FR2462584A1

FR2462584A1 - Solar panel driven piston compressor - connected into refrigeration or heat pump circuit with integral condensers and evaporator

Info

Publication number: FR2462584A1
Application number: FR7920424A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1981-02-13
Also published as: FR2462584B1

Abstract

The panel is connected to the compressor through the piping, fitted with a non return valve. The delivery system is fitted with an accumulator. The piping connects with the condenser. The fluid is reinjected into the compressor by the piping and connects with the solar panel by the piping. The expander is connected to the secondary condenser through the piping lengths. An accumulator is fitted in the loop. The compressor has a powered piston connected to an expansion cylinder.

Description

L'objet de l'invention concerne un dispositif moto-compresseur solaire à fonctions multiples. The object of the invention relates to a multi-function solar motor-compressor device.

I1 est destiné principalement à la production du froid, au moyen d'un cycle thermique chauffé par l'énergie solaire, mais ses applications peuvent être diverses, telles que la climatisation ou mdme le déplacement des fluides. It is intended mainly for the production of cold, by means of a thermal cycle heated by solar energy, but its applications can be various, such as air conditioning or even the movement of fluids.

Dans les dispositifs connus de générateurs de frigories où autres, on utilise généralement l'énergie électrique afin d'avoir un rendement plus élevé. Cette énergie électrique actionne un moteur pour la circulation du fluide frigorigène et son retour dans le bouilleur, notamment pour les systèmes employant l'énergie solaire. In known devices for cold generators or others, electrical energy is generally used in order to have a higher efficiency. This electrical energy drives a motor for the circulation of the refrigerant and its return in the boiler, especially for systems using solar energy.

Le dispositif suivant l'invention supprime ces inconvénients et utilise uniquement l'énergie solaire, de telle sorte qu'il est autonome et peut fonctionner en des lieux dépourvus d'énergie électrique notamment
Le circuit moteur utilise les propriétés physiques d'un
P fluide volatil, qui en équilibre liquide-vapeur dans un panneau bouilleur voit son enthalpie s'élever sous l'effet de la chaleur et s'évapore en augmentant sa pression. Cette pression agit sur le piston-moteur d'un moto-compresseur. Après le passage dans le cylindre moteur, le gaz se liquifie dans le condenseur qui a une température inférieure à celle du panneau-bouilleur, puis est réinjecté dans ce dernier. Comme à masse égale, le liquide occupe un volume inférieur à la vapeur, le cycle est générateur de travail.The device according to the invention eliminates these drawbacks and uses only solar energy, so that it is autonomous and can operate in places devoid of electrical energy in particular
The engine circuit uses the physical properties of a
P volatile fluid, which in liquid-vapor equilibrium in a boiler panel sees its enthalpy rise under the effect of heat and evaporates by increasing its pressure. This pressure acts on the piston-engine of a motor-compressor. After passing through the engine cylinder, the gas is liquified in the condenser which has a temperature lower than that of the boiler-panel, then is reinjected into the latter. As at equal mass, the liquid occupies a volume lower than the vapor, the cycle generates work.

Le piston-motur acti! amss
Le piston-moteur actionne{e piston-compresseur et le pis- ton réinjecteur.
The piston-motur acti! amss
The engine piston actuates the compressor piston and the injector piston.

Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limi tatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention. In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example, of one of the embodiments of the subject of the invention.

La figure 1 est une vue en coupe du bloc moto-compresseur. Figure 1 is a sectional view of the motor compressor unit.

La figure 2 montre à une échelle différente les ctrcuits moteur et frigorifique. Figure 2 shows the engine and cooling circuits on a different scale.

La figure 3 représente à une échelle différente le distributeur vu en coupe. Figure 3 shows on a different scale the distributor seen in section.

Le dispositif figures 1, 2 est constitué par un panneaubouilleur 1, relié par la canalisation 2 au bloc moto-compresseur 3. Cette canalisation comporte un clapet taré 2 bis. The device in Figures 1, 2 is constituted by a boiler panel 1, connected by line 2 to the motor-compressor unit 3. This line includes a calibrated valve 2 bis.

Le bloc moto-compresseur 3 est relié au conduit d'évacuation 4,et a une capacité tampon 4'. The motor-compressor unit 3 is connected to the exhaust duct 4, and has a buffer capacity 4 '.

Ce conduit 4 relie le bloc-moto-compresseur au condenseur moteurS. This duct 4 connects the motor-compressor block to the engine condenser.

Le conduit 6 relie la pompe de réinjection au condenseur, alors que le conduit 7 assure le retour au bouilleur 1. Line 6 connects the reinjection pump to the condenser, while line 7 ensures the return to the boiler 1.

De préférence on peut ajouter un séparateur tampon relié aux bornes du panneau-bouilleur et à la pression de celui-ci et relié à la canalisation.2. Preferably one can add a buffer separator connected to the terminals of the boiler panel and to the pressure thereof and connected to the pipeline. 2.

Le circuit frigorifique est constitué par le conduit 8, qui partant du compresseur est relié au condenseur 9, lui-même
et au détenteur 10' relié à l'évaporateur Ipar le conduit 11, alors que la cana- lisation 12 assure le retour au compresseur.The refrigeration circuit consists of the conduit 8, which starts from the compressor and is connected to the condenser 9, itself
and to the holder 10 'connected to the evaporator I by the pipe 11, while the pipe 12 ensures the return to the compressor.

Une capacité tampon 13 est interposée sur le circuit frigorifique. A buffer capacity 13 is interposed on the refrigeration circuit.

(A)
Le dispositif moto-compresseurVEomporte un piston-moteur 14, dont la tige bielle est reliée à sa partie supérieure 15, à une came profilée 19.(AT)
The motor-compressor device VE includes a piston-engine 14, the rod rod of which is connected at its upper part 15, to a profiled cam 19.

Cette même tige est pourvue d'un poussoir 16 entratnant le distributeur figure 3. This same rod is provided with a pusher 16 driving the distributor in FIG. 3.

La base de la tige du piston-moteur est reliée au piston par l'arbre 17. The base of the piston-engine rod is connected to the piston by the shaft 17.

Le ressort 18 est interposé entre le piston et la butée supérieure du cylindre moteur. The spring 18 is interposed between the piston and the upper stop of the engine cylinder.

La came profilée 19 est solidaire par axe articulé sur la partie haute 15 de la tige du piston-moteur. Elle oscille sur l'axe fixe 20 par l'intermédiaire d'un roulement à billes. The profiled cam 19 is secured by an axis articulated on the upper part 15 of the piston-engine rod. It oscillates on the fixed axis 20 by means of a ball bearing.

Le piston compresseur 21 se déplace dans son cylindre 22. The compressor piston 21 moves in its cylinder 22.

I1 est solidaire d'un piston guide 23 et, est relié à ce dernier par l'axe 24 et la tige 101. I1 is integral with a guide piston 23 and is connected to the latter by the axis 24 and the rod 101.

Ce piston guide se déplace dans son logement 25 et; est pourvu d'orifices 110
Il comporte de préférence un soufflet étanche 26, avec étanchéité 27, et bague d'étanchéité 27 fixe entre le carter A et le cylindre 22 et portant joints toriques 27wu. This guide piston moves in its housing 25 and; has 110 holes
It preferably comprises a sealed bellows 26, with seal 27, and sealing ring 27 fixed between the casing A and the cylinder 22 and carrying O-rings 27wu.

Ceci constitue un étage intermédiaire assurant l'étanchéité entre l'intérieur du carter principal en communication avec le cylindre du piston guide, et le cylindre du piston-compresseur. This constitutes an intermediate stage ensuring the seal between the interior of the main casing in communication with the cylinder of the guide piston, and the cylinder of the piston-compressor.

Le cylindre du piston-compresseur est en communication avec l'intérieur du soufflet par l'orifice de communication (100) dont est pourvu l'axe du piston guide (101) et à la pression de l'évaporateur (10) par le conduit 109 en communication avec lui et avec la capacité tampon 13. The cylinder of the piston-compressor is in communication with the interior of the bellows through the communication orifice (100) which is provided with the axis of the guide piston (101) and at the pressure of the evaporator (10) through the conduit. 109 in communication with it and with the buffer capacity 13.

Sur le cylindre compresseur 22 est fixée la plaque à clapet de recyclage 27 avec ressort et bille 28, et culasse 29. On the compressor cylinder 22 is fixed the recycling valve plate 27 with spring and ball 28, and cylinder head 29.

Le bras 30 oscille sur l'axe 31 pourvu d'un roulement à billes à son extrémité, il est relié à la partie supérieure de la tige 32 par roulement à billes. The arm 30 oscillates on the axis 31 provided with a ball bearing at its end, it is connected to the upper part of the rod 32 by ball bearing.

Ce même bras est relié à sa partie médiane par l'axe 35 à la tige 36 du piston de réinjection 37. This same arm is connected at its central part by the axis 35 to the rod 36 of the reinjection piston 37.

La partie supérieur'du bras 30 est reliée à la tige de rappel 38, par axe et roulement à billes 39. The upper part of the arm 30 is connected to the return rod 38, by axis and ball bearing 39.

L'extrémité supérieure 40 de cette tige de rappel est solidaire d'une membrane souple 41 montée sur support étanche. The upper end 40 of this return rod is integral with a flexible membrane 41 mounted on a sealed support.

Sur le bloc du cylindre de réinjection 42, se fixe la plaque à clapet 43, les ressorts et billes de réglage 44, et la culasse 45. On the re-injection cylinder block 42, the valve plate 43, the springs and adjustment balls 44, and the cylinder head 45 are fixed.

Le piston de recyclage 37 est relié à la tige par axe articulé, et se déplace dans le cylindre 42. The recycling piston 37 is connected to the rod by an articulated axis, and moves in the cylinder 42.

Le tiroir distributeur figure 3 comporte un arbre 46 entratné par le poussoir 16. The distributor drawer in FIG. 3 comprises a shaft 46 driven by the pusher 16.

Les bagues 47,48 forment guide de translation. Cet arbre dans son déplacement comprime un ressort 49 contenu dans le corps du tiroir.530. The rings 47, 48 form a translation guide. This shaft in its displacement compresses a spring 49 contained in the body of the drawer. 530.

Le tiroir est immobilisé en translation par billes et écrous zippés de ressorts 50, 51. The drawer is immobilized in translation by balls and nuts zipped with springs 50, 51.

Il comporte les joints d'étanchéité et des empreintes de positionnement, Sur l'autre extrémité de I'axels"situent également des billes et écrous équipés de ressorts et identiques aux précédents. It includes seals and positioning imprints. On the other end of the axels "there are also balls and nuts fitted with springs and identical to the previous ones.

Le tiroir est alors en position au point mort haut, c'est à-dire en ppsition d'admission. The drawer is then in the top dead center position, that is to say in the intake position.

Le fluide volatil à l'état gazeux pénétre brusquement sous une certaine pression dans la chambre moteur, par le circuit constitué par la gorge 52 realiséé -sur la périphérie du tiroir, puis par le conduit 53. The volatile fluid in the gaseous state suddenly penetrates under a certain pressure into the engine chamber, through the circuit formed by the groove 52 produced on the periphery of the slide, then through the conduit 53.

Selon le fluide utilisé, le moto-compresseur peut être lubrifié. L'huile de lubrification restant en grande-partie dans le carter A dont une paroi extérieure de la chambre moteur est de préférence reliée partiellement par l'intermédiaire d'un pont ther mique (102) formant liaison métallique ave le panneau-bouilleur, ou au moins à la température de celui-ci, afin déviter une conden sation du gaz dans la chambre moteur pendant le démarrage. Depending on the fluid used, the motor-compressor can be lubricated. The lubricating oil remaining largely in the crankcase A, an outer wall of the engine chamber of which is preferably partially connected by means of a thermal bridge (102) forming a metallic connection with the boiler panel, or at least at the temperature thereof, in order to avoid condensation of the gas in the engine chamber during starting.

Dans un deuxième temps, le piston-compresseur arrivant en position au point mort bas, l'axe 46 comprime le ressort (49) au maximum. Sous cette pression, le tiroir distributeur 530 se déplace brutalement, se libérant de l'emprise des billes et se met en position d'échappement, immobilisé par les billes et crantages
Cette position échappement met brutalement en communication le volume de la chambre moteur avec le circuit condenseur moteur et a la pression de celui-ci.Les orifices 54, 55 étant en communication par la gorge circulaire (56).Secondly, the piston-compressor arriving in position at bottom dead center, the axis 46 compresses the spring (49) to the maximum. Under this pressure, the distributor 530 suddenly moves, freeing itself from the grip of the balls and goes into the exhaust position, immobilized by the balls and notches
This exhaust position abruptly puts the volume of the engine chamber into communication with the engine condenser circuit and at the pressure thereof. The orifices 54, 55 being in communication through the circular groove (56).

Sous l'efet combiné des efforts exercés par le ressort 18, et de la tige de rappel 38 qui tend à sortir du carter moto-cbm- presseur sous l'effet de la pression intérieure du bloc moto-com presseur et supérieure à la pression atmosphérique, le piston moteur revient en position initiale. Son déplacement entrain le bras oscillant 30. Under the combined effect of the forces exerted by the spring 18, and of the return rod 38 which tends to come out of the motorbike-cbm-presser casing under the effect of the internal pressure of the motorbike-presser block and greater than the pressure atmospheric, the engine piston returns to the initial position. Its movement causes the swinging arm 30.

Le piston moteur revient à sa position point mort haut en tratnant avec lui le doigt 16. The driving piston returns to its top dead center position by drawing finger 16 with it.

Sous l'effet du rayonnement solaire le bouilleur 1 ganère une pression qui agit à travers le tiroir distributeur fig 3,sur le piston moteur qui se déplace. Under the effect of solar radiation the boiler 1 generates a pressure which acts through the distributor drawer fig 3, on the moving piston.

Ce déplacement agit simultanément, d'une part sur le piston compresseur 21, par l'intermédiaire de la came 19 dont la forme fonctionnelle augmente l'effort sur le piston compresseur proportionnellement à son déplacement. This movement acts simultaneously, on the one hand on the compressor piston 21, via the cam 19, the functional shape of which increases the force on the compressor piston in proportion to its movement.

Le maximum étant atteint enfin de course. The maximum is finally reached racing.

Le levier oscillant 31 entraîne la tige du piston guide 23 qui est relié de façon étanche avec le soufflet étanche 26. The oscillating lever 31 drives the rod of the guide piston 23 which is tightly connected with the waterproof bellows 26.

I1 entraîne également le piston de réinjection 37 arrivé à sa position basse, le piston moteur 14 qui a entraîné dans son déplacement le distributeur permet à celui-ci de libérer brusque ment l'échappement mettant en communication le volume de gaz con mot tenu dans la chambre du pison > c le condenseur moteur qui est à une pression inférieure à celle du panneau-bouilleur. I1 also drives the re-injection piston 37 which has arrived at its low position, the driving piston 14 which has driven the distributor in its movement allows the latter to suddenly release the exhaust bringing the volume of gas con word held in the pison chamber> c the motor condenser which is at a pressure lower than that of the boiler-panel.

La pression à l'intérieur du moto-compresseur est la même que celle du condenseur moteur 5, et du tampon de sécurité 4', et en communication avec ceux-ci par 105 et 106. The pressure inside the motor-compressor is the same as that of the motor condenser 5, and of the safety buffer 4 ', and in communication with these by 105 and 106.

Le carter A comporte des joints d'étanchéité 107. Le fluide peut être mélangé à un lubrifiant pour assurer le fonctionnement optimal des pièces en mouvement. The housing A includes seals 107. The fluid can be mixed with a lubricant to ensure the optimal functioning of the moving parts.

Le cylindre du piston guide est en communication avec le carter du moto-compresseur. Le piston guide est pourvu d'orifices (110) qui lui permettant de se déplacer dans son logement dans les meilleures conditions. The cylinder of the guide piston is in communication with the casing of the motor-compressor. The guide piston is provided with orifices (110) which allow it to move in its housing in the best conditions.

L'intérieur du soufflet étant lui-même en communication avec le volume arrière du piston-compresseur par un orifice (100) disposé à cet effet. The interior of the bellows itself being in communication with the rear volume of the piston-compressor by an orifice (100) arranged for this purpose.

La pression à l'intérieur du carter moto-compresseur (A) a la pression du condenseur moteur agit sur la membrane souple qui déplace la tige 38 de rappel. The pressure inside the motor-compressor casing (A) at the pressure of the engine condenser acts on the flexible membrane which moves the return rod 38.

Cette tige par l'intermédiaire du bras oscillant 30 fait reculer simultanément le piston compresseur et le piston de réinjection, aidé également par le ressort 18. This rod by means of the oscillating arm 30 causes the compressor piston and the reinjection piston to move back simultaneously, also helped by the spring 18.

Cette pression maintient d'autre part, une réaction homogè ne sur l'arrière des pistons. En reculant le piston de réinjection 37 aspire le fluide à l'état liquide qui arrive du condenseur moteur, puis le réinjecte dans le panneau-bouilleur. Le volume de la chambre du piston de réinjection est tel, que la masse de fluide N l'état liquide qui est réinjecté dans le -panneau-bouilleur, est au moins égale à la masse de fluide à l'état vapeur, qui entre dans la chambre du piston moteur afin dtéviter que le système entre en équilibre. This pressure maintains on the other hand, a homogeneous reaction on the rear of the pistons. By moving back the re-injection piston 37 sucks the fluid in the liquid state which arrives from the engine condenser, then re-injects it into the boiler-panel. The volume of the chamber of the re-injection piston is such that the mass of fluid N, the liquid state which is re-injected into the boiler-panel, is at least equal to the mass of fluid in the vapor state, which enters the engine piston chamber to prevent the system from coming into equilibrium.

La circulation du fluide frigorifique s'effectue suivant le circuit décrit par la figure 2. The refrigerant circulation is carried out according to the circuit described in Figure 2.

Suivant un mode de réalisation préférentiel le moto-compres seur comportera,
- Un carter étanche A avec joints d'étanchéité 107, 108.According to a preferred embodiment, the motor-compressor will comprise,
- A sealed casing A with seals 107, 108.

- Un capot de fermeture B avec joints d'étanchéité
- Une porte d'accés C avec joints d'étanchéité
- Un bloc fermeture tiroir - chambre D avec joints d'étan chéité, et les éléments cités précedemment. - A closing cover B with seals
- Access door C with seals
- A drawer closing block - chamber D with watertight seals, and the elements mentioned above.

Claims

REVENDICATIONS

10 Dispositif moto-compresseur solaire à fonctions multiples permettant l'épplication du froid et le déplacement des fluides, pouvant être utilisés comme pompe à eau se caractérisant par un circuit moteur constitué par un panneau-bouilleur, un moto-compres seur à carter unique, une canalisation-reliant le condenseur au réinjecteur, et d'une canalisation amenant le fluide du réinjecteur au panneau-bouilleur, combiné avec un circuit réfrigérateur constitué par un conduit reliant le compresseur au condenseur, et des canalisations reliant le conderhseurf l'évaporateur et le retour au compresseur. 10 Multi-function solar motor-compressor device allowing the application of cold and the movement of fluids, which can be used as a water pump characterized by an engine circuit consisting of a boiler-panel, a motor with single casing, a pipe-connecting the condenser to the re-injector, and a pipe bringing the fluid from the re-injector to the boiler panel, combined with a refrigerator circuit constituted by a duct connecting the compressor to the condenser, and pipes connecting the conderhseurf the evaporator and the back to the compressor.

20 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le bloc moto-compresseur formé par un carter étanche contient le cylindre récepteur d'un distributeur, le cylindre du piston-moteur, le cylindre du piston-compresseur et le cylindre du piston de réinjection et à la pression du condenseur-moteur 20 Device according to claim 1, characterized in that the motor-compressor unit formed by a sealed casing contains the receiving cylinder of a distributor, the cylinder of the piston-engine, the cylinder of the piston-compressor and the cylinder of the piston of reinjection and at the condenser-motor pressure

30 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le piston-moteur comporte un ressort de rappel, une tige porteuse d'un poussoir de commande du distributeur, et dont l'extrémité supérieure est reliée à une came profilée agissant sur un bras oscillant autour d'un point fixe, lui même relié par sa face inférieure au piston-compresseur et de réinjection, et par sa face supérieure à une tige de rappel dont l'extrémité est solidaire d'une membrane souple assurant l'étanchéité entre l'intérieur du moto-compresseur à la pression du condenseur moteur et communicant avec lui, et l'extérieur de l'air ambiant, l'extré mité de cette tige traversant la paroi du moto-compresseur. 30 Device according to Claim 1, characterized in that the piston-motor comprises a return spring, a rod carrying a control button for the distributor, and the upper end of which is connected to a profiled cam acting on an arm oscillating around a fixed point, itself connected by its underside to the piston-compressor and reinjection, and by its upper face to a return rod whose end is secured to a flexible membrane ensuring the seal between the inside the motor-compressor at the pressure of the motor condenser and communicating with it, and outside the ambient air, the end of this rod passing through the wall of the motor-compressor.

40 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'intérieur du carter principal est séparé du cylindre compresseur par un étage intermédiaire constitué par le piston guide pourvu d'orifices, par un soufflet étanche fixé d'un côté sur le piston guide et de l'autre côté sur la rondelle d'étanchéité traversé par la tige qui relie le piston guide au piston-compresseur. 40 Device according to Claim 1, characterized in that the interior of the main casing is separated from the compressor cylinder by an intermediate stage constituted by the guide piston provided with orifices, by a sealed bellows fixed on one side to the guide piston and on the other side on the sealing washer crossed by the rod which connects the guide piston to the compressor piston.

L'intérieur du soufflet étant en communication avec la partie arrière du volume que décrit le piston-compresseur. The interior of the bellows being in communication with the rear part of the volume described by the piston-compressor.

50 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le tiroir distributeur entraîné par le doigt monté sur la tige du piston-moteur comporte un arbre vertical, un ressort situé dans le tiroir, des billes, écrous,loquets d'arrêt, des joints d'étanchéité, une gorge circulaire, des conduits et orifices d'admission et d'évacuation. 50 Device according to claim 1, characterized in that the distributor slide driven by the finger mounted on the rod of the piston-engine comprises a vertical shaft, a spring located in the drawer, balls, nuts, stop latches, seals, a circular groove, inlet and outlet ducts and orifices.

60 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'arrière du cylindre compresseur est en communie cation avec le circuit d'admission du circuit frigorifique et à la pression de celui-ci, alors que l'intérieur du moto-compresc seur et à la pression du condenseur moteur et à la pression de celuizei. 60 Device according to claim 1, characterized in that the rear of the compressor cylinder is in communi cation with the intake circuit of the refrigeration circuit and at the pressure thereof, while the interior of the motor-compressor and to the pressure of the motor condenser and to the pressure of this.

70 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les parties inférieures et supérieure s du tiroir de distribution sont à la même pression que le condenseur. 70 Device according to claim 1, characterized in that the lower and upper parts of the distribution slide are at the same pressure as the condenser.