FR2957850A1 - Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (10) pour un véhicule automobile, comprenant une boucle de climatisation propre à être parcourue par un fluide réfrigérant et comprenant un compresseur (12), un échangeur de chaleur extérieur (14), un premier organe de détente (18), un accumulateur (20), un évaporateur (22) et un échangeur de chaleur intérieur (16). Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (10) est tel que l'évaporateur (20) et l'échangeur de chaleur intérieur (16) sont propres à être traversés en succession par un flux d'air (F) apte à être à envoyé dans un habitacle (H) du véhicule automobile. L'échangeur de chaleur extérieur (14) est relié d'une part à des moyens de commutation (24) par une deuxième canalisation (36) et d'autre part à l'accumulateur (20) par une conduite d'entrée/sortie (50). Les moyens de commutation (24) fournissent différents modes de circulation du fluide réfrigérant.

Description

Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile L'invention se rapporte aux dispositifs de chauffage, 5 ventilation et/ou climatisation pour véhicules automobiles.

Elle concerne plus particulièrement un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation réversible pour véhicule automobile, comprenant une boucle de climatisation 10 propre à être parcourue par un fluide réfrigérant à changement de phase et ayant un compresseur, un échangeur de chaleur extérieur, susceptible de fonctionner en tant que condenseur ou en tant qu'évaporateur, un échangeur de chaleur intérieur, un système de détente, un accumulateur 15 ou bouteille formant séparateur gaz/liquide et un évaporateur. Dans le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'invention, l'évaporateur et l'échangeur de chaleur intérieur sont propres à être traversés en succession par un flux d'air à envoyer dans 20 l'habitacle du véhicule automobile.

On connaît déjà, en particulier d'après le document WO 01/40004, un dispositif de ce genre qui fait partie d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 25 de véhicule automobile.

Dans un tel dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, l'évaporateur et l'échangeur de chaleur intérieur, qui sont tous deux parcourus par le fluide 30 réfrigérant, sont propres à être traversés par un flux d'air à refroidir et/ou à réchauffer pour être envoyé dans l'habitacle du véhicule automobile.

Par ailleurs, l'échangeur de chaleur extérieur, qui peut 35 fonctionner comme un condenseur ou un évaporateur selon le cas, échange de la chaleur avec un flux d'air extérieur, pour respectivement céder ou prélever de la chaleur. Un tel agencement est en conséquence qualifié de dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation réversible.

L'intérêt d'un tel dispositif est d'utiliser le même fluide, notamment à l'état de vapeur, en l'espèce le fluide réfrigérant, pour traverser à la fois l'évaporateur et l'échangeur de chaleur intérieur, dans un mode "refroidissement" sans pour autant perturber le fonctionnement du dispositif.

Il en résulte que l'échangeur dé chaleur intérieur remplace ainsi avantageusement le radiateur de chauffage traditionnel, qui est constitué traditionnellement par un aérotherme parcouru par un fluide caloporteur, en particulier un fluide de refroidissement du moteur du véhicule, et, optionnellement, complété par un radiateur additionnel électrique.

Le principal problème que pose ce type de dispositif est que l'évaporateur et l'échangeur de chaleur intérieur sont conçus pour respectivement absorber de la chaleur et fournir de la chaleur en permanence.

Dans le mode "chauffage", ceci ne constitue pas un inconvénient du fait que le flux d'air à envoyer dans l'habitacle est d'abord refroidi et déshumidifié au travers de l'évaporateur puis réchauffé au travers de l'échangeur de chaleur intérieur.

En revanche, dans le mode "refroidissement", le flux d'air à envoyer dans l'habitacle est refroidi par passage au travers de l'évaporateur et devrait donc être ensuite réchauffé par passage au travers l'échangeur de chaleur intérieur, ce qui n'est pas souhaité.

Pour résoudre ce problème, il est connu, notamment du document WO 01/40004, de prévoir d'utiliser plusieurs vannes sur le circuit du fluide réfrigérant pour empêcher le fluide réfrigérant de traverser l'échangeur de chaleur intérieur en mode "refroidissement" et, inversement, de traverser l'évaporateur en mode "chauffage".

Cette solution n'est pas optimale car elle peut causer des problèmes d'accumulation de fluide réfrigérant et d'huile. De plus, elle peut également conduire à une grande charge en fluide réfrigérant ainsi qu'une différence élevée de la quantité du fluide réfrigérant en circulation entre le mode "refroidissement" et le mode "chauffage".

En outre elle est complexe à réaliser du fait qu'elle nécessite plusieurs vannes pour autoriser ou interdire la circulation du fluide réfrigérant au travers de l'échangeur de chaleur intérieur ou de l'évaporateur ainsi qu'un organe d'inversion pour modifier la circulation du fluide réfrigérant.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.

Elle vise plus particulièrement à proposer un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du type défini en introduction, qui soit de structure plus simple et plus fiable et qui ne nécessite pas le recours à une pluralité de vannes pour contrôler le passage du fluide réfrigérant au travers de l'évaporateur et de l'échangeur de chaleur intérieur.

L'invention propose à cet effet un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour un véhicule automobile, comprenant une boucle de climatisation propre à être parcourue par un fluide réfrigérant et comprenant un compresseur, un échangeur de chaleur intérieur, un premier organe de détente, un accumulateur, un évaporateur et un échangeur de chaleur extérieur.

Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation est tel que l'évaporateur et l'échangeur de chaleur intérieur sont propres à être traversés en succession par un flux d'air apte à être à envoyé dans un habitacle du véhicule automobile.

De plus, l'échangeur de chaleur extérieur est relié d'une part à des moyens de commutation par une deuxième canalisation et d'autre part à l'accumulateur par une conduite d'entrée/sortie.

En outre, ces moyens de commutation sont susceptibles d'être amenés sélectivement : • soit dans une première position, dans laquelle la deuxième canalisation est mise en communication avec une première canalisation reliée à une sortie du compresseur, • soit dans une deuxième position, dans laquelle la 20 deuxième canalisation est mise en communication avec une conduite de liaison reliée à une entrée du compresseur.

On procure ainsi un dispositif de chauffage, ventilation 25 et/ou climatisation dans lequel l'échangeur de chaleur intérieur, l'évaporateur et l'échangeur de chaleur extérieur sont en permanence parcourus par le fluide réfrigérant, en étant reliés d'un côté au compresseur et d'un autre côté à un organe de détente. 30 Dans ces conditions, il n'est plus nécessaire de prévoir une pluralité de vannes pour contrôler le passage du fluide réfrigérant au travers de l'échangeur de chaleur intérieur et de l'évaporateur, comme c'est le cas dans la publication 35 WO 01/40004.

Dans la première position, l'échangeur de chaleur intérieur et l'échangeur de chaleur extérieur fonctionnent en parallèle, une partie du fluide réfrigérant traversant l'échangeur de chaleur intérieur puis un deuxième organe de détente pour gagner l'accumulateur, et une autre partie du fluide réfrigérant traversant l'échangeur de chaleur extérieur puis un premier organe de détente pour gagner l'accumulateur.

Avantageusement, le premier organe de détente est un détendeur à une voie monté sur une dérivation de la conduite d'entrée/sortie et autorisant la circulation du fluide réfrigérant dans la dérivation, uniquement depuis l'échangeur de chaleur extérieur vers l'accumulateur.

Dans la deuxième position, l'échangeur de chaleur extérieur et l'évaporateur fonctionnent en parallèle en étant alimentés par le fluide réfrigérant en issu de l'accumulateur, une partie du fluide réfrigérant traversant l'échangeur de chaleur extérieur, sans traverser le premier organe de détente, pour gagner l'entrée du compresseur et une autre partie du fluide réfrigérant traversant l'évaporateur pour gagner l'entrée du compresseur.

Du fait que l'échangeur de chaleur intérieur fonctionne en permanence, il est avantageux que l'échangeur de chaleur intérieur soit muni de moyens d'obturation aptes à être amenés sélectivement soit dans une position d'ouverture, soit dans une position de fermeture pour respectivement autoriser ou interdire un passage du flux d'air au travers de l'échangeur de chaleur intérieur.

Dans ce cas, dans la première position des moyens de commutation, les moyens d'obturation sont amenés en position de fermeture, afin de permettre le refroidissement du flux d'air par l'évaporateur pour définir un mode "refroidissement", et en ce que, dans la deuxième position, les moyens d'obturation sont amenés en position d'ouverture, afin de permettre le refroidissement et la déshumidification du flux d'air par l'évaporateur puis le chauffage du flux d'air par l'échangeur de chaleur intérieur pour définir un mode "chauffage" avec déshumidification.

Avantageusement, un premier détendeur thermostatique est interposé en parallèle entre la deuxième canalisation et la 10 conduite d'entrée/sortie.

Par ailleurs, en complément ou en alternative, un deuxième détendeur thermostatique est interposé en parallèle entre une conduite d'admission, reliant l'accumulateur à 15 l'évaporateur, et une conduite de liaison, reliant l'évaporateur au compresseur.

En particulier, le deuxième détendeur thermostatique est commandé et peut être amené sélectivement soit dans une 20 position ouverte soit dans une position fermée, quelle que soit la position des moyens de commutation.

De façon alternative, l'accumulateur comporte une entrée de gaz reliée à l'échangeur de chaleur intérieur via une 25 conduite d'entrée sur laquelle est monté le deuxième organe de détente, une sortie de liquide reliée à l'évaporateur via la conduite d'admission, et une entrée/sortie reliée à l'échangeur de chaleur extérieur via la conduite d'entrée/sortie. 30 Notamment, l'entrée de gaz débouche en partie supérieure de l'accumulateur, la sortie de liquide débouche en partie inférieure de l'accumulateur, et l'entrée/sortie débouche en partie supérieure de l'accumulateur et est reliée à une 35 pipette plongeant dans le fluide réfrigérant en phase liquide contenu dans l'accumulateur.

De plus, selon une variante de la présente invention, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend en outre un échangeur de chaleur interne interposé entre la conduite d'entrée/sortie reliant l'échangeur de chaleur extérieur à l'accumulateur et une conduite de liaison reliant l'évaporateur à l'entrée du compresseur.

Selon un mode particulier de réalisation, les moyens de commutation comprennent une vanne à trois voies.

La présente invention sera mieux comprise, d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l'exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'invention en mode "refroidissement" comprenant des moyens de commutation dans une première position, - la figure 2 est un diagramme pression/enthalpie 25 correspondant au mode "refroidissement" de la figure 1; la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de la figure 1 dans le mode 30 "refroidissement", et la figure 4 est un schéma analogue à celui de la figure 1 dans un mode "chauffage" avec une fonction de déshumidification, dans lequel les moyens de commutation sont dans une deuxième position. 35 La figure 1 présente un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 comprenant une boucle de climatisation propre à être parcourue par un fluide réfrigérant, notamment un fluide réfrigérant à changement de phase, en particulier un fluide fluoré tel que le fluide connu sous la désignation R134A ou analogue. Le fluide réfrigérant peut se présenter en phase liquide et/ou en phase gazeuse ou vapeur.

Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 comprend un compresseur 12, apte à comprimer le fluide réfrigérant en phase gazeuse, un échangeur de chaleur intérieur 16, un premier organe de détente 18, un accumulateur 20, ou bouteille de réserve 20 apte à former un séparateur gaz/liquide, et un évaporateur 22.

En outre, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 comprend un échangeur de chaleur extérieur 14 apte, selon le cas, apte à fonctionner comme un condenseur ou un évaporateur, en étant traversé par le même fluide réfrigérant.

Par ailleurs, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 comprend des moyens de commutation 24, par exemple réalisés sous la forme d'une vanne à trois voies, un premier détendeur thermostatique 26 et un deuxième détendeur thermostatique 28, apte à pouvoir être commandé par un dispositif commande 30 par l'intermédiaire d'une ligne de commande 31.

Un tel agencement forme ainsi un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation fonctionnant en tant que pompe à chaleur réversible.

L'évaporateur 22 et l'échangeur de chaleur intérieur 16 sont propres à être traversés successivement par un flux d'air F, destiné à être envoyé dans un habitacle H d'un véhicule automobile.

En revanche, l'échangeur de chaleur extérieur 14 est susceptible d'être traversé par un flux d'air extérieur. Il est avantageusement placé dans le module de face avant du véhicule.

L'échangeur de chaleur extérieur 14 peut fonctionner soit comme un condenseur pour restituer de l'énergie thermique en provenance de l'habitacle vers l'air extérieur dans un mode "refroidissement", soit comme un évaporateur pour récupérer de l'énergie thermique de l'air extérieur et la restituer vers l'habitacle, via l'échangeur de chaleur intérieur 16, dans un mode "chauffage" ou "déshumidification".

Les moyens de commutation 24 sont interposés entre trois canalisations comprenant : • une première canalisation 32 reliée à une sortie 34 du compresseur 12, • une deuxième canalisation 36 reliée à une entrée 38 de l'échangeur de chaleur extérieur 14, et • une troisième canalisation 40 reliée en dérivation à 25 une conduite de liaison 42 reliant l'évaporateur 22 à une entrée 44 du compresseur 12.

Les moyens de commutation 24 sont susceptibles de prendre plusieurs positions afin de modifier la circulation du fluide réfrigérant dans la boucle de climatisation du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10.

Dans la première position des moyens de commutation 24, telle que représentée sur la figure 1, d'une part, la première canalisation 32 et la deuxième canalisation 36 sont mises en communication, et, d'autre part, la troisième canalisation 40 n'est pas mise en communication.

L'entrée 38 de l'échangeur de chaleur extérieur 14 est reliée aux moyens de commutation 24 par la deuxième canalisation 36. De plus, l'échangeur de chaleur extérieur 14 possède une sortie 48 reliée par une conduite d'entrée/sortie 50 à une entrée/sortie 52 de l'accumulateur 20.

La deuxième canalisation 36 et la conduite d'entrée/sortie 50 sont propres à être parcourues dans un sens ou dans l'autre en fonction de la position des moyens de commutation 24, comme décrit plus loin.

Le premier organe de détente 18 est, préférentiellement, un détendeur à une voie. Le premier organe de détente 18 est monté sur une dérivation 54 de la conduite d'entrée/sortie 50, entre la sortie 48 de l'échangeur de chaleur extérieur 14 et l'entrée/sortie 52 de l'accumulateur 20. Le premier organe de détente 18 autorise la circulation du fluide réfrigérant dans la dérivation 54 de la conduite d'entrée/sortie 50, uniquement depuis l'échangeur de chaleur extérieur 14 vers l'accumulateur 20. Le premier organe de détente 18 exerce donc la double fonction de détendeur et de clapet anti-retour.

Par ailleurs, le premier détendeur thermostatique 26 est interposé sur la conduite d'entrée 36 et la conduite d'entrée/sortie 50.

Avantageusement, sur la conduite d'entrée/sortie 50, le premier détendeur thermostatique 26 est agencé en parallèle du premier organe de détente 18.

Le premier détendeur thermostatique 26 a pour fonction de contrôler la circulation du fluide réfrigérant à l'entrée 38 et à la sortie 48 de l'échangeur de chaleur extérieur 14 dans des conditions contrôlées. Notamment, les conditions contrôlées sont dépendantes de la désurchauffe entre le refoulement du compresseur 12 et la température de condensation. Dans certains cas, les conditions contrôlées peuvent permet que le premier détendeur thermostatique 26 soit complètement fermé.

L'accumulateur 20, encore appelé bouteille de réserve 20, forme une réserve de fluide réfrigérant en phase liquide et en phase gazeuse. L'accumulateur 20 permet aussi la séparation entre les phases liquide et gazeuse.

En complément de l'entrée/sortie 52, l'accumulateur 20 comprend une sortie de liquide 56 pour le fluide réfrigérant en phase liquide et une entrée de gaz 58 pour le fluide réfrigérant en phase gazeuse.

Préférentiellement, la sortie de liquide 56 se situe en partie inférieure de l'accumulateur 20 alors que l'entrée de gaz 58 se situe en partie supérieure de l'accumulateur 20.

L'évaporateur 22 est relié à la sortie de liquide 56 de l'accumulateur 20 par une conduite d'admission 60. Par ailleurs, l'évaporateur 22 est relié à l'entrée 44 du compresseur 12 par la conduite de liaison 42.

Le deuxième détendeur thermostatique 28 est interposé sur la conduite d'admission 60 et la conduite de liaison 42. Le deuxième détendeur thermostatique 28 a pour fonction de contrôler la circulation du fluide réfrigérant à l'entrée et la sortie de l'évaporateur 22 dans des conditions contrôlées. En particulier, les conditions contrôlées sont dépendantes de la désurchauffe entre le refoulement du compresseur 12 et la température de condensation. Dans certains cas, les conditions contrôlées peuvent permettre que le deuxième détendeur thermostatique 28 soit complètement fermé.

Par ailleurs, le deuxième détendeur thermostatique 28 est commandé par le dispositif de commande 30, ce qui n'est pas le cas du premier détendeur thermostatique 26. Le dispositif de commande 30 permet d'amener sélectivement le deuxième détendeur thermostatique 28, soit dans une position ouverte, l'amenant à fonctionner en tant que contrôleur de surchauffe, soit dans une position fermée, quelle que soit la position des moyens de commutation 24.

L'entrée de gaz 58 de l'accumulateur 20 est reliée l'échangeur de chaleur intérieur 16 par l'intermédiaire d'une conduite d'entrée 62. De façon avantageuse, la conduite d'entrée 62 contient un deuxième organe de détente 64, préférentiellement réalisé sous la forme d'un orifice calibré, formant détendeur et pouvant être traversé dans les deux sens de circulation.

La conduite d'entrée 62 est reliée à un premier orifice 66. De plus, un second orifice 68 de l'échangeur de chaleur intérieur 16 est relié à la première canalisation 32 par une conduite de dérivation 46. On va décrire maintenant le fonctionnement du dispositif dans le cas de la figure 1, correspondant au mode35 "refroidissement". Dans le mode "refroidissement", les moyens de commutation 24 mettent en communication : • la première canalisation 32 et la deuxième canalisation 36, et • la troisième canalisation 40 n'étant pas mise en communication.

Selon l'exemple présenté, les moyens de commutation 24 du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 10 sont constitués par une vanne à trois voies.

Les moyens de commutation 24 sont reliés par la première canalisation 32 au compresseur 12 et par la deuxième canalisation 36 échangeur de chaleur extérieur 14. De plus, 15 la troisième canalisation 40 est en liaison avec la conduite de liaison 42 qui relie l'évaporateur 22 au compresseur 12.

Le premier organe de détente 18 est un détendeur à une voie 20 monté sur une dérivation 54 de la conduite d'entrée/sortie 50 et autorise la circulation du fluide réfrigérant dans la dérivation 54, uniquement depuis l'échangeur de chaleur extérieur 14 vers l'accumulateur 20. La conduite d'entrée/sortie 50 est reliée à une entrée/sortie 52 de 25 l'accumulateur 20.

L'entrée de gaz 58 de l'accumulateur 20 débouche en partie supérieure de l'accumulateur 20. La sortie de liquide 56 de l'accumulateur 20 débouche en partie inférieure de 30 l'accumulateur 20. Enfin, préférentiellement, l'entrée/sortie 52 débouche en partie supérieure de l'accumulateur 20 sur une pipette 21 plongeant dans le fluide réfrigérant en phase liquide contenu dans l'accumulateur 20. 35 Le deuxième détendeur thermostatique 28 est commandé par le dispositif commande 30 et peut être amené sélectivement soit dans une position ouverte, soit dans une position fermée, quelle que soit la position des moyens de commutation 24.

L'échangeur de chaleur intérieur 16 est muni de moyens d'obturation 70 capables d'être amenés sélectivement soit dans une position d'ouverture, soit dans une position de fermeture pour autoriser ou respectivement interdire un passage du flux d'air F au travers du condenseur intérieur 16.

Dans la configuration de la figure 1, le fluide réfrigérant s'écoule du compresseur 12 vers l'échangeur de chaleur extérieur 14 qui fonctionne alors comme un condenseur. Le compresseur 12 comprime le fluide réfrigérant en phase gazeuse. Une faible partie du débit est envoyée vers l'échangeur de chaleur intérieur 16 par l'intermédiaire de la conduite de dérivation 46 tandis qu'une grande partie du débit, en particulier environ 90 %, est envoyée au travers des moyens de commutation 24 vers l'échangeur de chaleur extérieur 14 qui fonctionne également comme un condenseur.

Dans ce mode de fonctionnement, on dispose donc de deux condenseurs qui fonctionnent en parallèle. La capacité thermique est assurée principalement par l'échangeur de chaleur extérieur 14. La capacité thermique de l'échangeur de chaleur extérieur 14 représente seulement les pertes thermiques de cet échangeur de chaleur et des canalisations en raison de son intégration dans le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10.

Dans l'échangeur de chaleur intérieur 16, circule une très faible quantité du fluide réfrigérant. Un tel fonctionnement permet de maintenir le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 à une haute température et assurer que le fluide réfrigérant en phase liquide et que l'huile du compresseur ne puissent pas être piégés dans l'échangeur de chaleur intérieur 16.

Pour empêcher une forte déperdition thermique avec le flux d'air F, l'échangeur de chaleur intérieur 16 est protégé par les moyens d'obturation 70. Les moyens d'obturation 70 peuvent être constitués par exemple par des volets tels que des volets pivotants, des volets coulissants, etc., placés en amont et/ou en aval de l'échangeur de chaleur intérieur 14 par rapport au sens de circulation du flux d'air F.

Dans le mode de fonctionnement de la figure 1 qui correspond à un mode "refroidissement", les moyens d'obturation 70 sont en position de fermeture. Ainsi, le flux d'air F refroidi par l'évaporateur 22 contourne l'échangeur de chaleur intérieur 16 et ne peut pas être réchauffé par celui-ci.

A la sortie de l'échangeur de chaleur extérieur 14, fonctionnant en tant que condenseur, le fluide réfrigérant en phase liquide est détendu par le premier organe de détente 18.

Le premier organe de détente 18 permet la détente du fluide réfrigérant lorsque le fluide réfrigérant circule de l'échangeur de chaleur extérieur 14 vers l'accumulateur 20. Toutefois, le premier organe de détente 18 est fermé lorsque le fluide réfrigérant circule de l'accumulateur 20 vers l'échangeur de chaleur extérieur 14.

Dans ces conditions, avec un fluide réfrigérant sur-réchauffé à l'entrée de l'échangeur de chaleur extérieur 14, le premier détendeur thermostatique 26 reste fermé.

Le fluide réfrigérant en phase liquide est détendu depuis la pression de décharge de refoulement Pd à une pression intermédiaire PI au travers du premier organe de détente 18 et du deuxième organe de détente 64. Le fluide réfrigérant à la sortie des premier et deuxième organes de détente 18 et 64 est également à une pression intermédiaire entre la pression de décharge ou refoulement Pd et la pression d'aspiration Ps. La pression intermédiaire PI est définie comme la pression de saturation liquide à l'enthalpie moyenne à l'entrée des premier et deuxième organes de détente 18 et 64.

La figure 2 représente le cycle de fonctionnement de la boucle dans le diagramme pression (P)/enthalpie (E) dans le mode "refroidissement".

En mode de fonctionnement régulier, et si le stockage est suffisant, le fluide réfrigérant est liquide à l'entrée et à la sortie de l'accumulateur 20. Le débit massique total est détendu depuis la pression intermédiaire à la pression d'évaporation au travers du deuxième détendeur thermostatique 28 et est évaporé dans l'évaporateur 22 avant d'être aspiré par le compresseur 12.

Il est dorénavant fait référence à la figure 3 qui présente le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 analogue à celui de la figure 1 dans une variante de réalisation, toujours dans le mode "refroidissement".

Selon la variante de réalisation présentée à la figure 3, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 comprend également un échangeur de chaleur interne 80 interposé entre la conduite d'entrée/sortie 50 reliant l'échangeur de chaleur extérieur 14 à l'accumulateur 20 et la conduite de liaison 42 reliant l'évaporateur 22 à l'entrée 44 du compresseur 12. La présence de l'échangeur de chaleur interne 80 permet d'améliorer les performances de la boucle, en particulier en mode "refroidissement".

On se réfère maintenant à la figure 4. Elle présente le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 analogue à celui de la figure 1 dans un mode "chauffage" avec une fonction de déshumidification, dans lequel les moyens de commutation 24 sont dans une deuxième position.

Dans la deuxième position des moyens de commutation 24, la deuxième canalisation 36 est mise en communication, par l'intermédiaire de la troisième canalisation 40, avec la conduite de liaison 42 reliée à l'entrée 44 du compresseur 12.

Il en résulte que l'échangeur de chaleur extérieur 14 est relié à l'aspiration du compresseur 12 et fonctionne alors en tant qu'évaporateur. Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 ainsi agencé comprend donc deux évaporateurs, constitués de l'échangeur de chaleur extérieur 14 et l'évaporateur 22. Selon cet agencement, l'échangeur de chaleur extérieur 14 et l'évaporateur 22 fonctionnent en parallèle.

Dans le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10, les moyens d'obturation 70 sont en position ouverte pour permettre au flux d'air F de traverser l'échangeur de chaleur intérieur 16 pour réchauffer le flux d'air F. On procure ainsi un mode "chauffage".

Par ailleurs, le flux d'air F est refroidi et déshumidifié 30 lors de la traversée de l'évaporateur 22. On obtient alors une fonction "déshumidification".

A la sortie de l'échangeur de chaleur intérieur 16, le fluide réfrigérant en phase liquide est détendu par le 35 deuxième organe de détente 64 à une pression intermédiaire avant d'être réparti vers l'échangeur de chaleur extérieur 14 et l'évaporateur 22. On a donc l'évaporateur 22 qui peut être qualifié d'évaporateur intérieur, et l'échangeur de chaleur extérieur 14 qui peut être qualifié d'évaporateur extérieur.

La conduite d'entrée/sortie 50, grâce à la pipette 21, et la conduite d'admission 60 amènent le fluide réfrigérant, respectivement, à l'échangeur de chaleur extérieur 14 et à l'évaporateur 22. La conduite d'entrée/sortie 50, grâce à la pipette 21, et la conduite d'admission 60 collectent le fluide réfrigérant en partie inférieure de l'accumulateur 20 pour envoyer seulement la phase liquide vers les premier et deuxième détendeurs thermostatiques 26 et 28.

Une première partie du fluide réfrigérant est détendu au travers du premier détendeur thermostatique 26 et évaporé dans l'échangeur de chaleur extérieur 14. La seconde partie du fluide réfrigérant est détendu au travers du deuxième détendeur thermostatique 28 et évaporé dans l'évaporateur 22 avant de rejoindre la première partie du fluide réfrigérant en amont de l'entrée 44 du compresseur 12.

Avantageusement, la seconde partie du fluide réfrigérant dans l'évaporateur 22 est nulle dans le mode "chauffage".

Le premier organe de détente 18 est disposé en parallèle avec le premier détendeur thermostatique 26. Selon une variante de réalisation, le premier organe de détente 18 peut être intégré dans le corps du premier détendeur thermostatique 26. Le premier organe de détente 18 fonctionne alors comme un orifice dans un sens, pour condenser à haute pression, et comme un détendeur thermostatique dans l'autre sens pour évaporer à basse pression.

De plus, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 peut être agencé dans un mode "déshumidification". Le mode "déshumidification" est similaire au mode "chauffage".

La seule différence est la distribution du fluide réfrigérant entre l'échangeur de chaleur extérieur 14 et à l'évaporateur 22. Selon ce mode, le débit massique de fluide réfrigérant n'est pas nul dans l'évaporateur 22. Ainsi, le flux d'air F est refroidi et déshumidifié lors de la traversée de l'évaporateur 22 puis réchauffé lors de la traversée de l'échangeur de chaleur intérieur 16.

Le deuxième détendeur thermostatique 28 est capable de contrôler la distribution de fluide réfrigérant entre l'échangeur de chaleur extérieur 14 et à l'évaporateur 22 et de définir, dans le cas du mode "chauffage" ou du mode "déshumidification", la quantité de fluide réfrigérant s'écoulant vers l'évaporateur 22 pour optimiser l'efficacité de la déshumidification avec une plus faible consommation et assurer un niveau de confort et de sécurité acceptable.

Le dispositif de l'invention offre un certain nombre d'avantages par rapport aux dispositifs de l'art antérieur.

Tout d'abord, la boucle de climatisation possède une architecture simple utilisant des composants courants dans le domaine technique concerné.

Pour changer de mode de fonctionnement, seuls les moyens de commutation 24 et le deuxième détendeur thermostatique 28 doivent être commandés, et tous les autres composants fonctionnent d'une manière optimale.

La boucle de climatisation du fluide réfrigérant est capable de déshumidifier le flux d'air F apte à être distribué dans l'habitacle du véhicule de façon optimale. Il est possible de contrôler à la fois la capacité de refroidissement pour déshumidifier le flux d'air et la capacité de chauffage par la commande de la capacité du compresseur.

Si on utilise l'échangeur de chaleur interne 80, comme présenté sur la figure 3, les performances en mode "refroidissement" sont améliorées pour des conditions de charges élevées et n'a pas d'impact sur les performances dans les modes "chauffage" ou "déshumidification".

Contrairement à certains dispositifs de l'état de la technique, il n'y a pas lieu d'interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans un composant du circuit. Il n'existe donc pas de contournement de composant qui pourrait conduire à des problèmes de stagnation et de distribution de fluide réfrigérant et d'huile.

Par rapport aux architectures connues, le dispositif se chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 selon la présente invention offre encore d'autres avantages. Il est possible de dégivrer sans perdre la capacité de chauffage. Le dispositif possède une conception simple avec seulement des moyens de commutation, tels qu'une vanne trois voies ou des vannes électriques, et un détendeur thermostatique.

On procure une meilleure intégration de l'échangeur de chaleur intérieur 16 sans impact sur les performances dans les modes "chauffage" et "refroidissement".

Enfin, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 10 est tel qu'il existe aucun volume mort sans circulation de fluide réfrigérant d'un mode à un autre.

L'invention trouve une application dans les installations de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicules automobiles.

On remarque enfin que diverses mises en oeuvre peuvent être réalisées selon les principes de l'invention. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples de fonctionnement sont donnés à titre d'illustration de l'objet de l'invention. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment.

De plus, les différents modes de fonctionnement décrits précédemment peuvent être pris séparément ou en combinaison afin de réaliser des alternatives de réalisations et diverses configuration d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation tel que défini selon la présente invention.20

Claims (13)

1. Revendications1. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (10) pour un véhicule automobile, comprenant une boucle de climatisation propre à être parcourue par un fluide réfrigérant et comprenant un compresseur (12), un échangeur de chaleur intérieur (16), un premier organe de détente (18), un accumulateur (20), un évaporateur (22) et un échangeur de chaleur extérieur (14), dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (10) dans lequel l'évaporateur (22) et l'échangeur de chaleur intérieur (16) sont propres à être traversés en succession par un flux d'air (F) apte à être à envoyé dans un habitacle (H) du véhicule automobile, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur extérieur (14) est relié d'une part à des moyens de commutation (24) par une deuxième canalisation (36) et d'autre part à l'accumulateur (20) par une conduite d'entrée/sortie (50), et en ce que les moyens de commutation (24) sont susceptibles d'être amenés sélectivement : • soit dans une première position, dans laquelle la deuxième canalisation (36) est mise en communication avec une première canalisation (32) reliée à une sortie (34) du compresseur (12), • soit dans une deuxième position, dans laquelle la deuxième canalisation (36) est mise en communication avec une conduite de liaison (42) reliée à une entrée (44) du compresseur (12).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la première position, l'échangeur de chaleur intérieur (16) et l'échangeur de chaleur extérieur (14) fonctionnent en parallèle, une partie du fluide réfrigérant traversant l'échangeur de chaleur intérieur (16) puis un deuxième organe de détente (64) pour gagner l'accumulateur (20), et une autre partie du fluide réfrigérant traversant 22l'échangeur de chaleur extérieur (14) puis un premier organe de détente (18) pour gagner l'accumulateur (20).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier organe de détente (18) est un détendeur à une voie monté sur une dérivation (54) de la conduite d'entrée/sortie (50) et autorisant la circulation du fluide réfrigérant dans la dérivation (54), depuis l'échangeur de chaleur extérieur (14) vers l'accumulateur (22).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la deuxième position, l'échangeur de chaleur extérieur (14) et l'évaporateur (22) fonctionnent en parallèle en étant alimentés par le fluide réfrigérant issu de l'accumulateur (18), une partie du fluide réfrigérant traversant l'échangeur de chaleur extérieur (14) sans traverser le premier organe de détente (18) pour gagner l'entrée (44) du compresseur (12) et une autre partie du fluide réfrigérant traversant l'évaporateur (22) pour gagner l'entrée (44) du compresseur (12).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur intérieur (16) est muni de moyens d'obturation (70) aptes à être amenés sélectivement soit dans une position d'ouverture, soit dans une position de fermeture pour respectivement autoriser ou interdire un passage du flux d'air (F) au travers de l'échangeur de chaleur intérieur (16).
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans la première position, les moyens d'obturation (70) sont amenés en position de fermeture, afin de permettre le refroidissement du flux d'air (F) par l'évaporateur (22) pour définir un mode "refroidissement", et en ce que, dans la deuxième position, les moyens d'obturation (70) sont amenés en position d'ouverture, afin de permettre le refroidissement et la déshumidification duflux d'air (F) par l'évaporateur (22) puis le chauffage du flux d'air (F) par l'échangeur de chaleur intérieur (16) pour définir un mode "chauffage" avec déshumidification.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un premier détendeur thermostatique (26) est interposé en parallèle entre la deuxième canalisation (36) et la conduite d'entrée/sortie (50).
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un deuxième détendeur thermostatique (28) est interposé en parallèle entre une conduite d'admission (60), reliant l'accumulateur (20) à l'évaporateur (22), et une conduite de liaison (42), reliant l'évaporateur (22) au compresseur (12).
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le deuxième détendeur thermostatique (28) est commandé et peut être amené sélectivement soit dans une position ouverte soit dans une position fermée, quelle que soit la position des moyens de commutation (24).
10. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'accumulateur (20) comporte une entrée de gaz (58) reliée à l'échangeur de chaleur intérieur (16) via une conduite d'entrée (62) sur laquelle est monté le deuxième organe de détente (64), une sortie de liquide (56) reliée à l'évaporateur (22) via la conduite d'admission (60), et une entrée/sortie (52) reliée à l'échangeur de chaleur extérieur (14) via la conduite d'entrée/sortie (50).
11. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'entrée de gaz (58) débouche en partie supérieure de l'accumulateur (20), la sortie de liquide (56) débouche en partie inférieure de l'accumulateur (20), et l'entrée/sortie (52) débouche en partie supérieure de l'accumulateur (20) et est reliée à une pipette (21)plongeant dans le fluide réfrigérant en phase liquide contenu dans l'accumulateur (20).
12. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un échangeur de chaleur interne (80) interposé entre la conduite d'entrée/sortie (50) reliant l'échangeur de chaleur extérieur (14) à l'accumulateur (20) et une conduite de liaison (42) reliant l'évaporateur (22) à l'entrée (44) du compresseur (12).
13. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation (24) comprennent une vanne à trois voies.