'écoulement 64, 65 a une grandeur correspon-

dant à la partie de surface annulaire d'un côté frontal d'une chambre de réacteur A cet égard, il est prévu dans l'exemple de réalisation considéré, dans chaque côté frontal, une ouverture d'entrée d'écoulement64 et une ouverture de sortie d'écoulement 65; l'ouverture d'entrée d'écoulement prévue dans la plaque frontale 63 est alors située en correspondance avec et en regarddel'ouverture de sortie d'écoulement prévue dans la plaque frontale 62 tandis que l'ouverture d'entrée d'écoulement 64 prévue dans la plaque frontale 62 est située en correspondance -17- avec et en regarddel'ouverture de sortie d'écoulement prévue dans la plaque frontale 63 La chambre de réaction d'un réacteur de sorption établit ainsi une communication d'écoulement, étanche dans une large mesure, entre une ouverture d'entrée d'écoulement prévue dans la plaque frontale 63 du rotor et une ouverture de sortie d'écoulement 65 prévue dans

la plaque frontale 62 du rotor, et inversement.

L'ouverture d'entrée d'écoulement 64 est reliée au canal de sortie d'air 6 tandis que l'ouverture de sortie d'écoulement 65 est reliée au canal de décharge d'air 9; en correspondance, l'ouverture de sortie d'écoulement prévue dans la plaque frontale 63 est reliée au canal d'entrée d'air 7 tandis que l'ouverture d'entrée d'écoulement de la plaque frontale

63 est reliée au canal de guidage d'air 13.

Pour être assuré d'obtenir un refroidissement continu dans le cas d'un agencement comportant deux réacteurs de sorption, le rotor 61 peut être entraîné en rotation à une vitesse fixe prédéterminée ou bien, au bout d'intervalles de temps prédéterminables, il peut être brusquement tourné de 1800 de façon que le réacteur qui a été désorbé constitue une communication d'écoulement entre le canal de sortie d'air 6 et le canal d'entrée d'air 7 et que le réacteur chargé constitue une communication d'écoulement entre le canal de guidage d'air 13 et le canal de décharge d'air 9 Avec l'agencement représenté, il est possible d'obtenir un écoulement d'air quasiment continu entre le canal de sortie d'air 6 et le canal d'entrée d'air 7 de façon à pouvoir effectuer une

climatisation continue d'une cabine.

Sur la Figure 8 est représenté un autre exemple de réalisation d'un rotor 61, qui comporte un grand nombre de chambres de réaction 20 1 à 20 12, -18- qui sont disposées l'une à côté de l'autre sans jeu dans une direction circonférentielle et qui comportent chacune des côtés frontaux axiaux ayant à peu près une forme de secteur circulaire et qui sont recouverts en commun par les plaques frontales du rotor Les chambres de réaction sont séparées l'une de l'autre par des parois radiales fixes 43 de façon à empêcher une transmission de chaleur ou une transmission d'humidité entre les réacteurs adjacents à l'agent de sorption et également à empêcher un mélange de l'agent de sorption dans des réacteurs adjacents. Les sections de passage d'écoulement dans les ouvertures prévues dans les plaques frontales peuvent être adaptées, en grandeur et en forme, au côté frontal en forme de secteur des chambres de réaction 20 1 à 20 12; avantageusement, les ouvertures de passage d'écoulement sont cependant plus grandes qu'un côté frontal axial d'un réacteur 20 1 à 20 12 de sorte que plusieurs réacteurs relient entre eux les canaux en servant de communication d'écoulement Le rotor 61 est entraîné à une vitesse constante dans un sens de rotation 66 de sorte que des réacteurs sont disponibles en continu pour une

adsorption et une désorption Une énergie de redroidis-

sement uniforme est disponible en permanence pour

une climatisation de la cabine.

Pour éviter une éjection axiale de l'agent de sorption, chaque côté frontal axial est recouvert par un disque de filtrage 67 à grosses mailles, qui est maintenu avantageusement sur les parois 43. Sur la Figure 9 est représenté schématiquement l'agencement d'un réacteur de sorption rotatif conforme à la Figure 7 L'échangeur de chaleur 19 disposé -19 dans le canal d'admission d'air 7 est refroidi par l'intermédiaire du ventilateur 27, dont l'écoulement

d'air sortant est canalisé, après la sortie de l'échan-

geur de chaleur 19, directement jusqu'à l'échangeur de chaleur 28 sollicité par les gaz d'échappement de façon à arriver ensuite, par l'intermédiaire du canal de guidage d'air 13, dans le réacteur de

sorption rotatif.

En dehors d'un agencement de chambres de réaction 20 1 à 20 12, disposées l'une à la suite

de l'autre sans jeu dans une direction circonféren-

tielle, conformément à la Figure 8, il peut être avantageux de disposer à l'intérieur du rotor une structure en nids d'abeilles, qui se compose d'un zéolithe Pour obtenir une plus grande résistance, la structure en nids d'abeilles peut également être constituée d'un métal recouvert de zéolithe, d'une façon analogue au revêtement en platine des alvéoles d'un catalyseur de gaz d'échappement de véhicules

automobiles.

-20-

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif pour chauffer et/ou refroidir une cabine ( 10), notamment un habitacle d'un véhicule automobile, comportant respectivement un canal d'entrée d'air ( 7) relié à la cabine ( 10) et un canal de sortie d'air ( 6) ainsi qu'un réacteur de sorption ( 20 1, 20 2) pourvu d'une chambre de réaction ( 21 1, 21.2), qui contient un agent de sorption comme un zéolithe ou analogue, et o un écoulement d'air, pénétrant dans la chambre de réaction ( 21 1, 21 2) par l'intermédiaire d'un canal ( 23) et sortant de

cette chambre de réaction ( 21 1, 21 2) par l'intermé-

diaire d'un canal ( 22), reçoit de la chaleur d'absorption, pendant la phase d'adsorption du réacteur ( 20 1, 20 2), en cédant de l'humidité et est introduit, par l'intermédiaire d'un humidificateur ( 30) et du canal d'admission d'air ( 7), dans la cabine ( 10) comme un courant d'air de refroidissement ou bien constitue un courant d'air de chauffage d'un écoulement d'air chaud introduit dans la cabine ( 10), l'humidité absorbée dans la phase d'adsorption

étant cédée dans la phase de désorption du réacteur ( 20.

1., 20 2) du courant d'air avec apport de chaleur, caractérisé en ce qu'il est prévu à côté du premier réacteur de sorption au moins un second réacteur de sorption ( 20 1, 20 2) et en ce qu'un premier écoulement d'air recevant la chaleur d'adsorption traverse alternativement le premier ou le second réacteur ( 20 1, 20 2) et simultanément un second

écoulement d'air évacuant l'humidité traverse alternati-

vement le second ou le premier réacteur ( 20 2, 20 1).

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la canalisation des écoulements d'air, les canaux de guidage d'air sont associés à des éléments de commande d'écoulement -21-

d'air ( 51, 53, 54, 56).

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux ( 22) aboutissant à une extrémité ( 24 1, 24 2) des chambres de réaction ( 21 1, 21 2) et les canaux ( 23) aboutissant à l'autre extrémité ( 25 1, 25 2) des chambres de réaction ( 21 1, 21 2) sont reliés entre eux par l'intermédiaire de canaux transversaux ( 11, 12) et d'éléments respectifs de commande d'écoulement d'air ( 51, 53, 54, 56), le canal d'entrée d'air ( 7) étant relié à un canal transversal et un canal de décharge d'air ( 9) étant relié à l'autre canal transversal ( 11), et en ce que respectivement un canal ( 23) des chambres de réaction ( 21 1, 21 2) est relié, par l'intermédiaire des éléments ( 51, 53) de commande d'écoulement d'air au canal de sortie d'air ( 6)et l'autre canal respectif ( 22) des chambres de réaction ( 21 1, 21 2) est relié, par l'intermédiaire des éléments ( 54, 56) de commande d'écoulement d'air, à un canal de guidage d'air ( 13) pour le second écoulement d'air.

4 Dispositif selon une des revendications

2 et 3, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le canal d'entrée d'air ( 7) un échangeur de chaleur ( 19) parcouru par un courant d'air de refroidissement et dont l'écoulement d'air évacuant la chaleur est avantageusement introduit dans la cabine ( 10) par

l'intermédiaire d'un canal d'air chaud ( 5).

Dispositif selon une des revendications

2 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le canal de sortie d'air ( 6) un évaporateur ( 30) disposé

avantageusement dans la cabine ( 10).

6 Dispositif selon une des revendications

2 à 5, caractérisé en ce que le second écoulement d'air est un écoulement d'air avantageusement chauffé -22-

par les gaz d'échappement du véhicule automobile.

7 Dispositif selon une des revendications

2 à 6, caractérisé en ce que les réacteurs ( 20 1, 20.2) sont parcourus par un écoulement d'air de refroidissement au moins dans la phase d'adsorption et à la façon d'un échangeur de chaleur (Fig 2 a, 2 b).

8 Dispositif selon une des revendications

2 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu dans les chambres de réaction ( 21 1, 21 2) un échangeur de chaleur intérieur ( 36 1, 36 2), qui peut être relié du côté primaire à un échangeur de chaleur extérieur

( 39) (Fig 3 a, 3 b; 4 a, 4 b).

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur intérieurs ( 36) des chambres de réaction ( 21 1, 21.2) sont reliés en parallèle du côté primaire et peuvent être reliés, par l'intermédiaire de vannes ( 41 1,41 2) alternativement au circuit primaire ( 38) d'un échangeur de chaleur extérieur commun

( 39) (Fig 3 a, 3 b).

Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le côté secondaire de l'échangeur

de chaleur extérieur ( 39) est sollicité par un écoule-

ment d'air chaud ( 40), notamment par les gaz d'échappe-

ment du véhicule automobile, et l'échangeur de chaleur intérieur ( 36 1, 36 2) des chambres de réaction ( 21 1, 21 2) est relié à l'échangeur de chaleur

extérieur ( 39), qui est parcouru par le second écoule-

ment d'air.

11 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le côté secondaire de l'échangeur de chaleur extérieur ( 49) est parcouru par un écoulement d'air de refroidissement et l'échangeur de chaleur intérieur ( 36 1, 36 2) des chambres de réaction -23- ( 21 1, 21 2) est relié à l'échangeur de chaleur extérieur ( 49), qui est parcouru par le premier

écoulement d'air.

12 Dispositif selon une des revendications

10 et 11, caractérisé en ce qu'il est prévu deux échangeurs de chaleur extérieurs ( 39, 49), qui peuvent être reliés alternativement, par l'intermédiaire de vannes d'alternance ( 42 1, 42 2),: l'un ou l'autre des échangeurs de chaleur intérieurs

( 36 1, 36 2) (Fig 4 a, 4 b).

13 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les réacteurs ( 20 1, 20 2) constituent un rotor ( 61) en forme de tambour et leurs chambres de réaction ( 21 1, 21 2) sont traversées par l'air dans la direction axiale du rotor ( 61), les chambres de réaction ( 20 1, 20 2) étant fermées aux deux extrémités axiales du rotor ( 61) par des plaques frontales ( 62, 63) solidaires du carter et qui comportent des ouvertures d'entrée ( 64) et des ouvertures de sortie ( 65) pour le premier et le second écoulement d'air, ces ouvertures s'étendant sur une partie du pourtour des plaques frontales

(Fig 7).

14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le côté frontal axial d'une chambre de réaction ( 20 1, 20 2) a la forme d'une

partie de surface annulaire.

Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la partie de surface annulaire d'une ouverture de passage d'écoulement ( 64, 65) située dans une plaque frontale ( 62, 63) est d'une grandeur correspondant à la partie de surface annulaire

d'un côté frontal de chambre de réaction.

16 Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la partie de surface annulaire -24- d'une ouverture de passage d'écoulement ( 64, 65) est plus grande qu'un côté frontal axial d'une chambre

de réacteur ( 20 1 à 20 12).

17 Dispositif selon une des revendications

13 à 16, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le rotor ( 61) un grand nombre de réacteurs ( 20 1

à 20 12) (Fig 8).

18 Dispositif selon une des revendications

13 à 17, caractérisé en ce que les chambres de réaction ( 20 1, 20 2) se suivent l'une _ l'autre sans jeu dans la direction circonférentielle du rotor

( 61).

19 Dispositif selon une des revendications

13 à 18, caractérisé en ce qu'il est prévu dans chaque plaque frontale ( 62, 63) une ouverture d'entrée

d'écoulement ( 64) et une ouverture de sortie d'écoule-

ment ( 65) (Fig 7).

Dispositif selon une des revendications

13 à 19, caractérisé en ce que le rotor ( 61) tourne

à une vitesse constante.