FR3070903A1 - Systeme thermique, notamment un systeme de climatisation de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif fluidique (50) agencé pour être monté dans un système (1) thermique de véhicule automobile, notamment un système de climatisation, ce dispositif fluidique comportant : - une unité de stockage de frigories (22), - au moins un composant fluidique autre que l'unité de stockage de frigories (22), ce composant se raccordant fluidiquement à l'unité de stockage de manière à permettre une circulation de fluide caloporteur (ou fluide réfrigérant) entre l'unité de stockage de frigories et le composant, l'unité de stockage de frigories (22) et le composant fluidique étant portés par un support commun (60).
Description
Système thermique, notamment un système de climatisation de véhicule automobile
L’invention se rapporte à un système thermique de véhicule automobile, notamment un système de climatisation de véhicule automobile.
Actuellement, les appareils de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour habitacle de véhicule automobile comprennent de manière générale une boucle thermodynamique fermée comprenant au moins, selon le sens de circulation d’un fluide réfrigérant, un évaporateur sur l’air, un compresseur, un condenseur et une vanne ou dispositif de détente. Dans cette configuration, l’air est refroidi par passage sur l’évaporateur avant d’être expulsé vers l’habitacle par des canalisations.
Ces appareils de ventilation fonctionnent grâce à l’entrainement du compresseur de climatisation par le moteur à combustion interne, dont le rendement varie beaucoup en fonction de son régime et de sa charge (faible rendement au ralenti, bon rendement en accélération et pas de consommation décélération) ; ainsi pour une charge donnée au compresseur de climatisation, le véhicule automobile surconsommera plus ou moins de carburant
Aussi, à l’arrêt du véhicule, les appareils de ventilation sont peu performants, voire ne fonctionnent pas du tout.
De plus, dans les véhicules récents qui sont équipés d’un système de gestion du moteur appelé « Stop and Go » (« arrêt et redémarrage »), c'est-à-dire arrêt du moteur à combustion interne lorsque le véhicule est au point mort, par exemple à un feu ou à un stop, puis redémarrage de celui-ci lorsque l’avance du véhicule est de nouveau souhaitée, grâce à un alternodémarreur, le moteur ne peut plus entraîner le compresseur lorsque le moteur est arrêté. La climatisation est donc fréquemment interrompue, ce qui nuit au confort général des passagers.
D’une manière générale, il existe un besoin pour pouvoir gérer la climatisation en minimisant la consommation de carburant du véhicule.
Il est connu de la demande brevet US20100018231 un stockage de frigories dans un évaporateur du système de climatisation.
Cependant stocker les frigories dans l’évaporateur de l’appareil de ventilation (HVAC) implique la présence de matériaux à changement de phase (PCM) qui amoindrit ses performances, augmente sa taille en conséquence et ne permet pas de contrôler le moment désiré pour la restitution des frigories.
Afin de palier ces problèmes, d’autres documents JP2000313226, US7228705, US20030159455 et WO2014012873 décrivent des stockages de frigories dans des systèmes extérieurs au HVAC.
Parmi ces systèmes extérieurs, on distingue des systèmes dits « en parallèle» comme JP2000313226, où une portion de débit réfrigérant circulant vers l’évaporateur circule vers un dispositif de stockage, d’autres systèmes dits « en série » comme dans les documents US7228705, US20030159455 , WO2014012873 et JP2009229014 où la totalité du débit réfrigérant peut circuler vers un dispositif de stockage à la sortie de l’évaporateur.
Les meilleurs systèmes décrits dans ces documents sont les systèmes qui combinent l’architecture série, pour la réactivité en mode stockage, la présence d’une pompe de réfrigérant pour l’efficacité en mode restitution, et la présence d’une dérivation ou by-pass pour l’isolation du dispositif de stockage en mode de fonctionnement dit « normal » de la boucle de climatisation.
Cependant dans toutes ces architectures, le niveau de pression régnant dans les dispositifs de stockage est équivalent à celui de l’évaporateur, à sa perte de charge près, ce qui est pénalisant pendant la phase de stockage.
L’invention a ainsi pour objet un système thermique de véhicule automobile, notamment un système de climatisation de véhicule automobile, ce système comportant :
un circuit thermique principal comportant un compresseur agencé pour comprimer un réfrigérant circulant dans ce circuit et un évaporateur agencé pour refroidir un flux d’air qui circule au contact de l’évaporateur, ce refroidissement étant obtenu par échange thermique entre le flux d’air à refroidir et du réfrigérant circulant dans cet évaporateur, un dispositif thermique secondaire comprenant une unité de stockage de frigories, un dispositif créant une détente entre la sortie de l’évaporateur et l’entrée de l’unité de stockage de frigories, et une pompe, ce dispositif secondaire étant agencé de manière :
o à établir une pression dans l’unité de stockage de frigories à un niveau inférieur à la pression dans l’évaporateur lorsque le système est en mode de stockage, o à réguler l’écart de pression entre l’unité de stockage de frigories et l’évaporateur en fonction des conditions d’utilisation, o à empêcher l’échange de fluide réfrigérant entre l’unité de stockage et le circuit thermique principal lorsque le système est en mode normal.
o être relié, de préférence en série, à l’évaporateur du circuit thermique principal lorsque le compresseur du circuit thermique principal est à l’arrêt ou fonctionne à faible régime de sorte que du réfrigérant provenant de l’unité de stockage de frigories soit envoyé, à l’aide de la pompe, à travers l’évaporateur du circuit thermique principal.
Grâce à l’invention, qui est notamment d’empêcher l’échange de fluide réfrigérant entre le dispositif thermique secondaire et le circuit thermique principal pendant le fonctionnement normal, ce fonctionnement normal n’est pas affecté par un passage non souhaité de réfrigérant à travers l’unité de stockage de frigories, ce qui aurait eu pour conséquence de réduire les performances de la climatisation. Cela permet également de ne pas dégrader les performances de l’unité de stockage car il est maintenu à une pression inferieure à celle de l’évaporateur lorsqu’il est rempli de frigories.
Le fait que l’unité de stockage de frigories soit en série avec l’évaporateur permet de profiter pleinement du débit de réfrigérant pendant une phase de stockage de frigories dans cette unité.
Selon un aspect de l’invention, la pompe est agencée de manière à être contournée lorsque l’unité de stockage de frigories reçoit des frigories du réfrigérant qui le traverse. La pompe est alors à l’arrêt.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire comporte au moins une première vanne de dérivation agencée pour sélectivement empêcher la circulation de réfrigérant entre l’unité de stockage de frigories et le circuit thermique principal en mode normal.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire est agencé de sorte que le sens de circulation du réfrigérant dans l’unité de stockage de frigories soit inversé respectivement :
- lorsque cette unité de stockage de frigories reçoit des frigories du réfrigérant qui la traverse et
- lorsque cette unité de stockage de frigories restitue des frigories au réfrigérant qui la traverse.
Selon un aspect de l’invention, la première vanne de dérivation est une vanne 3 voies disposée à une jonction entre le dispositif thermique secondaire et le circuit thermique principal. Cette vanne 3 voies peut être remplacée par deux vannes 2 voies, si on le souhaite.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire comporte une deuxième vanne de dérivation, notamment une vanne deux voies, agencée pour être traversée sélectivement par du réfrigérant qui circule de l’évaporateur du circuit thermique principal vers l’unité de stockage de frigories pour permettre une détente qui va transférer des frigories du réfrigérant vers l’unité de stockage de frigories en mode stockage.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire comporte une branche secondaire sur laquelle est disposée cette deuxième vanne de dérivation, cette branche faisant jonction fluidique avec une branche primaire sur laquelle sont disposées l’unité de stockage de frigories et la pompe.
Selon un aspect de l’invention, cette jonction entre la branche primaire et la branche secondaire est disposée entre l’unité de stockage de frigories et la pompe.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire comporte une vanne anti-retour disposée sur la branche primaire en aval de la pompe. Ce clapet ou vanne anti-retour peut être intégré dans la pompe.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire est agencé de sorte que :
- En mode de fonctionnement du circuit thermique principal sans utilisation du dispositif thermique secondaire, l’unité de stockage de frigories est contournée et la pompe est à l’arrêt.
- En mode de fonctionnement du circuit thermique principal avec recharge en frigories de l’unité de stockage de frigories du dispositif thermique secondaire par détente à travers le dispositif de détente, l’unité de stockage de frigories est parcouru par du réfrigérant et la pompe est à l’arrêt, l’unité de stockage et l’évaporateur étant de préférence en série,
- En mode de fonctionnement du dispositif thermique secondaire pour restituer des frigories à l’évaporateur du circuit thermique principal, dont le compresseur est à l’arrêt ou fonctionne à faible régime, l’unité de stockage de frigories est parcouru par du réfrigérant et la pompe est en marche,
- En mode dit « cold boost », à savoir en mode de fonctionnement du dispositif thermique secondaire pour restituer des frigories à l’évaporateur du circuit thermique principal, dont le compresseur fonctionne à faible ou forte charge, l’unité de stockage de frigories est parcouru par du réfrigérant et la pompe est en marche.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif thermique secondaire est agencé de sorte que le sens de circulation du réfrigérant dans l’unité de stockage de frigories soit le même respectivement :
- lorsque cette unité de stockage de frigories reçoit des frigories du réfrigérant qui la traverse et
- lorsque cette unité de stockage de frigories restitue des frigories au réfrigérant qui la traverse.
Selon un aspect de l’invention, une vanne anti-retour est disposée à la sortie de l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, deux vannes de dérivation sont prévues.
Selon un aspect de l’invention, l’une des vannes de dérivation est disposée à l’entrée de l’unité de stockage de frigories, sur une branche primaire, et permet une détente.
Selon un aspect de l’invention, l’autre des vannes de dérivation est disposée entre l’évaporateur et la pompe, sur une branche secondaire pour permettre la dérivation, ou by-pass, de l’unité de stockage de frigories en mode normal.
Selon un aspect de l’invention, les deux vannes de dérivation peuvent être remplacées par une vanne 3 voies.
Selon un aspect de l’invention, le conduit menant le débit de réfrigérant de l’unité de stockage de frigories à la pompe peut être situé en aval ou en amont de la vanne anti-retour permettant ainsi à la pompe réfrigérant d'être disposée directement à la sortie de l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, l’unité de stockage de frigories est agencée pour être à une pression inférieure à celle de l’évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, la deuxième vanne de dérivation disposée entre l’évaporateur et l’unité de stockage de frigories est agencée pour générer deux niveaux de pression respectivement pour l’évaporateur et l’unité de stockage.
Selon un aspect de l’invention, cette deuxième vanne de dérivation peut être une vanne de section de passage variable, une vanne de section de passage unique ou une vanne trois voies. Cette vanne peut être une vanne on/off qui précède un orifice calibré. Pour maintenir le confort des passagers inchangé, la pression doit rester stable au niveau de l’évaporateur.
Alors selon les conditions et pour pouvoir maximiser le stockage sans altérer le confort des passagers, il est possible d’avoir à changer la section de passage de la vanne alors sa perte de charge. De cette façon les pressions et les températures seront contrôlées.
Selon un aspect de l’invention, un dispositif d’expansion, soit thermostatique soit électrique, est disposé en amont de l’évaporateur pour générer une détente du réfrigérant avant que celui-ci ne traverse l’évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, l’ouverture de ce dispositif d’expansion est contrôlée par une surchauffe à l’entrée d’un échangeur thermique interne ou à l’entrée du compresseur ou à la sortie de l’évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, l’unité de stockage de frigories est agencée à l’intérieur d’un HVAC ou à l’extérieur d’un HVAC.
Selon un aspect de l’invention, le système comporte une voie d’air disposée parallèle à l’évaporateur, voie à travers laquelle peut circuler de l’air contournant l’évaporateur, et cet air pouvant, en sortie de cette voie, se mélanger à l’air issu de l’évaporateur. La section de passage de cette voie est notamment contrôlée par un volet. Ce volet est notamment en parallèle à l’évaporateur.
Ainsi la position de la vanne en aval de l’évaporateur peut aider à ajuster la température de l’air à la sortie de l’évaporateur en mélangeant l’air froid issu de l’évaporateur et l’air plus chaud issu de la voie d’air précitée. Ceci est avantageux lors de la phase de stockage de frigories. La vanne peut être par exemple une vanne de fermeture simple avec un diamètre fixe. La vanne 2 voies est par exemple agencée pour générer une chute de pression fixe de manière à protéger l’évaporateur de la formation de glace. La vanne protège l’évaporateur du givrage, et le volet assure la régulation de la température d’air en sortie de l’évaporateur.
L’invention a également pour objet un dispositif fluidique agencé pour être monté dans un système (1) thermique de véhicule automobile, notamment un système de climatisation, ce dispositif fluidique comportant :
- une unité de stockage de frigories (22),
- au moins un composant fluidique autre que l’unité de stockage de frigories (22), ce composant se raccordant fluidiquement à l’unité de stockage de manière à permettre une circulation de fluide caloporteur (ou fluide réfrigérant) entre l’unité de stockage de frigories et le composant, l’unité de stockage de frigories (22) et le composant fluidique étant portés par un support commun.
Le support commun de l’invention permet notamment de regrouper les composants dont il sert de support et de circuit hydraulique dans un volume restreint et permet un regroupement des interfaces entre elles pour un montage aisé sur une boucle de climatisation existante d’un véhicule.
L’invention permet d’une manière générale de gagner en compacité.
Selon un aspect de l’invention, le composant fluidique est choisi parmi : une pompe, une vanne multivoies, une bride d’interface.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif comporte, outre l’unité de stockage de frigories, au moins plusieurs composants fluidiques qui sont une pompe, au moins une vanne multivoies et au moins une bride d’interface.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif comporte au moins trois brides d’interface.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif comporte exactement trois brides d’interface, l’une étant agencée pour être reliée à une entrée d’un évaporateur du système de climatisation, l’une des autres brides étant agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur et la dernière des brides étant reliée à un échangeur interne du système de climatisation.
Selon un aspect de l’invention, la bride agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur et celle agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur sont disposées sur une même face du dispositif fluidique, de préférence côte à côte.
Selon un aspect de l’invention, la bride agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur et celle agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur sont disposées sur deux faces différentes du dispositif fluidique, notamment deux faces sensiblement perpendiculaires l’une à l’autre.
Selon un aspect de l’invention, la bride reliée à l’échangeur interne du système de climatisation est disposée sur une face différente de la face associée aux deux autres brides.
Selon un aspect de l’invention, la bride agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur est disposée du côté de l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, la bride agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur est disposée du côté opposé à l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif comporte deux vannes de dérivation (35, 36) agencées pour sélectivement empêcher l’échange de réfrigérant entre l’unité de stockage de frigories et un circuit thermique principal, chaque vanne étant une vanne 2 voies.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif comporte une vanne de dérivation (35b), qui est une vanne 3 voies, agencée pour sélectivement empêcher l’échange de réfrigérant entre l’unité de stockage de frigories et un circuit thermique principal.
Selon un aspect de l’invention, le support commun comporte au moins une platine, formée de préférence par une pièce usinée, notamment en aluminium ou PPS.
Selon un aspect de l’invention, l’une au moins des brides d’interface, notamment toutes les brides, est réalisée d’un seul tenant avec le reste du support.
Selon un aspect de l’invention, le support commun comporte au moins un logement agencé pour recevoir au moins partiellement une vanne de dérivation.
Selon un aspect de l’invention, le support commun comporte au moins un logement agencé pour recevoir au moins partiellement une pompe pour fluide frigorigène.
Selon un aspect de l’invention, le support commun comporte au moins un canal formant un circuit fluidique en communication fluidique au moins avec l’une des brides d’interface.
Selon un aspect de l’invention, le support commun comporte au moins un logement agencé pour recevoir au moins partiellement l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif comporte un capot agencé pour se fixer sur le support commun et pour recouvrir au moins partiellement le support.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif fluidique comporte quatre brides d’interface et une unité de détente électronique.
Selon un aspect de l’invention, l’une des brides est agencée pour être disposée entre l’unité de détente (EXV) et un échangeur interne.
Selon un aspect de l’invention, l’une des autres brides est agencée pour être disposée entre l’unité de détente et un évaporateur du circuit principal.
Selon un aspect de l’invention, l’une des autres brides est agencée pour être disposée entre l’unité de stockage de frigories et l’évaporateur du circuit principal.
Selon un aspect de l’invention, l’une des brides est agencée pour être disposée entre l’unité de stockage de frigories et l’échangeur interne.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif fluidique comporte un échangeur thermique interne, encore parfois appelé sous le sigle IHX.
Selon un aspect de l’invention, l’échangeur interne est agencé pour communiquer avec une bride d’interface connectée à un condenseur du circuit principal et une bride d’interface connectée à un compresseur de ce circuit principal.
Selon un aspect de l’invention, l’unité de détente électronique est disposé du côté du ou des vannes du dispositif fluidique.
Selon un aspect de l’invention, l’unité de détente électronique est disposée du côté de l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, la vanne 3 voies est en communication fluidique avec la bride, entre cette interface et l’unité de stockage de frigories.
Selon un aspect de l’invention, la vanne 3 voies est remplacée par deux vannes 2 voies.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemples non limitatifs en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un premier mode de réalisation du système selon l’invention,
- les figures 2 à 4 illustrent le système de la figure 1 lors de différents modes de fonctionnement,
- la figure 5 illustre, schématiquement et partiellement, un deuxième mode de réalisation du système selon l’invention,
- la figure 6 illustre, schématiquement et partiellement, un troisième mode de réalisation du système selon l’invention, la figure 7 illustre un fonctionnement du système de la figure 6, les figures 2a, 3a et 4a sont des diagrammes de Mollier correspondant aux phases de fonctionnement des figures 2, 3 et 4, respectivement,
- la figure 4b illustre le mode dit « Cold boost »,
- les figures 5a-5c illustrent d’autres modes de réalisation de l’invention,
- les figures 8 à 23 illustrent d’autres modes de réalisation de l’invention.
La figure 1 représente un système de climatisation 1 qui comprend, selon le sens de circulation en circuit fermé d’un fluide réfrigérant tel que du R134A : un compresseur 2, un condenseur 3, une bouteille de stockage 4, un échangeur thermique interne 5, un dispositif d’expansion ou de détente 6 et un évaporateur sur l’air 10. Ces composants forment un circuit thermique principal 20.
L’échangeur interne 5 est placé à l’interface entre les circuits haute pression et basse pression.
L’évaporateur 10 est placé dans une conduite de circulation d’air aboutissant vers différentes zones de l’habitacle à refroidir ou à réchauffer telles qu’une zone pour le désembuage du pare-brise, une zone d’aération et une zone de pieds.
Le compresseur 2 est agencé pour comprimer le réfrigérant circulant dans ce circuit 20 et l’évaporateur 10 est agencé pour refroidir un flux d’air qui circule au contact de l’évaporateur, ce refroidissement étant obtenu par échange thermique entre le flux d’air à refroidir et du réfrigérant circulant dans cet évaporateur.
Le système 1 comporte en outre un dispositif thermique secondaire 21 comprenant une unité de stockage de frigories 22, un dispositif de détente ou de perte de charge 27 et une pompe 23, ce dispositif secondaire étant agencé de manière :
o à établir une pression dans l’unité de stockage 22 à un niveau inferieur à la pression dans l’évaporateur 10 lorsque le système est en mode stockage (voir les figures 3 et 3a), o à réguler l’écart de pression entre l’unité de stockage 22 et l’évaporateur en fonction des conditions d’utilisation, o à empêcher l’échange de fluide réfrigérant entre l’unité de stockage et le circuit thermique principal 20 lorsque le système est en mode normal, c’est à dire lorsque le compresseur 2 est en marche et l’évaporateur 10 refroidit le flux d’air (voir les figures 2 et 2a). Ainsi le l’unité de stockage 22 peut être maintenu à une pression inferieure à celle de l’évaporateur lorsqu’il est rempli de frigories, o à être relié en série à l’évaporateur 10 du circuit thermique principal 20 lorsque le compresseur 2 du circuit thermique principal est à l’arrêt (mode restitution) de sorte que du réfrigérant provenant de l’unité de stockage de frigories 22 soit envoyé, à l’aide de la pompe 23, à travers l’évaporateur 10 du circuit thermique principal 20 ou bien (mode stockage) que du réfrigérant provenant de l’évaporateur soit envoyé vers l’unité de stockage de frigories 22 (voir les figures 4 et 4a), o à être en parallèle au compresseur en mode « cold boost » comme illustré sur la figure 4b.
Les figures 2a, 3a et 4a sont des diagrammes de Mollier correspondant aux phases de fonctionnement des figures 2, 3 et 4, respectivement.
Les figures 3 et 3a correspondent au mode de stockage. Les figures 4 et 4a correspondent au mode restitution.
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une première vanne de dérivation 25 ou 35 ou 37, agencée pour sélectivement empêcher la circulation de réfrigérant entre l’unité de stockage de frigories 22 et le circuit thermique principal 20, en mode normal.
Le dispositif thermique secondaire 21 est agencé de sorte que :
- En mode de fonctionnement du circuit thermique principal 20 sans utilisation du dispositif thermique secondaire 21 (voir figure 2), l’unité de stockage de frigories 22 est contournée et la pompe 23 est à l’arrêt,
- En mode de fonctionnement du circuit thermique principal 20 avec recharge en frigories de l’unité de stockage de frigories 22 du dispositif thermique secondaire 21 (voir figure 3), l’unité de stockage de frigories 22 est parcouru par du réfrigérant et la pompe 23 est à l’arrêt,
- En mode de fonctionnement du dispositif thermique secondaire 21 pour restituer des frigories à l’évaporateur du circuit thermique principal 20 (voir figure 4), dont le compresseur 2 est à l’arrêt, l’unité de stockage de frigories 22 est parcouru par du réfrigérant et la pompe 23 est en marche,
- En mode dit « cold boost », à savoir en mode de fonctionnement du dispositif thermique secondaire pour restituer des frigories à l’évaporateur du circuit thermique principal, dont le compresseur fonctionne à faible ou forte charge, l’unité de stockage de frigories est parcouru par du réfrigérant et la pompe est en marche (voir figure 4b).
Dans la phase de stockage de frigories dans l’unité de stockage de frigories 22 (figure 3), la pompe 23 est agencée de manière à être contournée et est alors à l’arrêt.
Le dispositif thermique secondaire 21 est agencé de sorte que le sens de circulation du réfrigérant dans l’unité de stockage de frigories 22 soit inversé respectivement :
- lorsque cette unité de stockage de frigories 22 reçoit des frigories du réfrigérant qui la traverse (phase de stockage de frigories illustrée sur la figure 3) et
- lorsque cette unité de stockage de frigories 22 restitue des frigories au réfrigérant qui la traverse (phase de restitution de frigories illustrée sur la figure 4).
Dans ce système, la dérivation du circuit est réalisée par la vanne 36, la détente dans l’unité de stockage de frigories 22 par la vanne 35 et l’isolation de l’unité de stockage de frigories 22 par la vanne 35 et la vanne anti-retour 37.
La première vanne de dérivation 25 est une vanne 3 voies disposée à une jonction entre le dispositif thermique secondaire 21 et le circuit thermique principal 20.
Dans la phase de la figure 2, la vanne 25 empêche la circulation vers le dispositif thermique secondaire 21 qui n’est pas utilisé.
Dans la phase de la figure 3, la vanne 25 permet une circulation de l’unité de stockage de frigories 22 vers le compresseur 2.
Dans la phase de la figure 3, la vanne 25 permet une circulation de l’évaporateur 10 vers l’unité de stockage de frigories 22.
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une deuxième vanne de dérivation 27, qui est une vanne deux voies, agencée pour être traversée sélectivement par du réfrigérant qui circule de l’évaporateur 10 du circuit thermique principal vers l’unité de stockage de frigories 22 pour permettre de transférer des frigories du réfrigérant vers l’unité de stockage de frigories par l’intermédiaire d’une détente dans cette vanne.
La vanne 27 est bloquante dans les phases de fonctionnement des figures 2 et 4, et passante dans la phase de fonctionnement de la figure 3.
La deuxième vanne de dérivation 27 est agencée pour générer deux niveaux de pression respectivement pour l’évaporateur 10 et l’unité de stockage 22.
Cette deuxième vanne de dérivation peut être une vanne de section de passage variable, une vanne de section de passage unique ou une vanne 3 voies (35b).
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une branche secondaire 28 sur laquelle est disposée cette deuxième vanne de dérivation 27, cette branche 28 faisant jonction fluidique 30 avec une branche primaire 29 sur laquelle sont disposées l’unité de stockage de frigories 22 et la pompe 23.
Cette jonction 30 entre la branche primaire 28 et la branche secondaire 29 est disposée entre l’unité de stockage de frigories 22 et la pompe 23.
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une vanne antiretour 31 disposée sur la branche primaire 29 en aval de la pompe 23.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.
Par exemple, comme illustré sur la figure 5, le dispositif thermique secondaire 21 est agencé de sorte que le sens de circulation du réfrigérant dans l’unité de stockage de frigories 22 soit le même respectivement :
- lorsque cette unité de stockage 22 de frigories reçoit des frigories du réfrigérant qui la traverse et
- lorsque cette unité de stockage de frigories 22 restitue des frigories au réfrigérant qui la traverse.
Deux vannes de dérivation 35 et 36 sont prévues comme expliqué ci-dessous.
L’une des vannes de dérivation et de détente 35 est disposée à l’entrée de l’unité de stockage de frigories 22, sur une branche primaire 29.
L’autre des vannes de dérivation 36 est disposée entre l’évaporateur 10 et la pompe 23, sur une branche secondaire 28.
Selon un aspect de l’invention, les vannes 35 et 36 peuvent être remplacées par une vanne 3 voies 35b (voir Figure 5a).
Une vanne anti-retour 37 est disposée à la sortie de l’unité de stockage de frigories 22.
Dans les exemples ci-dessus, l’unité de stockage de frigories 22 est agencée pour être à une pression inférieure à celle de l’évaporateur.
Un dispositif d’expansion 39, soit thermostatique soit électrique, est disposé en amont de l’évaporateur 10 pour générer une détente du réfrigérant avant que celui-ci ne traverse l’évaporateur 10.
L’unité de stockage de frigories 22 est agencée à l’intérieur d’un HVAC ou à l’extérieur d’un HVAC.
Selon une variante illustrée aux figures 6 et 7, le système comporte une voie d’air 40 disposée parallèle à l’évaporateur 10, voie à travers laquelle peut circuler de l’air contournant l’évaporateur 10, et cet air pouvant, en sortie de cette voie, se mélanger à l’air issu de l’évaporateur. Ainsi la position de la vanne 27 en aval de l’évaporateur peut aider à ajuster la température de l’air à la sortie de l’évaporateur en mélangeant l’air froid issu de l’évaporateur et l’air plus chaud issu de la voir d’air précitée. Ceci est avantageux lors de la phase de stockage de frigories. La vanne peut être par exemple une vanne de fermeture simple avec un diamètre fixe. La vanne 2 voies référencée 27 est par exemple agencée pour générer une chute de pression fixe de manière à protéger l’évaporateur de la formation de glace.
Le réfrigérant peut être un matériau, ici un fluide, à changement de phase pour travailler en chaleur latente afin de diminuer la masse nécessaire et limiter les variations de température du stockage.
Par exemple, le réfrigérant est un fluide diphasique type R134a ou 1234yf.
L’unité de stockage de frigories peut contenir un matériau à changement de phase pour limiter les variations de température.
Dans les exemples ci-dessus, les vannes 27 ou 35 assurent une détente intermédiaire de façon à ce que la pression du compresseur et celle de l’unité de stockage soient différentes.
La pression et la température du réfrigérant étant liées, alors pour continuer à souffler de l’air à la bonne température pour les passagers, il faut limiter la variation de pression.
Or pour stocker, il faut baisser la température donc la pression.
Une détente intermédiaire par les vannes citées ci-avant permet d’avoir deux niveaux de pression alors deux niveaux de température.
Selon un aspect de l’invention, le conduit menant le débit de réfrigérant de l’unité de stockage de frigories 22 à la pompe 23 peut être situé en aval ou en amont de la vanne anti-retour ou Check valve 37 permettant ainsi à la pompe réfrigérant d'être disposée directement à la sortie de l’unité de stockage de frigories.
La différence entre le mode de la figure 5b et celui de la figure 5c est que, dans le mode de la figure 5c, la vanne 3 voies de la figure 5b est remplacée par deux vannes 2 voies (voir encadré sur la figure 5c).
Afin de regrouper les composants pour un montage aisé sur une boucle de climatisation existante d’un véhicule, l’invention propose un dispositif fluidique 50 qui est facilement manipulable.
Dans l’exemple de la figure 8, le dispositif fluidique 50 regroupe certains composants du système décrit à la figure 5a et comporte :
- l’unité de stockage de frigories 22,
- la pompe 23,
- les deux vannes 37 ou clapets anti-retour,
- la vanne 3 voies 35b.
L’unité de stockage de frigories 22 et le composant fluidique sont portés par un support commun 60 comme on peut le voir sur les figures 14 et 15.
Le dispositif fluidique 50 comporte trois brides d’interface 61, 62 et
63.
La bride 63 est agencée pour être reliée à une entrée de l’évaporateur 10 du système de climatisation.
La bride 62 est agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur
10.
La bride 61 est reliée à l’échangeur interne 5 du système de climatisation.
La bride 63 agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur et celle 61 agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur sont disposées sur une même face du dispositif fluidique, de préférence côte à côte, comme illustré sur la figure 15.
En variante, comme illustré sur la figure 9, la bride 63 agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur et celle 61 agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur sont disposées sur deux faces différentes du dispositif fluidique 50, notamment deux faces 65 et 66 sensiblement perpendiculaires l’une à l’autre.
La bride 62 reliée à l’échangeur interne du système de climatisation est disposée sur une face différente de la face associée aux deux autres brides 61 et 63.
La bride 63 agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur est disposée du côté de l’unité de stockage de frigories 22, comme dans l’exemple de la figure 9.
En variante, la bride 63 agencée pour être reliée à l’entrée de l’évaporateur est disposée du côté opposé à l’unité de stockage de frigories, comme dans l’exemple de la figure 10.
Le support commun 60 comporte au moins une platine, formée de préférence par une pièce usinée, notamment en aluminium ou PPS.
Toutes les brides 61,62 et 63 sont réalisées d’un seul tenant avec le reste du support 60.
Le support commun 60 comporte des logements agencés chacun pour recevoir au moins partiellement la vanne 35b, la pompe 23, les clapets 37 et l’unité de stockage de frigories 22, comme on peut le voir sur les figures 14 et 15.
Le dispositif comporte un capot 69 agencé pour se fixer sur le support commun et pour recouvrir au moins partiellement le support 60.
Les figures 11 à 13 illustrent respectivement les modes de réalisation des figures 8 à 10, avec la vanne 3 voies remplacée par deux vannes 2 voies 27.
Dans une variante illustrée à la figure 16, le dispositif fluidique comporte quatre brides d’interface 101 à 104 et une unité de détente électronique 105 encore parfois appelé sous le sigle EXV.
La bride 101 est agencée pour être disposée entre l’unité de détente 105 et l’échangeur interne du circuit principal.
La bride 102 est agencée pour être disposée entre l’unité de détente 105 et un évaporateur 10 du circuit principal.
La bride 103 est agencée pour être disposée entre l’unité de stockage de frigories 22 et l’évaporateur 10 du circuit principal.
La bride 104 est agencée pour être disposée entre l’unité de stockage de frigories 22 et l’échangeur interne 5.
Dans l’exemple de la figure 16, l’unité de détente 105 est du même côté que la vanne 3 voies 35b.
De manière alternative, comme illustré sur la figure 17, l’unité dé détente 105 est du côté de l’unité de stockage de frigories 22, et non du côté de la vanne 3 voies.
Les figures 18 et 19 représentent des alternatives respectivement aux figures 16 et 17 avec la vannes 3 voies remplacées par deux vannes 2 voies.
Comme on peut le voir sur les figures 20 et 21, les composants 101 - 105, l’unité 22, la pompe 23 et la vanne 35b sont portés par le support commun 60.
Dans une variante illustrée à la figure 22, le dispositif fluidique 50 comporte un échangeur thermique interne 5, encore parfois appelé sous le sigle IHX.
L’échangeur interne 5 est agencé pour communiquer avec une bride d’interface 104 connectée à un condenseur du circuit principal et une bride d’interface 101 connectée à un compresseur de ce circuit principal.
Selon un aspect de l’invention, l’unité de détente électronique 105 5 est disposé du côté du ou des vannes du dispositif fluidique, comme illustré sur la figure 22.
En variante comme illustré sur la figure 23, l’unité de détente électronique 105 est disposée du côté de l’unité de stockage de frigories 22.
La vanne 3 voies est en communication fluidique avec la bride 103, entre cette interface et l’unité de stockage de frigories.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif fluidique (50) agencé pour être monté dans un système (1) thermique de véhicule automobile, notamment un système de climatisation, ce dispositif fluidique comportant :- une unité de stockage de frigories (22),- au moins un composant fluidique autre que l’unité de stockage de frigories (22), ce composant se raccordant fluidiquement à l’unité de stockage de manière à permettre une circulation de fluide caloporteur (ou fluide réfrigérant) entre l’unité de stockage de frigories et le composant, l’unité de stockage de frigories (22) et le composant fluidique étant portés par un support commun (60).
- 2. Dispositif selon la revendication précédente, le composant fluidique étant choisi parmi : une pompe, une vanne multivoies, une bride d’interface.
- 3. Dispositif selon la revendication précédente, comportant outre l’unité de stockage de frigories, au moins plusieurs composants fluidiques qui sont une pompe, au moins une vanne multivoies (35b) et au moins une bride d’interface.
- 4. Dispositif selon la revendication précédente, le dispositif comportant exactement trois brides d’interface (61, 62, 63), l’une étant agencée pour être reliée une entrée d’un évaporateur du système de climatisation, l’une des autres brides étant agencée pour être reliée à la sortie de l’évaporateur et la dernière des brides étant reliée à un échangeur interne du système de climatisation.
- 5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le support commun (60) comportant au moins une platine, formée de préférence par une pièce usinée, notamment en aluminium ou PS.
- 6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le support commun (60) comporte au moins un logement agencé pour recevoir au moins partiellement une vanne de dérivation, ou une pompe pour fluide frigorigène.
- 7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le support commun (60) comporte au moins un canal formant un circuit fluidique en communication fluidique au moins avec l’une des brides d’interface.
- 8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le dispositif fluidique comporte quatre brides d’interface (101-104) et une unité de détente électronique (105).
- 9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le dispositif fluidique comportant un échangeur thermique interne (5).
- 10. Dispositif selon la revendication précédente, l’échangeur interne étant agencé pour communiquer avec une bride d’interface connectée à un condenseur du circuit principal et une bride d’interface connectée à un compresseur de ce circuit principal.
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