| WO/2007/108593 | WATER CONTROL VALVE CARTRIDGE |
| WO/2012/015207 | WATER SAVING DEVICE |
MAYOR, Julien (Avenue C.-F. Ramuz 3, Pully, CH-1009, CH)
HILDBRAND, Catherine (Collège, Montalchez, CH-2027, CH)
MAYOR, Julien (Avenue C.-F. Ramuz 3, Pully, CH-1009, CH)
| REVENDICATIONS
1. Dispositif générateur de froid à adsorption, notamment appareil de réfrigération ou installation de climatisation, ledit dispositif (10) comportant, d'une part, une enceinte frigorifique isolée (11) dans laquelle est logé un évaporateur (12) et, d'autre part, un adsorbeur (13) extérieur qui capte la chaleur d'une source chaude, un conduit (14) qui relie ledit adsorbeur (13) audit évaporateur (12) de l'enceinte frigorifique (11), un condenseur (15) qui est monté sur ledit conduit (14) à la sortie dudit adsorbeur (13) et un clapet de retenue (20) qui est monté sur ledit conduit (14) entre ledit condenseur
(15) et ledit évaporateur (12), caractérisé en ce que ledit clapet de retenue (20) comporte un corps qui constitue un réservoir tampon (26) prolongé par au moins une embase (21) de forme tubulaire, pourvue à son extrémité supérieure d'au moins un siège annulaire (24), ledit réservoir tampon (26) logeant au moins une bille sphérique (25) mobile agencée pour se plaquer sur ledit au moins un siège annulaire (24) en vue de fermer de façon étanche ledit réservoir tampon (26), et ladite au moins une embase (21) contenant au moins un enroulement de tube capillaire (30) communiquant avec ledit réservoir tampon (26) pour permettre l'évacuation du condensât contenu dans ledit réservoir tampon lorsque ladite au moins bille (25) est plaquée sur ledit au moins un siège annulaire (24).
2. Dispositif générateur de froid selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite au moins une bille sphérique (25) dudit clapet de retenue (20) est réalisée en un matériau ultraléger.
3. Dispositif générateur de froid selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau ultraléger est de la cellulose.
4. Dispositif générateur de froid selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit au moins un enroulement de tube capillaire (30) relie la partie inférieure du circuit, à savoir le conduit (14) qui est en communication avec l'évaporateur (12) de l'enceinte frigorifique isolée (11), avec la partie supérieure du circuit, à savoir le réservoir tampon (26) dudit clapet de retenue (20) qui est lui-même en communication directe avec le condenseur (15) et l'adsorbeur (13).
5. Dispositif générateur de froid selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le réservoir tampon (26) dudit clapet de retenue (20) est fermé à son extrémité supérieure par un élément de fermeture (28) agencé pour coopérer avec un embout (29) qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet (20) au conduit (14).
6. Dispositif générateur de froid selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite au moins une embase (21) est pourvue à son extrémité inférieure d'un embout (23) qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet de retenue (20) au conduit (14).
7. Clapet de retenue pour un dispositif de génération de froid à adsorption selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif comportant, d'une part, une enceinte frigorifique isolée (11) dans laquelle est logé un évaporateur (12) et, d'autre part, un adsorbeur (13) extérieur qui capte la chaleur d'une source chaude, un conduit (14) qui relie ledit adsorbeur (13) audit évaporateur (12) de l'enceinte frigorifique (11), un condenseur (15) qui est monté sur ledit conduit (14) à la sortie dudit adsorbeur (13) et un clapet de retenue (20) qui est monté sur ledit conduit (14) entre ledit condenseur (15) et ledit évaporateur (12), caractérisé en ce qu'il comporte un corps qui constitue un réservoir tampon (26) prolongé par au moins une embase (21) de forme tubulaire, pourvue à son extrémité supérieure d'au moins un siège annulaire (24), ledit réservoir tampon (26) logeant au moins une bille sphérique (25) mobile agencée pour se plaquer sur ledit au moins un siège annulaire (24) en vue de fermer de façon étanche ledit réservoir tampon (26), et ladite au moins une embase (21) contenant au moins un enroulement de tube capillaire (30) communiquant avec ledit réservoir tampon (26) pour permettre l'évacuation du condensât contenu dans ledit réservoir tampon, lorsque ladite au moins une bille (25) est plaquée sur ledit au moins un siège annulaire (24).
8. Clapet de retenue selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite au moins une bille sphérique (25) est réalisée en un matériau ultraléger.
9. Clapet de retenue selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau ultraléger est de la cellulose.
10. Clapet de retenue selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit au moins un enroulement de tube capillaire (30) relie la partie inférieure du circuit, à savoir le conduit (14) qui est en communication avec l'évaporateur (12) de l'enceinte frigorifique isolée (11), avec la partie supérieure du circuit, à savoir le réservoir tampon (26) qui est lui-même en communication directe avec le condenseur (15) et l'adsorbeur (13).
11. Clapet de retenue selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réservoir tampon (26) est fermé à son extrémité supérieure par un élément de fermeture (28) agencé pour coopérer avec un embout (29) qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet (20) au conduit (14).
12. Clapet de retenue selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite au moins une embase (21) est pourvue à son extrémité inférieure d'un embout (23) qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet de retenue (20) au conduit (14). |
DISPOSITIF GENERATEUR DE FROID A ADSORPTION ET CLAPET DE RETENUE MONTE SUR CE DISPOSITIF
Domaine technique La présente invention concerne un dispositif générateur de froid à adsorption, notamment un appareil de réfrigération ou une installation de climatisation, ledit dispositif comportant, d'une part, une enceinte frigorifique isolée dans laquelle est logé un évaporateur et, d'autre part, un adsorbeur extérieur qui capte la chaleur d'une source chaude, un conduit qui relie ledit adsorbeur audit évaporateur de l'enceinte frigorifique, un condenseur qui est monté sur ledit conduit à la sortie dudit adsorbeur et un clapet de retenue qui est monté sur ledit conduit entre ledit condenseur et ledit évaporateur.
Elle concerne également un clapet de retenue monté sur ce dispositif générateur de froid à adsorption, notamment un appareil de réfrigération ou une installation de climatisation, ledit dispositif comportant, d'une part, une enceinte frigorifique isolée dans laquelle est logé un évaporateur et, d'autre part, un adsorbeur extérieur qui capte la chaleur d'une source chaude, un conduit qui relie ledit adsorbeur audit évaporateur de l'enceinte frigorifique, un condenseur qui est monté sur ledit conduit à la sortie dudit adsorbeur et ledit clapet de retenue qui est monté sur ledit conduit entre ledit condenseur et ledit évaporateur.
Technique antérieure
La génération de froid par adsorption est conçue sur la base d'un phénomène physique, l'adsorption, qui apparaît lors de l'établissement d'un équilibre entre un gaz et un solide. La concentration des molécules du gaz est plus grande à proximité de la surface du solide que dans la phase gazeuse. Ainsi, dans tout solide, les atomes de surface sont sujets à des forces d'attraction non compensées, perpendiculaires à la surface, ce qui crée un déséquilibre. L'équilibre de ces forces est partiellement rétabli par l'adsorption des molécules gazeuses.
Les corps utilisés comme adsorbants sont des corps qui présentent une très grande surface extérieure, tels que les alumines activées, les charbons actifs, les gels de silice et les zéolites. Le choix de l'adsorbant se fait en fonction de la température désirée au niveau de l'évaporateur et de la température à disposition au niveau d'une source chaude, qui peut être un capteur solaire par exemple. L'autre partie du couple, l'adsorbat, doit répondre à deux conditions essentielles, à savoir posséder une grande chaleur latente d'évaporation et être constitué de petites molécules facilement adsorbables. Les fluides possédant ces caractéristiques sont notamment l'eau, l'ammoniac, le méthanol et le dioxyde de carbone. En plus de ces deux conditions à caractère physique, il est nécessaire de prendre en compte la nature du fluide et en particulier sa dangerosité, notamment son inflammabilité et sa toxicité. A titre d'exemples, les couples suivants ont été utilisés, charbon actif et méthanol, silicagel et eau ou zéolite et eau. L'utilisation de ces couples de substances impose un niveau de vide moyen de l'ordre de 10 "3 mbar afin de diminuer au maximum la présence de gaz incondensables pouvant obstruer le passage des vapeurs d'adsorbat.
Le cycle de réfrigération fonctionne par intermittence et le froid n'est produit que durant la phase de réadsorption. Les générateurs de froid de ce type comportent quatre éléments principaux, à savoir:
- un adsorbeur qui est la partie contenant l'adsorbant qui est chauffé par la source chaude avec pour effet la désorption de l'adsorbat,
- un condenseur qui est la partie servant à condenser les vapeurs d'adsorbat désorbées dans l'adsorbeur, - une enceinte frigorifique isolée qui constitue la partie utile du générateur de froid et qui contient un évaporateur comprenant l'adsorbat sous forme liquide et solide, et
- un clapet de retenue qui permet de séparer la partie haute pression de la partie basse pression du système de génération de froid.
Actuellement, ce type de générateur de froid est équipé d'une vanne manuelle, qui nécessite une présence humaine, ou une vanne automatique commandée par
des moyens motorisés et qui nécessitent une source d'énergie et une commande électronique de régulation.
Différents types de clapets de retenue ou de vannes sont connus de l'art antérieur.
Notamment le brevet US 4 788 828 décrit un organe de réglage de débit dans le contexte d'un circuit de réfrigération intégré dans un réfrigérateur du type à compression. Cet organe de réglage comporte un soufflet dont la dilatation ou la contraction en fonction de la température entraîne la modification de la section de passage du fluide de réfrigération. La soupape de cet organe de réglage est liée au soufflet et n'est donc pas libre.
La publication européenne EP 1 519 128 a également pour objet un organe de réglage du débit dans un dispositif réfrigérateur à compression. Cet organe de réglage permet de jouer sur le changement de phase et les variations de pression liées aux différences de température pour obtenir un cycle frigorifique variable en puissance. La bille formant soupape est liée à un ressort de compression et n'est également pas libre.
La publication internationale WO 01/06183 décrit un organe de régulation pour deux charges différentes pour un dispositif réfrigérateur à CO 2 dans lequel le gaz contenu dans les membranes se condense ou non en fonction de la température ou de la pression du CO 2 . Les soupapes de cet organe de régulation sont liées à des soufflets.
Tous ces organes présentent des inconvénients majeurs et sont prévus pour équiper des systèmes de réfrigération à compression qui se distinguent complètement d'un dispositif de réfrigération à adsorption selon l'invention. En outre, ils ne donnent pas satisfaction pour une utilisation dans des endroits dépourvus de sources d'énergie proches ou de services techniques organisés.
Exposé de l'invention
La présente invention se propose donc d'offrir un dispositif générateur de froid à adsorption équipé d'un clapet de retenue, qui ne nécessite aucune source d'énergie locale, qui bloque le passage des gaz pendant la phase de désorption, qui permet de laisser passer le liquide durant cette même phase et qui laisse passer les vapeurs d'adsorbat dans le sens évaporateur-adsorbeur.
Ce dispositif générateur de froid à adsorption tel que défini en préambule est caractérisé en ce que ledit clapet de retenue comporte un corps qui constitue un réservoir tampon prolongé par au moins une embase de forme tubulaire, pourvue à son extrémité supérieure d'au moins un siège annulaire, ledit réservoir tampon logeant au moins une bille sphérique mobile agencée pour se plaquer sur ledit au moins un siège annulaire en vue de fermer de façon étanche ledit réservoir tampon, et ladite au moins une embase contenant au moins un enroulement de tube capillaire communiquant avec ledit réservoir tampon pour permettre l'évacuation du condensât contenu dans ledit réservoir tampon, lorsque ladite au moins une bille est plaquée sur ledit au moins un siège annulaire.
Selon un mode de réalisation préférentiel, ladite au moins une bille sphérique dudit clapet de retenue est réalisée en un matériau ultraléger. Elle est avantageusement réalisée en cellulose, comme notamment les balles de tennis de table.
De façon avantageuse, ledit au moins un enroulement de tube capillaire relie la partie inférieure du circuit, à savoir le conduit qui est en communication avec l'évaporateur de l'enceinte frigorifique isolée, avec la partie supérieure du circuit, à savoir le réservoir tampon dudit clapet de retenue qui est lui-même en communication directe avec le condenseur et l'adsorbeur.
Ledit réservoir tampon dudit clapet de retenue est de préférence fermé à son extrémité supérieure par un élément de fermeture agencé pour coopérer avec un
embout qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet au conduit.
Selon une forme de construction préférée, ladite au moins une embase est pourvue, à son extrémité inférieure, d'un embout qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet de retenue au conduit.
Le clapet de retenue tel que défini par le préambule équipant un dispositif de génération de froid à adsorption selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un corps qui constitue un réservoir tampon prolongé par au moins une embase de forme tubulaire, pourvue à son extrémité supérieure d'au moins un siège annulaire, ledit réservoir tampon logeant au moins une bille sphérique mobile agencée pour se plaquer sur ledit au moins un siège annulaire en vue de fermer de façon étanche ledit réservoir tampon, et ladite au moins une embase contenant au moins un enroulement de tube capillaire communiquant avec ledit réservoir tampon pour permettre l'évacuation du condensât contenu dans ledit réservoir tampon, lorsque ladite au moins une bille est plaquée sur ledit au moins un siège annulaire.
Ladite au moins une bille sphérique est de préférence réalisée en un matériau ultraléger qui peut avantageusement être de la cellulose.
Ledit au moins un enroulement de tube capillaire relie avantageusement la partie inférieure du circuit, à savoir le conduit qui est en communication avec l'évaporateur de l'enceinte frigorifique isolée, avec la partie supérieure du circuit, à savoir le réservoir tampon qui est lui-même en communication directe avec le condenseur et l'adsorbeur.
Le réservoir tampon est de préférence fermé à son extrémité supérieure par un élément de fermeture agencé pour coopérer avec un embout qui résiste à une
connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet au conduit.
Ladite au moins une embase est, selon un mode de réalisation préféré, pourvue à son extrémité inférieure d'un embout qui résiste à une connexion à une enceinte sous vide en vue du raccordement dudit clapet de retenue au conduit.
Description sommaire des dessins
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'une forme de réalisation préférée de l'invention et en référence aux dessins annexés donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels:
la figure 1 est une vue schématique représentant un dispositif de génération de froid, notamment un réfrigérateur solaire thermique à adsorption, selon l'invention,
la figure 2 représente une vue en perspective éclatée d'une forme de réalisation préférée du clapet de retenue selon l'invention, et
la figure 3 représente une vue en élévation du clapet de retenue assemblé de la figure 2.
Meilleure manière de réaliser l'invention
En référence à la figure 1, un dispositif générateur de froid selon l'invention, notamment un réfrigérateur solaire thermique à adsorption 10 comporte essentiellement une enceinte frigorifique isolée 11 contenant un évaporateur 12 et le stock de glace qui se forme dans ledit évaporateur, ladite enceinte formant la partie utilitaire du réfrigérateur de l'invention, un adsorbeur 13 qui capte la chaleur d'une source chaude et qui peut être un capteur solaire, ledit adsorbeur étant connecté à l'évaporateur 12 au moyen d'un conduit 14, et un condenseur 15 qui est monté sur ledit conduit 14 entre un clapet de retenue 20 et l'adsorbeur 13, le clapet de retenue 20 étant disposé sur le conduit 14, entre l'évaporateur 12 de
l'enceinte frigorifique 11 et le condenseur 15. L'adsorbeur 13 est l'élément qui contient l'adsorbant qui est chauffé par la source chaude, formée par le rayonnement solaire dans le présente cas, avec pour effet la désorption de l'adsorbat. De façon connue, il peut être du type à tubes ou du type plat. Le condenseur 15 est l'élément qui sert à condenser les vapeurs d'adsorbat désorbées dans l'adsorbeur 13.
Le clapet de retenue 20 de l'invention, qui est autonome, ne nécessite aucune source d'énergie indépendante, ni moyen d'actionnement ni commande électronique, et qui équipe le réfrigérateur 10, est conçu pour fonctionner dans un circuit sous vide. En référence aux figures 2 et 3, ce clapet de retenue 20 comporte, dans la forme de réalisation décrite, une embase 21 comportant une partie supérieure cylindrique 22 se prolongeant vers le bas par une partie tronconique dont la partie inférieure se prolonge par un embout de raccordement 23. La partie cylindrique 22 est pourvue d'un alésage central sphérique formant un siège annulaire 24 pour une bille sphérique 25 constituée par exemple d'une balle ultralégère en cellulose, telle qu'une balle de tennis de table, faisant office de clapet. Sur cette embase 21 est monté un réservoir tampon 26 formé d'un tube cylindrique ouvert à ses deux extrémités, dont le diamètre extérieur est égal au diamètre extérieur de la partie supérieure cylindrique 22 de l'embase 21 et dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre de la bille 25. L'extrémité supérieure de ce réservoir tampon 26 est pourvue d'une collerette 27a agencée pour coopérer avec un élément de fermeture 27b, composé d'un couvercle percé correspondant à la norme ISO-KF et pourvu d'un alésage central agencé pour recevoir un embout de raccordement 29. La fermeture entre la collerette 27a et l'élément de fermeture 27b est assurée par un ensemble collier de serrage/joint 28. Les deux embouts de raccordement 23 et 29 sont prévus pour être raccordés respectivement à la partie inférieure ou partie froide du circuit de réfrigération, qui est en communication avec l'évaporateur 12 et à la partie supérieure ou partie chaude du circuit, qui est en communication directe avec le condenseur 15. Pour permettre ces raccordements au conduit 14 du réfrigérateur 10, les embouts 23 et
29 sont prévus pour résister à une connexion à une enceinte sous vide correspondant à la norme ISO KF.
L'embout de raccordement 23 de l'embase 21 est par ailleurs agencé pour loger un enroulement d'un tube capillaire métallique 30 disposé sous le siège de la bille 25 et fixé latéralement, de manière connue en soi, à la paroi intérieure dudit embout de raccordement 23. Cet enroulement 30 relie la partie froide du circuit, à savoir la partie du conduit 14 qui est en communication avec l'évaporateur 12, avec la partie chaude du circuit, à savoir la partie du conduit 14 qui est en communication avec le condenseur 15 par l'intermédiaire du réservoir tampon 26. A cet effet, une extrémité 31 du tube débouche dans la face supérieure de l'embase 21 , à côté du siège de la bille 25, tandis que l'autre extrémité 32 débouche directement dans le conduit 14 connecté à la vanne 20 par l'embout de raccordement 23. Le tube capillaire utilisé a de préférence un diamètre intérieur d'environ 1 mm et la longueur de l'enroulement est de l'ordre de 2 mètres.
Le réfrigérateur 10 équipé d'un tel clapet de retenue autonome fonctionne de la manière suivante :
Le matin, avant la phase de condensation, donc avant le réchauffement de l'adsorbeur 13 dû au rayonnement solaire, l'obturateur constitué par la bille sphérique 25 isole la partie supérieure du circuit, constituée par l'adsorbeur 13 et le condenseur 15, de l'évaporateur 12, pour lui permettre de monter en pression et en température. A ce moment le clapet de retenue 20 ne permet pas le passage de la vapeur car la bille 25 est plaquée contre son siège sphérique et le tube capillaire présente une trop grande résistance au passage de la vapeur. La première phase de fonctionnement correspond au chauffage isostérique au cours duquel le rayonnement solaire chauffe l'adsorbeur 13 de sorte que la pression de vapeur et la température augmentent dans le système.
En fin de matinée, lorsque l'énergie rayonnante du soleil a chauffé l'adsorbeur 13 et que la partie supérieure du circuit 14 a atteint la pression de saturation de
l'adsorbat correspondant à la température du condenseur 15, soit la température extérieure, la condensation des vapeurs commence et les condensats stockés dans le réservoir tampon 26 s'écoulent vers l'évaporateur 12. par l'intermédiaire du tube capillaire 30 qui les laisse passer vers l'évaporateur 12. La bille 25 reste plaquée contre son siège sphérique 24 et empêche le passage de la vapeur.
Le soir, lorsque l'ensoleillement diminue, l'adsorbant de l'adsorbeur 13 se refroidit de façon isostérique et la pression de la partie supérieure diminue pour devenir inférieure à la pression régnant dans la partie inférieure contenant l'évaporateur 12. A ce moment il n'y a plus de condensats dans le réservoir tampon 26 du clapet de retenue 20 et, par l'effet de la pression régnant dans la partie inférieure, la bille 25 se soulève en laissant passer la vapeur produite par l'évaporation du liquide se trouvant dans l'évaporateur 12 et produisant l'effet frigorifique désiré. Cette vapeur retourne à l'adsorbeur 13 par l'intermédiaire du réservoir-tampon 26. En pratique, au cours de ce refroidissement, l'adsorbant se trouve physiquement en déséquilibre et va se recharger en adsorbant la vapeur contenue dans le système. Lorsque la température dans l'évaporateur 12 atteint le point de solidification de l'adsorbat, il y a formation de glace qui permet à l'enceinte frigorifique isolée 11 de rester à basse température pendant la journée suivante et plusieurs jours, ce qui permet, le cas échéant, de maintenir en charge une enceinte réfrigérante même en cas de conditions météorologiques défavorables.
La présence d'un clapet de retenue entièrement autonome dans le circuit de production du froid est particulièrement importante puisqu'il permet au réfrigérateur de fonctionner indépendamment de toute source d'énergie électrique. L'absence de pièces en mouvement lui permet de fonctionner quasiment sans usure. La contrainte essentielle est le maintien du vide dans le circuit.
L'emploi du clapet autonome décrit n'est pas limité à un réfrigérateur solaire. Il peut être utilisé dans tout appareil comportant un circuit sous vide.