Brevet FR2288960A1 — publié le 19760521

I1 est connu d'utiliser la chaleur latente de vaporisation d'un liquide puis la chaleur latente de condensation de sa vapeur pour transporter des calories d'un point b un autre. C'est le principe utilisé dans les réfrigéroteurs.- Cependant, ces appareils sont compliqués et coûteux. La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur basé sur le zone principe physique mais d'ûne réalisation extrêmerent simple et peu coûteuse. L'échangeur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il colporte une enceinte fermée, de grande surface par rapport à son volute, replie sous vide d'un agent frigorifique en quantité telle que la partie liquide n'occupe qu'une partie de l'enceinte, la position et la forme de cette enceinte étant telles que les forces auxquelles est soumise la partie liquide tendent à la ramener constamment dans une zone de l'enceinte en contact avec une substance d'où les calories doivent être extraites tandis que la zone ou s'accuxulent les vapeurs est en contact avec une substance dans laquelle les calories doivent être transportées. L'invention vise également les dispositions ci-après : - a) la force à laquelle est souris le liquide est la pesanteur. - b) la force à laquelle est soumis le liquide est une force centrifuge. - c) La force à laquelle est soumis le liquide est une pression de pompage. - d) L'enceinte à la forme de tubes à ailettes inclinés sur l'horizontale dont la partie supérieure est située dans une gaine de circulaXtion d'air frais à réchauffer et dont la partie inférieure est située dans une gaine de circulation d'air chaud à refroidir. - e) Les tubes à ailettes sont disposés en une batterie d'enceintes sans coneunication entre-elles et se succédant dans le sens de l'écoulement, les circulations d'air frais à réchauffer et d'air chaud à refroidir étant orientées en sens opposé par rapport à la succession des tubes. - f) L'enceinte a la forme d'un réservoir circulaire tournant soumis à un apport de calories et portant des tubes rayonnonts centripètes soumis à un refroidissement. - g) La zone en contact avec la substance d'où les calories doivent être extraites est située plus haut que celle où les calories doivent être transportées et une pompe est prévue pour ramener le liquide de condensation vers la première de ces deux zones. L'invention est illustrée par le dessin joint sur lequel - la figure 1 est une vue schématique d'échangeur selon l'invention. - la figure 2 en donne une application au refroidissement d'un frein. - la figure 3 en donne une application à la captation d'énergie solaire. En se reportant à la figure 1, on voit que l'échangeur selon l'invention est formé d'une enceinte fermée 1, par exemple un tube à ailettes ou un groupe de tubes à ailettes réunis en partie haute et basse par un collecteur I0, remplie sous vide d'un agent frigorifique, tel que celui connu sous la dénomination Freon, en quantité telle que la partie liquide la n'occupe qu'une partie de l'enceinte. Dans l'exemple représenté le tube est vertical et la partie la se trouve en contact avec de l'air relativement chaud 2, auquel il s'agit de retirer des calories, tandis que la partie lb ou s'accumulent les vapeurs, est en contact avec de l'air relativement froid 3 qu'il y a lieu de réchauffer. Le fonctionnement de l'échangeur est le suivant : Au contact de l'air chaud 2 le liquide entre en ébulbtion en absorbant les calories de cet air chaud. La pression des gaz s'élève . Les gaz se condensent dans la zone froide 3 en abandonnant leurs calories et en réchauffant l'air. Le liquide ainsi condensé retombe par simple gravité dans la partie la et le cycle continue. - La gaine 3u étant une arrivée d'air frais et la gaine 2b une sortie d'air vicié dans le système de ventilation d'une pièce schématisée par le mur 4 et le plafond 5, on obtient ainsi une récupération de calories sur le circuit de ventilation (6 représente le ventilateur assurant la circulation). De préférence les tubes 1 sont constitués en une batterie de tubes séparés et sans communication entre-eux, se succédant dans le sens de l'écoulement. Et l'on fait en sorte que les circulations d'air frais et réchauffé soient orientées en sens opposés par rapport à la succession des tubes : la circulation d'air frais va de 3a vers 3b tandis que la circulation d'air chaud va de 2b vers 2a. Ainsi, les actions des différents éléments de la batterie s'additionnent entre-elles ; les températures étant, par exemple - + IODCen 3a - + 2O0Cen 3b - + 300Cen 2b - + 200Cen 2a l'écart de température reste de l'ordre de IOOC entre les parties haute et basse de chaque élément de batterie et la récupération est de l'ordre de 50 % des calories de l'air vicié. Ce pourcentage pourrait être accru en augmentant le nombre d'éléments de la batterie et en diminuant la vitesse de circulation. Le fonctionneaent de l'appareil suppose seulement que les gaz condensés retombent par gravité dans la zone à refroidir et l'appareil fonctionne de la sêre aanière avec des tubes verticaux ou des tubes inclinés à 15 sur l'horizontale. On peut ainsi inverser le fonctionnement de l'échangeur en prévoyant une batterie articulée de façon à pouvoir s'incliner dans un sens ou dons l'autre et passe d'un fonctionnement réchauffant l'air frais et réfrigérant l'air vicié à un fonctionnement inverse, par exem- ple pour un local à air-conditionné chauffé l'hiver et refroidi l'été. L'exemple de la figure 2 montre l'application de l'invention au refroidissement d'un frein à disque 7. La partie active du disque 7 étant creuse et forme une enceinte 8 dont la partie rapprochée de l;axe 9 se prolonge par des tubes 11 munis d'ailettes de refroidissementiet inclinés vers l'axe 9. L'appareil étant en rotation la partie liquide de l'axent frigorifique, sous l'effet de la force centrifuge, se loge dans la partie 8 de l'enceinte. Dès que le disque s'échauffe, le liquide entre en ébullition et les vapeurs viennent se condenser dans les tubes 11 pour retourner à la zone 8. La figure 3 est une application de l'échangeur de l'invention à une récupération d'énergie solaire. 13 représente un récepteur de calories solaire (panneau, bac ...) transnettant les calories qu'il reçoit à la partie inférieure 14 de l'échangeur de l'invention, dont la partie supérieure 15 est au contact d'une substance 16 (air, eau ...) à réchauffer. Un tel dispositif peut permettre, par exemple, le réchauffage de l'eau d'une piscine. Dans le cas où le capteur de calories doit être placé à un niveau plus élevé que la substance à réchauffer, on interposera une pompe de circulation forcée dons l'échangeur ramenant constamment le liquide de condensation vers la source de chaleur. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur utilisant successivement la chaleur latente de vaporisation d'un liquide et sa chaleur latente de condensation pour transporter des calories d'un point à un autre, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte fermée, de grande surface par rapport à son volume, remplie sous vide d'un agent frigorifique en quantité telle que la partie liquide n'occupe qu'une partie de l'enceinte, la position et la forme de cette enceinte étant telles que les forces auxquelles est soumise la partie liquide tendent à la ramener constamment dans une zone de l'enceinte en contact avec une substance d'où les calories doivent être extraites tandis que la zone où s'accumulent les vapeurs est en contact avec une substance dans laquelle les calories doivent être transportées. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force à laquelle est soumis le liquide est la pesanteur ; 3. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force à laquelle est soumis le liquide est une force centrifuge ; 4. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force~ à u ~g laquelle est soumis le liquide est une pression de pompage. 5. Echangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte à la forme de tubes à ailettes inclinés sur l'horizontale dont la partie supérieure est située dons une gaine de circulation d'air frais à réchauffer et dont la partie inférieure est située dans une gaine de circulation d'air chaud à refroidir. 6. Echangeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes à ailettes sont disposés en une batterie d'enceintes sans communcation entre-elles et se succédant dans le sens de l'écoulement, les circulations d'air frais à réchauffer et d'air chaud à refroidir étant orientées en sens opposé par rapport à la succession des tubes. 7. Echangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte à la forme d'un réservoir circulaire tournant soumis à un apport de calories et portant des tubes rayonnants centripètes soumis à un refroidissement. 8. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone en contact avec la substance d'ob les calories doivent être extzx, tes est située plus haut que celle où les calories doivent être transportées et une pompe est prévue pour ramener le liquide de condensation vers la première de ces deux zones.