FR2806040A1

FR2806040A1 - AIR CONDITIONER FOR VEHICLES

Info

Publication number: FR2806040A1
Application number: FR0101217A
Authority: FR
Inventors: Takenori Sakamoto
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2001-09-14
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: FR2806040B1; JP2001246925A; DE10061658A1

Abstract

L'invention concerne un climatiseur pour véhicules comprenant un conduit d'air (1) à l'intérieur duquel un ventilateur (2), un échangeur de chaleur intérieur (3) et un réchauffeur (4) sont disposés, un circuit d'eau de refroidissement de moteur (400) qui fait circuler l'eau à travers ledit réchauffeur (4), un circuit de réfrigérant (500) qui fait circuler du réfrigérant à travers ledit échangeur de chaleur intérieur (3), et un échangeur de chaleur de couplage (15) qui est disposé au niveau du côté sortie dudit réchauffeur (4) et couple thermiquement ledit circuit d'eau de refroidissement de moteur (400) et ledit circuit de réfrigérant (500).Lorsque le système est en mode de chauffage maximum, ledit circuit de réfrigérant (500) absorbe la chaleur de l'eau sortant dudit réchauffeur (4) au niveau dudit échangeur de chaleur de couplage (15), sa chaleur étant transportée vers ledit échangeur de chaleur intérieur (3) et déchargée dans celui-ci.The invention relates to an air conditioner for vehicles comprising an air duct (1) inside which a fan (2), an indoor heat exchanger (3) and a heater (4) are arranged, a water circuit engine cooling (400) which circulates water through said heater (4), a refrigerant circuit (500) which circulates refrigerant through said indoor heat exchanger (3), and a heat exchanger coupling (15) which is arranged at the outlet side of said heater (4) and thermally couples said engine cooling water circuit (400) and said refrigerant circuit (500). When the system is in maximum heating mode , said refrigerant circuit (500) absorbs the heat of the water leaving said heater (4) at said coupling heat exchanger (15), its heat being transported to said indoor heat exchanger (3) and discharged therein -this.

Description

CLIMATISEUR POUR VEHICULESAIR CONDITIONER FOR VEHICLES

La présente invention concerne un climatiseur pour véhicules. The present invention relates to an air conditioner for vehicles.

Plus précisément, la présente invention concerne un climatiseur pour véhicules capable d'améliorer le rendement de chauffage en utilisant, comme source de chaleur auxiliaire, l'énergie thermique résiduelle d'une eau chaude sortant d'un réchauffeur. La figure 1 représente une structure classique d'un climatiseur pour véhicules selon l'art traditionnel. Ce climatiseur 300 pour véhicules comprend un circuit d'eau de refroidissement de moteur (circuit d'eau chaude) 100 et un circuit de réfrigérant 200 qui sont indépendants l'un de l'autre. Le circuit d'eau de refroidissement de moteur 100 comprend un moteur 101, une pompe 102 et un réchauffeur 103. L'eau est mise en circulation dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur 100, est chauffée dans le moteur 101 et décharge sa chaleur au niveau du réchauffeur 103. Le circuit de réfrigérant 200 comprend un compresseur 201, un condenseur 202, un réservoir 203, un détendeur 204 et un évaporateur 205. Dans un conduit d'air 108 se trouvent un ventilateur 105, l'évaporateur 205, un More specifically, the present invention relates to an air conditioner for vehicles capable of improving the heating efficiency by using, as an auxiliary heat source, the residual thermal energy of hot water leaving a heater. Figure 1 shows a conventional structure of an air conditioner for vehicles according to traditional art. This air conditioner 300 for vehicles includes an engine cooling water circuit (hot water circuit) 100 and a refrigerant circuit 200 which are independent of each other. The engine cooling water circuit 100 comprises an engine 101, a pump 102 and a heater 103. The water is circulated in the engine cooling water circuit 100, is heated in the engine 101 and discharged. its heat at the level of the heater 103. The refrigerant circuit 200 comprises a compressor 201, a condenser 202, a tank 203, a pressure reducer 204 and an evaporator 205. In an air duct 108 there is a fan 105, the evaporator 205, a

registre de mélange d'air 106, le réchauffeur 103 et un registre 107. air mixing register 106, the heater 103 and a register 107.

Quand le circuit de réfrigérant 200 fonctionne, l'évaporateur 205 refroidit un air pulsé par le ventilateur 105. Le réchauffeur 103 réchauffe l'air qui a été refroidi par l'évaporateur 205. Le degré d'ouverture du registre de mélange d'air 106 détermine le degré de réchauffement, assurant ainsi un réglage final de la température de l'air soufflé dans l'intérieur du véhicule. Le registre 107 commande le degré When the refrigerant circuit 200 is operating, the evaporator 205 cools air forced by the fan 105. The heater 103 heats the air which has been cooled by the evaporator 205. The degree of opening of the air mixture register 106 determines the degree of warming, thus ensuring a final adjustment of the temperature of the air blown into the interior of the vehicle. Register 107 controls the degree

d'ouverture d'orifices de sortie de l'air ainsi climatisé en température. opening of air outlet openings thus conditioned in temperature.

Dans ce climatiseur, en mode de chauffage maximum, le circuit de réfrigérant 200 est arrêté et seul le circuit d'eau de refroidissement In this air conditioner, in maximum heating mode, the refrigerant circuit 200 is stopped and only the cooling water circuit

de moteur 100 est mis en fonctionnement. motor 100 is put into operation.

Cependant, quand la température ambiante est basse, ce circuit d'eau de refroidissement de moteur n'est pas capable de chauffer l'air suffisamment. Bien que plusieurs procédés visant à résoudre ce problème de déficience du rendement de chauffage aient été proposés, However, when the ambient temperature is low, this engine cooling water circuit is not able to heat the air sufficiently. Although several methods for solving this problem of deficiency in heating efficiency have been proposed,

chacun présente ses propres difficultés de mise en pratique. each presents its own practical difficulties.

La publication de brevet japonais JP-A-10-166847 présente un dispositif qui récupère une chaleur provenant des gaz d'échappement du moteur et injecte la chaleur dans l'eau du côté sortie du réchauffeur Japanese patent publication JP-A-10-166847 discloses a device that recovers heat from engine exhaust gases and injects heat into the water on the outlet side of the heater

2 28060402 2806040

dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur. Cependant, en réalité, l'installation d'un échangeur de chaleur pour les gaz d'échappement est très difficile. De ce fait, ce dispositif n'est pas pratique. La publication de brevet japonais JP-A-10-297270 présente un dispositif qui récupère une chaleur provenant des gaz chauds qui sont générés dans un circuit de réfrigérant et injecte la chaleur dans l'eau du côté entrée du réchauffeur dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur. Cependant, en réalité, pour générer des gaz chauds ayant une énergie thermique suffisante, il faut faire fonctionner le compresseur dans le circuit de réfrigérant à une vitesse de rotation élevée et peu pratique. De ce fait, ce dispositif n'est pas pratique non plus. Par conséquent, il s'est effectivement avéré difficile d'améliorer la capacité de chauffage du climatiseur pour véhicules avec les procédés proposés in the engine cooling water circuit. However, in reality, installing a heat exchanger for exhaust gases is very difficult. Therefore, this device is not practical. Japanese patent publication JP-A-10-297270 discloses a device which recovers heat from hot gases which are generated in a refrigerant circuit and injects heat into the water on the inlet side of the heater in the water circuit engine cooling. However, in reality, to generate hot gases having sufficient thermal energy, it is necessary to operate the compressor in the refrigerant circuit at a high and impractical speed of rotation. Therefore, this device is not practical either. Therefore, it has indeed proven difficult to improve the heating capacity of the air conditioner for vehicles with the proposed methods.

jusqu'à présent.until now.

En revanche, lorsque l'on a étudié en détail l'équilibre thermique du circuit d'eau de refroidissement de moteur du climatiseur conventionnel représenté sur la figure 1, on a trouvé une nouvelle source de chaleur efficace. La figure 2 illustre la variation de la température de l'eau du côté sortie du réchauffeur 103 en mode de chauffage maximum dans le climatiseur conventionnel 300 représenté sur la figure 1, depuis le démarrage du moteur jusqu'à environ 60 minutes de fonctionnement. Pendant la mesure de cette température de l'eau, la température ambiante est restée à -20 degrés Celsius. Comme on peut le voir sur la figure 2, malgré la décharge de chaleur totale du réchauffeur 103, la température de l'eau à la sortie du réchauffeur 103 augmente très rapidement, dépassant 45 degrés Celsius après 60 minutes. Si on examine le point 1 minute après le démarrage du moteur, on remarque que la température de l'eau à la sortie du réchauffeur dépasse 5 degrés Celsius. C'est-à-dire qu'on a constaté que l'eau au niveau du côté sortie du réchauffeur 103 a suffisamment de calories (d'énergie thermique) pour être utilisée pour chauffer l'intérieur However, when we studied in detail the thermal balance of the engine cooling water circuit of the conventional air conditioner shown in Figure 1, we found a new efficient heat source. FIG. 2 illustrates the variation of the water temperature on the outlet side of the heater 103 in maximum heating mode in the conventional air conditioner 300 shown in FIG. 1, from the start of the engine to approximately 60 minutes of operation. While measuring this water temperature, the ambient temperature remained at -20 degrees Celsius. As can be seen in Figure 2, despite the total heat discharge from the heater 103, the water temperature at the outlet of the heater 103 increases very quickly, exceeding 45 degrees Celsius after 60 minutes. If we examine the point 1 minute after starting the engine, we notice that the water temperature at the outlet of the heater exceeds 5 degrees Celsius. That is, it has been found that the water at the outlet side of the heater 103 has enough calories (thermal energy) to be used to heat the interior

du véhicule.of the vehicle.

L'objet de la présente invention est d'améliorer efficacement la capacité de chauffage d'un climatiseur pour véhicules par des moyens pratiques. Dans ce but, on propose un climatiseur pour véhicules qui récupère la chaleur résiduelle dans l'eau du côté sortie du réchauffeur, The object of the present invention is to effectively improve the heating capacity of an air conditioner for vehicles by practical means. For this purpose, an air conditioner for vehicles is proposed which recovers the residual heat in the water on the outlet side of the heater,

3 28060403 2806040

que l'on a constaté constituer une nouvelle source de chaleur auxiliaire, that we have found to constitute a new auxiliary heat source,

et qui transmet la chaleur à des moyens de chauffage du climatiseur. and which transmits heat to heating means of the air conditioner.

Dans une construction, les moyens de chauffage peuvent être un échangeur de chaleur intérieur. Dans une autre construction, les moyens de chauffage peuvent être le réchauffeur lui-meme. Dans la première construction, le climatiseur comprend un circuit de réfrigérant, un circuit d'eau de refroidissement de moteur et un échangeur de chaleur de couplage qui est installé dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur, au niveau du côté sortie du réchauffeur, et fonctionne de façon à coupler thermiquement le circuit de réfrigérant et le circuit d'eau de refroidissement de moteur. Le circuit de réfrigérant comporte plusieurs soupapes de commutation pour commuter entre un mode de rafraîchissement et un mode de chauffage. Le circuit de réfrigérant comprend principalement un échangeur de chaleur extérieur installé à l'extérieur d'un conduit d'air et un échangeur de chaleur intérieur disposé à l'intérieur du conduit d'air, comme dans la structure conventionnelle. En mode de chauffage maximum, grâce à l'action des soupapes de commutation, l'échangeur de chaleur extérieur est isolé du circuit de réfrigérant. Et dans ce mode, l'échangeur de chaleur de couplage fait office d'évaporateur du circuit de réfrigérant, en absorbant la chaleur provenant de l'eau s'écoulant à la sortie du réchauffeur dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur. De plus, l'échangeur de chaleur intérieur fait office de condenseur du circuit de réfrigérant, en déchargeant la chaleur accumulée dans l'échangeur de chaleur de couplage dans l'air circulant dans le conduit d'air. Par conséquent, dans ce mode, puisque l'échangeur de chaleur intérieur et le réchauffeur font tous deux office de dispositifs de chauffage, il est possible d'obtenir un chauffage puissant. En mode de rafraîchissement, l'échangeur de chaleur intérieur fait office d'évaporateur, en refroidissant l'air passant par le conduit d'air. D'autre part, l'échangeur de chaleur extérieur fait office de condenseur, en déchargeant la chaleur vers l'extérieur du véhicule. En mode de rafraîchissement, le In a construction, the heating means can be an indoor heat exchanger. In another construction, the heating means can be the heater itself. In the first construction, the air conditioner comprises a refrigerant circuit, an engine cooling water circuit and a coupling heat exchanger which is installed in the engine cooling water circuit, at the outlet side of the heater. , and operates so as to thermally couple the refrigerant circuit and the engine cooling water circuit. The refrigerant circuit has several switching valves for switching between a cooling mode and a heating mode. The refrigerant circuit mainly comprises an outdoor heat exchanger installed outside an air duct and an indoor heat exchanger arranged inside the air duct, as in the conventional structure. In maximum heating mode, thanks to the action of the switching valves, the external heat exchanger is isolated from the refrigerant circuit. And in this mode, the coupling heat exchanger acts as an evaporator in the refrigerant circuit, absorbing the heat from the water flowing out of the heater into the engine cooling water circuit. In addition, the indoor heat exchanger acts as a condenser in the refrigerant circuit, discharging the heat accumulated in the coupling heat exchanger in the air flowing in the air duct. Therefore, in this mode, since the indoor heat exchanger and the heater both function as heaters, it is possible to obtain powerful heating. In cooling mode, the indoor heat exchanger acts as an evaporator, cooling the air passing through the air duct. On the other hand, the outdoor heat exchanger acts as a condenser, discharging the heat to the outside of the vehicle. In refresh mode, the

circuit d'eau de refroidissement de moteur peut être activé ou non. engine cooling water circuit can be activated or not.

Cette construction est une structure qui est essentiellement la même que la structure conventionnelle et le circuit conventionnel, à quelques petites modifications près. De ce fait, elle est dans la pratique This construction is a structure which is essentially the same as the conventional structure and the conventional circuit, with a few minor modifications. Therefore, it is in practice

facile à fabriquer.easy to make.

Dans la deuxième construction, le climatiseur comprend un circuit de réfrigérant, un circuit d'eau de refroidissement de moteur, le premier échangeur de chaleur de couplage qui est installé du côté sortie du réchauffeur dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur et le deuxième échangeur de chaleur de couplage qui est installé du côté entrée du réchauffeur. Le premier échangeur de chaleur de couplage fait office d'évaporateur pour le circuit de réfrigérant, en absorbant la chaleur provenant de l'eau s'écoulant à la sortie du réchauffeur. Le deuxième échangeur de chaleur de couplage fait office de condenseur pour le circuit de réfrigérant, en déchargeant la chaleur accumulée dans le premier échangeur de chaleur de couplage dans l'eau s'écoulant In the second construction, the air conditioner comprises a refrigerant circuit, an engine cooling water circuit, the first coupling heat exchanger which is installed on the outlet side of the heater in the engine cooling water circuit and the second coupling heat exchanger which is installed on the inlet side of the heater. The first coupling heat exchanger acts as an evaporator for the refrigerant circuit, absorbing heat from the water flowing out of the heater. The second coupling heat exchanger acts as a condenser for the refrigerant circuit, discharging the heat accumulated in the first coupling heat exchanger into the flowing water

dans l'entrée du réchauffeur.in the heater inlet.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de cette invention Other objects, features and advantages of this invention

seront mieux compris à la lecture de la description ci-après des will be better understood on reading the description below of

modes de réalisation préférés, faite en référence aux dessins sur lesquels: la figure 1 est un dessin schématique de la structure d'un preferred embodiments, made with reference to the drawings in which: Figure 1 is a schematic drawing of the structure of a

climatiseur pour véhicules selon l'art traditionnel. air conditioner for vehicles according to traditional art.

La figure 2 est un graphique représentant la variation de la température de l'eau du côté sortie du réchauffeur du circuit d'eau de FIG. 2 is a graph showing the variation of the water temperature on the outlet side of the heater of the water circuit of

refroidissement de moteur du climatiseur représenté sur la figure 1. air conditioner motor cooling shown in Figure 1.

La figure 3 est un dessin schématique de la structure d'un climatiseur pour véhicules d'après le premier mode de réalisation de la Figure 3 is a schematic drawing of the structure of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the

présente invention, dans son mode de chauffage maximum. present invention, in its maximum heating mode.

La figure 4 est un graphique illustrant le principe d'acquisition de FIG. 4 is a graph illustrating the principle of acquisition of

chaleur du climatiseur représenté sur la figure 3. heat of the air conditioner shown in Figure 3.

La figure 5 est un dessin schématique de la structure d'un climatiseur pour véhicules d'après le premier mode de réalisation de la FIG. 5 is a schematic drawing of the structure of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the

présente invention, dans son mode de chauffage normal. present invention, in its normal heating mode.

La figure 6 est un dessin schématique de la structure d'un climatiseur pour véhicules d'après le premier mode de réalisation de la FIG. 6 is a schematic drawing of the structure of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the

présente invention, dans son mode de rafraîchissement. present invention, in its refresh mode.

La figure 7 est un dessin schématique de la structure modifiée Figure 7 is a schematic drawing of the modified structure

d'un climatiseur pour véhicules représenté sur la figure 3. an air conditioner for vehicles shown in Figure 3.

La figure 8 est un dessin schématique de la structure d'un climatiseur pour véhicules d'après le deuxième mode de réalisation de FIG. 8 is a schematic drawing of the structure of an air conditioner for vehicles according to the second embodiment of

la présente invention.the present invention.

La figure 3 représente une structure schématique d'un climatiseur pour véhicules d'après le premier mode de réalisation de la présente invention. Un circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 comprend un moteur 6, une pompe 7, un circuit côté entrée du réchauffeur 8, un réchauffeur 4, un circuit côté sortie du réchauffeur 9 et un échangeur de chaleur de couplage 15. Un capteur de température 21 peut être attaché au circuit côté sortie du réchauffeur 9. Un circuit de réfrigérant 500 comprend un compresseur 11, une première soupape à trois voies 16, un échangeur de chaleur extérieur 12, un réservoir 13, un premier détendeur 14, un échangeur de chaleur intérieur 3, une deuxième soupape à trois voies 18, un deuxième détendeur 19 et l'échangeur de chaleur de couplage 15. Le circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 et le circuit de réfrigérant 500 sont couplés thermiquement par l'échangeur de chaleur de couplage 15 (d'o son appellation d'échangeur de chaleur de couplage dans ce document), de façon à permettre un transfert de chaleur du circuit d'eau de Figure 3 shows a schematic structure of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the present invention. An engine cooling water circuit 400 comprises an engine 6, a pump 7, a circuit on the inlet side of the heater 8, a heater 4, a circuit on the outlet side of the heater 9 and a coupling heat exchanger 15. A temperature 21 can be attached to the circuit on the outlet side of the heater 9. A refrigerant circuit 500 includes a compressor 11, a first three-way valve 16, an external heat exchanger 12, a tank 13, a first pressure reducer 14, a heat exchanger internal heat 3, a second three-way valve 18, a second pressure reducer 19 and the coupling heat exchanger 15. The engine cooling water circuit 400 and the refrigerant circuit 500 are thermally coupled by the heat exchanger heat of coupling 15 (hence its name of heat exchanger of coupling in this document), so as to allow a transfer of heat from the water circuit of

refroidissement de moteur 400 vers le circuit de réfrigérant 500. engine cooling 400 to the refrigerant circuit 500.

A l'intérieur d'un conduit d'air 1, un ventilateur 2, un échangeur de chaleur intérieur 3, un registre de mélange d'air 5 et un réchauffeur 4 sont disposés dans cet ordre. La figure 3 illustre l'état des circuits en mode de chauffage maximum. Sur la figure, la ligne grasse indique le trajet activé du circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 et du circuit de réfrigérant 500. Les flèches en pointillés indiquent l'écoulement du réfrigérant, et les flèches continues indiquent Inside an air duct 1, a fan 2, an interior heat exchanger 3, an air mixture register 5 and a heater 4 are arranged in this order. FIG. 3 illustrates the state of the circuits in maximum heating mode. In the figure, the bold line indicates the activated path of the engine cooling water circuit 400 and the refrigerant circuit 500. The dotted arrows indicate the flow of the refrigerant, and the continuous arrows indicate

l'écoulement de l'eau de refroidissement de moteur. the engine cooling water flow.

En mode de chauffage maximum, la pompe 7 dans le circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 est activée, ce qui fait circuler l'eau entre le moteur 6 et le réchauffeur 4. Comme expliqué ci-dessus, dans le circuit de retour, c'est-à-dire dans le circuit côté sortie du réchauffeur 9, s'écoule de l'eau chaude ayant une chaleur qui n'est pas encore utilisée. En faisant référence à la figure 3, en mode de chauffage maximum, le réfrigérant déchargé du compresseur 11 est dirigé vers un circuit de dérivation 17, la première soupape à trois voies 16 étant commutée de façon à ce que cela se produise. De ce fait, en mode de chauffage maximum, l'échangeur de chaleur extérieur 12, le réservoir In maximum heating mode, the pump 7 in the engine cooling water circuit 400 is activated, which circulates the water between the engine 6 and the heater 4. As explained above, in the return circuit , that is to say in the circuit on the outlet side of the heater 9, hot water flows with a heat which is not yet used. Referring to Figure 3, in maximum heating mode, the refrigerant discharged from the compressor 11 is directed to a bypass circuit 17, the first three-way valve 16 being switched so that this occurs. Therefore, in maximum heating mode, the outdoor heat exchanger 12, the tank

13 et le premier détendeur 14 sont contournés et ne sont pas utilisés. 13 and the first regulator 14 are bypassed and are not used.

Après son passage par le circuit de dérivation 17, le réfrigérant entre dans l'échangeur de chaleur intérieur 3. A ce moment-là, l'échangeur de chaleur intérieur 3 fait office de condenseur, en condensant le réfrigérant et en déchargeant la chaleur dans l'air circulant dans le conduit d'air 1. De même, la deuxième soupape à trois voies 18 est commutée de façon à faire circuler le réfrigérant de l'échangeur de chaleur intérieur 3 vers le deuxième détendeur 19. Après son passage par le deuxième détendeur 19, le réfrigérant, en cours de dilatation, s'écoule dans l'échangeur de chaleur de couplage 15. L'échangeur de chaleur de couplage 15 fait office d'évaporateur pour le réfrigérant, en absorbant la chaleur provenant de l'eau chaude s'écoulant depuis le réchauffeur 4. Après son passage par l'échangeur de chaleur de couplage 15, le réfrigérant retourne au compresseur 11 via le circuit de After passing through the bypass circuit 17, the refrigerant enters the indoor heat exchanger 3. At this time, the indoor heat exchanger 3 acts as a condenser, condensing the refrigerant and discharging the heat in the air flowing in the air duct 1. Similarly, the second three-way valve 18 is switched so as to circulate the refrigerant from the indoor heat exchanger 3 to the second pressure reducer 19. After passing through the second expansion valve 19, the refrigerant, during expansion, flows into the coupling heat exchanger 15. The coupling heat exchanger 15 acts as an evaporator for the refrigerant, absorbing the heat coming from the hot water flowing from the heater 4. After passing through the coupling heat exchanger 15, the refrigerant returns to the compressor 11 via the circuit of

retour 20.back 20.

L'effet net du fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 3 est le suivant. De par la fonction du circuit de refroidissement de moteur 400, la température du réchauffeur 4 augmente et le réchauffeur 4 chauffe l'air circulant dans le conduit d'air 1. Cependant, il reste encore de la chaleur dans l'eau sortant du réchauffeur 4, qui peut être utilisée. Cette chaleur est pompée dans l'échangeur de chaleur de couplage 15, elle est transportée jusqu'à l'échangeur de chaleur intérieur 3 dans le conduit d'air 1 et elle est finalement déchargée dans celui-ci. Une explication quantitative du processus est la suivante. En référence à la figure 3, on désigne par T1 la température de l'eau dans le circuit côté entrée du réchauffeur 8 par T2 la température de l'eau dans le circuit côté sortie du réchauffeur 9, par T3 la température de l'eau sortant de l'échangeur de chaleur de couplage 15. A son passage par le réchauffeur 4, l'eau chaude décharge de la chaleur dans l'air circulant dans le conduit 1, sa température diminuant de T1 à T2. Par conséquent, une quantité de chaleur correspondant à une calorie de El=T1- T2 peut être transmise à l'air circulant dans le conduit d'air 1. A mesure qu'elle progresse à travers l'échangeur de chaleur de couplage , l'eau chaude est déchargée de sa chaleur résiduelle, sa température diminuant encore davantage de T2 à T3. Une quantité de chaleur transférée du circuit de refroidissement de moteur 400 au circuit de réfrigérant 500 par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur de The net effect of the operation of the device shown in Figure 3 is as follows. Due to the function of the engine cooling circuit 400, the temperature of the heater 4 increases and the heater 4 heats the air circulating in the air duct 1. However, there is still heat in the water leaving the heater 4, which can be used. This heat is pumped into the coupling heat exchanger 15, it is transported to the interior heat exchanger 3 in the air duct 1 and it is finally discharged therein. A quantitative explanation of the process is as follows. With reference to FIG. 3, the temperature of the water in the circuit on the inlet side of the heater 8 is designated by T1. The temperature of the water in the circuit on the outlet side of the heater 9 is designated by T2. leaving the coupling heat exchanger 15. As it passes through the heater 4, the hot water discharges heat into the air circulating in the duct 1, its temperature decreasing from T1 to T2. Consequently, an amount of heat corresponding to a calorie of El = T1-T2 can be transmitted to the air circulating in the air duct 1. As it progresses through the coupling heat exchanger, l hot water is discharged of its residual heat, its temperature further decreasing from T2 to T3. A quantity of heat transferred from the engine cooling circuit 400 to the refrigerant circuit 500 via the heat exchanger of

7 28060407 2806040

couplage 15 est transportée jusqu'à l'échangeur de chaleur intérieur 3 et est déchargée dans celui-ci. Par conséquent, une quantité de chaleur correspondant à une calorie de E2=T2-T3 peut être transmise en plus à l'air circulant dans le conduit d'air 1. Les comportements des températures Tl, T2 et T3 sont illustrés schématiquement sur la figure 4. Un climatiseur conventionnel tel que celui représenté sur la figure 1 n'utilise que la chaleur El. Le climatiseur d'après la présente invention coupling 15 is transported to the internal heat exchanger 3 and is discharged therein. Consequently, an amount of heat corresponding to a calorie of E2 = T2-T3 can be transmitted in addition to the air circulating in the air duct 1. The behaviors of the temperatures Tl, T2 and T3 are illustrated diagrammatically in the figure 4. A conventional air conditioner such as that shown in FIG. 1 uses only El heat. The air conditioner according to the present invention

représenté sur la figure 3 utilise la chaleur E2 en plus de la chaleur E1. shown in Figure 3 uses heat E2 in addition to heat E1.

De ce fait, en mode de chauffage maximum, le climatiseur d'après la présente invention peut chauffer doublement l'air, en utilisant à la fois Therefore, in maximum heating mode, the air conditioner according to the present invention can heat the air doubly, using both

l'échangeur de chaleur intérieur 3 et le réchauffeur conventionnel 4. the indoor heat exchanger 3 and the conventional heater 4.

C'est pourquoi on peut obtenir un chauffage puissant. This is why you can get powerful heating.

Le moteur 6 génère suffisamment de chaleur pour que l'eau à la température T3 puisse remonter à la température originale T1 après son The motor 6 generates enough heat so that the water at temperature T3 can rise to the original temperature T1 after its

passage par le moteur 6.passage through the motor 6.

On expliquera le fonctionnement du climatiseur selon le premier mode de réalisation de la présente invention en mode de chauffage normal. La figure 5 illustre l'état de fonctionnement du dispositif en mode de chauffage normal. Dans ce mode, le compresseur 1 1 est arrêté, le circuit de réfrigérant 500 n'est pas activé et seul le circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 est mis en circulation. De ce fait, le chauffage de l'air ne s'opère que selon la quantité de calorie E1 définie ci-dessus. On expliquera à présent le fonctionnement du climatiseur selon le premier mode de réalisation de la présente invention en mode de rafraîchissement. La figure 6 illustre l'état de fonctionnement du dispositif en mode de rafraîchissement. Dans ce mode, le circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 peut être mis en circulation ou ne pas être mis en circulation. Dans ce mode, la première soupape à trois voies 16 dans le circuit de réfrigérant 500 est commutée de telle façon que la sortie du compresseur 11 se trouve en communication avec l'échangeur de chaleur extérieur 12. En même temps, la deuxième soupape à trois voies 18 est commutée de telle façon que la sortie de l'échangeur de chaleur intérieur 3 se trouve en communication avec l'entrée du compresseur 11. Par conséquent, dans ce mode, le réfrigérant ne s'écoule ni dans le circuit de dérivation 17, ni dans le circuit de retour 20. Le réfrigérant déchargé du compresseur 11 entre donc dans l'échangeur de chaleur extérieur 12. Cette fois, l'échangeur de chaleur extérieur 12 fait office de condenseur et décharge la chaleur dans l'air ambiant. Après son passage par l'échangeur de chaleur extérieur 12, le réfrigérant entre dans l'échangeur de chaleur intérieur 3 disposé dans le conduit d'air 1, via le réservoir 13 et le premier détendeur 14. Cette fois, l'échangeur de chaleur intérieur 3 fait office d'évaporateur et absorbe la chaleur de l'air circulant dans le conduit d'air 1. De cette façon, on peut assurer le rafraîchissement de l'air à The operation of the air conditioner according to the first embodiment of the present invention will be explained in normal heating mode. FIG. 5 illustrates the operating state of the device in normal heating mode. In this mode, the compressor 1 1 is stopped, the refrigerant circuit 500 is not activated and only the engine cooling water circuit 400 is put into circulation. Therefore, the heating of the air operates only according to the amount of calorie E1 defined above. The operation of the air conditioner according to the first embodiment of the present invention will now be explained in cooling mode. FIG. 6 illustrates the operating state of the device in refresh mode. In this mode, the engine cooling water circuit 400 can be circulated or not circulated. In this mode, the first three-way valve 16 in the refrigerant circuit 500 is switched so that the outlet of the compressor 11 is in communication with the external heat exchanger 12. At the same time, the second three-way valve channels 18 is switched in such a way that the output of the indoor heat exchanger 3 is in communication with the input of the compressor 11. Consequently, in this mode, the refrigerant neither flows nor in the bypass circuit 17 , nor in the return circuit 20. The refrigerant discharged from the compressor 11 therefore enters the outdoor heat exchanger 12. This time, the outdoor heat exchanger 12 acts as a condenser and discharges the heat into the ambient air. After passing through the outdoor heat exchanger 12, the refrigerant enters the indoor heat exchanger 3 disposed in the air duct 1, via the reservoir 13 and the first regulator 14. This time, the heat exchanger interior 3 acts as an evaporator and absorbs the heat from the air circulating in the air duct 1. In this way, the air can be cooled to

l'intérieur du véhicule.inside the vehicle.

La figure 7 est une modification du premier mode de réalisation de la présente invention. Dans l'ensemble, la composition du dispositif est la même que celle représentée sur la figure 3. Mais deux soupapes de régulation de pression auxiliaires sont ajoutées. L'une d'entre elles est un détendeur 31 ayant une fonction de régulation de pression de service maximale et est disposée entre la deuxième soupape à trois voies 18 et l'échangeur de chaleur de couplage 15; l'autre est une soupape de régulation de pression d'aspiration 32 et est disposée dans le circuit de retour 20. La première soupape auxiliaire sert à limiter le débit massique du réfrigérant qui entre dans l'échangeur de chaleur de couplage 15 quand la température de l'eau s'écoulant à travers l'échangeur de chaleur de couplage 15 est excessive. La deuxième soupape auxiliaire sert à limiter la pression du réfrigérant. Ces deux soupapes servent à ajuster la pression d'aspiration du compresseur 11 Figure 7 is a modification of the first embodiment of the present invention. Overall, the composition of the device is the same as that shown in Figure 3. But two auxiliary pressure control valves are added. One of them is a pressure reducer 31 having a maximum operating pressure regulation function and is arranged between the second three-way valve 18 and the coupling heat exchanger 15; the other is a suction pressure control valve 32 and is arranged in the return circuit 20. The first auxiliary valve serves to limit the mass flow of the refrigerant which enters the coupling heat exchanger 15 when the temperature water flowing through the coupling heat exchanger 15 is excessive. The second auxiliary valve is used to limit the pressure of the refrigerant. These two valves are used to adjust the suction pressure of the compressor 11

pour qu'elle reste dans une plage limitée appropriée. so that it stays within an appropriate limited range.

Enfin, la figure 8 représente un climatiseur pour véhicules d'après le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Un circuit de réfrigérant 43 comprend un compresseur 42, le deuxième échangeur de chaleur de couplage 41, un détendeur 31 et le premier échangeur de chaleur de couplage 15. Un circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 comprend un moteur 6, une pompe 7, le deuxième échangeur de chaleur de couplage 41, un réchauffeur 4 disposé dans un conduit d'air 1, et le premier échangeur de chaleur de couplage 15. De ce fait, dans ce mode de réalisation, les premier et deuxième échangeurs de chaleur de couplage 15 et 41 sont des points de contact entre le circuit d'eau de refroidissement de moteur 400 et le circuit de réfrigérant 43. Pour le circuit de réfrigérant 43, le premier échangeur de chaleur de couplage fait office d'évaporateur et le deuxième échangeur de chaleur de couplage 41 fait office de condenseur. En d'autres termes, le réfrigérant absorbe la chaleur de l'eau sortant du réchauffeur 4 au niveau du premier échangeur de chaleur de couplage 15 et transmet sa teneur calorifique à l'eau qui entre dans le réchauffeur 4 au niveau du deuxième échangeur de chaleur de couplage 41. Il est donc possible de renvoyer la chaleur résiduelle de l'eau sortant du réchauffeur 4 à l'eau entrant dans le réchauffeur 4. De cette façon, il est possible de renforcer la puissance de chauffage de l'air du circuit d'eau de refroidissement de Finally, Figure 8 shows an air conditioner for vehicles according to the second embodiment of the present invention. A refrigerant circuit 43 comprises a compressor 42, the second coupling heat exchanger 41, a pressure reducer 31 and the first coupling heat exchanger 15. An engine cooling water circuit 400 comprises a motor 6, a pump 7 , the second coupling heat exchanger 41, a heater 4 disposed in an air duct 1, and the first coupling heat exchanger 15. Therefore, in this embodiment, the first and second heat exchangers coupling 15 and 41 are contact points between the engine cooling water circuit 400 and the refrigerant circuit 43. For the refrigerant circuit 43, the first coupling heat exchanger acts as an evaporator and the second exchanger of coupling heat 41 acts as a condenser. In other words, the refrigerant absorbs the heat of the water leaving the heater 4 at the first coupling heat exchanger 15 and transmits its calorific content to the water which enters the heater 4 at the second heat exchanger. coupling heat 41. It is therefore possible to return the residual heat from the water leaving the heater 4 to the water entering the heater 4. In this way, it is possible to reinforce the heating power of the air of the cooling water circuit

moteur 400.400 engine.

Bien que la présente invention ait été décrite en détail en référence à des modes de réalisation préférés, l'invention n'est pas limitée à ceuxci. L'homme du métier comprendra que des variantes et des modifications peuvent être effectuées tout en restant dans la portée Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the invention is not limited to these. Those skilled in the art will understand that variations and modifications can be made while remaining within the scope

de cette invention.of this invention.

28060402806040

Claims

1. Air conditioner for vehicles comprising an air duct (1) inside which a fan (2), an indoor heat exchanger (3) and a heater (4) are arranged, a cooling water circuit for motor (400) which circulates water through said heater (4), a refrigerant circuit (500) which circulates refrigerant through said indoor heat exchanger (3), and a coupling heat exchanger (15 ) which is arranged at the outlet side of said heater (4) and thermally couples said engine cooling water circuit (400) and said refrigerant circuit (500), characterized in that, when the system is in maximum heating, said refrigerant circuit (500) absorbs heat from the water leaving said heater (4) at said coupling heat exchanger (15), its heat being transported to said

indoor heat exchanger (3) and discharged therein.

An air conditioner for vehicles according to claim 1, further characterized in that said engine cooling water circuit (400) includes an engine (6), a pump (7), said heater (4) and said heat exchanger. heat of coupling (15), and said refrigerant circuit (500) comprises a compressor (11), a first three-way valve (16), an external heat exchanger (12), a tank (13), a first expansion valve (14), said interior heat exchanger (3), a second three-way valve (18), a second pressure reducer (19) and

said coupling heat exchanger (15).

An air conditioner for vehicles according to claim 2, further characterized in that the outlet of said compressor (11) is connected to the inlet of said first three-way valve (16), one of the outlets of said first three-way valve (16) is connected to said outdoor heat exchanger (12), and the other outlet of said first three-way valve (16) is connected to a bypass circuit (17) which leads to said indoor heat exchanger (3) bypassing said outdoor heat exchanger (12), said tank (13) and said first regulator (14), and the outlet of said indoor heat exchanger (3) is connected to the inlet of said second three-way valve (18) , one of the outputs of said second three-way valve (18) is connected to the inlet of said compressor (11) and the other outlet of said second three-way valve (18) is connected to said second regulator (19), and the outlet of said second regulator (19) e st connected to the inlet of said coupling heat exchanger (15), the outlet of said coupling heat exchanger (15)

being connected to the input of said compressor (11).

An air conditioner for vehicles according to claim 2, further characterized in that a temperature sensor (21) is attached to an inlet portion of said coupling heat exchanger (15) on a

engine cooling water circuit hose (400).

5. Air conditioner for vehicles according to claim 2, further characterized in that said second regulator (19) is a regulator

having a maximum operating pressure regulation function (31).

An air conditioner for vehicles according to claim 2, further characterized in that a suction pressure regulating valve (32) is disposed between the outlet of said coupling heat exchanger.

(15) and the inlet of said compressor (11).

7. Air conditioner for vehicles comprising an air duct (1) inside which a fan (2) and a heater (4) are arranged, an engine cooling water circuit (400) which circulates the water through said heater (4), a refrigerant circuit (43) and a first coupling heat exchanger (15) which is disposed at the outlet side of said heater (4) and thermally couples said cooling water circuit engine (400) and said coolant circuit (43), and a second coupling heat exchanger (41) which is disposed at the inlet side of said heater (4) and thermally couples said engine coolant water circuit (400) and said refrigerant circuit (43), characterized in that said refrigerant circuit (43) absorbs the heat of the water leaving said heater (4) at said first coupling heat exchanger (15), transports heat to said second heat heat eater

coupling (41) and discharges the heat therein.