FR2757256A1

FR2757256A1 - MULTI-STAGE ABSORPTION FRIGOPUM OPERATING ON A TERNARY MIXTURE

Info

Publication number: FR2757256A1
Application number: FR9615334A
Authority: FR
Inventors: Goff Pierre Le; Barbara Schwarzer; Karima Nasri; Isabelle Soide
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: WO1998026237A1; FR2757256B1

Abstract

The invention concerns a cooling pump with multistage absorption operating on a ternary mixture comprising a single-stage separator (100) consisting of a desorbing unit (130) and a condenser (110, 120), and a three-stage mixer (200) each stage comprising an evaporator (210, 220, 230) and an absorber (310, 320, 330). The single stage of the separator (100) and the three stages of the mixer (200) define four loops (10, 20, 30, 40) for circulating the working mixture in liquid form, the first loop (10) constituting an open circuit connecting the condenser (110, 120) to the evaporator (210) of the first stage, the second and third loops (20, 30) constituting closed circuits connecting the absorber (310, 320) of a stage to the evaporator (220, 230) of the next stage and the fourth loop (40) constituting a closed circuit connecting the absorber (330) of the third stage to the desorbing unit (130). Means for automatic adjustment are provided in the different loops (10, 20, 30, 40) for controlling the means (18, 28, 38; 19, 29, 39) for selective switching between the different successive loops for correcting during the operation possible positive or negative fluctuations of the flow rate and of the concentration of the working mixture in liquid phase.

Description

Domaine de la technique
La présente invention concerne une frigopompe à absorption multiétagée destinée à abaisser la température d'un fluide frigoporteur traversant un système de climatisation à usage domestique ou industriel.Technical area
The present invention relates to a multistage absorption refrigeration pump intended to lower the temperature of a refrigerant fluid passing through an air conditioning system for domestic or industrial use.

Art antérieur
Le schéma de principe d'une frigopompe à absorption monoétagée de l'art antérieur est représenté sur la figure 4.Prior art
The schematic diagram of a single-stage absorption frigopump of the prior art is shown in FIG. 4.

Une telle frigopompe 500 à absorption est constituée par l'association d'un séparateur 510 et d'un mélangeur 520. Dans le séparateur 510, qui est composé d'un évaporateur désorbeur 511 et d'un condenseur 512, un mélange de travail comportant au moins des premier et deuxième constituants de volatilités différentes est séparé en une phase riche en constituant le plus volatil (le frigorigène ou réfrigérant) et une phase pauvre. Such an absorption frigopump 500 is constituted by the association of a separator 510 and a mixer 520. In the separator 510, which is composed of an evaporator-desorber 511 and a condenser 512, a working mixture comprising at least of the first and second constituents of different volatilities is separated into a rich phase by constituting the most volatile (the refrigerant or refrigerant) and a lean phase.

La désorption dans le désorbeur 511 provoque l'évaporation du constituant le plus volatil et par conséquent l'appauvrissement du mélange en frigorigène. La vapeur ainsi produite est ensuite condensée dans le condenseur 512. Desorption in the desorber 511 causes the most volatile constituent to evaporate and consequently the mixture of refrigerant to be depleted. The vapor thus produced is then condensed in the condenser 512.

Dans le mélangeur 520, composé d'un évaporateur 521 et d'un condenseur-absorbeur 522, la phase liquide riche en frigorigène issue du condenseur 512 est ré-évaporée et sa vapeur est absorbée dans la phase pauvre liquide sortant du désorbeur 511 pour reformer la phase-mélange. Le mélange ré-enrichi en frigorigène est alors recyclé dans le séparateur 510. In the mixer 520, composed of an evaporator 521 and a condenser-absorber 522, the liquid phase rich in refrigerant coming from the condenser 512 is re-evaporated and its vapor is absorbed in the lean liquid phase leaving the desorber 511 to reform the mixing phase. The mixture re-enriched in refrigerant is then recycled in the separator 510.

Par l'opération de désorption-condensation (séparation), le niveau de température d'un flux de chaleur est diminué depuis sa source (chaleur fournie au désorbeur) jusqu'à son puits (chaleur cédée par le condenseur). Par l'opération d'évaporation-absorption (opération de mélange), le niveau de température d'un flux de chaleur est augmenté depuis sa source (chaleur foumie à l'évaporateur) jusqu'à son puits (chaleur cédée par l'absorption). By the desorption-condensation operation (separation), the temperature level of a heat flow is reduced from its source (heat supplied to the desorber) to its well (heat given off by the condenser). By the evaporation-absorption operation (mixing operation), the temperature level of a heat flow is increased from its source (heat supplied to the evaporator) to its well (heat released by absorption ).

De la chaleur, par exemple à une température de l'ordre de 240"C, est fournie au désorbeur 511 à partir d'une source de chaleur extérieure 501, telle qu'une chaudière à gaz. Dc la fraîcheur est fournie par l'évaporateur 521 à un système extérieur de climatisation 504 qui comprend un fluide frigoporteur, tel que de l'eau glycolée, dont la température est abaissée par exemple de 12"C à 7"C par échange de chaleur avec l'évaporateur 521. La chaleur excédentaire produite dans la frigopompe au niveau du condenseur 512 du séparateur 510 et de l'absorbeur 522 du mélangeur 520 est évacuée par échange de chaleur avec un fluide caloporteur (tel que de l'eau glycolée) qui peut par exemple entrer dans des échangeurs de la frigopompe à 30"C et ressortir à 350C pour être refroidi dans l'environnement extérieur 502, 503, par exemple dans une tour à circulation d'air atmosphérique. Le coefficient de performance COP de la frigopompe est défini comme le rapport entre le flux de fraîcheur produite au niveau de l'évaporateur 521 et le flux de chaleur coûteuse consommée au niveau du désorbeur 511. Heat, for example at a temperature of the order of 240 "C, is supplied to the desorber 511 from an external heat source 501, such as a gas boiler. Dc the freshness is provided by the evaporator 521 to an external air conditioning system 504 which comprises a coolant, such as glycol water, the temperature of which is lowered, for example, from 12 "C to 7" C by heat exchange with the evaporator 521. The heat excess produced in the frigopump at the level of the condenser 512 of the separator 510 and of the absorber 522 of the mixer 520 is removed by heat exchange with a heat transfer fluid (such as glycol water) which can for example enter into heat exchangers the frigopompe at 30 "C and exit at 350C to be cooled in the external environment 502, 503, for example in a tower with atmospheric air circulation. The coefficient of performance COP of the frigopompe is defined as the ratio between the flow of freshness produced at the level of the evaporator 521 and the flow of expensive heat consumed at the level of the desorber 511.

Afin d'améliorer les performances des frigopompes, il a déjà été proposé d'utiliser une colonne de rectification au sein du séparateur, notamment lorsque le mélange de travail est le mélange binaire constitué de l'ammoniac (NH3) et de l'eau (H2O). En effet, une simple désorption-condensation ne suffit pas pour bien séparer les deux constituants du mélange. Cest pourquoi il a été proposé de rectifier la vapeur afin d'obtenir une vapeur d'ammoniac (frigorigène) pure. Le procédé de rectification augmente cependant la consommation de chaleur au niveau du séparateur et rend la réalisation de la frigopompe plus coûteuse. In order to improve the performance of frigopompes, it has already been proposed to use a rectification column within the separator, in particular when the working mixture is the binary mixture consisting of ammonia (NH3) and water ( H2O). Indeed, a simple desorption-condensation is not enough to properly separate the two constituents of the mixture. This is why it has been proposed to rectify the vapor in order to obtain a pure ammonia (refrigerant) vapor. The rectification process, however, increases the heat consumption at the separator and makes the production of the frigopompe more expensive.

C'est pourquoi il a été également proposé d'utiliser comme mélange de travail un mélange ternaire dans lequel on associe au couple de constituants nécessitant l'emploi d'une colonne de rectification un tiers corps non volatil constitué par un sel ou un mélange de sels. This is why it has also been proposed to use as working mixture a ternary mixture in which is associated with the pair of constituents requiring the use of a rectification column a third non-volatile body consisting of a salt or a mixture of salts.

La mise en oeuvre de tels mélanges ternaires incluant un sel permet bien de supprimer la mise en oeuvre d'une colonne de rectification, mais nécessite de réaliser l'ensemble de la frigopompe à l'aide de matériaux relativement onéreux résistant à la corrosion du sel, tels que de l'acier inoxydable ou du graphite. The use of such ternary mixtures including a salt makes it possible to eliminate the use of a rectification column, but necessitates making the whole of the frigopompe using relatively expensive materials resistant to corrosion of the salt. , such as stainless steel or graphite.

Objet et definition de l'invention
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de réaliser une frigopompe à absorption opérant sur un mélange ternaire qui en particulier ne nécessite pas de colonne de rectification au niveau du séparateur, et qui puisse être réalisée de façon économique et offre un coefficient de performance élevé.Object and definition of the invention
The object of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks and to produce an absorption frigopump operating on a ternary mixture which in particular does not require a rectification column at the level of the separator, and which can be produced economically and offers a coefficient high performance.

Ces buts sont atteints grâce à une frigopompe à absorption multiétagée opérant sur un mélange dc travail ternaire formé d'un premier constituant présentant une première température d'ébullition, d'un deuxième constituant présentant une deuxième température d'ébullition supérieure à ladite première température d'ébullition et d'un troisième constituant pratiquement non volatil, la frigopompe comprenant un séparateur pour effectuer sur le mélange de travail des opérations de désorption-condensation provoquant une séparation des constituants du mélange de travail et un mélangeur pour effectuer par des opérations d'évaporation-absorption le mélange à nouveau des constituants du mélange de travail, l'opération de désorption entraînant une consommation de chaleur à partir d'une source d'énergie extérieure et l'opération d'évaporation provoquant un refroidissement d'un fluide frigoporteur circulant dans un circuit d'utilisation pour la production d'un froid utile,
caractérisée en ce que le séparateur comprend un étage unique comportant un désorbeur qui reçoit de la chaleur de la source d'énergie extérieure et un condenseur qui renvoie de la chaleur vers l'environnement extérieur, en ce que le mélangeur comprend un premier étage comportant un premier évaporateur et un premier absorbeur, un deuxième étage comportant un deuxième évaporateur et un deuxième absorbeur et un troisième étage comportant un troisième évaporateur et un troisième absorbeur, chacun des premier, deuxième et troisième évaporateurs recevant de la chaleur de la part du fluide caloporteur du circuit d'utilisation et chacun des premier, deuxième et troisième absorbeurs, restituant de la chaleur vers l'environnement extérieur, en ce que les premier, deuxième et troisième étages du mélangeur définissent avec l'étage unique du séparateur des première, deuxième, troisième et quatrième boucles de circulation du mélange de travail sous forme liquide, en ce que la première boucle comprend un circuit ouvert reliant le condenseur au premier évaporateur à travers un premier échangeur de chaleur parcouru également par un flux de vapeur du premier constituant circulant entre le premier évaporateur et le premicr absorbeur, en ce que la deuxième boucle comprend un circuit fermé reliant le premier absorbeur au deuxième évaporateur à travers un deuxième échangeur dc chaleur parcouru d'une part par le liquide circulant du premier absorbeur vers le deuxième évaporateur et d'autre part par le liquide circulant du deuxième évaporateur vers le premier absorbeur, en ce que la troisième boucle comprend un circuit fermé reliant le deuxième absorbeur au troisième évaporateur à travers un troisième échangeur de chaleur parcouru d'une part par le liquide circulant du deuxième absorbeur vers le troisième évaporateur et d'autre part par le liquide circulant du troisième évaporateur vers le deuxième absorbeur, en ce que la quatrième boucle comprend un circuit fermé reliant le troisième absorbeur au désorbeur à travers un quatrième échangeur de chaleur parcouru d'une part par le liquide circulant du troisième absorbeur vers le désorbeur et d'autre part par le liquide circulant du désorbeur vers le troisième absorbeur, en ce qu'une première canalisation de circulation de vapeur est prévue entre le premier évaporateur et le premier absorbeur, une deuxième canalisation de circulation de vapeur est prévue entre le deuxième évaporateur et le deuxième absorbeur et une troisième canalisation de circulation de vapeur est prévue entre le troisième évaporateur et le troisième absorbeur et en ce que des premier, deuxième, troisième et quatrième moyens de régulation automatique sont disposés respectivement dans chacune des première, deuxième, troisième et quatrième boucles pour commander des moyens de communication sélective entre les différentes boucles successives afin de corriger en fonctionnement les éventuelles fluctuations positives ou négatives des débits et des concentrations en premier constituant du mélange de travail en phase liquide.These aims are achieved by means of a multistage absorption frigopump operating on a mixture of ternary work formed of a first component having a first boiling temperature, of a second component having a second boiling temperature higher than said first temperature d boiling and of a third practically non-volatile component, the frigopompe comprising a separator for performing on the working mixture desorption-condensation operations causing separation of the constituents of the working mixture and a mixer for performing by evaporation operations -absorbing the mixture again of the constituents of the working mixture, the desorption operation causing heat consumption from an external energy source and the evaporation operation causing cooling of a refrigerant fluid circulating in a circuit of use for the production of a n useful cold,
characterized in that the separator comprises a single stage comprising a desorber which receives heat from the external energy source and a condenser which returns heat to the external environment, in that the mixer comprises a first stage comprising first evaporator and a first absorber, a second stage comprising a second evaporator and a second absorber and a third stage comprising a third evaporator and a third absorber, each of the first, second and third evaporators receiving heat from the heat transfer fluid of the operating circuit and each of the first, second and third absorbers, returning heat to the external environment, in that the first, second and third stages of the mixer define with the single stage of the separator of the first, second, third and fourth circulation loops of the working mixture in liquid form of, in that the first loop comprises an open circuit connecting the condenser to the first evaporator through a first heat exchanger also traversed by a flow of vapor of the first component circulating between the first evaporator and the first absorber, in that the second loop includes a closed circuit connecting the first absorber to the second evaporator through a second heat exchanger traversed on the one hand by the liquid circulating from the first absorber to the second evaporator and on the other hand by the liquid circulating from the second evaporator to the first absorber, in that the third loop comprises a closed circuit connecting the second absorber to the third evaporator through a third heat exchanger traversed on the one hand by the liquid flowing from the second absorber to the third evaporator and on the other hand by the liquid flowing from the third evaporator to the second absorber, in that the fourth loop includes a closed circuit connecting the third absorber to the desorber through a fourth heat exchanger traversed on the one hand by the liquid circulating from the third absorber to the desorber and on the other hand by the liquid circulating from the desorber to the third absorber , in that a first vapor circulation line is provided between the first evaporator and the first absorber, a second vapor circulation line is provided between the second evaporator and the second absorber and a third vapor circulation line is provided between the third evaporator and the third absorber and in that first, second, third and fourth means of automatic regulation are disposed respectively in each of the first, second, third and fourth loops for controlling means of selective communication between the different successive loops in order to corri manage in operation any positive or negative fluctuations in flow rates and concentrations as the first constituent of the working mixture in the liquid phase.

De façon plus particulière, le condenseur du séparateur comprend en cascade un condenseur partiel disposé au-dessus du désorbeur et un condenseur total relié au condenseur partiel par une canalisation. More particularly, the separator condenser comprises in cascade a partial condenser arranged above the desorber and a total condenser connected to the partial condenser by a pipe.

Les premier, deuxième, troisième et quatrième moyens de régulation automatique comprennent chacun un réservoir muni d'un lecteur de niveau de liquide et disposé au point bas de la boucle de circulation de liquide correspondante. The first, second, third and fourth automatic regulation means each comprise a reservoir provided with a liquid level reader and disposed at the low point of the corresponding liquid circulation loop.

Des première, deuxième et troisième canalisations de court-circuit, équipées respectivement d'une première vanne, d'une deuxième vanne et d'une troisième vanne, relient respectivement les première et deuxième boucles, les deuxième et troisième boucles et les troisième et quatrième boucles et les ouvertures des première, deuxième et troisième vannes sont commandées respectivement par les deuxième, troisième et quatrième moyens de régulation automatique de manière à assurer un fonctionnement stationnaire. First, second and third short-circuit lines, respectively equipped with a first valve, a second valve and a third valve, respectively connect the first and second loops, the second and third loops and the third and fourth loops and openings of the first, second and third valves are controlled respectively by the second, third and fourth means of automatic regulation so as to ensure stationary operation.

Selon une autre caractéristique particulière, la fngopompe comprend des premier, deuxième et troisième moyens de débordement de liquide commandés respectivement par les deuxième, troisième et quatrième moyens de régulation automatique pour assurer de façon sélective un transfert de liquide respectivement du premier absorbeur au premier évaporateur, du deuxième absorbeur au deuxième évaporateur et du troisième absorbeur au troisième évaporateur de manière à assurer un fonctionnement stationnaire. According to another particular characteristic, the fngopompe comprises first, second and third liquid overflow means controlled respectively by the second, third and fourth automatic regulation means to selectively transfer liquid respectively from the first absorber to the first evaporator, from the second absorber to the second evaporator and from the third absorber to the third evaporator so as to ensure stationary operation.

Les deuxième, troisième et quatrième boucles comprennent respectivement des première, deuxième ct troisième pompes de mise en circulation du mélange de travail liquide. The second, third and fourth loops respectively comprise first, second and third pumps for circulating the liquid working mixture.

Les deuxième, troisième et quatrième boucles comprennent respectivement des premier, deuxième et troisième filtres. The second, third and fourth loops include first, second and third filters, respectively.

Les premier, deuxième, troisième et quatrième moyens de régulation automatique comprennent chacun des moyens formant détendeur. The first, second, third and fourth means of automatic regulation each comprise regulator means.

Le premier constituant peut être de l'ammoniac tandis que le deuxième constituant peut être de l'eau ou encore une amine peu volatile. The first constituent can be ammonia while the second constituent can be water or a low volatile amine.

Le troisième constituant peut être un composé organique lourd qui peut par exemple être choisi parmi l'éthylèneglycol et le 1,4-butanediol. The third constituent can be a heavy organic compound which can, for example, be chosen from ethylene glycol and 1,4-butanediol.

Dans ce cas, la frigopompe peut être entièrement fabriquée à partir de matériaux bon marché, tels que l'aluminium, dès lors que le troisième constituant n'est pas corrosif. In this case, the frigopompe can be entirely made from inexpensive materials, such as aluminum, as long as the third constituent is not corrosive.

Selon un autre mode de réalisation possible, le premier constituant est constitué par une amine très volatile et le deuxième constituant est constitué par de l'eau. According to another possible embodiment, the first constituent consists of a very volatile amine and the second constituent consists of water.

Selon encore un autre mode de réalisation possible, le premier constituant est un composant oxygéné volatil choisi parmi les composés suivants diméthyléther, formaldéhyde, méthyléthyléther, oxyde d'éthylène, acétaldéhyde, diéthyléther, oxyde de propylène, divinyléther, méthylpropyléther, 2-propénal, acétone, éthylpropyléther, méthanol, éthanol, isopropanol, propanol. According to yet another possible embodiment, the first constituent is a volatile oxygen component chosen from the following compounds dimethyl ether, formaldehyde, methyl ethyl ether, ethylene oxide, acetaldehyde, diethyl ether, propylene oxide, divinyl ether, methylpropyl ether, 2-propenal, acetone , ethylpropyl ether, methanol, ethanol, isopropanol, propanol.

Dans ce cas, le deuxième constituant peut être de l'eau ou un composé oxygéné peu volatil tel qu'un glycol. In this case, the second constituent can be water or a low-volatile oxygenated compound such as a glycol.

Conformément à l'invention, le troisième constituant peut être un sel choisi par exemple parmi LiNO3, NaSCN et LiBr, en particulier, mais pas exclusivement, si le premier constituant est NH3 et le deuxième constituant est de l'eau. According to the invention, the third constituent can be a salt chosen for example from LiNO3, NaSCN and LiBr, in particular, but not exclusively, if the first constituent is NH3 and the second constituent is water.

Dans ce cas, selon un mode de réalisation préférentiel, le sel du mélange de travail ternaire n'est mis en circulation que dans la quatrième boucle et les éléments constitutifs de cette quatrième boucle comprenant notamment le désorbeur, le quatrième échangeur et le troisième absorbeur sont réalisés en acier inoxydable ou en graphite tandis que les éléments constitutifs des première, deuxième et troisième boucles sont en aluminium. In this case, according to a preferred embodiment, the salt of the ternary working mixture is only circulated in the fourth loop and the components of this fourth loop comprising in particular the desorber, the fourth exchanger and the third absorber are made of stainless steel or graphite while the components of the first, second and third loops are made of aluminum.

Selon un autre aspect de l'invention, le condenseur total, le premier absorbeur et le deuxième absorbeur sont juxtaposés et alignés pour former un premier sous-ensemble compact et les premier, deuxième et troisième évaporateurs sont également juxtaposés et alignés pour former un deuxième sousensemble compact. According to another aspect of the invention, the total condenser, the first absorber and the second absorber are juxtaposed and aligned to form a first compact sub-assembly and the first, second and third evaporators are also juxtaposed and aligned to form a second sub-assembly compact.

Brève descnption des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 montre le schéma détaillé d'un exemple de frigopompe à absorption conforme à l'invention comportant un séparateur à un étage et un mélangeur à trois étages,
- la figure 2 est un schéma simplifié de la frigopompe de la figure 1 faisant mieux apparaître les aspects fonctionnels,
- la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple d'architecture montrant une implantation possible pour les différents éléments constitutifs de la frigopompe de la figure 1, et
- la figure 4 est un schéma de principe d'un exemple de frigopompe monoétagée de l'art antérieur.Brief description of the drawings
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments given by way of examples, with reference to the appended drawings, in which:
FIG. 1 shows the detailed diagram of an example of an absorption frigopump according to the invention comprising a one-stage separator and a three-stage mixer,
FIG. 2 is a simplified diagram of the frigopompe of FIG. 1 showing better the functional aspects,
FIG. 3 is a perspective view of an example of architecture showing a possible layout for the various constituent elements of the frigopompe of FIG. 1, and
- Figure 4 is a block diagram of an example of a single-stage frigopump of the prior art.

Description détaillée des modes de réalisation préférentiels
Le schéma d'ensemble d'un exemple de frigopompe conforme à l'invention est représenté sur la figure 1. Les paramètres de fonctionnement, notamment des exemples de températures de sortie et d'entrée des fluides échangeant de la chaleur avec la frigopompe, ainsi que le sens des échanges thermiques, sont par ailleurs indiqués sur le schéma simplifié de la figure 2.Detailed description of the preferred embodiments
The overall diagram of an example of a frigopompe according to the invention is shown in FIG. 1. The operating parameters, in particular examples of outlet and inlet temperatures of fluids exchanging heat with the frigopump, thus that the direction of the heat exchanges, are moreover indicated on the simplified diagram of figure 2.

La frigopompe selon l'invention comprend un séparateur 100 à un seul étage qui comporte un désorbeur 130 équipé d'un circuit 131 de circulation d'un fluide caloporteur permettant d'apporter un flux de chaleur Qd en provenance d'une source d'énergie extérieure, telle que la chaudière 501 représentée sur la figure 4. The frigopompe according to the invention comprises a separator 100 with a single stage which comprises a desorber 130 equipped with a circuit 131 for circulation of a heat transfer fluid making it possible to bring a flow of heat Qd coming from an energy source exterior, such as the boiler 501 shown in FIG. 4.

Selon un mode de fonctionnement typique, la température d'entrée de fluide caloporteur du circuit 131 dans le désorbcur 130 est de 1800C et la température de sortie de ce même fluide hors du désorbeur 130 est de 1700C. Dans une enceinte 140 surmontant le désorbeur 130, un condenseur partiel 120 assure un certain reflux de liquide à partir du flux de vapeur issu du désorbeur 130 et dirigé vers une canalisation 11. Le condenseur partiel 120 restitue vers l'environnement extérieur un flux de chaleur Qcp à travers un circuit 121 dans lequel circule un fluide caloporteur classique, tel que de l'eau glycolée. Le fluide caloporteur peut par exemple entrer dans le condenseur partiel 120 à une température de 25"C et être renvoyé vers l'extérieur du condenseur partiel 120 à une température de 30"C. According to a typical operating mode, the inlet temperature of heat transfer fluid from circuit 131 into the desorber 130 is 1800C and the outlet temperature of this same fluid from the desorber 130 is 1700C. In an enclosure 140 surmounting the desorber 130, a partial condenser 120 provides a certain reflux of liquid from the flow of vapor coming from the desorber 130 and directed towards a pipe 11. The partial condenser 120 restores a heat flow to the external environment Qcp through a circuit 121 in which a conventional heat transfer fluid, such as glycol water, circulates. The heat transfer fluid can for example enter the partial condenser 120 at a temperature of 25 "C and be returned to the outside of the partial condenser 120 at a temperature of 30" C.

La vapeur issue du condenseur partiel 120 circule dans une conduite 1 1 pour traverser ensuite un condenseur total 110 au sein duquel se produit une condensation quasi-totale de la vapeur ayant traversé le condenseur total 110.The vapor coming from the partial condenser 120 circulates in a pipe 11 to then pass through a total condenser 110 within which an almost total condensation of the vapor having passed through the total condenser 110 occurs.

Le liquide issu du condenseur total 110 contient pratiquement exclusivement le premier constituant (ioulant le rôle de frigorigène ou réfrigérant) du mélange ternaire sur lequel opère la frigopompe. Cette phase liquide du réfrigérant séparé des autres constituants du mélange ternaire pénètre alors dans le mélangeur 200 qui comporte trois étages et définit avec le séparateur 100 quatre boucles de circulation de liquide de travail 10, 20, 30, 40. The liquid from the total condenser 110 contains almost exclusively the first constituent (iouling the role of refrigerant or refrigerant) of the ternary mixture on which the frigopump operates. This liquid phase of the refrigerant separated from the other constituents of the ternary mixture then enters the mixer 200 which has three stages and defines with the separator 100 four working liquid circulation loops 10, 20, 30, 40.

Le premier étage du mélangeur 200 comprend essentiellement un évaporateur 210 et un absorbeur 310, le deuxième étage du mélangeur 200 comprend essentiellement un évaporateur 220 et un absorbeur 320 et le troisième étage du mélangeur 200 comprend essentiellement un évaporateur 230 et un absorbeur 330. The first stage of the mixer 200 essentially comprises an evaporator 210 and an absorber 310, the second stage of the mixer 200 essentially comprises an evaporator 220 and an absorber 320 and the third stage of the mixer 200 essentially comprises an evaporator 230 and an absorber 330.

Les évaporateurs 210, 220, 230 comprennent chacun un circuit 211, 221, 231 de circulation d'un fluide frigoporteur qui assure le prélèvement de flux de chaleur Qe1, Qe2, Qe3 à partir d'une installation extérieure dans laquelle doit être produit du froid ou une fraîcheur utile, comme par exemple une installation de climatisation, telle que symbolisée par la référence 504 sur la figure 4. Le fluide frigoporteur peut pénétrer dans les évaporateurs 210, 220, 230 à une température de l'ordre de 12"C et ressortir de ces évaporateurs à une température par exemple de 7"C. The evaporators 210, 220, 230 each include a circuit 211, 221, 231 for circulation of a coolant which ensures the removal of heat flow Qe1, Qe2, Qe3 from an external installation in which cold must be produced or a useful freshness, such as for example an air conditioning installation, as symbolized by the reference 504 in FIG. 4. The coolant can penetrate the evaporators 210, 220, 230 at a temperature of the order of 12 "C and leave these evaporators at a temperature for example of 7 "C.

Les absorbeurs 310, 320, 330 comprennent de façon similaire chacun un circuit 311, 321, 331 de circulation d'un fluide caloporteur qui assure l'évacuation de flux de chaleur Qa1, Qa2, Qa3 vers un environnement extérieur tel qu'une tour munie de moyens de refroidissement par l'air atmosphérique. Le fluide caloporteur peut pénétrer dans les absorbeurs 310, 320, 330 à une température de l'ordre de 25"C et ressortir de ces absorbeurs à une température de l'ordre de 30"C. The absorbers 310, 320, 330 each similarly comprise a circuit 311, 321, 331 for circulation of a heat transfer fluid which ensures the evacuation of heat flows Qa1, Qa2, Qa3 to an external environment such as a tower provided means of cooling by atmospheric air. The heat transfer fluid can penetrate the absorbers 310, 320, 330 at a temperature of the order of 25 "C. and exit from these absorbers at a temperature of the order of 30" C.

Une première boucle 10 de circulation de liquide est incomplète ou de type ouvert et comprend essentiellement des canalisations 12, 13, 14 de circulation de liquide entre la sortie du condenseur 110 et l'entrée de l'évaporateur 210. Le premier constituant (réfrigérant) du mélange de travail constitue la quasi-totalité du liquide issu du condenseur total 110 de sorte que cette phase liquide est pratiquement entièrement vaporisée dans l'évaporateur 210 du premier étage du mélangeur et la vapeur issue de l'évaporateur 210 est amenée par des canalisations 15, 16, 17 à l'entrée de l'absorbcur 310. Il n'est ainsi pas nécessaire de refermer la première boucle 10 en prévoyant une réinjection dans le séparateur 100 de l'excédent de liquide non évaporé dans l'évaporateur 210, contrairement à des frigopompes traditionnelles. A first liquid circulation loop 10 is incomplete or of the open type and essentially comprises pipes 12, 13, 14 for liquid circulation between the outlet of the condenser 110 and the inlet of the evaporator 210. The first component (refrigerant) of the working mixture constitutes almost all of the liquid coming from the total condenser 110 so that this liquid phase is practically entirely vaporized in the evaporator 210 of the first stage of the mixer and the vapor coming from the evaporator 210 is supplied by pipes 15, 16, 17 at the entrance to absorbcur 310. It is therefore not necessary to close the first loop 10 by providing for reinjection into the separator 100 of the excess liquid not evaporated in the evaporator 210, unlike traditional frigopompes.

Un régulateur-détendeur 205 est interposé entre les lignes 12 et 13 de circulation de liquide de la boucle 10. Un échangeur de chaleur 201 est interposé entre les canalisations 13 et 14 pour assurer un échange de chaleur avec le flux de vapeur circulant entre l'évaporateur 210 et l'absorbeur 310 à travers ces canalisations 15, 16, 17. Une vanne de régulation 261 est interposée sur la canalisation 14 d'amenée du liquide à l'évaporateur 210. A regulator-regulator 205 is interposed between the lines 12 and 13 of circulation of liquid of the loop 10. A heat exchanger 201 is interposed between the pipes 13 and 14 to ensure a heat exchange with the flow of vapor circulating between the evaporator 210 and the absorber 310 through these pipes 15, 16, 17. A control valve 261 is interposed on the pipe 14 for supplying the liquid to the evaporator 210.

Une deuxième boucle 20 de circulation de liquide est complète et constitue une boucle fermée comprenant essentiellement des canalisations 21, 22 de circulation de liquide de travail entre l'absorbeur 310 et l'évaporateur 220. Des canalisations 23 à 26 assurent le retour d'un flux de liquide de travail entre la sortie de l'évaporateur 220 et l'entrée de l'absorbeur 310. Un régulateur-détendeur 206 est interposé entre les canalisations 23 et 24. Une pompe 241 et un filtre 252 sont par ailleurs interposés entre la canalisation raccordée au régulateur-détendeur 206 et la canalisation 25. Un échangeur de chaleur 202 est parcouru d'une part par le liquide circulant de l'absorbeur 310 vers l'évaporateur 220 dans les canalisa tions 21, 22 et d'autre part par le liquide circulant de l'évaporateur 220 vers l'absorbeur 310 par les lignes 24 à 26. Une vanne de régulation 262 est interposée sur la canalisation 262. A second liquid circulation loop 20 is complete and constitutes a closed loop essentially comprising pipes 21, 22 for circulation of working liquid between the absorber 310 and the evaporator 220. Lines 23 to 26 ensure the return of a flow of working liquid between the outlet of the evaporator 220 and the inlet of the absorber 310. A regulator-expansion valve 206 is interposed between the pipes 23 and 24. A pump 241 and a filter 252 are also interposed between the pipe connected to regulator-regulator 206 and pipe 25. A heat exchanger 202 is traversed on the one hand by the liquid flowing from the absorber 310 to the evaporator 220 in the pipes 21, 22 and on the other hand by the liquid flowing from the evaporator 220 to the absorber 310 via lines 24 to 26. A control valve 262 is interposed on the pipe 262.

Une troisième boucle 30 de circulation de liquide de travail constituant une boucle fermée est semblable à la deuxième boucle 20 et comprend essentiellement des canalisations 31, 32 de circulation de liquide de travail entre l'absorbeur 320 et l'évaporateur 230 ainsi que des canalisations 33 à 36 assurant le retour d'un flux de liquide de travail entre la sortie de l'évaporateur 230 et l'entrée de l'absorbeur 320. A third working liquid circulation loop 30 constituting a closed loop is similar to the second loop 20 and essentially comprises pipes 31, 32 for circulation of working liquid between the absorber 320 and the evaporator 230 as well as pipes 33 to 36 ensuring the return of a flow of working liquid between the outlet of the evaporator 230 and the inlet of the absorber 320.

Un régulateur-détendeur 207, une pompe 242, un filtre 253, un échangeur de chaleur 203 et une vanne 263 sont semblables aux éléments correspondants 206, 241, 252, 202 et 262 de la boucle 20 et peuvent être disposés par rapport aux canalisations 31 à 36 de la même manière que les éléments 206, 241, 252, 202 et 262 par rapport aux canalisations 21 à 26. La réalisation technique peut ainsi être simplifiée du fait que, sur le plan matériel, les boucles 20 et 30 peuvent être réalisées de façon identique. A regulator-regulator 207, a pump 242, a filter 253, a heat exchanger 203 and a valve 263 are similar to the corresponding elements 206, 241, 252, 202 and 262 of the loop 20 and can be arranged relative to the pipes 31 to 36 in the same way as the elements 206, 241, 252, 202 and 262 with respect to the pipes 21 to 26. The technical realization can thus be simplified by the fact that, on the material level, the loops 20 and 30 can be produced identically.

La vapeur issue de l'évaporateur 220 est elle-même envoyée par une canalisation 27, qui peut prendre naissance au niveau du régulateur-détendeur 206, vers l'entrée de l'absorbeur 320. De façon similaire, la vapeur issue de l'évapora teur 230 est envoyée par une canalisation 37, qui peut prendre naissance au niveau du régulateur-détendeur 207, vers l'entrée de l'absorbeur 330. The vapor from the evaporator 220 is itself sent through a line 27, which can originate at the regulator-regulator 206, towards the inlet of the absorber 320. Similarly, the vapor from the evaporator 230 is sent via a pipe 37, which can originate at the regulator-regulator 207, towards the inlet of the absorber 330.

Une quatrième boucle 40 de circulation de liquide constituant une boucle fermée comprend essentiellement des canalisations 41 à 44 de circulation de liquide de travail entre l'absorbeur 330 du troisième étage du mélangeur 200 et le désorbeur 130 du séparateur 100, ainsi que des canalisations 45, 46 de circulation de liquide de travail entre la sortie du désorbeur 130 et l'entrée de l'absorbeur 330. Un régulateur-détendeur 208 est interposé entre les canalisations 41 et 42. Une pompe 243 est interposée entre les canalisations 42 et 43. Un filtre 251 peut être disposé par exemple sur la canalisation 45 et une vanne de régulation 264 peut être disposée par exemple sur la ligne 46. Un échangeur de chaleur 204 est parcouru d'une part par le liquide circulant du désorbeur 130 vers l'absorbeur 330 et d'autre part par le liquide circulant de l'absorbeur 330 vers le désorbeur 130. A fourth liquid circulation loop 40 constituting a closed loop essentially comprises pipes 41 to 44 for circulating working liquid between the absorber 330 of the third stage of the mixer 200 and the desorber 130 of the separator 100, as well as pipes 45, 46 for circulation of working liquid between the outlet of the desorber 130 and the inlet of the absorber 330. A regulator-expander 208 is interposed between the pipes 41 and 42. A pump 243 is interposed between the pipes 42 and 43. A filter 251 can be placed for example on the pipe 45 and a regulating valve 264 can be placed for example on the line 46. A heat exchanger 204 is traversed on the one hand by the liquid flowing from the desorber 130 to the absorber 330 and on the other hand by the liquid flowing from the absorber 330 to the desorber 130.

Afin d'expliciter le fonctionnement de la frigopompe illustrée sur les figures 1 et 2, on prendra le cas d'un fluide de travail constitué par un mélange ternaire comprenant un réfrigérant constitué par de l'ammoniac (NH3), un absorbant constitué par de l'eau (H2O) ayant un point d'ébullition supérieur à celui de l'ammoniac, et un tiers corps constitué par un sel non volatil qui permet de diminuer la pression de vapeur, donc de supprimer le besoin de rectification au niveau du séparateur 100 et ainsi d'augmenter le coefficient de performance (COP) de la frigopompe. In order to explain the operation of the frigopompe illustrated in FIGS. 1 and 2, we will take the case of a working fluid constituted by a ternary mixture comprising a refrigerant constituted by ammonia (NH3), an absorbent constituted by water (H2O) having a boiling point higher than that of ammonia, and a third body consisting of a non-volatile salt which makes it possible to reduce the vapor pressure, therefore eliminating the need for rectification at the level of the separator 100 and thus increase the coefficient of performance (COP) of the frigopompe.

L'adjonction d'un tiers corps constitué d'un sel non volatil mais par nature corrosif ne s'avère pas pénalisante pour la réalisation de la frigopompe dès lors qu'elle permet d'intégrer un troisième étage dans le mélangeur 200 et que, selon un aspect de l'invention, ce sel n'est ajouté au mélange binaire NH3-H2O que dans la quatrième boucle 40 qui relie l'absorbeur 330 du troisième étage (étage haute pression) du mélangeur 200 au désorbeur 130 du séparateur 100. Dès lors, les trois boucles 10, 20, 30 qui ne contiennent que le mélange binaire eau/ammoniac peuvent être réalisées selon des techniques bon marché, les éléments constitutifs de ces boucles 10, 20, 30 pouvant être réalisés par exemple en aluminium ou alliage d'aluminium. Seuls les éléments de la quatrième boucle 40 doivent être réalisés en un matériau résistant à la corrosion par les solutions salines et peuvent être réalisés par exemple en acier inoxydable ou en graphite. The addition of a third body made up of a non-volatile salt, but by nature corrosive, does not prove to be penalizing for the production of the frigopompe since it allows to integrate a third stage in the mixer 200 and that, according to one aspect of the invention, this salt is added to the NH3-H2O binary mixture only in the fourth loop 40 which connects the absorber 330 of the third stage (high pressure stage) of the mixer 200 to the desorber 130 of the separator 100. Consequently, the three loops 10, 20, 30 which contain only the binary water / ammonia mixture can be produced according to inexpensive techniques, the constituent elements of these loops 10, 20, 30 can be produced for example from aluminum or an alloy aluminum. Only the elements of the fourth loop 40 must be made of a material resistant to corrosion by saline solutions and can be made, for example, of stainless steel or graphite.

A titre d'exemple, on peut choisir comme sel constitutif du tiers corps devant être ajouté au mélange binaire NH3 - H2O dans la boucle 40 du bromure de lithium (LiBr), du nitrate de lithium (LiNO3) ou encore du thiocyanate de sodium (NaSCN). As an example, one can choose as the constituent salt of the third body to be added to the binary mixture NH3 - H2O in the loop 40 of lithium bromide (LiBr), lithium nitrate (LiNO3) or sodium thiocyanate ( NaSCN).

Dans les trois étages du mélangeur 200 de la frigopompe selon l'invention, le liquide qui sort de l'absorbeur d'un étage entre dans l'évaporateur de l'étage voisin, qui opère à plus haute pression. Le boucles 10, 20, 30, 40 sont pour l'essentiel indépendantes et peuvent ainsi contenir des liquides de compositions différentes. Les boucles 10, 20, 30, 40 sont reliées les unes aux autres essentiellement par des débits de vapeur et, de façon complémentaire, comprennent cependant des moyens de communication sélective qui seront explicités plus loin et permettent d'obtenir un régime stationnaire satisfaisant en corrigeant en fonctionnement les éventuelles fluctuations positives ou négatives des débits et des concentrations en réfrigérant du mélange de travail en phase liquide. In the three stages of the mixer 200 of the frigopump according to the invention, the liquid which leaves the absorber of one stage enters the evaporator of the neighboring stage, which operates at higher pressure. The loops 10, 20, 30, 40 are essentially independent and can therefore contain liquids of different compositions. The loops 10, 20, 30, 40 are connected to each other essentially by steam flow rates and, in addition, however, include selective communication means which will be explained below and allow a satisfactory steady state to be obtained by correcting during operation, any positive or negative fluctuations in the flow rates and concentrations of refrigerant in the working mixture in the liquid phase.

Avec l'exemple d'un mélange ternaire NH3-H2O-sel où le sel n'est introduit que dans la quatrième boucle 40, dans la première boucle de circulation 10, le liquide quasi-pur en ammoniac (98 % à 99 %) sort du condenseur 120, 110 et passe dans l'évaporateur 210 du premier étage du mélangeur 200, où la quasi-totalité du liquide s'évapore. La vapeur et le liquide résiduel à la sortie de l'évaporateur 210 ne sont pas séparés, mais amenés ensemble par les canalisations 15, 16, 17 vers l'absorbeur 310. Le liquide sortant du condenseur total 110 est refroidi dans l'échangeur intermédiaire 201 par le mélange liquide-vapeur (à plus de 95 % de vapeur) prélevé à la Sortie de l'évaporateur 210. Le liquide est passé par la vanne de détente 261 après sa sortie de l'échangeur 201 et avant son entrée dans l'évaporateur 210. With the example of a ternary NH3-H2O-salt mixture where the salt is introduced only in the fourth loop 40, in the first circulation loop 10, the liquid almost ammonia (98% to 99%) leaves the condenser 120, 110 and passes into the evaporator 210 of the first stage of the mixer 200, where almost all of the liquid evaporates. The vapor and the residual liquid at the outlet of the evaporator 210 are not separated, but brought together by the pipes 15, 16, 17 to the absorber 310. The liquid leaving the total condenser 110 is cooled in the intermediate exchanger 201 by the liquid-vapor mixture (with more than 95% of vapor) sampled at the outlet of the evaporator 210. The liquid is passed through the expansion valve 261 after it leaves the exchanger 201 and before it enters the evaporator 210.

Dans la deuxième boucle 20 de circulation du mélange de travail, qui est une boucle fermée opérant sur le mélange NH3-H2O, le mélange liquide provenant de l'évaporateur 220 du deuxième étage se ré-enrichit en réfrigérant (NH3) au niveau de l'absorbeur 310 du premier étage. Ce liquide riche en NH3 va ensuite se ré-appauvrir dans l'évaporateur 220. Dans l'échangeur intermédiaire 202, le liquide riche sortant de l'absorbeur 310 est réchauffé par le liquide pauvre sortant de l'évaporateur 220. Le liquide riche passe par la vanne de détente 262 entre l'échangeur 202 et l'entrée dans l'évaporateur 220. In the second loop 20 of circulation of the working mixture, which is a closed loop operating on the NH3-H2O mixture, the liquid mixture coming from the evaporator 220 of the second stage is re-enriched in refrigerant (NH3) at the level of the absorber 310 of the first stage. This liquid rich in NH3 will then re-deplete in the evaporator 220. In the intermediate exchanger 202, the rich liquid leaving the absorber 310 is heated by the poor liquid leaving the evaporator 220. The rich liquid passes by the expansion valve 262 between the exchanger 202 and the inlet to the evaporator 220.

Le fonctionnement de la troisième boucle 30 est scmblable à celui de la deuxième boucle. The operation of the third loop 30 is scmblable to that of the second loop.

Dans la quatrième boucle de circulation 40, le mélange liquide ternaire s enrichit dans l'absorbeur 330 du troisième étage du mélangeur 200 pour ensuite se ré-appauvrir en réfrigérant dans le désorbeur 130 du séparateur 100. Dans l'échangeur intermédiaire 204, le liquide riche sortant de l'absorbeur 330 est réchauffé par le liquide pauvre en réfrigérant sortant du désorbeur 130. Le liquide pauvre est passé par la vanne de détente 264 avant d'entrer dans l'absorbeur 330. In the fourth circulation loop 40, the ternary liquid mixture is enriched in the absorber 330 of the third stage of the mixer 200 and then becomes depleted in refrigerant in the desorber 130 of the separator 100. In the intermediate exchanger 204, the liquid rich leaving the absorber 330 is heated by the lean liquid in refrigerant leaving the desorber 130. The lean liquid is passed through the expansion valve 264 before entering the absorber 330.

L'eau contenue dans la vapeur sortant du désorbeur 130 est éliminée par une condensation partielle dans le condenseur partiel 120, de telle sorte qu'il est fourni à la canalisation 11 une vapeur d'ammoniac quasi-pur qui va se condenser dans le condenseur total 110.The water contained in the vapor leaving the desorber 130 is eliminated by partial condensation in the partial condenser 120, so that there is supplied to the pipe 11 a vapor of quasi-pure ammonia which will condense in the condenser total 110.

A titre d'exemple de conditions opératoires, on peut considérer le cas d'un mélange ternaire qui dans la boucle 40 contient au niveau du désorbeur 130 une solution aqueuse de bromure de lithium dans le rapport LiBr/H20 = 3/2, et de l'ammoniac dans une proportion de 34 %. La vapeur qui s'échappe de ce mélange ternaire en Sortie du désorbeur contient 88 % de NH3. Le condenseur partiel 120 fait refluer 27 % de cette vapeur sous forme de liquide riche en eau. Finalement, la vapeur qui sort du condenseur partiel contient 99 % de NH3. Elle est complètement condensée dans le condenseur total 110, puis introduite dans l'évaporateur 210 d'où il sort un fluide qui est un mélange liquide-vapeur avec 95 % de vapeur. As an example of operating conditions, we can consider the case of a ternary mixture which in the loop 40 contains at the desorber 130 an aqueous solution of lithium bromide in the ratio LiBr / H20 = 3/2, and 34% ammonia. The vapor which escapes from this ternary mixture at the outlet of the desorber contains 88% NH3. The partial condenser 120 causes 27% of this vapor to flow back in the form of a liquid rich in water. Finally, the vapor that leaves the partial condenser contains 99% NH3. It is completely condensed in the total condenser 110, then introduced into the evaporator 210 from which it leaves a fluid which is a liquid-vapor mixture with 95% of vapor.

Les boucles 20 et 30 ne contiennent que le mélange binaire eau/ ammoniac. La vapeur qui entre dans la boucle 20 par la canalisation 17 contient un très faible pourcentage d'eau tandis que la vapeur qui sort de la boucle 20 par la canalisation 27 ne contient pas d'eau du tout. La boucle 20 pourrait donc s'enrichir progressivement en eau lors du fonctionnement. Loops 20 and 30 contain only the binary water / ammonia mixture. The steam entering the loop 20 through the line 17 contains a very small percentage of water while the steam leaving the loop 20 through the line 27 contains no water at all. The loop 20 could therefore gradually enrich with water during operation.

La vapeur qui entre dans la boucle 30 et celle qui sort de cette boucle, c est-à-dire la vapeur circulant dans la canalisation 27 et celle circulant dans la canalisation 37, sont de l'ammoniac pur. The vapor which enters the loop 30 and that which leaves this loop, that is to say the vapor circulating in the line 27 and that circulating in the line 37, are pure ammonia.

Ces légères différences de composition des phases entre les boucles 10, 20 et 30 se traduisent par de légères différences de débits qui, selon l'invention, sont corrigées en régime stationnaire grâce à des circuits de communication sélective entre boucles, qui permettent, à côté des flux de vapeur, de transférer ponctuellement de petites quantités de liquide entre boucles adjacentes 10, 20; 20, 30;30,40. These slight differences in the composition of the phases between loops 10, 20 and 30 result in slight differences in flow rates which, according to the invention, are corrected in steady state by means of selective communication circuits between loops, which allow, alongside steam flows, to transfer small quantities of liquid between adjacent loops 10, 20 punctually; 20, 30; 30.40.

Des moyens de régulation automatique sont disposés dans chacune des boucles 10, 20, 30, 40 pour commander des moyens de communication sélective entre les différentes boucles successives 10, 20, 30, 40. Ces moyens de régulation automatique peuvent être constitués par les régulateurs-dctendeurs 205 à 208 qui peuvent en particulier comprendre chacun un réservoir muni d'un lecteur de niveau de liquide et disposé au point bas de la boucle de circulation de liquide correspondante 10, 20, 30, 40. Automatic regulation means are arranged in each of the loops 10, 20, 30, 40 to control means of selective communication between the different successive loops 10, 20, 30, 40. These automatic regulation means can be constituted by the regulators. regulators 205 to 208 which may in particular each comprise a reservoir provided with a liquid level reader and disposed at the low point of the corresponding liquid circulation loop 10, 20, 30, 40.

Pour permettre la communication sélective entre boucles 10, 20, 30, 40, selon un mode particulier de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, des canalisations de court-circuit 18, 28, 38 équipées chacune d'une vanne 181, 281, 381 relient respectivement les boucles 10 et 20, les boucles 20 et 30 et les boucles 30 et 40. Les ouvertures des vannes 181, 281, 381 sont commandées respectivement par les moyens de régulation automatique 206, 207, 208 de manière à assurer un fonctionnement stationnaire. To allow selective communication between loops 10, 20, 30, 40, according to a particular embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, short-circuit pipes 18, 28, 38 each equipped with a valve 181, 281, 381 respectively connect the loops 10 and 20, the loops 20 and 30 and the loops 30 and 40. The openings of the valves 181, 281, 381 are controlled respectively by the automatic regulation means 206, 207, 208 so as to ensure operation stationary.

De manière alternative ou complémentaire, des moyens de débordement de liquide commandés respectiv résistant à la corrosion tels que de l'acier inoxydable. L'ensemble des autres éléments peut être réalisé avec des matériaux meilleur marché tels que de l'aluminium. Alternatively or additionally, respective overflow means for corrosion-resistant corrosion such as stainless steel. All the other elements can be produced with cheaper materials such as aluminum.

Dans la description qui précède, on a envisagé essentiellement le cas d'un mélange ternaire constitué de l'ensemble ammoniac-eau-sel. L'invention est naturellement applicable à d'autres mélanges ternaires. In the above description, we have essentially considered the case of a ternary mixture consisting of the ammonia-water-salt unit. The invention is naturally applicable to other ternary mixtures.

Ainsi, le tiers corps peut être constitué par un composé organique lourd non volatil plutôt que par un sel. Ceci supprime les problèmes de corrosion et permet de réaliser l'ensemble de la frigopompe à l'aide de matériaux tels que l'aluminium. Thus, the third body can be constituted by a heavy non-volatile organic compound rather than by a salt. This eliminates the corrosion problems and makes it possible to produce the entire cool pump using materials such as aluminum.

A titre d'exemple de tiers corps constitué par un composé organique lourd, on peut citer l'éthylèneglycol et le 1,4-butanediol. By way of example of a third body constituted by a heavy organic compound, mention may be made of ethylene glycol and 1,4-butanediol.

Les premier et deuxième constituants du mélange ternaire (réfrigérant et absorbant) peuvent également être choisis parmi d'autres couples de composés que le couple NH3-H2O, dès lors que les constituants sont miscibles entre eux et présentent une différence de volatilité. The first and second constituents of the ternary mixture (refrigerant and absorbent) can also be chosen from pairs of compounds other than the NH3-H2O pair, since the constituents are miscible with one another and have a difference in volatility.

On peut ainsi combiner à titre d'exemple l'ammoniac avec une amine peu volatil ou un alcool lourd. It is thus possible, for example, to combine ammonia with a low-volatility amine or a heavy alcohol.

Un autre mélange possible peut comprendre comme réfrigérant une mono- ou di-méthylamine et comme absorbant de l'eau, une amine lourde ou un alcool lourd. Another possible mixture may include as a refrigerant a mono- or dimethylamine and as a water absorbent, a heavy amine or a heavy alcohol.

Le mélange de travail peut encore être constitué par un couple de composés oxygénés. The working mixture can also consist of a couple of oxygenated compounds.

Dans ce cas, le réfrigérant peut être choisi parmi les composés suivants: diméthyléther, formaldéhyde, méthyléthyléther, oxyde d'éthylène, acétaldéhyde, diéthyléther, oxyde de propylène, divinyléther, méthylpropyléther, 2-propénal, acétone, éthylpropyléther, méthanol, éthanol, isopropanol, propanol. In this case, the refrigerant can be chosen from the following compounds: dimethyl ether, formaldehyde, methyl ethyl ether, ethylene oxide, acetaldehyde, diethyl ether, propylene oxide, divinyl ether, methylpropyl ether, 2-propenal, acetone, ethylpropyl ether, methanol, ethanol, isopropanol , propanol.

L'absorbant peut être de l'eau ou un composé oxygéné peu volatil tel qu'un glycol. The absorbent can be water or a low-volatility oxygenated compound such as a glycol.

Claims

1. Multistage absorption frigopump operating on a ternary working mixture formed of a first constituent having a first boiling temperature, of a second constituent having a second boiling temperature higher than said first boiling temperature and a third practically non-volatile component, the frigopump comprising a separator (100) for carrying out desorptioncondensation operations on the working mixture causing separation of the constituents of the working mixture and a mixer (200) for performing by evaporation operations- absorbing the mixture of the constituents of the working mixture again, the desorption operation causing consumption of heat from an external energy source (501) and the evaporation operation causing cooling of a coolant circulating in a circuit of use (504) for the production of a cold uti the,

characterized in that the separator (100) comprises a single stage comprising a desorber (130) which receives heat from the external energy source (501) and a condenser (110, 120) which returns heat to the external environment, in that the mixer (200) comprises a first stage comprising a first evaporator (210) and a first absorber (310), a second stage comprising a second evaporator (220) and a second absorber (320) and a third stage comprising a third evaporator (230) and a third absorber (330), each of the first, second and third evaporators (210, 220, 230) receiving heat from the heat transfer fluid of the operating circuit and each of the first , second and third absorbers (310, 320, 330) returning heat to the external environment, in that the first, second and third stages of the mixer (200) define with the single stage of the separator (100) first, second, third and fourth loops (10, 20, 30, 40) for circulating the working mixture in liquid form, in that the first loop (10) comprises an open circuit (11 to 14) connecting the condenser ( 110, 120) to the first evaporator (210) through a first heat exchanger (201) also traversed by a flow of vapor of the first component circulating between the first evaporator (210) and the first absorber (310), in that the second loop (20) comprises a closed circuit (21 to 26) connecting the first absorber (310) to the second evaporator (220) through a second heat exchanger (202) traversed on the one hand by the liquid flowing from the first absorber ( 310) to the second evaporator (220) and on the other hand by the liquid flowing from the second evaporator (220) to the first absorber (310), in that the third loop (30) comprises a closed circuit (31 to 36) connecting the second absorber (320) to the third eva porator (230) through a third heat exchanger (203) traversed on the one hand by the liquid circulating from the second absorber (320) to the third evaporator (230) and on the other hand by the liquid circulating from the third evaporator (230 ) to the second absorber (320), in that the fourth loop (40) comprises a closed circuit connecting the third absorber (330) to the desorber (130) through a fourth heat exchanger (204) traversed on the one hand by the liquid flowing from the third absorber (330) to the desorber (130) and on the other hand by the liquid flowing from the desorber (130) to the third absorber (330), in that a first pipe (15, 16, 17 ) steam circulation is provided between the first evaporator (210) and the first absorber (310), a second vapor circulation pipe (27) is provided between the second evaporator (220) and the second absorber (320) and a third circulation pipe (37) steam is provided between the third evaporator (230) and the third absorber (330) and in that the first, second, third and fourth means of automatic regulation (205, 206, 207, 208) are disposed respectively in each of the first, second, third and fourth loops (10, 20, 30, 40) for controlling means (18, 28, 38; 19, 29, 39) of selective communication between the different successive loops (10, 20, 30, 40) in order to correct in operation any positive or negative fluctuations in the flow rates and concentrations of the first constituent of the working mixture in the liquid phase.

2. Frigopompe according to claim 1, characterized in that the separator condenser (100) cascade comprises a partial condenser (120) arranged above the desorber (130) and a total condenser (110) connected to the partial condenser (120 ) by a pipe (11).

3. Frigopompe according to claim 1 or 2, characterized in that the first, second, third and fourth means of automatic regulation (205, 206, 207, 208) each comprise a reservoir provided with a liquid level reader and arranged at the low point of the corresponding liquid circulation loop (10, 20, 30, 40).

4. Frigopompe according to claim 3, characterized in that first, second and third short-circuit pipes (18, 28, 38) respectively equipped with a first valve (181), a second valve (281) and a third valve (381) respectively connect the first and second loops (10, 20), the second and third loops (20, 30), and the third and fourth loops (30, 40) and in that the openings of the first, second and third valves (181, 281, 381) are controlled respectively by the second, third and fourth automatic regulation means (206, 207, 208) so as to ensure stationary operation.

5. Frigopompe according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises first, second and third liquid overflow means (19, 29, 39) controlled respectively by the second, third and fourth means of automatic regulation (206 , 207, 208) for selectively transferring liquid respectively from the first absorber (310) to the first evaporator (210), from the second absorber (320) to the second evaporator (220) and from the third absorber (330) to the third evaporator (230) so as to ensure stationary operation.

6. Frigopompe according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second, third and fourth loops (20, 30, 40) respectively comprise first, second and third pumps (241, 242, 243) for setting circulating liquid working mixture.

7. Frigopompe according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the second, third and fourth loops (20, 30, 40) respectively comprise first, second and third filters (252, 253, 251).

8. Frigopompe according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the first, second, third and fourth means of automatic regulation (205, 206, 207, 208) each comprise means forming a pressure reducer.

9. Frigopompe according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first constituent is ammonia.

10. Frigopompe according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the second constituent is water.

11. Frigopompe according to claim 9, characterized in that the second constituent is a low volatile amine.

12. Frigopompe according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the third constituent is a heavy organic compound.

13. Frigopompe according to claims 9 to 12, characterized in that the third constituent is chosen from ethylene glycol and 1,4-butanediol.

14. Frigopompe according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first constituent consists of a very volatile amine and the second constituent consists of water.

15. Frigopompe according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first constituent is an oxygen component chosen from the following compounds: dimethyl ether, formaldehyde, methyl ethyl ether, ethylene oxide, acetaldehyde, diethyl ether, propylene oxide, divinylether, methylpropylether, 2-propenal, acetone, ethylpropylether, methanol, ethanol, isopropanol, propanol.

16. Frigopompe according to claim 15, characterized in that the second constituent is water or a low volatile oxygenated compound such as a glycol.

17. Frigopompe according to claim 12 or 13, characterized in that it is made from elements made of aluminum.

18. Frigopompe according to any one of claims 9, 10, 11, 14, 15, 16, characterized in that the third constituent consists of a salt.

19. Frigopompe according to claims 9, 10 and 18, characterized in that the salt is chosen from LiNO3, NaSCN, LiBr.

20. Frigopompe according to claim 18 or 19, characterized in that the salt of the ternary working mixture is only circulated in the fourth loop (40) and the components of this fourth loop comprising in particular the desorber (130) , the fourth exchanger (204) and the third absorber (330) are made of stainless steel or graphite while the components of the first, second and third loops (10, 20, 30) are made of aluminum.

21. Frigopompe according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the total condenser (110), the first absorber (310) and the second absorber (320) are juxtaposed and aligned to form a first compact subassembly and the first, second and third evaporators (210, 220, 230) are also juxtaposed and aligned to form a second compact subassembly.