[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FR3081777A1 - Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles - Google Patents

Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles Download PDF

Info

Publication number
FR3081777A1
FR3081777A1 FR1854756A FR1854756A FR3081777A1 FR 3081777 A1 FR3081777 A1 FR 3081777A1 FR 1854756 A FR1854756 A FR 1854756A FR 1854756 A FR1854756 A FR 1854756A FR 3081777 A1 FR3081777 A1 FR 3081777A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
branch
valve
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1854756A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3081777B1 (fr
Inventor
Mohamed Yahia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to FR1854756A priority Critical patent/FR3081777B1/fr
Priority to PCT/FR2019/051105 priority patent/WO2019229317A1/fr
Publication of FR3081777A1 publication Critical patent/FR3081777A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3081777B1 publication Critical patent/FR3081777B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39—Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00961—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising means for defrosting outside heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0233—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units in parallel arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0234—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units in series arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02791—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using shut-off valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention concerne un circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) d'un véhicule comprenant un dispositif de compression (2), un premier échangeur thermique (3) agencé pour être traversé par un flux d'air extérieur (FE), un deuxième échangeur thermique (4) agencé pour être traversé par un flux d'air intérieur (FA), un échangeur de chaleur (5) couplé thermiquement à une boucle (6) de fluide caloporteur (FC), un organe de détente (7) disposé entre l'échangeur de chaleur (5) et le deuxième échangeur thermique (4), caractérisé en ce que le circuit (1) comprend un dispositif de distribution (8) du fluide réfrigérant (FR) à quatre orifices, un premier orifice (9) raccordé au dispositif de compression (2), un deuxième orifice (10) raccordé au premier échangeur de thermique (3), un troisième orifice (11) raccordé au deuxième échangeur thermique (4), et un quatrième orifice (12) raccordé à l'échangeur de chaleur (5). Application aux véhicules automobiles.

Description

Le domaine de la présente invention est celui des circuits de fluide réfrigérant pour véhicule, notamment pour véhicule automobile.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant utilisé pour traiter thermiquement différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser ce circuit de fluide réfrigérant pour réchauffer un point froid du véhicule grâce à un condenseur et/ou refroidir un point chaud grâce à un évaporateur. De nombreuses situations s’y prêtent : éviter réchauffement de composants du véhicule, les amener à une température optimale d’utilisation selon les conditions climatiques environnantes, assurer le confort optimal des occupants du véhicules en adaptant à la demande la température de l’habitacle, ou encore assurer la visibilité du conducteur par le désembuage des surfaces vitrées.
Le circuit de fluide réfrigérant comprend un condenseur et/ou à un évaporateur et est ainsi apte à traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit. Le circuit de fluide réfrigérant assure cette fonction au sein d’une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation dont le véhicule est équipé. Le flux d’air permet de chauffer l’habitacle, de le déshumidifier, ou plus localement de faire fondre le givre sur les surfaces vitrées. Le flux d’air permet aussi de climatiser l’habitacle pour le confort de ses occupants, en refroidissant le flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Il est connu de coupler le circuit de fluide réfrigérant à une boucle de fluide caloporteur par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur bi-fluide. Un tel ensemble met en oeuvre une fonction de chauffage de l’habitacle, une fonction de refroidissement de cet habitacle et une fonction de dégivrage d’un échangeur de face.
Le circuit de fluide réfrigérant est ainsi potentiellement utilisé dans une pluralité de situations associée à une pluralité de modes de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant. La mise en oeuvre de l’un ou de l’autre de ces modes de fonctionnement nécessite de contrôler la répartition du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant via le contrôle de moyens de commutation. Le nombre de ces moyens de commutation est important et ceux-ci sont de conception complexe et sont répartis en différents points du circuit qui limitent les possibilités de rationaliser le circuit. Ces éléments forment un premier inconvénient.
Un deuxième inconvénient réside dans l’impossibilité d’exploiter pleinement les possibilités de l’évaporateur, notamment en mode pompe à chaleur.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte, et propose un circuit de fluide réfrigérant optimisé dans le contrôle de la répartition du fluide réfrigérant y circulant. Cette optimisation vise à rationaliser le nombre de moyens de commutation présents dans ce circuit tout en conservant la possibilité de mettre en œuvre les modes de fonctionnement évoqués plus haut. L’invention permet également d’utiliser l’évaporateur pour récupérer de l’énergie lorsque le circuit de fluide réfrigérant est utilisé en mode pompe à chaleur. Au résumé, l’invention permet de réduire le coût de fabrication et d’exploitation d’un tel circuit sans impacter l’adaptabilité aux divers modes de fonctionnement.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus en concevant un circuit de fluide réfrigérant ayant une conception simplifiée, grâce à ses éléments dédiés à la répartition du fluide réfrigérant et par la réduction de leur nombre.
L’invention a donc pour objet un circuit de fluide réfrigérant d’un véhicule comprenant au moins un dispositif de compression du fluide réfrigérant, un premier échangeur thermique agencé pour être traversé par un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule, un deuxième échangeur thermique agencé pour être traversé par un flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule, un échangeur de chaleur couplé thermiquement à une boucle de fluide caloporteur, un organe de détente disposé entre l’échangeur de chaleur et le deuxième échangeur thermique, caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant comprend au moins un dispositif de distribution du fluide réfrigérant qui comprend au moins quatre orifices, un premier orifice étant raccordé au dispositif de compression, un deuxième orifice étant directement raccordé au premier échangeur de thermique, un troisième orifice étant directement raccordé au deuxième échangeur thermique, et un quatrième orifice étant directement raccordé à l’échangeur de chaleur. Le circuit de fluide réfrigérant est un circuit fermé qui met en œuvre un cycle thermodynamique. Concernant le raccordement des composants du circuit entre eux, on entend par « directement raccordé >> le fait que le fluide réfrigérant ne subit pas de modification d’état et/ou de température entre les deux composants considérés.
Le fluide réfrigérant mis en œuvre dans le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention est par exemple un fluide sous-critique, tel que celui connu sous la référence R134A ou 1234YF. Il peut également s’agir d’un fluide super critique, par exemple un fluide naturel tel que du dioxyde de carbone connu sous la référence R744.
Le dispositif de compression de fluide réfrigérant, que comprend le circuit de fluide réfrigérant, permet de comprimer et de mettre en circulation le fluide réfrigérant. Le dispositif de compression dispose d’une entrée. C’est par cette entrée que le fluide réfrigérant basse pression et basse température entre dans le dispositif de compression. Le dispositif de compression dispose d’une sortie. Le fluide réfrigérant est à haute pression et haute température lorsqu’il emprunte la sortie du dispositif de compression.
Le premier échangeur thermique est apte à fonctionner en évaporateur ou en condenseur quand il est traversé par le flux d’air extérieur au véhicule. Le premier échangeur thermique comprend deux trous correspondant pour l’un à une entrée et pour l’autre à une sortie. Toutefois, le premier échangeur thermique est bidirectionnel, autrement dit, il peut recevoir le fluide réfrigérant selon deux sens de circulation opposés. Ainsi, l’un et l’autre des troutrous seront qualifiés d’entrée ou de sortie du premier échangeur thermique selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Un sens de circulation correspond au fonctionnement du premier échangeur thermique en évaporateur, le sens de circulation opposé correspond au fonctionnement du premier échangeur thermique en condenseur.
Le deuxième échangeur thermique est apte à fonctionner comme évaporateur ou condenseur, traversés par le flux d’air intérieur destiné à l’habitacle. Le deuxième échangeur thermique prend par exemple place au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et de climatisation du véhicule. Le deuxième échangeur thermique comprend une entrée et une sortie. Le deuxième échangeur thermique est monodirectionnel : il est apte à une circulation du fluide réfrigérant selon un unique sens de circulation, depuis l’entrée vers la sortie, toutes deux invariables. Le deuxième échangeur de chaleur peut être utilisé comme un pré-chauffeur du flux d’air intérieur, préalablement à son chauffage par un radiateur additionnel.
L’échangeur de chaleur est un échangeur bi-fluide : il est configuré pour réaliser un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur qui le parcourent tous deux. Le fluide caloporteur traite alors thermiquement une zone ou un composant du véhicule. L’échangeur de chaleur comprend deux bouches correspondant pour l’une à une entrée et pour l’autre à une sortie. Toutefois, l’échangeur de chaleur est bidirectionnel en ce qui concerne sa passe parcourue par le fluide réfrigérant. Autrement dit, l’échangeur de chaleur est apte à une circulation du fluide réfrigérant selon deux sens de circulation opposés. Ainsi, l’une et l’autre des bouches seront qualifiées d’entrée ou de sortie de l’échangeur de chaleur selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Un sens de circulation correspond au fonctionnement de l’échangeur de chaleur en évaporateur, le sens de circulation opposé correspond au fonctionnement de l’échangeur de chaleur en condenseur.
Lors de la mise en oeuvre du premier échangeur thermique et/ou du deuxième échangeur thermique et/ou de l’échangeur de chaleur en tant qu’évaporateur, l’organe de détente permet d’alimenter ce ou ces derniers en fluide réfrigérant à basse pression et à basse température.
Le dispositif de distribution du fluide réfrigérant est un point de convergence du circuit. Il permet de mettre en oeuvre la répartition de fluide réfrigérant à basse pression et basse température se dirigeant vers le dispositif de compression.
Le dispositif de distribution du fluide réfrigérant comprend trois entrées aptes à recevoir le fluide réfrigérant en provenance des composants situés en amont du dispositif de distribution. Le deuxième orifice, le troisième orifice et le quatrième orifice correspondent à des entrées du dispositif de distribution du fluide réfrigérant. Selon le mode de fonctionnement mis en oeuvre, le fluide réfrigérant traverse ou ne traverse pas le deuxième orifice, le troisième orifice et/ou le quatrième orifice. Le fluide réfrigérant entre néanmoins dans le dispositif de distribution par au moins dans l’une de ces entrées.
Le deuxième orifice est raccordé directement au trou correspondant à la sortie du premier échangeur thermique lorsque celui-ci fonctionne en évaporateur. Le troisième orifice est raccordé directement à la sortie du deuxième échangeur thermique. Le quatrième orifice est directement raccordé à la bouche correspondant à la sortie de l’échangeur de chaleur lorsque celui-ci fonctionne en évaporateur.
Le dispositif de distribution du fluide réfrigérant comprend une sortie apte à alimenter le dispositif de compression. Le premier orifice correspond à la sortie du dispositif de distribution du fluide réfrigérant. Quel que soit le mode de fonctionnement mis en oeuvre, le fluide réfrigérant sort du dispositif de distribution par le premier orifice. Le premier orifice est raccordé à une entrée du dispositif de compression.
Selon un aspect de l’invention, le circuit comprend un dispositif de répartition du fluide réfrigérant qui comprend au moins quatre ports, un premier port étant directement raccordé au dispositif de compression, un deuxième port étant directement raccordé au premier échangeur thermique, un troisième port étant raccordé au deuxième échangeur thermique, et un quatrième port étant directement raccordé à l’échangeur de chaleur. Le dispositif de répartition du fluide réfrigérant est un point de divergence du circuit. Il permet de mettre en oeuvre la répartition de fluide réfrigérant à haute pression et à haute température en provenance du dispositif de compression.
Le dispositif de répartition du fluide réfrigérant comprend une entrée apte à recevoir le fluide réfrigérant en provenance du dispositif de compression, cette entrée étant formée par le premier port. Quel que soit le mode de fonctionnement mis en oeuvre, le fluide réfrigérant traverse le premier port. Le premier port est directement raccordé à la sortie du dispositif de compression.
Le dispositif de répartition du fluide réfrigérant comprend trois sorties aptes à alimenter les composants situés en aval du dispositif de compression. Le deuxième port, le troisième port et le quatrième port correspondent à des sorties du dispositif de répartition du fluide réfrigérant. Selon le mode de fonctionnement mis en oeuvre, le fluide réfrigérant traverse ou ne traverse pas le deuxième port, le troisième port et le quatrième port. Le fluide réfrigérant traverse néanmoins au moins l’une des sorties.
Le deuxième port est raccordé directement à un des trous correspondant à l’entrée du premier échangeur thermique lorsque celui-ci fonctionne en condenseur. Le troisième port est raccordé à l’entrée du deuxième échangeur thermique. Le quatrième port est directement raccordé à la bouche correspondant à l’entrée de l’échangeur de chaleur lorsque celui-ci fonctionne en condenseur.
Selon un aspect de l’invention, le circuit comprend un échangeur de chaleur interne ayant une première passe disposée entre le premier orifice et l’entrée du dispositif de compression et une deuxième passe disposée entre l’organe de détente et le premier échangeur thermique.
L’échangeur de chaleur interne permet au fluide réfrigérant de réaliser un échange thermique inter-fluide de la première passe à la deuxième passe. Le même fluide réfrigérant traverse en effet les deux passes de l’échangeur de chaleur, mais à deux températures différentes. Ainsi, dans une passe, le fluide réfrigérant présente une température plus importante que dans l’autre passe de l’échangeur de chaleur : le transfert de calories opère alors.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de compression est disposé dans une conduite principale du circuit s’étendant entre le dispositif de distribution et le dispositif de répartition du fluide réfrigérant, le deuxième échangeur thermique étant disposé dans une première branche du circuit, l’organe de détente et l’échangeur de chaleur étant disposés dans une deuxième branche du circuit, la première branche et la deuxième branche étant en parallèle entre un point de raccordement du circuit et le dispositif de distribution du fluide réfrigérant. Quel que soit le mode de fonctionnement, la conduite principale est parcourue par le fluide réfrigérant. Quand le deuxième échangeur thermique est inopérant, le fluide réfrigérant ne parcourt pas la première branche. Quand l’échangeur de chaleur est inopérant, le fluide réfrigérant ne parcourt pas la deuxième branche.
De façon spécifique, la conduite principale s’étend entre le premier orifice du dispositif de distribution et le premier port du dispositif de répartition. La première branche s’étend entre le point de raccordement et le troisième orifice du dispositif de distribution. La deuxième branche s’étend quant à elle entre le point de raccordement et le quatrième orifice du dispositif de distribution.
Le point de raccordement est un point de convergence du fluide réfrigérant lorsque l’échangeur de chaleur et le premier échangeur thermique fonctionnent tous deux en condenseur. Il est un point de divergence du fluide réfrigérant lorsque le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique fonctionnent tous deux en évaporateur. Il est également un point de divergence du fluide réfrigérant lorsque le deuxième échangeur thermique et l’échangeur de chaleur fonctionnent tous deux en évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, le premier échangeur thermique est disposé dans une troisième branche du circuit, la troisième branche du circuit s’étendant entre le point de raccordement et le dispositif de distribution du fluide réfrigérant, la première branche étant parallèle à la troisième branche. Quand le premier échangeur thermique est inopérant, le fluide réfrigérant ne parcourt pas la troisième branche.
De façon spécifique, la troisième branche s’étend entre le point de raccordement et le deuxième orifice du dispositif de distribution. Dès lors, le point de raccordement relie la première branche, la deuxième branche et la troisième branche.
Selon un aspect de l’invention, le circuit comprend un tube calibré disposé entre une entrée du deuxième échangeur thermique et un point de jonction du circuit, le point de jonction étant relié au troisième port par une quatrième branche.
La quatrième branche s’étend entre le dispositif de répartition et le point de jonction. Plus particulièrement, la quatrième branche s’étend entre le troisième port du dispositif de répartition et le point de jonction.
Dans ce circuit, le tube calibré opère tel un organe de détente. Il opère lorsque le fluide réfrigérant diverge au niveau du point de raccordement, se répartissant entre la première branche et la deuxième branche. Il est amont au deuxième échangeur thermique. Le tube calibré est en effet apte à faire passer le fluide réfrigérant d’une haute pression et d’une haute température à une basse pression et à une basse température au préalable à l’entrée du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur thermique fonctionnant en évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, la deuxième branche et la troisième branche sont en parallèle l’une par rapport à l’autre. Le fluide réfrigérant diverge alors au point de raccordement, se répartissant entre la deuxième branche et la troisième branche avant de converger au sein du dispositif de distribution.
Selon un aspect de l’invention, l’organe de détente est un premier organe de détente, un deuxième organe de détente étant disposé entre le premier organe de détente et le premier échangeur thermique sur la troisième branche du circuit. Avantageusement, le deuxième organe de détente est disposé sur la troisième branche entre la deuxième passe de l’échangeur de chaleur interne et le point de raccordement.
Lorsqu’il est traversé par le fluide réfrigérant, le deuxième organe de détente permet d’alimenter le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique en fluide basse pression et basse température, lorsque ceux-ci fonctionnent en évaporateur.
Des détentes successives impliquant au moins deux composants parmi lesquels le premier organe de détente, le deuxième organe de détente et le tube calibré, peuvent avoir lieu.
Selon un aspect de l’invention, le circuit comprend un troisième organe de détente disposé sur une cinquième branche qui relie le deuxième échangeur thermique et le premier échangeur thermique. La cinquième branche s’étend entre un premier nœud et un deuxième nœud. Le premier nœud est disposé sur la première branche entre la sortie du deuxième échangeur thermique et le dispositif de distribution. Plus précisément, le premier nœud est disposé entre la sortie du deuxième échangeur thermique et le troisième orifice du dispositif de distribution. Le deuxième nœud est disposé sur la troisième branche entre la deuxième passe du dispositif d’accumulation et le trou correspondant à l’entrée du premier échangeur thermique fonctionnant en évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, le premier organe de détente et le deuxième organe de détente sont bidirectionnels. On entend par « bidirectionnel » le fait que le fluide réfrigérant emprunte les composants ainsi qualifiés dans un sens de circulation ou dans l’autre et que la détente du fluide réfrigérant peut être effectuée quel que soit ce sens de circulation.
Le troisième organe de détente et le tube calibré sont quant à eux monodirectionnels : ils sont conçus pour générer une perte de charge du fluide réfrigérant quand ce dernier les emprunte dans un sens de circulation particulier. Ainsi, le troisième organe de détente est apte à recevoir un fluide réfrigérant en provenance du premier nœud. Le tube calibré est apte à recevoir le fluide réfrigérant en provenance du point de jonction.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de distribution du fluide réfrigérant comprend un corps et au moins trois vannes à deux voies, les trois vannes étant logées dans le corps, une première vanne étant disposée entre le premier orifice et le deuxième orifice, une deuxième vanne étant disposée entre le premier orifice et le troisième orifice et une troisième vanne étant disposée entre le premier orifice et le quatrième orifice. Ainsi, la première vanne est directement reliée au trou correspondant à la sortie du premier échangeur thermique fonctionnant en évaporateur via la troisième branche. La deuxième vanne est directement reliée à la sortie du deuxième échangeur thermique via la première branche. La troisième vanne est directement liée à la bouche correspondant à la sortie de l’échangeur de chaleur fonctionnant en évaporateur via la deuxième branche.
Les vannes du dispositif de distribution de fluide sont des vannes tout ou rien. Elles sont soit grandes ouvertes, soit totalement fermées. Lorsqu’elles sont ouvertes, elles sont aptes à laisser passer l’intégralité du fluide réfrigérant amené à traverser la conduite ou la branche équipée d’une telle vanne. Lorsqu’elles sont fermées, aucun fluide réfrigérant ne les traverse. Le dispositif de distribution est ίο apte à ce qu’une, deux ou trois de ses vannes soient ouvertes ou fermées, selon le mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant. Quel que soit le mode de fonctionnement choisi, moins une des vannes du dispositif de distribution est ouverte.
Les vannes du dispositif de distribution de fluide sont toutes raccordées à la même sortie du dispositif de distribution de fluide réfrigérant correspondant au premier orifice.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de répartition du fluide réfrigérant comprend un compartiment et au moins trois vannes à deux voies, les trois vannes étant logées dans le compartiment, une quatrième vanne étant disposée entre le premier port et le deuxième port, une cinquième vanne étant disposée entre le premier port et le troisième port, et une sixième vanne étant disposée entre le premier port et le quatrième port. Ainsi, la quatrième vanne est directement reliée au trou correspondant à l’entrée du premier échangeur thermique fonctionnant en condenseur. La cinquième vanne est directement liée au point de jonction via la quatrième branche. La sixième vanne est directement liée à la bouche correspondant à l’entrée de l’échangeur de chaleur fonctionnant en condenseur.
Les vannes du dispositif de répartition de fluide sont des vannes tout ou rien. Elles sont soit grandes ouvertes, soit totalement fermées. Lorsqu’elles sont ouvertes, elles sont aptes à laisser passer l’intégralité du fluide réfrigérant amené à traverser la conduite ou la branche équipée d’une telle vanne. Lorsqu’elles sont fermées, aucun fluide réfrigérant ne les traverse. Le dispositif de répartition est apte à ce qu’une, deux ou trois de ses vannes soient ouvertes ou fermées, selon le mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant. Quel que soit le mode de fonctionnement choisi, moins une des vannes du dispositif de répartition est ouverte.
Les vannes du dispositif de répartition de fluide sont toutes raccordées à la même entrée du dispositif de distribution de fluide réfrigérant correspondant au premier port.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de répartition et le dispositif de distribution sont disposés dans un bloc ayant au moins six ouvertures, une première ouverture étant disposée entre une sortie du dispositif de compression et le premier port, une deuxième ouverture étant disposée entre le deuxième port et le premier échangeur thermique, une troisième ouverture étant disposée entre le troisième port et le deuxième échangeur thermique, une quatrième ouverture étant disposée entre le quatrième port et l’échangeur de chaleur, une cinquième ouverture étant disposée entre le premier orifice et une entrée du dispositif de compression et une sixième ouverture étant disposée entre le troisième orifice et le deuxième échangeur thermique. Le bloc correspond à une pièce, par exemple métallique, destinée à recevoir le dispositif de répartition et le dispositif de distribution. Avantageusement, le bloc centralise la répartition du fluide réfrigérant dans le circuit. Il reçoit la première vanne, la deuxième vanne, la troisième vanne, la quatrième vanne, la cinquième vanne et la sixième vanne. Le bloc est commun au dispositif de distribution et au dispositif de répartition. Dans une telle situation, bloc, corps et compartiment forment une unique pièce à l’intérieur de laquelle sont disposées les vannes du dispositif de distribution et les vannes du dispositif de répartition.
Les ouvertures du bloc peuvent être des entrées, des sorties ou des entrées et des sorties du fluide réfrigérant. En l’espèce, la première ouverture du bloc et la sixième ouverture du bloc sont des entrées du bloc. La troisième ouverture du bloc et la cinquième ouverture du bloc sont de sorties du bloc. La deuxième ouverture du bloc et la quatrième ouverture du bloc sont alternativement des entrées ou des sorties du bloc. La deuxième ouverture du bloc est une entrée du bloc quand le premier échangeur thermique fonctionne en évaporateur et une sortie du bloc quand il fonctionne en condensateur. La quatrième ouverture du bloc est une entrée du bloc quand l’échangeur de chaleur fonctionne en évaporateur et une sortie du bloc quand il fonctionne en condensateur.
Les ouvertures sont reliées à une ou deux vannes, dans le cas de deux vannes il s’agit d’une vanne du dispositif de distribution et d’une vanne du dispositif de répartition. La première ouverture du bloc relie directement les trois vannes du dispositif de répartition. La cinquième ouverture du bloc relie directement les trois vannes du dispositif de distribution. La troisième ouverture du bloc relie directement la cinquième vanne. La sixième ouverture du bloc relie directement la deuxième vanne. La deuxième ouverture du bloc relie directement et la première vanne et la quatrième vanne. La quatrième ouverture du bloc relie et la troisième vanne et la sixième vanne.
De façon particulière, la première ouverture peut être confondue avec le premier port, ou y être relié par une partie de la conduite principale. La cinquième ouverture peut être confondue avec le premier orifice, ou y être relié par une autre partie de la conduite principale. La troisième ouverture peut être confondue avec le troisième port, ou y être relié par une partie de la quatrième branche. La sixième ouverture peut être confondue avec le troisième orifice, ou y être relié par une partie de la première branche.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de répartition et le dispositif de distribution sont contrôlés par au moins un dispositif de contrôle du dispositif de distribution et/ou du dispositif de répartition. Le dispositif de contrôle est apte à ouvrir ou fermer les vannes afin de contrôler la répartition du fluide réfrigérant au sein du circuit, selon le mode de fonctionnement activé. Avantageusement, le dispositif de contrôle est supporté par le bloc ou intégré dans celui-ci.
L’invention concerne également un système de traitement thermique d’un véhicule comprenant le circuit de fluide réfrigérant tel que précédemment décrit et une boucle de fluide caloporteur couplée thermiquement au circuit de fluide réfrigérant par l’intermédiaire de l’échangeur de chaleur.
La boucle de fluide caloporteur est un circuit fermé qui comprend au moins une conduite, l’échangeur de chaleur et un moyen de mise en circulation apte à permettre la circulation du fluide caloporteur dans la conduite, tel une pompe.
L’échangeur de chaleur du système de traitement thermique selon l’invention est ainsi parti au circuit de fluide réfrigérant et à la boucle de fluide caloporteur. Il s’agit d’un échangeur de chaleur bi-fluide, notamment bi-liquide, configuré pour être parcouru par le fluide réfrigérant et par le fluide caloporteur. Au sein de l’échangeur de chaleur a lieu un transfert de calories entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur : le fluide caloporteur est refroidi ou réchauffé, selon que l’échangeur de chaleur fonctionne en évaporateur ou en condenseur.
Selon un exemple de réalisation, la boucle de fluide caloporteur est dédiée au traitement thermique de l’un et/ou l’autre des composants d’une chaîne de traction électrique de véhicule, comme un dispositif de stockage électrique, un moteur électrique, un module électronique de puissance ou tout composant d’une telle chaîne de traction électrique. L’échangeur de chaleur est ainsi configuré pour traiter thermiquement par exemple le dispositif de stockage électrique du véhicule. L’échangeur de chaleur échange des calories entre le fluide réfrigérant et le dispositif de stockage électrique du véhicule, soit directement avec le dispositif de stockage électrique, par convection de sorte à ce que les calories soient échangées entre l’air environnant le dispositif de stockage électrique et l’échangeur de chaleur au contact du dispositif de stockage électrique, soit indirectement via un troisième échangeur thermique fonctionnant en évaporateur ou en condenseur dans la boucle de circulation d’un fluide caloporteur, de sorte à transporter les calories du dispositif de stockage électrique vers l’échangeur de chaleur ou inversement.
Selon un exemple alternatif de réalisation, la boucle de fluide caloporteur comprend un condenseur interne destiné au chauffage de l’habitacle. Dès lors, ce condenseur interne est de préférence installé conjointement avec le deuxième échangeur thermique, notamment dans une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation, de sorte à ce que le flux d’air intérieur destiné à l’habitacle et traversant le deuxième échangeur thermique ait la possibilité de traverser également le condenseur interne. Dans l’installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation, le deuxième échangeur fonctionnant en condenseur peut préchauffer un air qui sera également chauffé par le condenseur interne. Alternativement est selon certains modes de fonctionnement, le deuxième échangeur fonctionne en évaporateur et le condenseur interne fonctionne en tant que radiateur, notamment dans un mode de déshumidification du flux d’air intérieur.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique du circuit de fluide réfrigérant selon l’invention,
- les figures 2 à 11 illustrent de manière schématique le circuit montré à la figure 1, exploité selon différents modes de fonctionnement.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en oeuvre, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Ces figures sont des représentations schématiques qui illustrent comment est réalisé un circuit de fluide réfrigérant selon l’invention, ce qui le compose et comment un fluide réfrigérant circule en son sein. En particulier, le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention comprend principalement au moins un dispositif de compression de fluide réfrigérant, un échangeur de chaleur, des échangeurs thermiques, au moins un organe de détente, un dispositif d’accumulation et un dispositif de distribution du fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant est par ailleurs couplé au niveau de son échangeur de chaleur à une boucle de fluide caloporteur pour former un système de traitement thermique, la boucle de fluide caloporteur comprenant principalement un moyen de mise en circulation du fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur du circuit de fluide réfrigérant évoqué ci-dessus et un échangeur thermique correspondant à un troisième échangeur thermique. Le troisième échangeur thermique n’est pas représenté sur les figures 1 à 11, mais il peut par exemple être couplé à un dispositif de stockage électrique ou être intégré dans une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation du véhicule porteur du système de traitement thermique.
Les termes amont et aval employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation du fluide considéré. Afin de différencier les composants, les termes «premier», «deuxième», «troisième»... sont employés. Ces termes n’ont pas vocation à hiérarchiser les composants ou à les ordonner. Ces termes sont employés à titre de distinction et peuvent être intervertis sans nuire à la mise en oeuvre de l’invention.
Pour les figures 2 à 11, les différents composants sont explicités selon un sens de circulation du fluide considéré. Dans le circuit de fluide réfrigérant et dans la boucle de fluide caloporteur, des traits symbolisant des conduites reliant les composants sont pleins lorsqu’ils illustrent une portion de circuit où le fluide à considérer circule, tandis que des traits pointillés montrent une absence de circulation dudit fluide. Les composants inopérants sont également signifiés en pointillés.
Dans le circuit de fluide réfrigérant représenté aux figures 2 à 11, le fluide réfrigérant est symbolisé par une flèche longue qui illustre un sens de circulation de ce dernier dans la conduite considérée. Des traits épais et une flèche pleine sont utilisés pour symboliser un fluide réfrigérant en état de haute pression et de haute température. Des traits fins et une flèche évidée correspondent à un fluide en état de basse pression et de basse température.
Dans la boucle de fluide caloporteur illustrée aux figures 2 à 11, le fluide caloporteur est symbolisé par une flèche courte qui illustre son sens de circulation dans la conduite considérée.
En se référant tout d’abord à la figure 1, on voit un système 45 de traitement thermique selon l’invention. Ce système 45 de traitement thermique est apte à fonctionner dans un mode permettant de ventiler, de chauffer et/ou de climatiser un habitacle d’un véhicule. Il peut être dédié à cette fonction et/ou permettre le traitement thermique d’un composant du véhicule. Ce composant peut être un composant de la chaîne de traction électrique du véhicule tel un dispositif de stockage électrique, comme cela est décrit pour les modes de fonctionnement ciaprès illustrés aux figures 2 à 11. Le système 45 de traitement thermique se compose d’un circuit 1 de fluide réfrigérant et d’une boucle 6 de fluide caloporteur dotée d’un moyen 66 de mise en circulation du fluide caloporteur. Différentes mises en situation de ce mode de réalisation seront présentées dans les figures 2 à 11.
En se reportant à la figure 1, on voit le circuit 1 de fluide réfrigérant qui comprend un dispositif de répartition 13. Il comprend également un dispositif de distribution 8. Un bloc 36 centralise la distribution du fluide réfrigérant au sein du circuit 1. Ce bloc 36 comprend le dispositif de répartition 13 et le dispositif de distribution 8. L’architecture du dispositif de répartition 13 et du dispositif de distribution 8, ainsi que celle du bloc 36 sont ici décrites au préalable à la structure du circuit 1 et à l’intégration du bloc 36 dans le circuit 1. On notera que le bloc 36 est optionnel et dans un tel cas, le dispositif de distribution 8 comprend un corps 68 qui loges les vannes référencées 30, 31 et 32. Le dispositif de répartition 13 peut comprend un compartiment 69 qui loge des vannes référencés 33, 34 et 35.
Le dispositif de distribution 8 contient trois vannes : une première vanne 30, une deuxième vanne 31 et une troisième vanne 32. Il dispose d’une sortie correspondant à un premier orifice 9 et de trois entrées correspondant à un deuxième orifice 10, un troisième orifice 11 et un quatrième orifice 12. La première vanne 30 est reliée au deuxième orifice 10. La deuxième vanne 31 est reliée au troisième orifice 11. La troisième vanne 32 est reliée au quatrième orifice 12. La première vanne 30, la deuxième vanne 31 et la troisième vanne 32 sont raccordées toutes les trois au premier orifice 9. Dans la représentation de la figure 1, la première vanne 30, la deuxième vanne 31 et la troisième vanne 32 se rejoignent en un point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8, ce point convergeant 61 interne reliant les trois vannes au premier orifice 9.
Le dispositif de répartition 13 contient trois vannes : une quatrième vanne 33 une cinquième vanne 34 et une sixième vanne 35. Il dispose d’une entrée correspondant à un premier port 14 et de trois sorties correspondant à un deuxième port 15, un troisième port 16 et un quatrième port 17. La quatrième vanne 33 est reliée au deuxième port 15. La cinquième vanne 34 est reliée au troisième port 16. La sixième vanne 35 est reliée au quatrième port 17. La quatrième vanne 33, la cinquième vanne 34 et la sixième vanne 35 sont raccordées toutes les trois au premier port 14. Dans la représentation de la figure 1, la quatrième vanne 33, la cinquième vanne 34 et la sixième vanne 35 se rejoignent en un point divergeant 62 interne du dispositif de répartition 13, ce point divergeant 62 interne reliant les trois vannes au premier port 14.
La première vanne 30, la deuxième vanne 31, la troisième vanne 32, la quatrième vanne 33, la cinquième vanne 34 et la sixième vanne 35 sont des vannes tout ou rien. Elles sont ouvertes ou fermées. Lorsqu’elles sont ouvertes, elles sont aptes à laisser passer l’intégralité du fluide réfrigérant amené à traverser la conduite ou la branche qui les contient. Lorsqu’elles sont fermées, aucun fluide réfrigérant ne les traverse.
Le bloc 36, lorsqu’il est présent dans le circuit 1, comporte par ailleurs des ouvertures assurant une connexion entre le dispositif de distribution 8, le dispositif de répartition 13 et les autres composants du circuit 1. Le bloc 36 comporte une première ouverture 37, une deuxième ouverture 38, une troisième ouverture 39, une quatrième ouverture 40 une cinquième ouverture 41 et une sixième ouverture 42. Ces ouvertures sont des points de passage ménagés dans le bloc 36 : la circulation du fluide réfrigérant au travers de ces ouvertures est inhérente aux vannes selon qu’elles soient ouvertes ou fermées.
La première ouverture 37 du bloc 36 est une entrée du bloc 36. Elle est raccordée au premier port 14 du dispositif de répartition 13.
La deuxième ouverture 38 est une entrée ou une sortie du bloc 36. Elle est raccordée à un premier point d’intersection 59 interne au bloc 36. Ce premier point d’intersection 59 est lié à la deuxième ouverture 38, au deuxième orifice 10 et au deuxième port 15. Le premier point d’intersection 59 et le deuxième port 15 sont reliés entre eux par un premier conduit 55 interne au bloc 36.
La troisième ouverture 39 est une sortie du bloc 36. Cette troisième ouverture 39 est raccordée au troisième port 16 du dispositif de répartition 13.
La quatrième ouverture 40 est une entrée ou une sortie du bloc 36. Elle est raccordée à un deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36. Ce deuxième point d’intersection 60 est lié à la quatrième ouverture 40, au quatrième port 17 et au quatrième orifice 12. Le deuxième point d’intersection 60 et le quatrième port 17 sont reliés entre eux par un deuxième conduit 56 interne au bloc 36.
La cinquième ouverture 41 est une sortie du bloc 36. Cette cinquième ouverture 41 est raccordée au premier orifice 9 du dispositif de distribution 8.
La sixième ouverture 42 est une entrée du bloc 36. Cette sixième ouverture est raccordée au troisième orifice 11 du dispositif de distribution 8.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant objet de l’invention est un circuit fermé qui comprend un réseau de conduites reliant les composants du circuit 1 de fluide réfrigérant. Le réseau de conduites est constitué de telle sorte à ce que certains composants soient disposés en série et d’autres en parallèle. Le réseau de conduite comporte ainsi une conduite principale 18 et des branches détaillées par ailleurs.
La conduite principale 18 s’étend du premier orifice 9 du dispositif de distribution 8 au premier port 14 du dispositif de répartition 13. Dans le cas où le circuit 1 est muni d’un bloc 36, cette conduite principale 18 passe par la première ouverture 37 et la cinquième ouverture 41. La conduite principale 18 est donc partiellement interne au bloc 36, d’une part entre la première ouverture 37 du bloc 36 et le premier port 14 du dispositif de répartition 13, d’autre part entre le premier orifice 9 du dispositif de distribution 8 et la cinquième ouverture 41 du bloc 36.
Une première branche 19, une deuxième branche 20 et une troisième branche 22 s’étendent depuis le dispositif de distribution 8 vers un point de raccordement 21. La première branche 19 s’étend entre le troisième orifice 11 et le point de raccordement 21. La deuxième branche 20 s’étend entre le quatrième orifice 12 et le point de raccordement 21. La troisième branche 22 s’étend entre le deuxième orifice 10 et de point de raccordement 21.
La première branche 19 se divise en trois portions : une première portion 47, une deuxième portion 48 et une troisième portion 49. La première portion 47 de la première branche 19 est comprise entre le point de raccordement 21 et un point de jonction 25. La deuxième portion 48 de la première branche 19 est comprise entre le point de jonction 25 et un premier nœud 57. La troisième portion 49 de la première branche 19 est comprise entre le premier nœud 57 et le troisième orifice 11. Dans le cas où le circuit 1 est muni d’un bloc 36, la première branche 19, et plus spécifiquement sa troisième portion 49, passe par la sixième ouverture 42 du bloc 36. La troisième portion 49 est donc dans ce cas partiellement interne au bloc 36, entre la sixième ouverture 42 et le troisième orifice 11.
La deuxième branche 20 se divise en deux parties : une première partie 50 et une deuxième partie 51. La première partie 50 de la deuxième branche 20 est comprise entre le quatrième orifice 12 et le deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36. Cette première partie 50 est donc interne au bloc 36. La deuxième partie 51 de la deuxième branche 20 est comprise entre le deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36 et le point de raccordement 21. Dans le cas où le circuit 1 est muni d’un bloc 36, la deuxième branche 20 et plus spécifiquement sa deuxième partie 51, passe par la quatrième ouverture 40 du bloc 36. La deuxième partie 51 est donc dans ce cas partiellement interne au bloc 36, entre le deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36 et la quatrième ouverture 40 du bloc 36.
La troisième branche 22 se divise en trois sections : une première section 52, une deuxième section 53 et une troisième section 54. La première section 52 de la troisième branche 22 est comprise entre le point de raccordement 21 et un deuxième nœud 58. La deuxième section 53 de la troisième branche 22 est comprise entre le deuxième nœud 58 et le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36. Dans le cas où le circuit 1 est muni d’un bloc 36, la troisième branche 22, et plus spécifiquement sa deuxième section 53, passe par la deuxième ouverture 38 du bloc 36. La deuxième section 53 est donc dans ce cas partiellement interne au bloc 36, entre la deuxième ouverture 38 du bloc 36 et le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36. La troisième section 54 de la troisième branche 22 est comprise entre le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36 et le deuxième orifice 10. La troisième section 54 est donc interne au bloc 36.
Une quatrième branche 26 s’étend du point de jonction 25 au troisième port 16 du dispositif de répartition 13. Dans le cas où le circuit 1 est muni d’un bloc 36, la quatrième branche 26 passe par la troisième ouverture 39 du bloc 36. La quatrième branche 26 est donc dans ce cas partiellement interne au bloc 36, entre la troisième ouverture 39 du bloc 36 et le troisième port 16.
Une cinquième branche 29 s’étend du premier nœud 57 au deuxième nœud 58.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend sur la conduite principale 18 un dispositif de compression 2 du fluide réfrigérant. On notera que le dispositif de compression 2 du fluide réfrigérant peut prendre la forme d’un compresseur électrique, c’est-à-dire d’un compresseur qui comprend un mécanisme de compression, un moteur électrique et une unité de contrôle et de conversion électrique. Le mécanisme de compression du dispositif de compression 2 est mis en rotation par le moteur électrique, ce dernier pouvant être logé à l’intérieur d’un boîtier du compresseur commun au mécanisme de compression.
Dans un exemple particulier, le dispositif de compression 2 du fluide réfrigérant comporte une entrée 44 et une sortie 43. Sa sortie 43 est reliée à la première ouverture 37 du bloc 36, quand l’invention est pourvue du bloc 36. En tout état de cause, la sortie 43 du dispositif de compression 2 est reliée au premier port 14. Le dispositif de répartition 13 ouvre sur la quatrième branche 26, sur la deuxième section 53 de la troisième branche 22 via le premier conduit 55 interne au bloc 36 et le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36, et sur la deuxième partie 51 de la deuxième branche 20 via le deuxième conduit 56 interne au bloc 36 et le deuxième point d’intersection 60 du bloc 36.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend sur la deuxième partie 51 de la deuxième branche 20 un échangeur de chaleur 5 et un premier organe de détente
7. L’échangeur de chaleur 5 est disposé, quand le circuit 1 est muni d’un bloc 36, entre la quatrième ouverture 40 du bloc 36 et le premier organe de détente 7. Le premier organe de détente 7 est disposé entre l’échangeur de chaleur 5 et le point de raccordement 21.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend dans la troisième branche 22 un premier échangeur thermique 3, un échangeur de chaleur interne 46 et un deuxième organe de détente 27. Le premier échangeur thermique 3 est installé en face avant du véhicule. Le premier échangeur thermique 3 est dans la deuxième section 53 de la troisième branche 22. Il est relié au deuxième nœud 58, qui le relie d’une part à la cinquième branche 29 et d’autre part à l’échangeur de chaleur interne 46. L’échangeur de chaleur interne 46 comprend une première passe 64 dans la conduite principale 18 et une deuxième passe 65 dans la première section de la troisième branche 22. La deuxième passe 65 est donc située entre le premier échangeur thermique 3 et le deuxième organe de détente 27. Le deuxième organe de détente 27 est par ailleurs raccordé au point de raccordement 21.
L’échangeur de chaleur 5, le premier échangeur thermique 3, le premier organe de détente 7, le deuxième organe de détente 27 sont aptes à ce que le fluide réfrigérant les traverse dans un sens de circulation ou dans un sens opposé, pouvant varier selon les modes de fonctionnements. Leurs entrées et sorties sont définies selon ce sens de circulation. Ainsi, l’échangeur de chaleur 5 est muni de deux bouches 70, 71, et le premier échangeur thermique 3 est muni de deux ouvertures 72, 73. L’échangeur de chaleur 5 et le premier échangeur thermique 3 sont aptes à fonctionner en condenseur ou en évaporateur, selon l’état du fluide réfrigérant le traversant.
Le point de raccordement 21 lie la deuxième partie 51 de la deuxième branche 20 et la première section 52 de la troisième branche 22 à la première portion 47 de la première branche 19. La première portion 47 de la première branche 19 est liée, via le point de jonction 25, à la quatrième branche 26 et à la deuxième portion 48 de la première branche 19. Cette deuxième portion 48 de la première branche 19 comporte un tube calibré 23 et un deuxième échangeur thermique 4, le tube calibré 23 étant amont au deuxième échangeur thermique 4 dans cette deuxième portion 48.
Le deuxième échangeur thermique 4 comprend une entrée 24 et une sortie 67. Il est apte à fonctionner en condenseur ou en évaporateur, selon l’état du fluide réfrigérant le traversant. Le tube calibré 23 détend le fluide réfrigérant lorsque le deuxième échangeur thermique 4 fonctionne en évaporateur. Le tube calibré 23 est raccordé à l’entrée 24 du deuxième échangeur thermique 4.
La sortie 67 du deuxième échangeur thermique 4 est amont du premier nœud 57, reliant le deuxième échangeur thermique 4 à la cinquième branche 29 et à la troisième portion 49 de la première branche 19.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend sur la cinquième branche 29 un troisième organe de détente 28. Ce troisième organe de détente 28 est unidirectionnel en ce sens qu’il est parcouru par le fluide réfrigérant dans un seul sens. Une entrée du troisième organe de détente 28 est aval de la sortie 67 du deuxième échangeur thermique 4 et une sortie du troisième organe de détente 28 est amont du premier échangeur thermique 3, via le deuxième nœud 58. Le deuxième nœud 58 lie la première section 52 de la troisième branche 22, la deuxième section 53 de la troisième branche 22 et la cinquième branche 29.
La deuxième section 53 de la troisième branche 22, la troisième portion 49 de la première branche 19 et la première partie 50 de la deuxième branche 20 convergent vers le dispositif de distribution 8 qui les relie à la conduite principale
18.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend en outre sur la conduite principale 18 un dispositif d’accumulation 63. Dans le cas où le circuit 1 est muni d’un bloc 36, le dispositif d’accumulation 63 est aval de la cinquième ouverture 41 du bloc 36 et amont de la première passe 64 de l’échangeur de chaleur interne 46. La première passe 64 de l’échangeur de chaleur interne 46 est amont de l’entrée 44 du dispositif de compression 2.
Les figures 2 à 4 illustrent des modes de fonctionnement exploitant le circuit 1 pour que ce dernier refroidisse un ou plusieurs points chauds du véhicule correspondant à des zones ou des composants du véhicule.
La figure 2 présente un mode de fonctionnement dédié à la climatisation de l’habitacle du véhicule grâce au deuxième échangeur thermique 4 fonctionnant en évaporateur.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 fermée, sa deuxième vanne 31 ouverte et sa troisième vanne 32 fermée; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 ouverte, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 fermée.
Le dispositif de compression 2 du fluide réfrigérant FR, présent sur la conduite principale 18, fait passer le fluide réfrigérant FR d’une basse pression à une haute pression et d’une basse température à une haute température. Le fluide réfrigérant FR traverse alors la première ouverture 37 du bloc 36 qui lui permet de rejoindre le dispositif de répartition 13.
Le fluide réfrigérant FR, sans changer d’état traverse le premier port 14, le point divergeant 62 interne du dispositif de répartition 13 et la quatrième vanne 33. Il circule dans le premier conduit 55 interne au bloc 36 et passe le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36 pour rejoindre la deuxième section 53 de la troisième branche 22. Le fluide réfrigérant FR à haute pression et à haute température traverse la deuxième ouverture 38 du bloc 36 et entre dans le premier échangeur thermique 3.
Le premier échangeur thermique 3 fonctionne ici en condenseur. Il est traversé par un flux d’air extérieur FE à l’habitacle du véhicule. Le passage du fluide réfrigérant FR dans le premier échangeur thermique 3 permet un refroidissement du fluide réfrigérant FR par échange thermique avec le flux d’air extérieur FE.
Puis le fluide réfrigérant FR, passé le deuxième nœud 58, circule dans la première section 52 de la troisième branche 22. Il traverse l’échangeur de chaleur interne 46, via la deuxième passe 65. Il y subit également un refroidissement, par échange thermique avec le fluide réfrigérant FR circulant dans la première passe 64.
Passé la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46, le fluide réfrigérant FR traverse le deuxième organe de détente 27. Le deuxième organe de détente 27 fait passer le fluide réfrigérant FR de la haute pression à la basse pression. Ainsi, c’est un fluide réfrigérant FR à basse pression et basse température qui entre dans la première branche 19 du circuit 1 par le point de raccordement 21.
Au point de jonction 25, le fluide réfrigérant FR se dirige vers le tube calibré 23. Il entre dans le deuxième échangeur thermique 4 fonctionnant en évaporateur.
Le deuxième échangeur thermique 4 est parcouru par un flux d’air intérieur FA destiné à l’habitacle du véhicule, subissant une évaporation du fait du fluide réfrigérant FR, permettant de climatiser l’habitacle.
En aval du deuxième échangeur thermique 4, le fluide réfrigérant FR traverse successivement le premier nœud 57 et la sixième ouverture 42 du bloc 36 pour arriver dans le dispositif de distribution 8. Dans le dispositif de distribution 8, le fluide réfrigérant FR passe la deuxième vanne 31 ouverte. Passé le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8, le fluide réfrigérant FR rejoint le premier orifice 9 puis la conduite principale 18. Il traverse la cinquième ouverture 41 du bloc 36 avant de traverser le dispositif d’accumulation 63 où il s’accumule.
En aval du dispositif d’accumulation 63, le fluide réfrigérant FR traverse la première passe 64 de l’échangeur de chaleur interne 46 où il réalise l’échange thermique avec le fluide réfrigérant FR de la deuxième passe 65. En aval de la première passe 64, le fluide réfrigérant FR termine son cycle thermodynamique en entrant dans le dispositif de compression 2.
Dans le mode de fonctionnement décrit dans la figure 2, le fluide réfrigérant FR ne traverse pas l’échangeur de chaleur 5, inopérant, ni dans le premier organe de détente 7 et dans le troisième organe de détente 28, qui sont fermés. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la deuxième branche 20 du fait de la fermeture de la troisième vanne 32, de la sixième vanne 35 et du premier organe de détente
7. La fermeture de la sixième vanne 35 permet également qu’il n’y ai pas de circulation dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la quatrième branche 26 du fait de la fermeture de la cinquième vanne 34. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la troisième section 54 de la troisième branche 22 du fait de la fermeture de la première vanne 30. Par ailleurs, la fermeture du troisième organe de détente 28 empêche la circulation du fluide réfrigérant FR dans la cinquième branche 29.
La figure 3 illustre un mode de fonctionnement permettant le traitement thermique d’un dispositif de stockage électrique pendant une charge rapide de celui-ci, via l’échangeur de chaleur 5. Dans cette situation, le véhicule est inoccupé et ne nécessite pas de traiter thermiquement l’habitacle.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 fermée, sa deuxième vanne 31 fermée et sa troisième vanne 32 ouverte ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 ouverte, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 fermée.
Entre le dispositif de compression 2 et le point de raccordement 21, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 2. Il en est de même entre le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et la sortie 43 du dispositif de compression 2. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 3 et la mise en oeuvre du circuit 1.
Au premier point de raccordement 21, le fluide réfrigérant FR est à basse pression et basse température du fait de son passage dans le deuxième organe de détente 27. Il circule dans l’intégralité de la deuxième branche 20, passant en premier lieu le premier organe de détente 7, inopérant puisque totalement ouvert. Le fluide réfrigérant FR passe au travers de l’échangeur de chaleur 5 fonctionnant en évaporateur.
Au niveau de l’échangeur de chaleur 5 s’opère un échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FC circulant également dans l’échangeur de chaleur 5 par la boucle 6 de fluide caloporteur FC. Le fluide réfrigérant FR capte les calories du fluide caloporteur FC, afin de refroidir le dispositif de stockage électrique, par exemple.
Passé la quatrième ouverture 40 du bloc 36, le deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36 et le quatrième orifice 12 du dispositif de distribution 8, le fluide réfrigérant FR traverse la troisième vanne 32 ouverte avant de rejoindre le point convergeant 61 interne du dispositif de distribution 8.
Dans le mode de fonctionnement présenté en figure 3, le troisième organe de détente 28 est fermé de sorte à ce que le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la cinquième branche 29. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la première branche 19, rendant le deuxième échangeur thermique 4 inopérant. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la quatrième branche 26 du fait de la fermeture de la cinquième vanne 34, ni dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36 du fait de la fermeture de la sixième vanne 35.
La figure 4 illustre un mode de fonctionnement qui combine climatisation de l’habitacle par le deuxième échangeur thermique 4 et traitement thermique du dispositif de stockage électrique en phase de charge rapide par l’échangeur de chaleur 5.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 fermée, sa deuxième vanne 31 ouverte et sa troisième vanne 32 ouverte ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 ouverte, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 fermée.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres et des composants disposés en parallèle. Les composants sont en série dans la troisième branche 22 et dans la conduite principale 18. Plus particulièrement, ils sont en série depuis le dispositif de compression 2 jusqu’au premier point de raccordement 21 et depuis le point convergeant 61 interne du dispositif de distribution 8 jusqu’au dispositif de compression 2. Le fluide réfrigérant FR circule en parallèle dans la première branche 19 et la deuxième branche 20.
Entre le dispositif de compression 2 et le point de raccordement 21, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 2. Il en est de même entre le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et la sortie 43 du dispositif de compression 2. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 4 et la mise en oeuvre du circuit 1.
Au point de raccordement 21, le fluide réfrigérant FR qui est à basse pression et basse température se divise pour d’un côté parcourir l’ensemble de la première branche 19 comme décrit dans la figure 2, et de l’autre côté parcourir l’ensemble de la deuxième branche 20 comme décrit dans la figure 3. Ainsi, ce circuit 1 comporte deux évaporateurs : le deuxième échangeur thermique 4 qui refroidit le flux d’air intérieur FA envoyé dans l’habitacle du véhicule, et l’échangeur de chaleur 5 qui refroidit le fluide caloporteur FC afin de refroidir le dispositif de chauffage électrique.
Dans le mode de fonctionnement présenté en figure 4, la cinquième vanne 34 du dispositif de répartition 13 est fermée, il n’y a pas de circulation de fluide réfrigérant FR dans la quatrième branche 26. La sixième vanne 35 du dispositif de répartition 13 est fermée, il n’y a pas de circulation de fluide réfrigérant FR dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36. La première vanne 30 est également fermée, bloquant la circulation dans la troisième section 54 de la troisième branche 22. Le troisième organe de détente 28 est fermé, bloquant la circulation du fluide réfrigérant FR dans la cinquième branche 29.
Les figures 5 à 7 illustrent des modes de fonctionnement exploitant le circuit 1 pour que ce dernier chauffe un ou plusieurs points froids du véhicule correspondant à des zones ou des composants du véhicule.
La figure 5 présente un mode de fonctionnement exploitant l’échangeur de chaleur 5 en condenseur pour chauffer le fluide caloporteur FC. Ce fluide caloporteur FC est ensuite utilisé pour traiter thermiquement des zones ou des composants du véhicule.
Ce mode de fonctionnement permet par exemple d’amener le dispositif de stockage électrique, froid lors du démarrage du véhicule, à une température d’utilisation.
Il permet alternativement de chauffer le flux d’air intérieur FA à destination de l’habitacle du véhicule, par l’intermédiaire du troisième échangeur thermique fonctionnant en radiateur et disposé dans l’installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation, ce radiateur étant traversé par le fluide caloporteur FC. Ce mode de fonctionnement est avantageux lorsque l’on souhaite chauffer l’habitacle alors que le deuxième échangeur thermique 4 vient d’être utilisé en évaporateur. C’est alors l’échangeur de chaleur 5 qui assume la fonction de condenseur, le deuxième échangeur thermique 4 est inopérant.
Dans ces modes de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres.
Dans le mode de fonctionnement présenté en figure 5, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 ouverte, sa deuxième vanne 31 fermée et sa troisième vanne 32 fermée ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 fermée, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 ouverte.
Le dispositif de compression 2 du fluide réfrigérant FR, présent sur la conduite principale 18, fait passer le fluide réfrigérant FR d’une basse pression à une haute pression et d’une basse température à une haute température. Le fluide réfrigérant FR traverse alors la première ouverture 37 du bloc 36 qui lui permet de rejoindre le dispositif de répartition 13.
Le fluide réfrigérant FR, sans changer d’état traverse le premier port 14, le point divergeant 62 interne du dispositif de répartition 13 et la sixième vanne 35. Il circule dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36 et passe le deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36 pour rejoindre la deuxième partie 51 de la deuxième branche 20. Le fluide réfrigérant FR à haute pression et à haute température traverse la quatrième ouverture 40 du bloc 36 et entre dans l’échangeur de chaleur 5.
L’échangeur de chaleur 5 fonctionne en condenseur. Il est traversé par le fluide caloporteur FC. Le passage du fluide réfrigérant FR dans l’échangeur de chaleur 5 permet un refroidissement du fluide réfrigérant FR et un réchauffement du fluide caloporteur FC par échange thermique.
Passé l’échangeur de chaleur 5, le fluide réfrigérant FR rejoint le point de raccordement 21 en traversant le premier organe de détente 7, inopérant puisque totalement ouvert. Au point de raccordement 21, le fluide réfrigérant FR entre dans la troisième branche 22 qu’il parcourt entièrement jusqu’au deuxième orifice 10 du dispositif de distribution 8.
Dans la troisième branche 22, le fluide réfrigérant FR passe de la haute pression à la basse pression au niveau du deuxième organe de détente 27. Il traverse alors la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46, récupérant les calories du fluide réfrigérant FR de la première passe 64, ce dernier ayant une température plus importante en étant aval du premier échangeur thermique 3 fonctionnant en évaporateur.
Après la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46, le fluide réfrigérant FR passe le deuxième nœud 58 avant de traverser le premier échangeur thermique 3. Le fluide réfrigérant FR gagne en température par l’évaporation induite sur le flux d’air extérieur FE qui parcourt le premier échangeur thermique 3. Sortant du premier échangeur thermique 3, le fluide réfrigérant FR traverse successivement la deuxième ouverture 38, le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36 et le deuxième orifice 10. De là, il passe la première vanne 30 ouverte du dispositif de distribution 8. Le fluide réfrigérant rejoint alors la conduite principale 18 via le premier orifice 9, passé le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8.
Dans la conduite principale 18, le fluide réfrigérant FR s’accumule au niveau du dispositif d’accumulation 63. Puis il traverse la première passe 64 de l’échangeur de chaleur interne 46 où a lieu l’échange thermique inter-fluide. Le fluide réfrigérant FR rejoint alors le dispositif de compression 2.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la première branche 19, rendant le deuxième échangeur thermique 4 inopérant. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas non plus dans la cinquième branche 29, le troisième organe de détente 28 étant fermé. La cinquième vanne 34 fermée bloque l’accès au fluide réfrigérant FR dans la quatrième branche 26. Le premier conduit 55 interne au bloc 36 n’est pas emprunté par le fluide réfrigérant FR de par la fermeture de la quatrième vanne 33, tout comme la première partie 50 de la deuxième branche 20 de par la fermeture de la troisième vanne 32.
La figure 6 illustre un mode de fonctionnement dédié au chauffage de l’habitacle par le deuxième échangeur thermique 4. Dans de mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant parcours des composants disposés en série les uns par rapport aux autres. Ce mode de fonctionnement utilise le circuit 1 en mode pompe à chaleur.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 ouverte, sa deuxième vanne 31 fermée et sa troisième vanne 32 fermée ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 fermée, sa cinquième vanne 34 ouverte et sa sixième vanne 35 fermée.
Entre le dispositif de compression 2 et le point divergeant interne 62 du dispositif de répartition 13, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 5. Il en est de même entre le deuxième nœud 58 et la sortie 43 du dispositif de compression 2, si ce n’est que l’échangeur de chaleur interne 46 ne réalise pas d’échange thermique, n’étant parcourue par le fluide réfrigérant FR que dans sa première passe 64. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 6 et la mise en œuvre du circuit 1.
Au niveau du point divergeant interne 62 du dispositif de répartition 13, le fluide passe dans la cinquième vanne 34 ouverte pour rejoindre le troisième port 16 et la quatrième branche 26. Le fluide réfrigérant FR passe la troisième ouverture 39 du bloc 36 et, au point de jonction 25, entre dans la deuxième portion 48 de la première branche 19.
Le fluide réfrigérant FR traverse le tube calibré 23 et le deuxième échangeur thermique 4 fonctionnant en condenseur. Le flux d’air intérieur FA traversant le deuxième échangeur thermique 4 est alors chauffé avant d’être dirigé vers l’habitacle.
Passé le deuxième échangeur thermique 4, le fluide réfrigérant FR, au premier nœud 57, s’oriente dans la cinquième branche 29 aspiré par le troisième organe de détente 28. Il subit une détente en traversant le troisième organe de détente 28, passant de la haute pression à la basse pression. Au deuxième nœud 58, le fluide réfrigérant FR passe dans la deuxième section 53 de la troisième branche 22, traversant ainsi le premier échangeur thermique 3 à basse pression.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la troisième portion 49 de la première branche 19 du fait de la fermeture de la deuxième vanne 31. Il ne circule pas dans la deuxième branche 20, la troisième vanne 32 et la sixième vanne 35 étant fermées. Le fait de ne pas avoir de circulation dans la deuxième branche 20 rend inopérant l’échangeur de chaleur 5. La fermeture de la sixième vanne 35 fait que le fluide réfrigérant FR ne circule pas non plus dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans le premier conduit 55 interne au bloc 36 du fait de la fermeture de la quatrième vanne 33.
Le premier organe de détente 7 et le deuxième organe de détente 27 sont fermés. En conséquence, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la première section 52 de la troisième branche 22, rendant l’échangeur de chaleur interne 46 inopérant, ni dans la première portion 47 de la première branche 19.
La figure 7 montre un mode de fonctionnement pour le chauffage de l’habitacle. Ce mode de fonctionnement permet d’améliorer la capacité de chauffage du circuit 1 de fluide réfrigérant FR, par l’optimisation du rendement énergétique. Dans ce mode, le troisième échangeur thermique de la boucle du fluide caloporteur FC et le deuxième échangeur thermique 4 sont situés physiquement à proximité l’un l’autre, par exemple dans une même installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation, de sorte à pouvoir être parcourus successivement par le même flux d’air intérieur FA. Le flux d’air intérieur FA est préchauffé par le deuxième échangeur thermique 4, puis chauffé par le troisième échangeur thermique via l’échangeur de chaleur 5, pour être amené à la température voulue pour chauffer l’habitacle. Ce chauffage séquentiel du flux d’air est rendu possible par la proximité physique du deuxième échangeur thermique 4 et du troisième échangeur thermique, mais aussi par les deux niveaux de détente réalisés par le premier organe de détente 7 et le troisième organe de détente 28 qui garantit que le deuxième échangeur thermique 4 agit comme un pré-chauffeur, tandis que le premier échangeur thermique 3 fonctionne en évaporateur, de manière à réaliser le cycle thermodynamique.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 ouverte, sa deuxième vanne 31 fermée et sa troisième vanne 32 fermée ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 fermée, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 ouverte.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres.
Entre le dispositif de compression 2 et l’échangeur de chaleur 5, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 5. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 7 et la mise en oeuvre du circuit 1.
L’échangeur de chaleur 5 fonctionne en condenseur de sorte à chauffer le fluide caloporteur FC destiné à chauffer le flux d’air intérieur FA le traversant. L’échangeur de chaleur 5 reçoit un fluide réfrigérant FR à une première haute pression et haute température qui lui permet de chauffer le fluide caloporteur FC.
En sortant de l’échangeur de chaleur 5, le fluide réfrigérant FR intègre le premier organe de détente 7. Il y subit une pré-détente, l’amenant à une deuxième haute pression, plus basse que la première haute pression, et une deuxième haute température, plus basse que la première haute température. Passé le premier organe de détente 7, le fluide réfrigérant FR gagne le deuxième échangeur thermique 4 via la première portion 47 et la deuxième portion 48 de la première branche 19, en traversant le point de raccordement 21, le point de jonction 25 et le tube calibré 23. Le deuxième échangeur thermique 4 fonctionne en condenseur, tout comme l’échangeur de chaleur 5. Il préchauffe le flux d’air destiné à l’habitacle qui sera amené à température par le troisième échangeur thermique de la boucle 6 de fluide caloporteur FC.
Puis le fluide réfrigérant FR passe de la deuxième portion 48 de la première branche 19 à la cinquième branche 29 via le premier nœud 57. Sur cette cinquième branche 29, le fluide réfrigérant FR subit une détente via le troisième organe de détente 28 l’amenant de la deuxième haute pression et deuxième haute température à une basse pression et une basse température. Passé le deuxième nœud 58, il rejoint la deuxième section 53 de la troisième branche 22, traversant le premier échangeur thermique 3 fonctionnent en évaporateur, également traversé par un flux d’air extérieur FE qui subit l’évaporation.
Le fluide réfrigérant FR traverse successivement la deuxième ouverture 38 du bloc 36 et le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36. Il entre dans le dispositif de distribution 8 et sa première vanne 30. Le fluide réfrigérant FR passe le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et sort par le premier orifice 9. Dans la conduite principale 18, le fluide réfrigérant FR sort du bloc 36 par sa cinquième ouverture 41, s’accumulant dans le dispositif d’accumulation 63. Puis le fluide réfrigérant FR traverse la première passe 64 de l’échangeur de chaleur interne 46, inopérant puisqu’il n’y a pas de fluide réfrigérant FR circulant dans la deuxième passe 65. Le fluide réfrigérant FR rejoint ensuite le dispositif de compression 2 où il termine son cycle thermodynamique.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la quatrième branche 26 puisque la cinquième vanne 34 est fermée, ni dans le premier conduit 55 interne au bloc 36 puisque la quatrième vanne 33 est fermée. La troisième vanne 32 est elle aussi fermée, tout comme la troisième vanne 32, ce qui empêche respectivement la circulation du fluide réfrigérant FR dans la première partie 50 de la deuxième branche 20 et dans la troisième portion 49 de la première branche 19. Par ailleurs la circulation de fluide réfrigérant FR n’a pas lieu dans la première section 52 de la troisième branche 22 du fait de la fermeture du deuxième organe de détente 27, rendant l’échangeur de chaleur interne 46 inopérant.
Les figures 8 à 11 illustrent des modes de fonctionnement exploitant le circuit 1 à la fois pour que ce dernier refroidisse un point chaud mais aussi pour qu’il traite par la chaleur un composant ou une zone du véhicule qui nécessite de l’être.
La figure 8 illustre un mode de fonctionnement utilisant l’échangeur de chaleur 5. Ce mode de fonctionnement permet le dégivrage du premier échangeur thermique 3 situé en face avant du véhicule, par l’exploitation de la chaleur d’un composant de la chaîne de traction, cette chaleur étant exploité pour chauffé le fluide réfrigérant FR dans le cadre d’une utilisation de l’échangeur de chaleur 5 en tant qu’évaporateur. Dans ce mode de fonctionnement, l’échangeur de chaleur 5 refroidit le point chaud qu’est ce composant de la chaîne de traction.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 fermée, sa deuxième vanne 31 fermée et sa troisième vanne 32 ouverte ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 ouverte, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 fermée.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres.
Entre le dispositif de compression 2 et la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46, et entre le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et le dispositif de compression 2, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 2. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 8 et la mise en oeuvre du circuit 1.
Une fois passé la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46, le fluide réfrigérant FR arrive dans le premier organe de détente 7 à haute pression. En effet, entre la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46 et le premier organe de détente 7, le fluide réfrigérant FR passe le deuxième organe de détente 27 sans subir de changement d’état puisque ce dernier est complètement ouvert. Il passe le point de raccordement 21 pour arriver dans la deuxième branche 20 et subir la détente du premier organe de détente 7.
Puis au niveau de l’échangeur de chaleur 5, le fluide réfrigérant FR fait subir au fluide caloporteur FC une évaporation. Ainsi, le fluide réfrigérant FR récupère de la chaleur de la boucle 6 de fluide caloporteur FC, cette chaleur provenant des composants de la chaîne de traction électrique du véhicule.
Le fluide réfrigérant FR traverse l’ensemble de la deuxième branche 20, passant la quatrième ouverture 40 du bloc 36, le deuxième point d’intersection 60 interne au bloc 36 et le quatrième orifice 12 du dispositif de distribution 8. Passé la troisième vanne 32 ouverte, il s’oriente du point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 vers le premier orifice 9 du dispositif de distribution 8.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36 du fait de la fermeture de la sixième vanne 35, ni dans la quatrième branche 26 du fait de la fermeture de la cinquième vanne 34. La fermeture de la première vanne 30 bloque la circulation de fluide réfrigérant FR dans la troisième section 54 de la troisième branche 22. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la cinquième branche 29, le troisième organe de détente 28 étant fermé. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas non plus dans la première branche 19, la deuxième vanne 31 étant fermée et le premier organe de détente 7 partiellement ouvert l’aspirant dans la deuxième branche 20. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le deuxième échangeur thermique 4, le deuxième organe de détente 27 et le troisième organe de détente 28 sont inopérants.
La figure 9 illustre un mode de fonctionnement permettant de chauffer le fluide caloporteur FC qui circule dans la boucle 6, de manière à chauffer un composant associé à la boucle 6 de fluide caloporteur FC. Ce mode de fonctionnement est permis par la récupération de l’énergie issue des points froids, à savoir la récupération de l’énergie du flux d’air intérieur FA et du flux d’air extérieur FE.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 ouverte, sa deuxième vanne 31 ouverte et sa troisième vanne 32 fermée ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 fermée, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 ouverte.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres et des composants disposés en parallèle. Les composants sont en série dans la conduite principale 18 et dans la deuxième partie 51 de la deuxième branche 20. Plus particulièrement, ils sont en série depuis le dispositif de compression 2 jusqu’au point de raccordement 21 et depuis le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 jusqu’au dispositif de compression 2. Le fluide réfrigérant FR circule en parallèle dans la première branche 19 et la troisième branche 22.
Entre le dispositif de compression 2 et le point de raccordement 21 et entre le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et le dispositif de compression 2, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 7, si ce n’est que l’échangeur de chaleur interne 46 est ici opérant. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 9 et la mise en oeuvre du circuit 1.
Au point de raccordement 21, le fluide réfrigérant FR est à basse pression et basse température, du fait de son passage au travers du premier organe de détente 7 lui faisant subir une première détente. Passé le point de raccordement 21, ce fluide réfrigérant FR se réparti entre la première branche 19 et la troisième branche 22 grâce à une baisse de charge réalisée en parallèle par le tube calibré 23 et le deuxième organe de détente 27.
Dans la première branche 19, le fluide réfrigérant FR circule au travers du tube calibré 23 qui lui fait subir une deuxième détente. Puis le fluide réfrigérant FR, en traversant le deuxième échangeur thermique 4 fonctionnant en évaporateur, refroidi le flux d’air intérieur FA destiné à l’habitacle du véhicule et réchauffe le fluide réfrigérant qui le traverse. Passé le deuxième échangeur thermique 4, le fluide réfrigérant FR circule jusqu’au point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 en traversant successivement la sixième ouverture 42 du bloc 36 et la deuxième vanne 31 du dispositif de distribution 8.
Dans la troisième branche 22, le fluide réfrigérant FR subit une troisième détente parallèle à la deuxième détente du fait du deuxième organe de détente 27. Puis il traverse la deuxième passe 65 de l’échangeur de chaleur interne 46, en récupérant des calories dispensées par le fluide réfrigérant FR traversant la première passe 64. Il circule dans la totalité de la troisième branche 22, passant ensuite dans le premier échangeur thermique 3 via le deuxième nœud 58.
Le premier échangeur thermique 3 refroidi le flux d’air extérieur FE le traversant grâce au fluide réfrigérant FR circulant simultanément dans le premier échangeur thermique 3. On récupère ainsi une partie de l’énergie présente dans le flux d’air extérieur FE, qui permet d’évaporer le fluide réfrigérant FR. Passé le premier échangeur thermique 3, le fluide réfrigérant FR passe la deuxième ouverture 38 du bloc 36 puis le premier point d’intersection 59 interne au bloc 36 avant d’arriver au dispositif de distribution 8 via son deuxième orifice 10. Passé la première vanne 30 ouverte, il circule jusqu’au point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans le premier conduit 55 interne au bloc 36 par la fermeture de la quatrième vanne 33, ni dans la première partie 50 de la deuxième branche 20 par la fermeture de la troisième vanne 32. La fermeture de la cinquième vanne 34 empêche la circulation du fluide réfrigérant FR dans la quatrième branche 26. La fermeture du troisième organe de détente 28 empêche la circulation du fluide réfrigérant FR dans la cinquième branche 29.
Comme pour le mode de fonctionnement décrit en figure 9, la figure 10 illustre un mode de fonctionnement permettant de déshumidifier l’habitacle tout en rejetant des calories dans le flux d’air extérieur FE. Le premier échangeur thermique 3 y est utilisé en tant que condenseur.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 fermée, sa deuxième vanne 31 ouverte et sa troisième vanne 32 fermée; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 ouverte, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 ouverte.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres et des composants disposés en parallèle. Les composants sont en série dans la conduite principale 18 et dans la première branche 19. Plus particulièrement, ils sont en série depuis le dispositif de compression 2 jusqu’au point divergeant du dispositif de répartition 13 et depuis le point de raccordement 21 jusqu’au dispositif de compression 2. Le fluide réfrigérant FR circulant successivement dans le deuxième conduit 56 interne du bloc 36 puis dans la deuxième partie 51 de la deuxième branche 20, est parallèle au fluide circulant successivement dans le premier conduit 55 interne, la deuxième section 53 de la troisième branche 22 et la première section 52 de la troisième branche 22.
Entre le dispositif de compression 2 et le point divergeant 62 du dispositif de répartition 13, et entre le point convergeant 61 interne du dispositif de distribution 8 et le dispositif de compression 2, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants et est dans le même état que ce qui a été décrit en figure 8.
Le fluide réfrigérant FR circule comme décrit dans la figure 7 depuis le point divergeant 62 du dispositif de répartition 13 jusqu’au point de raccordement 21, si ce n’est qu’il diverge au point divergeant 62 du dispositif de répartition 13 de par l’ouverture simultanée de la quatrième vanne 33 avec la sixième vanne 35 et qu’il converge au point de raccordement 21. L’échangeur de chaleur 5, fonctionnant en condenseur, permet de chauffer via la boucle 6 de fluide caloporteur FC, le flux d’air servant, par exemple à chauffer et déshumidifier l’habitacle.
Le fluide réfrigérant FR circule par ailleurs comme décrit dans la figure 2 depuis le point divergeant 62 du dispositif de répartition 13 jusqu’au dispositif de compression 2. Le premier échangeur thermique 3, fonctionnant en condenseur, dissipe de la chaleur, évacuée par le flux d’air extérieur FE traversant. Le deuxième échangeur thermique 4 réalise quant à lui le refroidissement du flux d’air intérieur FA destiné à l’habitacle, de manière à le déshumidifier.
Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants des figures 2, 7, 8, 9 pour la compréhension de la figure 10 et la mise en oeuvre du circuit 1.
Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, la circulation en parallèle du fluide réfrigérant FR est permise par le premier organe de détente 7 et le deuxième organe de détente 27 qui en gèrent le débit. Le premier organe de détente 7 et le deuxième organe de détente 27 imposent le même niveau de basse pression au fluide réfrigérant FR les ayant traversés et gèrent la répartition de fluide réfrigérant qui traverse l’échangeur de chaleur 5 et dans le premier échangeur thermique 3. Le troisième organe de détente 28, fermé, empêche la circulation du fluide réfrigérant FR dans la cinquième branche 29.
La fermeture de la cinquième vanne 34 empêche la circulation de fluide réfrigérant FR dans la quatrième branche 26. La fermeture de la troisième vanne 32 et de la première vanne 30 bloquent respectivement la circulation du fluide réfrigérant FR dans le deuxième conduit 56 interne au bloc 36 et dans la troisième section 54 de la troisième branche 22.
La figure 11 illustre un mode de fonctionnement combinant la climatisation de l’habitacle par le deuxième échangeur thermique 4 et le chauffage du dispositif de stockage électrique via la boucle 6 de fluide caloporteur FC. Le chauffage du dispositif de stockage électrique est par exemple nécessaire lorsqu’il doit être amené à une température d’utilisation après une période de repos, et que la température ambiante, bien que nécessitant de climatiser l’habitacle, n’est pas suffisante pour que le dispositif de stockage électrique soit à température optimale d’utilisation.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de distribution 8 a sa première vanne 30 fermée, sa deuxième vanne 31 ouverte et sa troisième vanne 32 fermée ; le dispositif de répartition 13 à sa quatrième vanne 33 fermée, sa cinquième vanne 34 fermée et sa sixième vanne 35 ouverte.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR parcourt des composants disposés en série les uns par rapport aux autres.
Entre le dispositif de compression 2 et le premier organe de détente 7, et entre le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et le dispositif de compression 2, le fluide réfrigérant FR traverse les mêmes composants que ce qui a été décrit en figure 7. Il est à haute pression et haute température entre le dispositif de compression 2 et le premier organe de détente 7, et à basse pression et basse température entre le point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8 et le dispositif de compression 2. Le lecteur pourra se référer aux paragraphes correspondants pour la compréhension de la figure 11 et la mise en oeuvre du circuit 1.
Au premier organe de détente 7, le fluide réfrigérant FR subit une détente le faisant passer à basse pression. Il rejoint le deuxième échangeur thermique 4 en passant dans la première branche 19 via le point de raccordement 21, traversant préalablement au deuxième échangeur thermique 4, le point de jonction 25 et le tube calibré 23. En traversant le deuxième échangeur thermique 4 fonctionnant en évaporateur, le fluide réfrigérant FR refroidit le flux d’air intérieur FA destiné à l’habitacle. Puis, le fluide réfrigérant FR passe dans la troisième portion 49 de la première branche 19 en empruntant le premier nœud 57. Il traverse la sixième ouverture 42 du bloc 36 et entre dans le dispositif de distribution 8 via le troisième orifice 11 avant d’arriver au point convergeant 61 interne au dispositif de distribution 8.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la troisième branche 22 de par la fermeture du deuxième organe détente 27 et la fermeture de la première vanne 30. Ceci rend le premier échangeur thermique 3 et l’échangeur de chaleur interne 46 inopérants. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la cinquième branche 29, le troisième organe de détente 28 étant fermé. La fermeture de la cinquième vanne 34 empêche la circulation de fluide réfrigérant FR dans la quatrième branche 26. La fermeture de la quatrième vanne 33 et de la troisième vanne 32 bloquent respectivement la circulation du fluide réfrigérant FR dans le premier conduit 55 interne au bloc 36 et le deuxième conduit 56 interne au bloc 36.
On comprend de ce qui précède que la présente invention permet ainsi d’assurer un traitement thermique spécifique selon les besoins des occupants du véhicule ou selon ce qui est nécessaire pour les composants du véhicule. En particulier, l’invention simplifie substantiellement le circuit en utilisant un dispositif de distribution et un dispositif de répartition qui facilite la réalisation et le circuitage des conduites nécessaires à la réalisation d’un tel circuit de fluide réfrigérant.
Refroidir un dispositif de stockage électrique pouvant être rechargé par charge rapide, l’amener à une température optimale d’utilisation, récupérer de l’énergie sur un composant de la chaîne de traction électrique du véhicule, palier à l’indisponibilité de l’échangeur en face avant, climatiser ou réchauffer l’habitacle ou des parties ciblées de l’habitacle comme les surfaces vitrées, sont des fonctionnalités permises par le circuit selon l’invention. La présente invention a par ailleurs pour avantage de permettre le traitement thermique simultané par refroidissement et par chauffage de différentes zones ou composants du véhicule, sans que la mise en œuvre de l’une des fonctionnalités n’affecte l’autre. La centralisation des vannes dirigeant le fluide réfrigérant au sein du circuit, et les différents composants de détente de fluide réfrigérant participent à la distribution du fluide réfrigérant aux points chauds et/ou froids à traiter, dans un souci d’efficacité et d’optimisation des performances du circuit selon l’invention.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tous moyens ou configurations équivalentes et à toute combinaison techniquement opérant de tels moyens. En particulier, l’architecture du circuit de fluide réfrigérant ou de la boucle de fluide caloporteur peut être modifiée sans nuire à l’invention dans la mesure où il remplit 10 les fonctionnalités décrites dans le présent document.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) d’un véhicule comprenant au moins un dispositif de compression (2) du fluide réfrigérant (FR), un premier échangeur thermique (3) agencé pour être traversé par un flux d’air extérieur (FE) à un habitacle du véhicule, un deuxième échangeur thermique (4) agencé pour être traversé par un flux d’air intérieur (FA) envoyé dans l’habitacle du véhicule, un échangeur de chaleur (5) couplé thermiquement à une boucle (6) de fluide caloporteur (FC), un organe de détente (7) disposé entre l’échangeur de chaleur (5) et le deuxième échangeur thermique (4), caractérisé en ce que le circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) comprend au moins un dispositif de distribution (8) du fluide réfrigérant (FR) qui comprend au moins quatre orifices (9, 10, 11, 12), un premier orifice (9) étant raccordé au dispositif de compression (2), un deuxième orifice (10) étant directement raccordé au premier échangeur de thermique (3), un troisième orifice (11) étant directement raccordé au deuxième échangeur thermique (4), et un quatrième orifice (12) étant directement raccordé à l’échangeur de chaleur (5).
  2. 2. Circuit (1) selon la revendication précédente, comprenant un dispositif de répartition (13) du fluide réfrigérant (FR) qui comprend au moins quatre ports (14, 15, 16, 17), un premier port (14) étant directement raccordé au dispositif de compression (2), un deuxième port (15) étant directement raccordé au premier échangeur thermique (3), un troisième port (16) étant raccordé au deuxième échangeur thermique (4), et un quatrième port (17) étant directement raccordé à l’échangeur de chaleur (5).
  3. 3. Circuit (1) selon les revendications 1 et 2, dans lequel le dispositif de compression (2) est disposé dans une conduite principale (18) du circuit (1) s’étendant entre le dispositif de distribution (8) et le dispositif de répartition (13) du fluide réfrigérant (FR), le deuxième échangeur thermique (4) étant disposé dans une première branche (19) du circuit (1), l’organe de détente (7) et l’échangeur de chaleur (5) étant disposés dans une deuxième branche (20) du circuit (1), la première branche (19) et la deuxième branche (20) étant en parallèle entre un point de raccordement (21) du circuit (1) et le dispositif de distribution (8) du fluide réfrigérant (FR).
  4. 4. Circuit (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier échangeur thermique (3) est disposé dans une troisième branche (22) du circuit (1), la troisième branche (22) du circuit (1) s’étendant entre le point de raccordement (21) et le dispositif de distribution (8) du fluide réfrigérant (FR), la première branche (19) étant parallèle à la troisième branche (22).
  5. 5. Circuit (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, comprenant un tube calibré (23) disposé entre une entrée (24) du deuxième échangeur thermique (4) et un point de jonction (25) du circuit (1), le point de jonction (25) étant relié au troisième port (16) par une quatrième branche (26).
  6. 6. Circuit (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 5, dans lequel l’organe de détente (7) est un premier organe de détente (7), un deuxième organe de détente (27) étant disposé entre le premier organe de détente (7) et le premier échangeur thermique (3) sur la troisième branche (22) du circuit (1 ).
  7. 7. Circuit (1) selon la revendication précédente, comprenant un troisième organe de détente (28) disposé sur une cinquième branche (29) qui relie le deuxième échangeur thermique (4) et le premier échangeur thermique (3).
  8. 8. Circuit (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de distribution (8) du fluide réfrigérant (FR) comprend un corps (68) et au moins trois vannes (30, 31,32) à deux voies, les trois vannes (30, 31, 32) étant logées dans le corps (68), une première vanne (30) étant disposée entre le premier orifice (9) et le deuxième orifice (10), une deuxième vanne (31) étant disposée entre le premier orifice (9) et le troisième orifice (11) et une troisième vanne (32) étant disposée entre le premier orifice (9) et le quatrième orifice (12).
  9. 9. Circuit (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le dispositif de répartition (13) du fluide réfrigérant (FR) comprend un compartiment (69) et au moins trois vannes (33, 34, 35) à deux voies, les trois vannes (33, 34, 35) étant logées dans le compartiment (69), une quatrième vanne (33) étant disposée entre le premier port (14) et le deuxième port (15), une cinquième vanne (34) étant disposée entre le premier port (14) et le troisième port (16), et une sixième vanne (35) étant disposée entre le premier port (14) et le quatrième port (17).
  10. 10. Système (45) de traitement thermique d’un véhicule comprenant le
    5 circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes et une boucle (6) de fluide caloporteur (FC) couplée thermiquement au circuit (1) de fluide réfrigérant (FR) par l’intermédiaire de l’échangeur de chaleur (5).
FR1854756A 2018-06-01 2018-06-01 Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles Active FR3081777B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1854756A FR3081777B1 (fr) 2018-06-01 2018-06-01 Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles
PCT/FR2019/051105 WO2019229317A1 (fr) 2018-06-01 2019-05-15 Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1854756A FR3081777B1 (fr) 2018-06-01 2018-06-01 Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles
FR1854756 2018-06-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3081777A1 true FR3081777A1 (fr) 2019-12-06
FR3081777B1 FR3081777B1 (fr) 2020-09-11

Family

ID=63209532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1854756A Active FR3081777B1 (fr) 2018-06-01 2018-06-01 Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3081777B1 (fr)
WO (1) WO2019229317A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3104494A1 (fr) * 2019-12-12 2021-06-18 VALEO SYSTEMES THERMIQUES - Service propriété Industrielle Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10254109A1 (de) * 2002-11-20 2004-06-03 Bayerische Motoren Werke Ag Kombinierte Kühl- und Heizvorrichtung mit einem gemeinsam genutzten Gaskühler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102010024775A1 (de) * 2010-06-23 2011-12-29 Audi Ag Vorrichtung zur Klimatisierung von Fahrzeugen
CN103192681A (zh) * 2012-01-05 2013-07-10 杭州三花研究院有限公司 一种汽车空调系统
CN104422024A (zh) * 2013-09-05 2015-03-18 杭州三花研究院有限公司 汽车空调系统及其控制方法
WO2017212158A1 (fr) * 2016-06-07 2017-12-14 Valeo Systemes Thermiques Circuit de climatisation de véhicule automobile

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10254109A1 (de) * 2002-11-20 2004-06-03 Bayerische Motoren Werke Ag Kombinierte Kühl- und Heizvorrichtung mit einem gemeinsam genutzten Gaskühler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102010024775A1 (de) * 2010-06-23 2011-12-29 Audi Ag Vorrichtung zur Klimatisierung von Fahrzeugen
CN103192681A (zh) * 2012-01-05 2013-07-10 杭州三花研究院有限公司 一种汽车空调系统
CN104422024A (zh) * 2013-09-05 2015-03-18 杭州三花研究院有限公司 汽车空调系统及其控制方法
WO2017212158A1 (fr) * 2016-06-07 2017-12-14 Valeo Systemes Thermiques Circuit de climatisation de véhicule automobile

Also Published As

Publication number Publication date
FR3081777B1 (fr) 2020-09-11
WO2019229317A1 (fr) 2019-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3074272B1 (fr) Circuit de gestion thermique d'un vehicule hybride ou electrique
EP1329344B1 (fr) Dispositif de gestion thermique, notamment pour véhicule automobile équipé d'une pile à combustible
EP3856555A1 (fr) Circuit de fluide refrigerant pour vehicule
FR3037639A1 (fr) Dispositif de gestion thermique
FR2946288A1 (fr) Dispositif et procede de gestion thermique multifonction d'un vehicule electrique
EP2720890B1 (fr) Circuit de fluide refrigerant et procede de controle d'un tel circuit
FR3081777A1 (fr) Circuit de fluide refrigerant pour vehicule automobiles
EP3746317A1 (fr) Circuit de fluide réfrigérant pour véhicule
EP3511182B1 (fr) Système de conditionnement d'air à vannes cinq voies, module et procédé correspondant
FR3104493A1 (fr) Dispositif de gestion thermique inversible
FR3036744A1 (fr) Systeme de gestion thermique d'air d'admission d'un moteur thermique suralimente
EP4034397A1 (fr) Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile
FR3067796A1 (fr) Circuit de chauffage a pompe a chaleur de vehicule automobile et procede de gestion associe
EP3658394B1 (fr) Procede de gestion d'un circuit de climatisation inversible indirect de vehicule automobile
FR2967483A1 (fr) Boucle de climatisation, systeme comprenant une telle boucle et procede de mise en oeuvre d'un tel systeme
FR3022497A1 (fr) Dispositif de gestion thermique de vehicule automobile et procede de pilotage correspondant
FR3092652A1 (fr) Dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride
FR3077374A1 (fr) Systeme de conditionnement d'air a modes de rechauffage/deshumidification a temperature ambiante positive optimises, module et procede correspondant
WO2019150025A1 (fr) Circuit de fluide refrigerant pour vehicule
WO2023198564A1 (fr) Systeme de conditionnement thermique
WO2024056768A1 (fr) Systeme de conditionnement thermique
EP4392276A1 (fr) Système de conditionnement thermique
FR3125872A1 (fr) Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile
WO2022117374A1 (fr) Circuit de fluide réfrigérant comprenant une branche de contournement d'un accumulateur
FR3125113A1 (fr) Module pour circuit de fluide réfrigérant

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20191206

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7