FR2975762A1 - Plaque d'absorption pour climatiseur - Google Patents
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Abstract
Plaque d'absorption de climatiseur pour véhicule, traversée par un flux de fluide absorbant (10) s'écoulant le long d'au moins une surface d'échange (30), l'absorption d'un fluide réfrigérant se faisant au travers de ladite au moins une surface d'échange (30) par augmentation d'une concentration du fluide réfrigérant dans une couche de surface du fluide absorbant (10), caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange (30) au moins un moyen de mélange apte à mélanger la couche de surface avec le reste du flux de fluide absorbant (10).
Description
PLAQUE D'ABSORPTION POUR CLIMATISEUR La présente invention concerne de manière générale une plaque d'absorption pour climatiseur monté sur un véhicule automobile. Il 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. Par 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 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, traversée par un flux de fluide absorbant s'écoulant le long d'au moins une surface d'échange, l'absorption exothermique d'un fluide réfrigérant se faisant au travers de ladite au moins une surface d'échange par augmentation d'une concentration du fluide réfrigérant dans une couche de surface du fluide absorbant, caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange au moins un moyen de mélange apte à mélanger la couche de surface avec le reste du flux de fluide absorbant. La plaque selon la présente invention améliore l'efficacité de l'absorption par le fluide absorbant en opérant au moins un mélange du flux le long de la surface d'échange afin d'uniformiser la température et la concentration en fluide réfrigérant. En d'autres termes, la couche de surface est mélangée au reste du fluide absorbant, de sorte que la couche de surface en aval des moyens de mélange ne soit pas saturée en fluide réfrigérant. En conséquence, le fluide absorbant, en aval des moyens de mélange, peut ensuite absorber à nouveau le fluide réfrigérant efficacement. De manière avantageuse, les moyens de mélange sont un réservoir 30 tampon. Un tel réservoir intermédiaire permet de facilement mélanger le flux de fluide absorbant pour le redistribuer ensuite sur la surface d'échange.
De manière avantageuse, le réservoir tampon comporte une entrée pour capter le flux de fluide absorbant s'écoulant le long de ladite au moins une surface d'échange, un réservoir de mélange du fluide absorbant et au moins une sortie agencée pour distribuer le flux de fluide absorbant mélangé sur ladite au moins une surface d'échange. Cette mise en oeuvre est aisée à réaliser, la fonction de mélange est obtenue avec un faible coût de réalisation. De manière avantageuse, la plaque comporte un cadre maintenant en place deux grilles d'échange formant deux surface d'échange et entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant, et l'entrée du réservoir tampon est un collecteur formé par au moins deux parois entre lesquelles les deux grilles d'échange déversent le flux de fluide absorbant et la dite au moins une sortie est une série de trous aptes à évacuer le fluide absorbant entre les deux grilles d'échange. La plaque selon l'invention comporte deux grilles et le réservoir tampon, avec son collecteur capte efficacement le flux de fluide absorbant, et la sortie, composée de plusieurs trous force le fluide absorbant à bien se mélanger, en cassant la vitesse du flux pour rediriger le fluide absorbant dans des directions distinctes. Autrement dit, une telle géométrie permet de rompre le caractère unidirectionnel du flux de fluide absorbant, pour provoquer un mélange efficace. En alternative de ce premier mode de réalisation, la plaque comporte un cadre maintenant en place deux grilles d'échange formant deux surface d'échange et entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant, l'entrée du réservoir tampon est un collecteur formé par au moins deux parois entre lesquelles les deux grilles d'échange déversent le flux de fluide absorbant et la dite au moins une sortie est une fente apte à évacuer le fluide absorbant entre les deux grilles d'échange. La sortie du réservoir tampon selon cette mise en oeuvre est une fente, ce qui permet une bonne évacuation et le fluide absorbant est parfaitement réparti entre les grilles d'échange en aval du réservoir tampon.
Avantageusement, le réservoir tampon est fixé au cadre et sert de renfort aux grilles d'échange. L'invention propose une synergie entre le réservoir et la plaque. En effet, un premier effet de l'implantation du réservoir de mélange est un brassage du fluide absorbant, et un deuxième effet, avec cette réalisation particulière, est de rigidifier la plaque pour améliorer sa tenue. En alternative de ce premier mode de réalisation, les moyens de mélange sont des moyens de séparation du flux principal en flux secondaires, associés à des moyens de collection aptes à collecter les flux secondaires pour reformer le flux principal. L'invention, pour mélanger le flux de fluide absorbant, propose de séparer le flux principal en flux secondaires et ensuite les faire se rencontrer. Lors de ces divisions puis jonctions, les veines du flux principal vont se mélanger et les veines de surface vont se trouver mélangées avec le reste du flux, de sorte que l'absorption en aval des moyens de mélange ne sera pas limitée par une quelconque saturation en fluide réfrigérant du fluide absorbant, ou surchauffe en surface, à la surface d'échange. Avantageusement, les moyens de séparation sont au moins deux lames divergentes agencées dans le flux de fluide absorbant, et les moyens de collection sont deux lames convergentes agencées en aval des lames divergentes. La séparation du flux principal par des lames divergentes est très efficace et aucun mécanisme ou articulation n'est nécessaire. Il en va de même pour réunir les flux secondaire. Cette solution selon la présente invention est robuste et ne requiert aucune intervention lors du fonctionnement. L'efficacité d'absorption est réalisée en continu, sans composants coûteux. 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.
Un troisième 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 de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une plaque d'absorption selon l'art antérieur ; - la figure 2 représente une plaque d'absorption selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente une plaque d'absorption selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente 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 par lequel 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. La plaque est agencée dans un réservoir contenant également un fluide réfrigérant en phase vapeur 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 de manière exothermique l'eau au travers des grilles 30, dans sa couche externe. Celle-ci va se charger en eau et sa concentration en eau du 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.
La figure 2 représente une plaque d'absorption selon l'invention. Un réservoir tampon 40 a été inséré dans le flux de fluide absorbant 10. Deux parois verticales forment un collecteur dans lequel les grilles déversent directement le flux de fluide absorbant. Le réservoir tampon 40 stocke temporairement le fluide absorbant avant de le rediriger entre les grilles 30. Le stockage intermédiaire dans le réservoir tampon a pour effet de mélanger le flux de fluide absorbant et la couche de surface chargée en eau absorbée sera diluée dans le reste du flux, de sorte qu'en aval du réservoir tampon, la couche de surface a une concentration en eau et/ou une température plus faible qu'en amont et présente une capacité d'absorption améliorée. Au moins deux variantes d'évacuation du réservoir peuvent être envisagées, à savoir des orifices distincts qui auront pour effet de maximiser le mélange du fluide absorbant, ou une fente, qui aura pour effet de maximiser la distribution du fluide absorbant dans les grilles 30.
La figure 3 représente une variante selon l'invention. Deux lames 50 sont agencées dans le flux de fluide absorbant et le séparent en deux flux secondaires qui sont ensuite réunis par deux lames convergentes 55 et qui le redistribuent entre les deux grilles. Lors de ces transformations du flux par les lames 50 et 55, le fluide absorbant 10 est agité et la couche de surface est mélangée dans le reste du flux de fluide absorbant 10. Il en résulte une uniformisation de la température et de la concentration en eau dans le bromure de lithium qui lui permet d'absorber plus d'eau en aval des lames 50 et 55. 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, il est fait référence à l'intégration d'un dispositif de mélange dans le flux de fluide absorbant, mais il peut également être envisagé d'en intégrer plusieurs à la suite. Enfin, on pourrait également envisager d'implémenter un
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Plaque d'absorption de climatiseur pour véhicule, traversée par un flux de fluide absorbant (10) s'écoulant le long d'au moins une surface d'échange (30), l'absorption exothermique d'un fluide réfrigérant se faisant au travers de ladite au moins une surface d'échange (30) par augmentation d'une concentration du fluide réfrigérant dans une couche de surface du fluide absorbant (10), caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange (30) au moins un moyen de mélange apte à mélanger la couche de surface avec le reste du flux de fluide absorbant (10).
- 2. Plaque d'absorption selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de mélange sont un réservoir tampon (40).
- 3. Plaque d'absorption selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réservoir tampon (40) comporte une entrée pour capter le flux de fluide absorbant (10) s'écoulant le long de ladite au moins une surface d'échange (30), un réservoir de mélange du fluide absorbant (10) et au moins une sortie agencée pour distribuer le flux de fluide absorbant (10) mélangé sur ladite au moins une surface d'échange (30).
- 4. Plaque d'absorption selon la revendication 2, la plaque comportant un cadre maintenant en place deux grilles d'échange (30) formant deux surface d'échange et entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que l'entrée du réservoir tampon (40) est un collecteur formé par au moins deux parois entre lesquelles les deux grilles d'échange (30) déversent le flux de fluide absorbant (10) et en ce que la dite au moins une sortie est une série de trous aptes à évacuer le fluide absorbant (10) entre les deux grilles d'échange (30).
- 5. Plaque d'absorption selon la revendication 2, la plaque comportant un cadre maintenant en place deux grilles d'échange (30) formant deux surface d'échange et entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que l'entrée du réservoir tampon (40) est un collecteur formé par au moins deux parois entre lesquelles les deux grilles d'échange (30) déversent le flux de fluide absorbant (10) et en ce que la dite au moins une sortie est une fente apte à évacuer le fluide absorbant (10) entre les deux grilles d'échange (30).
- 6. Plaque d'absorption selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le réservoir tampon (40) est fixé au cadre et sert de renfort aux grilles d'échange (30).
- 7. Plaque d'absorption selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de mélange sont des moyens de séparation du flux principal en flux secondaires, associés à des moyens de collection aptes à collecter les flux secondaires pour reformer le flux principal.
- 8. Plaque d'absorption selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de séparation sont au moins deux lames divergentes (50) agencées dans le flux de fluide absorbant (10), et en ce que les moyens de collection sont deux lames convergentes (55) agencées en aval des lames divergentes (50).
- 9. Climatiseur par absorption pour véhicule comprenant au moins une plaque d'absorption selon l'une des revendications 1 à 8.
- 10. Véhicule automobile comportant au moins un climatiseur par absorption selon la revendication 9
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