EP4313638A1 - Dispositif de climatisation réversible pour vehicule automobile et procédé d'implantation d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de climatisation réversible pour vehicule automobile et procédé d'implantation d'un tel dispositif

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Publication number
EP4313638A1
EP4313638A1 EP22708205.4A EP22708205A EP4313638A1 EP 4313638 A1 EP4313638 A1 EP 4313638A1 EP 22708205 A EP22708205 A EP 22708205A EP 4313638 A1 EP4313638 A1 EP 4313638A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
heat exchanger
volume
air conditioning
cooling
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Withdrawn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
EP22708205.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David Calmels
Didier ROIZOT
Hugo Rouf
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.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto 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 Stellantis Auto SAS filed Critical Stellantis Auto SAS
Publication of EP4313638A1 publication Critical patent/EP4313638A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser

Definitions

  • the invention relates to the field of motor vehicle air conditioning in general, and in particular motor vehicles with electric motorization and/or those with thermal motorization, such as for example vehicles with hybrid thermal/electric propulsion. .
  • Air conditioning is a comfort element that is increasingly being installed in motor vehicles.
  • an air conditioning device for a motor vehicle comprises four main elements: a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. These four elements are arranged within a closed circuit in which a refrigerant fluid (or heat transfer fluid or refrigerant) circulates.
  • a refrigerant fluid or heat transfer fluid or refrigerant
  • Some vehicles have devices to provide both air conditioning (or cooling) and heating of the passenger compartment. In these devices, certain elements have a dual function. It includes, for example, two heat exchangers which will alternately play the role of condenser or evaporator depending on whether the device is operating in air conditioning mode or in heating mode.
  • the cooling mode is illustrated in Figure 1 and the heating mode is illustrated in Figure 2.
  • the elements not used by the mode of operation considered are shown in dotted lines.
  • Figure 1 illustrates the circuit operating in cabin cooling mode.
  • the compressor 13 will ensure the circulation of the refrigerant fluid in the circuit by sucking this fluid in the gaseous state from the interior heat exchanger 9, compressing this fluid and sending it to the exterior heat exchanger 3, disposed at the level of the front face of the vehicle and which ensures here the condenser function.
  • the fluid arrives at the condenser in the form of gas at high pressure and high temperature.
  • the condenser is a heat exchanger in which the refrigerant passes from the gaseous state to the liquid state, a stage during which the fluid gives up part of its heat, before passing into the expansion valve 7 (here called the first expansion valve 7 because the circuit includes two).
  • the role of the expansion valve 7 is to drop the pressure, and therefore the temperature of the refrigerant fluid.
  • a first accumulation tank 5 is arranged upstream of the first expansion valve 7. The role of the first tank 5 (intended to be used in cooling mode) makes it possible to supply the first expansion valve 7 with refrigerant fluid in liquid form in a homogeneous manner and therefore to maintain constant the performance of the cooling sub-circuit by damping any variations in the supply of refrigerant fluid.
  • the fluid After passing through the first regulator 7, the fluid is driven to the interior heat exchanger 9 arranged at the level of the vehicle cabin and which performs the evaporator function here.
  • the evaporator changes the refrigerant from liquid to gaseous state. During this phase change, the refrigerant absorbs heat from the air passing through the evaporator. The air thus cooled is sent to the passenger compartment by means of a ventilation system.
  • the refrigerant fluid is in the gaseous state and is sucked in by the compressor 13 so as to start a new cycle.
  • Two additional ON/OFF valves are arranged at the inlet of the compressor 13, namely a first inlet ON/OFF valve 11 which connects the heat exchanger 9 at the inlet of the compressor 13 and a second ON/OFF valve 17 at the inlet which connects the outdoor heat exchanger 3 to the inlet of the compressor 13.
  • first inlet 11 and outlet 15 valves are open so that the refrigerant is directed to the outdoor heat exchanger 3 after passing through the compressor 13 and the first expansion valve 7 is activated.
  • the first valves are closed and the second inlet 17 and outlet 19 valves are open so that the refrigerant fluid is directed to the interior heat exchanger 9 after passing through the compressor 13 and the second regulator 23 and actuated.
  • the refrigerant fluid is therefore sent in the gaseous state, compressed and at high temperature to the interior heat exchanger 9 which here performs the condenser function.
  • the condenser will heat the air blown into the passenger compartment by heat exchange, which will result in the refrigerant changing from a gaseous state to a liquid state.
  • the fluid is driven towards the second regulator 23, which is mounted in parallel with the first regulator 7. It will be understood that when the second regulator 23 is used, the first regulator 7 is closed (or unused) and vice versa.
  • a second accumulation tank 21 is arranged upstream of the second expansion valve 23. The second expansion valve 23 makes it possible to drop the pressure, and therefore the temperature of the refrigerant fluid.
  • the fluid is then driven to the external heat exchanger 3 arranged at the level of the vehicle passenger compartment and which here performs the function of evaporator.
  • the evaporator allows the refrigerant to pass from the liquid state to the gaseous state. During this phase change, the refrigerant absorbs heat from the air passing through the evaporator.
  • the refrigerant in the gaseous state is sucked in by the compressor 13 and thus begins a new cycle.
  • One of the roles of the second reservoir 21 is to store fluid in liquid form so as to leave the minimum amount of subcooled liquid in the interior heat exchanger 9. This configuration therefore makes it possible to have a uniform temperature at the level of the fluid in the interior heat exchanger 9 and therefore consequently at the level of the air blown into the passenger compartment.
  • this embodiment of a reversible air conditioning device is not the only one that can exist, other configurations are possible.
  • the document FR3079919 a reversible air conditioning device making it possible to reduce the overconsumption due to a mechanical compressor in the case of a heat engine and the loss of autonomy in the case of an electric or hybrid vehicle, and which is suitable to operate, in the case of a vehicle equipped with a combustion engine, even when the engine is momentarily stopped.
  • This device also gives excellent results but generates significant equipment costs for the vehicle that receives it.
  • the object of the invention is to respond to at least one of the advantages and disadvantages encountered in the prior art by proposing a reversible air conditioning device for a motor vehicle which is simpler while retaining the same level of performance both in terms heating than cooling of the air blown into the passenger compartment of the vehicle.
  • the subject of the invention is a reversible air conditioning device for a motor vehicle comprising a passenger compartment, the device being configured to operate alternately according to a cooling mode in which it allows cooling of the passenger compartment or according to a heating mode to allow heating of the passenger compartment, the device comprising an exterior heat exchanger, an interior heat exchanger, at least one compressor and at least one expansion valve mounted between the exterior heat exchanger and the indoor heat exchanger; the device is remarkable in that it further comprises a single tank disposed between the or one of the expansion valves and the external heat exchanger.
  • the invention consists in rationalizing the number of components of a reversible air conditioning device by eliminating the second tank previously used in the sub - heating circuit (or loop). Indeed, it was found that the first tank (intended to be used in cooling mode) could have additional functions to its tank function while the second tank did not show these same additional functions and could therefore be removed in order to reduce the production costs associated with said reversible air conditioning device.
  • the first reservoir makes it possible to control the expansion noise in the passenger compartment because if the fluid upstream of the expansion valve is two-phase, the expansion noise is then perceptible in the passenger compartment and degrades the acoustic comfort.
  • This acoustic comfort function does not need to be fulfilled during operation of the device in heating mode since the expansion noise is generated at the level of the external heat exchanger, that is to say at the level of the front of the vehicle and not in the passenger compartment.
  • the first tank also improves the efficiency of the device operating in cooling mode by allowing the use of a sub-cooler (not shown) between the tank and the expansion valve. This configuration is not necessary when the device is operating in heating mode.
  • the invention therefore makes it possible to rationalize the number of elements of the reversible air conditioning device and therefore to reduce the production costs of the reversible air conditioning device and of the vehicle in which it is installed while maintaining the same level of performance for vehicle users whether the device is used in heating or cooling mode.
  • the reversible air conditioning device comprises two expansion valves mounted in parallel between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger; a first expansion valve being arranged to be used when the device operates in cooling mode and a second expansion valve being arranged to be used when the device is operating in heating mode; and the device further comprises a single reservoir disposed between the first expander and the external heat exchanger.
  • each of the first and second regulators being connected to a pipe connecting the interior heat exchanger so as to define a first pipe and a second pipe and that the volume of the second pipe is greater than or equal to the volume of the first pipe.
  • the second reservoir being replaced by a pipe (here called the second pipe), the latter advantageously shows a minimum volume necessary for the service.
  • This volume is determined experimentally according to the method described in this specification, and results in a volume shown by this second pipe which is either equal to or greater than the volume shown by the first pipe (the first pipe being used in the cooling mode).
  • the volume of the second pipe is greater than the volume of the first pipe.
  • the internal diameter of the second pipe is greater than the internal diameter of the first pipe so that the volume of the second pipe is greater than the volume of the first pipe.
  • the length of the second pipe is greater than the length of the first pipe so that the volume of the second pipe is greater than the volume of the first pipe.
  • the reversible air conditioning device comprises a single expansion valve and a non-return valve is mounted in parallel with the single reservoir so as to be arranged between the expansion valve and the heat exchanger exterior and to allow the single tank to be bypassed when the device is used in heating mode.
  • the invention will further rationalize the number of components of the reversible air conditioning device by eliminating a pressure reducer and a pipeline. This is made possible by adding a non-return valve to a pipe making it possible to bypass the single tank (corresponding to the first tank in the device according to the prior art).
  • the reversible air conditioning device is remarkable in that it comprises a single compressor associated with four pipes each being provided with a valve (ON/OFF valve) so as to define a cooling sub-circuit and a heating sub-circuit; or in that it comprises a single compressor associated with a four-way valve so as to define a cooling sub-circuit and a heating sub-circuit.
  • the invention relates to a remarkable motor vehicle in that it comprises a reversible air conditioning device according to the first aspect.
  • the subject of the invention is a method for installing a reversible air conditioning device in a motor vehicle, the method being remarkable in that it comprises the supply of a reversible air conditioning device according to the first aspect and the determination of a minimum volume to be shown by the pipe arranged between the or one of the expanders and the external heat exchanger, said expander being used when the device operates in heating mode, and in that the determination of a minimum volume to be shown by said pipe comprises a step of defining the optimum charge of refrigerant fluid necessary for the operation of the device in cabin cooling mode, the assembly of the device in which said pipe has a given volume, a test step in which the subcooling at the outlet of the indoor heat exchanger, intended to be used in heating mode, is t measured to define a subcooling value, which is compared to a target subcooling value such that:
  • the increase in volume of the pipe gives it the function of a reservoir.
  • the pipe showing a greater volume than the pipe used during the previous assembly step shows an internal diameter greater than the internal diameter of the previous pipe and/or a greater length to the length of the previous pipeline.
  • the subcooling target value is at least 4 K, more preferably equal to or greater than 5 K.
  • Figure 1 is a schematic representation of a reversible air conditioning device according to the prior art as operating in cooling mode.
  • Figure 2 is a schematic representation of a reversible air conditioning device according to the prior art as operating in heating mode.
  • Figure 3 is a schematic representation of a reversible air conditioning device according to the invention as operating in heating mode.
  • Figure 4 is a schematic representation of another reversible air conditioning device according to the invention as operating in heating mode.
  • Figure 5 is a flowchart relating to a method for determining the minimum volume of the pipe according to the invention.
  • the term “understand” is synonymous with “include” and is not limiting in that it authorizes the presence of other elements or means in the device or vehicle to which it relates. , or others steps in the process under consideration. It is understood that the term “include” includes the terms “consist of”. Similarly, the terms “interior”, “exterior”, “front”, “rear” will be understood in relation to the general orientation of the vehicle as taken according to its normal direction of travel. In the various figures, the same references designate identical or similar elements.
  • Figures 1 and 2 having been described in the introductory part, reference will now be made to Figure 3 illustrating a first embodiment of a reversible air conditioning device 25 according to the invention in heating mode.
  • the reversible air conditioning device 25 for a motor vehicle is configured to operate alternately in a cooling mode in which it allows the passenger compartment to be cooled or in a heating mode to allow the passenger compartment to be heated.
  • the various elements of the device are connected by pipes so as to form a closed circuit in which a refrigerant fluid circulates.
  • the reversible air conditioning device 25 therefore comprises a heating sub-circuit and a cooling sub-circuit showing common elements.
  • the reversible air conditioning device comprises an external heat exchanger 3 and an internal heat exchanger 9 common to the two circuits.
  • the exterior heat exchanger 3, arranged at the front face of the vehicle is used as a condenser and the interior heat exchanger 9 arranged in the passenger compartment of the vehicle is used as an evaporator.
  • the refrigerant fluid will circulate in the heating sub-circuit.
  • the exterior heat exchanger 3, arranged at the level of the front face of the vehicle is used as an evaporator and the interior heat exchanger 9 arranged in the passenger compartment of the vehicle is used as a condenser.
  • the passage from one mode of operation to another takes place in particular by reversing the direction of circulation of the refrigerant fluid in the device.
  • the fluid is indeed propelled by means of at least one compressor 13.
  • the device 25 comprises a single compressor 13 associated with four ON/OFF valves (11, 15, 17, 19) or, more precisely, associated with four pipes each being provided with an ON/OFF valve so as to define a cooling sub-circuit and a heating sub-circuit.
  • Two outlet ON/OFF valves are arranged at the outlet of the compressor 13, namely a first outlet ON/OFF valve 15 which connects the outlet of the compressor 13 to the outdoor heat exchanger 3 and a second ON/OFF valve 19 of outlet which connects the outlet of the compressor 13 to the indoor heat exchanger 9.
  • Two additional ON/OFF valves are arranged at the inlet of the compressor 13, namely a first inlet ON/OFF valve 11 which connects the heat exchanger interior 9 at the inlet of the compressor 13 and a second ON/OFF valve 17 which connects the outdoor heat exchanger 3 to the inlet of the compressor 13.
  • the first ON/OFF inlet valves 11 and outlet 15 are open so as to allow the compressor to circulate the refrigerant fluid in the direction of the external heat exchanger 3.
  • the second ON/OFF inlet 17 and outlet 19 valves are closed.
  • the second inlet 17 and outlet 19 ON/OFF valves are open so as to allow the compressor to circulate the refrigerant fluid in the direction of the interior heat exchanger 9.
  • the first inlet 11 and outlet 15 ON/OFF valves are closed.
  • the reversible air conditioning device further comprises at least one expansion valve mounted between the outdoor heat exchanger 3 and the indoor heat exchanger 9.
  • it comprises two expansion valves (7, 23) mounted in parallel between the outdoor heat exchanger 3 and the indoor heat exchanger 9.
  • a first expansion valve 7 is arranged to be used when the device operates in cooling mode and a second expansion valve 23 is arranged to be used when the device operates in heating mode.
  • it comprises a single expansion valve 31 which can be used in both directions of circulation of the refrigerant fluid.
  • the reversible air conditioning device 25 further comprises a single reservoir 5 arranged between the or one of the expansion valves (7, 31) and the external heat exchanger 3.
  • the device 25 therefore comprises a single tank 5 placed between the first regulator 7 and the external heat exchanger 3.
  • the pipe connecting the second regulator to the internal heat exchanger acts as a tank and shows for this purpose a sufficient volume to ensure this function.
  • this volume is greater than or equal to the volume of the pipe connecting the first expansion valve to the indoor heat exchanger.
  • each of the first and second expansion valves (7, 23) being connected to a pipe connecting the interior heat exchanger 9 so as to define a first pipe and a second pipe 27, the volume of the second pipe 27 is greater than or equal to the volume of the first pipeline.
  • the first and second pipes meet.
  • the volume of the second pipeline to be considered includes the volume of the common part of the circuit.
  • the volume of the first pipeline to be considered includes the volume of the common part of the circuit.
  • the volume of the second pipe is determined on the length of pipe between the indoor heat exchanger 9 and the expansion valve 23 intended to be used in heating mode.
  • the volume of the first pipe is determined on the length of pipe between the indoor heat exchanger 9 and the expansion valve 7 intended to be used in cooling mode.
  • the volume of the second pipe 27 is greater than the volume of the first pipe. It is understood that the terms "pipe volume” refer to the internal volume of the pipe and do not take into account the thickness of the walls.
  • the second pipe 27 has a function of storing the coolant in liquid form and shows a minimum volume sufficient to leave in the interior heat exchanger 9 the minimum of liquid under cooled. This configuration therefore makes it possible to have a uniform temperature at the level of the fluid in the interior heat exchanger 9 and therefore consequently at the level of the air blown into the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid is in liquid form and is led directly to the second expansion valve 23 by the second pipe showing a suitable internal volume, and passes through the second expansion valve 23 to join the external heat exchanger 3.
  • the internal diameter of the second pipe 27 is greater than the internal diameter of the first pipe so that the volume of the second pipe 27 is greater than the volume of the first pipe.
  • the length of the second pipe 27 is greater than the length of the first pipe so that the volume of the second pipe 27 is greater than the volume of the first pipe.
  • the volume of the second pipe 27 can be equal to the volume of the first pipeline; in some configurations it may even be lower.
  • the minimum volume that the second pipe must show will be determined by those skilled in the art according to the method described below.
  • the reversible air conditioning device 29 comprises a single expansion valve 31 that can be used in both directions of circulation of the refrigerant fluid
  • a single pipe will connect the expansion valve 31 to the indoor heat exchanger 9.
  • This pipe also has a reservoir function like the second pipe of the previous embodiment. Its minimum internal volume will therefore be determined by those skilled in the art by following the same method described below.
  • the regulator 31 can operate in both directions, a non-return valve 33 is mounted in parallel with the single tank 5 so as to be arranged between the regulator 31 and the external heat exchanger 3 and allow the tank 5 to be bypassed. when the device is used to allow heating of the passenger compartment. When it operates in cooling mode, the refrigerant fluid circulating in the circuit of the device is blocked by the non-return valve 33 and therefore passes through the tank 5.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a reversible air conditioning device as described above.
  • the vehicle further comprises a man-machine interface (not shown) that can be used by the user of the vehicle to control the activation of the reversible air conditioning device according to one of its operating modes.
  • the invention also relates to a method for installing a reversible air conditioning device in a motor vehicle, the method comprises the supply of a reversible air conditioning device as described above, i.e. that is to say a reversible air conditioning device being free of reservoir on the pipe(s) arranged between the expansion valve(s) (7, 23, 31) and the indoor heat exchanger 9, since the pipe(s) has a sufficient internal volume to act as a reservoir when the device is operating in heating mode.
  • the method according to the invention comprises the determination of a minimum volume to be shown by the pipe arranged between the or one of the expanders and the external heat exchanger, said expander being used when the device operates in heating mode.
  • the method will be described with reference to Figure 5, and comprises a first step of mounting a reversible air conditioning device according to the invention forming a circuit in which the refrigerant will circulate.
  • This circuit can be sub-divided into a cooling sub-circuit and a heating sub-circuit, the sub-circuits showing common elements such as the outdoor heat exchanger 3 and the indoor heat exchanger 9.
  • a pipe connecting the interior heat exchanger 9 and the expansion valve (23, 31) intended to be used in heating mode is mounted, said pipe comprising an internal volume E-D1.
  • a step of defining the optimum coolant charge necessary for the operation of the device in cabin cooling mode is then carried out (denoted “define coolant charge” in the flowchart of FIG. 5).
  • This step is carried out according to the practice known to those skilled in the art and the refrigerant fluid is introduced into the circuit.
  • the determination of this optimal load comprises a test step in which the measurement of a sub-cooling value at the outlet of the outdoor heat exchanger when the device is used in cooling mode and the comparison with a subcooling target value so that the optimum load is reached when the measured subcooling value is greater than or equal to the subcooling target value.
  • the sub-cooling target value is at least 4 K, more preferably equal to or greater than 5 K.
  • a test step is carried out (denoted “measurement SR” in the flowchart of FIG. 5) in which the sub-cooling at the outlet of the indoor heat exchanger, used in heating mode, is measured to define a value subcooling (SR), which is compared to a subcooling target value such that:
  • the increase in volume of the pipe gives it the function of a reservoir.
  • the pipe showing a greater volume than the pipe used during the previous assembly step shows an internal diameter greater than the internal diameter of the previous pipe and/or a greater length to the length of the previous pipeline.
  • the subcooling target value is at least 4 K (or 4°C), more preferably equal to or greater than 5 K (or 5°C).
  • the sub-cooling is defined here as the lowering of the temperature of the refrigerant fluid introduced into the circuit below its condensation temperature.
  • the maximum condensation pressure in the device operating in heating mode is between 12 and 15 bar absolute (whose zero corresponds to perfect vacuum); and the minimum evaporation pressure in the device operating in heating mode is approximately 1 bar absolute.
  • the measurement of the sub-cooling value gives an indication of the level of filling of the device with refrigerant fluid. It represents the difference between the condensation temperature and the temperature measured at the outlet of the condenser.
  • the desired subcooling value is between 4 and 10 K (or 4 and 10°C), preferably between 5 and 8 K (or 5 and 8°C) or between 5 and 7 K (or 5 and 7°C). VS).
  • the temperature can be read by any means, for example it can be read for example by means of an HP manometer (relation: pressure, temperature). Excessive subcooling indicates that there is too much fluid in the condenser, conversely, low subcooling suggests a lack of fluid which results here in too low a pipe volume.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de climatisation réversible (25) pour véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l'habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l'habitacle, le dispositif (25) comprenant un échangeur de chaleur extérieur (3), un échangeur de chaleur intérieur (9), au moins un compresseur (13) et au moins un détendeur (7, 23) monté entre l'échangeur de chaleur extérieur (3) et l'échangeur de chaleur intérieur (9); le dispositif (25) est remarquable en ce qu'il comprend en outre un réservoir unique (5) disposé entre le ou un des détendeurs (7) et l'échangeur de chaleur extérieur (3).

Description

Description
Titre de l'invention :
DISPOSITIF DE CLIMATISATION REVERSIBLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE D’IMPLANTATION D’UN TEL DISPOSITIF [0001 ] La présente invention revendique la priorité de la demande française 2102898 déposée le 23 mars 2021 , dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L'invention se rapporte au domaine de la climatisation des véhicules automobiles d’une manière générale, et notamment des véhicules automobiles à motorisation électrique et/ou de ceux à motorisation thermique, comme par exemple les véhicules à propulsion hybride thermique/électrique.
[0003] La climatisation est un élément de confort de plus en plus souvent installé dans les véhicules automobiles. De manière connue, un dispositif de climatisation pour véhicule automobile comporte quatre éléments principaux : un compresseur, un condenseur, un détendeur, et un évaporateur. Ces quatre éléments sont disposés au sein d'un circuit fermé dans lequel circule un fluide réfrigérant (ou fluide caloporteur ou frigorigène). Certains véhicules comportent des dispositifs permettant d'assurer à la fois la climatisation (ou le refroidissement) et le chauffage de l'habitacle. Dans ces dispositifs, certains éléments ont une double fonction. Il comprend par exemple deux échangeurs de chaleur qui joueront alternativement le rôle de condenseur ou d’évaporateur selon que le dispositif fonctionne en mode climatisation ou en mode chauffage.
[0004] Le mode refroidissement est illustré en figure 1 et le mode chauffage est illustré en figure 2. Sur les deux figures, les éléments non utilisés par le mode de fonctionnement considéré (climatisation ou chauffage) sont représentés en pointillés.
[0005] La figure 1 illustre le circuit fonctionnant en mode refroidissement de l’habitacle. Le compresseur 13 va assurer la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit en aspirant ce fluide à l'état gazeux en provenance de l’échangeur de chaleur intérieur 9, le comprimer ce fluide et l'envoyer vers l’échangeur de chaleur extérieur 3, disposé au niveau de la face avant du véhicule et qui assure ici la fonction de condenseur. Le fluide arrive au niveau du condenseur sous forme de gaz à haute pression et haute température. Le condenseur est un échangeur de chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe de l'état gazeux à l'état liquide, étape durant laquelle le fluide cède une partie de sa chaleur, avant de passer dans le détendeur 7 (ici nommé le premier détendeur 7 car le circuit en comprend deux). Le rôle du détendeur 7 est de faire chuter la pression, et donc la température du fluide réfrigérant. Un premier réservoir 5 d’accumulation est disposé en amont du premier détendeur 7. Le rôle du premier réservoir 5 (destiné à être utilisé en mode refroidissement) permet d’alimenter le premier détendeur 7 en fluide réfrigérant sous forme liquide de manière homogène et donc de maintenir constantes les performances du sous-circuit de refroidissement en amortissant les éventuelles variations d’approvisionnement en fluide réfrigérant.
[0006] Après son passage dans le premier détendeur 7, le fluide est entraîné jusqu’à l’échangeur de chaleur intérieur 9 disposé au niveau de l’habitacle de véhicule et qui assure ici la fonction d’évaporateur. L'évaporateur fait passer le fluide réfrigérant de l'état liquide à l'état gazeux. Durant ce changement de phase, le fluide réfrigérant absorbe la chaleur de l'air qui traverse l'évaporateur. L'air ainsi refroidi est envoyé vers l'habitacle au moyen d'un système de ventilation. En sortie d'évaporateur, le fluide réfrigérant est à l'état gazeux et est aspiré par le compresseur 13 de manière à entamer un nouveau cycle.
[0007] Lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage, comme illustré en figure 2, le sens de circulation du fluide réfrigérant est inversé par rapport au mode refroidissement. Ceci est rendu possible par la présence, par exemple, d’un ensemble de quatre vannes ON/OFF (11 , 15, 17, 19) agencées en entrée et en sortie du compresseur. Ainsi, deux vannes ON/OFF sont disposées en sortie du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 15 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur extérieur 3 et une deuxième vanne ON/OFF 19 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur intérieur 9. Deux vannes ON/OFF additionnelles sont disposées en entrée du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 11 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur intérieur 9 à l’entrée du compresseur 13 et une deuxième vanne ON/OFF 17 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur extérieur 3 à l’entrée du compresseur 13. Lorsque le circuit fonctionne en mode refroidissement comme illustré en figure 1 les premières vannes d’entrée 11 et de sortie 15 sont ouvertes de manière à ce que le fluide réfrigérant soit dirigé vers l’échangeur de chaleur extérieur 3 après son passage dans le compresseur 13 et le premier détendeur 7 est actionné. Lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage comme illustré en figure 2, les premières vannes sont fermées et les deuxièmes vannes d’entrée 17 et de sortie 19 sont ouvertes de manière à ce que le fluide réfrigérant soit dirigé vers l’échangeur de chaleur intérieur 9 après son passage dans le compresseur 13 et le deuxième détendeur 23 et actionné.
[0008] Lorsque le dispositif est utilisé en mode chauffage, le fluide réfrigérant est donc envoyé à l’état gazeux, comprimé et à haute température vers l’échangeur de chaleur intérieur 9 qui assure ici la fonction de condenseur. Le condenseur va chauffer l’air soufflé dans l’habitacle par échange thermique ce qui aura pour résultat de faire passer le réfrigérant de l'état gazeux à l'état liquide. Le fluide est entraîné vers le deuxième détendeur 23, qui est monté en parallèle du premier détendeur 7. On aura compris que lorsque le deuxième détendeur 23 est utilisé le premier détendeur 7 est fermé (ou inutilisé) et vice versa. Un deuxième réservoir 21 d’accumulation est disposé en amont du deuxième détendeur 23 Le deuxième détendeur 23 permet de faire chuter la pression, et donc la température du fluide réfrigérant. Le fluide est ensuite entraîné jusqu’à l’échangeur de chaleur extérieur 3 disposé au niveau de l’habitacle de véhicule et qui assure ici la fonction d’évaporateur. L'évaporateur permet de faire passer le fluide réfrigérant de l'état liquide à l'état gazeux. Durant ce changement de phase, le fluide réfrigérant absorbe la chaleur de l'air qui traverse l'évaporateur.
En sortie d'évaporateur, le fluide réfrigérant à l'état gazeux est aspiré par le compresseur 13 et entame ainsi un nouveau cycle. Un des rôles du deuxième réservoir 21 est de stocker du fluide sous forme liquide de manière à laisser dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 le minimum de liquide sous refroidi. Cette configuration permet donc d’avoir une température homogène au niveau du fluide dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 et donc par conséquent au niveau de l’air soufflé dans l’habitacle
[0009] On comprend que dans un tel dispositif le fluide réfrigérant va tourner dans deux boucles ou sous-circuits distincts comprenant les éléments en commun. En effet, l’inversion du sens de circulation par le compresseur associé à des détendeurs (7, 23) montés en parallèle défini dans un même circuit fermé, un sous-circuit (ou boucle) de chauffage, et un sous-circuit (ou boucle) de refroidissement. Ce dispositif est très satisfaisant mais pourrait être encore amélioré afin de diminuer les coûts tout en gardant le même niveau de prestations.
[0010] Par ailleurs ce mode de réalisation d’un dispositif de climatisation réversible n’est pas le seul qui puisse exister, d’autres configurations sont possibles. Par exemple, le document FR3079919 un dispositif de climatisation réversible permettant de réduire la surconsommation due à un compresseur mécanique dans le cas d'un moteur thermique et la perte d'autonomie dans le cas d'un véhicule électrique ou hybride, et qui soit apte à fonctionner, dans le cas d'un véhicule équipé d'un moteur thermique, même lorsque le moteur est momentanément arrêté. Ce dispositif donne également d’excellents résultats mais engendrent des coûts importants en équipement pour le véhicule qui le reçoit.
[0011] Il serait intéressant de trouver une solution pour diminuer les coûts associés à l’implantation de dispositifs de climatisation réversibles sans pour autant perdre en efficacité c’est-à-dire en maintenant les prestations proposées en termes de chauffage et de climatisation.
[0012] L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des avantages et inconvénients rencontrés dans l’art antérieur en proposant un dispositif de climatisation réversible pour véhicule automobile qui soit plus simple tout en conservant le même niveau de prestations tant en termes de chauffage que de refroidissement de l’air soufflé dans l’habitacle du véhicule.
[0013] A cet effet et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un dispositif de climatisation réversible pour véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle, le dispositif comprenant un échangeur de chaleur extérieur, un échangeur de chaleur intérieur, au moins un compresseur et au moins un détendeur monté entre l’échangeur de chaleur extérieur et l’échangeur de chaleur intérieur ; le dispositif est remarquable en ce qu’il comprend en outre un réservoir unique disposé entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur.
[0014] Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à rationaliser le nombre de composants d’un dispositif de climatisation réversible en supprimant le deuxième réservoir auparavant utilisé dans le sous-circuit (ou boucle) de chauffage. En effet, il a été trouvé que le premier réservoir (destiné à être utilisé en mode refroidissement) pouvait présenter des fonctions supplémentaires à sa fonction de réservoir alors que le deuxième réservoir ne montrait pas ces mêmes fonctions additionnelles et pouvait donc être supprimé afin de diminuer les coûts de production associés audit dispositif de climatisation réversible.
[0015] En effet, le premier réservoir permet de maîtriser le bruit de détente dans l’habitacle car si le fluide en amont du détendeur est diphasique, le bruit de détente est alors perceptible dans l’habitacle et dégrade le confort acoustique. Cette fonction de confort acoustique n’a pas besoin d’être remplie lors du fonctionnement du dispositif en mode chauffage puisque le bruit de détente est généré au niveau de l’échangeur de chaleur extérieur, c’est-à-dire au niveau de la face avant du véhicule et non pas dans l’habitacle.
[0016] Enfin, le premier réservoir permet également d’améliorer l’efficacité du dispositif fonctionnant en mode refroidissement en autorisant l’utilisation d’un sous-refroidisseur (non représenté) entre le réservoir et le détendeur. Cette configuration n’a pas lieu d’être lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage.
[0017] L’invention permet donc de rationaliser le nombre d’éléments du dispositif de climatisation réversible et donc de diminuer les coûts de production du dispositif de climatisation réversible et du véhicule dans lequel il est implanté tout en gardant le même niveau de prestations pour les utilisateurs du véhicule que le dispositif soit utilisé en mode chauffage ou en mode refroidissement.
[0018] Ainsi, selon un premier mode de réalisation, le dispositif de climatisation réversible comprend deux détendeurs montés en parallèle entre l’échangeur de chaleur extérieur et l’échangeur de chaleur intérieur ; un premier détendeur étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode refroidissement et un deuxième détendeur étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage; et le dispositif comprend en outre un réservoir unique disposé entre le premier détendeur et l’échangeur de chaleur extérieur.
[0019] Dans ce mode de réalisation, l’homme du métier aura avantage à ce que chacun des premier et deuxième détendeurs est relié à une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur de sorte à définir une première canalisation et une deuxième canalisation et en ce que le volume de la deuxième canalisation est supérieur ou égal au volume de la première canalisation.
[0020] On aura compris que le deuxième réservoir étant remplacé par une canalisation (ici nommée deuxième canalisation), celle-ci montre avantageusement un volume minimum nécessaire à la prestation. Ce volume est déterminé expérimentalement selon le procédé décrit dans le présent mémoire, et se traduit par un volume montré par cette deuxième canalisation qui est soit égal soit supérieur au volume montré par la première canalisation (la première canalisation étant utilisée dans le mode refroidissement). De préférence, le volume de la deuxième canalisation est supérieur au volume de la première canalisation.
[0021] Ainsi, par exemple, le diamètre interne de la deuxième canalisation est supérieur au diamètre interne de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation soit supérieur au volume de la première canalisation.
[0022] De manière complémentaire ou alternative, la longueur de la deuxième canalisation est supérieure à la longueur de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation soit supérieur au volume de la première canalisation.
[0023] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, le dispositif de climatisation réversible comprend un seul détendeur et un clapet anti-retour est monté en parallèle du réservoir unique de sorte à être disposé entre le détendeur et l’échangeur de chaleur extérieur et à permettre de contourner le réservoir unique lorsque le dispositif est utilisé en mode chauffage.
[0024] On aura compris que l’invention va rationaliser encore le nombre de composants du dispositif de climatisation réversible en supprimant un détendeur et une canalisation. Ceci est rendu possible par l’ajout d’un clapet anti-retour sur une canalisation permettant de contourner le réservoir unique (correspondant au premier réservoir dans le dispositif selon l’art antérieur).
[0025] Selon un mode de réalisation pouvant être complémentaire aux précédents, le dispositif de climatisation réversible est remarquable en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à quatre canalisations chacune étant pourvue d’une vanne (vanne ON/OFF) de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage ; ou en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à une vanne à quatre voies de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage.
[0026] Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend un dispositif de climatisation réversible selon le premier aspect.
[0027] Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un procédé d’implantation d’un dispositif de climatisation réversible dans un véhicule automobile, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend la fourniture d’un dispositif de climatisation réversible selon le premier aspect et la détermination d’un volume minimal devant être montré par la canalisation disposée entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur, ledit détendeur étant utilisé lorsque dispositif fonctionne en mode chauffage, et en ce que la détermination d’un volume minimal devant être montré par ladite canalisation comprend une étape de définition de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle, le montage du dispositif dans lequel ladite canalisation a un volume donné, une étape de test dans laquelle le sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur intérieur, destiné à être utilisé en mode chauffage, est mesuré pour définir une valeur de sous-refroidissement, laquelle est comparée à une valeur cible de sous-refroidissement de telle sorte à :
[0028] lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement, confirmer le volume de ladite canalisation comme étant le volume minimal suffisant ; ou [0029] lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est inférieure à la valeur cible de sous-refroidissement, revenir à l’étape de montage en modifiant ledit dispositif en remplaçant ladite canalisation par une canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage et répéter l’étape de test.
[0030] L’augmentation de volume de la canalisation donne à cette dernière la fonction de réservoir. La canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage (c’est-à-dire de la précédente canalisation) montre un diamètre interne supérieur au diamètre interne de la précédente canalisation et/ou une longueur supérieure à la longueur de la précédente canalisation.
[0031] De préférence, la valeur cible de sous-refroidissement est d’au moins 4 K, plus préférablement égale ou supérieure à 5 K.
[0032] L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle :
[0033] [Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de climatisation réversible selon l’art antérieur tel que fonctionnant en mode refroidissement.
[0034] [Fig. 2] la figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif de climatisation réversible selon l’art antérieur tel que fonctionnant en mode chauffage.
[0035] [Fig. 3] la figure 3 est une représentation schématique d’un dispositif de climatisation réversible selon l’invention tel que fonctionnant en mode chauffage.
[0036] [Fig. 4] la figure 4 est une représentation schématique d’un autre dispositif de climatisation réversible selon l’invention tel que fonctionnant en mode chauffage.
[0037] [Fig. 5] la figure 5 est un logigramme relatif à un procédé de détermination du volume minimal de la canalisation selon l’invention.
[0038] Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments ou moyens dans le dispositif ou le véhicule auquel il se rapporte, ou d’autres étapes dans le procédé considéré. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». De même, les termes « intérieur », « extérieur », « avant », « arrière » s’entendront par rapport à l'orientation générale du véhicule tel que pris selon son sens normal de marche. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
[0039] Les figures 1 et 2 ayant été décrites en partie introductive, on se reportera à présent à la figure 3 illustrant un premier exemple de réalisation d’un dispositif de climatisation réversible 25 selon l’invention en mode chauffage.
[0040] Le dispositif de climatisation réversible 25 pour véhicule automobile selon l’invention est configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle. Les différents éléments du dispositif sont reliés par des canalisations de sorte à former un circuit fermé dans lequel circule un fluide réfrigérant. Le dispositif de climatisation réversible 25 comprend donc un sous-circuit de chauffage et un sous-circuit de refroidissement montrant des éléments communs. Ainsi le dispositif de climatisation réversible comprend un échangeur de chaleur extérieur 3 et un échangeur de chaleur intérieur 9 commun aux deux circuits. Lorsque le dispositif de climatisation réversible 25 est utilisé en mode refroidissement, le fluide réfrigérant va circuler dans le sous-circuit de refroidissement. L’échangeur de chaleur extérieur 3, disposé au niveau de la face avant du véhicule est utilisé comme condenseur et l’échangeur de chaleur intérieur 9 disposé dans l’habitacle du véhicule est utilisé comme évaporateur. Lorsque le dispositif de climatisation réversible 25 est utilisé en mode chauffage le fluide réfrigérant va circuler dans le sous-circuit de chauffage. L’échangeur de chaleur extérieur 3, disposé au niveau de la face avant du véhicule est utilisé comme évaporateur et l’échangeur de chaleur intérieur 9 disposé dans l’habitacle du véhicule est utilisé comme condensateur. Le passage d’un mode de fonctionnement à l’autre se fait notamment par inversion du sens de circulation du fluide réfrigérant dans le dispositif. Le fluide est en effet propulsé au moyen d’au moins un compresseur 13. De préférence, le dispositif 25 comprend un compresseur 13 unique associé à quatre vannes ON/OFF (11 , 15, 17, 19) ou, plus précisément, associé à quatre canalisations chacune étant pourvue d’une vanne ON/OFF de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage. Deux vannes ON/OFF de sortie sont disposées en sortie du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 15 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur extérieur 3 et une deuxième vanne ON/OFF 19 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur intérieur 9. Deux vannes ON/OFF additionnelles sont disposées en entrée du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 11 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur intérieur 9 à l’entrée du compresseur 13 et une deuxième vanne ON/OFF 17 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur extérieur 3 à l’entrée du compresseur 13. En mode refroidissement, les premières vannes ON/OFF d’entrée 11 et de sortie 15 sont ouvertes de manière à permettre au compresseur de faire circuler le fluide réfrigérant en direction de l’échangeur de chaleur extérieur 3. Les deuxièmes vannes ON/OFF d’entrée 17 et de sortie 19 sont fermées. En mode chauffage, comme présenté à la figure 3, les deuxièmes vannes ON/OFF d’entrée 17 et de sortie 19 sont ouvertes de manière à permettre au compresseur de faire circuler le fluide réfrigérant en direction de l’échangeur de chaleur intérieur 9. En mode chauffage, les premières vannes ON/OFF d’entrée 11 et de sortie 15 sont fermées.
[0041] Le dispositif de climatisation réversible comprend en outre au moins un détendeur monté entre l’échangeur de chaleur extérieur 3 et l’échangeur de chaleur intérieur 9. Dans un premier mode de réalisation illustré en figure 3 ; il comprend deux détendeurs (7, 23) montés en parallèle entre l’échangeur de chaleur extérieur 3 et l’échangeur de chaleur intérieur 9. Un premier détendeur 7 est agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode refroidissement et un deuxième détendeur 23 est agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage. Dans un deuxième mode de réalisation illustré en figure 4, il comprend un seul détendeur 31 pouvant être utilisé dans les deux sens de circulation du fluide réfrigérant. Quel que soit le mode de réalisation considéré, le dispositif de climatisation réversible 25 comprend en outre un réservoir unique 5 disposé entre le ou un des détendeurs (7, 31 ) et l’échangeur de chaleur extérieur 3.
[0042] En revenant à la figure 3, on notera que selon l’invention seul un des détendeur (7, 23) est associé à un réservoir 5, à savoir le premier détendeur 7 disposé dans le sous-circuit de refroidissement. Le deuxième détendeur 23 disposé dans le sous-circuit de chauffage n’est pas associé à un réservoir, en d’autres termes le sous-circuit de chauffage est exempt de réservoir. Le dispositif 25 comprend donc un réservoir unique 5 disposé entre le premier détendeur 7 et l’échangeur de chaleur extérieur 3. En effet, selon l’invention, la canalisation reliant le deuxième détendeur à l’échangeur de chaleur intérieur fait office de réservoir et montre à cet effet un volume suffisant pour assurer cette fonction.
Par exemple, ce volume est supérieur ou égal au volume de la canalisation reliant le premier détendeur à l’échangeur de chaleur intérieur. Ainsi, chacun des premier et deuxième détendeurs (7, 23) étant relié à une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur 9 de sorte à définir une première canalisation et une deuxième canalisation 27, le volume de la deuxième canalisation 27 est supérieur ou égal au volume de la première canalisation. De manière optionnelle, comme illustré en figure 3, les première et deuxième canalisations se rejoignent. Dans un tel cas, le volume de la deuxième canalisation à considérer comprend le volume de la partie commune du circuit. De même, le volume de la première canalisation à considérer comprend le volume de la partie commune du circuit.
En d’autres termes, le volume de la deuxième canalisation se détermine sur la longueur de canalisation comprise entre l’échangeur de chaleur intérieur 9 et le détendeur 23 destiné à être utilisé en mode chauffage. De même, le volume de la première canalisation se détermine sur la longueur de canalisation comprise entre l’échangeur de chaleur intérieur 9 et le détendeur 7 destiné à être utilisé en mode refroidissement.
[0043] De préférence, le volume de la deuxième canalisation 27 est supérieur au volume de la première canalisation. Il est entendu que les termes « volume de la canalisation » se rapportent au volume interne de la canalisation et ne tient pas compte de l’épaisseur des parois. La deuxième canalisation 27 a une fonction de stockage du fluide réfrigérant sous forme liquide et montre un volume minimal suffisant pour laisser dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 le minimum de liquide sous refroidi. Cette configuration permet donc d’avoir une température homogène au niveau du fluide dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 et donc par conséquent au niveau de l’air soufflé dans l’habitacle. En sortie du l’échangeur de chaleur intérieur 9, lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage, le fluide réfrigérant est sous forme liquide et est conduit directement jusqu’au deuxième détendeur 23 par la deuxième canalisation montrant un volume interne adapté, et passe au travers du deuxième détendeur 23 pour rejoindre l’échangeur de chaleur extérieur 3.
[0044] Ainsi, par exemple, le diamètre interne de la deuxième canalisation 27 est supérieur au diamètre interne de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation 27 soit supérieur au volume de la première canalisation. De manière complémentaire ou alternative, la longueur de la deuxième canalisation 27 est supérieure à la longueur de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation 27 soit supérieur au volume de la première canalisation.
[0045] Lorsque la première et la deuxième canalisation se rejoignent et que l’adaptation de volume de la deuxième canalisation se fait sur la portion de canalisation commune aux deux circuits, le volume de la deuxième canalisation 27 peut être égal au volume de la première canalisation ; dans certaines configurations il peut même être inférieur.
[0046] Le volume minimal que doit montrer la deuxième canalisation sera déterminé par l’homme du métier selon le procédé décrit ci-après.
[0047] Selon le mode de réalisation illustré en figure 4, dans lequel le dispositif de climatisation réversible 29 comprend un seul détendeur 31 pouvant être utilisé dans les deux sens de circulation du fluide réfrigérant, une seule canalisation va relier le détendeur 31 à l’échangeur de chaleur intérieur 9. Cette canalisation a également une fonction de réservoir comme la deuxième canalisation du mode de réalisation précédent. Son volume interne minimal sera donc déterminé par l’homme du métier en suivant le même procédé décrit ci-après.
[0048] Le détendeur 31 pouvant fonctionner dans les deux sens, un clapet anti retour 33 est monté en parallèle du réservoir unique 5 de sorte à être disposé entre le détendeur 31 et l’échangeur de chaleur extérieur 3 et permettre de contourner le réservoir 5 lorsque le dispositif est utilisé pour permettre un chauffage de l’habitacle. Lorsqu’il fonctionne en mode refroidissement, le fluide réfrigérant circulant dans le circuit du dispositif est bloqué par le clapet anti-retour 33 et passe donc par le réservoir 5. [0049] L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif de climatisation réversible tel que décrit ci-dessus. De préférence, le véhicule comprend en outre une interface homme-machine (non représentée) pouvant être utilisée par l’utilisateur du véhicule pour commander l’activation du dispositif de climatisation réversible selon l’un de ses modes de fonctionnement.
[0050] L’invention a également pour objet un procédé d’implantation d’un dispositif de climatisation réversible dans un véhicule automobile, le procédé comprend la fourniture d’un dispositif de climatisation réversible tel que décrit ci-dessus, c’est- à-dire un dispositif de climatisation réversible étant exempt de réservoir sur la ou les canalisations agencées entre le ou les détendeurs (7, 23, 31) et l’échangeur de chaleur intérieur 9, puisque la ou une des canalisations montre un volume interne suffisant pour faire fonction de réservoir lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage. Ainsi le procédé selon l’invention comprend la détermination d’un volume minimal devant être montré par la canalisation disposée entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur, ledit détendeur étant utilisé lorsque dispositif fonctionne en mode chauffage.
[0051] Le procédé va être décrit en référence à la figure 5, et comprend une première étape de montage d’un dispositif de climatisation réversible selon l’invention formant un circuit dans lequel va circuler du fluide réfrigérant. Ce circuit peut être sous-divisé entre un sous-circuit de refroidissement et un sous- circuit de chauffage, les sous-circuits montrant des éléments communs tels que l’échangeur de chaleur extérieur 3 et l’échangeur de chaleur intérieur 9. Lors de ce montage, une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur 9 et le détendeur (23,31) destiné à être utilisé en mode chauffage est montée, ladite canalisation comprenant un volume interne E-D1.
[0052] Une étape de définition de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle est alors conduite (notée « définir charge réfrigérant » dans le logigramme de la figure 5). Cette étape est conduite selon la pratique connue de l’homme du métier et le fluide réfrigérant est introduit dans le circuit. Par exemple, la détermination de cette charge optimale comprend une étape de test dans laquelle la mesure d’une valeur de sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur extérieur lorsque le dispositif est utilisé en mode refroidissement et la comparaison à une valeur cible de sous-refroidissement de sorte à ce que la charge optimale soit atteinte lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement. Par exemple, la valeur cible de sous-refroidissement est d’au moins 4 K, plus préférablement égale ou supérieure à 5 K. Une fois la charge réfrigérante déterminée, le dispositif de climatisation réversible est alors mis en mode chauffage.
[0053] Une étape de test est conduite (notée « mesure SR » dans le logigramme de la figure 5) dans laquelle le sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur intérieur, utilisé en mode chauffage, est mesuré pour définir une valeur de sous-refroidissement (SR), laquelle est comparée à une valeur cible de sous- refroidissement de telle sorte à :
[0054] lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement, confirmer le volume de ladite canalisation comme étant le volume minimal suffisant ; ou [0055] lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est inférieure à la valeur cible de sous-refroidissement, revenir à l’étape de montage en modifiant ledit dispositif en remplaçant ladite canalisation par une canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage et répéter l’étape de test. [0056] On aura compris que la définition initiale de la charge de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle permet d’assurer la prestation du dispositif en mode refroidissement. L’étape de détermination du volume de la canalisation permet d’assurer la prestation du dispositif en mode chauffage. [0057] L’augmentation de volume de la canalisation donne à cette dernière la fonction de réservoir. La canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage (c’est-à-dire de la précédente canalisation) montre un diamètre interne supérieur au diamètre interne de la précédente canalisation et/ou une longueur supérieure à la longueur de la précédente canalisation.
[0058] De préférence, la valeur cible de sous-refroidissement est d’au moins 4 K (ou 4°C), plus préférablement égale ou supérieure à 5 K (ou 5°C). [0059] Le sous-refroidissement est ici défini comme l’abaissement de la température du fluide réfrigérant introduit dans le circuit au-dessous de sa température de condensation. Par exemple, dans le dispositif de climatisation réversible selon l’invention, la pression maximale de condensation dans le dispositif fonctionnant en mode chauffage est comprise entre 12 à 15 bars absolus (dont le zéro correspond au vide parfait) ; et la pression minimale d’évaporation dans le dispositif fonctionnant en mode chauffage est d’environ 1 bar absolu.
[0060] La mesure de la valeur de sous refroidissement donne une indication sur le niveau du remplissage en fluide réfrigérant du dispositif. Elle représente la différence entre la température de condensation et la température mesurée à la sortie du condenseur. La valeur du sous-refroidissement recherchée est comprise entre 4 et 10 K (ou 4 et 10 °C), de préférence entre 5 et 8 K (ou 5 et 8°C) ou entre 5 et 7 K (ou 5 et 7°C). La température peut être lue par tout moyen, par exemple elle peut être lue par exemple au moyen d’un manomètre HP (relation : pression, température). Un trop grand sous-refroidissement indique qu'il y a trop de fluide dans le condenseur, à l'inverse un faible sous- refroidissement suggère un manque de fluide qui se traduit ici par un volume de canalisation trop faible.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de climatisation réversible (25, 29) pour véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle, le dispositif (25) comprenant un échangeur de chaleur extérieur (3), un échangeur de chaleur intérieur (9), au moins un compresseur (13) et au moins un détendeur (7, 23, 31) monté entre l’échangeur de chaleur extérieur (3) et l’échangeur de chaleur intérieur (9) ; le dispositif (25) est caractérisé en ce qu’il comprend en outre un réservoir unique (5) disposé entre le ou un des détendeurs (7, 31 ) et l’échangeur de chaleur extérieur (3).
[Revendication 2] Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comprend deux détendeurs (7, 23) montés en parallèle entre l’échangeur de chaleur extérieur (3) et l’échangeur de chaleur intérieur (9) ; un premier détendeur (7) étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode refroidissement et un deuxième détendeur (23) étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage; et en ce que le dispositif (25) comprend en outre un réservoir unique (5) disposé entre le premier détendeur (7) et l’échangeur de chaleur extérieur (3).
[Revendication 3] Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième détendeurs est relié à une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur de sorte à définir une première canalisation et une deuxième canalisation (27) et en ce que le volume de la deuxième canalisation (27) est supérieur ou égal au volume de la première canalisation.
[Revendication 4] Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre interne de la deuxième canalisation (27) est supérieur au diamètre interne de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation (27) soit supérieur au volume de la première canalisation.
[Revendication 5] Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la longueur de la deuxième canalisation (27) est supérieure à la longueur de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation (27) soit supérieur au volume de la première canalisation.
[Revendication 6] Dispositif de climatisation réversible (29) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend un seul détendeur (31) et en ce qu’un clapet anti-retour est monté en parallèle du réservoir unique (5) de sorte à être disposé entre le détendeur (31) et l’échangeur de chaleur extérieur (3) et à permettre de contourner le réservoir unique (5) lorsque le dispositif est utilisé en mode chauffage.
[Revendication 7] Dispositif de climatisation réversible (25, 29) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à quatre canalisations chacune étant pourvue d’une vanne de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage ; ou en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à une vanne à quatre voies de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage.
[Revendication 8] Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de climatisation réversible selon l’une des revendications 1 à 7.
[Revendication 9] Procédé d’implantation d’un dispositif de climatisation réversible dans un véhicule automobile, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend la fourniture d’un dispositif de climatisation réversible selon l’une des revendications 1 à 7 et la détermination d’un volume minimal devant être montré par la canalisation disposée entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur, ledit détendeur étant utilisé lorsque dispositif fonctionne en mode chauffage, et en ce que la détermination d’un volume minimal devant être montré par ladite canalisation comprend une étape de définition de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle, le montage du dispositif dans lequel ladite canalisation a un volume donné, une étape de test dans laquelle le sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur intérieur, destiné à être utilisé en mode chauffage, est mesuré pour définir une valeur de sous-refroidissement, laquelle est comparée à une valeur cible de sous-refroidissement de telle sorte à ce que: lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement, confirmer le volume de ladite canalisation comme étant le volume minimal suffisant ; ou lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est inférieure à la valeur cible de sous-refroidissement, revenir à l’étape de montage en modifiant ledit dispositif en remplaçant ladite canalisation par une canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage et répéter l’étape de test. [Revendication 10] Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la canalisation montrant un volume supérieur à la canalisation utilisé lors de la précédente étape de montage montre un diamètre interne supérieur au diamètre interne de la précédente canalisation et/ou une longueur supérieure à la longueur de la précédente canalisation.
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