Brevet FR2721696A1 — publié le 19951229

Dispositif de production de chaleur et de froid par sorption â débit réglable L'invention concerne un dispositif pour la production de chaleur et de froid, comprenant un réacteur contenant un réactif solide propre à se combiner avec un fluide réactif à l'état gazeux par une réaction exothermique réversible, un évaporateur-condenseur dans lequel ledit fluide réactif peut passer de l'état liquide à l'état gazeux dans une phase de production et inversement dans une phase de régénération, et des moyens pour transférer le fluide réactif dudit évaporateur-condenseur audit réacteur et inversement. Un tel dispositif est décrit dans EP-A-O 307 297. Dans ce dispositif connu, l'évaporateur-condenseur sert également de réservoir pour le stockage du fluide réactif à l'état liquide, et les moyens pour transférer le fluide réactif comprennent une conduite reliant l'évaporateur-condenseur-ré- servoir au réacteur, sur laquelle est montée une vanne. Lorsque cette vanne est ouverte, dans la phase de production, la vitesse de vaporisation du fluide, et par conséquent le débit frigorifique produit par l'évaporateur et le débit calorifique produit par le réacteur, dépendent uniquement de la température et de la pression dans l'évaporateur, et peuvent être supérieurs aux besoins. D'autre part, dans un tel dispositif, toute la quantité de fluide réactif est refroidie à la température d'évaporation entraînant une consommation importante d'énergie sensible dès le démarrage de la phase de production, même dans le cas où seule une partie du fluide est effectivement utilisée pour la production de chaleur et/ou de froid. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, et d'adapter la vitesse de vaporisation aux besoins. L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, et prévoit que l'évaporateur-condenseur est relié à un réservoir de fluide réactif à l'état liquide par deux voies en parallèle, à savoir une voie pour la fourniture de fluide par le réservoir dans la phase de production, contenant des moyens de détente permettant un débit réglable, et une voie pour le retour de fluide au réservoir dans la phase de régénération, contenant des moyens d'interruption. Le réglage du débit de fluide passant du réservoir à l'évaporateur permet d'adapter celui-ci aux besoins de chaleur ou de froid et par conséquent d'augmenter l'autonomie du dispositif entre deux phases de régénération, ce qui est particulièrement important lorsqu'il est utilisé pour le chauffage ou la climatisation de l'habitacle d'un véhicule. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, du dispositif selon l'invention sont énoncées ci-après - Les moyens de détente sont propres à annuler le débit de fluide dans la voie de fourniture de fluide, pendant la phase de régénération et l'arrêt du dispositif. Les moyens de détente et les moyens d'interruption remplacent alors la vanne d'arrêt interposée entre le réacteur et l'évaporateurcondenseur dans le dispositif connu. - Il comprend des moyens de régénération propres à apporter de la chaleur au réacteur. - Les moyens de détente sont reliés à des moyens de commande électroniques pour le réglage du débit. - Les moyens de détente sont reliés à des capteurs de la température du réservoir et/ou de la température de l'évapo- rateur-condenseur, le cas échéant par l'intermédiaire des moyens de commande électroniques, pour le réglage du débit. - Il comprend des moyens de transfert de chaleur propres à recevoir la chaleur dégagée par le réacteur et le froid produit par l'évaporateur-condenseur dans la phase de production, et à transmettre cette chaleur et ce froid à un courant d'air destiné à être envoyé dans l'habitacle d'un véhicule et à un milieu extérieur à l'habitacle. - Les moyens de transfert de chaleur comprennent au moins un circuit de fluide caloporteur comportant des éléments propres à échanger de la chaleur avec le réacteur, avec l'évaporateur-condenseur, avec ledit courant d'air et avec ledit milieu extérieur. - Ledit fluide réactif est l'ammoniac. - Ledit réactif solide est un sel. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention pour le chauffage ou la climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile. Ce dispositif comprend un réacteur 1 contenant un sel à l'état solide 2 propre à se combiner à de l'ammoniac gazeux par une réaction exothermique réversible. Un évaporateur-condenseur 3 est relié d'une part au réacteur 1 par une conduite 4, d'autre part à un réservoir 5, contenant de l'ammoniac liquide 6, par deux conduites en parallèle 7 et 8 sur lesquelles sont interposés respectivement un détendeur 9 et une vanne 10, le détendeur étant associé à un circuit électronique de commande 11. Dans l'exemple illustré, les conduites 7 et 8 se rejoignent mutuellement, entre le détendeur 9 et la vanne 10 d'une part et l'évaporateur-condenseur 3 d'autre part, de façon à déboucher dans celui-ci par une même entrée-sortie. Le réservoir 5 est disposé plus bas que l'évaporateur-condenseur 3, et la conduite 8 descend de façon continue de celui-ci vers celui-là. Au réacteur 1 et à l'évaporateur-condenseur 3 sont associés respectivement deux circuits de fluide caloporteur 12, 13 en boucle fermée, un segment 14, 15 de chacune de ces boucles étant placé à l'intérieur du réacteur ou de l'évaporateur de façon à échanger de la chaleur avec celui-ci. Les circuits 12 et 13 comportent également, respectivement, dans leur partie extérieure au réacteur 1 et à l'évaporateur-condenseur 3, des échangeurs de chaleur 16 et 17 associés à des ventilateurs respectifs 18, 19. La circulation du fluide caloporteur dans chaque circuit est assurée par une pompe non représentée sur le dessin. Enfin, une résistance électrique 20, reliée à une source de courant électrique non représentée, est disposée dans le réacteur 1. Le détendeur 9 peut être commandé par le circuit 11 de façon à interdire la sortie de l'ammoniac du réservoir 5 par la conduite 7, et la vanne 10 peut être fermée. Dans ce cas, le dispositif est arrêté et aucun échange d'ammoniac n'a lieu entre le réservoir et le réacteur 1. Dans la phase de production de chaleur et de froid, le détendeur 9 est commandé de façon à laisser passer un débit d'ammoniac souhaité du réservoir 5 à l'évaporateur 3. Le circuit de commande 11 est relié à des capteurs de la température de 1'évaporateur-condenseur 3 et du réservoir 5, de façon à tenir compte de ces températures pour réaliser le débit souhaité d'ammoniac à travers le détendeur. L'ammoniac vaporisé est amené par la conduite 4 dans le réacteur 1 où il se combine avec le sel 2 en dégageant de la chaleur. Cette chaleur est transmise par le circuit de fluide 12 à l'échangeur de chaleur 16, et cédée par celui-ci à un courant d'air produit par le ventilateur 18, qui peut être envoyé dans l'habitacle du véhicule pour le chauffage de celui-ci, ou à l'atmosphère. Dans le même temps, le froid produit dans l'évaporateur 3 par la vaporisation de l'ammoniac est transmis à l'échangeur de chaleur 17 par le circuit de fluide 13. L'échangeur de chaleur 17 refroidit alors le courant d'air produit par le ventilateur 19, qui peut être envoyé dans l'habitacle pour le refroidissement de celui-ci, ou à l'atmosphère. Dans la phase de régénération, le réacteur est chauffé par la résistance 20, produisant la dissociation endothermique du composé formé dans la phase de production, avec libération d'ammoniac gazeux qui vient se condenser dans le condenseur 3 et retombe par gravité dans le réservoir 5, par l'intermédiaire de la conduite 8, la vanne 10 étant ouverte. La chaleur produite par le condenseur 3 peut être évacuée par le circuit 13, de la même façon que celle produite par le réacteur 1 dans le phase de production est évacuée par le circuit 12. Le courant d'air chauffé peut être envoyé dans l'habitacle pour le chauffage de celui-ci, ou à l'atmosphère. La vanne 10 peut être une vanne commandée, ou un simple clapet anti-retour interdisant le passage de l'ammoniac du réservoir 5 vers 1'évaporateur-condenseur 3. Le circuit 11 peut être remplacé par une simple commande thermostatique réglant les caractéristiques du détendeur en fonction de la température de l'évaporateur et/ou de celle du réservoir. La manière dont la chaleur et le froid produits par la vaporisation, la combinaison et la condensation de l'ammoniac sont utilisés pour le chauffage et la climatisation de l'habitacle du véhicule ne fait pas partie de l'invention. On peut notamment avoir recours à cet égard à l'une quelconque des dispositions décrites dans les Demandes de Brevets Nos 93 05027, 93 06377, 93 06378, 93 14064, 93 14065 et 93 14067 au nom de la Demanderesse. Revendications 1. Dispositif pour la production de chaleur et de froid, notamment pour le chauffage ou la climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant un réacteur (1) contenant un réactif solide (2) propre à se combiner avec un fluide réactif à l'état gazeux par une réaction exothermique réversible, un évaporateur-condenseur (3) dans lequel ledit fluide réactif peut passer de l'état liquide à l'état gazeux dans une phase de production et inversement dans une phase de régénération, et des moyens (4) pour transférer le fluide réactif dudit évaporateur-condenseur audit réacteur et inversement, caractérisé en ce que l'évaporateur-condenseur est relié à un réservoir (5) de fluide réactif à l'état liquide (6) par deux voies en parallèle, à savoir une voie (7) pour la fourniture de fluide par le réservoir dans la phase de production, contenant des moyens de détente (9) permettant un débit réglable, et une voie (8) pour le retour de fluide au réservoir dans la phase de régénération, contenant des moyens d'interruption (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détente sont propres à annuler le débit de fluide dans la voie de fourniture de fluide, pendant la phase de régénération et l'arrêt du dispositif. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de régénération (20) propres à apporter de la chaleur au réacteur. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détente sont reliés à des moyens de commande électroniques (11) pour le réglage du débit. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détente sont reliés à des capteurs de la température du réservoir et/ou de la température de 1'évaporateur-condenseur, le cas échéant par l'inter médiaire des moyens de commande électroniques, pour le réglage du débit. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transfert de chaleur (12-19) propres à recevoir la chaleur dégagée par le réacteur et le froid produit par 1'évaporateur-condenseur dans la phase de production, et à transmettre cette chaleur et ce froid à un courant d'air destiné à être envoyé dans l'habitacle d'un véhicule et à un milieu extérieur à l'habitacle. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de transfert de chaleur comprennent au moins un circuit (12, 13) de fluide caloporteur comportant des éléments (14-17) propres à échanger de la chaleur avec le réacteur, avec 1'évaporateur-condenseur, avec ledit courant d'air et avec ledit milieu extérieur. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fluide réactif est l'ammoniac. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réactif solide est un sel.