FR2720982A1 - Air conditioning system for use in motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de climatisation de véhicule avec boucle de chauffage.Vehicle air conditioning system with heating loop.
L'invention concerne un procédé pour modifier la température d'un flux d'air à envoyer dans l'habitacle d'un véhicule, par échange de chaleur avec un évaporateur dans lequel circule un fluide qui passe également dans un compresseur et dans un détendeur, ce procédé comportant un mode de refroidissement du flux d'air dans lequel on fait circuler ledit fluide successivepent dans l'évaporateur, dans le compresseur, dans un condenseur où il cède de la chaleur à un autre milieu et dans un détendeur.The invention relates to a method for modifying the temperature of an air flow to be sent into the passenger compartment of a vehicle, by heat exchange with an evaporator in which circulates a fluid which also passes through a compressor and through an expansion valve. , this method comprising a mode of cooling the air flow in which said successive fluid is circulated in the evaporator, in the compressor, in a condenser where it transfers heat to another medium and in a pressure reducer.
Un tel procédé est utilisé de façon classique pour la climatisation de l'habitacle du véhicule, notamment d'un véhicule à moteur thermique. Lorsqu'il s'agit de réchauffer l'air à envoyer dans l'habitacle, on utilise habituellement la chaleur produite par le moteur thermique, par exemple en faisant passer le flux d'air en contact avec un radiateur de chauffage traversé par un fluide de refroidissement du moteur.Such a method is conventionally used for air conditioning the passenger compartment of the vehicle, in particular of a vehicle with an internal combustion engine. When it comes to heating the air to be sent into the passenger compartment, the heat produced by the heat engine is usually used, for example by passing the air flow in contact with a heating radiator through which a fluid passes. engine cooling.
Lorsque le moteur est froid, on ne peut en tirer de la chaleur pour le chauffage de l'habitacle, ce qui retarde le moment où celui-ci se trouve à la température souhaitée et nuit donc au confort des occupants.When the engine is cold, heat cannot be drawn from it for heating the passenger compartment, which delays the time when it is at the desired temperature and therefore harms the comfort of the occupants.
Pour accélérer la mise en température de l'habitacle, on peut avoir recours à des dispositifs supplémentaires comportant notamment des brûleurs ou des radiateurs électriques, qui impliquent des investissements importants.To accelerate the temperature rise of the passenger compartment, it is possible to have recourse to additional devices comprising in particular burners or electric radiators, which imply significant investments.
Le but de l'invention est de permettre un chauffage rapide de l'habitacle lorsque le moteur thermique est froid, sans avoir recours à des moyens spécifiques coûteux.The object of the invention is to allow rapid heating of the passenger compartment when the heat engine is cold, without resorting to costly specific means.
L'invention vise notamment un procédé du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comporte un mode de réchauf fage du flux d'air dans lequel on envoie le fluide sortant du compresseur à l'évaporateur, sans passer par un condenseur.The invention relates in particular to a process of the kind defined in the introduction, and provides that it includes a mode of heating the air flow in which the fluid leaving the compressor is sent to the evaporator, without passing through a condenser.
Le mode de réchauffage, utilisable pour le chauffage de l'habitacle lorsque le moteur est froid, utilise ainsi l'installation de climatisation existant, avec des modifications mineures.The heating mode, which can be used to heat the passenger compartment when the engine is cold, thus uses the existing air conditioning system, with minor modifications.
D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont énoncées ci-après - Le fluide traverse un même détendeur dans les deux modes.Other characteristics, complementary or alternative, of the invention are set out below - The fluid passes through the same pressure reducer in both modes.
- Le fluide traverse des détendeurs différents dans les deux modes.- The fluid passes through different regulators in the two modes.
- L'évaporateur joue le rôle d'évaporateur dans le mode de refroidissement et joue seulement le rôle d'échangeur de chaleur dans le mode de réchauffage.- The evaporator plays the role of evaporator in the cooling mode and only plays the role of heat exchanger in the heating mode.
- Le véhicule est à moteur thermique et on utilise le mode de réchauffage pour le chauffage de l'habitacle dans les période où la chaleur fournie par le moteur est insuffisante à cet effet.- The vehicle is with an internal combustion engine and the heating mode is used for heating the passenger compartment during periods when the heat supplied by the engine is insufficient for this purpose.
L'invention a également pour objet un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant une boucle principale de circulation de fluide composée d'une première branche contenant un évaporateur suivi d'un compresseur et d'une seconde branche contenant un condenseur, la boucle principale contenant également un premier détendeur interposé entre le condenseur et l'évaporateur, et des moyens pour envoyer dans l'habitacle de l'air ayant subi un échange de chaleur avec l'évaporateur.The invention also relates to a device for air conditioning the passenger compartment of a motor vehicle, comprising a main fluid circulation loop composed of a first branch containing an evaporator followed by a compressor and a second branch containing a condenser, the main loop also containing a first regulator interposed between the condenser and the evaporator, and means for sending into the passenger compartment air having undergone heat exchange with the evaporator.
Le dispositif selon l'invention comprend en outre une troisième branche ne contenant pas de condenseur, placée en parallèle avec la seconde branche de façon à former avec la première branche une boucle secondaire, et des moyens de commutation pour commander la circulation du fluide soit dans la boucle principale, soit dans la boucle secondaire.The device according to the invention further comprises a third branch not containing a condenser, placed in parallel with the second branch so as to form with the first branch a secondary loop, and switching means for controlling the circulation of the fluid either in the main loop, or in the secondary loop.
Le dispositif selon l'invention peut comporter au moins certaines des particularités suivantes - Les moyens de commutation comprennent au moins une première vanne et une seconde vanne placées respectivement dans la seconde branche et dans la troisième branche, chacune de ces vannes étant fermée lorsque l'autre est ouverte.The device according to the invention can comprise at least some of the following particularities - The switching means comprise at least a first valve and a second valve placed respectively in the second branch and in the third branch, each of these valves being closed when the another is open.
- Les moyens de commutation comprennent deux premières vannes placées dans la seconde branche de part et d'autre du condenseur.- The switching means comprise two first valves placed in the second branch on either side of the condenser.
- Le premier détendeur est dans la seconde branche et un second détendeur est prévu dans la boucle secondaire.- The first regulator is in the second branch and a second regulator is provided in the secondary loop.
- Le second détendeur est placé dans la troisième branche.- The second regulator is placed in the third branch.
- Le second détendeur est placé dans la première branche ainsi qu'une vanne supplémentaire commandée de façon à courtcircuiter celui-ci pour en détourner le fluide lorsque ce aernier circule dans la boucle principale.- The second regulator is placed in the first branch as well as an additional valve controlled so as to short-circuit it to divert the fluid when this aernier circulates in the main loop.
- Il comprend un détendeur unique placé dans la première branche.- It includes a single regulator placed in the first branch.
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, où des éléments identiques ou analogues sont désignés dans toutes les figures par les mêmes numéros de référence. Sur ces dessins, les figures 1 à 3 sont des schémas de circuits de fluide de trois dispositifs selon ''invention, pour la climatisation et le chauffage de l'habitacle d'un véhicule.The characteristics and advantages of the invention will be explained in more detail in the description below, with reference to the accompanying drawings, in which identical or analogous elements are designated in all the figures by the same reference numbers. In these drawings, FIGS. 1 to 3 are diagrams of fluid circuits of three devices according to the invention, for the air conditioning and heating of the passenger compartment of a vehicle.
Dans ces circuits circule un fluide propre à passer de l'état liquide à l'état gazeux en absorbant de la chaleur, et de l'état gazeux à l'état liquide en cédant de la chaleur, comme c'est le cas de façon habituelle dans les installations de climatisation de véhicules. Les composants de ces circuits sont également rencontrés de façon habituelle dans ces mêmes installations de climatisation.In these circuits circulates a fluid capable of passing from the liquid state to the gaseous state by absorbing heat, and from the gaseous state to the liquid state by yielding heat, as is the case so usual in vehicle air conditioning systems. The components of these circuits are also commonly encountered in these same air conditioning installations.
Chacun des circuits illustrés comprend trois branches 1, 2 et 3 se raccordant entre elles en deux points de jonction A et
B, les branches 1 et 3 étant représentées en trait plein et la branche 2 en trait interrompu. La branche 1 contient un compresseur 4 qui y fait circuler le fluide du point A vers le point B, et un évaporateur 5 placé en amont du compresseur. La branche 2 contient, du point B vers le point A, une électrovanne amont 8a, un condenseur 6, une bouteille 7 et une électrovanne aval 8. Une électrovanne d'arrêt 9 est également disposée dans la branche 3.Each of the circuits illustrated comprises three branches 1, 2 and 3 which are connected together at two junction points A and
B, branches 1 and 3 being shown in solid lines and branch 2 in broken lines. The branch 1 contains a compressor 4 which circulates the fluid there from point A to point B, and an evaporator 5 placed upstream of the compressor. The branch 2 contains, from point B to point A, an upstream solenoid valve 8a, a condenser 6, a bottle 7 and a downstream solenoid valve 8. A stop solenoid valve 9 is also arranged in the branch 3.
Dans le circuit de la figure 1, un détendeur 1Q est placé en aval de l'électrovanne 8 dans la branche 2. La branche 1, entre l'évaporateur 5 et le compresseur 4, est subdivisée en deux sous-branches en parallèle, à savoir une sous-branche 11 contenant une troisième électrovanne 12 et une sous-branche 13 contenant un second détendeur 14. Les électrovannes 8, 8a et 12 sont commandées conjointement, et en opposition par rapport à l'électrovanne 9. Lorsque les vannes 8, 8a et 12 sont ouvertes et la vanne 9 fermée, le fluide circule dans une boucle fermée formée par les branches 1, y compris la sous-branche 11, et 2, et ne circule pas dans la branche 3 ni dans la sous-branche 13. Cette boucle fonctionne comme un circuit classique de climatisation, le fluide passant de l'état liquide à l'état gazeux dans l'évaporateur 5 en absorbant de la chaleur et de l'état gazeux à l'état liquide dans le condenseur 6 en cédant de la chaleur. La chaleur absorbée dans l'évaporateur 5 peut être prélevée, directement ou indirectement, dans un flux d'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule.In the circuit of FIG. 1, a regulator 1Q is placed downstream of the solenoid valve 8 in the branch 2. The branch 1, between the evaporator 5 and the compressor 4, is subdivided into two sub-branches in parallel, at namely a sub-branch 11 containing a third solenoid valve 12 and a sub-branch 13 containing a second regulator 14. The solenoid valves 8, 8a and 12 are controlled jointly, and in opposition with respect to the solenoid valve 9. When the valves 8, 8a and 12 are open and the valve 9 closed, the fluid circulates in a closed loop formed by the branches 1, including the sub-branch 11, and 2, and does not circulate in the branch 3 nor in the sub-branch 13 This loop functions like a conventional air conditioning circuit, the fluid passing from the liquid state to the gaseous state in the evaporator 5 by absorbing heat and from the gaseous state to the liquid state in the condenser 6 in. yielding heat. The heat absorbed in the evaporator 5 can be taken, directly or indirectly, from an air flow to be sent into the passenger compartment of the vehicle.
Lorsque les vannes 8, 8a et 12 sont fermées et la vanne 9 ouverte, le fluide circule dans une boucle fermée constituée par les branches 1, y compris la sous-branche 13, et 3, et ne circule pas dans la branche 2 ni dans la sous-branche 11, comme indiqué par le trait interrompu sur la figure. Le fluide traverse donc le compresseur 4, l'évaporateur 5 et le détendeur 14. Ne traversant plus de condenseur, il reste en permanence à l'état gazeux. L'évaporateur 5 ne joue donc plus le rôle d'évaporateur, mais continue de jouer le rôle d'échangeur de chaleur, permettant de dissiper une grande partie de la chaleur produite par la compression du fluide dans le compresseur 4, cette chaleur pouvant être utilisée pour le chauffage de l'habitacle lorsque le moteur thermique du véhicule est froid. En particulier, le fluide en circulation étant à une température supérieure à la température ambiante, un flux d'air à envoyer dans l'habitacle peut être chauffé directement au contact de l'évaporateur. La présence des deux électrovannes 8a et 8 au lieu d'une seule permet d'isoler le condenseur et d'éviter des transferts de fluide parasites par suite des changements de volume du fluide qu'il contient. L'ensemble des vannes 8a et 9 peut être remplacé par une vanne à trois voies.When the valves 8, 8a and 12 are closed and the valve 9 open, the fluid circulates in a closed loop constituted by the branches 1, including the sub-branch 13, and 3, and does not circulate in the branch 2 nor in the sub-branch 11, as indicated by the broken line in the figure. The fluid therefore passes through the compressor 4, the evaporator 5 and the pressure reducer 14. No longer passing through a condenser, it remains permanently in the gaseous state. The evaporator 5 therefore no longer plays the role of evaporator, but continues to play the role of heat exchanger, making it possible to dissipate a large part of the heat produced by the compression of the fluid in the compressor 4, this heat being able to be used for interior heating when the vehicle's engine is cold. In particular, the fluid in circulation being at a temperature above ambient temperature, an air flow to be sent into the passenger compartment can be heated directly in contact with the evaporator. The presence of the two solenoid valves 8a and 8 instead of only one makes it possible to isolate the condenser and to avoid parasitic fluid transfers as a result of changes in the volume of the fluid which it contains. All of the valves 8a and 9 can be replaced by a three-way valve.
Le circuit de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 en ce que les sous-branches 11 et 13 et l'électrovanne 12 sont supprimées, le détendeur 14 étant transféré dans la branche 3. Comme précédemment, les électrovannes 8 et 8a d'une part et 9 d'autre part sont commandées en opposition pour fermer soit la boucle composée des branches 1 et 2, soit celle composée des branches 1 et 3. Le fonctionnement du dispositif en mode de climatisation est inchangé. En mode de réchauffage, seul l'ordre des composants est modifié, le détendeur 14 étant traversé entre le compresseur 4 et l'évaporateur 5, ce qui ne change rien au résultat.The circuit of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the sub-branches 11 and 13 and the solenoid valve 12 are eliminated, the regulator 14 being transferred to the branch 3. As before, the solenoid valves 8 and 8a d 'on the one hand and 9 on the other hand are controlled in opposition to close either the loop composed of the branches 1 and 2, or that composed of the branches 1 and 3. The operation of the device in air conditioning mode is unchanged. In reheating mode, only the order of the components is changed, the regulator 14 being crossed between the compressor 4 and the evaporator 5, which does not change the result.
Le circuit de la figure 3 est encore simplifié par rapport à celui de la figure 2, puisqu'il comporte un seul détendeur 15 placé dans la branche 1, en amont de l'évaporateur 5. Ce détendeur unique joue le rôle du détendeur 10 de la figure 2 en mode climatisation et celui du détendeur 14 en mode réchauffage, sans aucun changement pour le fluide. The circuit of FIG. 3 is further simplified compared to that of FIG. 2, since it comprises a single regulator 15 placed in the branch 1, upstream of the evaporator 5. This single regulator plays the role of the regulator 10 of Figure 2 in air conditioning mode and that of the regulator 14 in heating mode, without any change for the fluid.
Les électrovannes utilisées dans les exemples décrits peuvent être remplacées par des vannes à commande manuelle, hydraulique, pneumatique ou autre. The solenoid valves used in the examples described can be replaced by manually operated, hydraulic, pneumatic or other valves.
Claims (6)
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