Brevet FR2805493A1 — publié le 20010831

La présente invention concerne un dispositif de climati sation d'un véhicule à moteur thermique. Un véhicule à moteur thermique est, par exemple, une automobile, un camion, un autobus, un bateau ou bien encore un engin travaux publics. Le disDositif de climatisation d'un tel véhicule comprend, façon classique, un évaporateur d'un fluide frigorigène tel que du "Fréon", fonctionnant à basse tempéra ture et à basse pression. Cet évaporateur est mis en relation fluidique avec un condenseur, fonctionnant à plus haute température et plus haute pression, par l'intermédiaire dl circuit sur lequel est interposé un compresseur. Le fluide frigorigène, une fois condensé dans le condenseur, retourné à l'évaporateur, via un détendeur. De manière habituelle, le compresseur est alimenté l'énergie mécanique de l'arbre du moteur du véhicule. climatisation proprement dite est assurée en faisant circuler dans l'évaporateur, un fluide de climatisation, tel que l'air ou de l'eau glycolée, qui se trouve refroidi du fait l'évaporation du fluide frigorigène, puis est dirigé vers l'intérieur de l'habitacle. Ce dispositif de climatisation connu présente cependant un inconvénient, en ce sens qu'il implique une diminution rendement mécanique du véhicule, à savoir qu'une partie de l'énergie mécanique produite par le moteur est utilisée pour la compression du fluide frigorigène vaporisé. L'invention se propose de pallier cet inconvénient et pour but réalisation d'un dispositif qui, tout en assurant une climatisation fiable de l'habitacle du véhicule, diminue rendement mécanique de ce véhicule que dans une très faible mesure. A effet, elle a pour objet un dispositif de climati sation d'un véhicule à moteur thermique, comprenant un évaporateur d'un fluide frigorigène, dans lequel circule un agent de refroidissement de l'habitacle du véhicule, un condenseur dudit fluide, des moyens d'amenée dudit fluide vaporisé de l'évaporateur au condenseur équipés de moyens d'apport d'énergie, et des moyens de retour dudit fluide con- densé depuis le condenseur vers l'évaporateur, caractérisé en ce les moyens d'amenée comprennent une pompe à chaleur thermique et en ce que les moyens d'apport d'énergie compren nent moyens d'apport d'énergie thermique alimentés par au moins une source d'énergie thermique induite par le fonction nement du moteur dudit véhicule. Selon d'autres caractérist iques de l'invention - la source d'énergie thermique comprend le circuit de refroidissement du moteur du véhicule ; - la source d'énergie thermique comprend des gaz d'échappement du moteur du véhicule ; - la pompe à chaleur thermique comprend une première enceinte, à une première, ou basse pression, alimentée en fluide frigorigéne à l'état vaporisé par l'évaporateur et contenant une solution saline à une première, ou basse concentration, ladite solution saline comprenant le fluide frigorigène et au moins un sel soluble dans ledit fluide frigorigène . une seconde enceinte, à une seconde, ou haute pression, pourvue desdits moyens d'alimentation ladite seconde enceinte recevant les moyens d'apport énergie thermique, cette seconde enceinte alimentant ledit condenseur en fluide frigorigène vaporisé et contenant ladite solution saline à une seconde, ou forte concentration . des moyens d'alimentation de la solution sal' à basse concentration de la première enceinte vers la seconde enceinte, et . des moyens de retour de ladite solution saline à forte concentration depuis la seconde enceinte vers la première enceinte ; - les moyens d'apport d'énergie thermique compren nent moins une conduite s'étendant en partie au voisinage de la ou de chaque source d'énergie thermique et véhiculant un fluide caloporteur ; - les moyens d'alimentation en solution ine à basse concentration et les moyens de retour de ladite solution saline à forte concentration sont mis en relation d'échange thermique, dans un échangeur de chaleur d'homogénéisation de leurs températures ; - la première enceinte comporte des moyens de maintien de sa température ; - le sel est du chlorure de lithium, du bromure de lithium, ou du chlorure de sodium ; - le fluide frigorigène est de l'eau. L'invention a également pour objet un véhicule à moteur thermique, notamment une automobile, un camion, ou un bateau, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif de climatisation tel que défini ci-dessus. L'invention va être décrite ci-dessous, en référence à la figure unique donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, qui est une vue schématique dispositif de climatisation conforme à l'invention. Le dispositif de climatisation de l'invention, illustré à la figure 1, comprend un évaporateur 2 disposé, de façon connue, au voisinage de l'habitacle non représenté d'un véhicule, par exemple d'un véhicule automobile. Cet évapora teur, dont le volume est par exemple de 20 itres, se trouve une temiDerature de 60C. Il contient de l'eau 4, utilisée en tant que fluide frigorigène. Une partie de cette eau est extraite en continu de l'évaporateur, puis dirigée à nouveau vers l'intérieur de ce dernier, l'intermédiaire d'une pompe 6 ainsi que d'une ligne de recirculation 8 terminée par des buses de pulvérisa tion 10. circuit 12, dans lequel circule un fluide de climatisation du véhicule, tel que de l'air ou de l'eau glycolée, comporte un serpentin 13 situé dans le volume intérieur de l'évaporateur. Ce circuit 12 assure, de manière connue, la climatisation de l'habitacle du véhicule. lin conduit 14 dirige l'eau évaporée, vers une première enceinte 16, dite d'absorption, dans laquelle est introduit un sel soluble dans l'eau. Ce dernier est par exemple du chlorure de lithium, du bromure de lithium, ou bien encore du chlorure de sodium. Ce sel hydrophile forme, avec la vapeur amenée par le conduit 14, une solution sal' 18 à faible concentration, par exemple de 5% en poids. Cette solution saline 18 est dirigée, par l'intermédiaire dl pompe 20 et d'un conduit d'alimentation 22, vers une deuxième enceinte 24, dite de bouillage. serpentin de refroidissement 26, rempli par exemple d'eau maintient sensiblement constante la temperature à l'interieur de l'enceinte d'absorption 16, ce qui permet de compenser l'apport de chaleur dfi au caractère exothermique de la réaction d'absorption, se produisant dans cette enceinte 16. Dans cette dernière, il règne une température environ 500C, et une pression inférieure à 0,5 bars. L'enceinte 24 reçoit une conduite de chauffage dans laquel circule un fluide caloporteur. Cette conduite 28 s'étend en partie au voisinage d'une source energie thermique non représentée, induite par le fonctionnement du moteur thermique du véhicule. Une telle source peut être constituée par le circuit de refroidissement du moteur du véhicule, en particulier par l'eau de culasse du moteur, dont la temperature est voisine de 1000C, ou bien encore par les gaz d'échappement de ce moteur, dont la température est voisine de 400 à 5000C. Sur la figure, une unique conduite 28 est représentée, étant entendu qu' il est possible faire appel à plusieurs conduites, dont chacune s'étend au voisinage d'une source respective d'énergie thermique du véhicule. Cet apport d'énergie thermique maintient l'enceinte 24 de bouillage à une pression de 5 bars et une température de 950C. Ceci contribue à provoquer la vaporisation de l'eau présente dans cette enceinte, de sorte que cette dernière contient une solution saline 30 à forte concentration, par exemple de 60% en poids. Une ligne de retour 32, équipée d'un détendeur 33 et terminée par des buses de pulvérisation 34, renvoie cette solution saline 30 à forte concentration en direction de l'absorbeur 16, où cette dernière voit sa concentration à nouveau diminuer, du fait de l'arrivée de vapeur d'eau par le conduit 14. Le conduit d'alimentation 22 et la ligne de retour 32 sont mises en relation d'échange thermique, dans leurs parties médianes, par un échangeur de chaleur 36 indirect à contre- courant visant à homogénéiser les températures des solutions salines y circulant. La vapeur d'eau générée dans l'enceinte 24 est véhiculée, par un conduit 38, en direction d'un condenseur 40 de type classique. Ce dernier reçoit un serpentin de refroidissement , alimenté par exemple en eau. Les serpentins 26 et 42 peuvent être formés par un unique élément. Il règne, à intérieur du condenseur 40, une température de OC. L'eau condensée dans le condenseur 40 est ensuite renvoyée vers évaporateur 2, par l'intermédiaire d'une ligne 44, sur laquelle est interpose un détendeur 46. L'invention permet de réaliser les objectifs precédemment mentionnés. L'ensemble formé par l'enceinte d'absorption 16, l'enceinte de bouillage 24, le conduit d'alimentation 14 et ligne de retour 32 forme une pompe à chaleur thermique, utilisant au moins une source d'énergie thermique induite par fonctionnement du moteur du véhicule. Ainsi, 1 invention tire parti de lénergie thermique de ce moteur qui est habituellement inutilisée, de sorte que le dispositif de climatisation de l'invention ne fait appel que dans une très faible mesure à l'énergie mécanique produite par moteur, ce qui n'obère sensiblement pas le rendement mécanique du véhicule. Ceci est à comparer avec l'art antérieur, dans lequel, en vue du fonctionnement d'un dispositif de climatisation, il est nécessaire d'absorber 10% de l'énergie mécanique produite le moteur, en vue de son utilisation pour mise en oeuvre du compresseur. Ceci est à l'origine d'une consommation elevée de carburant, induisant une pollution atmosphérique accrue, dont l'invention permet de s'affranchir. Utiliser les gaz d'échappement du moteur comme source d'énergie thermique est avantageux. En effet, étant donné que ces gaz sont soumis à un échange de chaleur avec fluide ut isé dans l'enceinte de bouillage, ils voient leur température diminuer avant leur rejet dans l'atmosphère, ce provoque une condensation de l'air ambiant et une formation de liquide, notamment d'eau, entraînant des poussières et des polluants. Ceci contribue à une diminution de la pollution atmosphérique par comparaison avec 1 1 art antérieur dans lequel de tels polluants sont évacués sous forme vaporisée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de climatisation d'un véhicule à moteur thermique, comprenant un évaporateur (2) d'un fluide frigori gène (4) , dans lequel circule un agent (12) de refroidissement de 'habitacle du véhicule, un condenseur (40) dudit fluide des moyens d'amenée dudit fluide (4) vaporisé de l'évaporateur (2) au condenseur (40) équipés de moyens (28) d'apport d'énergie, et des moyens de retour (44) dudit fluide (4 condensé depuis le condenseur (40) vers l'évaporateur (2) caractérisé en ce que les moyens d'amenée comprennent une pompe à chaleur thermique (16, 22, 24, 32) et en ce que les moyens d'apport d'énergie comprennent des moyens (28) d'apport d'énergie thermique alimentés par au moins une source d'énergie thermique induite par le fonctionnement du moteur dudit véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce la source d'énergie thermique comprend le circuit refroidissement du moteur du véhicule. . Dispositif selon l'une des revendications 1 ou caractérisé en ce que la source d'énergie thermique comprend des d'échappement du moteur du véhicule. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la pompe à chaleur thermique comprend - une première enceinte (16), à une première, ou basse pression, alimentée en fluide frigorigène à l'état vaporise par l'évaporateur (2) et contenant une solution saline à une première, ou basse concentration, ladite solution saline comprenant le fluide frigorigène et au moins un sel soluble dans ledit fluide frigorigène - une seconde enceinte (24), à une seconde, ou haute pression, pourvue desdits moyens d'alimentation (22), ladite seconde enceinte (24) recevant les moyens (28) d'apport d'énergie thermique, cette seconde enceinte alimentant ledit condenseur (40) en fluide frigorigène vaporisé et contenant ladite solution saline (30) à une seconde, ou forte concentra tion - des moyens d'alimentation de la solution saline à basse concentration (18) de la première enceinte (16) vers la seconde enceinte ), et - des moyens de retour de ladite solution saline à forte concentration depuis la seconde enceinte (24) vers la première enceinte 6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens apport d'énergie thermique comprennent au moins une conduite ) s'étendant en partie au voisinage de la ou de chaque source d'énergie thermique et véhiculant un fluide caloporteur. 6. Disposit' selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce les moyens d'alimentation (22) en solution saline à basse concentration et les moyens (32) de retour de ladite solution saline à forte concentration sont mis en relation d'échange thermique, dans un échangeur de chaleur (36) d'homogeneisation de leurs températures. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce première enceinte (16) comporte des moyens (26) de maintien de sa température. 8. Disposit' selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ledit sel est du chlorure de lithium, du bromure de lithium, ou du chlorure de sodium. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est de l'eau. 10. Véhicule à moteur thermique, notamment automobile, camion ou bateau, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif de climatisation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.