EP2199707A1 - Dispositif combiné comprenant un échangeur de chaleur et un accumulateur constitutifs d'une boucle de climatisation. - Google Patents

Dispositif combiné comprenant un échangeur de chaleur et un accumulateur constitutifs d'une boucle de climatisation. Download PDF

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Publication number
EP2199707A1
EP2199707A1 EP09177775A EP09177775A EP2199707A1 EP 2199707 A1 EP2199707 A1 EP 2199707A1 EP 09177775 A EP09177775 A EP 09177775A EP 09177775 A EP09177775 A EP 09177775A EP 2199707 A1 EP2199707 A1 EP 2199707A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combined device
low pressure
heat exchanger
internal heat
high pressure
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.)
Withdrawn
Application number
EP09177775A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jimmy Lemee
Christophe Denoual
Alain Pourmarin
Eric Goyer
Michel Meiche
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
Publication of EP2199707A1 publication Critical patent/EP2199707A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • 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
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/02—Centrifugal separation of gas, liquid or oil
    • 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
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/051—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle

Definitions

  • the present invention is in the field of air conditioning loops cooperating with a ventilation system, heating and / or air conditioning of a motor vehicle. It relates to a combined device comprising an internal heat exchanger and a participating accumulator of such a loop. It also relates to an air conditioning loop comprising such a combined device.
  • a motor vehicle is commonly equipped with a ventilation, heating and / or air conditioning system to regulate the aerothermal parameters of the air contained inside the passenger compartment of the vehicle.
  • a ventilation, heating and / or air conditioning system to regulate the aerothermal parameters of the air contained inside the passenger compartment of the vehicle.
  • Such an installation cooperates with an air conditioning loop to cool a stream of air prior to the delivery of the latter inside the passenger compartment.
  • Said loop comprises a plurality of elements inside which circulates successively a cooling fluid, such as a supercritical fluid, carbon dioxide known under the reference R744 in particular.
  • These elements comprise at least one compressor, a gas cooler, an internal heat exchanger, an expansion member, an evaporator and an accumulator.
  • the refrigerant flows from the compressor to the gas cooler, then through a "high pressure” branch of the internal heat exchanger, then to the expansion member, then through the evaporator, and then to the accumulator, and finally through a branch "low pressure" of the internal heat exchanger, to return to the compressor.
  • the compressor is intended to receive the refrigerant fluid in the gaseous state and to compress it to carry it at high pressure.
  • the gas cooler is adapted to cool the compressed refrigerant at a relatively constant pressure, giving up heat to its environment.
  • the expansion member is able to lower the pressure of the refrigerant leaving the gas cooler by bringing it at least partly in the liquid state.
  • the evaporator is itself capable of passing the coolant in the liquid state from the expansion element, at relatively constant pressure, to the gaseous state, by taking heat from said air flow which passes through the 'evaporator. The vaporized refrigerant is then sucked by the compressor.
  • the accumulator provides a separation function between a gaseous phase and a liquid phase of the refrigerant.
  • the accumulator comprises a separation zone dedicated to this function.
  • the accumulator also provides a storage function for a circulating coolant charge depending on the conditions of use of the air conditioning loop.
  • the accumulator comprises a refrigerant storage zone in the liquid state that said accumulator collects from the evaporator.
  • the accumulator consists of an enclosure housing the separation zone and the accumulation zone, the enclosure comprising a bottom wall which delimits the accumulation zone in the lower part of the enclosure.
  • the internal heat exchanger is configured in such a way that the refrigerant circulating inside the "high pressure” branch can yield the heat to the coolant flowing inside the "low pressure” branch.
  • the document JP 10019421 proposes to associate the internal heat exchanger and the accumulator in a combined device.
  • the latter comprises said enclosure which is provided with an opening closed by a cover.
  • the chamber houses the internal heat exchanger which overhangs the refrigerant storage zone in the liquid state, the heat exchanger being interposed between the separation zone and the accumulation zone, in the use position. of the combined device on the air conditioning loop.
  • the high pressure coolant from the gas cooler enters the interior of the combi device through a "high pressure” inlet through the lid to circulate within the internal heat exchanger and finally be discharged out of the combined device via a "high pressure” outlet also provided through the lid.
  • the low pressure coolant from the evaporator enters the interior of the combi device through a "low pressure" inlet still formed through the lid.
  • the refrigerant fluid at low pressure and in the liquid state tends to accumulate by gravity above the lower wall of the enclosure while the refrigerant fluid at low pressure and in the gaseous state tends to concentrate in a zone upper enclosure.
  • the latter houses a bent duct arranged in a U, a first end of which is disposed in the upper part of the enclosure to admit the refrigerant fluid at low pressure and in the gaseous state into the duct, and convey it to a second end of the conduit in communication with the internal heat exchanger. Inside the latter, the high-pressure refrigerant yields heat to the refrigerant at low pressure.
  • the refrigerant fluid at low pressure and in the gaseous state is discharged out of the internal heat exchanger and out of the combined device through a "low pressure" outlet also formed through the cover.
  • such a combined device consists of a large number of disparate parts which generates manufacturing costs that should be reduced.
  • the device as described in the document JP 10019421 does not take into account the integration of such a combined device in a motor compartment of a vehicle. It seems to be restrictive with regard to the arrangement of the air conditioning loop that the "high pressure” and “low pressure” refrigerant inlet and outlet are all provided on the same side, that is to say through the cover of the air conditioning loop. the enclosure.
  • a first object of the present invention is to provide a combined device comprising a chamber housing an internal heat exchanger and a liquid-medium refrigerant storage zone circulating through the combined device, the structural arrangement of the parts making up said device being as simple as possible, the number of these parts being as small as possible.
  • a second object of the present invention is to provide an air conditioning loop comprising such a combined device, the arrangement of the latter facilitating its integration on the air conditioning loop in certain conformations of the latter.
  • the present invention takes into account the coolant inlet or outlet disposed at each end of the device combined according to the invention. Indeed, the circuit taken by pipes carrying refrigerant in the engine compartment is dictated by the available space in the latter.
  • the connection of two pipes by end of the combined device has a significant advantage compared to a combined device according to the prior art where the four pipes are collected at the same end.
  • the device of the present invention is a combined device comprising an enclosure housing at least one internal heat exchanger and an accumulation zone. Said accumulation zone is delimited by at least one lower wall. The bottom wall is above the internal heat exchanger.
  • the enclosure comprises an upper partition and a lower partition opposite to one another, the upper partition being equipped with a “low pressure” inlet and a “high pressure” outlet while the lower partition is equipped with a “high pressure” inlet and a “low pressure” outlet.
  • the "low pressure” inlet is connected to the “low pressure” outlet via a “low pressure” circulation path that passes through the combined device, the "high pressure” inlet being connected to the "high pressure” outlet. pressure "through a" high pressure "circulation path that passes through the combined device.
  • the upper partition is preferably arranged in a top closure cover of an upper opening that comprises the enclosure, while the lower partition is arranged in a lower cover of a lower opening that also includes the enclosure.
  • the upper cover is advantageously equipped with said "low pressure” inlet and said "high pressure” outlet, while the lower cover is equipped with said "high pressure” inlet and the "low pressure” outlet.
  • the enclosure comprises a tube housing a partition of said separation zone and the internal heat exchanger, the partition wall constituting said bottom wall.
  • the enclosure comprises an upper receptacle and a lower receptacle associated head-to-toe to each other via their respective bottoms which together constitute said bottom wall.
  • the enclosure also houses a separation zone which adjoins the upper lid.
  • the accumulation zone is preferably interposed between the separation zone and the lower wall.
  • a plate is preferably interposed between the separation zone and the accumulation zone.
  • a space is advantageously provided between an edge of the plate and at least one side wall delimiting the accumulation zone.
  • the "high pressure" inlet and the “low pressure” outlet are preferably diametrically opposed to one another with respect to a longitudinal extension axis ⁇ of the combined device, this axis being the longitudinal axis of the pregnant.
  • the "high pressure” inlet, the "low pressure” outlet, the “low pressure” inlet and the “high pressure” outlet are contained in the same general extension plane P of the combined device.
  • the internal heat exchanger preferably comprises at least one flat tube wound on itself.
  • An air conditioning loop of the present invention is mainly recognizable in that said loop comprises such a combined device.
  • the accumulation zone is advantageously above the internal heat exchanger.
  • the bottom wall preferably constitutes a wall for receiving a refrigerant fluid in the liquid state from an evaporator included in said loop.
  • said "low pressure” circulation path constitutes a "low pressure” line BP of the air conditioning loop while said "high pressure” circulation path constitutes a "high pressure” line HP of the air conditioning loop.
  • a ventilation, heating and / or air conditioning equipment fitted to a motor vehicle cooperates with an air conditioning loop 1 for cooling a flow of air 2 prior to the delivery of the latter inside the passenger compartment of the vehicle.
  • the air conditioning loop 1 comprises a compressor 3, a gas cooler 4, an internal heat exchanger 5, an expansion device 6, an evaporator 7 and an accumulator 8 inside which a cooling fluid circulates, such as a supercritical fluid, carbon dioxide known under the reference R744 in particular.
  • the coolant flows from the compressor 3 to the gas cooler 4, then through a "high pressure” branch 9 of the internal heat exchanger 5, then to the expansion member 6, then to the through the evaporator 7, then to the accumulator 8, and finally through a "low pressure” branch 10 of the internal heat exchanger 5, to return to the compressor 3.
  • These provisions are intended to allow an exchange of heat between the coolant flowing at high pressure and at high temperature inside said "high pressure” branch 9 and the coolant flowing at low pressure and at low temperature inside said "low pressure” branch 10, which has the effect of improving a coefficient of performance "COP" of the air conditioning loop 1.
  • the air conditioning loop 1 comprises an HP "high pressure" line which starts at the outlet of the compressor 3 and ends at the inlet of the expansion member 6, in a direction of circulation 11 of the refrigerant fluid inside the control loop. air conditioning 1, the gas cooler 4 and the branch "high pressure" 9 of the internal heat exchanger 5 being interposed between these two points.
  • the air conditioning loop 1 also comprises a "low pressure" BP line which starts at the outlet of the expansion member 6 and ends at the inlet of the compressor 3, in the direction of circulation 11 of the refrigerant inside the loop 1, the evaporator 7, the accumulator 8 and the branch "low pressure" 10 of the internal heat exchanger 5 being interposed between these two points.
  • the accumulator 8 located downstream of the evaporator 7 in the direction of circulation 11 of the refrigerant fluid inside the air conditioning loop 1, allows the recovery of any refrigerant residue in the outgoing liquid state. of the evaporator 7.
  • the accumulator 8 also allows a separation of a gaseous phase and a liquid phase of the refrigerant leaving the evaporator 7.
  • the internal heat exchanger 5 and the accumulator 8 are associated in a combined device 12 forming a monobloc assembly jointly ensuring the functions of the internal heat exchanger 5 and the accumulator 8.
  • the combined character of said device 12 allows the internal heat exchanger 5 and the accumulator 8 to be installed simultaneously on the air conditioning loop 1, the latter forming an integrated assembly. This also has the effect of dispensing with a pipe installed in the engine compartment between the outlet of the accumulator 8 and the inlet of the branch "low pressure" 10 of the internal heat exchanger 5.
  • the combined device 12 has a "high pressure” inlet 13 through which the refrigerant from the gas cooler 4 is admitted inside the combined device 12.
  • the combined device 12 also has a “high pressure” outlet 14 to through which the high pressure refrigerant is discharged from the combined device 12 to the expansion member 6.
  • the "high pressure" inlet 13 and the “high pressure” outlet 14 are connected to each other by the intermediate of the "high pressure” branch 9.
  • the combined device 12 also has a "low pressure” inlet 15 through which refrigerant from the evaporator 7 is admitted into the combined device 12.
  • the combined device 12 finally has a “low pressure” outlet 16 through which the low pressure refrigerant is discharged from the combined device 12 to the compressor 3.
  • the "low pressure" inlet 15 and the “low pressure” outlet 16 are connected one to the other in particular via the branch "low pressure” 10 as well as a separation zone 41 and an accumulation zone 18 that includes the combined device 12.
  • the combined device 12 comprises a sealed enclosure 17 which houses the internal heat exchanger 5, the separation zone 41 between the gas phase and the liquid phase of the refrigerant leaving the evaporator 7 and the accumulation zone 18 refrigerant in the liquid state from the evaporator 7, or more particularly from the separation zone 41.
  • Said separation zone 41 preferably has a cyclonic structure in the sense that the "low pressure" inlet 15 is offset with respect to a longitudinal extension axis ⁇ of the combined device 12 to allow a tangential admission of the cooling fluid from the evaporator 7 within said separation zone 41.
  • These provisions are intended to promote separation between the gas phase and the liquid phase.
  • the accumulation zone 18 is delimited by a lower wall 42 against which the coolant in the liquid state from the evaporator 7 accumulates by gravity.
  • the "low pressure" inlet 15 being, in the position of use of the combined device 12 on the air conditioning loop 1 and / or in the operating position of the combined device 12 alone, placed above the lower wall 42, the fluid The refrigerant in the liquid state naturally falls by gravity from the "low pressure" inlet 15 to the bottom wall 42 to finally rest against it.
  • the bottom wall 42 is preferably perpendicular to the axis of longitudinal extension ⁇ of the combined device 12.
  • the bottom wall 42 is in contact with and is extended by at least one side wall 43 which extends parallel to the axis of longitudinal extension ⁇ of the combined device 12.
  • the lateral wall 43 is for example formed into a cylinder whose axis of symmetry ⁇ 'coincides with the axis of longitudinal extension ⁇ of the combined device 12.
  • the side wall 43 defines an upper opening 26 which is closed by an upper cover 25. It that the lower wall 42, the side wall 43 and the top cover 25 surround the accumulation zone 18 and the separation zone 41. In other words, the accumulation zone 18 and the separation zone 41 are jointly confined between the lower wall 42, the side wall 43 and the top cover 25.
  • the separation zone 41 is contiguous to said upper lid 25, being positioned directly below the latter.
  • the accumulation zone 18 is placed between the separation zone 41 and the bottom wall 42.
  • a plate 44 is interposed between the separation zone 41 and the accumulation zone 18, a space 45 being formed between an edge 46. of the plate 44 and the lateral wall 43 laterally delimiting the accumulation zone 18.
  • the bottom wall 42 which delimits in the lower part the accumulation zone 18, is disposed above the internal heat exchanger 5.
  • the designers of the present invention have made the choice to have the lower wall 42 of the accumulation zone 18, and therefore a fortiori the accumulation zone 18 itself, overhanging the internal heat exchanger 5, while in due to the fact that the coolant in the liquid state from the evaporator 7 concentrates by gravity inside the accumulation zone 18, a combined device according to the prior art has a built-up accumulation zone below the internal heat exchanger.
  • the terms “above”, “below”, “overhang”, “lower” and “upper” are to be understood in the position of use of the combined device 12.
  • the present invention is characterized in that the internal heat exchanger 5 is disposed below said bottom wall 42, which is covered and bathed by the cooling fluid in the liquid state, in the use position and / or in the operating position of the combined device 12.
  • the bottom wall 42 which is opposed to the top cover 25, and finds that according to the present invention, the bottom wall 42 covers the internal heat exchanger with respect to an axis vertical g symbolizing the earth's gravity, this vertical axis g being substantially parallel to said longitudinal extension axis ⁇ and said axis of symmetry ⁇ '.
  • the accumulation zone 18 overhanging or placed above the internal heat exchanger 5 is understood to be higher than the internal heat exchanger 5, along the vertical axis g corresponding to the gravity.
  • this arrangement of the accumulation zone 18 which is higher than the internal heat exchanger 5 is understood to be directly above the internal heat exchanger 5, that is to say contained in a volume defined by the side wall 43 of the combined device 12 according to the invention and above the latter.
  • a "low pressure" circulation path 36 and a "high pressure” circulation path 35 in particular pipes capable of transporting the refrigerant, are reduced to the maximum, to avoid overweight and overcrowding. Such pipes are also straight, which reduces the pressure drops inside the combined device 12 according to the invention. More particularly, said paths 35,36 do not include any angled duct that is highly detrimental to a smooth and homogeneous flow of the refrigerant fluid.
  • a "high pressure" circulation path 35 passes through the combined device 12 parallel to the axis of longitudinal extension ⁇ of the latter from one end to the other (outside the "high pressure” branch 9 of the internal heat exchanger 5).
  • the refrigerant fluid comprises oil to improve the durability of the compressor 3
  • the fact that the accumulation zone 18 overhangs the internal heat exchanger 5 facilitates the reintegration of oil by gravity to the compressor. inside the "low pressure" branch 10 of the internal heat exchanger 5.
  • the internal heat exchanger 5 consists for example of a flat tube wound on itself, preferably around the longitudinal extension axis ⁇ of the combined device 12, the flat tube housing microchannels for the passage of the refrigerant fluid at high pressure, an interstitial space being formed between turns of the flat tube wound to allow passage between these turns of the refrigerant fluid at low pressure.
  • the internal heat exchanger 5 is for example still composed of two flat tubes wound around the longitudinal extension axis ⁇ of the combined device 12 so that the respective turns formed by said tubes are interlocked with one another. 'other.
  • the internal heat exchanger 5 comprises three flat tubes wound spirally, the first tube placed between the two other tubes or sandwiched between these two tubes is the tube participating in the high pressure circuit while the other two tubes are traversed by the refrigerant fluid at low pressure.
  • the top cover 25 constitutes a preferred embodiment of an upper partition 19 of the enclosure 17.
  • a lower cover 27 constitutes a preferred embodiment of a lower partition 20 of the enclosure 17, said lower cover 27 equipping a lower opening 28 of the enclosure 17.
  • the upper partition 19 and the lower partition 20 are opposed to each other, that is to say disposed at two opposite ends of the enclosure 17, the latter preferably being cylindrical and elongated.
  • the upper partition 19 is equipped with the "low pressure" inlet 15 of the refrigerant inside the combined device 12 and the "high pressure” outlet 14 of the refrigerant fluid from the combined device 12.
  • the lower partition 20 is equipped of the "high pressure" inlet 13 of the refrigerant inside the combined device 12 and the "low pressure” outlet 16 of the refrigerant fluid from the combined device 12.
  • the top cover 25 is equipped with the "low pressure” inlet 15 of the refrigerant inside the combined device 12 and the "high pressure” outlet 14 of the refrigerant fluid. of the combined device 12 while the lower cover 27 is equipped with the "high pressure” inlet 13 of the refrigerant inside the combined device 12 and the "low pressure" outlet 16 of the refrigerant fluid from the combined device 12.
  • the combined device 12 is capable of being fluidly connected to the air conditioning loop 1 via the upper and lower partitions 19, and according to the said preferred embodiment by means of the upper covers 25 and It follows that the connections between the combined device 12 and on the one hand the compressor 3 and on the other hand the gas cooler 4 are made via conduits connected to the lower cover 27 while the connections between the device 12 and on the one hand the evaporator 7 and on the other hand the expansion member 6 are made via conduits connected to the top cover 25.
  • Such arrangements facilitate the integration of the combined device 12 on the air conditioning loop 1, and therefore its integration into the engine compartment of the motor vehicle.
  • the "high pressure” inlet 13 and the “low pressure” outlet 16 are arranged diametrically opposite one another relative to the longitudinal extension axis ⁇ of the combined device 12. More particularly, the "high pressure" inlet 13, the “low pressure” outlet 16, the “low pressure” inlet 15 and the “high pressure” outlet 14 are contained in the same longitudinal extension plane P of the combined device 12, such as the plan of Figures 2 and 3 .
  • the diametrically opposite placement makes it possible to free up maximum space to house the connectors of the air conditioning loop ducts.
  • the enclosure 17 takes the form of a cylindrical tube 29 and elongated along the axis of longitudinal extension ⁇ , that is to say whose length is greater than its diameter.
  • the tube 29 houses a partition wall 30 of the accumulation zone 18 and the internal heat exchanger 5.
  • the partition wall 30 constitutes the bottom wall 42, that is to say a bottom receiving the refrigerant fluid in the liquid state above which the latter accumulates.
  • This partition wall 30 is sealed inside the tube 29 so as to prevent any flow of refrigerant from the accumulation zone 18 to the internal heat exchanger 5 under the effect of gravity.
  • the enclosure 17 comprises an upper receptacle 31 and a lower receptacle 32 which are associated head to foot to each other via their respective bottom 33,34.
  • the bottom 33 of the upper receptacle 31 constitutes the bottom wall 42 receiving liquid refrigerant in the liquid state above which it accumulates.
  • the bottom 33 of the upper receptacle 31 overhangs the internal heat exchanger 5.
  • a device 37 for recovering an oil carried by the refrigerant equips the "low pressure" circulation path 36 to facilitate the reintegration of oil upstream of the "low pressure" branch 10 of the internal heat exchanger 5.
  • the accumulation zone 18 is further provided with a desiccant material 38 for drying the coolant at low pressure.
  • the accumulation zone is for example still provided with an oil filter 40 to retain impurities carried by the latter.

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif combiné (12) comprenant une enceinte (17) logeant au moins un échangeur de chaleur interne (5) et une zone d'accumulation (18). La zone d'accumulation (18) est délimitée par au moins une paroi inférieure (42). La paroi inférieure (42) est au-dessus de l'échangeur de chaleur interne (5).

Description

    Domaine technique de l'invention.
  • La présente invention est du domaine des boucles de climatisation coopérant avec une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile. Elle a pour objet un dispositif combiné comprenant un échangeur de chaleur interne et un accumulateur participant d'une telle boucle. Elle a aussi pour objet une boucle de climatisation comprenant un tel dispositif combiné.
    • Etat de la technique.
  • Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour réguler les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Une telle installation coopère avec une boucle de climatisation pour refroidir un flux d'air préalablement à la délivrance de ce dernier à l'intérieur de l'habitacle. Ladite boucle comprend une pluralité d'éléments à l'intérieur desquels circule successivement un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide supercritique, dioxyde de carbone connu sous la référence R744 notamment. Ces éléments comprennent au moins un compresseur, un refroidisseur de gaz, un échangeur de chaleur interne, un organe de détente, un évaporateur et un accumulateur.
  • Le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur vers le refroidisseur de gaz, puis au travers d'une branche « haute pression » de l'échangeur de chaleur interne, puis vers l'organe de détente, ensuite au travers de l'évaporateur, puis vers l'accumulateur, et enfin au travers d'une branche « basse pression » de l'échangeur de chaleur interne, pour retourner au compresseur.
  • Le compresseur est destiné à recevoir le fluide réfrigérant à l'état gazeux et à le comprimer pour le porter à haute pression. Le refroidisseur de gaz est apte à refroidir le fluide réfrigérant comprimé, à pression relativement constante, en cédant de la chaleur à son environnement. L'organe de détente est à même d'abaisser la pression du fluide réfrigérant sortant du refroidisseur de gaz en l'amenant au moins en partie à l'état liquide. L'évaporateur est quant à lui propre à faire passer à l'état gazeux le fluide réfrigérant à l'état liquide provenant de l'organe de détente, à pression relativement constante, en prélevant de la chaleur audit flux d'air qui traverse l'évaporateur. Le fluide réfrigérant vaporisé est ensuite aspiré par le compresseur. Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant est à haute pression à l'intérieur de la branche « haute pression » de l'échangeur de chaleur interne tandis qu'il est à basse pression à l'intérieur de la branche « basse pression » de l'échangeur de chaleur interne.
  • L'accumulateur assure une fonction de séparation entre une phase gazeuse et une phase liquide du fluide réfrigérant. A cette fin, l'accumulateur comporte une zone de séparation dédiée à cette fonction. L'accumulateur assure aussi une fonction de stockage d'une charge circulante de fluide réfrigérant en fonction des conditions d'utilisation de la boucle de climatisation. Pour cela, l'accumulateur comporte une zone d'accumulation du fluide réfrigérant à l'état liquide que ledit accumulateur recueille en provenance de l'évaporateur. Dans sa généralité, l'accumulateur est constitué d'une enceinte logeant la zone de séparation et la zone d'accumulation, l'enceinte comprenant une paroi inférieure qui délimite la zone d'accumulation en partie basse de l'enceinte. Ainsi, le fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance de l'évaporateur se sépare en phase gazeuse et en phase liquide, cette dernière venant s'accumuler par gravité au-dessus de la paroi inférieure, à l'intérieur de la zone d'accumulation.
  • L'échangeur de chaleur interne est configuré de manière à ce que le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la branche « haute pression » puisse céder de la chaleur au fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la branche « basse pression ».
  • Le document JP 10019421 (NIPPON SOKEN ; DENSO CORP) propose d'associer l'échangeur de chaleur interne et l'accumulateur en un dispositif combiné. Dans sa généralité, ce dernier comprend ladite enceinte qui est pourvue d'une ouverture obturée par un couvercle. L'enceinte loge l'échangeur de chaleur interne qui surplombe la zone d'accumulation de fluide réfrigérant à l'état liquide, l'échangeur de chaleur étant interposé entre la zone de séparation et la zone d'accumulation, en position d'utilisation du dispositif combiné sur la boucle de climatisation.
  • Le fluide réfrigérant à haute pression en provenance du refroidisseur de gaz pénètre à l'intérieur du dispositif combiné par l'intermédiaire d'une entrée « haute pression » ménagée à travers le couvercle pour circuler à l'intérieur de l'échangeur de chaleur interne et finalement être évacué hors du dispositif combiné par l'intermédiaire d'une sortie « haute pression » également ménagée à travers le couvercle.
  • Le fluide réfrigérant à basse pression en provenance de l'évaporateur pénètre à l'intérieur du dispositif combiné par l'intermédiaire d'une entrée « basse pression » encore ménagée à travers le couvercle. Le fluide réfrigérant à basse pression et à l'état liquide tend à s'accumuler par gravité au dessus de la paroi inférieure de l'enceinte tandis que le fluide réfrigérant à basse pression et à l'état gazeux tend à se concentrer en une zone supérieure de l'enceinte. Cette dernière loge un conduit coudé agencé en U, dont une première extrémité est disposée en partie supérieure de l'enceinte pour admettre à l'intérieur du conduit le fluide réfrigérant à basse pression et à l'état gazeux, et le véhiculer jusqu'à une deuxième extrémité du conduit en communication avec l'échangeur de chaleur interne. A l'intérieur de ce dernier, le fluide réfrigérant à haute pression cède de la chaleur au fluide réfrigérant à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression et à l'état gazeux est évacué hors de l'échangeur de chaleur interne et hors du dispositif combiné à travers une sortie « basse pression » elle aussi encore ménagée à travers le couvercle.
  • Un tel dispositif combiné présente des inconvénients au regard d'une complexité structurelle excessive qui mérite d'être simplifiée.
  • Plus particulièrement, un tel dispositif combiné est constitué d'un nombre conséquent de pièces disparates ce qui engendre des coûts de fabrication qu'il convient de réduire.
  • Enfin, le dispositif tel que décrit dans le document JP 10019421 ne prend pas en compte l'intégration d'un tel dispositif combiné dans un compartiment moteur d'un véhicule. Il apparaît contraignant au regard de l'agencement de la boucle de climatisation que les entrées et sorties « haute pression » et « basse pression » de fluide réfrigérant soient toutes ménagées du même côté, c'est-à-dire à travers le couvercle de l'enceinte.
    • Objet de l'invention.
  • Un premier but de la présente invention est de proposer un dispositif combiné comprenant une enceinte logeant un échangeur de chaleur interne et une zone d'accumulation d'un fluide réfrigérant à l'état liquide circulant à travers le dispositif combiné, l'agencement structurel des pièces qui composent ledit dispositif étant le plus simple possible, le nombre de ces pièces étant le plus réduit possible.
  • Un second but de la présente invention est de proposer une boucle de climatisation comprenant un tel dispositif combiné, l'agencement de ce dernier facilitant son intégration sur la boucle de climatisation dans certaines conformations de cette dernière. La présente invention prend en compte les entrées ou sorties de fluide réfrigérant disposées à chaque extrémité du dispositif combiné selon l'invention. En effet, le circuit emprunté par des conduites véhiculant le fluide réfrigérant dans le compartiment moteur est dicté par la place disponible dans ce dernier. La connexion de deux conduites par extrémité du dispositif combiné présente un avantage important comparé à un dispositif combiné selon l'art antérieur où les quatre conduites sont rassemblées à une même extrémité.
  • Le dispositif de la présente invention est un dispositif combiné comprenant une enceinte logeant au moins un échangeur de chaleur interne et une zone d'accumulation. Ladite zone d'accumulation est délimitée par au moins une paroi inférieure. La paroi inférieure est au-dessus de l'échangeur de chaleur interne.
  • De préférence, l'enceinte comporte une cloison supérieure et une cloison inférieure opposée l'une à l'autre, la cloison supérieure étant équipée d'une entrée « basse pression » et d'une sortie « haute pression » tandis que la cloison inférieure est équipée d'une entrée « haute pression » et d'une sortie « basse pression ». L'entrée « basse pression » est reliée à la sortie « basse pression » par l'intermédiaire d'un chemin de circulation « basse pression » qui traverse le dispositif combiné, l'entrée « haute pression » étant reliée à la sortie « haute pression » par l'intermédiaire d'un chemin de circulation « haute pression » qui traverse le dispositif combiné.
  • La cloison supérieure est préférentiellement agencée en un couvercle supérieur d'obturation d'une ouverture supérieure que comporte l'enceinte, tandis que la cloison inférieure est agencée en un couvercle inférieur d'obturation d'une ouverture inférieure que comporte également l'enceinte.
  • Le couvercle supérieur est avantageusement équipé de ladite entrée « basse pression » et de ladite sortie « haute pression » tandis que le couvercle inférieur est équipé de ladite entrée « haute pression » et de la sortie « basse pression ».
  • Selon une première variante de réalisation, l'enceinte comprend un tube logeant une cloison de séparation de ladite zone d'accumulation et de l'échangeur de chaleur interne, la cloison de séparation constituant ladite paroi inférieure.
  • Selon une deuxième variante de réalisation, l'enceinte comprend un réceptacle supérieur et un réceptacle inférieur associés tête-bêche l'un à l'autre par l'intermédiaire de leurs fonds respectifs qui constituent conjointement ladite paroi inférieure.
  • De préférence, l'enceinte loge également une zone de séparation qui jouxte le couvercle supérieur.
  • La zone d'accumulation est préférentiellement interposée entre la zone de séparation et la paroi inférieure.
  • Une plaque est préférentiellement interposée entre la zone de séparation et la zone d'accumulation.
  • Un espace est avantageusement ménagé entre un bord de la plaque et au moins une paroi latérale délimitant la zone d'accumulation.
  • L'entrée « haute pression » et la sortie « basse pression » sont de préférence diamétralement opposées l'une à l'autre par rapport à un axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné, cette axe étant l'axe longitudinal de l'enceinte.
  • De préférence, l'entrée « haute pression », la sortie « basse pression », l'entrée « basse pression » et la sortie « haute pression » sont contenues dans un même plan P d'extension générale du dispositif combiné.
  • L'échangeur de chaleur interne comprend de préférence au moins un tube plat enroulé sur lui-même.
  • Une boucle de climatisation de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que ladite boucle comprend un tel dispositif combiné.
  • En position d'utilisation du dispositif combiné sur la boucle de climatisation, la zone d'accumulation est avantageusement au-dessus de l'échangeur de chaleur interne.
  • La paroi inférieure constitue préférentiellement une paroi de réception d'un fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance d'un évaporateur que comporte ladite boucle.
  • De préférence, ledit chemin de circulation « basse pression » est constitutif d'une ligne « basse pression » BP de la boucle de climatisation tandis que ledit chemin de circulation « haute pression » est constitutif d'une ligne « haute pression » HP de la boucle de climatisation.
    • Description des figures.
  • La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lecture de la description qui va être faite de variantes de réalisation en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles :
    • La fig.1 est une illustration schématique d'une boucle de climatisation comprenant un dispositif combiné selon la présente invention.
    • Les fig.2 et fig.3 sont des illustrations schématiques en coupe longitudinale de variantes respectives de réalisation du dispositif combiné représenté sur la figure précédente.
  • Sur la fig.1, une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation équipant un véhicule automobile coopère avec une boucle de climatisation 1 pour refroidir un flux d'air 2 préalablement à la délivrance de ce dernier à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. La boucle de climatisation 1 comprend un compresseur 3, un refroidisseur de gaz 4, un échangeur de chaleur interne 5, un organe de détente 6, un évaporateur 7 et un accumulateur 8 à l'intérieur desquels circule un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide supercritique, dioxyde de carbone connu sous la référence R744 notamment. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur 3 vers le refroidisseur de gaz 4, puis au travers d'une branche « haute pression » 9 de l'échangeur de chaleur interne 5, puis vers l'organe de détente 6, ensuite au travers de l'évaporateur 7, puis vers l'accumulateur 8, et enfin au travers d'une branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5, pour retourner au compresseur 3. Ces dispositions visent à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant à haute pression et à haute température à l'intérieur de ladite branche « haute pression » 9 et le fluide réfrigérant circulant à basse pression et à basse température à l'intérieur de ladite branche « basse pression » 10, ce qui a pour conséquence d'améliorer un coefficient de performance « COP » de la boucle de climatisation 1.
  • La boucle de climatisation 1 comprend une ligne « haute pression » HP qui débute en sortie du compresseur 3 et se termine en entrée de l'organe de détente 6, selon un sens de circulation 11 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation 1, le refroidisseur de gaz 4 et la branche « haute pression » 9 de l'échangeur de chaleur interne 5 étant interposés entre ces deux points.
  • La boucle de climatisation 1 comprend aussi une ligne « basse pression » BP qui débute en sortie de l'organe de détente 6 et se termine en entrée du compresseur 3, selon le sens de circulation 11 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation 1, l'évaporateur 7, l'accumulateur 8 et la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5 étant interposés entre ces deux points.
  • L'accumulateur 8, situé en aval de l'évaporateur 7 selon le sens de circulation 11 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation 1, permet la récupération d'un éventuel reliquat de fluide réfrigérant à l'état liquide sortant de l'évaporateur 7. L'accumulateur 8 permet également une séparation d'une phase gazeuse et d'une phase liquide du fluide réfrigérant sortant de l'évaporateur 7.
  • L'échangeur de chaleur interne 5 et l'accumulateur 8 sont associés en un dispositif combiné 12 formant un ensemble monobloc assurant conjointement les fonctions de l'échangeur de chaleur interne 5 et de l'accumulateur 8. Le caractère combiné dudit dispositif 12 permet à l'échangeur de chaleur interne 5 et à l'accumulateur 8 d'être installés simultanément sur la boucle de climatisation 1, ces derniers formant un ensemble intégré. Ceci a aussi pour effet de se dispenser d'une conduite installée dans le compartiment moteur entre la sortie de l'accumulateur 8 et l'entrée de la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5.
  • Le dispositif combiné 12 comporte une entrée « haute pression » 13 à travers laquelle le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur de gaz 4 est admis à l'intérieur du dispositif combiné 12. Le dispositif combiné 12 comporte aussi une sortie « haute pression » 14 à travers laquelle le fluide réfrigérant à haute pression est évacué hors du dispositif combiné 12 vers l'organe de détente 6. L'entrée « haute pression » 13 et la sortie « haute pression » 14 sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de la branche « haute pression » 9.
  • Le dispositif combiné 12 comporte aussi une entrée « basse pression » 15 à travers laquelle le fluide réfrigérant en provenance de l'évaporateur 7 est admis à l'intérieur du dispositif combiné 12. Le dispositif combiné 12 comporte enfin une sortie « basse pression » 16 à travers laquelle le fluide réfrigérant à basse pression est évacué hors du dispositif combiné 12 vers le compresseur 3. L'entrée « basse pression » 15 et la sortie « basse pression » 16 sont reliées l'une à l'autre notamment par l'intermédiaire de la branche « basse pression » 10 ainsi que par une zone de séparation 41 et une zone d'accumulation 18 que comporte le dispositif combiné 12.
  • Sur les fig.2 et fig.3, le dispositif combiné 12 comprend une enceinte étanche 17 qui loge l'échangeur de chaleur interne 5, la zone de séparation 41 entre la phase gazeuse et la phase liquide du fluide réfrigérant sortant de l'évaporateur 7 ainsi que la zone d'accumulation 18 du fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance de l'évaporateur 7, ou plus particulièrement en provenance de la zone de séparation 41.
  • Ladite zone de séparation 41 présente préférentiellement une structure cyclonique dans le sens où l'entrée « basse pression » 15 est décalée par rapport à un axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12 pour permettre une admission tangentielle du fluide réfrigérant en provenance de l'évaporateur 7 à l'intérieur de ladite zone de séparation 41. Ces dispositions visent à favoriser la séparation entre la phase gazeuse et la phase liquide.
  • La zone d'accumulation 18 est délimitée par une paroi inférieure 42 contre laquelle le fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance de l'évaporateur 7 vient s'accumuler par gravité. L'entrée « basse pression » 15 étant, en position d'utilisation du dispositif combiné 12 sur la boucle de climatisation 1 et/ou en position de fonctionnement du dispositif combiné 12 seul, placée au-dessus de la paroi inférieure 42, le fluide réfrigérant à l'état liquide chute naturellement par gravité depuis l'entrée « basse pression » 15 vers la paroi inférieure 42 pour finalement reposer contre cette dernière.
  • La paroi inférieure 42 est préférentiellement perpendiculaire à l'axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12. La paroi inférieure 42 est en contact avec, et est prolongé par au moins une paroi latérale 43 qui s'étend parallèlement à l'axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12. La paroi latérale 43 est par exemple conformée en un cylindre dont un axe de symétrie Δ' est confondu avec l'axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12. La paroi latérale 43 délimite une ouverture supérieure 26 qui est obturée par un couvercle supérieur 25. Il en ressort que la paroi inférieure 42, la paroi latérale 43 et le couvercle supérieur 25 enveloppent la zone d'accumulation 18 et la zone de séparation 41. Autrement dit, la zone d'accumulation 18 et la zone de séparation 41 sont conjointement confinées entre la paroi inférieure 42, la paroi latérale 43 et le couvercle supérieur 25.
  • La zone de séparation 41 est contigüe audit couvercle supérieur 25, en étant positionnée directement en-dessous de ce dernier. Ainsi, la zone d'accumulation 18 est placée entre la zone de séparation 41 et la paroi inférieure 42. Une plaque 44 est interposée entre la zone de séparation 41 et la zone d'accumulation 18, un espace 45 étant ménagé entre un bord 46 de la plaque 44 et la paroi latérale 43 délimitant latéralement la zone d'accumulation 18.
  • Selon la présente invention, la paroi inférieure 42, qui délimite en partie basse la zone d'accumulation 18, est disposée au-dessus de l'échangeur de chaleur interne 5. A l'encontre des habitudes prises dans le domaine, les concepteurs de la présente invention ont fait le choix de disposer la paroi inférieure 42 de la zone d'accumulation 18, et donc a fortiori la zone d'accumulation 18 elle-même, en surplomb de l'échangeur de chaleur interne 5, alors qu'en raison du fait que le fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance de l'évaporateur 7 se concentre par gravité à l'intérieur de la zone d'accumulation 18, un dispositif combiné selon l'art antérieur comporte une zone d'accumulation placée en-dessous de l'échangeur de chaleur interne. Les termes « au-dessus », « en-dessous », « surplomb », « inférieur » et « supérieur » sont à comprendre en position d'utilisation du dispositif combiné 12. Cette position d'utilisation peut aisément s'apprécier de part l'installation du dispositif combiné 12 selon l'invention dans la boucle de climatisation 1 du véhicule. Cette position d'utilisation peut néanmoins tout aussi aisément s'apprécier avec le dispositif combiné 12 seul, c'est-à-dire indépendamment de son installation dans la boucle de climatisation 1, pour autant que son fonctionnement apparaisse réaliste. Dans ce cas, et à partir de l'identification aisée de la paroi inférieure 42 de la zone d'accumulation 18, la présente invention se caractérise par le fait que l'échangeur de chaleur interne 5 est disposé en-dessous de ladite paroi inférieure 42, qui est recouverte et baignée par le fluide réfrigérant à l'état liquide, en position d'utilisation et/ou en position de fonctionnement du dispositif combiné 12.
  • L'homme du métier étant apte non seulement à identifier la zone d'accumulation 18 d'un dispositif combiné 12 mais aussi à reconnaître le couvercle supérieur 25 qui délimite la zone d'accumulation 18 et qui est pourvu de l'entrée « basse pression » 15 de fluide réfrigérant, le même homme du métier discerne aisément la paroi inférieure 42, qui est opposée au couvercle supérieur 25, et constate que selon la présente invention, la paroi inférieure 42 recouvre l'échangeur de chaleur interne par rapport à un axe vertical g symbolisant la gravité terrestre, cet axe vertical g étant sensiblement parallèle audit axe d'extension longitudinale Δ et audit axe de symétrie Δ'.
  • La zone d'accumulation 18 surplombant ou placée au-dessus de l'échangeur de chaleur interne 5 s'entend comme étant plus haute que l'échangeur de chaleur interne 5, selon l'axe vertical g correspondant à la gravité.
  • De manière avantageuse, cette disposition de la zone d'accumulation 18 plus élevée que l'échangeur de chaleur interne 5 s'entend comme directement au-dessus de l'échangeur de chaleur interne 5, c'est-à-dire contenu dans un volume délimité par la paroi latérale 43 du dispositif combiné 12 selon l'invention et au-dessus de ce dernier.
  • Ces dispositions sont telles que des composants internes délimitant un chemin de circulation « basse pression » 36 et un chemin de circulation « haute pression » 35, en particulier des canalisations propres à transporter le fluide réfrigérant, sont réduites au maximum, pour éviter un surpoids et un encombrement excessif. De telles canalisations sont aussi rectilignes ce qui diminue les pertes de charge à l'intérieur du dispositif combiné 12 selon l'invention. Plus particulièrement, les dits chemins 35,36 ne comportent aucun conduit coudé fortement préjudiciable à un écoulement régulier et homogène du fluide réfrigérant. Par exemple, un chemin de circulation « haute pression » 35 traverse le dispositif combiné 12 parallèlement à l'axe d'extension longitudinale Δ de ce dernier d'une extrémité à l'autre (en dehors de la branche « haute pression » 9 de l'échangeur de chaleur interne 5). Enfin, dans le cas courant où le fluide réfrigérant comporte de l'huile pour améliorer la pérennité du compresseur 3, le fait que la zone d'accumulation 18 surplombe l'échangeur de chaleur interne 5 facilite la réintégration d'huile par gravité à l'intérieur de la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5.
  • L'échangeur de chaleur interne 5 est par exemple constitué d'un tube plat enroulé sur lui-même, préférentiellement autour de l'axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12, le tube plat logeant des micro-canaux pour le passage du fluide réfrigérant à haute pression, un espace interstitiel étant ménagé entre des spires du tube plat enroulé pour permettre un passage entre ces spires du fluide réfrigérant à basse pression.
  • L'échangeur de chaleur interne 5 est par exemple encore constitué de deux tubes plats enroulés autour de l'axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12 de manière à ce que les spires respectives formées par lesdits tubes soient imbriquées l'une dans l'autre. Dans une autre variante, l'échangeur de chaleur interne 5 comporte trois tubes plats enroulés en spiral, le premier tube placé entre les deux autres tubes ou pris en sandwich entre ces deux tubes est le tube participant au circuit haute pression alors que les deux autres tubes sont parcourus par le fluide réfrigérant à basse pression.
  • Le couvercle supérieur 25 constitue une forme préférée de réalisation d'une cloison supérieure 19 de l'enceinte 17. De même, un couvercle inférieur 27 constitue une forme préférée de réalisation d'une cloison inférieure 20 de l'enceinte 17, ledit couvercle inférieur 27 équipant une ouverture inférieure 28 de l'enceinte 17.
  • La cloison supérieure 19 et la cloison inférieure 20 sont opposées l'une à l'autre, c'est-à-dire disposées à deux extrémités opposées de l'enceinte 17, cette dernière étant préférentiellement de forme cylindrique et allongée. La cloison supérieure 19 est équipée de l'entrée « basse pression » 15 du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif combiné 12 et de la sortie « haute pression » 14 du fluide réfrigérant hors du dispositif combiné 12. La cloison inférieure 20 est équipée de l'entrée « haute pression » 13 du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif combiné 12 et de la sortie « basse pression » 16 du fluide réfrigérant hors du dispositif combiné 12.
  • Selon la forme préférée de réalisation décrite ci-dessus, le couvercle supérieur 25 est équipé de l'entrée « basse pression » 15 du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif combiné 12 et de la sortie « haute pression » 14 du fluide réfrigérant hors du dispositif combiné 12 tandis que le couvercle inférieur 27 est équipée de l'entrée « haute pression » 13 du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif combiné 12 et de la sortie « basse pression » 16 du fluide réfrigérant hors du dispositif combiné 12.
  • Ces dispositions sont telles que le dispositif combiné 12 est susceptible d'être relié fluidiquement à la boucle de climatisation 1 par l'intermédiaire des cloisons supérieure 19 et inférieure 20, et selon ladite forme préférée de réalisation par l'intermédiaire des couvercles supérieur 25 et inférieur 27. Il en résulte que les liaisons entre le dispositif combiné 12 et d'une part le compresseur 3 et d'autre part le refroidisseur de gaz 4 sont réalisées par l'intermédiaire de conduites branchées sur le couvercle inférieur 27 tandis que les liaisons entre le dispositif combiné 12 et d'une part l'évaporateur 7 et d'autre part l'organe de détente 6 sont réalisées par l'intermédiaire de conduites branchées sur le couvercle supérieur 25. De telles dispositions facilitent l'intégration du dispositif combiné 12 sur la boucle de climatisation 1, et par conséquent son intégration dans le compartiment moteur du véhicule automobile.
  • L'entrée « haute pression » 13 et la sortie « basse pression » 16 sont ménagées de manière diamétralement opposées l'une à l'autre par rapport à l'axe d'extension longitudinale Δ du dispositif combiné 12. Plus particulièrement, l'entrée « haute pression » 13, la sortie « basse pression » 16, l'entrée « basse pression » 15 et la sortie « haute pression » 14 sont contenues dans un même plan P d'extension longitudinale du dispositif combiné 12, tel que le plan des figures 2 et 3. Le placement diamétralement opposé permet de dégager un maximum de place pour loger les connecteurs des conduites de la boucle de climatisation.
  • Selon une première variante de réalisation illustrée sur la fig.2, l'enceinte 17 prend la forme d'un tube 29 cylindrique et allongé selon l'axe d'extension longitudinale Δ, c'est-à-dire dont la longueur est plus importante que son diamètre. Le tube 29 loge une cloison de séparation 30 de la zone d'accumulation 18 et de l'échangeur de chaleur interne 5. Dans ce cas, la cloison de séparation 30 constitue la paroi inférieure 42 c'est à dire un fond de réception du fluide réfrigérant à l'état liquide au-dessus de laquelle ce dernier s'accumule. Cette cloison de séparation 30 est montée étanche à l'intérieur du tube 29 de manière à interdire tout écoulement du fluide réfrigérant depuis la zone d'accumulation 18 vers l'échangeur de chaleur interne 5 sous l'effet de la gravité.
  • Selon une deuxième variante de réalisation illustrée sur la fig.3, l'enceinte 17 comprend un réceptacle supérieur 31 et un réceptacle inférieur 32 qui sont associés tête-bêche l'un à l'autre par l'intermédiaire de leur fond respectif 33,34. Dans ce cas, le fond 33 du réceptacle supérieur 31 constitue la paroi inférieure 42 de réception du fluide réfrigérant à l'état liquide au-dessus de laquelle ce dernier s'accumule. Le fond 33 du réceptacle supérieur 31 surplombe l'échangeur de chaleur interne 5. L'avantage d'une telle solution réside dans la faculté de fabriquer un réceptacle supérieur 31 et un réceptacle inférieur 32 identiques de sorte à standardiser les pièces utilisées dans le dispositif combiné 12 selon l'invention.
  • Un dispositif de récupération 37 d'une huile véhiculée par le fluide réfrigérant équipe le chemin de circulation « basse pression » 36 pour faciliter la réintégration d'huile en amont de la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5.
  • La zone d'accumulation 18 est en outre pourvue d'un matériau dessicant 38 pour assécher le fluide réfrigérant à basse pression. La zone d'accumulation est par exemple encore pourvue d'un filtre à huile 40 pour retenir des impuretés véhiculées par cette dernière.

Claims (15)

  1. Dispositif combiné (12) comprenant une enceinte (17) logeant au moins un échangeur de chaleur interne (5) et une zone d'accumulation (18), ladite zone d'accumulation (18) étant délimitée par au moins une paroi inférieure (42), caractérisé en ce que la paroi inférieure (42) est au-dessus de l'échangeur de chaleur interne (5).
  2. Dispositif combiné (12) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'enceinte (17) comporte une cloison supérieure (19) et une cloison inférieure (20) opposée l'une à l'autre, la cloison supérieure (19) étant équipée d'une entrée « basse pression» (15) et d'une sortie « haute pression » (14) tandis que la cloison inférieure (20) est équipée d'une entrée « haute pression» (13) et d'une sortie « basse pression» (16), l'entrée « basse pression » (15) étant reliée à la sortie « basse pression » (16) par l'intermédiaire d'un chemin de circulation « basse pression » (36) qui traverse le dispositif combiné (12), l'entrée « haute pression» (13) étant reliée à la sortie « haute pression » (14) par l'intermédiaire d'un chemin de circulation « haute pression » (37) qui traverse le dispositif combiné (12)
  3. Dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cloison supérieure (19) est agencée en un couvercle supérieur (25) d'obturation d'une ouverture supérieure (26) que comporte l'enceinte (17), tandis que la cloison inférieure (20) est agencée en un couvercle inférieur (27) d'obturation d'une ouverture inférieure (28) que comporte également l'enceinte (17).
  4. Dispositif combiné (12) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le couvercle supérieur (25) est équipé de ladite entrée « basse pression » (15) et de ladite sortie « haute pression » (14) tandis que le couvercle inférieur (27) est équipé de ladite entrée « haute pression » (13) et de la sortie « basse pression » (16).
  5. Dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (17) est un tube (29) logeant une cloison de séparation (30) de ladite zone d'accumulation (18) et de l'échangeur de chaleur interne (5), la cloison de séparation (30) constituant ladite paroi inférieure (42).
  6. Dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enceinte (17) est un réceptacle supérieur (31) et un réceptacle inférieur (32) associés tête-bêche l'un à l'autre par l'intermédiaire de leurs fonds respectifs (33,34), un fond (33) du réceptacle supérieur (31) constitue ladite paroi inférieure (42).
  7. Dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte (17) loge également une zone de séparation (41) qui jouxte le couvercle supérieur (25).
  8. Dispositif combiné (12) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la zone d'accumulation (18) est interposée entre la zone de séparation (41) et la paroi inférieure (42).
  9. Dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'une plaque (44) est interposée entre la zone de séparation (41) et la zone d'accumulation (18).
  10. Dispositif combiné (12) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un espace (45) est ménagé entre un bord (46) de la plaque (44) et au moins une paroi latérale (43) délimitant la zone d'accumulation (18).
  11. Dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé l'échangeur de chaleur interne (5) comprend au moins un tube plat enroulé sur lui-même.
  12. Boucle de climatisation (1) comprenant un dispositif combiné (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  13. Boucle de climatisation (1) selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'en position d'utilisation du dispositif combiné (12) sur la boucle de climatisation (1), la zone d'accumulation (18) est au-dessus de l'échangeur de chaleur interne (5).
  14. Boucle de climatisation (1) selon l'une quelconque des revendications 12 out 13, caractérisée en ce que la paroi inférieure (42) constitue une paroi de réception d'un fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance d'un évaporateur (7) que comporte ladite boucle (1).
  15. Boucle de climatisation (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que ledit chemin de circulation « basse pression » (36) est constitutif d'une ligne « basse pression » BP de la boucle de climatisation (1) tandis que ledit chemin de circulation « haute pression » (37) est constitutif d'une ligne « haute pression » HP de la boucle de climatisation (1).
EP09177775A 2008-12-22 2009-12-02 Dispositif combiné comprenant un échangeur de chaleur et un accumulateur constitutifs d'une boucle de climatisation. Withdrawn EP2199707A1 (fr)

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