EP1325269A1 - Dispositif de climatisation de vehicule utilisant un cycle supercritique - Google Patents

Dispositif de climatisation de vehicule utilisant un cycle supercritique

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EP1325269A1
EP1325269A1 EP01980592A EP01980592A EP1325269A1 EP 1325269 A1 EP1325269 A1 EP 1325269A1 EP 01980592 A EP01980592 A EP 01980592A EP 01980592 A EP01980592 A EP 01980592A EP 1325269 A1 EP1325269 A1 EP 1325269A1
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evaporator
loop
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compressor
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Valeo Climatisation SA
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    • F25B2700/21171Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F25B2700/21173Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator at the outlet

Definitions

  • the invention relates to an air conditioning device, in particular for the passenger compartment of a vehicle, and to a method for controlling a loop of refrigerant fluid in such a device, said loop containing a compressor capable of receiving the fluid in the state gaseous and compressing it, a fluid cooler capable of cooling the fluid compressed by the compressor, at substantially constant pressure, by transferring heat to a first medium, a pressure reducing valve capable of lowering the pressure of the fluid leaving the fluid cooler bringing it at least partly to the liquid state and an evaporator capable of passing the liquid state of the fluid in the gaseous state coming from the pressure reducer, at substantially constant pressure, by taking heat from a second medium for cooling the space to be conditioned, the fluid thus vaporized then being sucked in by the compressor, the loop also containing an internal heat exchanger allowing the circulating fluid culant in a first path of the internal exchanger, between the fluid cooler and the expansion valve, c-ced-r heat to the fluid flowing in a second path of the internal exchanger, between the
  • This compound has a relatively low critical pressure, which is exceeded during compression of the fluid by the compressor, so that the fluid is then cooled without phase change by the fluid cooler which replaces the condenser of the traditional loop.
  • the fluid cooler which replaces the condenser of the traditional loop.
  • the object of the invention is to optimize the operation of the loop so as to avoid this drawback.
  • the evaporator must not have an overheating zone, in other words that the fluid vaporizes until the end of its path in one evaporator.
  • the invention relates in particular to a method of the kind defined in the introduction, and provides for monitoring a first condition capable of revealing the presence of fluid in the liquid state in said first path, and for reducing the flow rate of the fluid in the loop when said first condition is satisfied.
  • This regulation mode based on a thermodynamic principle, allows rapid stabilization of the loop regime, without oscillation. In particular, it prevents the appearance of a cold spike when the vehicle accelerates.
  • T ec , T se and T sr are respectively the temperatures at the inlet of the compressor, at the outlet of the evaporator and at the outlet of the cooler, is less than a reference value ⁇ 0 .
  • the flow rate is adjusted by acting on the regulator.
  • is less and greater than the reference value when T ec is less and greater than said reference value respectively.
  • the compressor is of the variable displacement type with external control.
  • the compressor compresses the fluid to a supercritical pressure.
  • the invention also relates to an air conditioning device, in particular for the passenger compartment of a vehicle, suitable for implementing the method as defined above, comprising a coolant loop as defined, means for monitoring to monitor a first condition capable of revealing the presence of fluid in the liquid state in said second path, and optionally a second condition capable of revealing the existence of an overheating zone in the evaporator, and means for controlling the flow of the fluid in the loop according to the result of this monitoring.
  • the device according to the invention can include at least some of the following features:
  • the monitoring means include means for evaluating the temperatures T ⁇ c , T se and T sr respectively at the inlet of the compressor, at the outlet of the evaporator and at the outlet of the cooler, means for calculating from
  • the means for evaluating said temperatures comprise at least one temperature sensor in thermal contact with the fluid.
  • the means for evaluating the temperature T se include a temperature sensor in thermal contact with an air flow having swept the evaporator.
  • FIG. 1 is a graph showing the variation in the efficiency ⁇ as a function of the flow rate Q of the fluid, for an exchanger typical internal heat usable in the process and in the device according to the invention.
  • Figure 2 is a circuit diagram of a coolant loop belonging to a device according to the invention.
  • Figure 3 is a block diagram illustrating the method and the device according to the invention.
  • Figure 2 shows the known structure of an air conditioning loop of the passenger compartment of a motor vehicle using carbon dioxide as a refrigerant in a supercritical thermodynamic cycle.
  • a compressor 1 compresses the fluid to bring it to the supercritical state, after which the "luide passes through ⁇ a ⁇ fluid cooler 2.
  • the fluid leaving the cooler 2 travels along a path 3-1 of a heat exchanger internal 3, then goes through a pressure reducer, 4 to reach a 5 "evaporator. Downstream of the evaporator, the fluid passes through a reservoir 6 then travels a path 3-2 of the internal exchanger 3 before returning to the compressor 1.
  • the paths 3-1 and 3-2 are located side by side and at against the current, that is to say that the input el and the output si of the path 3-1 are adjacent respectively to the output s2 and to the input e2 of the path 3-2. Under these conditions, we define for the internal exchanger an efficiency ⁇ given by equation [1]
  • T ec , T se and T sr are respectively the temperatures of the fluid at the inlet of the compressor 1 (or at the outlet s2), at the outlet of the evaporator 5 (or at the inlet e2) and at the outlet from cooler 2 (or inlet el).
  • the efficiency ⁇ is a decreasing function of the mass flow rate Q of the fluid in the loop, according to a curve of which an example is represented by the curve C 2 in Figure 1.
  • This curve extends from point A to point B corresponding respectively to the minimum and maximum flow rates that can be obtained in the loop. Between these, it only depends on the geometrical characteristics of the internal exchanger and the nature of the fluid.
  • FIG 3 which shows an air conditioning device according to the invention
  • a flow sensor 7 placed upstream of the evaporator 5 so as to measure the mass flow rate of the fluid passing through it in the liquid state
  • two temperature sensors 10 and 11 associated with respective reading blocks 12 and 13, intended to measure the temperature of the fluid respectively between the outlet of the fluid cooler 2 and the inlet el of the path 3-1 of the internal exchanger 3, and between the outlet s2 of the path 3-2 of the latter and the inlet of the compressor 1.
  • Another sensor 14, associated with a reading block 15 measures the temperature of an air flow F after it has passed through the evaporator 5 under the action of a blower 16, this air flow being intended to be sent into the cabin of the vehicle to adjust the temperature prevailing therein.
  • the temperature T sr at the outlet of the cooler 2 (or at the inlet el) and the temperature of the cooled air are sent by the blocks 12 and 15 respectively to a processing block 17 also connected to the sensor of flow 7, which calculates from these measured values - with if necessary a correction to take account of the difference between the temperature of the cooled air and the temperature T se at the outlet of the evaporator 2 (or at 1 ' input e2) - a setpoint T ec cons that the temperature T ec of the fluid should have at the input of compressor 1 (or at output s2) so that the efficiency ⁇ of the internal exchanger 3, calculated according to l 'equation [1], takes a reference value ⁇ p equal to the ordinate of point P of the curve C 1 which has the abscissa the flow rate Q p measured by the sensor 7.
  • T ec The real value of T ec , supplied by the block 13, is compared to this set value by a comparator 18. If T ec ⁇ T ec cons , this means that the actual efficiency is lower than the reference value, and therefore that the representative point of --l e efficiency on the graph of ia ⁇ Figure 11 is below the curve C x , so on one of s sections C 2 and C 3 , indicating the presence of liquid in the internal exchanger.
  • the comparator 18 ′ then generates an error signal 19 which is transmitted to a regulator 20, which acts on a control block 21 which controls the regulator 4, so as to reduce the flow rate.
  • the mass flow rate of the fluid can be determined by other means than the sensor 7.
  • the volume flow rate of the fluid in the compressor can be determined from the displacement and the speed of the latter, and the mass flow is deduced therefrom taking into account the density of the fluid, which is a function of the nature of the latter, of the temperature and of the pressure.
  • the fluid flow rate is not taken into account, and the efficiency ⁇ is compared to a reference value ⁇ m equal to the ordinate of point B.
  • the inequality ⁇ ⁇ m then means that the point representative of the efficiency is found on one of the sections C and C 3 , below the point K of the section C 2 having the abscissa ⁇ ⁇ , requiring a reduction — of the ⁇ "flow rate. If, here again, it is desired avoid or minimize - the evaporator overheating zone, the regulator will be controlled so as to maintain the efficiency at the value ⁇ m , thus achieving regulation around point K, or bringing the operating point to point B The flow corresponding to point K is very close to that corresponding to point L.
  • the invention is not limited to monitoring the efficiency of the internal exchanger as an indicator of the presence of fluid in the liquid state in the first path or of the existence of a overheating zone in the evaporator. These phenomena can be detected by other means, for example using specific sensors assigned to the internal exchanger and / or the evaporator.

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Abstract

Le détendeur (4) de la boucle de fluide réfrigérant est piloté de manière à établir l"efficacité θ de l"échangeur de chaleur interne, représentée par l"équation [1] dans laquelle Tec, Tsé et Tsr sont respectivement les températures à l"entrée du compresseur (1), à la sortie de l"évaporateur (5) et à la sortie du refroidisseur de fluide (2), à une valeur de référence de telle manière que le fluide sorte de l"évaporateur entièrement à l"état gazeux et sans surchauffe.

Description

Dispositif de climatisation de véhicule utilisant un cycle supercritique
L'invention concerne un dispositif de climatisation, notamment de l'habitacle d'un véhicule, et un procédé de commande d'une boucle de fluide réfrigérant dans un tel dispositif, ladite boucle contenant un compresseur propre à recevoir le fluide à l'état gazeux et à le comprimer, un refroidisseur de fluide propre à refroidir le fluide comprimé par le compresseur, à pression sensiblement constante, en transférant de la chaleur à un premier milieu, un détendeur propre à abaisser la pression du fluide sortant du refroidisseur de fluide en l'amenant au moins en partie à l'état liquide et un évapora- teur propre à faire passer à l'état gazeux le fluide à l'état liquide_ provenant du détendeur, à pression sensiblement constante, en prélevant de la chaleur d'un second milieu pour refroidir l'espace à climatiser, le fluide ainsi vaporisé étant ensuite aspiré par 'le compresseur, la boucle contenant en outre un échangeur de chaleur interne permettant au fluide circulant dans un premier trajet de l'échangeur interne, entre le refroidisseur de fluide et le détendeur, de céde-r de la chaleur au fluide circulant dans un second trajet de 1'échangeur interne, entre l'évaporateur et le compresseur.
Pour éviter les effets néfastes sur l'environnement des composés fluorés utilisés traditionnellement comme fluides réfrigérants dans la climatisation des véhicules automobiles, on préconise l'utilisation du dioxyde de carbone C02.
Ce composé présente une pression critique relativement basse, qui est dépassée lors de la compression du fluide par le compresseur, de sorte que le fluide est ensuite refroidi sans changement de phase par le refroidisseur de fluide qui remplace le condenseur de la boucle traditionnelle. En l'absence de changement de phase, seul l'abaissement de la température du fluide dans le refroidisseur permet une dissipation d'énergie thermique. Cette dissipation s'effec- tuant généralement dans un flux d'air atmosphérique, il est nécessaire que la température du fluide pénétrant dans le refroidisseur soit sensiblement supérieure à la température atmosphérique. C'est pourquoi on a recours à l'échangeur de chaleur interne, qui permet de réchauffer le fluide lorsqu'il circule entre l'évaporateur et le refroidisseur et de le refroidir lorsqu'il circule entre le refroidisseur et le détendeur.
L'efficacité η de l'échangeur de chaleur interne, représentée par l'équation [1]
= ±SΞ i_à [1] xsι sé
dans laquelle Tec, T et Tsr sont respectivement les tempéra- tures à l'entrée du compresseur, à la sortie de l'évaporateur et à la sortie du refroidisseur, est fonction décroissante du débit de fluide qui le traverse, selon l'équation [2] η = a.Qb [2], a et b étant des constantes caractéristiques de l'échangeur interne.
Ce qui précède n'est vrai que lorsque l'échangeur de chaleur interne reçoit de l'évaporateur du fluide entièrement à l'état gazeux. Si au contraire il en reçoit du fluide à l'état liquide, son efficacité est fortement réduite.
Le but de l'invention est d'optimiser le fonctionnement de la boucle de manière à éviter cet inconvénient.
D'autre part, pour que le flux d'air refroidi par l'évaporateur soit à une température homogène, il faut que l'évaporateur ne comporte pas de zone de surchauffe, autrement dit que le fluide se vaporise jusqu'à la fin de son trajet dans 1 'évaporateur.
Un autre but de l'invention est de satisfaire à cette condition. L'invention vise notamment un procédé du genre défini en introduction, et prévoit qu'on surveille une première condition susceptible de révéler la présence de fluide à l'état liquide dans ledit premier trajet, et qu'on réduit le débit du fluide dans la boucle lorsque ladite première condition est satisfaite.
Ce mode de régulation, basé sur un principe thermodynamique, permet une stabilisation rapide du régime de la boucle, sans oscillation. Il évite en particulier l'apparition d'un pic de froid en cas d'accélération du véhicule.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après:
- Ladite première condition consiste en ce que l'efficacitéη de l' échangeur de chaleur interne, représentée par l'équation
[ i ] :
„ _ T Aθc — T ' se r -i T 1 - ™ Z^τ~~ [ 1 ]
J- sr 1
dans laquelle Tec, T et Tsr sont respectivement les températures à l'entrée du compresseur, à la sortie de l'évaporateur et à la sortie du refroidisseur, est inférieure à une valeur de référence η0.
- On surveille en outre une seconde condition susceptible de révéler l'existence d'une zone de surchauffe dans l'évaporateur, et on augmente le débit du fluide dans la boucle lorsque ladite seconde condition est satisfaite.
- Ladite seconde condition consiste en ce que l'efficacitéη telle que définie dans la revendication 2 est supérieure ou égale à une valeur de référence η0.
- On règle le débit du fluide sensiblement à la valeur maximale compatible avec une efficacité η non inférieure à la valeur de référence. - On adopte comme valeur de référence, quelle que soit la valeur du débit, la valeur ηm prise par l'efficacité η lorsque le débit est maximal et que ledit second trajet ne contient pas de fluide à l'état liquide.
- On adopte comme valeur de référence, pour une valeur déterminée Qp du débit, la valeur ηp prise par l'efficacité η lorsque ledit second trajet ne contient pas de fluide à 1 ' état liquide.
On règle le débit en agissant sur le détendeur.
- Pour évaluer η sur la base de l'équation [1], on utilise pour l'une au moins desdites températures une valeur mesurée au- moyen d'un"capteur—en"contact thermique avec le fluide.
- Pour évaluer η sur la base de l'équation [1], on utilise pour représenter T la température d'un flux d'air ayant balayé l'évaporateur et constituant ledit second milieu.
- On compare Tec à une valeur de consigne Tec cons telle que
et on considère que η est inférieure et supérieure à la valeur de référence lorsque Tec est inférieure et supérieure à ladite valeur de consigne respectivement.
- Le compresseur est du type à cylindrée variable à commande externe.
- Le compresseur comprime le fluide jusqu'à une pression supercritique.
L'invention a également pour objet un dispositif de climatisation, notamment de l'habitacle d'un véhicule, propre à la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, comprenant une boucle de fluide réfrigérant telle que définie, des moyens de surveillance pour surveiller une première condition susceptible de révéler la présence de fluide à l'état liquide dans ledit second trajet, et optionnellement une seconde condition susceptible de révéler l'existence d'une zone de surchauffe dans l'évaporateur, et des moyens pour commander le débit du fluide dans la boucle en fonction du résultat de cette surveillance.
Le dispositif selon l'invention peut comporter au moins certaines des particularités suivantes :
10
- Les moyens de surveillance comprennent des moyens pour évaluer les températures Tëc, T et Tsr respectivement à l'entrée du compresseur, à la sortie de l'évaporateur et à la sortie du refroidisseur, des moyens pour calculer à partir de
15. celles-ci l'efficacité η de l' échangeur de chaleur interne, sur- la base-de- l'équation [1]--
20 et des moyens pour comparer l'efficacité η à une valeur de référence.
- Boucle et pour définir à partir de celui-ci ladite valeur de référence.
25
- Les moyens pour évaluer lesdites températures comprennent au moins un capteur de température en contact thermique avec le fluide.
30 - Les moyens pour évaluer la température T comprennent un capteur de température en contact thermique avec un flux d'air ayant balayé l'évaporateur.
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront 35 exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est un graphique montant la variation de l'efficacité η en fonction du débit Q du fluide, pour un échangeur de chaleur interne typique utilisable dans le procédé et dans le dispositif selon l'invention.
La figure 2 est un schéma de circuit d'une boucle de fluide réfrigérant appartenant à un dispositif selon l'invention.
La figure 3 est un schéma fonctionnel illustrant le procédé et le dispositif selon l'invention.
La figure 2 montre la structure connue d'une boucle de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile utilisant comme fluide réfrigérant le dioxyde de carbone dans un cycle thermodynamique supercritique. Un compresseur 1 comprime le fluide pour l'amener à l'état supercritique, -après quoi le " luide traverse ~un~refroidisseur de fluide 2. Le fluide sortant du refroidisseur 2 parcourt un trajet 3-1 d'un échangeur de- chaleur interne 3, puis passe par un détendeur ,4 pour parvenir à un évaporateur 5". En aval de l'évaporateur, le fluide passe par un réservoir 6 puis parcourt un trajet 3-2 de l'échangeur interne 3 avant de revenir au compresseur 1. Les trajets 3-1 et 3-2 sont situés côte à côte et à contre-courant, c'est-à-dire que l'entrée el et la sortie si du trajet 3-1 sont adjacentes respectivement à la sortie s2 et à l'entrée e2 du trajet 3-2. Dans ces conditions, on définit pour l'échangeur interne une efficacité η donnée par l'équation [1]
η = ± ec _ X sé [i]
Tsr T
dans laquelle Tec, T et Tsr sont respectivement les températures du fluide à l'entrée du compresseur 1 (ou à la sortie s2), à la sortie de l'évaporateur 5 (ou à l'entrée e2 ) et à la sortie du refroidisseur 2 (ou à l'entrée el).
On constate que, lorsque l' échangeur interne est parcouru exclusivement par du fluide à l'état gazeux, l'efficacitéη est fonction décroissante du débit massique Q du fluide dans la boucle, selon une courbe dont un exemple est représenté par la courbe C2 de la figure 1. Cette courbe s'étend d'un point A à un point B correspondant respectivement aux débits minimal et maximal pouvant être obtenus dans la boucle. Entre ceux-ci, elle dépend uniquement des caractéristiques géométriques de l' échangeur interne et de la nature du fluide.
La condition ci-dessus n'est satisfaite que si la charge thermique de la boucle est suffisante pour permettre à l'évaporateur de vaporiser intégralement le fluide jusqu'à son débit maximal. Dans le cas contraire, l'efficacité ne suit la courbe C1 que jusqu'à un point L correspondant au débit limite pouvant être vaporisé dans l'évaporateur. Au- delà de ce débit limite, l'échangeur interne reçoit de l'évaporateur du fluide à l'état liquide, ce qui fait décroître brutalement l'efficacité selon le tronçon de courbe (-2 approximativement-vertical, "suivi" d'un tronçon C3 sensiblement horizontal pour lequel l'efficacité est pratiquement nulle.
Sur la figure 3, qui représente un dispositif de climatisa- tion selon l'invention, on retrouve la boucle de la figure 1, composée des éléments 1 à 6, auxquels s'ajoutent un capteur de débit 7 placé en amont de l'évaporateur 5 de manière à mesurer le débit massique du fluide qui le traverse à l'état liquide, ainsi que deux capteurs de température 10 et 11 associés à des blocs de lecture respectifs 12 et 13, destinés à mesurer la température du fluide respectivement entre la sortie du refroidisseur de fluide 2 et l'entrée el du trajet 3-1 de l' échangeur interne 3, et entre la sortie s2 du trajet 3-2 de ce dernier et l'entrée du compresseur 1. Un autre capteur 14, associé à un bloc de lecture 15, mesure la température d'un flux d'air F après qu'il a traversé l'évaporateur 5 sous l'action d'un pulseur 16, ce flux d'air étant destiné à être envoyé dans l'habitacle du véhicule pour régler la température régnant dans celui-ci.
Selon l'invention, la température Tsr à la sortie du refroidisseur 2 (ou à l'entrée el) et la température de l'air refroidi sont envoyées par les blocs 12 et 15 respectivement à un bloc de traitement 17 également relié au capteur de débit 7, qui calcule à partir de ces valeurs mesurées - avec si nécessaire une correction pour tenir compte de l'écart entre la température de l'air refroidi et la température T à la sortie de 1 ' évaporateur 2 (ou à 1 'entrée e2 ) - une valeur de consigne Tec cons que devrait avoir la température Tec du fluide à l'entrée du compresseur 1 (ou à la sortie s2) pour que l'efficacité η de l' échangeur interne 3, calculée selon l'équation [1], prenne une valeur de référence ηp égale à l'ordonnée du point P de la courbe C1 qui a pour abscisse le débit Qp mesuré par le capteur 7. La valeur réelle de Tec, fournie par le bloc 13, est comparée à cette valeur de consigne par un comparateur 18. Si Tec < Tec cons, ceci signifie que l'efficacité réelle est inférieure à la valeur- de référence, et par conséquent que le point représentatif de --l'e ficacité sur le graphique de ia~ figure 11 se trouve au- dessous de la courbe Cx, donc sur l'un des tronçons C2 et C3, indiquant, la présence de liquide dans l' échangeur interne. Le comparateur 18' élabore alors un signai d'erreur 19 qui est transmis à un régulateur 20, lequel agit sur un bloc de commande 21 qui pilote le détendeur 4, de manière à réduire le débit.
Si au contraire Tec = Tec cons, ceci signifie que l'échangeur interne contient du fluide entièrement à l'état gazeux, et que le point représentatif de l'efficacité sur le graphique de la figure 1 se trouve sur la courbe C1. Cependant, cette égalité ne permet pas de distinguer entre les trois cas suivants : soit le point représentatif est le point L défini précédemment, soit le point représentatif est situé à gauche du point L, soit le point L n'existe pas, la charge thermique de la boucle étant suffisante pour que l' échangeur interne ne reçoive pas de liquide quel que soit le débit du fluide. Si on souhaite que l'évaporateur ne comporte pas de zone de surchauffe, ou que sa zone de surchauffe soit minimale, on peut alors commander le détendeur 4 de manière à augmenter le débit d'un petit incrément. On réalisera ainsi une régulation autour du point L s'il existe, et dans le cas contraire on stabilisera le débit à sa valeur maximale correspondant au point B, assurant une zone de surchauffe minimale. En variante, le débit massique du fluide peut être déterminé par d'autres moyens que le capteur 7. Par exemple, le débit volumique du fluide dans le compresseur peut être déterminé à partir de la cylindrée et de la vitesse de celui-ci, et le débit massique s'en déduit en tenant compte de la masse volumique du fluide, laquelle est fonction de la nature de celui-ci, de la température et de la pression.
Dans une autre variante, on ne tient pas compte du débit du fluide, et on compare l'efficacité η à une valeur de référence ηm égale à l'ordonnée du point B. L'inégalité η <ηm signifie alors que le point représentatif de l'efficacité se trouve sur l'un des tronçons C et C3, au-dessous du point K du tronçon C2 ayant pour abscisse η^, nécessitant une réduction—du~"débit. Si, ici encore, on souhaite éviter ou minimiser- -la zone- de surchauffe de l'évaporateur, on commandera le détendeur de manière à maintenir l'efficacité à la valeur ηm, réalisant ainsi une régulation autour du point K, ou amenant le point de fonctionnement au point B. Le débit correspondant au point K est très voisin de celui correspondant au point L.
Bien entendu, au lieu de calculer une valeur de consigne Tec cons en utilisant la valeur de référence de l'efficacité de l'échangeur interne, on pourrait comparer directement l'efficacité réelle, η à la valeur de référence, et produire le signal d'erreur sur la base de cette comparaison. Ces deux procédures sont strictement équivalentes.
En outre, l'invention n'est pas limitée à la surveillance de l'efficacité de l'échangeur interne en tant qu'indicateur de la présence de fluide à l'état liquide dans le premier trajet ou de l'existence d'une zone de surchauffe dans l'évaporateur. Ces phénomènes peuvent être détectés par d'autres moyens, par exemple grâce à des capteurs spécifiques affectés à l'échangeur interne et/ou à l'évaporateur.
Bien que l'invention ait été décrite en détail en relation avec l'utilisation de dioxyde de carbone, elle trouve une application avantageuse avec tout fluide réfrigérant, notamment fonctionnant selon un cycle supercritique et nécessitant un échangeur de chaleur interne.

Claims

Revendications
1. Procédé de commande d'une boucle de fluide réfrigérant dans un dispositif de climatisation, notamment de l'habitacle d'un véhicule, ladite boucle contenant un compresseur (1) propre à recevoir le fluide à l'état gazeux et à le comprimer, un refroidisseur de fluide (2) propre à refroidir le fluide comprimé par le compresseur, à pression sensiblement constante, en transférant de la chaleur à un premier milieu, un détendeur (4) propre à abaisser la pression du fluide sortant du refroidisseur de fluide en l'amenant au moins en partie à 1 'état liquide et un évaporateur ( 5 ) propre à faire passer à l'état gazeux le fluide à l'état liquide provenant du détendeur, à pression sensiblement constante, en prélevant -de- la chaleur—d'un second milieu pour refroidir l'espace à climatiser,- le fluider.ainsi vaporisé étant ensuite aspiré par le compresseur, la boucle contenant en outre un échangeur de .chaleur interne ( 3 ) .permettant au fluide circulant dans un premier trajet (3-1) de l' échangeur interne, entre le refroidisseur de fluide et le détendeur, de céder de la chaleur au fluide circulant dans un second trajet (3-2) de l'échangeur interne, entre l'évaporateur et le compresseur, caractérisé en ce qu'on surveille une première condition susceptible de révéler la présence de fluide à l'état liquide dans ledit second trajet, et qu'on réduit le débit du fluide dans la boucle lorsque ladite première condition est satisfaite.
1
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel ladite première condition consiste en ce que l'efficacité η de l'échangeur de chaleur interne, représentée par l'équation
[1]
T — T η ≈ -=2≤ SÉ [i] sr -"-se
dans laquelle Tec, T et Tsr sont respectivement les températures à l'entrée du compresseur, à la sortie de l'évaporateur et à la sortie du refroidisseur, est inférieure à une valeur de référence ηQ.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 , dans lequel on surveille en outre une seconde condition susceptible de révéler l'existence d'une zone de surchauffe dans l'évaporateur, et on augmente le débit du fluide dans la boucle lorsque ladite seconde condition est satisfaite.
4. Procédé selon la revendication 3 , dans lequel ladite seconde condition consiste en ce que l'efficacité η telle que définie dans la revendication 2 est supérieure ou égale à une valeur de référence η0.
5. Procédé selon l'une des revendications 2 et 4, dans lequel on règle le débit du fluide sensiblement à la valeur maximale compatible avec une efficacité η non inférieure à la valeur de référence.
6. Procédé selon l'une des revendications 2, 4 et 5, dans lequel on adopte comme valeur de référence, quelle que soit la valeur du débit, la valeur ηm prise par l'efficacité η lorsque le débit est maximal et que ledit second trajet ne contient pas de fluide à l'état liquide.
7. Procédé selon l'une des revendications 2, 4 et 5, dans lequel on adopte comme valeur de référence, pour une valeur déterminée Qp du débit, la valeur ηp prise par l'efficacité η lorsque ledit second trajet ne contient pas de fluide à l'état liquide.
8. Procédé selon l'une des revendications 2 et 4 à 7, dans lequel on règle le débit en agissant sur le détendeur.
9. Procédé selon l'une des revendications 2 et 4 à 8, dans lequel, pour évaluer η sur la base de l'équation [1], on utilise pour l'une au moins desdites températures une valeur mesurée au moyen d'un capteur (10, 11) en contact thermique avec le fluide.
10. Procédé selon l'une des revendications 2 et 4 à 9, dans lequel, pour évaluer η sur la base de l'équation [1], on utilise pour représenter T la température d' un flux d' air (F ) ayant balayé l ' évaporateur et constituant ledit second milieu .
11 . Procédé selon l ' une des revendications 2 et 4 à 10 , dans lequel on compare Tec à une valeur de consigne Tec cons telle que
T ec cons — T se
Tic
Tsr ~ Tsé et on considère que η est inférieure et supérieure à la valeur de référence lorsque Tec est inférieure et supérieure à ladite valeur de consigne respectivement.
-12. Procédé selon l^une des revendications précédentes, dans lequel le compresseur est -du- type - à cylindrée variable à commande externe.,
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le compresseur comprime le fluide jusqu'à une pression supercritique .
14. Dispositif de climatisation, notamment de l'habitacle d'un véhicule, propre à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une boucle de fluide réfrigérant telle que définie dans la revendication 1, des moyens de surveillance (10-15, 17) pour surveiller une première condition susceptible de révéler la présence de fluide à l'état liquide dans ledit second trajet, et option- nellement une seconde condition susceptible de révéler l'existence d'une zone de surchauffe dans l'évaporateur, et des moyens (19, 20, 21) pour commander le débit du fluide dans la boucle en fonction du résultat de cette surveillance.
15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel les moyens de surveillance comprennent des moyens (10-15) pour évaluer les températures Tec, T et Tsr respectivement à l'entrée du compresseur, à la sortie de l'évaporateur et à la sortie du refroidisseur, des moyens (17) pour calculer à partir de celles-ci l'efficacité η de l'échangeur de chaleur interne, sur la base de l'équation [1]
η = lβc " lΞé ci ] ,
1sr -1se
et des moyens pour comparer l'efficacité η à une valeur de référence.
16. Dispositif selon la revendication 15, comprenant en outre des moyens (7) pour déterminer le débit du fluide dans la boucle et pour définir à partir de celui-ci ladite valeur de référence.
17. Dispositif selon l'une des revendications 15 et 16, dans —lequel les moyens pour évaluer lesdites températures comprennent au moins un capteur de température (10, 11) en contact thermique avec le fluide.
18. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 17, dans lequel les moyens pour évaluer la température T comprennent un capteur de température (14) en contact thermique avec un flux d'air (F) ayant balayé l'évaporateur.
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