FR2975761A1

FR2975761A1 - Absorption plate for air-conditioner of car, has main supply chamber to create main flow of absorbing fluid that flows along grid, and secondary supply unit to inject additional absorbing fluid into main flow and supply main flow along grid

Info

Publication number: FR2975761A1
Application number: FR1154624A
Authority: FR
Inventors: Manuel Martinez; Marc Gohlke; Emmanuel Boudard; Remi Goulet; Xavier Dumont
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-11-30
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: FR2975761B1

Abstract

The plate has a main supply chamber (25) arranged upstream of a grid (30) and creating main flow (10) of absorbing fluid i.e. lithium bromide, flowing along the grid. The chamber is arranged in an upper part (20) of a frame surrounding the plate. A secondary supply unit e.g. injection tube (50), causes mixing of the main flow of absorbing fluid, and supplies the main flow of absorbing fluid along the grid. The injection tube is arranged in side parts of the frame. The injection tube injects additional absorbing fluid into the main flow of absorbing fluid.

Description

PLAQUE D'ABSORPTION POUR CLIMATISEUR La présente invention concerne de manière générale une plaque d'absorption pour climatiseur monté sur un véhicule automobile. II est connu dans l'art antérieur des dispositifs de climatisation par absorption. Par exemple, le document FR 2 941 773 décrit un climatiseur par absorption comprenant des plaques d'absorption dans lesquelles un fluide absorbant, du bromure de lithium circule et absorbe un fluide réfrigérant, de la vapeur d'eau. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de présenter une efficacité limitée par les capacités d'absorption par le fluide absorbant en fluide réfrigérant. En effet, lors de la réaction exothermique d'absorption en surface, le fluide absorbant, du bromure de lithium en contact avec le fluide réfrigérant, de la vapeur d'eau, chauffe et la couche de surface est rapidement saturée en fluide réfrigérant. L'absorption est limitée par la vitesse de transfert vers le coeur du flux de la chaleur dégagée et/ou du fluide réfrigérant. Il en résulte une efficacité globale assez faible du système car la vitesse de transfert (de la chaleur dégagée et du fluide réfrigérant absorbé) en direction du coeur du flux de solution absorbante limite très fortement les capacités d'absorption lors de la traversée de la plaque. Par ailleurs, le document US 4 223 539 décrit un autre type de climatiseur par absorption où le fluide absorbant est projeté sur des tubes réfrigérants où il s'écoule et absorbe le fluide réfrigérant, et la surface de ces tubes comporte des protubérances créant une turbulence de surface. Une telle mise en oeuvre est coûteuse car le procédé de fabrication de protubérances à la surface d'un tube n'est pas aisé à mettre en oeuvre et sa faisabilité à l'échelle industrielle n'est pas démontrée. Part ailleurs, cette mise en oeuvre lie les protubérances à la surface sur laquelle s'écoule le fluide et cela rend difficile toute modification des protubérances ou de la surface. Cela complique aussi l'approvisionnement car la complexité d'un tel composant limite le nombre de fournisseurs. Cette mise en oeuvre n'est donc pas adaptable au domaine automobile où la flexibilité et les coûts sont un paramètre directeur de la conception. Enfin, l'encombrement d'un tel système ne permet pas son intégration dans un véhicule, compte tenu des contraintes géométriques. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un climatiseur par absorption qui présente un rendement élevé d'absorption et une bonne compacité sans pour autant nécessiter de composants complexes pour sa mise en oeuvre. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne une plaque d'absorption de climatiseur pour véhicule, comportant une chambre d'alimentation principale agencée en amont d'au moins une surface d'échange et créant un flux principal de fluide absorbant s'écoulant le long de ladite au moins une surface d'échange, caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange au moins un moyen d'alimentation secondaire du flux principal de fluide absorbant. L'invention propose d'améliorer l'efficacité d'absorption par adjonction d'au moins un flux secondaire de fluide absorbant au flux principal, le long de la surface d'échange. Ceci a pour effet de renouveler le fluide absorbant le long de la surface d'échange pour y incorporer du fluide absorbant non saturé. En d'autres termes, après un premier parcours d'absorption exothermique de fluide réfrigérant par augmentation d'une concentration en fluide réfrigérant le long de la surface d'échange et diffusion progressive du fluide réfrigérant et/ou de chaleur vers le coeur du flux principal, du fluide absorbant est ajouté au flux principal. Il en résulte une diminution de la température du fluide absorbant et/ou de la concentration en fluide réfrigérant afin d'augmenter la capacité à absorber du fluide réfrigérant en aval du point d'alimentation secondaire. The present invention generally relates to an absorption plate for an air conditioner mounted on a motor vehicle. It is known in the prior art of air conditioning devices by absorption. For example, the document FR 2 941 773 describes an absorption air conditioner comprising absorption plates in which an absorbent fluid, lithium bromide circulates and absorbs a cooling fluid, water vapor. In return, this system has the disadvantage of having a limited efficiency by the absorption capacity of the refrigerant fluid absorbent fluid. Indeed, during the exothermic surface absorption reaction, the absorbent fluid, lithium bromide in contact with the refrigerant, steam, heats and the surface layer is rapidly saturated with refrigerant fluid. Absorption is limited by the rate of transfer to the core of the flow of the heat released and / or the refrigerant. This results in a rather low overall efficiency of the system because the transfer rate (of the heat released and the refrigerant absorbed) towards the core of the flow of absorbent solution very strongly limits the absorption capacities during the crossing of the plate. . Furthermore, the document US Pat. No. 4,223,539 describes another type of absorption air conditioner in which the absorbent fluid is sprayed onto cooling tubes where it flows and absorbs the refrigerant, and the surface of these tubes has protuberances creating turbulence. of surface. Such an implementation is costly because the method of manufacturing protuberances on the surface of a tube is not easy to implement and its feasibility on an industrial scale is not demonstrated. Moreover, this implementation links the protuberances to the surface on which the fluid flows and this makes it difficult to modify the protuberances or the surface. This also complicates the supply because the complexity of such a component limits the number of suppliers. This implementation is therefore not adaptable to the automotive field where flexibility and costs are a key parameter of the design. Finally, the size of such a system does not allow its integration into a vehicle, given the geometric constraints. An object of the present invention is to meet the disadvantages of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to provide an absorption air conditioner which has a high absorption efficiency and good compactness without however, requiring complex components for its implementation. For this purpose, a first aspect of the invention relates to an air conditioner absorption plate for a vehicle, comprising a main supply chamber arranged upstream of at least one exchange surface and creating a main flow of absorbent fluid flowing along said at least one exchange surface, characterized in that the plate comprises along said at least one exchange surface at least one secondary supply means of the main flow of absorbent fluid. The invention proposes to improve the absorption efficiency by adding at least one secondary flow of absorbent fluid to the main flow, along the exchange surface. This has the effect of renewing the absorbent fluid along the exchange surface to incorporate unsaturated absorbent fluid. In other words, after a first course of exothermic absorption of refrigerant fluid by increasing a concentration of refrigerant fluid along the exchange surface and progressive diffusion of the refrigerant fluid and / or heat to the core of the flow main, absorbent fluid is added to the main flow. This results in a decrease in the temperature of the absorbent fluid and / or the refrigerant concentration to increase the ability to absorb coolant downstream of the secondary feed point.

De manière avantageuse, ledit au moins un moyen d'alimentation secondaire est agencé de telle sorte qu'il provoque un brassage du flux principal de fluide absorbant. Cette mise en oeuvre particulièrement avantageuse utilise le flux secondaire pour opérer un brassage du flux principal. La couche externe du flux principal est en conséquence mixée au reste du flux et en aval du point d'alimentation secondaire, une homogénéisation du flux est opérée, de sorte que la température du fluide absorbant et/ou la concentration en fluide réfrigérant sont à nouveau propices pour une absorption importante de fluide réfrigérant. Advantageously, said at least one secondary supply means is arranged such that it causes a stirring of the main flow of absorbent fluid. This particularly advantageous implementation uses the secondary flow to operate a mixing of the main flow. The outer layer of the main stream is consequently mixed with the remainder of the stream and downstream of the secondary supply point, a homogenization of the stream is operated, so that the temperature of the absorbing fluid and / or the concentration of refrigerant is again conducive for a significant absorption of refrigerant.

De manière avantageuse, ledit au moins un moyen d'alimentation secondaire est un moyen d'injection apte à injecter du fluide absorbant supplémentaire dans le flux principal de fluide absorbant. L'alimentation secondaire se fait directement par injection dans le flux principal. Cette mise en oeuvre est économique et efficace à exécuter. Advantageously, said at least one secondary supply means is an injection means capable of injecting additional absorbent fluid into the main flow of absorbent fluid. The secondary supply is done directly by injection into the main flow. This implementation is economical and efficient to execute.

De manière avantageuse, ledit moyen d'injection est au moins un tube d'injection. Il est important de limiter en tout point la température du fluide absorbant et/ou la concentration en fluide réfrigérant, et à cet effet, un tel tube d'injection permet d'injecter aux endroits désirés le flux secondaire. De manière avantageuse, ledit au moins un tube d'injection est connecté à la chambre d'alimentation principale. Cette mise en oeuvre est économique car il n'y a pas de circuit spécifique pour créer le flux secondaire, le tube est connecté à la même source d'alimentation que la chambre d'alimentation principale. En alternative de ce premier mode de réalisation, ledit au moins un moyen d'alimentation secondaire est apte à alimenter latéralement le flux principal de fluide absorbant le long de ladite au moins une surface d'échange. Cette autre mise en oeuvre selon l'invention avec l'alimentation secondaire agencée latéralement au flux a pour effet de renouveler le fluide absorbant sur la périphérie de la surface d'échange. L'absorption sera en conséquence améliorée. Advantageously, said injection means is at least one injection tube. It is important to limit the temperature of the absorbent fluid and / or the concentration of refrigerant fluid in all points, and for this purpose, such an injection tube makes it possible to inject the secondary flux at the desired locations. Advantageously, said at least one injection tube is connected to the main supply chamber. This implementation is economical because there is no specific circuit to create the secondary flow, the tube is connected to the same power source as the main supply chamber. As an alternative to this first embodiment, said at least one secondary supply means is capable of laterally feeding the main flow of absorbent fluid along said at least one exchange surface. This other implementation according to the invention with the secondary supply arranged laterally to the flow has the effect of renewing the absorbent fluid on the periphery of the exchange surface. Absorption will therefore be improved.

Avantageusement, ledit au moins un moyen d'alimentation secondaire est connecté avec la chambre d'alimentation principale. Cette mise en oeuvre est économique car il n'y a pas de circuit spécifique pour créer le flux secondaire, l'alimentation latérale est connectée à la même source d'alimentation que la chambre d'alimentation principale. Idéalement, la chambre d'alimentation principale est agencée dans la partie supérieure du cadre, et ledit au moins un moyen d'alimentation secondaire est agencé dans les parties latérales du cadre. Le système est intégré au cadre de la plaque. La fonction est réalisée sans ajout de composant, de sorte que le coût de revient est optimisé en maximisant le nombre de fonction par composants. Un second aspect de l'invention est un climatiseur pour véhicule comprenant au moins une plaque d'absorption selon le premier aspect de l'invention. Advantageously, said at least one secondary supply means is connected with the main supply chamber. This implementation is economical because there is no specific circuit to create the secondary flow, the lateral power supply is connected to the same power source as the main supply chamber. Ideally, the main supply chamber is arranged in the upper part of the frame, and the at least one secondary supply means is arranged in the side portions of the frame. The system is integrated into the plate frame. The function is performed without adding a component, so that the cost price is optimized by maximizing the number of functions by components. A second aspect of the invention is a vehicle air conditioner comprising at least one absorption plate according to the first aspect of the invention.

Un dernier aspect de l'invention est un véhicule automobile comportant au moins un climatiseur selon le deuxième aspect de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une plaque d'absorption selon l'art antérieur, vue de face; - la figure 2 représente la plaque de la figure 1 en coupe ; - la figure 3 représente une plaque d'absorption selon un premier 25 mode de réalisation de l'invention, vue de face ; - la figure 4, représente la plaque de la figure 3 en coupe ; - la figure 5 représente une plaque d'absorption selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. A final aspect of the invention is a motor vehicle having at least one air conditioner according to the second aspect of the invention. Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawings, in which: - Figure 1 shows an absorption plate according to the prior art, front view; - Figure 2 shows the plate of Figure 1 in section; FIG. 3 represents an absorption plate according to a first embodiment of the invention, seen from the front; - Figure 4 shows the plate of Figure 3 in section; FIG. 5 represents an absorption plate according to a second embodiment of the invention.

Les figures 1 et 2 représentent une plaque d'absorption telle que celles connues dans l'art antérieur. Deux grilles 30 définissent un conduit dans lequel circule par gravité un flux de fluide absorbant 10, du bromure de lithium par exemple. Un cadre solidarise les grilles 30 et sa partie supérieure 20 comporte un trou d'alimentation et une chambre principale d'alimentation 25 par lesquels entre le fluide absorbant entre les deux plaques. La partie inférieure 40 comporte quant à elle un trou d'évacuation relié au reste du circuit de fluide absorbant. L'écoulement entre les deux plaques est essentiellement laminaire, tel que le montrent les flèches entre les grilles 30 sur la figure 2. La plaque est agencée dans un réservoir contenant une phase vapeur riche en fluide réfrigérant à absorber. Cela peut être de l'eau sous forme de vapeur, par exemple. Au cours de son trajet entre les deux plaques, le bromure de lithium va absorber l'eau au travers des grilles 30, dans sa couche externe. Celle-ci va se charger en eau et sa concentration en eau de la solution saline de bromure de lithium va augmenter, ainsi que sa température. La capacité d'absorption est limitée par la vitesse de transfert en direction du coeur du flux de solution saline du réfrigérant absorbé à la surface de la solution saline et de la chaleur dégagée. Dans le cas d'un flux de bromure de lithium laminaire ou faiblement instable, la chaleur dégagée à la surface et le réfrigérant absorbé diffusent très lentement en direction du coeur du flux de solution saline. Les figures 3 et 4 représentent une plaque selon un premier mode de réalisation de l'invention, où trois tubes d'injection 50, 51 et 52 alimentent le flux principal de bromure de lithium le long de la grille 30. Aux endroits où les flux secondaires sont injectés, des remous sont provoqués, de sorte que le flux devient instable et une homogénéisation de la température et/ou de la concentration en eau dans le bromure de lithium s'opère. La couche externe du flux se mélange dans le reste du flux et la température et/ou la concentration en eau du bromure de lithium baisse dans la zone à proximité de la grille, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de l'absorption et du climatiseur. Les tubes 50, 51, 52 sont par exemple positionnés à un quart, à la moitié et aux trois quarts de la hauteur de la grille pour effectuer trois Figures 1 and 2 show an absorption plate such as those known in the prior art. Two grids 30 define a conduit in which a flow of absorbent fluid 10 flows, for example lithium bromide, by gravity. A frame secures the grids 30 and its upper portion 20 has a feed hole and a main supply chamber 25 through which the absorbent fluid between the two plates. The lower part 40 has in turn an evacuation hole connected to the remainder of the absorbent fluid circuit. The flow between the two plates is essentially laminar, as shown by the arrows between the grids 30 in FIG. 2. The plate is arranged in a tank containing a vapor phase rich in refrigerant fluid to be absorbed. This can be water in the form of steam, for example. During its path between the two plates, the lithium bromide will absorb the water through the grids 30, in its outer layer. This will load water and its water concentration of lithium bromide saline will increase, as well as its temperature. The absorption capacity is limited by the rate of transfer to the core of the saline solution stream of the refrigerant absorbed on the surface of the saline solution and the heat released. In the case of a laminar or slightly unstable lithium bromide flux, the heat released at the surface and the absorbed refrigerant diffuse very slowly towards the core of the saline solution stream. FIGS. 3 and 4 show a plate according to a first embodiment of the invention, in which three injection tubes 50, 51 and 52 feed the main stream of lithium bromide along the gate 30. At the places where the flows secondary are injected, eddies are caused, so that the flow becomes unstable and a homogenization of the temperature and / or the water concentration in the lithium bromide occurs. The outer layer of the flux mixes in the remainder of the flow and the temperature and / or the water concentration of the lithium bromide decreases in the zone near the grid, which makes it possible to increase the efficiency of the absorption and air conditioner. The tubes 50, 51, 52 are for example positioned at a quarter, half and three quarters of the height of the grid to perform three

régénérations du flux de fluide absorbant afin de maximiser l'efficacité. Les tubes d'injection 50, 51, 52 sont directement reliés à la chambre principale d'alimentation 25 pour éviter d'ajouter une pompe spécifique d'alimentation en bromure de lithium pour les flux secondaires. regenerations of the absorbent fluid stream to maximize efficiency. The injection tubes 50, 51, 52 are directly connected to the main supply chamber 25 to avoid adding a specific lithium bromide feed pump for the secondary streams.

Les figures 5 et 6 représentent une plaque selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, où les parois latérales 60 et 61 du cadre alimentent le flux principal de bromure de lithium le long de la grille 30. Le long des ces parois latérales 60 et 61 où les flux secondaires sont injectés, un brassage est provoqué, de sorte que le flux devient instable et une homogénéisation de la température et/ou de la concentration en eau dans le bromure de lithium s'opère. La couche externe du flux se mélange dans le reste du flux et la température et/ou la concentration en eau du bromure de lithium baisse dans la zone à proximité de la grille, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de l'absorption et du climatiseur. Les parois latérales 60 et 61 sont directement reliées à la chambre principale d'alimentation 25 pour éviter d'ajouter une pompe spécifique d'alimentation en bromure de lithium pour les flux secondaires. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, on peut envisager de multiplier les orifices d'injection sur chaque tube d'injection, de sorte que plusieurs régénérations de fluide absorbant soient effectuées le long d'un même tube d'injection. Figures 5 and 6 show a plate according to a second embodiment of the invention, where the side walls 60 and 61 of the frame feed the main stream of lithium bromide along the grid 30. Along these side walls 60 and where the secondary streams are injected, a stirring is caused, so that the flow becomes unstable and a homogenization of the temperature and / or the water concentration in the lithium bromide takes place. The outer layer of the flux mixes in the remainder of the flow and the temperature and / or the water concentration of the lithium bromide decreases in the zone near the grid, which makes it possible to increase the efficiency of the absorption and air conditioner. The side walls 60 and 61 are directly connected to the main supply chamber 25 to avoid adding a specific lithium bromide supply pump for the secondary streams. It will be understood that various modifications and / or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention defined by the appended claims. In particular, it is conceivable to multiply the injection orifices on each injection tube, so that several regenerations of absorbent fluid are made along the same injection tube.

Claims

REVENDICATIONS1. An air conditioner absorption plate for a vehicle, having a main supply chamber (25) arranged upstream of at least one exchange surface (30) and creating a main flow of absorbent fluid (10) flowing along of said at least one exchange surface (30), characterized in that the plate comprises along said at least one exchange surface (30) at least one secondary supply means (50; 60) of the main flow absorbent fluid (10).

An absorption plate according to claim 1, characterized in that said at least one secondary supply means (50; 60) is arranged such that it causes a stirring of the main flow of absorbent fluid (10).

3. Absorption plate according to one of claims 1 or 2, characterized in that said at least one secondary supply means (50; 60) is an injection means adapted to inject additional absorbent fluid into the stream main absorbent fluid (10).

Absorption plate according to claim 3, characterized in that said injection means is at least one injection tube (50, 51, 52).

Absorption plate according to claim 4, characterized in that said at least one injection tube (50, 51, 52) is connected to the main supply chamber (25).

6. Absorption plate according to one of claims 1 or 2, characterized in that said at least one secondary supply means (50; 60) is adapted to laterally feed the main flow of absorbent fluid (10) the along said at least one exchange surface (30).

Absorption plate according to claim 6, characterized in that said at least one secondary supply means is connected to the main supply chamber (25).

8. absorption plate according to claim 7, the main supply chamber (25) being arranged in the upper part of a frame surrounding the plate, characterized in that said at least one secondary supply means is arranged in the side portions (60, 61) of the frame.

9. A vehicle air conditioner comprising at least one absorption plate according to one of claims 1 to 8.

10. Motor vehicle having at least one absorption air conditioner according to claim 9.10