FR2988468A1 - Dispositif d'echange de calories avec des fluides externes de temperatures differentes, par transfert alterne de fluide interne entre des chambres de reaction - Google Patents

Abstract

Un dispositif d'échange de calories (D) est destiné à équiper un système (V) comprenant un premier circuit (CR1) alimentant un premier échangeur (E1) en fluide externe froid, un deuxième circuit (CR2) alimentant un deuxième échangeur (E2) en fluide externe chaud, et un troisième circuit (CR3) alimentant au moins un troisième échangeur (E3) en fluide externe tiède. Ce dispositif (D) comprend au moins des première (C1) et deuxième (C2) chambres communiquant entre elles, et propres à être déplacées simultanément afin d'être placées en regard d'échangeurs différents, et à échanger des calories entre un fluide interne commun et les fluides externes circulant respectivement dans les échangeurs devant lesquels elles sont temporairement placées pour effectuer des réactions internes et opposées, dépendant de leurs échanges respectifs temporaires.

Description

DISPOSITIF D'ÉCHANGE DE CALORIES AVEC DES FLUIDES EXTERNES DE TEMPÉRATURES DIFFÉRENTES, PAR TRANSFERT ALTERNÉ DE FLUIDE INTERNE ENTRE DES CHAMBRES DE RÉACTION L'invention concerne le domaine des échanges de calories par réaction physique (ou changement d'état) ou chimique d'un fluide pouvant se trouver dans différentes phases, notamment gazeuse et liquide. Comme le sait l'homme de l'art, dans certains domaines techniques, comme par exemple celui des véhicules (éventuellement de type automobile), on fait circuler un fluide caloporteur dit interne dans une chambre de réaction (ou un échangeur) d'une installation de chauffage/climatisation pour provoquer une réaction physique ou chimique sur ce fluide interne. Parmi ces réactions, on peut notamment citer l'adsorption, l'absorption, la condensation, la désorption, l'évaporation, et des réactions chimiques de composition ou de décomposition. Pour que la réaction puisse se dérouler correctement, il faut que le fluide interne, qui arrive dans la chambre de réaction ou l'échangeur dans un premier état, échange des calories avec un fluide externe en contact thermique avec la chambre de réaction ou l'échangeur. Ce fluide externe peut être de l'air extérieur, de l'air intérieur, ou un fluide circulant dans un autre échangeur (comme par exemple le liquide de refroidissement d'un moteur thermique). L'échange peut consister en une récupération par le fluide interne de calories contenues dans le fluide externe, par exemple pour refroidir ce dernier, ou bien une cession au fluide externe de calories contenues dans le fluide interne, par exemple pour réchauffer ce dernier. Pour que la réaction puisse perdurer, le fluide interne qui a subi la réaction (et donc se trouve désormais dans un second état) doit être évacué, et remplacé par du fluide interne présentant le premier état. Lorsque l'on fonctionne en circuit interne fermé au sein d'une installation de chauffage/climatisation, on doit faire repasser le fluide interne de son second état vers son premier état avant de le réinjecter dans la chambre de réaction (ou l'échangeur). Classiquement, les chambres de réaction sont alternativement chauffées et refroidies par un ou plusieurs fluides externes. Pour ce faire, on peut par exemple utiliser le fluide interne pour chauffer ou refroidir un autre fluide au niveau d'un autre échangeur et/ou le détendre ou le comprimer. Un tel fonctionnement nécessite de nombreux conduits (ou tuyaux) et de nombreuses vannes, ce qui s'avère pénalisant en termes de poids, d'encombrement, de coût et de risque de dysfonctionnement. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. 1 o Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'échange de calories, d'une part, destiné à équiper un système comprenant un premier circuit propre à alimenter un premier échangeur en fluide externe froid, un deuxième circuit propre à alimenter un deuxième échangeur en fluide externe chaud, et au moins un troisième circuit propre à alimenter au moins un 15 troisième échangeur en fluide externe tiède, et, d'autre part, comprenant au moins des première et deuxième chambres communiquant entre elles, et propres à être déplacées simultanément afin d'être placées en regard d'échangeurs différents, choisis parmi les premier, deuxième et troisième échangeurs, et à échanger des calories entre un fluide interne commun et les 20 fluides externes circulant respectivement dans les échangeurs devant lesquels elles sont temporairement placées pour effectuer des réactions (physiques ou chimiques) internes et opposées, dépendant de leurs échanges respectifs temporaires. Grâce à ce dispositif compact, on peut transformer le fluide interne 25 dans une première chambre puis le transférer dans une seconde chambre communicante afin qu'il subisse une transformation inverse qui va permettre de le transférer de nouveau dans la première chambre, et ainsi de suite. Les chambres sont ainsi les seules pièces mobiles. En outre, les circulations de fluides de températures différentes sont minimisées dans les mêmes 30 conduits, ce qui entraîne, d'une part, un gain en rendement, et, d'autre part, un gain en réactivité, du fait de la diminution des inerties thermiques inutiles. Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : les échanges temporaires peuvent comprendre une récupération de calories du fluide externe froid par le fluide interne au niveau du premier échangeur, une récupération de calories du fluide externe chaud par le fluide interne au niveau du deuxième échangeur, et une cession de calories du fluide interne au fluide externe tiède au niveau du troisième échangeur ; - dans un premier mode de réalisation, il peut comprendre i) un premier tambour rotatif comportant, d'une première part, la première chambre, d'une deuxième part, une troisième chambre placée en face de la première chambre suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre le premier échangeur et un quatrième échangeur, et ii) un second tambour rotatif comportant, d'une première part, la deuxième chambre, d'une deuxième part, une quatrième chambre placée en face de la deuxième chambre suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre les deuxième et troisième échangeurs ; - les premier et second tambours rotatifs peuvent être solidarisés fixement l'un à l'autre afin d'être entraînés en rotation ensemble et simultanément ; - dans un deuxième mode de réalisation, il peut comprendre un tambour rotatif comportant i) une première partie comprenant, d'une première part, la première chambre, d'une deuxième part, une troisième chambre placée en face de la première chambre suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre le premier échangeur et un quatrième échangeur, et ii) un seconde partie placée derrière la première partie et comprenant, d'une première part, la deuxième chambre, d'une deuxième part, une quatrième chambre placée en face de la deuxième chambre suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre les deuxième et troisième échangeurs ; - dans un troisième mode de réalisation, il peut comprendre un tambour rotatif comportant, d'une première part, les première et deuxième chambres placées l'une en face de l'autre suivant un même premier diamètre, d'une deuxième part, deux chambres de séparation placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une troisième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés au moins les premier, deuxième et troisième échangeurs ; - la face externe peut être propre à être placée en regard d'un quatrième échangeur alimenté en fluide externe tiède. Dans ce cas, le premier échangeur peut être destiné à être intercalé entre les deuxième et quatrième échangeurs sur une première partie de la périphérie de la face externe, et le troisième échangeur peut être destiné à être intercalé entre les deuxième et quatrième échangeurs sur une seconde partie de la périphérie de la face externe, opposée à la première partie. il peut comprendre chacun des échangeurs. L'invention propose également une installation de chauffage/ climatisation destinée à équiper un système et comprenant un premier circuit dans lequel circule un fluide externe froid, un deuxième circuit dans lequel circule un fluide externe chaud, au moins un troisième circuit dans lequel circule un fluide externe tiède, et au moins un dispositif d'échange de calories du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un système comprenant une installation de chauffage/climatisation du type de celle présentée ci-avant. Un tel système peut par exemple être agencé sous la forme d'un véhicule, éventuellement de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule automobile comprenant un moteur thermique et une installation de chauffage/climatisation comportant un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'échange selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe longitudinale, le dispositif d'échange de la figure 1 placé dans un premier état, la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans deux vues en coupe transversale placées l'une à côté de l'autre, les deux tambours du dispositif d'échange de la figure 1 placé dans le premier état, la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe longitudinale, le dispositif d'échange de la figure 1 placé dans un état intermédiaire, la figure 5 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans deux vues en coupe transversale placées l'une à côté de l'autre, les deux tambours du dispositif d'échange de la figure 1 placé dans l'état intermédiaire, la figure 6 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe longitudinale, le dispositif d'échange de la figure 1 placé dans un second état, la figure 7 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans deux vues en coupe transversale placées l'une à côté de l'autre, les deux tambours du dispositif d'échange de la figure 1 placé dans le second état, la figure 8 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe transversale, un second exemple de réalisation d'un dispositif d'échange selon l'invention placé dans un premier état, et la figure 9 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe transversale, le dispositif d'échange de la figure 8 placé dans un second état. L'invention a pour but de proposer un dispositif d'échange de calories D destiné à équiper un système V et fonctionnant comme un système de réfrigération, comme une pompe à chaleur et/ou comme un système de réfrigération/pompe à chaleur réversible. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif d'échange de calories D fait partie d'un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout système comprenant au moins un dispositif d'échange de calories de type pompe à chaleur réversible et au moins trois circuits dans lesquels circulent des fluides dits externes présentant des températures différentes. Par conséquent l'invention concerne notamment n'importe quel véhicule ou bâtiment disposant d'au moins trois circuits dans lesquels circulent des fluides externes de températures différentes. On notera qu'un dispositif d'échange de calories D, selon l'invention, peut faire partie d'une installation de chauffage et/ou de climatisation IC. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule (ou système) V comprenant une installation de chauffage/climatisation comportant des premier CR1, deuxième CR2 et troisième CR3 circuits et un dispositif d'échange de calories D selon l'invention. Par exemple, le premier circuit CR1 est couplé à un aérotherme A dédié au refroidissement de l'habitacle H du véhicule V et fournit un fluide externe relativement froid qui doit être encore plus refroidi, le deuxième circuit CR2 est couplé au moteur thermique MR du véhicule V et fournit un fluide externe chaud qui doit être refroidi (il fait par exemple partie du circuit de refroidissement du moteur MR), et le troisième circuit CR3 est couplé à un radiateur de refroidissement R du véhicule V et fournit un fluide externe tiède qui doit être réchauffé.

Sur les figures 2 à 9, les petits points dans un échangeur El signalent la présence d'un fluide externe froid, les lignes parallèles inclinées dans un échangeur E2 signalent la présence d'un fluide externe chaud et les lignes discontinues verticales dans un échangeur E3 ou E4 signalent la présence d'un fluide externe tiède. Comme illustré sur les différentes figures, un dispositif d'échange de calories D, selon l'invention, comprend au moins des première Cl et deuxième C2 chambres qui communiquent entre elles, par exemple via un premier conduit (ou tuyau) de liaison CL1 (ou CL3). Ces première Cl et deuxième C2 chambres sont propres à être déplacées simultanément afin d'être placées en regard d'échangeurs Ei différents qui sont choisis parmi un premier échangeur El alimenté par le premier circuit CR1, un deuxième échangeur E2 alimenté par le deuxième circuit CR2, et un troisième échangeur E3 alimenté par le troisième circuit CR3. On notera que dans les exemples non limitatifs illustrés sur les figures 1 à 9 les échangeurs Ei (ici i = 1 à 4) font tous partie du dispositif (d'échange de calories) D. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, ils pourraient tous faire partie de l'installation de chauffage/climatisation IC et être couplés lors du montage du véhicule V (ou de cette installation IC) au dispositif D. Les première Cl et deuxième C2 chambres sont également propres à échanger des calories entre un fluide interne commun (qu'elles partagent) et les fluides externes qui circulent respectivement dans les échangeurs Ei devant lesquels elles sont temporairement placées dans le but d'effectuer des réactions (physiques ou chimiques) internes et opposées qui dépendent de leurs échanges respectifs temporaires. En d'autres termes, on positionne pendant un certain temps les chambres communicantes à côté des échangeurs qui vont leur permettre d'effectuer des transformations d'état inverses des portions du fluide interne qui les alimentent respectivement. Par exemple, on peut provoquer l'évaporation du fluide interne dans la première chambre Cl par récupération de calories contenues dans le fluide externe froid circulant dans le premier échangeur El (froid), alors que dans le même temps on provoque dans la deuxième chambre C2 la condensation (sous forme d'absorption ou d'adsorption, par exemple) du fluide interne évaporé dans la première chambre Cl et aspiré par cession de calories au fluide externe tiède circulant dans le troisième échangeur E3 (tiède). Ensuite, on repositionne pendant un certain temps ces chambres communicantes à côté des échangeurs qui vont leur permettre d'effectuer des transformations d'état inverses des précédentes. Par exemple, on provoque l'évaporation du fluide interne dans la deuxième chambre C2 (sous forme de désorption, par exemple) par récupération de calories contenues dans le fluide externe chaud circulant dans le deuxième échangeur E2 (chaud), alors que dans le même temps on provoque dans la première chambre Cl la condensation du fluide interne évaporé dans la deuxième chambre C2 et aspiré par cession de calories au fluide externe tiède circulant dans le troisième échangeur E3 ou dans un quatrième échangeur E4 (tiède). On procède ainsi de façon répétitive (de préférence périodique) afin d'entretenir le processus de façon aussi constante que possible. Afin de mettre en oeuvre le mécanisme décrit ci-avant plusieurs modes de réalisation du dispositif D peuvent être envisagés.

Dans un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 7, le dispositif D comprend des premier TR1 et second TR2 tambours rotatifs qui sont couplés en rotation par tout moyen approprié permettant d'éviter les transferts de chaleur intempestifs. Le premier tambour rotatif TR1 comporte, d'une première part, la première chambre C1, d'une deuxième part, une troisième chambre C3 placée en face de la première chambre Cl suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation CS placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre le premier échangeur El et un quatrième échangeur E4. Les chambres de séparation CS sont vides et sont ici chargées de séparer (ou isoler) thermiquement les première Cl et troisième C3 chambres pour qu'elles ne se perturbent pas mutuellement. Elles peuvent également permettre de canaliser le flux de vapeur produit dans l'une de ces chambres et aspiré par l'autre chambre. L'espace à l'intérieur du premier tambour rotatif TR1 est ainsi divisé, dans cet exemple, en quatre parties ayant ici sensiblement le même volume.

Mais les première Cl et troisième C3 chambres pourraient avoir des volumes plus importants que ceux des chambres de séparation CS. De la même manière, le nombre de chambres de réaction pourrait être multiplié pour assurer une plus grande stabilité des échanges et des températures. Par ailleurs, la répartition des échangeurs Ei et des chambres de séparation CS est réalisée de sorte qu'aucune des chambres de réaction ne puisse réaliser un transfert pénalisant de chaleur entre les différents fluides externes. Le second tambour rotatif TR2 comporte, d'une première part, la deuxième chambre C2, d'une deuxième part, une quatrième chambre C4 placée en face de la deuxième chambre C2 suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation CS' placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre les deuxième E2 et troisième E3 échangeurs. Les chambres de séparation CS' sont vides et n'ont comme seule fonction de séparer physiquement les deuxième C2 et quatrième C4 chambres pour qu'elles ne se perturbent pas mutuellement. Les chambres de séparation CS' sont vides et sont ici chargées de séparer (ou isoler) thermiquement les deuxième C2 et quatrième C4 chambres pour qu'elles ne se perturbent pas mutuellement. Elles peuvent également permettre de canaliser le flux de vapeur produit dans l'une des chambres et aspiré par l'autre chambre. L'espace à l'intérieur du second tambour rotatif TR2 est ainsi divisé en quatre parties ayant ici sensiblement le même volume. Mais les deuxième C2 et quatrième C4 chambres pourraient avoir des volumes plus importants que ceux des chambres de séparation CS'. De la même manière le nombre de chambres de réaction pourrait être multiplié pour assurer une plus grande stabilité des échanges et des températures. Par ailleurs, la répartition des échangeurs Ei et des chambres de séparation CS' est réalisée de sorte qu'aucune des chambres de réaction ne puisse réaliser un transfert pénalisant de chaleur entre les différents fluides externes. Par exemple, et comme illustré non limitativement, les première Cl et deuxième C2 chambres communiquent entre elles par un premier conduit de liaison CL1, et les troisième C3 et quatrième C3 chambres communiquent entre elles par un second conduit de liaison CL2. On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1 les troisième E3 et quatrième E4 échangeurs sont alimentés par le troisième circuit CR3. Mais dans une variante ils pourraient être alimentés par deux circuits différents dans lesquels circulent des fluides externes tièdes. Les tambours rotatifs peuvent être entraînés en rotation par des moyens externes de type moteur électrique ou par tout moyen permettant de respecter les cycles de charge et décharge des différentes chambres de réaction en fonction des besoins thermiques. Par exemple, le déplacement des fluides externes peut entrainer les tambours rotatifs. Par exemple, on débute par un premier état du dispositif D illustré sur les figures 2 et 3 et dans lequel : - la première chambre Cl est placée à côté du premier échangeur El (froid) afin que son fluide interne récupère des calories contenues dans le fluide externe froid pour refroidir ce dernier, - la troisième chambre C3 est placée à côté du quatrième échangeur E4 (tiède) afin que son fluide interne cède des calories au fluide externe tiède pour réchauffer ce dernier, - la deuxième chambre C2 est placée à côté du troisième échangeur E3 (tiède) afin que son fluide interne cède des calories au fluide externe tiède pour réchauffer ce dernier, - la quatrième chambre C4 est placée à côté du deuxième échangeur E2 (chaud) afin que son fluide interne récupère des calories contenues dans le fluide externe chaud pour refroidir ce dernier. Par exemple, dans ce premier état, on évapore le fluide interne dans la première chambre Cl en le réchauffant par récupération de calories dans le premier échangeur El (froid), et l'on condense dans la deuxième chambre C2 le fluide interne évaporé dans la première chambre Cl et aspiré (flèche F2) en le refroidissant par cession de calories au troisième échangeur E3 (tiède), alors que dans le même temps on évapore le fluide interne dans la quatrième chambre C4 en le réchauffant par récupération de calories dans le deuxième échangeur E2 (chaud), et l'on condense dans la troisième chambre C3 le fluide interne évaporé dans la quatrième chambre C4 et aspiré (flèche F3) en le refroidissant par cession de calories au quatrième échangeur E4 (tiède). Ce premier état est donc ici destiné à refroidir le fluide externe qui doit, par exemple dans le cas d'une climatisation de l'habitacle d'un véhicule, alimenter l'aérotherme de refroidissement A, utiliser la chaleur générée par le moteur thermique MR et évacuer la chaleur par le fluide externe refroidi par le radiateur de refroidissement R. Dans ce premier état les première Cl et deuxième C2 chambres sont « déchargées », tandis que les troisième C3 et quatrième C4 chambres sont « rechargées ». Puis, après un premier intervalle de temps choisi ou mesuré de sorte que la puissance frigorifique reste suffisante, on peut entraîner en rotation sur un quart de tour (flèche F1) les premier TR1 et second TR2 tambours rotatifs afin de placer le dispositif D dans un état intermédiaire (ou de transition) illustré sur les figures 4 et 5, destiné à permettre la transition, par l'atteinte d'un état de stabilisation sans échange de chaleur, quitte à bloquer en plus l'échange dans les échangeurs Ei. Dans cet état intermédiaire, les deux chambres de séparation CS se retrouvent placées à côté respectivement des premier El et quatrième E4 échangeurs, et les deux chambres de séparation CS' se retrouvent placées à côté respectivement des deuxième E2 et troisième E3 échangeurs, si bien que le dispositif D n'échange plus de calories avec le milieu extérieur.

Puis, après un deuxième intervalle de temps choisi (éventuellement différent du premier) ou mesuré, on peut entraîner en rotation sur encore un quart de tour (flèche F1) les premier TR1 et second TR2 tambours rotatifs afin de placer le dispositif D dans un second état illustré sur les figures 6 et 7 et dans lequel : - la troisième chambre C3 est placée à côté du premier échangeur El (froid) afin que son fluide interne récupère des calories contenues dans le fluide externe froid pour refroidir ce dernier, - la première chambre Cl est placée à côté du quatrième échangeur E4 (tiède) afin que son fluide interne cède des calories au fluide externe tiède pour réchauffer ce dernier, la quatrième chambre C4 est placée à côté du troisième échangeur E3 (tiède) afin que son fluide interne cède des calories au fluide externe tiède pour réchauffer ce dernier, la deuxième chambre C2 est placée à côté du deuxième échangeur E2 (chaud) afin que son fluide interne récupère des calories contenues dans le fluide externe chaud pour refroidir ce dernier. Dans ce second état, on évapore le fluide interne dans la deuxième chambre C2 en le réchauffant par récupération de calories dans le deuxième échangeur E2 (chaud), et l'on condense dans la première chambre Cl le fluide interne évaporé dans la deuxième chambre C2 et aspiré (flèche F4) en le refroidissant par cession de calories au quatrième échangeur E4 (tiède), alors que dans le même temps on évapore le fluide interne dans la troisième chambre C3 en le réchauffant par récupération de calories dans le premier échangeur El (froid), et l'on condense dans la quatrième chambre C4 le fluide interne évaporé dans la troisième chambre C3 et aspiré (flèche F5) en le refroidissant par cession de calories au troisième échangeur E3 (tiède). Ce second état est donc ici destiné, comme le premier état, à refroidir le fluide externe qui doit, par exemple dans le cas d'une climatisation de l'habitacle d'un véhicule, alimenter l'aérotherme de refroidissement A, utiliser la chaleur générée par le moteur thermique MR et évacuer la chaleur par le fluide externe refroidi par le radiateur de refroidissement R. Dans ce second état, les première Cl et deuxième C2 chambres sont « rechargées », tandis que les troisième C3 et quatrième C4 chambres sont « déchargées ». Puis, après un troisième intervalle de temps choisi (éventuellement identique au premier) ou mesuré, on peut entraîner en rotation sur un quart de tour (flèche F1) les premier TR1 et second TR2 tambours rotatifs afin de placer le dispositif D dans un autre état intermédiaire (ou de transition) similaire à celui qui est illustré sur les figures 4 et 5, mais avec une rotation supplémentaire de 180°. Dans cet état intermédiaire, les deux chambres de séparation CS se retrouvent placées à côté respectivement des premier El et quatrième E4 échangeurs, et les deux chambres de séparation CS' se retrouvent placées à côté respectivement des deuxième E2 et troisième E3 échangeurs, si bien que le dispositif D n'échange plus de calories avec le milieu extérieur. L'entraînement en rotation suivant sur un nouveau quart de tour (ici toujours dans le même sens horaire) permet de replacer le dispositif D dans son premier état illustré sur les figures 2 et 3. Dans un deuxième mode de réalisation (non illustré), variante de réalisation du premier mode de réalisation, au lieu d'utiliser deux tambours rotatifs couplés en rotation, on n'en n'utilise qu'un seul (RT1) subdivisé en deux parties placées l'une derrière l'autre. La première partie comprend la première chambre C1, la troisième chambre C3 placée en face de la première chambre Cl suivant un même premier diamètre, et les deux chambres de séparation CS placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et on place l'un en face de l'autre les premier El et quatrième E4 échangeurs à la périphérie de la face externe de l'unique tambour rotatif (TR1 ). La seconde partie comprend la deuxième chambre C2, la quatrième chambre C4 placée en face de la deuxième chambre C2 suivant un même premier diamètre, et les deux chambres de séparation CS' placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et on place l'un en face de l'autre les deuxième E2 et troisième E3 échangeurs à la périphérie de la face externe de l'unique tambour rotatif (TR1 ).

Le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation est identique à celui du premier mode de réalisation. Dans un troisième mode de réalisation illustré sur les figures 8 et 9, le dispositif D ne comprend également qu'un unique tambour rotatif TR1. Ce dernier TR1 comporte, d'une première part, les première Cl et deuxième C2 chambres placées l'une en face de l'autre suivant un même premier diamètre, d'une deuxième part, deux chambres de séparation CS placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire au premier diamètre, et, d'une troisième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés au moins les premier E1, deuxième E2 et troisième E3 échangeurs. On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 8 et 9 un quatrième échangeur E4 alimenté en fluide externe tiède est également placé à la périphérie de la face externe de l'unique tambour rotatif TR1. Mais cela n'est pas obligatoire. On pourrait en effet utiliser seulement le troisième échangeur E3 pour l'échange avec un fluide externe tiède. Dans ce cas, le troisième échangeur E3 peut avoir une extension deux fois plus importante à la périphérie de la face externe de l'unique tambour rotatif TR1. la Par exemple, et comme illustré non limitativement, les première Cl et deuxième C2 chambres communiquent entre elles par un conduit de liaison CL3 ou bien une simple ouverture. Comme dans les modes de réalisation précédents, les chambres de séparation CS sont vides et sont ici chargées de séparer (ou isoler) 15 thermiquement les première Cl et deuxième C2 chambres pour qu'elles ne se perturbent pas mutuellement et de canaliser dans un conduit de liaison qui réunit deux chambres le flux de vapeur produit dans l'une de ces chambres et aspiré par l'autre chambre. Par ailleurs, l'espace à l'intérieur du tambour rotatif TR1 est divisé en 20 quatre parties qui ont ici sensiblement le même volume. Mais les première Cl et deuxième C2 chambres pourraient avoir des volumes plus importants que ceux des chambres de séparation CS, et réciproquement. Par exemple, on débute par un premier état du dispositif D illustré sur la figure 8 et dans lequel : 25 - la première chambre Cl est placée à côté du premier échangeur El (froid) afin que son fluide interne récupère des calories contenues dans le fluide externe froid pour refroidir ce dernier, - la deuxième chambre C2 est placée à côté du troisième échangeur E3 (tiède) afin que son fluide interne cède des calories au fluide externe tiède 30 pour réchauffer ce dernier. Par exemple, dans ce premier état on évapore le fluide interne dans la première chambre Cl en le réchauffant par récupération de calories dans le premier échangeur El (froid), et l'on condense dans la deuxième chambre C2 le fluide interne évaporé dans la première chambre Cl et aspiré (flèche F6) en le refroidissant par cession de calories au troisième échangeur E3 (tiède).

Ce premier état est donc ici destiné, dans le cas d'une climatisation de l'habitacle, à refroidir le fluide externe qui doit alimenter l'aérotherme de refroidissement A, et à réchauffer le fluide externe qui doit alimenter le radiateur de refroidissement R. Puis, après un premier intervalle de temps choisi ou mesuré, on peut la entraîner en rotation sur un quart de tour (flèche F1' dans le sens horaire) le tambour rotatif TR1 afin de placer le dispositif D dans un second état illustré sur la figure 9 et dans lequel : la première chambre Cl est placée à côté du quatrième échangeur E4 (tiède) afin que son fluide interne cède des calories au fluide externe tiède 15 pour réchauffer ce dernier, la deuxième chambre C2 est placée à côté du deuxième échangeur E2 (chaud) afin que son fluide interne récupère des calories contenues dans le fluide externe chaud pour refroidir ce dernier. Dans ce second état on évapore le fluide interne dans la deuxième 20 chambre C2 en le réchauffant par récupération de calories dans le deuxième échangeur E2 (chaud), et l'on condense dans la première chambre Cl le fluide interne évaporé dans la deuxième chambre C2 et aspiré (flèche F7) en le refroidissant par cession de calories au quatrième échangeur E4 (tiède). Ce second état est donc ici destiné, dans le cas d'une climatisation de 25 l'habitacle, à utiliser la chaleur du fluide externe générée par le moteur thermique MR, et à réchauffer le fluide externe qui doit alimenter le radiateur de refroidissement R. Puis, après un second intervalle de temps choisi (éventuellement identique au premier) ou mesuré, on entraîne le tambour rotatif TR1 en 30 rotation sur un quart de tour (flèche F1' dans le sens antihoraire) afin de replacer le dispositif D dans son premier état illustré sur la figure 8. On notera que dans ce troisième mode de réalisation on ne prévoit pas d'état intermédiaire (ou de transition).

D'autres modes de réalisation peuvent être envisagés. Ainsi, on peut augmenter le nombre de chambres de réaction par tambour rotatif. On peut également augmenter le nombre de tambours rotatifs montés en série. Les zones de fluides tiède/chaud ou froid/tiède peuvent être décalées en fonction des effets désirés et/ou de la géométrie désirée (éventuellement imposée par une contrainte locale d'implantation). L'invention permet un fonctionnement aisé tant en pompe à chaleur qu'en climatisation du fait d'une limitation notable du nombre de pièces où ont lieu les phénomènes d'absorption ou d'adsorption. Par ailleurs, l'invention la permet de rendre plus compactes et plus simples les installations de chauffage/climatisation du fait de la simplification des processus de réchauffage et de refroidissement. De plus, l'invention peut également permettre de refroidir, ou de chauffer de façon dédiée un ou plusieurs organes d'un système (véhicule ou bâtiment). Elle permet aussi dans tous les 15 cas d'utiliser le dispositif pendant un certain temps si la source de chaleur à haute température n'est pas disponible.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'échange de calories pour un système (V) comprenant un premier circuit (CR1) propre à alimenter un premier échangeur (El ) en fluide externe froid, un deuxième circuit (CR2) propre à alimenter un deuxième échangeur (E2) en fluide externe chaud, et au moins un troisième circuit (CR3) propre à alimenter au moins un troisième échangeur (E3) en fluide externe tiède, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des première (C1) et deuxième (C2) chambres communiquant entre elles, et propres à être déplacées simultanément afin d'être placées en regard d'échangeurs différents, choisis parmi lesdits premier (El ), deuxième (E2) et troisième (E3) échangeurs, et à échanger des calories entre un fluide interne commun et les 15 fluides externes circulant respectivement dans les échangeurs devant lesquels elles sont temporairement placées pour effectuer des réactions internes et opposées, dépendant de leurs échanges respectifs temporaires.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend i) un premier tambour rotatif (TR1) comportant, d'une première part, ladite 20 première chambre (C1), d'une deuxième part, une troisième chambre (C3) placée en face de ladite première chambre (C1) suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation (CS) placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire audit premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face 25 externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre ledit premier échangeur (El ) et un quatrième échangeur (E4), et ii) un second tambour rotatif (TR2) comportant, d'une première part, ladite deuxième chambre (C2), d'une deuxième part, une quatrième chambre (C4) placée en face de ladite deuxième chambre (C2) suivant un même premier 30 diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation (CS') placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire audit premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face del'autre lesdits deuxième (E2) et troisième (E3) échangeurs.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tambour rotatif (TR1 ) comportant i) une première partie comprenant, d'une première part, ladite première chambre (C1), d'une deuxième part, une troisième chambre (C3) placée en face de ladite première chambre (C1) suivant un même premier diamètre, d'une troisième part, deux chambres de séparation (CS) placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire audit premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à la être placés l'un en face de l'autre ledit premier échangeur (El ) et un quatrième échangeur (E4), et ii) un seconde partie placée derrière la première partie et comprenant, d'une première part, ladite deuxième chambre (C2), d'une deuxième part, une quatrième chambre (C4) placée en face de ladite deuxième chambre (C2) suivant un même premier diamètre, d'une troisième 15 part, deux chambres de séparation (CS') placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, sensiblement perpendiculaire audit premier diamètre, et, d'une quatrième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés l'un en face de l'autre lesdits deuxième (E2) et troisième (E3) échangeurs. 20
4. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tambour rotatif (TR1) comportant, d'une première part, lesdites première (C1) et deuxième (C2) chambres placées l'une en face de l'autre suivant un même premier diamètre, d'une deuxième part, deux chambres de séparation (CS) placées l'une en face de l'autre suivant un même second diamètre, 25 sensiblement perpendiculaire audit premier diamètre, et, d'une troisième part, une face externe à la périphérie de laquelle sont destinés à être placés au moins lesdits premier (E1 ), deuxième (E2) et troisième (E3) échangeurs.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite face externe est propre à être placée en regard d'un quatrième échangeur (E4) 30 alimenté en fluide externe tiède, et en ce que ledit premier échangeur (El) est destiné à être intercalé entre lesdits deuxième (E2) et quatrième (E4) échangeurs sur une première partie de la périphérie de ladite face externe, et ledit troisième échangeur (E3) est destiné à être intercalé entre lesditsdeuxième (E2) et quatrième (E4) échangeurs sur une seconde partie de la périphérie de ladite face externe, opposée à ladite première partie.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend chacun desdits échangeurs (El -E4).
7. 7. Installation de chauffage/climatisation (IC) pour un système (V), ladite installation (IC) comprenant un premier circuit (CR1) dans lequel circule un fluide externe froid, un deuxième circuit (CR2) dans lequel circule un fluide externe chaud, et au moins un troisième circuit (CR3) dans lequel circule un fluide externe tiède, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un dispositif d'échange de calories (D) selon l'une des revendications précédentes.
8. 8. Système (V), caractérisé en ce qu'il comprend une installation de chauffage/climatisation (IC) selon la revendication 7.
9. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est agencé sous la forme d'un véhicule.