FR2975763A1

FR2975763A1 - Plaque d'absorption pour climatiseur

Info

Publication number: FR2975763A1
Application number: FR1154626A
Authority: FR
Inventors: Vincent Herbert; Remi Goulet
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: FR2975763B1

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 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 le fluide absorbant (10), caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange (30) des moyens d'homogénéisation de la température 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 le fluide absorbant, caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange des moyens d'homogénéisation de la température du flux de fluide absorbant. La plaque selon la présente invention améliore l'efficacité de l'absorption par le fluide absorbant en homogénéisant le flux le long de la surface d'échange. En d'autres termes, tout au long de l'écoulement, la température du fluide absorbant, et/ou la concentration en fluide réfrigérant dans le fluide absorbant, tend à être homogène, de sorte qu'il y a peu de différence de température et de concentration entre la couche de surface et la zone au coeur du film. De manière avantageuse, les moyens d'homogénéisation sont des moyens de turbulence distincts de ladite au moins une surface d'échange et augmentant la turbulence du flux de fluide absorbant le long de ladite au moins une surface d'échange. Ces moyens de turbulence et/ou d'instabilité selon cette mise en oeuvre sont efficaces pour homogénéiser le flux de fluide

absorbant. Ils tirent parti des caractéristiques du flux pour augmenter son instabilité et son instabilité afin de provoquer des courants tourbillonnaires qui vont homogénéiser la température du flux de fluide absorbant et/ou la concentration en fluide réfrigérant du flux de fluide absorbant. Ces moyens de turbulence et/ou d'instabilité ne vont pas complexifier la plaque outre mesure car ils sont distincts de la surface d'échange qui est généralement complexe. L'invention laisse la possibilité de standardiser les plaques et maintenir un coût de fabrication intéressant tout en améliorant l'efficacité d'absorption avec les moyens de turbulence distincts.

De manière avantageuse, les moyens d'homogénéisation sont au moins un obstacle agencé dans le flux de fluide absorbant. Cette mise en oeuvre est efficace pour casser le flux de fluide absorbant et de créer et/ou d'augmenter des instabilités ou de la turbulence.

De manière avantageuse, la plaque comporte un cadre maintenant en place deux grilles d'échange formant deux surfaces d'échange entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant, et ledit au moins un obstacle est agencé entre les deux grilles d'échange et maintenu en place sur le cadre par des moyens de maintien. Les obstacles selon cette mise en oeuvre sont agencés dans le flux, ils vont en conséquence créer et/ou d'augmenter des instabilités ou de la turbulence et ne modifient pas les grilles car ils sont maintenus en place par le cadre. De manière avantageuse, la plaque comporte un cadre maintenant en place au moins une grille d'échange définissant la surface d'échange pour le flux de fluide absorbant, et ledit au moins un obstacle est agencé sur la grille d'échange. Cette mise en oeuvre est aisée à implémenter dans le dispositif. Avantageusement, ledit au moins un obstacle sert de renfort à la grille d'échange. L'invention propose d'utiliser l'obstacle pour renforcer la grille faisant office de surface d'échange et crée une synergie entre l'obstacle et la plaque. On améliore l'efficacité de l'échange ainsi que la rigidité des grilles.

En alternative de ce premier mode de réalisation, les moyens d'homogénéisation sont des moyens d'injection de vapeur de fluide réfrigérant, aptes à injecter de la vapeur de fluide réfrigérant dans le flux de fluide absorbant au niveau de ladite au moins une surface d'échange.

L'invention propose de créer un flux de bulles de vapeur de réfrigérant dans le flux de fluide absorbant pour le perturber et augmenter son instabilité ou sa turbulence. Avantageusement, la plaque comporte un cadre maintenant en place au moins une grille d'échange définissant ladite au moins une surface d'échange pour le flux de fluide absorbant, et les moyens d'injection de vapeur de fluide réfrigérant servent de renfort à la grille d'échange. Les moyens d'injection de fluide réfrigérant selon l'invention servent également de renfort à la grille d'échange, ce qui offre une synergie avec l'augmentation de la turbulence.

En alternative des modes de réalisation précédents, les moyens d'homogénéisation sont des moyens de chauffage aptes à créer un courant chaud à contre-courant local du flux de fluide absorbant. Le contre courant va créer des instabilités dans le flux principal de sorte que la température et/ou la concentration en fluide réfrigérant vont être homogénéisés dans le fluide absorbant. Un chauffage, par exemple électrique, est aisé à mettre en oeuvre, car l'énergie est facilement disponible, et l'augmentation d'efficacité va compenser la dépense énergétique pour augmenter la turbulence du flux de fluide absorbant. Avantageusement, la plaque comporte un cadre maintenant en place au moins une grille d'échange définissant ladite au moins une surface d'échange pour le flux de fluide absorbant, et les moyens de chauffage servent de renfort à la grille d'échange. Les moyens de chauffage selon l'invention servent également de renfort à la grille d'échange, ce qui offre une synergie avec l'augmentation des instabilités ou de la turbulence.

En alternative des modes de réalisation précédents, les moyens d'homogénéisation sont des moyens de vibration aptes à faire vibrer au

moins une partie de la plaque d'absorption. Cette alternative, par vibration des parois d'écoulement va efficacement augmenter les instabilités ou la turbulence du flux de fluide absorbant. Avantageusement, la plaque comporte un cadre maintenant en place au moins une grille d'échange définissant ladite au moins une surface d'échange pour le flux de fluide absorbant, et les moyens de vibration sont au moins un renfort de la grille d'échange, ledit renfort comprenant un vibrateur apte à faire vibrer la grille d'échange. Les moyens de vibration selon l'invention servent également de renfort à la grille d'échange, ce qui offre une synergie avec l'augmentation des instabilités ou de la turbulence. Idéalement, la plaque comporte un cadre maintenant en place deux grilles d'échange entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant, et les moyens de vibration sont au moins un renfort agencé sur chaque grille d'échange, chacun disposé en quinconce par rapport au flux de fluide absorbant et comportant chacun un vibrateur apte à faire vibrer chaque grille d'échange avec des phases d'oscillation différentes pour chaque vibrateur. Cette mise en oeuvre favorise l'augmentation des instabilités ou de la turbulence car les vibrateurs en déphasage les uns par rapport aux autres vont fortement perturber l'écoulement et il va en résulter une importante augmentation de l'efficacité de l'absorption, d'une manière supérieure à la simple multiplication de vibrateurs vibrant en phase les uns par rapport aux autres. Un second aspect de l'invention est un climatiseur pour véhicule comprenant au moins une plaque d'absorption selon le premier aspect de 25 l'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 ; - la figure 2 représente une plaque d'absorption selon un premier 5 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 4, représente une plaque d'absorption selon un troisième mode de réalisation de l'invention 10 - la figure 5 représente une plaque d'absorption selon un quatrième mode de réalisation de l'invention - la figure 6 représente une plaque d'absorption selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une plaque d'absorption telle que celles 15 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 20 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 une phase gazeuse riche en vapeur de réfrigérant. Cela peut être de l'eau sous forme de vapeur, par exemple. 25 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- La figure 2 représente une plaque selon un premier mode de réalisation de l'invention, où deux obstacles 50 sont agencés dans le flux de bromure de lithium 10. Ces obstacles forment des points d'arrêt pour le fluide et en aval de chaque obstacle 50, des remous, des tourbillons sont provoqués, de sorte que l'écoulement 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 obstacles 50 sont par exemple reliés au cadre par un fil, et leur forme peut être variée (prismatique, sphérique ou même quelconque). La figure 3 représente une deuxième mode de réalisation de l'invention, l'obstacle 55 est agencé sur une grille. La présence de l'obstacle 55 dans le flux 10 provoque un point d'arrêt d'une part et une variation de la section de l'écoulement d'autre part. Il en résulte un accroissement de l'instabilité de l'écoulement et sa turbulence augmente. Les veines du flux initial vont se mélanger et la température et/ou la concentration en eau dans le bromure de lithium va s'homogénéiser, de sorte que l'efficacité de l'absorption est améliorée. Avantageusement, l'obstacle 55 est fixé à la grille et au cadre et sert de renfort. L'invention propose d'une part une augmentation de l'efficacité du climatiseur et permet dans le même temps d'augmenter la rigidité des plaques. La figure 4 représente un troisième mode de réalisation de l'invention où de la vapeur de réfrigérant est injectée dans le flux 10 sous forme de bulles. A cet effet, un conduit 60 relié à une zone de vapeur de réfrigérant à

haute pression est placé sur une grille et peut injecter des bulles de réfrigérant (65) dans le flux 10. Les bulles de réfrigérant vont remonter dans le flux et leur mouvement provoque des instabilités et des remous turbulents dans le flux 10 de bromure de lithium provoquant une homogénéisation de la température et/ou de la concentration en eau dans le bromure de lithium. Avantageusement, le conduit 60 sert de renfort à la grille et permet de rigidifier la plaque en étant relié au cadre. On peut également envisager d'injecter dans le flux de bromure de lithium de la vapeur prélevée dans le réservoir, ce qui augmente encore l'efficacité du système.

La figure 5 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention. Le flux 10 est chauffé localement par une résistance électrique 70 placée sur une grille. L'augmentation de température locale de la solution saline de bromure de lithium génère une force de flottabilité à l'origine d'un écoulement s'opposant au flux principal 10, ce qui va forcer une homogénéisation de la température et/ou de la concentration en eau dans le bromure de lithium. Avantageusement, la résistance 70 sert de renfort à la grille et permet de rigidifier la plaque en étant reliée au cadre. La figure 6 représente un dernier mode de réalisation de l'invention. Des vibrateurs 80 sont fixés à la grille et mettent celle-ci en vibration. La section de l'écoulement est en conséquence modifiée, ce qui provoque une augmentation de son instabilité, la turbulence s'accroît. Les veines de flux du bromure vont alors se mélanger et la température et/ou la concentration en eau dans le bromure de lithium s'homogénéise. L'efficacité est améliorée. Avantageusement, les vibrateurs 80 servent de renfort à la grille et permettent de rigidifier la plaque en étant relié au cadre. Les vibrateurs sont agencés en quinconce et vibrent en opposition de phase. La section de l'écoulement est donc fortement modifiée et elle est fortement hétérogène tout au long de l'écoulement. L'homogénéisation est fortement améliorée avec cette mise en oeuvre particulièrement avantageuse.

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 moyens de turbulence sur une même plaque et on peut aussi mixer leur usage pour implémenter sur une même plaque plusieurs mises en oeuvre différentes.

Claims

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 le fluide absorbant (10), caractérisée en ce que la plaque comporte le long de ladite au moins une surface d'échange (30) des moyens d'homogénéisation de la température du flux de fluide absorbant (10).
2. Plaque d'absorption selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'homogénéisation sont des moyens de turbulence distincts de ladite au moins une surface d'échange (30) et augmentant la turbulence du flux de fluide absorbant (10) le long de ladite au moins une surface d'échange (30).
3. Plaque d'absorption selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'homogénéisation sont au moins un obstacle (50; 55) agencé dans le flux de fluide absorbant (10).
4. Plaque d'absorption selon la revendication 3, la plaque comportant un cadre (20, 40) maintenant en place deux grilles d'échange (30) formant deux surfaces d'échange entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que ledit au moins un obstacle (50) est agencé entre les deux grilles d'échange (30) et maintenu en place sur le cadre (20, 40) par des moyens de maintien.
5. Plaque d'absorption selon la revendication 3, la plaque comportant un cadre (20, 40) maintenant en place au moins une grille d'échange (30) définissant la surface d'échange pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que ledit au moins un obstacle (55) est agencé sur la grille d'échange (30). 2975763 -11-
6. Plaque d'absorption selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit au moins un obstacle (55) sert de renfort à la grille d'échange (30).
7. Plaque d'absorption selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'homogénéisation sont des moyens 5 d'injection de vapeur de fluide réfrigérant (60) aptes à injecter de la vapeur de fluide réfrigérant (65) dans le flux de fluide absorbant (10) au niveau de ladite au moins une surface d'échange.
8. Plaque d'absorption selon la revendication 7, la plaque comportant un cadre (20, 40) maintenant en place au moins une grille 10 d'échange (30) définissant ladite au moins une surface d'échange pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que les moyens d'injection de vapeur de fluide réfrigérant (60) servent de renfort à la grille d'échange (30).
9. Plaque d'absorption selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'homogénéisation sont des moyens de 15 chauffage (70) aptes à créer un courant chaud à contre-courant local du flux de fluide absorbant (10).
10. Plaque d'absorption selon la revendication 9, la plaque comportant un cadre (20, 40) maintenant en place au moins une grille d'échange (30) définissant ladite au moins une surface d'échange pour le flux 20 de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que les moyens de chauffage (70) servent de renfort à la grille d'échange (30).
11. Plaque d'absorption selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'homogénéisation sont des moyens de vibration (80) aptes à faire vibrer au moins une partie de la plaque 25 d'absorption.
12. Plaque d'absorption selon la revendication 11, la plaque comportant un cadre (20, 40) maintenant en place au moins une grille d'échange (30) définissant ladite au moins une surface d'échange pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que les moyens de vibration (80) 2975763 -12- sont au moins un renfort de la grille d'échange (30) ledit renfort comprenant un vibrateur apte à faire vibrer la grille d'échange (30).
13. Plaque d'absorption selon la revendication 11 ou 12, la plaque comportant un cadre (20, 40) maintenant en place deux grilles d'échange 5 (30) entre lesquelles est défini un conduit pour le flux de fluide absorbant (10), caractérisée en ce que les moyens de vibration (80) sont au moins un renfort agencé sur chaque grille d'échange (30), chacun disposé en quinconce par rapport au flux de fluide absorbant (10) et comportant chacun un vibrateur apte à faire vibrer chaque grille d'échange (30) avec des phases 10 d'oscillation différentes pour chaque vibrateur.
14. Climatiseur pour véhicule comprenant au moins une plaque d'absorption selon l'une des revendications 1 à 13.
15. Véhicule automobile comportant au moins un climatiseur par absorption selon la revendication 14. 15