Brevet FR2712899A1 — publié le 19950602

PROCEDE DE REGENERATION D'UN MATERIAU HYGROSCOPIOUE DANS UN SECHE-LINGE L'invention concerne un procédé de régénération d'un matériau hygroscopique dans un sèche-linge, ledit ma- tériau se trouvant à l'intérieur d'un réservoir ménagé dans une portion de conduite d'un circuit fermé d'air de traitement dont la portion de conduite destinée à la régé- nération du matériau hygroscopique se trouve dans un cir- cuit ouvert de régénération qui contient un dispositif de chauffage. Un tel procédé est mis en oeuvre dans une machine de traitement du linge conforme à la demande de brevet al- lemand n0 36 26 887. Il y est cependant prévu que le cir- cuit d'air de traitement et le circuit de régénération soient mis en action alternativement lors de l'opération de séchage du linge. Pour le circuit d'air de traitement, il est également prévu de chauffer l'air de séchage au moyen d'un dispositif de chauffage électrique. Un autre dispositif de chauffage électrique est prévu dans le cir- cuit de régénération pour éliminer à nouveau très rapide- ment l'humidité accumulée entre-temps dans le matériau hy- groscopique, afin que le matériau soit immédiatement dis- ponible pour la phase de séchage suivante. Pour que l'opération de séchage puisse se dérouler dans un temps raisonnablement court compte tenu de la lenteur des pro- cessus d'absorption et d'élimination de l'eau par le maté- riau hygroscopique, il est indispensable que les deux pro- cédures de " séchage " et de " régénération " bénéficient de l'appui de dispositifs de chauffage. L'invention a pour but, en utilisant du matériau hygroscopique, de concevoir l'opération de séchage et l'opération de régénération de façon à réaliser globale- ment une économie d'énergie notable par rapport à l'état de la technique. Dans le cas d'un procédé connu exposé dans l'entrée en matière, ce but peut être atteint selon l'invention, en ce que la phase de programme correspondant à la régénération intervient à la suite de la phase de programme correspondant au séchage du linge. Il s'est avéré soit que la durée de l'opération de séchage complète était beaucoup trop longue pour l'utilisateur d'un sèche- linge, soit que les opérations cumulées de séchage et de régénération consommaient trop d'énergie thermique lorsque les phases de séchage et de régénération étaient imbri- quées l'une dans l'autre. Sur ce plan, il est plus avanta- geux de prévoir un processus de séchage continu mettant en oeuvre un matériau hygroscopique qui, en absorbant de l'eau, délivre une chaleur d'absorption qui peut être di- rigée vers le processus de séchage pour éliminer l'humidité du linge. Le chauffage de l'air de traitement peut donc être purement et simplement supprimé lors de l'opération de séchage. Sur un plan général, on améliore ainsi les conditions permettant d'économiser l'énergie dans les sèche-linge. Il s'est avéré particulièrement avantageux d'employer un matériau hygroscopique possédant une tempé- rature d'entrée de régénération de 40 C à 70 OC pendant une durée supérieure à 50 % du temps de régénération. Le terme " température d'entrée " désigne la température de l'air de régénération qui est amené au matériau hygrosco- pique et qui est nécessaire à la déshydratation. Le temps de régénération est le temps nécessaire au matériau hygro- scopique pour retrouver son état initial. Un tel matériau est parfaitement adapté pour retenir très rapidement et en grande quantité l'humidité présente dans l'air de traite- ment et, parallèlement, il délivre de l'énergie thermique dans des proportions exploitables. De manière particulièrement avantageuse, le pro- cédé conforme à l'invention est perfectionné en ce que l'écoulement de l'air et la puissance calorifique du dis- positif de chauffage au cours d'une première phase de régénération caractérisée par une teneur en eau relative- ment élevée dans le matériau hygroscopique sont calculés de façon que la température de l'air de régénération avant son entrée dans le réservoir soit comprise entre 40 C et C et que sa température à la sortie du réservoir ne soit pas supérieure de plus de 5 C à la température am- biante. Avec un dispositif de chauffage ainsi conçu, il s'est avéré que l'on pouvait réaliser, moyennant une mise en oeuvre d'énergie aussi faible que possible, une régéné- ration importante du matériau hygroscopique en un temps acceptable, de façon qu'à l'issue de la régénération, le matériau hygroscopique soit à nouveau disponible pour être utilisé lors de l'opération de séchage du linge. Pour ramener le matériau hygroscopique à son état initial o l'humidité résiduelle dans le matériau hygro- scopique est voisine de zéro, il est prévu, selon un autre perfectionnement avantageux du procédé conforme à l'invention, que la puissance calorifique du dispositif de chauffage au cours une phase terminale de régénération, caractérisée par une absorption thermique en forte augmen- tation de la part du matériau hygroscopique, soit calculée pour que la température comprise entre 40 C et 70 C avant l'entrée dans le réservoir soit portée progressive- ment à 140 OC maximum. Un perfectionnement majeur en matière d'économie d'énergie est apporté par un sèche-linge conforme à l'invention et destiné à mettre en oeuvre le procédé de l'invention, dans lequel le dispositif de chauffage four- nissant la quantité de chaleur comporte une pompe à cha- leur à faible puissance absorbée. La notion de " faible puissance absorbée " désigne ici une plage comprise entre 150 W et environ 250 W. Il s'agit de pompes à chaleur telles que celles utilisées dans les réfrigérateurs ou congélateurs ménagers ordinaires. Une telle pompe à cha- leur peut être avantageusement mise en oeuvre dans la pre- mière phase de régénération. A cet effet, cette pompe à chaleur tourne en mode effectif et fournit deux à deux fois et demi plus de chaleur qu'un radiateur électrique à puissance absorbée égale. Si, selon une autre configuration du sèche-linge conforme à l'invention, il est prévu un dispositif de chauffage électrique mis en action pendant la phase termi- nale de régénération, le matériau hygroscopique disponible apres le traitement thermique de la première phase de ré- génération peut être ramené à une humidité résiduelle in- férieure à 5 %. L'énergie totale mise en oeuvre pour sé- cher le linge et régénérer le matériau hygroscopique peut alors être inférieure d'environ 1 kWh, par procédure de traitement du linge, à celle des sèche-linge classiques. Cela correspond à une économie d'environ 35 %. Selon un perfectionnement avantageux du sèche- linge conforme à l'invention, il est recommandé que le ré- servoir du matériau hygroscopique puisse être fermé de ma- nière étanche à l'air au terme de la phase terminale de régénération. Dans le cas contraire, lors d'une inutilisa- tion prolongée, le matériau hygroscopique risquerait d'absorber l'humidité de l'air alors librement accessible et de n'offrir qu'une capacité hygroscopique insuffisante pour la prochaine procédure de traitement du linge. A cet effet, il peut être avantageux de prévoir, à chacune des ouvertures d'entrée et de sortie du réservoir, un volet qui peut être amené en position ouverte pendant la durée du processus complet de séchage et de régénéra- tion et qui peut être amené en position fermée à l'issue du processus de régénération. Le procédé conforme à l'invention et un sèche- linge conçu selon l'invention seront décrits ci-après en référence à l'exemple de réalisation représenté sur les dessins. Les dessins montrent sur: - la figure 1, l'agencement de principe de l'alimentation en air d'un réservoir avec pompe à chaleur et dispositif de chauffage d'appoint intégrés, et - la figure 2, un diagramme de la température d'entrée et de la température de sortie du réservoir au cours du processus de régénération. Le tambour à linge 1 représenté sur la figure 1 est monté en rotation dans le sens horizontal. Les vête- ments qui y sont placés peuvent y être brassés tandis que, par la conduite d'air d'entrée 2, de l'air pénètre dans le tambour, le traverse et s'échappe par la conduite d'air de sortie 3. A la différence des sèche-linge classiques, la conduite d'air d'entrée 2 ne comporte pas de dispositif de chauffage électrique. Pour déplacer l'air à travers les conduites et le tambour à linge, il est seulement prévu, sur la conduite d'air d'entrée 2, une soufflante non re- présentée dont la chaleur dissipée par le moteur d'entraînement doit être transférée dans l'air d'entrée, de même d'ailleurs que la chaleur dissipée par le moteur d'entraînement du tambour. A la conduite d'air d'entrée 2 est reliée une conduite d'alimentation 4 et à la conduite d'air de sortie 3 une conduite d'évacuation 5, qui sont toutes deux re- liées au réservoir 8 de matériau hygroscopique 9 lors du processus de séchage, pendant lequel les volets 6 et 7 sont placés dans la position représentée en trait discon- tinu. L'air humide de traitement qui sort du tambour 1 et arrive au réservoir 8 par les conduites 3 et 5 est en grande partie déshydraté dans le matériau hygroscopique. Au cours de ce processus de déshydratation, le matériau hygroscopique libère de la chaleur absorbée qui, avec les quantités de chaleur dissipée indiquées précédemment, par- vient au tambour, et donc au linge, dans l'air d'entrée par les conduites 2 et 4. Cette chaleur augmente l'évaporation de l'humidité contenue dans le linge, de sorte que l'air de traitement qui quitte le linge peut ab- sorber une proportion croissante d'humidité du linge. Le matériau hygroscopique 9 possède une capacité hygrosco- pique élevée et restitue simultanément une quantité rela- tivement grande de chaleur absorbée. L'opération de sé- chage dure donc aussi longtemps que dans un sèche-linge classique dont l'air de traitement n'est chauffé qu'avec de l'énergie électrique. Lors de l'opération de régénération consécutive à l'opération de séchage, l'ouverture de sortie 10 et l'ouverture d'entrée 11 du réservoir 8 sont mises en com- munication, par les volets 6 et 7 qui conservent la posi- tion représentée, d'une part avec l'ouverture d'air de sortie 12 et d'autre part avec l'ouverture d'air d'entrée 13. Sur la conduite de liaison 15 entre l'ouverture d'entrée 11 et l'ouverture d'air d'entrée 13 sont implan- tés une soufflante 17, qui est entraînée par un moteur électrique non représenté, un condenseur 19 d'une pompe à chaleur 22 et un dispositif de chauffage électrique 21. Le côté froid de la pompe à chaleur 22 se trouve sur une conduite de liaison 16 entre l'ouverture de sortie 12 et une autre ouverture d'air d'entrée 14 dont l'air d'entrée est amené à la sortie d'air de sortie 12 par la conduite de liaison 16 au moyen d'une soufflante 12. Sur ce trajet, il longe les surfaces échangeuses de chaleur d'un évapora- teur 20 de la pompe à chaleur 22, transfère une partie de leur quantité de chaleur à l'évaporateur et est renvoyé dans l'atmosphère par la sortie d'air de sortie 12. Dans l'évaporateur 20, la quantité de chaleur transférée pro- voque l'évaporation de l'agent réfrigérant qui est amené par le compresseur 23 au condenseur 19 qui le renvoie à l'évaporateur 20 à travers la valve de détente 24. Le mode de fonctionnement de l'exemple de réalisa- tion représenté sur la figure 1 sera exposé en référence au diagramme représenté sur la figure 2. Au terme de l'opération de séchage du linge, l'état obtenu est celui représenté sur la figure 1 (volets 6 et 7 dirigés vers le haut). Les soufflantes 17 et 18 ainsi que le compresseur 23 sont mis en marche, ce qui a pour effet d'amorcer l'opération de transfert de chaleur entre l'air ambiant, qui entre par l'ouverture d'air d'entrée 14 et ressort vers l'atmosphère par l'ouverture d'air de sortie 12, et le côté chaud de la pompe à chaleur 22, c'est-à-dire l'air ambiant qui est présent dans la conduite de liaison 15 et qui y pénètre par l'ouverture d'air d'entrée 13. L'air am- biant chauffé dans le condenseur 19 atteint une tempéra- ture d'environ 50 OC et pénètre par l'ouverture d'entrée l1 dans le réservoir 8 et dans le matériau hygroscopique. La chaleur provenant de l'air d'entrée est alors transmise au matériau hygroscopique qui, à son tour, restitue l'humidité qu'il contient à l'air de sortie qui, par l'ouverture de sortie 10, parvient à l'ouverture d'air de sortie 12. Vers la fin de la première phase de régénéra- tion, qui peut durer jusqu'à quatre heures, l'humidité ré- siduelle du matériau hygroscopique atteint une valeur in- férieure à 15 % alors qu'au moment de la fin du processus de séchage, elle avait très bien pu être voisine de 50 % en ordre de grandeur. Pour faire alors descendre l'humidité résiduelle du matériau hygroscopique en dessous d'environ 5 %, il est nécessaire de prévoir un apport d'énergie thermique complémentaire qui doit être augmentée par la mise en circuit d'un dispositif de chauffage élec- trique 21 au moment 4h. La température de l'air d'entrée qui pénètre dans l'ouverture d'entrée 11 peut alors s'élever fortement. Cette quantité de chaleur accrue dés- orbe finalement le matériau hygroscopique jusqu'à une hu- midité résiduelle inférieure à environ 5 %. Dans cet état, le matériau hygroscopique peut servir à un nouveau proces- sus de séchage. Cet état est atteint après environ 4,5 à heures de régénération, lorsque la température d'entrée a atteint environ 100 C. Une désorption supplémentaire jusqu'à presque O % est superflue et, de plus, nécessite- rait trop d'énergie thermique supplémentaire (ex. 1,3 kWh). L'air de sortie du réservoir 8 est humide. Il peut certes se disperser pendant 4,5 à 5 heures dans l'environnement du sèche-linge sans provoquer de dégâts. Lorsque ce rejet ne peut pas s'effectuer sans danger, l'humidité peut être dirigée à l'air libre par un flexible de sortie ou vers un condenseur supplémentaire. Au terme du processus de régénération, le matériau hygroscopique doit être isolé de l'air ambiant pour éviter de se recharger en humidité à partir de cet air ambiant. A cet effet, il peut être prévu des volets à fermeture étanche qui sont disposés au niveau de l'ouverture d'entrée 11 et de l'ouverture de sortie 10 et qui ne sont pas représentés ici. Le déroulement du processus de régénération peut être commandé automatiquement par des éléments de surveil- lance. De tels éléments de surveillance peuvent être par exemple des capteurs de température implantés à proximité de l'ouverture d'entrée 11 et de l'ouverture de sortie 10, exception faite des capteurs de température qui commandent le fonctionnement de la pompe à chaleur et d'un capteur de surchauffe destiné à protéger le dispositif de chauffage 21. La densité du flux d'énergie dans l'air d'entrée peut elle aussi être régulée en jouant sur la puissance de la soufflante 17. REVENDICATIONS 1. Procédé de régénération d'un matériau hygrosco- pique dans un sèchelinge, ledit matériau se trouvant à l'intérieur d'un réservoir ménagé dans une portion de conduite d'un circuit fermé d'air de traitement dont la portion de conduite destinée à la régénération du matériau hygroscopique se trouve dans un circuit ouvert de régéné- ration qui contient un dispositif de chauffage, caracté- risé en ce que la phase de programme correspondant à la régénération intervient à la suite de la phase de pro- gramme correspondant au séchage du linge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écoulement de l'air et la puissance calori- fique du dispositif de chauffage (22) au cours d'une pre- mière phase de régénération (0 à 4h, figure 2), caractéri- sée par une teneur en eau relativement élevée dans le ma- tériau hygroscopique, sont calculés de façon que la tempé- rature (TE) de l'air de régénération avant son entrée dans le réservoir (8) soit comprise entre 40 C et 70 C et que sa température à la sortie du réservoir (8) ne soit pas supérieure de plus de 5 C à la température ambiante. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la puissance calorifique du dispositif de chauf- fage (21, 22) au cours une phase terminale de régénéra- tion, caractérisée par une absorption thermique en forte augmentation de la part du matériau hygroscopique, est calculée pour que la température comprise entre 40 C et C avant l'entrée dans le réservoir (8) soit portée progressivement à 140 C maximum. 4. Sèche-linge pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage fournissant la quantité de chaleur comporte une pompe à chaleur (22) à faible puis- sance absorbée (> 150 W 5. Sèche-linge selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la pompe à chaleur (22) est mise en action pendant tout le processus de régénération (0 à 5 h, figure 2). 6. Sèche-linge selon la revendication 5, caracté- risé en ce qu'il est prévu un dispositif de chauffage électrique (21) mis en action à titre complémentaire pen- dant la phase terminale de régénération (4 à 5h, figure 2). 7. Sèche-linge selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le dispositif de chauffage électrique (21) peut fonctionner en même temps que la pompe à chaleur (22). 8. Sèche-linge selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le réservoir (8) du matériau hy- groscopique (9) peut être fermé de manière étanche à l'air. 9. Sèche-linge selon la revendication 8, caracté- risé en ce qu'il est prévu, à chacune des ouvertures d'entrée et de sortie (11 et 10) du réservoir (8), un vo- let qui peut être amené en position ouverte pendant la du- rée du processus complet de séchage et de régénération et qui peut être amené en position fermée à l'issue du pro- cessus de régénération. 10. Sèche-linge selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le matériau hygroscopique (9) possède une température d'entrée de régénération de 40 OC à 70 OC pendant une durée supérieure à 50 % du temps de régénération.