FR2905633A1 - Air conditioning loop for motor vehicle, has coolant release unit allowing overheating of evaporator till specific temperature, where evaporator has air temperature gap between zones of evaporator comprised between specific degrees - Google Patents
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Abstract
Description
1 Boucle de climatisation d'un véhicule automobile dont le fluide1 Air conditioning loop of a motor vehicle whose fluid
réfrigérant est à base de 1,1,1,2-tetrafluoropropène et de trifluoroiodométhane. Domaine technique de l'invention. La présente invention est du domaine des installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, d'un véhicule notamment. Elle a pour objet une boucle de climatisation associée à une telle installation spécifiquement agencé pour permettre l'exploitation d'un fluide réfrigérant particulier. 10 Etat de la technique. Une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation équipant un véhicule est notamment destinée à refroidir un flux d'air circulant à l'intérieur de 15 l'installation, pour améliorer le confort thermique de l'habitacle du véhicule. Une telle installation coopère avec une boucle de climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant. Cette boucle de climatisation comprend notamment un évaporateur pour l'échange thermique entre l'air à refroidir et le fluide réfrigérant et des moyens de traitement de la circulation du fluide à l'intérieur du 20 boucle de climatisation, intégrant des moyens de traitement de l'état du fluide au regard de son exploitation par l'évaporateur. De tels moyens de traitement de la circulation du fluide mettent en oeuvre par exemple une pluralité d'appareils tels qu'un compresseur, un condenseur et un organe de détente. 25 II est communément utilisé dans le domaine un fluide réfrigérant à base de dioxyde de carbone ou d'hydrofluorocarbone, tel que celui connu sous la dénomination R134a. D'une manière générale, le fluide réfrigérant en phase gazeuse en provenance de l'évaporateur est comprimé par le compresseur, puis circule vers le condenseur où il se transforme au moins partiellement en phase 30 liquide. Le fluide réfrigérant subit ensuite une détente en vue de son refroidissement en amont de l'évaporateur par l'organe de détente, circule à 2905633 2 l'intérieur de l'évaporateur en phase gazeuse, puis est évacué vers le compresseur. Les performances énergétiques de la boucle de climatisation, et plus précisément 5 les performances de l'évaporateur pour le refroidissement du flux d'air, sont dépendantes de la surchauffe du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur, c'est-à-dire de l'écart de température entre la température saturante du fluide réfrigérant au sein de l'évaporateur et de la température réelle du fluide réfrigérant à la sortie de l'évaporateur. Pour optimiser les performances de l'évaporateur et de la boucle, autrement appelé circuit de refroidissement, il est recherché une surchauffe la plus importante possible. Cependant, une surchauffe en sortie d'évaporateur induit en conséquence une hétérogénéité de la température du flux d'air en aval de l'évaporateur prise en différents points de ce dernier. En effet, la température du flux d'air qui traverse la partie de l'évaporateur non soumis à la surchauffe est plus faible que la température du flux d'air traversant une seconde partie de l'évaporateur soumis à la surchauffe. Toutefois au regard du confort thermique apporté dans l'habitacle par le flux d'air refroidi, il est préférable d'éviter une telle hétérogénéité de température du flux d'air. Un compromis couramment admis dans le domaine entre une surchauffe souhaitée la plus importante possible et une homogénéité de la température du flux d'air en aval de l'évaporateur réside dans une boucle de climatisation présentant une surchauffe maximum de 10 C qui induit des écarts acceptables de température du flux d'air en aval de l'évaporateur de 7 C. The refrigerant is based on 1,1,1,2-tetrafluoropropene and trifluoroiodomethane. Technical Field of the Invention The present invention is in the field of ventilation, heating and / or air conditioning, including a vehicle. It relates to an air conditioning loop associated with such an installation specifically arranged to allow the operation of a particular refrigerant. 10 State of the art. A ventilation, heating and / or air conditioning installation equipping a vehicle is especially intended to cool a flow of air circulating inside the installation, to improve the thermal comfort of the passenger compartment of the vehicle. Such an installation cooperates with an air conditioning loop inside which circulates a refrigerant fluid. This air-conditioning loop comprises in particular an evaporator for the heat exchange between the air to be cooled and the refrigerant and means for treating the circulation of the fluid inside the air-conditioning loop, integrating means for processing the air. state of the fluid with respect to its operation by the evaporator. Such fluid circulation processing means use for example a plurality of devices such as a compressor, a condenser and an expansion member. It is commonly used in the field a refrigerant fluid based on carbon dioxide or hydrofluorocarbon, such as that known under the name R134a. In general, the gas-phase refrigerant from the evaporator is compressed by the compressor and then flows to the condenser where it is converted at least partially into the liquid phase. The refrigerant then undergoes expansion for cooling downstream of the evaporator by the expansion member, circulates inside the evaporator in the gas phase, and is then discharged to the compressor. The energy performance of the air conditioning loop, and more precisely the performance of the evaporator for cooling the air flow, are dependent on the superheating of the refrigerant at the outlet of the evaporator, that is to say the temperature difference between the saturating temperature of the refrigerant within the evaporator and the actual temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator. To optimize the performance of the evaporator and the loop, otherwise called cooling circuit, it is desired to overheat as much as possible. However, an overheating at the evaporator outlet consequently induces a heterogeneity of the temperature of the air flow downstream of the evaporator taken at different points of the latter. Indeed, the temperature of the air flow through the part of the evaporator not subjected to overheating is lower than the temperature of the air flow passing through a second part of the evaporator subjected to overheating. However, in view of the thermal comfort provided in the passenger compartment by the flow of cooled air, it is preferable to avoid such heterogeneity of temperature of the air flow. A commonly accepted compromise in the field between the greatest possible desired superheating and homogeneity of the airflow temperature downstream of the evaporator lies in an air conditioning loop having a maximum superheat of 10 C which induces acceptable differences. temperature of the air flow downstream of the evaporator of 7 C.
Il a par ailleurs été suggéré par le document US2005/0233934 (SINGH et al) qu'un fluide réfrigérant à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ) pouvait être utilisé dans une boucle de climatisation associée à une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation. Ce mélange présente l'avantage d'être utilisable avec des pressions raisonnables tout en ayant un impact sur l'environnement extrêmement beaucoup plus faible que les composés utilisés aujourd'hui, par exemple le R134a. Cependant, les contraintes et solutions 2905633 3 habituelles dans le domaine de telles installations organisées pour améliorer le confort thermique d'un habitacle de véhicule sont inappropriées pour l'exploitation d'un tel fluide réfrigérant. It has moreover been suggested by US2005 / 0233934 (SINGH et al) that a refrigerant based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I) could be used in an air conditioning loop associated with a ventilation, heating and / or air conditioning system. This mixture has the advantage of being usable with reasonable pressures while having an impact on the environment extremely much lower than the compounds used today, for example R134a. However, the usual constraints and solutions in the field of such installations organized to improve the thermal comfort of a vehicle cabin are inappropriate for the operation of such a refrigerant.
5 Le problème technique à la base de l'invention peut donc se résumer comme suit : adapter les composants d'une boucle de climatisation utilisant un fluide réfrigérant à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ).The technical problem underlying the invention can therefore be summarized as follows: adapt the components of an air conditioning loop using a refrigerant based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO -1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I).
10 Objet de l'invention. Le but de la présente invention est de proposer une boucle de climatisation d'un véhicule organisé pour permettre l'utilisation d'un fluide réfrigérant à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du 15 trifluoroiodométhane ( CF3I ). Il est plus particulièrement visé par la présente invention de proposer une telle boucle de climatisation dans laquelle l'exploitation d'un tel fluide réfrigérant est optimisée, avec une exploitation privilégiée d'appareils d'une boucle de climatisation présentant, d'une part des caractéristiques communément utilisées dans le domaine des circuits de 20 refroidissement d'installation de climatisation automobile et d'autre part des caractéristiques optimisées pour l'exploitation de ce fluide réfrigérant. La présente invention est principalement reconnaissable en ce qu'elle consiste en une boucle de climatisation d'un véhicule dont le fluide réfrigérant est à base d'un 25 mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ). L'un quelconque au moins des appareils qui compose cette boucle de climatisation est un appareil provoquant une surchauffe d'un évaporateur que comprend ladite boucle, jusqu'à une température de 25 C, pour un écart de température entre différentes zones de cet évaporateur compris 30 entre 0 C et 8 C. On comprend donc que pour une surchauffe de 25 C, la différence de température de l'air en sortie d'évaporateur est au maximum de 8 C, cette dernière température étant acceptable pour la mise au point aérothermique 2905633 4 de l'installation de ventilation, en particulier en ce qui concerne l'écart entre la température du flux d'air envoyé coté conducteur par rapport à la température du flux d'air envoyé coté passager.Object of the invention The object of the present invention is to provide an air conditioning loop of an organized vehicle to allow the use of a refrigerant based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I). It is more particularly the object of the present invention to provide such an air conditioning loop in which the operation of such a refrigerant is optimized, with a privileged exploitation of apparatus of an air conditioning loop having, on the one hand, characteristics commonly used in the field of cooling circuits of automobile air conditioning installation and secondly optimized characteristics for the operation of this refrigerant. The present invention is mainly recognizable in that it consists of an air conditioning loop of a vehicle whose refrigerant is based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I). At least one of the devices that make up this air conditioning loop is an apparatus that overheats an evaporator that includes said loop, up to a temperature of 25 C, for a temperature difference between different zones of this evaporator included Between 0 C and 8 C. It is therefore understood that for an overheating of 25 C, the difference in temperature of the air at the evaporator outlet is at most 8 C, the latter temperature being acceptable for the aerothermal development 2905633 4 of the ventilation system, in particular with regard to the difference between the temperature of the air flow sent on the driver's side with respect to the temperature of the air flow sent on the passenger's side.
5 Un premier choix des concepteurs a consisté à exploiter le fluide réfrigérant à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ), et à provoquer une surchauffe de l'évaporateur accrue par rapport aux surchauffes habituellement pratiquées dans le domaine de la climatisation automobile. Pour ne pas induire une hétérogénéité de la 10 température du flux d'air traversant l'évaporateur, celle-ci est maintenue à une variation de température acceptable, notamment comprise entre 0 C et 8 C. Cette surchauffe plus élevée que dans les dispositifs de l'art antérieur offre l'avantage de diminuer le débit de fluide réfrigérant dans le circuit tout en maintenant un coefficient de performance élevé. Cette diminution du débit permet de réduire les 15 efforts sur le compresseur de sorte à augmenter sa durée de vie et à diminuer les émissions de polluants consécutifs à la mise en fonctionnement de l'installation de climatisation. La combinaison entre l'exploitation du fluide réfrigérant choisi et les conditions de 20 surchauffe de l'évaporateur offre des performances de refroidissement satisfaisantes de l'évaporateur pour un rendement toléré de la boucle de climatisation, non seulement dans des conditions. d'utilisation selon lesquelles la demande en refroidissement de l'air est faible, mais aussi pour une demande de refroidissement de l'air particulièrement élevée avec un temps de réponse très 25 court. Le coefficient de performance de la boucle de climatisation, défini comme étant le rapport entre la puissance frigorifique de la boucle de climatisation et la puissance requise par le compresseur, quel que soit son type, est satisfaisant quelle que soit la température de refroidissement de l'air requise, y compris dans le cas où cette température requise est considérablement basse avec un temps 30 de réponse obtenu très court grâce à la surchauffe réalisée de l'évaporateur.A first choice of designers was to exploit the refrigerant fluid based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I), and to cause overheating of the increased evaporator compared to the overheating usually practiced in the field of automotive air conditioning. In order not to induce a heterogeneity of the temperature of the air flow passing through the evaporator, this is maintained at an acceptable temperature variation, in particular between 0.degree. C. and 8.degree. C. This overheating is higher than in the cooling devices. the prior art offers the advantage of reducing the refrigerant flow rate in the circuit while maintaining a high coefficient of performance. This reduction in the flow rate makes it possible to reduce the efforts on the compressor so as to increase its lifetime and to reduce the pollutant emissions resulting from the start-up of the air-conditioning system. The combination of the operation of the chosen coolant with the evaporator overheating conditions provides satisfactory cooling performance of the evaporator for a tolerated efficiency of the air conditioning loop, not only under conditions. in use according to which the demand for cooling the air is low, but also for a particularly high demand for air cooling with a very short response time. The coefficient of performance of the air conditioning loop, defined as the ratio between the cooling capacity of the air conditioning loop and the power required by the compressor, whatever its type, is satisfactory regardless of the cooling temperature of the air conditioning loop. Required air, including where this required temperature is considerably low with a very short response time achieved by overheating of the evaporator.
2905633 5 Un deuxième choix des concepteurs de la boucle de climatisation de la présente invention réside dans une exploitation d'un compresseur, d'un condenseur et d'un évaporateur que comporte habituellement une telle boucle de climatisation qui présentent des caractéristiques de volume et/ou de dimensions couramment 5 utilisées dans le domaine de la climatisation automobile et dans l'aménagement d'un organe de détente que comprend la boucle de climatisation pour provoquer la surchauffe recherchée. Plus particulièrement, ledit appareil provoquant la surchauffe est un organe de 10 détente du fluide réfrigérant en amont de l'évaporateur dans le sens de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation. Selon une première approche d'aménagement de cet organe de détente, celui-ci comprend des moyens de variation d'une section de passage du fluide réfrigérant 15 à son travers vers l'évaporateur pour provoquer ladite surchauffe. Selon l'invention, une telle variation de section de passage s'étend jusqu'à 7,5 mm2, et plus particulièrement entre 0,05 mm2 et 7,5 mm2. Idéalement cette section de passage varie entre 0,1 mm2 et 4,5 mm2.A second choice of the designers of the air conditioning loop of the present invention resides in the operation of a compressor, a condenser and an evaporator that usually comprise such an air-conditioning loop which have volume characteristics and / or or dimensions commonly used in the field of automotive air conditioning and in the development of a detent member that includes the air conditioning loop to cause overheating sought. More particularly, said apparatus causing overheating is an expansion element for the refrigerant fluid upstream of the evaporator in the direction of circulation of the refrigerant fluid inside the air conditioning loop. According to a first approach to the arrangement of this expansion member, it comprises means for varying a cross section of the refrigerant 15 through to the evaporator to cause said overheating. According to the invention, such a variation of passage section extends up to 7.5 mm 2, and more particularly between 0.05 mm 2 and 7.5 mm 2. Ideally this section of passage varies between 0.1 mm2 and 4.5 mm2.
20 L'invention vise donc une organe de détente particulièrement adapté au fluide réfrigérant à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ). Cette adaptation consiste en un réglage agissant sur la section de passage défini pour obtenir d'une part une pression relative de fluide réfrigérant en sortie d'évaporateur comprise entre 25 0,1 bar et 1,1 bar quand le fluide dans le bulbe de l'organe de détente est à une température de 0 C, et d'autre part une pression relative de fluide réfrigérant en sortie d'évaporateur comprise entre 0,8 bar et 2,3 bar quand le fluide dans le bulbe de l'organe de détente est à une température de 10 C, ces deux réglages étant effectués quand l'organe de détente est soumis en entrée à une pression 30 relative de 10,3 bar.The invention is therefore aimed at an expansion element that is particularly adapted to the cooling fluid based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I). This adaptation consists of an adjustment acting on the passage section defined to obtain on the one hand a relative refrigerant pressure at the evaporator outlet of between 0.1 bar and 1.1 bar when the fluid in the bulb of the expansion element is at a temperature of 0 C, and secondly a relative refrigerant pressure at the evaporator outlet of between 0.8 bar and 2.3 bar when the fluid in the bulb of the organ of The expansion is at a temperature of 10 ° C., these two adjustments being made when the expansion member is subjected to a relative pressure of 10.3 bars.
2905633 6 Selon une deuxième approche d'aménagement de l'organe de détente, prise seule ou en combinaison avec la première approche susvisée, celui-ci comprend des moyens de commande de son fonctionnement organisés pour l'obtention de d'une surchauffe de consigne, cette dernière étant la surchauffe à atteindre par 5 l'organe de détente en fonction des paramètres de l'installation. Selon une forme de réalisation de ces moyens de commande, l'organe de détente comprend des moyens de commande de cette surchauffe de consigne en fonction de la pression du fluide réfrigérant en entrée de l'évaporateur et de la pression du 10 fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur. Par exemple, les moyens de commande sont des moyens de commande du type électronique associés à des moyens de mesure des dites pressions.According to a second approach of arrangement of the expansion member, taken alone or in combination with the aforementioned first approach, it comprises operating control means organized to obtain a set of superheating , the latter being the overheating to be reached by the detent member as a function of the parameters of the installation. According to one embodiment of these control means, the expansion member comprises means for controlling this setpoint superheating as a function of the refrigerant pressure at the inlet of the evaporator and the pressure of the refrigerating fluid at the outlet. of the evaporator. For example, the control means are control means of the electronic type associated with means for measuring said pressures.
15 Par exemple encore, les moyens de commande sont des moyens de commande du type thermostatique comprenant un bulbe à capacité variable provoquant ladite variation de section. Plus particulièrement, la variation de capacité du bulbe est dépendante d'une pression de consigne d'un fluide de réglage qu'il contient. Selon une première variante de réalisation, le bulbe à capacité variable est rempli 20 par un fluide à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ). Dans ce cas, le bulbe est communément appelé bulbe à charge parallèle. Selon une deuxième variante de réalisation, le bulbe à capacité variable est par exemple rempli par un fluide à base d'hydrofluorocarbone, R134a notamment. Le charge est alors dite 25 croisée . Selon une autre forme de réalisation de ces moyens de commande, ceux-ci sont des moyens mécaniques, tels qu'un organe élastique ou analogue. L'organe de détente est par exemple une valve à orifice variable placée sur une conduite 30 d'admission du fluide réfrigérant vers l'évaporateur. Un tel organe de détente est associé à un accumulateur à la manière habituelle dans le domaine, placé par exemple entre l'évaporateur et le compresseur. La variation de section de 2905633 7 passage du fluide réfrigérant est fonction de la différence de pression entre la pression du fluide réfrigérant qui la traverse et une pression de consigne. Cette pression de consigne est par exemple déterminée à partir de l'organe élastique exerçant une poussée sur un doigt antagoniste à la poussée exercée sur ce doigt 5 par le fluide réfrigérant. Selon une autre forme d'organisation de l'organe de détente, celui-ci est un orifice tube placé sur une conduite d'admission du fluide réfrigérant vers l'évaporateur. La section de passage du fluide réfrigérant à travers l'orifice tube s'étend de 10 manière inhabituelle dans le domaine de la climatisation automobile jusqu'à 7,5 mm2. Plus particulièrement la section de passage du fluide réfrigérant à travers l'orifice tube est comprise entre 0,2 mm2 et 7 mm2. Description des figures.For example again, the control means are thermostatic type control means comprising a variable capacity bulb causing said section variation. More particularly, the variation of the capacity of the bulb is dependent on a set pressure of a control fluid that it contains. According to a first variant embodiment, the variable capacity bulb is filled with a fluid based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I). In this case, the bulb is commonly called a parallel charge bulb. According to a second variant embodiment, the variable capacity bulb is for example filled with a fluid based on hydrofluorocarbon, R134a in particular. The charge is then called cross. According to another embodiment of these control means, these are mechanical means, such as an elastic member or the like. The expansion member is for example a variable orifice valve placed on a pipe 30 for admission of the refrigerant to the evaporator. Such an expansion member is associated with an accumulator in the usual manner in the field, placed for example between the evaporator and the compressor. The cross sectional variation of the refrigerant fluid is a function of the pressure difference between the pressure of the refrigerant flowing through it and a set pressure. This reference pressure is for example determined from the elastic member exerting a thrust on a finger antagonist to the thrust exerted on the finger 5 by the refrigerant fluid. According to another form of organization of the detent member, the latter is a tube orifice placed on an intake pipe of the refrigerant to the evaporator. The coolant passage section through the tube orifice extends unusually in the automotive air-conditioning field up to 7.5 mm 2. More particularly, the passage section of the refrigerant through the tube orifice is between 0.2 mm 2 and 7 mm 2. Description of the figures.
15 La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lecture de la description qui va être faite d'exemples de réalisation en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est un schéma illustrant dans sa généralité une boucle de climatisation de 20 la présente invention. La fig.2 est un schéma d'une vanne à commande électronique constituant un premier exemple de réalisation d'un organe de détente d'une boucle de climatisation représenté sur la fig.1. La fig.3 est un schéma d'une vanne à commande thermostatique constituant un 25 deuxième exemple de réalisation d'un organe de détente d'une boucle de climatisation représenté sur la fig.1. La fig.4 est un schéma d'une boucle de climatisation analogue à celui représenté sur la fig.1, dans lequel l'organe de détente est une vanne à orifice variable. La fig.5 est un schéma d'une boucle de climatisation analogue à celui représenté 30 sur les fig.1 et fig.4, dans lequel l'organe de détente est un orifice tube.The present invention will be better understood, and details will arise from reading the description which will be made of embodiments in connection with the figures of the attached plates, in which: Fig.1 is a diagram illustrating in general, an air conditioning loop of the present invention. Fig.2 is a diagram of an electronically controlled valve constituting a first embodiment of an expansion member of an air conditioning loop shown in fig.1. Fig.3 is a diagram of a thermostatically controlled valve constituting a second exemplary embodiment of an expansion member of an air conditioning loop shown in Fig.1. Fig.4 is a diagram of an air conditioning loop similar to that shown in Fig.1, wherein the detent is a variable orifice valve. Fig.5 is a diagram of an air conditioning loop similar to that shown in Fig.1 and Fig.4, wherein the detent is a tube orifice.
2905633 8 Sur la fig.1, une boucle de climatisation d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation véhicule un fluide réfrigérant pour induire un échange thermique entre un évaporateur 1 constitutif d'une boucle de climatisation et un flux d'air à refroidir. Cette boucle de climatisation comprend 5 successivement dans le sens de circulation du fluide réfrigérant une pluralité d'appareils ou composants, notamment au moins l'évaporateur 1, un compresseur 2, un condenseur 3 et un organe de détente 4 du fluide réfrigérant en entrée de l'évaporateur 1. Une telle boucle de climatisation , habituelle dans le domaine, est aménagée pour permettre l'utilisation d'un fluide réfrigérant à base d'un mélange 10 comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ). Pour éviter une transformation importante de cette boucle de climatisation par rapport aux circuits de refroidissement habituels, et notamment pour utiliser au mieux les appareils existants, il est proposé d'aménager l'organe de détente 4 pour provoquer une surchauffe SH de 15 l'évaporateur 1 possible jusqu'à 25 C, avec un écart de température de l'air AT entre différentes zones de cet évaporateur 1 limité à 8 C. Préférentiellement, on cherchera à limiter l'écart de température d'air AT en sortie d'évaporateur à 5 C, ce qui se traduira par une surchauffe SH qui sera comprise entre 5 C et 16 C. On notera que ces couples de valeur de température ne sont pas habituelles dans le 20 domaine automobile. L'organe de détente est adapté au fluide réfrigérant à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ) en ce qu'il présente : 25 une section de passage qui s'étend jusqu'à un maximum de 7,5mm2, un bulbe rempli du même mélange ou d'un fluide à base d' hydrofluorocarbone, un réglage agissant sur la section de passage définit par obtenir d'une part une pression relative de fluide réfrigérant en sortie d'évaporateur comprise 30 entre 0,1 bar et 1,1 bar quand le fluide dans le bulbe est à une température de 0 C, et d'autre part une pression relative de fluide réfrigérant en sortie d'évaporateur comprise entre 0,8 bar et 2,3 bar quand le fluide dans le 2905633 9 bulbe est à une température de 10 C, ces deux réglages ou mesures de pression étant effectués quand l'organe de détente est soumis en entrée à une pression relative de 10,3 bar.In FIG. 1, an air-conditioning loop of a ventilation, heating and / or air-conditioning system conveys a refrigerant fluid to induce a heat exchange between an evaporator 1 constituting an air-conditioning loop and a heat pump. air to cool. This air conditioning loop comprises successively in the direction of flow of the refrigerant fluid a plurality of devices or components, in particular at least the evaporator 1, a compressor 2, a condenser 3 and an expansion member 4 of the refrigerant at the inlet of the The evaporator 1. Such an air conditioning loop, usual in the field, is arranged to allow the use of a refrigerant based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf ) and trifluoroiodomethane (CF3I). To avoid a major transformation of this air conditioning loop compared to conventional cooling circuits, and in particular to make the best use of existing equipment, it is proposed to arrange the expansion device 4 to cause overheating SH of the evaporator 1 possible up to 25 C, with a difference in temperature of the air AT between different zones of this evaporator 1 limited to 8 C. Preferably, it will be sought to limit the difference in air temperature AT at the outlet of the evaporator at 5 C, which will result in overheating SH which will be between 5 C and 16 C. It will be noted that these pairs of temperature value are not usual in the automotive field. The expansion member is adapted to the cooling fluid based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I) in that it has: a passage section which extends to a maximum of 7.5mm2, a bulb filled with the same mixture or a fluid based on hydrofluorocarbon, an adjustment acting on the passage section defines on the one hand to obtain a relative pressure of refrigerant at the evaporator outlet between 0.1 bar and 1.1 bar when the fluid in the bulb is at a temperature of 0 C, and secondly a relative refrigerant pressure at the evaporator outlet included between 0.8 bar and 2.3 bar when the fluid in the bulb is at a temperature of 10 C, these two settings or pressure measurements being made when the detent is input to a relative pressure of 10.3 bar.
5 La fonction objet de l'invention qui lie la surchauffe SH de l'évaporateur à la différence de températures d'air AT traversant l'évaporateur prises entre différentes zones de ce dernier est la suivant : {SH525 C ; LT<_8 C. Cette fonction peut être affinée à : { 5 C5SH<_16 C ; OT<_5 C.The object of the invention which relates the superheat SH of the evaporator to the difference of air temperatures AT through the evaporator taken between different zones of the latter is as follows: {SH525 C; LT <_8 C. This function can be refined to: {5 C5SH <_16 C; OT <_5 C.
10 Sur les fig.2 à fig.4, l'organe de détente 4 est du type permettant de faire varier la section S1 de passage du fluide réfrigérant à son travers. Pour permettre de provoquer la surchauffe SH recherchée maximale de 25 C, cette variation de section S1 s'étend sur une plage pouvant aller jusqu'à une section S1 de passage de l'ordre de 7,5 mm2. Selon les diverses variantes respectivement schématisées, 15 un tel organe de détente 4 comprend des moyens de commande 5 d'une surchauffe de consigne, à partir de la manoeuvre de moyens 6 de variation de ladite section de passage S1, notamment constitués d'un organe d'obturation d'un passage 7 du fluide réfrigérant que comporte l'organe de détente 4.In FIGS. 2 to 4, the expansion member 4 is of the type making it possible to vary the cross section S1 for the passage of the refrigerant fluid through it. In order to make it possible to cause the desired maximum superheat SH of 25 C, this variation of section S1 extends over a range of up to a passage section S1 of the order of 7.5 mm 2. According to the various variants respectively diagrammatically, such an expansion member 4 comprises means 5 for controlling a set superheat, starting from the maneuvering means 6 for varying said passage section S1, in particular consisting of an element closing a passage 7 of the refrigerant fluid that comprises the expansion member 4.
20 Sur les fig.2 et fig.3, la mise en oeuvre des moyens de commande 5 est placée sous la dépendance de la pression du fluide réfrigérant en entrée de l'évaporateur 1 et de la pression du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur 1. Sur la fig.2, l'organe de détente 4 est une vanne à commande électronique, dont les moyens de commande 5 provoquent la mise en oeuvre d'un moteur électrique 8 de 25 manoeuvre des moyens 6. Les moyens de commande 5 sont associés à des moyens de mesure 9 desdites pressions. Sur la fig.3, l'organe de détente 4 est une vanne à commande thermostatique, dont les moyens de commande 5 comprennent un bulbe à capacité variable 10. Ce bulbe à capacité variable 10 est subdivisé en deux chambres 11 et 12 séparées par une membrane flexible 13.In FIGS. 2 and 3, the implementation of the control means 5 is placed under the control of the refrigerant pressure at the inlet of the evaporator 1 and the pressure of the refrigerating fluid at the outlet of the Evaporator 1. In FIG. 2, the expansion member 4 is an electronically controlled valve whose control means 5 cause the use of an electric motor 8 for operating the means 6. The control means 5 are associated with measuring means 9 of said pressures. In FIG. 3, the expansion device 4 is a thermostatically controlled valve whose control means 5 comprise a variable capacity bulb 10. This variable capacity bulb 10 is subdivided into two chambers 11 and 12 separated by a flexible membrane 13.
30 Une première chambre 11 est en relation avec le fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur 1 ; une deuxième chambre 12 est une chambre de confinement d'un fluide réglage. Ce fluide de réglage est de préférence un fluide identique au fluide 2905633 10 réfrigérant, à base d'un mélange comprenant du 1,1,1,2-tetrafluoropropène ( HFO-1234yf ) et du trifluoroiodométhane ( CF3I ). Cependant, le fluide de réglage est susceptible d'être d'une autre nature dont les propriétés spécifiques sont exploitées, tel qu'un fluide à base d'hydrofluorocarbone ou autre fluide 5 analogue. Un organe de rappel 14, dans le cas présent un ressort placé à la base des moyens 6, est taré à une puissance moyenne de consigne adaptée aux pressions mises en opposition les unes avec les autres. Cette puissance moyenne de consigne est notamment déterminée en fonction des caractéristiques du fluide réfrigérant et du fluide de réglage pour des pressions moyennes 10 données. Sur la fig.4, l'organe de détente 4 est vanne à orifice variable dont la manoeuvre des moyens 6 est dépendante de la différence de pression entre la pression du fluide réfrigérant qui la traverse et une pression de consigne correspondante à la 15 puissance des moyens de commande 5 constitués d'un organe élastique 15 que comporte la vanne à orifice variable. La puissance de cet organe élastique 15 est une puissance moyenne évaluée en fonction des caractéristiques du fluide réfrigérant et des pressions auxquelles ce dernier est prévu d'être soumis à l'intérieur de la boucle de climatisation. Une telle vanne à orifice variable est 20 associée à un accumulateur 16 placé en amont du compresseur 2 et en aval de l'évaporateur 1 dans le sens de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation. Sur la fig.5, l'organe de détente 4 est un orifice tube dont la section S2 de 25 passage du fluide réfrigérant à son travers est comprise entre 0,2 mm2 et 7 mm2. Un tel orifice tube est associé à un accumulateur 16 placé en amont du compresseur 2 et en aval de l'évaporateur 1 dans le sens de circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation.A first chamber 11 is connected with the refrigerant at the outlet of the evaporator 1; a second chamber 12 is a confinement chamber of a control fluid. This control fluid is preferably a fluid identical to the refrigerant fluid, based on a mixture comprising 1,1,1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and trifluoroiodomethane (CF3I). However, the control fluid is likely to be of another nature whose specific properties are exploited, such as a hydrofluorocarbon fluid or the like. A return member 14, in this case a spring placed at the base of the means 6, is calibrated at an average power setpoint adapted to the pressures placed in opposition to each other. This average power of reference is in particular determined according to the characteristics of the coolant and the control fluid for average pressures 10 data. In FIG. 4, the expansion member 4 is a variable orifice valve whose operation of the means 6 is dependent on the pressure difference between the pressure of the refrigerant flowing therethrough and a set pressure corresponding to the power of the control means 5 constituted by an elastic member 15 that comprises the variable orifice valve. The power of this elastic member 15 is an average power evaluated according to the characteristics of the refrigerant and the pressures to which it is expected to be subjected to the interior of the air conditioning loop. Such a variable orifice valve is associated with an accumulator 16 placed upstream of the compressor 2 and downstream of the evaporator 1 in the direction of circulation of the refrigerant fluid inside the air conditioning loop. In FIG. 5, the expansion member 4 is a tube orifice whose section S2 for passing the refrigerant through it is between 0.2 mm 2 and 7 mm 2. Such a tube orifice is associated with an accumulator 16 placed upstream of the compressor 2 and downstream of the evaporator 1 in the direction of circulation of the cooling fluid inside the air conditioning loop.
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| FR2905633B1 (en) | 2008-12-05 |
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