FR2621867A1 - Heating and air-conditioning installation for a motor vehicle including a heat generator - Google Patents
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Abstract
Description
Installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile comportant un générateur de chaleur.Heating and air conditioning installation for a motor vehicle comprising a heat generator.
L'invention concerne une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile comportant un générateur de chaleur.The invention relates to a heating and air conditioning installation for a motor vehicle comprising a heat generator.
On connait déjà des installations de chauffage pour véhicule automobile, qui utilisent directement l'énergie thermique du fluide de refroidissement du moteur qui circule en circuit fermé et qui s'échauffe grâce à l'énergie thermique produit par le fonctionnement du moteur.Heating systems for motor vehicles are already known, which directly use the thermal energy of the engine coolant which circulates in a closed circuit and which heats up thanks to the thermal energy produced by the operation of the engine.
Le circuit de circulation du fluide de refroidissement comprend, de façon en soi connue, une partie sur laquelle est monté un échangeur de chaleur servant de radiateur de refroidissement et une partie sur laquelle est monté un échangeur de chaleur servant de radiateur de chauffage. Le radiateur de refroidissement est destiné à être traversé par de l'air frais pour refroidir le liquide de refroidissement, tandis que le radiateur de chauffage est destiné à être traversé par de l'air frais pour le réchauffeur et l'envoyer à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Ce radiateur de chauffage bénéficie ainsi des pertes thermiques du moteur.The cooling fluid circulation circuit comprises, in a manner known per se, a part on which is mounted a heat exchanger serving as a cooling radiator and a part on which is mounted a heat exchanger serving as a heating radiator. The cooling radiator is intended to be traversed by fresh air for cooling the coolant, while the heating radiator is intended to be traversed by fresh air for the heater and to send it inside of the passenger compartment of the vehicle. This heating radiator thus benefits from thermal losses from the engine.
Pour que l'installation de chauffage puisse fonctionner efficacement, il est nécessaire que le fluide de refroidisse ment du moteur soit suffisamment échauffé pour céder de la chaleur à l'air frais extérieur qui traverse le radiateur de chauffage.In order for the heating system to function efficiently, it is necessary that the engine coolant is sufficiently heated to give off heat to the fresh outside air passing through the heating radiator.
Or, un tel échauffement est particulièrement long à réaliser par temps froid et notamment au cours de la phase de démarrage du moteur avec les moteurs modernes dont le rendement est optimisé et dont les pertes thermiques sont réduites le plus possible, et cela d'autant plus que l'inertie thermique des masses à chauffer, c'est-à-dire fluide de refroidissement plus moteur, est grande.However, such heating is particularly long to achieve in cold weather and especially during the engine starting phase with modern engines whose efficiency is optimized and whose heat losses are reduced as much as possible, and all the more that the thermal inertia of the masses to be heated, that is to say coolant plus engine, is large.
Pour tenter de remédier à cet inconvénient, on a proposé de monter, dans le circuit du fluide de refroidissement, un générateur de chaleur propre à fournir un chauffage d'appoint à l'habitacle du véhicule et/ou à entretenir une température de fonctionnement suffisante du moteur et du chauffage de l'habitacle, même au ralenti.In an attempt to remedy this drawback, it has been proposed to mount, in the coolant circuit, a heat generator capable of providing additional heating to the passenger compartment of the vehicle and / or of maintaining a sufficient operating temperature. engine and interior heating, even at idle.
Des générateurs de chaleur appropriés sont décrits, par exemple, dans les demandes de Brevets français nO 85 11 596 85 11 597, 85 11 598, 85 19 286 et 86 01 456 au nom de la
Demanderesse.Suitable heat generators are described, for example, in French patent applications Nos. 85 11 596 85 11 597, 85 11 598, 85 19 286 and 86 01 456 in the name of the
Applicant.
L'invention part de la constatation que certains véhicules automobiles sont équipés en outre d'une installation de climatisation ou conditionnement d'air. On sait que, dans une telle installation, un fluide frigorigène, par exemple du fréon, circule en circuit fermé entre un évaporateur et un condenseur. Dans l'évaporateur, le fluide frigorigène liquide s'évapore en absorbant de la chaleur de l'air de l'habitacle de manière à le refroidir. Le fluide frigorigène à l'état de vapeur est ensuite comprimé par un compresseur et envoyé vers le condenseur où il se transforme en liquide en cédant de la chaleur à l'air extérieur. De là, le fluide frigorigène liquide passe à travers un détendeur et retourne vers l'évaporateur. The invention starts from the observation that certain motor vehicles are furthermore equipped with an air conditioning or air conditioning installation. It is known that, in such an installation, a refrigerant, for example freon, circulates in a closed circuit between an evaporator and a condenser. In the evaporator, the liquid refrigerant evaporates by absorbing heat from the air in the passenger compartment so as to cool it. The refrigerant in the vapor state is then compressed by a compressor and sent to the condenser where it turns into a liquid by giving off heat to the outside air. From there, the liquid refrigerant passes through a pressure reducer and returns to the evaporator.
La Demanderesse a constaté qu'une telle installation de climatisation, qui est destinée à produire du froid, pouvait moyennant certaines modifications et à condition d'être convenablement couplée à l'installation de chauffage, servir de générateur de chaleur pour fournir un chauffage d'appoint au véhicule.The Applicant has found that such an air conditioning installation, which is intended to produce cold, could, with certain modifications and provided that it is suitably coupled to the heating installation, serve as a heat generator to provide space heating. topping up the vehicle.
L'invention concerne plus particulièrement une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, du type comportant un circuit de chauffage comprenant un échangeur de chaleur parcouru par le fluide de refroidissement du moteur du véhicule et servant de radiateur de chauffage de l'air à envoyer dans l'habitacle, ainsi qu'un circuit de climatisation ou de conditionnement d'air propre à servir au refroidissement de l'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule.The invention relates more particularly to a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, of the type comprising a heating circuit comprising a heat exchanger through which the coolant of the vehicle engine and serving as a radiator for heating the air to send to the passenger compartment, as well as an air conditioning or air conditioning system suitable for cooling the air to be sent to the passenger compartment of the vehicle.
Selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, le circuit.de climatisation comprend en outre un évaporateur propre à échanger de la chaleur entre le fluide de refroidissement du circuit de chauffage et le fluide frigorigène du circuit de climatisation et à transférer ainsi de l'énergie thermique du circuit de chauffage au circuit de climatisation, ainsi qu'un condenseur, l'installation ainsi conformée constituant un générateur de chaleur pour fournir un chauffage d'appoint au véhicule à partir de l'énergie thermique transférée au circuit de climatisation.According to one of the essential characteristics of the invention, the air conditioning circuit further comprises an evaporator capable of exchanging heat between the cooling fluid of the heating circuit and the refrigerant of the air conditioning circuit and thus of transferring the thermal energy from the heating circuit to the air conditioning circuit, as well as a condenser, the installation thus shaped constituting a heat generator for providing additional heating to the vehicle from the thermal energy transferred to the air conditioning circuit .
Ainsi, le circuit de climatisation modifié conformément à l'invention permet non seulement d'assurer sa fonction normale de climatisation, mais aussi d'assurer une fonction supplémentaire de chauffage d'appoint. Ceci est obtenu grâce à un évaporateur et un condenseur supplémentaires, convenablement agencés dans le circuit. Cet évaporateur supplémentaire et ce condenseur supplémentaire constituent ensemble une pompe à chaleur qui permet de réchauffer l'air à envoyer dans l'habitacle. Thus, the air conditioning circuit modified in accordance with the invention makes it possible not only to ensure its normal air conditioning function, but also to provide an additional auxiliary heating function. This is achieved by means of an additional evaporator and condenser, suitably arranged in the circuit. This additional evaporator and this additional condenser together constitute a heat pump which makes it possible to heat the air to be sent into the passenger compartment.
Ce dispositif a l'avantage de fonctionner même par grand froid car le fluide du circuit de refroidissement est à une température supérieure à celle de l'air extérieur.This device has the advantage of operating even in very cold weather because the fluid in the cooling circuit is at a temperature higher than that of the outside air.
Dans une première forme de réalisation de l'invention, le circuit de climatisation comprend, de façon en soi connue, un évaporateur du type échangeur air/fluide frigorigène pour refroidir l'air à envoyer dans l'habitacle et un condenseur du type échangeur air/fluide frigorigène pour restituer de la chaleur à l'air extérieur, cet évaporateur et ce condenseur étant montés en série dans une boucle de climatisation.L'invention prévoit alors que l'évaporateur et le condenseur supplémentaires, servant au chauffage d'appoint de l'habitacle, sont montés en série dans une autre boucle ou boucle de chauffage d'appoint en utilisant le même fluide frigorigène que le circuit de climatisation, des moyens de commutation étant prévus pour faire circuler à volonté le fluide frigorigène soit dans l'évaporateur et le condenseur de la boucle de climatisation, soit dans l'évaporateur et le condenseur de la boucle de chauffage d'appoint.In a first embodiment of the invention, the air conditioning circuit comprises, in a manner known per se, an evaporator of the air / refrigerant exchanger type for cooling the air to be sent into the passenger compartment and a condenser of the air exchanger type / refrigerant to restore heat to the outside air, this evaporator and this condenser being connected in series in an air conditioning loop. The invention then provides that the additional evaporator and condenser, used for the auxiliary heating of the passenger compartment, are mounted in series in another loop or auxiliary heating loop using the same refrigerant as the air conditioning circuit, switching means being provided to circulate the refrigerant at will in the evaporator and the condenser of the air conditioning loop, either in the evaporator and the condenser of the auxiliary heating loop.
Dans le premier cas, le circuit de climatisation assure sa fonction normale de climatisation, tandis que dans le second cas, il assure sa fonction supplémentaire de chauffage d'appoint, conformément à l'invention.In the first case, the air conditioning circuit performs its normal air conditioning function, while in the second case, it performs its additional function of auxiliary heating, in accordance with the invention.
Avantageusement, la boucle de climatisation et la boucle de chauffage d'appoint, qui utilisent le même fluide frigorigène, ont une conduite commune sur laquelle est monté un compresseur propre à faire circuler le fluide frigorigène, soit de l'évaporateur au condenseur de la boucle de climatisation, soit de l'évaporateur au condenseur de la boucle de chauffage d'appoint.Advantageously, the air conditioning loop and the auxiliary heating loop, which use the same refrigerant, have a common line on which is mounted a compressor suitable for circulating the refrigerant, either from the evaporator to the condenser of the loop air conditioning, either from the evaporator to the condenser of the auxiliary heating loop.
De préférence, la conduite commune précitée est reliée, en amont du compresseur, à une vanne trois voies elle-même reliée à l'évaporateur de la boucle de climatisation et à l'évaporateur de la boucle de chauffage d'appoint: et elle est en outre reliée, en aval du compresseur, à une autre vanne trois voies, elle-même reliée au condenseur de la boucle de climatisation et au condenseur de la boucle de chauffage. Ces deux vannes sont synchronisées de manière à assurer la circulation du fluide frigorigène de l'évapora- teur au condenseur, soit de la boucle de climatisation, soit de la boucle de chauffage d'appoint.Preferably, the aforementioned common pipe is connected, upstream of the compressor, to a three-way valve itself connected to the evaporator of the air conditioning loop and to the evaporator of the auxiliary heating loop: and it is further connected, downstream of the compressor, to another three-way valve, itself connected to the condenser of the air conditioning loop and to the condenser of the heating loop. These two valves are synchronized so as to circulate the refrigerant from the evaporator to the condenser, either from the air conditioning loop or from the auxiliary heating loop.
Dans une première forme de réalisation de l'invention, le condenseur de chauffage d'appoint est un échangeur air/fluide frigorigène qui chauffe directement l'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule
On préfère, en pareil cas, que le condenseur de chauffage d'appoint soit disposé en aval de l'échangeur de chaleur du circuit de chauffage par rapport au sens de circulation de l'air, en sorte que l'air à envoyer dans l'habitacle soit d'abord préchauffé en traversant le dit échangeur de chaleur, puis chauffé en traversant le condenseur de chauffage d'appoint.In a first embodiment of the invention, the auxiliary heating condenser is an air / refrigerant exchanger which directly heats the air to be sent into the passenger compartment of the vehicle
In such a case, it is preferable for the auxiliary heating condenser to be arranged downstream of the heat exchanger of the heating circuit with respect to the direction of air circulation, so that the air to be sent into the the passenger compartment is first preheated by passing through said heat exchanger, then heated by passing through the auxiliary heating condenser.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le circuit de chauffage comprend, de façon en soi connue, une boucle de chauffage principale reliée au moteur et parcourue en permanence par le fluide de refroidissement et une boucle de chauffage secondaire qui comprend l'échangeur de chaleur servant au chauffage de l'habitacle et un générateur de chaleur et qui est propre à être isolée de la boucle de chauffage principale pour accélérer la montée en température du fluide dans cet échangeur de chaleur. Un circuit de chauffage de ce type est décrit dans la Demande de Brevet français nO 87 07 158 du 21 mai 1987 au nom de la Demanderesse
L'invention prévoit alors que le condenseur de chauffage d'appoint est un échangeur fluide de refroidissement/fluide frigorigène qui est installé sur la boucle de chauffage secondaire. In another embodiment of the invention, the heating circuit comprises, in a manner known per se, a main heating loop connected to the engine and continuously traversed by the coolant and a secondary heating loop which comprises the heat exchanger for heating the passenger compartment and a heat generator and which is adapted to be isolated from the main heating loop to accelerate the temperature rise of the fluid in this heat exchanger. A heating circuit of this type is described in French Patent Application No. 87 07 158 of May 21, 1987 in the name of the Applicant
The invention then provides that the auxiliary heating condenser is a coolant / refrigerant exchanger which is installed on the secondary heating loop.
Dans cette dernière forme de réalisation, l'échangeur de chaleur monté sur la boucle de chauffage secondaire peut constituer le seul radiateur de chauffage de l'habitacle.In this latter embodiment, the heat exchanger mounted on the secondary heating loop can constitute the only radiator for heating the passenger compartment.
De préférence, toutefois, l'installation comprend en outre un échangeur de chaleur monté sur la boucle de chauffage principale. De cette manière, l'air à envoyer dans l'habitacle est d'abord préchauffé dans l'échangeur de chaleur de la boucle de chauffage principale et ensuite chauffé dans l'échangeur de chaleur de la boucle de chauffage secondaire.Preferably, however, the installation further comprises a heat exchanger mounted on the main heating loop. In this way, the air to be sent into the passenger compartment is first preheated in the heat exchanger of the main heating loop and then heated in the heat exchanger of the secondary heating loop.
La boucle de chauffage secondaire peut, de façon en soi connue, être reliée à la boucle de chauffage principale par l'intermédiaire d'une vanne propre à prendre deux positions différentes : une première position dans laquelle la boucle de chauffage secondaire est isolée de la boucle de chauffage principale et une deuxième position dans laquelle la boucle de chauffage secondaire est en communication avec la boucle de chauffage principale et alimentée en fluide par cette dernière. En pareil cas, l'invention prévoit de préférence que, pour assurer le chauffage d'appoint de l'habitacle, ladite vanne soit commutée dans la première position précitée.The secondary heating loop can, in known manner, be connected to the main heating loop by means of a valve capable of taking two different positions: a first position in which the secondary heating loop is isolated from the main heating loop and a second position in which the secondary heating loop is in communication with the main heating loop and supplied with fluid by the latter. In such a case, the invention preferably provides that, in order to provide additional heating for the passenger compartment, said valve is switched to the above-mentioned first position.
Dans le cas où, d'une manière en soi connue, la boucle de chauffage principale et la boucle de chauffage secondaire sont en permanence isolées l'une de l'autre, l'invention prévoit que l'évaporateur de la boucle de climatisation soit placé de préférence en amont de l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire le radiateur de chauffage, de la boucle de chauffage principale par rapport au sens de circulation de l'air.In the case where, in a manner known per se, the main heating loop and the secondary heating loop are permanently isolated from each other, the invention provides that the evaporator of the air conditioning loop is preferably placed upstream of the heat exchanger, that is to say the heating radiator, of the main heating loop relative to the direction of air circulation.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, conformément à la technique antérieure; - la figure 2 est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, comportant un dispositif générateur de chaleur, selon une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, comportant un dispositif générateur de chaleur, selon une deuxième forme de réalisation de l'invention;; - la figure 4 est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, comportant un dispositif générateur de chaleur, selon une troisième forme de réalisation de l'invention qui constitue une variante de celle de la figure 3; - la figure 5 est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile comportant un dispositif générateur de chaleur, selon une quatrième forme de réalisation de l'invention qui constitue une autre variante de celle de la figure 3; - la figure 6 est une réprésentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, comportant un dispositif générateur de chaleur, selon une cinquième forme de réalisation de l'invention qui constitue une variante de celle de la figure 4;; - la figure 7 est une représentation schématique d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile, comportant un dispositif générateur de chaleur, selon une sixième forme de réalisation de l'invention qui constitue une variante de celle de la figure 6; - la figure 8 représente l'installation de la figure 7 dans sa position de chauffage normal, le dispositif générateur de chaleur étant hors service; - la figure 9 représente l'installation de la figure 7 dans sa position de climatisation ou conditionnement d'air, le dispositif générateur de chaleur étant également hors service.In the description which follows, given by way of example, reference is made to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, in accordance with the prior art; - Figure 2 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, comprising a heat generating device, according to a first embodiment of the invention; - Figure 3 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, comprising a heat generating device, according to a second embodiment of the invention; - Figure 4 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, comprising a heat generating device, according to a third embodiment of the invention which constitutes a variant of that of Figure 3; - Figure 5 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle comprising a heat generating device, according to a fourth embodiment of the invention which constitutes another variant of that of Figure 3; - Figure 6 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, comprising a heat generating device, according to a fifth embodiment of the invention which constitutes a variant of that of Figure 4; - Figure 7 is a schematic representation of a heating and air conditioning installation for a motor vehicle, comprising a heat generating device, according to a sixth embodiment of the invention which constitutes a variant of that of Figure 6; - Figure 8 shows the installation of Figure 7 in its normal heating position, the heat generating device being out of service; - Figure 9 shows the installation of Figure 7 in its air conditioning or air conditioning position, the heat generating device also being out of service.
L'installation de chauffage et de climatisation conforme à la technique antérieure, telle que représentée à la figure 1, fait partie du circuit de circulation du fluide de refroidissement d'un moteur à combustion interne 10 d'un véhicule automobile. Ce circuit de circulation comprend, d'une part, un circuit de refroidissement du moteur et, d'autre part, un circuit de chauffage de l'habitacle. Le circuit de refroidissement comprend une branche 12, formant boucle de circulation en circuit fermé, qui se divise en deux conduits 14 et 16 dont les entrées respectives sont commandées par une vanne 20 à commande thermostatique et dont les sorties se raccordent en un point 22 de la branche 12.Sur la conduite 14 est monté en série un échangeur de chaleur 24 servant de radiateur de refroidissement auquel est associé un groupe moto-ventilateur 26, ce radiateur comportant facultativement un vase d'expansion 28. La branche 12 est reliée, en un point 30, à une conduite 32 sur laquelle est montée une pompe de circulation ou "pompe à eau" 34, cette conduite 32 étant raccordée à l'entrée du moteur 10.The heating and air conditioning installation according to the prior art, as shown in Figure 1, is part of the circulation circuit of the cooling fluid of an internal combustion engine 10 of a motor vehicle. This circulation circuit comprises, on the one hand, an engine cooling circuit and, on the other hand, a cabin heating circuit. The cooling circuit comprises a branch 12, forming a circulation loop in a closed circuit, which is divided into two conduits 14 and 16, the respective inputs of which are controlled by a valve 20 with thermostatic control and the outputs of which are connected at a point 22 of the branch 12. On the pipe 14 is mounted in series a heat exchanger 24 serving as a cooling radiator with which is associated a motor-fan unit 26, this radiator optionally comprising an expansion vessel 28. The branch 12 is connected, in a point 30, to a pipe 32 on which is mounted a circulation pump or "water pump" 34, this pipe 32 being connected to the inlet of the motor 10.
Le circuit de chauffage comprend une branche 36, formant boucle de circulation, reliée entre la sortie et l'entrée du moteur 10. Sur la branche 36 est monté en série un échangeur de chaleur 38 servant de radiateur de chauffage pour réchauffer de l'air frais prélevé à l'extérieur de l'habitacle du véhicule et l'introduire à l'intérieur de l'habitacle et forcer, si désiré, ladite introduction au moyen d'un groupe moto-ventilateur 40. La branche 36 est également reliée en 30 à la conduite 32. Par conséquent, la pompe de circulation 34 sert à faire circuler, en circuit fermé, le fluide de refroidissement aussi bien dans le circuit de refroidissement que dans le circuit de chauffage.The heating circuit comprises a branch 36, forming a circulation loop, connected between the outlet and the inlet of the engine 10. On the branch 36 is mounted in series a heat exchanger 38 serving as a heating radiator for heating air costs taken from outside the passenger compartment of the vehicle and introduce it inside the passenger compartment and force, if desired, said introduction by means of a motor-fan unit 40. The branch 36 is also connected in 30 to line 32. Consequently, the circulation pump 34 serves to circulate, in a closed circuit, the cooling fluid both in the cooling circuit and in the heating circuit.
L'installation de climatisation comprend un circuit de climatisation ou de conditionnement d'air 42, formant boucle fermée, dans laquelle circule un fluide frigorigène, par exemple du type fréon. Ce circuit comprend un évaporateur 44 constitué par un échangeur de chaleur du type air/fluide frigorigène propre à refroidir l'air à envoyer dans l'habi- tacle. Cet évaporateur est situé à proximité du radiateur de chauffage 38, en sorte que le groupe moto-ventilateur 40 puisse envoyer dans l'habitacle soit de l'air refroidi par l'évaporateur 44, soit de î1air chauffé par le radiateur 38, soit de l'air refroidi puis chauffé par l'évaporateur 44 et le radiateur 38.The air conditioning installation comprises an air conditioning or air conditioning circuit 42, forming a closed loop, in which a refrigerant circulates, for example of the freon type. This circuit includes an evaporator 44 constituted by a heat exchanger of the air / refrigerant type capable of cooling the air to be sent into the passenger compartment. This evaporator is located near the heating radiator 38, so that the motor-fan unit 40 can send into the passenger compartment either air cooled by the evaporator 44, or air heated by the radiator 38, or the air cooled and then heated by the evaporator 44 and the radiator 38.
Le circuit de climatisation comprend en outre successivement, suivant le sens de circulation, un compresseur 46, un condenseur 48 du type échangeur air/fluide frigorigène et un détendeur 50.The air conditioning circuit also successively comprises, in the direction of circulation, a compressor 46, a condenser 48 of the air / refrigerant exchanger type and a pressure reducing valve 50.
Cette installation de climatisation fonctionne de la manière suivante le fluide frigorigène se trouve à l'état liquide dans la partie du circuit 42 représentée en traits mixtes et à l'état de vapeur ou gazeux dans la partie du circuit 42 représentée en traits interrompus. Le fluide frigorigène à l'état liquide traverse l'évaporateur 44 dans lequel il se vaporise en prélevant de la chaleur de l'air envoyé dans l'habitacle, cet air étant ainsi refroidi. A la sortie de l'évaporateur 44, le fluide frigorigène à l'état de vapeur est comprimé par le compresseur 46 et envoyé dans le condenseur 48. Dans ce dernier, le fluide frigorigène se condense à l'état liquide en cédant de la chaleur à l'air extérieur. A la sortie du condenseur 48, le fluide frigorigène liquide est détendu par le détendeur 50 et envoyé à nouveau à l'évaporateur 44 et ainsi de suite.This air conditioning installation operates as follows: the refrigerant is in the liquid state in the part of the circuit 42 shown in dashed lines and in the vapor or gaseous state in the part of the circuit 42 shown in dashed lines. The refrigerant in the liquid state passes through the evaporator 44 in which it vaporizes, taking heat from the air sent into the passenger compartment, this air thus being cooled. At the outlet of the evaporator 44, the refrigerant in the vapor state is compressed by the compressor 46 and sent to the condenser 48. In the latter, the refrigerant condenses in the liquid state by yielding heat to the outside air. At the outlet of the condenser 48, the liquid refrigerant is expanded by the expansion valve 50 and sent again to the evaporator 44 and so on.
Jusqu'à présent, ce circuit de climatisation est utilisé de préférence, par temps chaud, pour refroidir l'intérieur de l'habitacle du véhicule grâce à l'évaporateur 44. So far, this air conditioning circuit is preferably used, in hot weather, to cool the interior of the vehicle cabin thanks to the evaporator 44.
L'idée à la base de l'invention était d'utiliser ce circuit de climatisation comme pompe à chaleur afin de prélever de la chaleur de l'air extérieur au moyen du condenseur 48 qui fonctionnerait alors comme évaporateur et de restituer cette chaleur à l'habitacle au moyen de l'évaporateur 44 qui fonctionnerait alors comme condenseur. Malheureusement, cette solution ne peut être appliquée dans la pratique étant donné que, par temps très froid et par exemple avec une température extérieure de l'ordre de - 400C, le cycle thermo-dynamique devrait fonctionner avec une température du fluide frigorigène dans l'évaporateur inférieure à - 700C.The basic idea of the invention was to use this air conditioning circuit as a heat pump in order to take heat from the outside air by means of the condenser 48 which would then function as an evaporator and to restore this heat to the passenger compartment by means of the evaporator 44 which would then function as a condenser. Unfortunately, this solution cannot be applied in practice since, in very cold weather and for example with an outside temperature of the order of - 400C, the thermodynamic cycle should operate with a temperature of the refrigerant in the evaporator below - 700C.
Dans ces conditions, le volume spécifique du fluide frigorigène est tel que le débit au compresseur est nettement insuffisant pour que la puissance délivrée à l'évaporateur (jouant alors le rôle de condenseur) soit significatif.Under these conditions, the specific volume of the refrigerant is such that the flow rate to the compressor is clearly insufficient for the power delivered to the evaporator (then playing the role of condenser) to be significant.
L'invention permet d'éviter cet inconvénient en modifiant le circuit de climatisation de la manière qui va maintenant être décrite.The invention makes it possible to avoid this drawback by modifying the air conditioning circuit in the manner which will now be described.
On se réfère à la figure 2 montrant une installation de chauffage et de climatisation comportant un dispositif générateur de chaleur propre à fournir un chauffage d'appoint, conformément à l'invention. L'installation de la figure 2 comporte certains éléments communs avec l'installation de la figure 1, ces éléments communs étant désignés par les mêmes références numériques. L'installation de la figure 2 comprend, comme précédemment, un circuit de refroidissement et un circuit de chauffage faisant partie d'un circuit de circulation du fluide de refroidissement du moteur.Elle comprend en outre un circuit de climatisation ou de conditionnement d'air, mais celui-ci est modifié de manière à définir deux boucles, à savoir une boucle de climatisation 52 sur laquelle sont montés l'évaporateur 44 et le condenseur 48 qui servent à assurer la fonction climatisation et, une boucle de chauffage d'appoint 54. Cette boucle 54, qui fait également partie du circuit de climatisation, est parcourue par le fluide frigorigène et comprend, en série, un évapora teur 56 et un condenseur 58. L'évaporateur 56est également monté sur la branche 36 du circuit de chauffage, en aval du moteur 10 et en amont de l'échangeur de chaleur 38 servant au chauffage de l'habitacle.Cet évaporateur 56 est propre à échanger de la chaleur entre le fluide de refroidissement du circuit de chauffage et le fluide frigorigène du circuit de climatisation et transférer ainsi de l'énergie thermique du circuit de chauffage au circuit de climatisation. Le condenseur 58 est constitué, dans cet exemple, par un échangeur de chaleur du type air/fluide frigorigène, propre à échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène du circuit de climatisation et l'air destiné à traverser l'échangeur 38. Le condenseur 58 est situé à proximité immédiate du groupe moto-ventilateur 40 de manière que l'air chauffé par le condenseur 58 soit envoyé dans l'habitacle sous l'action du groupe moto-ventilateur 40.Reference is made to FIG. 2 showing a heating and air conditioning installation comprising a heat generating device capable of providing additional heating, in accordance with the invention. The installation of FIG. 2 has certain elements common to the installation of FIG. 1, these common elements being designated by the same reference numbers. The installation of FIG. 2 comprises, as previously, a cooling circuit and a heating circuit forming part of a circuit for circulation of the engine coolant. It also comprises an air conditioning or air conditioning circuit , but this is modified so as to define two loops, namely an air conditioning loop 52 on which are mounted the evaporator 44 and the condenser 48 which serve to provide the air conditioning function and, an auxiliary heating loop 54 This loop 54, which is also part of the air conditioning circuit, is traversed by the refrigerant and comprises, in series, an evaporator 56 and a condenser 58. The evaporator 56 is also mounted on the branch 36 of the heating circuit, downstream of the engine 10 and upstream of the heat exchanger 38 used for heating the passenger compartment. This evaporator 56 is capable of exchanging heat between the cooling fluid of the heating circuit e t the refrigerant in the air conditioning circuit and thus transfer thermal energy from the heating circuit to the air conditioning circuit. The condenser 58 is constituted, in this example, by a heat exchanger of the air / refrigerant type, suitable for exchanging heat between the refrigerant of the air conditioning circuit and the air intended to pass through the exchanger 38. The condenser 58 is located in the immediate vicinity of the motor-fan unit 40 so that the air heated by the condenser 58 is sent into the passenger compartment under the action of the motor-fan group 40.
C'est donc la boucle 54 qui fait office de générateur de chaleur apte à fournir un chauffage d'appoint au véhicule à partir de l'énergie thermique transférée au circuit de climatisation.It is therefore the loop 54 which acts as a heat generator capable of providing additional heating to the vehicle from the thermal energy transferred to the air conditioning circuit.
Comme dans le cas de la figure 1, les boucles 52 et 54 sont représentées en traits mixtes là où le fluide frigorigène circule à l'état liquide et en traits interrompus là où le fluide frigorigène circule à l'état gazeux.As in the case of FIG. 1, the loops 52 and 54 are shown in dashed lines where the refrigerant circulates in the liquid state and in dashed lines where the refrigerant circulates in the gaseous state.
La boucle de climatisation 52 comprend une conduite 94 qui s'étend de la sortie du condenseur 48 à un point de dérivation 96 d'où part une conduite 98 commune aux boucles 52 et 54 et portant le détendeur 50. Cette conduite 98 aboutit à ltune des entrées d'une vanne 100 à quatre voies, dont l'une des sorties aboutit à une conduite de dérivation 102 formant bipasse sur le détendeur 50 et aboutissant au point 96. Une des sorties de la vanne 100 débouche sur une conduite 64 qui est commune aux boucles 52 et 54 jusqu a un point de dérivation 66. A partir de ce point de dérivation, la boucle 52 se poursuit par une conduite 68 sur laquelle est monté l'évaporateur 44 de la climatisation.The air conditioning loop 52 comprises a line 94 which extends from the outlet of the condenser 48 to a bypass point 96 from which a line 98 common to the loops 52 and 54 leaves and carrying the regulator 50. This line 98 leads to ltune inputs of a four-way valve 100, one of the outputs of which leads to a bypass line 102 forming a bypass on the pressure reducer 50 and leading to point 96. One of the outputs of valve 100 leads to a line 64 which is common to loops 52 and 54 to a bypass point 66. From this bypass point, loop 52 continues with a line 68 on which is mounted the evaporator 44 of the air conditioning.
Cette conduite 68 aboutit à l'une des deux entrées d'une vanne 70 à trois voies. La sortie de cette vanne débouche sur une conduite 72, également commune aux deux boucles 52 et 54 et sur laquelle est monté le compresseur 46. A son autre extrémité, la conduite 72 aboutit à l'entrée d'une vanne 74 à trois voies dont l'une des deux sorties débouche sur une conduite 76 qui aboutit à l'entrée du condenseur 48.This pipe 68 leads to one of the two inputs of a three-way valve 70. The outlet of this valve leads to a pipe 72, also common to the two loops 52 and 54 and on which the compressor 46 is mounted. At its other end, the pipe 72 leads to the inlet of a three-way valve 74 of which one of the two outputs leads to a pipe 76 which leads to the inlet of the condenser 48.
La boucle de chauffage d'appoint 54 comprend une conduite 78 sur laquelle est intercalé le condenseur 58, cette conduite 78 partant de l'autre sortie de la vanne 74 et aboutissant au point de dérivation 66. La boucle 54 se poursuit ensuite par la conduite commune 64 pour aboutir à la vanne 100. Le fluide frigorigène circulant dans la conduite 64 est alors obligé de passer par la conduite 102 pour aboutir au point 96 puis de passer à travers le détendeur 50 pour retourner à la vanne 100. De là, le fluide frigorigène passe à travers une conduite 80, sur laquelle est monté l'évaporateur 56, et aboutissant à l'autre entrée de la vanne 70. La boucle 54 se poursuit ensuite par la conduite commune 72 qui communique, par l'intermédiaire de la vanne 74, avec l'entrée de la conduite 78.The auxiliary heating loop 54 includes a line 78 on which the condenser 58 is inserted, this line 78 starting from the other outlet of the valve 74 and ending at the bypass point 66. The loop 54 then continues with the line common 64 to reach the valve 100. The refrigerant circulating in the line 64 is then forced to pass through the line 102 to reach point 96 and then to pass through the regulator 50 to return to the valve 100. From there, the refrigerant passes through a pipe 80, on which the evaporator 56 is mounted, and ending at the other inlet of the valve 70. The loop 54 then continues through the common pipe 72 which communicates, via the valve 74, with the inlet of line 78.
Grâce à l'agencement précédent, le détendeur 50 sert à détendre le fluide frigorigène à l'état liquide dans le cas où il circule soit à travers la boucle de climatisation 52, soit à travers la boucle de chauffage d'appoint 54. Le détendeur 50 se trouve monté non seulement en aval du condenseur 48 et en amont de l'évaporateur 44, mais aussi en aval du condenseur 58 et en amont de l'évaporateur 56 de la boucle de chauffage d'appoint.Thanks to the above arrangement, the expansion valve 50 serves to relax the refrigerant in the liquid state in the event that it circulates either through the air conditioning loop 52 or through the auxiliary heating loop 54. The expansion valve 50 is mounted not only downstream of the condenser 48 and upstream of the evaporator 44, but also downstream of the condenser 58 and upstream of the evaporator 56 of the auxiliary heating loop.
Les deux vannes 70 et 74 sont synchronisées de manière à assurer la circulation du fluide frigorigène soit de l'évaporateur 44 au condenseur 48 de la boucle de climatisation 52 (dans le cas où l'installation fonctionne en mode climatisation), soit de l'évaporateur 56 au condenseur 58 de la boucle de chauffage d'appoint 54 (dans le cas où l'installation fonctionne en mode de chauffage d'appoint). Dans l'un ou l'autre des deux modes de fonctionnement précités, c'est toujours le compresseur 46 qui assure la circulation du fluide frigorigène dans le circuit de circulation correspondant.The two valves 70 and 74 are synchronized so as to ensure the circulation of the refrigerant either from the evaporator 44 to the condenser 48 of the air conditioning loop 52 (in the case where the installation operates in air conditioning mode), or from the evaporator 56 to condenser 58 of the backup heating loop 54 (in the case where the installation operates in backup heating mode). In either of the above two operating modes, it is always the compressor 46 which circulates the refrigerant in the corresponding circulation circuit.
Dans le cas où l'installation de la figure 2 est utilisée dans le mode de chauffage d'appoint, les vannes 70 et 74 sont commutées de manière que le fluide frigorigène circule à travers l'évaporateur 56 et le condenseur 58. Après démarrage à froid du moteur, le fluide de refroidissement s'échauffe et l'évaporateur 56 utilise l'énergie calorifique du fluide de refroidissement pour réchauffer le fluide frigorigène à pression constante, c'est-à-dire à basse pression.In the case where the installation of FIG. 2 is used in the backup heating mode, the valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant circulates through the evaporator 56 and the condenser 58. After starting at when the engine is cold, the cooling fluid heats up and the evaporator 56 uses the heat energy of the cooling fluid to heat the refrigerant at constant pressure, that is to say at low pressure.
Le fluide frigorigène ainsi réchauffé passe ensuite à travers le compresseur 46 qui augmente l'enthalpie du fluide frigorigène en l'amenant à haute pression. Le fluide frigorigène ainsi comprimé passe ensuite à travers le condenseur 58 où il se condense, si bien que l'air envoyé dans l'habitacle récupère la somme de l'enthalpie fournie à l'évaporateur 56 et au compresseur 46. Le gain calorifique ainsi apporté par le condenseur 58 est donc exactement égal à la variation d'enthalpie produite par le compresseur 46. En effet, l'énergie calorifique qui a été prise au moteur l'aurait été de toute façon et ne peut pas être comptée comme un gain du dispositif générateur de chaleur. Dans le mode de fonctionnement en chauffage d'appoint, l'air chauffé par le condenseur 58 est bien entendu préchauffé par le radiateur de chauffage 38.The refrigerant thus heated then passes through the compressor 46 which increases the enthalpy of the refrigerant by bringing it to high pressure. The refrigerant thus compressed then passes through the condenser 58 where it condenses, so that the air sent into the passenger compartment recovers the sum of the enthalpy supplied to the evaporator 56 and to the compressor 46. The heat gain thus brought by the condenser 58 is therefore exactly equal to the enthalpy variation produced by the compressor 46. In fact, the heat energy which was taken from the engine would have been taken anyway and cannot be counted as a gain of the heat generating device. In the backup heating operating mode, the air heated by the condenser 58 is of course preheated by the heating radiator 38.
Dans le cas où on utilise l'installation de la figure 2 en mode de chauffage normal, on arrête le fonctionnement du compresseur 46 et l'air envoyé dans l'habitacle est seulement chauffé par le radiateur de chauffage 38. In the case where the installation of FIG. 2 is used in normal heating mode, the operation of the compressor 46 is stopped and the air sent into the passenger compartment is only heated by the heating radiator 38.
Dans le cas où l'installation est utilisée dans le mode climatisation ou conditionnement d'air, le compresseur 46 est mis en marche, mais on commute les vannes 70 et 74 de manière que le fluide frigorigène circule seulement à travers l'évaporateur 44 et le condenseur 48 de la boucle de climatisation 52.In the case where the installation is used in the air conditioning or air conditioning mode, the compressor 46 is started, but the valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant circulates only through the evaporator 44 and the condenser 48 of the air conditioning loop 52.
On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre une installation conforme à une autre forme de réalisation de l'invention. Dans cette installation, le circuit de chauffage comprend, non pas une seule boucle de circulation, mais deux boucles : une boucle de chauffage principale 84 et une boucle de chauffage secondaire 86, comme enseigné par la Demande de Brevet français nO 87 07 158 déposé le 21 mai 1987 au nom de la Demanderesse. La boucle de chauffage principale 84 est reliée au moteur 10 et parcourue en permanence par le fluide de refroidissement. Sur la boucle de chauffage principale 84 est intercalé l'évaporateur 56 faisant partie de la boucle de chauffage d'appoint.We now refer to Figure 3 which shows an installation according to another embodiment of the invention. In this installation, the heating circuit includes, not a single circulation loop, but two loops: a main heating loop 84 and a secondary heating loop 86, as taught by French Patent Application No. 87 07 158 filed on May 21, 1987 in the name of the Claimant. The main heating loop 84 is connected to the engine 10 and continuously traversed by the cooling fluid. On the main heating loop 84 is interposed the evaporator 56 forming part of the auxiliary heating loop.
La boucle de chauffage secondaire 86 comprend l'échangeur de chaleur 38 servant au chauffage normal de l'habitacle et un condenseur 88 propre à chauffer le fluide circulant dans la boucle 86. La boucle de chauffage secondaire 86 peut être isolée de la boucle de chauffage principale 84 de manière à accélérer la montée en température du fluide de refroidissement circulant dans la boucle de chauffage secondaire 86 et, par conséquent, dans le radiateur de chauffage 38 qui bénéficie de l'appoint de chaleur fourni par le condenseur 88.The secondary heating loop 86 includes the heat exchanger 38 used for normal heating of the passenger compartment and a condenser 88 suitable for heating the fluid circulating in the loop 86. The secondary heating loop 86 can be isolated from the heating loop main 84 so as to accelerate the temperature rise of the cooling fluid circulating in the secondary heating loop 86 and, consequently, in the heating radiator 38 which benefits from the additional heat supplied by the condenser 88.
Dans cet exemple, la boucle de chauffage secondaire 86 est reliée à la boucle de chauffage principale 84 par l'intermé diaire d'une vanne 90 propre à prendre deux positions différentes : une première position dans laquelle la boucle de chauffage secondaire 86 est isolée de la boucle de chauffage principale 84, et une deuxième position dans laquelle la boucle de chauffage secondaire 86 est en communication avec la boucle de chauffage principale 84 et alimentée en fluide par cette dernière. Dans le mode de fonctionnement en chauffage d'appoint de l'habitacle, la vanne 90 est commutée dans la première position précitée, de telle manière que les boucles 84 et 86 soient isolées et que la température du fluide frigorigène circulant dans la boucle de chauffage secondaire 86 soit plus élevée que celle du fluide frigorigène circulant dans la boucle de chauffage principale 84.In this example, the secondary heating loop 86 is connected to the main heating loop 84 by means of a valve 90 suitable for taking two different positions: a first position in which the secondary heating loop 86 is isolated from the main heating loop 84, and a second position in which the secondary heating loop 86 is in communication with the main heating loop 84 and supplied with fluid by the latter. In the operating mode for additional heating of the passenger compartment, the valve 90 is switched to the first aforementioned position, so that the loops 84 and 86 are isolated and the temperature of the refrigerant circulating in the heating loop 86 is higher than that of the refrigerant circulating in the main heating loop 84.
Le condenseur 88 est un échangeur fluide de refroidissement/fluide frigorigène qui est interposé d'une part dans la boucle de chauffage secondaire 86 et d'autre part dans la boucle de chauffage d'appoint 54. La boucle de chauffage secondaire 86 comprend en outre une pompe de circulation 92 propre à mettre en mouvement le fluide de refroidissement pour le faire circuler à travers le condenseur 88 et le radiateur de chauffage 38.The condenser 88 is a coolant / refrigerant exchanger which is interposed on the one hand in the secondary heating loop 86 and on the other hand in the auxiliary heating loop 54. The secondary heating loop 86 further comprises a circulation pump 92 suitable for setting in motion the cooling fluid in order to make it circulate through the condenser 88 and the heating radiator 38.
La boucle de climatisation 52 comprend, dans cet exemple, une conduite 94 qui s'étend de la sortie du condenseur 48 à un point de dérivation 96 d'ou part une conduite 98 commune aux boucles 52 et 54 et portant le détendeur 50. Cette conduite 98 aboutit à l'une des entrées d'une vanne 100 à quatre voies, dont l'une des sorties aboutit à une conduite de dérivation 102 sur le détendeur 50 et aboutissant au point 96. Une des sorties de la vanne 100 débouche sur une conduite 104 qui est commune aux boucles 52 et 54 jusqu'à un point de dérivation 106. A partir de ce point de dérivation, la boucle 52 se poursuit par une conduite 108 sur laquelle est monté l'évaporateur 44 de climatisation et aboutissant à l'une des entrées d'une vanne 70 analogue à celle de la figure 2.La sortie de cette vanne 70 débouche sur une conduite 72, commune aux boucles 52 et 54, sur laquelle est monté le compresseur 46 et aboutissant à l'entrée de la vanne 74. L'une des sorties de cette vanne débouche sur une conduite 110 qui aboutit à l'entrée du condenseur 48.The air conditioning loop 52 comprises, in this example, a line 94 which extends from the outlet of the condenser 48 to a bypass point 96 from which a line 98 common to the loops 52 and 54 and carrying the regulator 50. This line 98 leads to one of the inputs of a four-way valve 100, one of the outputs of which leads to a bypass line 102 on the regulator 50 and leads to point 96. One of the outputs of valve 100 leads to a line 104 which is common to the loops 52 and 54 to a bypass point 106. From this bypass point, the loop 52 continues with a line 108 on which is mounted the air conditioning evaporator 44 and leading to one of the inputs of a valve 70 similar to that of FIG. 2. The output of this valve 70 leads to a pipe 72, common to the loops 52 and 54, on which the compressor 46 is mounted and ending at the inlet of valve 74. One of the outputs of this valve leads to a conduit ite 110 which leads to the entry of condenser 48.
La boucle de chauffage d'appoint 54 comprend une conduite 112 sur laquelle est intercalé le condenseur 88, cette conduite 112 partant de l'autre sortie de la vanne 74 et aboutissant au point de dérivation 106. La boucle 54 se poursuit ensuite par la conduite commune 104 pour aboutir à la vanne 100. Le fluide frigorigène circulant dans la boucle 104 est alors obligé de passer par la conduite 102 pour aboutir au point 96 puis de passer à travers le détendeur 50 pour retourner à la vanne 100. De là, le fluide frigorigène passe à travers une conduite 114, sur laquelle est monté l'évaporateur 56, et aboutissant à l'autre entrée de la vanne 70.The auxiliary heating loop 54 comprises a line 112 on which the condenser 88 is inserted, this line 112 starting from the other outlet of the valve 74 and ending at the bypass point 106. The loop 54 then continues with the line common 104 to reach the valve 100. The refrigerant circulating in the loop 104 is then forced to pass through the pipe 102 to reach the point 96 then to pass through the regulator 50 to return to the valve 100. From there, the refrigerant passes through a pipe 114, on which the evaporator 56 is mounted, and ending at the other inlet of the valve 70.
La boucle 54 se poursuit ensuite par la conduite commune 72 qui communique, par l'intermédiaire de la vanne 74, avec l'entrée de la conduite 112.The loop 54 then continues through the common pipe 72 which communicates, via the valve 74, with the inlet of the pipe 112.
Lorsque l'installation de la figure 3 est utilisée en mode de chauffage d'appoint, la vanne 90 est commutée de manière à isoler la boucle de chauffage secondaire 86 de la boucle de chauffage principale 84 et on met en marche les deux pompes de circulation 34 et 92. De plus, les vannes 70 et 74 sont commutées de manière que le fluide frigorigène circule dans la boucle 54 de chauffage d'appoint, c'est-à-dire à travers l'évaporateur 56 et le condenseur 88, le compresseur 46 étant mis en marche pour mettre le fluide frigorigène en mouvement.When the installation of FIG. 3 is used in the backup heating mode, the valve 90 is switched so as to isolate the secondary heating loop 86 from the main heating loop 84 and the two circulation pumps are started. 34 and 92. In addition, the valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant circulates in the auxiliary heating loop 54, that is to say through the evaporator 56 and the condenser 88, the compressor 46 being started to set the refrigerant in motion.
Après démarrage à froid du moteur, la température du fluide de refroidissement dans la boucle de chauffage principale 84 s'échauffe et l'évaporateur 56 utilise l'énergie thermique du fluide de refroidissement pour réchauffer le fluide frigorigène à pression constante. Comme dans le cas précédent, le compresseur 46 augmente l'enthalpie du fluide frigorigène en l'amenant à haute pression. Le condenseur 88 permet d'échanger sur le fluide de refroidissement de la boucle de chauffage secondaire 86 la somme de l'enthalpie fournie à l'évaporateur 56 et au compresseur 44. Le radiateur de chauffage 38 permet de transférer l'énergie thermique du fluide de refroidissement de la boucle de chauffage secondaire 86 sur l'air que l'on envoie vers l'habitacle.After the engine is cold started, the temperature of the cooling fluid in the main heating loop 84 heats up and the evaporator 56 uses the thermal energy of the cooling fluid to heat the refrigerant at constant pressure. As in the previous case, the compressor 46 increases the enthalpy of the refrigerant by bringing it to high pressure. The condenser 88 makes it possible to exchange on the cooling fluid of the secondary heating loop 86 the sum of the enthalpy supplied to the evaporator 56 and to the compressor 44. The heating radiator 38 makes it possible to transfer the thermal energy of the fluid cooling the secondary heating loop 86 on the air that is sent to the passenger compartment.
Dans le cas où on utilise l'installation de la figure 3 en mode de chauffage normal, le compresseur 46 est arrêté et on commute la vanne 90 de manière à mettre en communication la boucle de chauffage principale 84 et la boucle de chauffage secondaire 86. L'air à envoyer dans l'habitacle est ainsi chauffé par le radiateur 38 qui bénéficie de l'énergie thermique du fluide de refroidissement circulant dans les boucles 84 et 86.In the case where the installation of FIG. 3 is used in normal heating mode, the compressor 46 is stopped and the valve 90 is switched so as to put the main heating loop 84 and the secondary heating loop 86 into communication. The air to be sent into the passenger compartment is thus heated by the radiator 38 which benefits from the thermal energy of the cooling fluid circulating in the loops 84 and 86.
Dans le cas où l'installation de la figure 3 est utilisée en mode de climatisation, le compresseur 46 est mis en marche et les vannes 70 et 74 commutées de manière que le fluide frigorigène circule dans la boucle de climatisation 52, c'est-à-dire à travers le condenseur 58 et l'évaporateur 44, lequel situé à proximité du radiateur de chauffage 38.In the case where the installation of FIG. 3 is used in air conditioning mode, the compressor 46 is started and the valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant circulates in the air conditioning loop 52, that is to say that is, through the condenser 58 and the evaporator 44, which is located near the heating radiator 38.
On se réfère maintenant à la figure 4 qui constitue une variante de l'installation de la figure 3. Alors que l'installation de la figure 3 comporte un seul échangeur de chaleur 38 servant au chauffage de l'habitacle, l'installation de la figure 4 comprend en outre un échangeur de chaleur 116 monté sur la boucle de chauffage principale 84 de manière que l'air à envoyer dans l'habitacle soit d'abord préchauffé dans l'échangeur de chaleur 116, puis ensuite chauffé par passage à travers l'échangeur de chaleur 38 de la boucle de chauffage secondaire 86. Dans la variante de réalisation de la figure 4, l'échangeur de chaleur 116, servant de radiateur de pré-chauffage, est monté en aval de l'évaporateur 56 de chauffage d'appoint par rapport au sens de circulation du fluide de refroidissement dans la boucle 54. Reference is now made to FIG. 4 which constitutes a variant of the installation of FIG. 3. While the installation of FIG. 3 comprises a single heat exchanger 38 used for heating the passenger compartment, the installation of the Figure 4 further comprises a heat exchanger 116 mounted on the main heating loop 84 so that the air to be sent into the passenger compartment is first preheated in the heat exchanger 116, then then heated by passage through the heat exchanger 38 of the secondary heating loop 86. In the alternative embodiment of FIG. 4, the heat exchanger 116, serving as a pre-heating radiator, is mounted downstream of the heating evaporator 56 make-up with respect to the direction of circulation of the cooling fluid in the loop 54.
L'installation représentée à la figure 5 diffère seulement de celle représentée à la figure 4 par le fait que l'échangeur de chaleur 116, servant de radiateur de pré-chauffage, est monté en amont de l'évaporateur 56 par rapport au sens de circulation du fluide de refroidissement dans la boucle 84.The installation shown in Figure 5 differs only from that shown in Figure 4 in that the heat exchanger 116, serving as a pre-heating radiator, is mounted upstream of the evaporator 56 relative to the direction of circulation of the coolant in the loop 84.
Les installations représentées aux figures 4 et 5 ont pour avantage de permettre d'obtenir un pré-chauffage de l'air qui est ensuite envoyé dans l'échangeur de chaleur 38 de la boucle de chauffage secondaire 86. De cette manière, le niveau thermique du fluide de refroidissement du circuit secondaire est augmenté, ainsi que la valeur de la haute pression, ce qui correspond à un travail plus important au niveau du compresseur 46.The installations shown in FIGS. 4 and 5 have the advantage of allowing preheating of the air which is then sent to the heat exchanger 38 of the secondary heating loop 86. In this way, the thermal level of the secondary circuit coolant is increased, as well as the value of the high pressure, which corresponds to more work at the compressor 46.
Dans les variantes de réalisation des figures 3, 4 et 5, l'évaporateur 44 de la boucle de climatisation 52 est placé en amont de l'échangeur de chaleur 38, servant de radiateur de chauffage, de la boucle de chauffage secondaire 86, par rapport au sens de circulation de l'air à envoyer dans l'ha- bitacle.In the variant embodiments of FIGS. 3, 4 and 5, the evaporator 44 of the air conditioning loop 52 is placed upstream of the heat exchanger 38, serving as a heating radiator, of the secondary heating loop 86, by relative to the direction of air circulation to be sent into the passenger compartment.
Dans la variante de réalisation de la figure 6, l'installation comprend également, comme dans le cas de la figure 4, un échangeur de chaleur 116 monté sur la boucle de chauffage principale 84 pour pré-chauffer l'air avant de la chauffer dans l'échangeur de chaleur 38 de la boucle de chauffage secondaire 86.In the alternative embodiment of FIG. 6, the installation also includes, as in the case of FIG. 4, a heat exchanger 116 mounted on the main heating loop 84 to preheat the air before heating it in the heat exchanger 38 of the secondary heating loop 86.
Toutefois, dans ce cas, les boucles 84 et 86 sont en permanence isolées l'une de l'autre, ce qui permet d'économiser la vanne 90 prévue dans les installations des figures 3, 4 et 5. Un conduit d'équilibrage de pression (non représenté) peut être prévu entre les deux boucles pour éviter un vase d'expansion sur la boucle 86.However, in this case, the loops 84 and 86 are permanently isolated from each other, which saves the valve 90 provided in the installations of Figures 3, 4 and 5. A balancing pipe of pressure (not shown) can be provided between the two loops to avoid an expansion vessel on the loop 86.
En outre, dans l'installation de la figure 6, l'évaporateur 44 de la boucle de climatisation 52 est placé en amont de l'échangeur de chaleur 116 de la boucle de chauffage principale 84, par rapport au sens de circulation de l'air à envoyer dans l'habitacle, au lieu d'être placé en amont de l'échangeur de chaleur 38 de la boucle de chauffage secondaire 86, comme dans le cas des figures 3, 4 et 5.Furthermore, in the installation of FIG. 6, the evaporator 44 of the air conditioning loop 52 is placed upstream of the heat exchanger 116 of the main heating loop 84, relative to the direction of circulation of the air to be sent into the passenger compartment, instead of being placed upstream of the heat exchanger 38 of the secondary heating loop 86, as in the case of FIGS. 3, 4 and 5.
Dans le cas où l'installation de la figure 6 fonctionne en mode de chauffage d'appoint, les deux pompes 34 et 92 sont mises en circulation et les deux vannes 70 et 74 sont commutées de manière que le fluide frigorigène passe à travers le condenseur 88 et l'évaporateur 56 de la boucle de chauffage d'appoint, le compresseur 46 étant en fonctionnement. L'air envoyé dans l'habitacle du véhicule passe ainsi successivement à travers l'échangeur de chaleur 116 et l'échangeur de chaleur 38.In the case where the installation of FIG. 6 operates in backup heating mode, the two pumps 34 and 92 are put into circulation and the two valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant passes through the condenser 88 and the evaporator 56 of the auxiliary heating loop, the compressor 46 being in operation. The air sent into the passenger compartment of the vehicle thus passes successively through the heat exchanger 116 and the heat exchanger 38.
Dans le cas où l'installation est utilisée en mode de chauffage normal, ii n'est pas nécessaire de mettre en marche la pompe de circulation 92, l'air s'échauffant seulement à travers l'échangeur de chaleur 116.In the case where the installation is used in normal heating mode, it is not necessary to start the circulation pump 92, the air only heating up through the heat exchanger 116.
Dans le cas où l'installation fonctionne en mode climatisation, les vannes 70 et 74 sont commutées de manière que le fluide frigorigène circule à travers l'évaporateur 44 et le condenseur 48, le compresseur 46 étant mis en marche.In the case where the installation operates in air conditioning mode, the valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant circulates through the evaporator 44 and the condenser 48, the compressor 46 being started.
Dans ce cas, la pompe de circulation 92 est également arrêtée.In this case, the circulation pump 92 is also stopped.
L'installation représentée à la figure 7 diffère seulement de celle de la figure 6 par le fait que l'on utilise deux détendeurs 50 et 82.The installation shown in FIG. 7 differs only from that in FIG. 6 in that two regulators 50 and 82 are used.
Le détendeur 50 est monté sur une conduite 60 qui s'étend depuis le condenseur 48 jusqu'à un point de dérivation 62 commun aux deux boucles 52 et 54. Le détendeur 82 est monté sur la conduite 114, entre le point de dérivation 62 et l'évaporateur 56, la conduite 114 étant raccordée à la conduite 60 au point de dérivation 62. L'utilisation de deux détendeurs permet d'éviter l'utilisation de la vanne à quatre voies 100 et de la conduite de dérivation 102 présentes dans la précédente forme de réalisation.The regulator 50 is mounted on a line 60 which extends from the condenser 48 to a bypass point 62 common to the two loops 52 and 54. The regulator 82 is mounted on the line 114, between the bypass point 62 and the evaporator 56, the line 114 being connected to the line 60 at the bypass point 62. The use of two pressure reducers avoids the use of the four-way valve 100 and the bypass line 102 present in the previous embodiment.
Cette variante permet d'économiser la vanne à quatre voies et d'optimiser le choix des détendeurs en fonction de l'utilisation en climatisation ou en boucle de chauffage.This variant saves the four-way valve and optimizes the choice of regulators depending on the use in air conditioning or heating loop.
Sur la figure 7, l'installation est représentée dans sa fonction chauffage d'appoint, les flèches représentant le circuit du fluide frigorigène dans la boucle de chauffage d'appoint, à travers successivement l'évaporateur 56, le compresseur fui6, le condenseur 88 et le détendeur 82. Comme indiqué précédemment, dans ce mode de fonctionnement les deux pompes 34 et 92 sont mises en mouvement.In FIG. 7, the installation is represented in its backup heating function, the arrows representing the refrigerant circuit in the backup heating loop, successively through the evaporator 56, the compressor leaks 6, the condenser 88 and the regulator 82. As indicated previously, in this operating mode the two pumps 34 and 92 are set in motion.
La figure 8 montre la même installation dans le mode de chauffage normal. En pareil cas, le condenseur 88 servant au chauffage d'appoint de l'habitacle et l'évaporateur 44 servant au refroidissement de l'habitacle sont mis hors service, le compresseur 46 étant arrêté. De plus, la pompe de circulation 92 de la boucle de chauffage 86 est également arrêtée.Figure 8 shows the same installation in normal heating mode. In such a case, the condenser 88 serving to heat the passenger compartment and the evaporator 44 serving to cool the passenger compartment are put out of service, the compressor 46 being stopped. In addition, the circulation pump 92 of the heating loop 86 is also stopped.
La figure 9 montre l'installation de la figure 7 en mode de climatisation ou conditionnement d'air. Dans ce cas, le compresseur 46 est mis en fonctionnement et les vannes 70 et 74 sont commutées de manière que le fluide frigorigène circule dans la boucle de climatisation 52, comme indiqué par les flèches. Le fluide frigorigène passe ainsi successivement à travers le condenseur 48, le détendeur 50, l'évaporateur 44 et le compresseur 46 avant de regagner le condenseur 48. Dans ce mode de fonctionnement, la pompe de circulation 92 est également mise hors service.Figure 9 shows the installation of Figure 7 in air conditioning or air conditioning mode. In this case, the compressor 46 is put into operation and the valves 70 and 74 are switched so that the refrigerant circulates in the air conditioning loop 52, as indicated by the arrows. The refrigerant thus passes successively through the condenser 48, the expansion valve 50, the evaporator 44 and the compressor 46 before returning to the condenser 48. In this operating mode, the circulation pump 92 is also put out of service.
Les différentes caractéristiques de l'installation décrites dans les formes ou variantes de réalisation des figures 1 à 9 peuvent, bien entendu, se combiner entre elles. The various characteristics of the installation described in the forms or variant embodiments of FIGS. 1 to 9 can, of course, be combined with one another.
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