Brevet FR2748092A3 — publié le 19971031

FR 2748092 A3 19971031 FR 9611185 A 19960913 La présente invention concerne un échangeur de chaleur, notamment un échangeur de chaleur pour les conditionneurs d'air, qui utilise la chaleur dissipée par le conditionneur d'air et peut recueillir son eau condensée. Les conditionneurs d'air utilisent souvent un système de refroidissement à soufflante pour le refroidissement, c'est-a-dire qu'ils évacuent, par un ventilateur, la chaleur dégagée par un fluide réfrigérant en cours de compression, d'un radiateur à l'atmosphère extérieure par l'intermédiaire du refroidissement à soufflante; en même temps, quand un vaporiseur fonctionne, il absorbe la chaleur, refroidit l'air ambiant et l'évacue jusqu'à l'intérieur des chambres. De plus, il se produit sans cesse une condensation d'eau sur la paroi d'un tube de vaporisation. Mais ce mode de refroidissement a trois inconvénients: 1. Quand la température ambiante autour du radiateur du conditionneur d'air est plus élevée, le refroidissement à soufflante est mauvais et même la machine s'arrête. 2. La chaleur qui est contenue dans un fluide réfrigérant est dégagée en vain au cours du fonctionnement, et l'énergie est ainsi gaspillée. 3. Il est nuisible a l'environnement, car l'eau condensée formée sur le vaporiseur, du fait que le fluide réfrigérant absorbe la chaleur, est évacuée vers l'extérieur des chambres. En considération des problèmes ci-dessus, la présente invention a pour but de fournir un échangeur de chaleur, qui collecte et utilise ladite chaleur dégagée par le conditionneur d'air pour le chauffage des eaux ménagères, et de plus, qui peut améliorer le refroidissement du conditionneur d'air. La présente invention a pour autre but de collecter l'eau condensée formée sur le vaporiseur du conditionneur d'air, et d'améliorer l'hygiène de l'environnement. Pour atteindre les buts ci-dessus, selon la présente invention, un échangeur de chaleur pour l'utilisation de la chaleur dégagée par un conditionneur d'air, comporte un boîtier destiné à recevoir toutes sortes d'éléments et à être rempli de fluide endothermique, ce boîtier comportant les orifices d'entrée et de sortie pour le fluide endothermique, ainsi qu'une vanne située au niveau des orifices d'entrée et de sortie pour contrôler la circulation du fluide endothermique dans ce boîtier, est caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - un dispositif échangeur de chaleur comportant un tube échangeur de chaleur à ailettes installé dans ledit boîtier, dont l'orifice d'entrée communique avec l'orifice de sortie du compresseur du conditionneur d'air, dont ledit orifice de sortie communique avec le condenseur du conditionneur d'air, et à l'intérieur duquel circule un fluide exothermique; un fluide endothermique entourant à l'extérieur le tube échangeur de chaleur; ainsi qu un dispositif de guidage qui sépare l'espace intérieur du boîtier en deux chambres à température basse et élevée respectivement, qui communiquent l'une avec l'autre; - un dispositif de commande du fluide exothermique, qui contrôle l'écoulement de celui-ci. - un dispositif de commande du fluide endothermique, qui contrôle la température du fluide exothermique et sa hauteur dans le boîtier. Ledit dispositif de commande du fluide exothermique comporte: une vanne électromagnétique à trois voies qui contrôle le sens d'écoulement du fluide exothermique, dont l'orifice d'entrée communique avec le compresseur, dont l'un des orifices de sortie communique avec l'orifice d'entrée de l'échangeur de chaleur, et dont l'autre orifice de sortie communique avec le condenseur du conditionneur d'air; un clapet anti-retour qui est installé à l'extrémité de l'orifice de sortie du tube échangeur de chaleur et empêche le retour du fluide exothermique; ainsi qu'une sonde thermique qui se trouve dans la chambre à température basse du boîtier et émet un signal de commande vers ladite vanne électromagnétique à trois voies. Le dispositif de commande du fluide endothermique comporte: une sonde thermique qui se trouve dans la chambre à température basse du boîtier t i e r et y contrôle la température du fluide endothermique; une vanne électromagnétique d'admission qui se trouve au niveau de l'orifice d'entrée du fluide endothermique pour contrôler l'écoulement du fluide; un chauffe-eau électrique qui se trouve dans la chambre à température élevée du boîtier et chauffe le fluide endothermique, et une sonde thermique qui contrôle la température du fluide endothermique dans la chambre à température élevée; ainsi qu'une sonde thermique qui contrôle la hauteur du fluide endothermique dans le boîtier. Ledit dispositif de guidage comporte quatre plaques de guidage, qui sont séparées 1 'une de l'autre par un certain espace, afin de former un passage sinueux permettant au fluide endothermique de couler de la chambre à température basse jusqu'à la chambre à température élevée. Précisément, la première et la troisieme plaque de guidage dans le sens allant de la chambre à température basse à la chambre à température élevée sont reliées par fixation au fond du boîtier et sont separés par une certaine distance de la face intérieure du couvercle du boîtier, la deuxième et la quatrième plaque de guidage étant reliées par la fixation sur le couvercle du boîtier, ayant une certaine distance de la face intérieure du fond du boîtier, pour le passage du fluide endothermique. Pour satisfaire des différentes exigences sur les eaux ménagères, un chauffe-eau électrique est monté dans la chambre à température élevée du boîtier. Pour collecter les gouttes d'eau condensées sur le vaporiseur dans le conditionneur d'air, un orifice est percé sur la partie supérieure du boîtier, et relié au tube d'évacuation du vaporiseur dans le conditionneur d'air par un tube. L'échangeur de chaleur, selon la présente invention utilisant la chaleur dégagée par le conditionneur d'air, apparaîtra à la lecture de la description détaillée qui va suivre à titre d'exemple en référence à la figure annexée, qui représente un schéma de l'échangeur de chaleur, selon la présente invention, destiné au conditionneur d'air, et sa liaison avec le dernier. L'échangeur de chaleur comporte un boîtier 9 et un couvercle 29 du boîtier, ledit couvercle étant relié audit boîtier 9. Dans le boîtier se trouve un fluide endothermique 11, ici de l'eau. A l'intérieur du boîtier 9 se trouve un tube échangeur de chaleur à ailettes 10 et un dispositif de guidage. A l'intérieur du tube échangeur de chaleur s'écoule, le fluide exdothermique qui est un produit réfrigérant, comprimé dans le conditionneur d'air. La vanne électromagnétique d'admission 12 et la vanne d'évacuation 18 sont montées à la partie inférieure de la paroi latérale du boîtier 9. Ledit dispositif de guidage est constitué de la première plaque de guidage 15, de la deuxième plaque de guidage 14, de la troisième plaque de guidage 17 et de la quatrième plaque de guidage 24, l'ordre d'arrangement étant montré sur la figure 1. Les quatre plaques de guidage sont les plaques plates, dont chaque largeur est égale à celle du boîtier 9, la première plaque de guidage 15 et la troisième plaque de guidage 17 étant reliées par fixation à la face supérieure du fond du boîtier 9 et présentant un certain intervalle avec la face du couvercle 29 du boîtier, pour le passage du fluide endothermique, la deuxième plaque de guidage 14 et la quatrième plaque de guidage 24 étant reliées par fixation à la face intérieure du couvercle 29 du boîtier et étant disposées à une certaine distance du fond du boîtier 9 pour le passage du fluide endothermique. De plus, les première et quatrième plaques de guidage 15, 24 sont recouvertes d'une couche d'isolation thermique. Ledit dispositif de guidage separe le boîtier 9 en une chambre à basse température à gauche et une chambre à haute température à droite. Le dispositif de commande du fluide exothermique est constitué d'une vanne électromagnétique à trois voies 3 et d'un clapet antiretour 13. Pour la vanne électromagnétique à trois voies, l'orifice d'admission (a) est relié à l'orifice de sortie du produit réfrigérant du compresseur 1, un orifice de sortie (b), après le passage du tube échangeur de chaleur 10 et le clapet anti-retour 13 dans le boîtier 9, étant relié au condenseur 6 à soufflante 7 du conditionneur d'air, l'autre orifice de sortie (c) étant relié directement au condenseur à soufflante 6. Le fonctionnement de ladite vanne électromagnétique à trois voies 3 est contrôlé par la sonde thermique 16 montee dans la chambre à basse température du boîtier 9. Quand la température du fluide endothermique (par exemple, l'eau) dans la chambre à basse température du boîtier 9 atteint 55"C, la sonde thermique 16 émet un signal électrique, de façon que le produit réfrigérant dans la vanne à trois voies 3 s'écoule directement de l'orifice d'admission vers l'orifice de sortie (c), à savoir directement du compresseur 1 dans le condenseur à soufflante 6 sans passer par le tube échangeur de chaleur. Quand la température du fluide endothermique (par exemple l'eau) est inférieure à 48"C, la sonde thermique 16 émet un signal électrique, de façon que le produit réfrigérant s'écoule de l'orifice d'admission (a) vers l'orifice de sortie (b) par le tube échangeur de chaleur 10, transmet la chaleur au fluide endothermique 11, et après s'écoule dans le condenseur à soufflante 6 par le clapet anti-retour 13 dont la fonction est d'empêcher le retour du produit réfrigérant. Le dispositif de commande qui contrôle la température et le niveau du fluide endothermique est constitué de la sonde thermique 16 montée dans la chambre à basse température du boîtier 9, de la vanne électromagnétique d'admission 12 placée à la partie inférieure de la chambre à basse température du boîtier 9, de la sonde 28 située sur le couvercle 29 du boîtier et de la sonde thermique 19 placée dans la chambre à haute température. Quand la température du fluide endothermique dans la chambre à basse température du boîtier 9 est inférieure à 38"C, la sonde 16 émet un signal de façon que la vanne d'admission 12 se ferme pour stopper l'alimentation en fluide endothermique. Quand la température dans la chambre à basse température atteint 45"C, la sonde 16 émet un autre signal de façon que la vanne d'admission 12 s'ouvre pour l'alimentation en fluide endothermique dans le boîtier 9. De plus, le tube de communication de verre 27 du côté du boîtier 9 et la sonde 28 montée sur le tube de connexion de verre constituent le dispositif de commande contrôlant le niveau du fluide endothermique. Dans le boîtier 9, on a une première ligne de niveau 23 dont la hauteur est généralement identique, mais légèrement inférieure à celle de la première plaque et, la deuxième ligne de niveau 22 dont la hauteur arrive légèrement en dessous de la face inférieure du couvercle du boîtier. Quant au tube de communication de verre 27, son fond et celui du boîtier 9 sont en communication de fluide, son extrémité supérieure est reliée à la sonde 28. Quand le niveau du boîtier atteint la deuxième ligne de niveau 22, la sonde 28 émet un signal de façon que la vanne d'admission 12 se ferme. il en résulte que, la sonde 16 peut remplir une fonction de commande dans deux dispositifs et dans deux domaines de température, à savoir, quand la temperature du fluide endothermique est entre 38"C ou moins et 45"C, dans le dispositif de commande du fluide endothermique, ladite sonde 16 contrôle la vanne d'admission 12, et contrôle l'alimentation en fluide endothermique. Quand la température du fluide endothermique est entre 48"C et 55"C, dans le dispositif de commande du fluide exothermique, ladite sonde 16 contrôle la vanne à trois voies 3, et contrôle le sens d'écoulement du fluide exothermique. Le fonctionnement de l'échangeur de chaleur est décrit au-dessous: Quand le conditionneur d'air fonctionne, la vanne d'admission (12) est ouverte jusqu'à l'arrivée du fluide endothermique à la première ligne de niveau 23, la chambre à basse température du boîtier 9 est donc remplie d'eau. Du fait que la température du fluide endothermique dans la chambre à basse température du boîtier est inferieure à 48"C, la vanne à trois voies est dans l'état où le produit réfrigérant à haute température, par l'orifice d'admission de la vanne à trois voies, traverse le tube échangeur de chaleur 10 du boîtier 9, après l'échange de chaleur avec le fluide endothermique (l'eau), et après passage dans le condenseur à soufflante 6 à travers le clapet antiretour 13. Quand la température de l'eau monte jusqu'à 45 C en raison de l'rechange de chaleur, la vanne d'admission 12 s'ouvre grâce à la commande par le signal électrique emis par la sonde 16, et l'eau est introduite dans le boîtier 9, de sorte que le niveau de l'eau dans la chambre à basse température du boîtier 9 monte, et que l'eau submerge la première plaque de guidage 15, puis est dirigée vers la chambre à haute température à travers la deuxième plaque de guidage 14, la troisième plaque de guidage 17 et la quatrième plaque de guidage 24. En même temps, à cause du complément en eau froide, la température de l'eau dans la chambre à basse température baisse; quand elle est inférieure à 38"C, la vanne d'admission 12 se ferme. Ensuite, le produit réfrigérant à haute température échange la chaleur avec l'eau se trouvant dans la chambre à basse température, de façon que la température de l'eau remonte et, à 45"C, la sonde 16 fonctionne à nouveau. La vanne d'admission 12 s'ouvre, l'eau alimente la chambre à basse température et l'eau à haute température submerge encore une fois le dispositif de guidage et passe dans la chambre à haute température. Ainsi se répète l'échange de chaleur. Quand l'eau chaude dans la chambre à haute température n'est pas évacuee et le niveau de l'eau arrive à la deuxième ligne de niveau, la sonde 28 qui contrôle le niveau de l'eau est activée de façon que la vanne d'admission 12 se ferme. Ainsi, du fait que l'eau à basse température n'est plus alimenté, la température dans la chambre à basse température continue de monter; quand la température atteint 52"C, l'échange de chaleur entre le produit réfrigérant à haute température et l'eau tend à la saturation et influe sur le dégagement de chaleur du produit réfrigérant; à cet instant, la sonde 16 est activée de façon que la vanne à trois voies soit dans un état ou le produit réfrigérant passe directement dans le condenseur à soufflante 6, sans passer par le dispositif échangeur de chaleur 10. Quand la température de l'eau ne peut pas satisfaire les exigences des utilisateurs, il est possible d'ajouter un chauffe-eau électrique 21 et une sonde 19. Quand la température dans la chambre à haute température du boîtier 9 est inférieure à la température de 1' eau voulue par les utilisateurs, la sonde 19 est activée, de façon qu'un chauffe-eau soit alimenté par la source d'électricité, et chauffe l'eau dans la chambre à haute température. Quand la température de 1' eau atteint celle voulue par les utilisateurs, la sonde 19 entre à nouveau en action et interrompt l'alimentation électrique du chauffe-eau 21. De plus, sur le boîtier se trouve un orifice pour le montage du tube de connexion 8 relie au tube d'évacuation du vaporiseur du conditionneur d'air, l'eau condensée formée dans ledit vaporiseur s'écoulant dans ledit tube selon la flèche (A). En outre, il faut noter que, l'echangeur de chaleur selon la présente invention, qui utilise la chaleur dégagée, peut être utilisé non seulement pour les conditionneurs d'air, mais aussi pour d'autres appareils électriques domestiques, par exemple les réfrigérateurs, où de la chaleur est dissipee. REVENDICATIONS 1. - Echangeur de chaleur destiné à utiliser de la chaleur dissipée par un conditionneur d'air, comportant un boîtier destiné à en contenir tous les éléments et à etre rempli de fluide endothermique, ce boîtier comportant les orifices d'entrée et de sortie pour le fluide endothermique, ainsi qu'une vanne qui se trouve au niveau des orifices d'entrée et de sortie, et qui contrôle la circulation du fluide endothermique dans ce boîtier, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un dispositif échangeur de chaleur comprenant un tube d'echange de chaleur à ailettes (10), monté dans ledit boîtier (9D, dont l'orifice d'entrée communique avec l'orifice de sortie du compresseur (1) du conditionneur d'air, dont l'Grifice de I'orific de sortie communique avec le condenseur (6) du conditionneur d'air, un fluide Pxothermiqr-I circulant à l'intérieur du tube et un fluide endothermique entourant à l'extérieur ledit tube échangeur de chaleur; ainsi qu'un dispositif de guidage qui sépare l'espace intérieur du boîtier en deux parties, chambres à basse et haute temperature, qui communiquent entre elles; - un dispositif de commande du fluide exothermique (3; 13; 16), qui contrôle l'écoulement de ce fluide exothermique; - un dispositif de commande du fluide endothermique (12; 16; 28), qui contrôle la température du fluide endothermique (11) et son niveau dans le boîtier. 2. - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande du fluide exothermique comporte: une vanne électromagnétique à trois voies (3) qui contrôle le sens d'écoulement du fluide exothermique, dont l'orifice d'admission (a) communique avec le compresseur (1), dont un orifice de sortie (b) communique avec l'orifice d'entrée de l'échangeur de chaleur, et dont l'autre orifice de sortie (c) communique avec le condenseur (6) du conditionneur d'air; un clapet anti-retour (13) qui est installé sur l'orifice de sortie du tube échangeur de chaleur et empêche le retour du fluide exothermique; ainsi qu'une sonde thermique (16) qui se trouve dans la chambre à basse température du boîtier et émet un signal de commande vers ladite vanne électromagnétique à trois voies. 3.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande du fluide endothermique comporte: une sonde thermique (16) qui se trouve dans la chambre à basse température du boîtier et y contrôle la température du fluide endothermique; une vanne électromagnetique d'admission (12) qui se trouve au niveau de l'orifice d'entrée du fluide endothermique pour contrôler l'écoulement du fluide; un chauffe-eau électrique (21) qui se trouve dans la chambre à haute température du boîtier et chauffe le fluide endothermique, et une sonde thermique (19) qui contrôle la température du fluide endothermique dans la chambre à haute température; ainsi qu'une sonde thermique (28) qui contrôle le niveau du fluide endothermique dans le boîtier. 4. - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'un orifice est pratiqué sur la partie supérieure du boîtier et est relié au tube d'évacuation du vaporiseur dans le conditionneur d'air par un tube (8). 5.- Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de guidage comporte quatre plaques de guidage, qui sont séparées l'une de l'autre par un certain espace, afin de former un passage sinueux permettant au fluide endothermique de la chambre à basse température de circuler jusqu'à la chambre à haute température.