Brevet FR2530791A1 — publié le 19840127

DISPOSITIF REFRIGERATEUR A ENERGIE SOLAIRE L'invention concerne les dispositifs réfrigérateurs fonction- nant grâce à l'apport intermittent d'énergie thermique, et plus particulièrement la liaison entre un capteur d'énergie solaire et une chambre froide. On connait de nombreux dispositifs réfrigérateurs produisant, ou conservant, de la glace pendant la nuit au moyen de l'énergie thermique captée pendant le jour à l'aide d'un capteur solaire. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le brevet 2 391 434. Le processus de fonctionnement de ces dispositifs comprend deux phases: une phase diurne pendant laquelle un fluide circule du capteur solaire vers la chambre froide dans une première canalisation, une phase nocturne pendant laquelle le fluide circule de la chambre froide vers le capteur solaire dans un deuxième canalisation. Lorsque les deux canalisations se rejoignent à la sortie du capteur solaire, on utilise généralement une vanne à trois voies qui est manoeuvrée au début de chaque phase afin de changer la direction de circulation du fluide. Ce type de dispositif réfrigérateur nécessite donc une inter- vention humaine deux fois par cycle. Le but de la présente invention est de rendre le dispositif entièrement autonome et d'éliminer cette intervention sans utili- ser une source d'énergie auxiliaire A cette fin la présente invention a pour objet un dispositif réfrigérateur fonctionnant à l'aide de l'énergie thermique, dont le fonctionnement comprend une phase d'adsorption Il comprend un capteur d'énergie contenant un corps présentant de fortes capacités d'adsorption et de désorption et qui est relié à un évaporateur disposé dans une caisse isolante Cette liaison est constituée par un conduit puis, d'une part par une première nanalisation reliant ce conduit à l'évaporateur, et d'autre part par une deuxième canalisation reliant le conduit à un condenseur puis à un réservoir et enfin à l'évaporateur, l'ensemble contenant du fluide. 2. Selon l'invention la première canalisation comprend juste avant sa jonction avec la deuxième canalisation un coude en forme de siphon de sectiond'angle et de rayon de courbure tels qu'il se forme au début de la phase de désorption un bouchon de condensats, émanant du fluide, obstruant de façon étanche la première canalisation De même la forme du siphon est telle qu'au début de la phase d'adsorption le bouchon decondensats disparaît par évaporation, libérant la première canalisation L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avan- tages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, d'un mode de réalisation donné à titre non limitatif et qui est illustrée des trois figures. La figure 1 représente un dispositif réfrigérateur connu et auquel peut avantageusement être appliquée l'invention. La figure 2 représente le schéma d'un dispositif réfrigérateur selon l'invention pendant la première phase du cycle de fonction- nement. La figure 3 représente le schéma d'un dispositif réfrigérateur selon l'invention pendant la deuxième phase du cycle de fonction- nement. Pour mieux saisir le rôle et apprécier les avantages de l'in- vention appliquée à certains dispositifs réfrigérateurs, il est nécessaire d'exposer le fonctionnement d'un de ces derniers. Sur la figure 1 le dispositif réfrigérateur comprend une cais- se isolante 1 et un capteur solaire 8 qui lui est relié La caisse isolante 1 constitue une chambre froide dans laquelle sont entreposées par exemple des denrées alimentaires qui sont donc maintenues à une température voisine de O degrés C, grâce à la production de froid obtenu au moyen du capteur solaire 8 qui associé aux autres éléments du dispositif, produit de la glace dans l'évaporateur 2 enfermé dans la caisse isolante 1 Le capteur solaire 8 se présente sous la forme d'un boitier 9, de préférence en cuivre, dont l'intérieur est garni d'un corps adsorbant 10 tel que la zéolite qui est un alumino silicate composé micro- poreux présentant de fortes capacités d'adsorption ou de désorption. /. 3. Ce capteur solaire 8 est en communication avec un circuit contenant de l'eau Ce circuit comprend un évaporateur 2 placé à l'intérieur de la caisse isolante 1, une première canalisation 3 reliant l'évapora- teur 2 à la vanne à trois voies 7, une deuxième canalisation reliant le conduit 14 à la partie supérieure d'un condenseur à ailettes 6, puis, la partie inférieure du condenseur 6 à la partie supérieure d'un réservoir extérieur 5, enfin la partie inférieure de ce dernier à la partie supérieure de l'évaporateur 2 L'eau se trouve dans un circuit hermétiquement clos dans lequel règnent des pressions variant entre 10 et 100 millibars Le principe de fonctionnement est le suivant. Pendant le jour, les rayons solaires chauffent le capteur solaire 8 et la zéolite 10 qu'il contient; la température et la pression montent progressivement dans le capteur solaire 8 La vanne à trois voies 7 obstruant la canalisation 3, la zéolite rejette par désorption son eau sous la forme dé vapeurs qui arrivent dans le condenseur 6, leur condensation associée au fait que le tube 4 est de type capil- laire entre le réservoir extérieur 5 et l'évaporateur 2 contribue à ce que la pression dans l'évaporateur 2 est beaucoup moins importante que dans le capteur solaire 8; les vapeurs condensées, grâce à cette différence de pression atteignent l'évaporateur 2 Le soir-la tempéra- ture et la pression baissent dans le capteur solaire 8 et l'évaporateur 2 se trouve partiellement rempli d'eau condensée dans la journée. La zéolite 10, a joué le rôle de compresseur chimique. Au début de la nuit, la température de la zéolite 10 continue à baisser et la pression dans le condenseur 6, le réservoir 5 et le capteur solaire 8 baisse également On manoeuvre alors la vanne à trois voies 7 pour ouvrir la canalisation 3 et obstruer la jonction avec-le condenseur 6 La zéolite joue alors le rôle de pompe chimique et adsorbe l'eau s'évaporant de l'évaporateur 2 modifiant la pression à l'intérieur de ce dernier Le circuit étant hermétiquement clos, l'eau restant dans l'évaporateur 2 se transforme en glace et contribue donc à maintenir la température dans la caisse isolante, voisine de OO degré C Cette phase d'adsorption produisant le froid se prolonge jusqu'au matin. 4. Sur la figure 2 représentant un dispositif réfrigérateur en fonctionnement pendant la phase de désorption selon l'invention la vanne à trois voies a été supprimée et la canalisation 3 a été coudée de manière à constituer un siphon Ce dernier a une section, un angle et un rayon de courbure tels qu'au début de la phase de désorption, en début de journée, les premiers condensats d'eau se forment dès la sortie du capteur solaire 8, s'accumulent dans le coude 11 du siphon et forment un bouchon i 2 qui obstrue totalement la canalisation 3 La jonction du condenseur 6 au conduit 14 se trouvant juste au-dessus de ce siphon, les vapeurs suivantes ne peuvent s'orienter que vers le condenseur 6 La masse du bouchon de condensat 12 est négligeable par rapport à la masse d'eau condensée et accumulée dans l'évaporateur 2 pendant cette phase de désorption. Sur la figure 2 le sens de circulation du fluide est symbolisé par les flèches. La figure 3 représente un dispositif réfrigérateur en fonction- nement pendant la phase d'adsorption selon l'invention qui se pro- duit pendant la nuit. La zéolite a besoin d'eau, le bouchon de condensats 12 s'évapore et sa vapeur est adsorbée par la zéolite 10 La canalisation 3 n'est plus obstruée et les vapeurs provenant de l'évaporateur 2 peuvent être alors adsorbées Le sens de circulation du fluide est indiqué par les flèches. La forme du siphon et l'inclinaison du conduit 14 représentés sur les figures 2 et 3 ne constituent qu'un exemple d'agencement de l'invention Cette dernière peut être adaptée à d'autres dispositifs réfrigérateurs dont l'élément fournissant l'énergie pourrait être agencé différemment par rapport à la caisse isolante 1, la cana- lisation 3 s'adaptant à d'éventuelles dispositions nouvelles. De même l'appareil a été décrit fonctionnant avec de la zéolite comme corps adsorbant et avec de l'eau comme fluide; la température obtenue dans la caisse isolante 1 est alors légèrement supérieure à O G C L'appareil peut également fonctionner avantageusement à l'aide du charbon actif comme corps adsorbant et du méthanol comme 5. fluide; la température obtenue dans la caisse isolante 1 est alors inférieure à Oo C et permet la production de glace à l'intérieur de la caisse isolante. Enfin, il est à noter que la présence d'un réservoir dans le circuit de fluide n'est pas nécessaire au fonctionnement du disposi- tif réfrigérateur. Bien que seul un mode de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans le même esprit entrerait dans le cadre de la présente invention. 6. REVENDICATIONS i Dispositif réfrigérateur, fonctionnant à l'aide de l'énergie ther- mique, dont le fonctionnement comprend une phase de désorption et une phase d'adsorption, comprenant un capteur d'énergie conte- nant un corps présentant de fortes capacités d'adsorption o de désorption, et relié à un évaporateur disposé dans une caisse isolante, cette liaison étant constituée par un conduit et, d'une part une première canalisation reliant ledit conduit audit évapo- rateur, et d'autre part une deuxième canalisation, reliant ledit conduit à un condenseur puis, audit évaporateur, l'ensemble con- tenant un fluide, dispositif caractérisé en ce que ladite premiè- re canalisation ( 3) comprend juste avant sa jonction avec ladite deuxième canalisation un coude ( 11) en forme de siphon de section, d'angle et de rayon de courbure tels qu'il se forme au début de la phase de désorption un bouchon de condensats ( 12) émanant dudit fluide et obstruant de façon étanche ladite première cana- lisation ( 3) et tels qu'au début de la phase d'adsorption ledit bouchon de condensats ( 12) disparaisse par évaporation, libérant ladite première canalisation ( 3). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur d'énergie est un capteur d'énergie solaire. 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps contenu dans ledit capteur d'énergie est de la zéolite et que le fluide utilisé est de l'eau. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps contenu dans ledit capteur d'énergie est du charbon actif et que le fluide utilisé est du méthanol.