WO2022128836A1 - Heat treatment system for a vehicle - Google Patents

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WO2022128836A1
WO2022128836A1 PCT/EP2021/085350 EP2021085350W WO2022128836A1 WO 2022128836 A1 WO2022128836 A1 WO 2022128836A1 EP 2021085350 W EP2021085350 W EP 2021085350W WO 2022128836 A1 WO2022128836 A1 WO 2022128836A1
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heat exchanger
transfer fluid
refrigerant
heat transfer
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Mohamed Yahia
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the field of the present invention is that of heat treatment systems used to heat or cool an enclosure or a component of a vehicle, in particular a component of a traction chain of this vehicle.
  • Motor vehicles are commonly equipped with a refrigerant circuit and at least one heat transfer fluid circuit, both used to participate in a heat treatment of different areas or different components of the vehicle. It is in particular known to use the refrigerant circuit and/or the heat transfer fluid circuit to thermally treat a flow of air sent into the passenger compartment of the vehicle equipped with such a circuit.
  • the heat transfer fluid circuit to cool components of the traction chain of the vehicle, such as for example an electrical storage device, the latter being used to supply energy to an electric motor capable of setting the vehicle in motion.
  • the heat treatment system thus supplies the energy capable of cooling the electrical storage device during its use in the driving phases.
  • a heat exchange is carried out between the fluids mentioned above and a flow of air outside the passenger compartment of the vehicle.
  • said fluids pass through heat exchangers arranged within a front face of the vehicle, the flow of outside air rushing into the front face to act thermally on the fluids passing through these heat exchangers .
  • An objective of improving such a heat treatment system is to free up the front face of the vehicle by installing heat exchangers of smaller size but while maintaining the heat treatment efficiency of these said exchangers.
  • the present invention proposes to meet this objective by proposing a heat treatment system for a vehicle, comprising at least one refrigerant fluid circuit and at least one heat transfer fluid circuit, the refrigerant fluid circuit comprising at least one compression, a first heat exchanger and a second heat exchanger, said heat exchangers being configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a flow of air outside a passenger compartment of the vehicle which passes through said heat exchangers, the refrigerant fluid circuit further comprising a third heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and an interior air flow intended to be sent into the passenger compartment of the vehicle, the heat transfer fluid circuit comprising at least one first heat exchanger and at least one second heat exchanger configured to effect a heat exchange between a heat transfer fluid and the external air flow, characterized in that the first heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and the second heat exchanger are at least partially superposed with respect to each other along a direction parallel to the outside air flow, forming at least
  • the compression device allows the refrigerant fluid to circulate within the refrigerant circuit.
  • the refrigerant fluid is compressed at high pressure and can flow along a path relative to a mode operation of the heat treatment system in order to operate a plurality of heat exchanges.
  • the refrigerant can for example be a fluid of the Ri34a or Ri234yf type.
  • the heat treatment system can comprise an accumulation device, arranged upstream of the compression device in order to retain a liquid phase of the refrigerant fluid to prevent it from circulates within the compression device and damages the latter.
  • the first heat exchanger and the second heat exchanger interact with the outside air flow and must therefore be arranged so that the outside air flow passes through both heat exchangers.
  • the two heat exchangers can be arranged at the level of the front face of the vehicle, but it is possible to place them within any zones of the vehicle which can be crossed by an external air flow able to engulf within the vehicle.
  • the third heat exchanger is arranged at the level of a path of the interior air flow.
  • the third heat exchanger is configured so that the coolant circulates there at low temperature in order to cool the interior air flow which is subsequently sent to the passenger compartment of the vehicle. It is thus understood that the third exchanger indirectly cools the passenger compartment of the vehicle.
  • the third heat exchanger can be installed within a ventilation, heating and/or air conditioning installation, which ensures circulation of the interior air flow in a cyclical manner in order to cool or heat the passenger compartment depending on the operating mode of the heat treatment system.
  • the heat transfer fluid circuit is configured to circulate a heat transfer fluid which may for example be glycol water.
  • the heat transfer fluid can circulate through the first heat exchanger and the second heat exchanger which are also arranged in the path of the flow of outside air.
  • the first heat exchanger and the second heat exchanger are thus arranged parallel or substantially parallel to the first heat exchanger and to the second heat exchanger, each of these heat or thermal exchangers forms a heat exchange layer.
  • heat exchange layer it is necessary to understand a zone where at least one heat exchanger or at least one heat exchanger is arranged.
  • the first heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and the second heat exchanger are superimposed on each other in such a way that the outdoor air flow passes through each of them only once and successive way.
  • the heat exchange layers are arranged so as to form an alternation between a heat exchange layer comprising a heat exchanger and a heat exchange layer comprising a heat exchanger, in order to promote heat exchange relating to each of the circuits with the outside air flow.
  • the first heat exchanger is arranged upstream of the first heat exchanger and downstream of the second heat exchanger with respect to the direction of circulation of the flow of outside air, the second heat exchanger being arranged upstream of the second heat exchanger with respect to the direction of circulation of the external air flow.
  • the flow of outside air after having engulfed within the vehicle, crosses in order the second heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and finally the first heat exchanger.
  • the heat treatment system comprises a first heat transfer fluid circuit configured to heat treat at least one electric motor of the vehicle and/or at least one electronic control module of the electric motor, and a second heat transfer fluid configured to heat treat an electrical storage element of the vehicle.
  • the first heat transfer fluid circuit and the second heat transfer fluid circuit are completely independent of each other.
  • the electric motor, the electronic control module and the electric storage element are constituent elements of a traction chain of an electric or hybrid vehicle. These elements are likely to release heat during their operation, which can lead to their malfunction. In this situation it is essential to cool them. The same applies, for example, when the ambient temperature is high.
  • the heat treatment can also consist of heating the electric motor, the electronic control module and the electric storage element when the ambient temperature is low.
  • the first heat transfer fluid circuit comprises a first pump, the first heat exchanger, the second heat exchanger and a third heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
  • the first pump makes it possible to circulate the heat transfer fluid within the first heat transfer fluid circuit.
  • the heat transfer fluid recovers the calories created by the heat released by said electric motor and/or said electronic control module. Such cooling can be done for example by heat exchange. After such cooling, the heat transfer fluid must yield the recovered calories. These calories can therefore be transferred thanks to the flow of outside air passing through the first heat exchanger and/or the second heat exchanger.
  • the third heat exchanger is arranged so as to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
  • Such an exchange of heat can have multiple effects, for example cooling the heat transfer fluid using the coolant, while heating the coolant in order to avoid pressure drops within the coolant circuit.
  • the calories can thus also be transferred thanks to the refrigerant fluid via passage through the third heat exchanger.
  • circulation through one or more of these heat exchangers may be preferred.
  • the second heat transfer fluid circuit comprises a second pump and a fourth heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
  • the second pump makes it possible to circulate the heat transfer fluid in the second heat transfer fluid circuit.
  • the calories generated by the electrical storage element and recovered by the heat transfer fluid can be dissipated via the fourth heat exchanger.
  • the refrigerant circuit comprises a first expansion member disposed upstream of the third heat exchanger and a second expansion member disposed upstream of the fourth heat exchanger.
  • the expansion devices allow the refrigerant fluid to expand in order to lower its temperature.
  • the cooled refrigerant can thus be used to cool the interior air flow by crossing the third heat exchanger, or the heat transfer fluid by crossing the fourth heat exchanger.
  • the refrigerant circuit comprises an expansion device arranged upstream of the second heat exchanger.
  • the expansion device lowers the temperature of the refrigerant fluid before passing through the second heat exchanger.
  • the expansion of the refrigerant fluid upstream of the second heat exchanger can for example make it possible to cool the flow of outside air.
  • the refrigerant circuit is configured so that the refrigerant passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger, according to this order, when the refrigerant circuit is operated according to a cooling mode of the vehicle interior. It is thus understood that the first heat exchanger and the second heat exchanger are arranged in series with respect to each other within the refrigerant circuit. In a mode of cooling the passenger compartment of the vehicle, the refrigerant circulates from the first heat exchanger to the second heat exchanger in the insofar as the refrigerant must be expanded at least by the first expansion member and not by the expansion device.
  • the refrigerant circuit is configured so that the refrigerant passes through the second heat exchanger and the first heat exchanger, according to this order, when the refrigerant circuit is operated in a heating mode of the vehicle interior.
  • the refrigerant When it is necessary to heat the passenger compartment of the vehicle, the refrigerant must be expanded upstream of the first heat exchanger and the second heat exchanger. It is therefore the expansion device upstream of the second heat exchanger which is responsible for the expansion of the refrigerant fluid. The circulation of the refrigerant fluid therefore necessarily takes place from the second heat exchanger to the first heat exchanger.
  • the refrigerant circuit comprises a fourth heat exchanger disposed downstream of the compression device and configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the internal air flow.
  • the refrigerant circulating within the fourth heat exchanger heats the interior air flow.
  • the fourth heat exchanger is downstream of the compression device, the refrigerant fluid is therefore at high pressure and high temperature before passing through the fourth heat exchanger.
  • the fourth heat exchanger can be placed within the ventilation, heating and/or air conditioning installation.
  • the refrigerant circuit comprises a fifth heat exchanger configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the external air flow, the fifth heat exchanger being arranged downstream of the first exchanger thermal with respect to the direction of circulation of the external air flow so as to form a fifth heat exchange layer.
  • the fifth heat exchanger is also arranged in series with the first heat exchanger and the second heat exchanger. So the fluid refrigerant circulates from the fifth heat exchanger to the first heat exchanger and then to the second heat exchanger in the vehicle interior cooling mode. In a heating mode of the passenger compartment of the vehicle, the refrigerant from the second heat exchanger to the first heat exchanger then the fifth heat exchanger.
  • the fifth heat exchanger is superimposed on the heat exchangers and the heat exchangers interacting with the external air flow. A new heat exchange layer is thus formed by the fifth heat exchanger.
  • the second heat transfer fluid circuit comprises a fifth heat exchanger configured to perform a heat exchange between the heat transfer fluid and the outside air flow.
  • the fifth heat exchanger enables passive cooling of the heat transfer medium in case of moderate ambient temperature.
  • the fifth heat exchanger can be arranged upstream of the second heat exchanger with respect to the direction of circulation of the flow of outside air so as to form an additional heat exchange layer.
  • the fifth heat exchanger is therefore arranged upstream of the superposition of the other heat exchangers and heat exchangers.
  • the fifth heat exchanger can be arranged so as to share the same heat exchange layer as that of the second heat exchanger.
  • the latter performs the same function but is arranged so that its elongation plane coincides with that of the second heat exchanger. This therefore has reduced dimensions in order to be able to install the fifth heat exchanger at the level of the same heat exchange layer.
  • the heat treatment system comprises a third heat transfer fluid circuit which comprises at least a third pump and a sixth heat exchanger configured to perform a heat exchange between the heat transfer fluid and the air flow interior.
  • the presence of the third heat transfer fluid circuit corresponds to an alternative embodiment of the heat treatment system.
  • This alternative embodiment notably comprises an indirect heat pump type operating mode. In other words, it is not the coolant circuit which heats the passenger compartment via the fourth heat exchanger mentioned above, but the third heat transfer fluid circuit via the sixth heat exchanger, which can also be installed within installation of ventilation, heating and/or air conditioning.
  • the third pump allows the heat transfer fluid to circulate within the third heat transfer fluid circuit.
  • the third heat transfer fluid circuit comprises a seventh heat exchanger and configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid, the seventh heat exchanger being arranged on the downstream refrigerant circuit of the compression device.
  • the seventh heat exchanger performs a heat exchange between the compressed refrigerant fluid, therefore at high temperature, and the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid allows the condensation of the refrigerant fluid, and the latter makes it possible to heat the heat transfer fluid.
  • the heating of the heat transfer medium via the seventh heat exchanger is useful in connection with the heating of the interior air flow via the sixth heat exchanger. If the heating of the heat transfer fluid via the seventh heat exchanger is insufficient to heat the interior air flow optimally, the third heat transfer fluid circuit can also comprise an electrical heating element arranged upstream of the sixth heat exchanger.
  • the third heat transfer fluid circuit comprises an eighth heat exchanger configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid and the external air flow and arranged so as to share the same heat exchange layer. heat than that of the first heat exchanger.
  • the eighth heat exchanger makes it possible in particular to discharge the calories of the heat transfer fluid which have been recovered by the latter by crossing the seventh exchanger thermal.
  • the heat transfer fluid thus makes it possible to carry out a constant condensation of the refrigerant fluid.
  • the eighth heat exchanger is arranged so that its elongation plane coincides with that of the first heat exchanger. This therefore has reduced dimensions in order to be able to install the eighth heat exchanger at the level of the same heat exchange layer.
  • the invention also relates to a vehicle comprising the heat treatment system as described above.
  • the first heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and the second heat exchanger are therefore preferably arranged on the front face of said vehicle.
  • FIG. i represents a diagram of a first embodiment of a heat treatment system according to the invention integrated within a vehicle
  • FIG. 2 is a diagram of the circulation of a refrigerant fluid and a heat transfer fluid according to a mode of cooling a passenger compartment of the vehicle within the first embodiment of the heat treatment system
  • FIG. 3 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of heating the passenger compartment of the vehicle within the first embodiment of the heat treatment system
  • FIG. 4 represents a diagram of a second embodiment of the heat treatment system according to the invention.
  • FIG. 5 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of cooling the passenger compartment of the vehicle within the second embodiment of the heat treatment system
  • FIG. 6 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of heating the passenger compartment of the vehicle within the second embodiment of the heat treatment system
  • FIG. 7 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a heat recovery mode within the second embodiment of the heat treatment system
  • FIG. 8 represents a diagram of a third embodiment of the heat treatment system according to the invention.
  • FIG. 9 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of cooling the passenger compartment of the vehicle within the third embodiment of the heat treatment system,
  • FIG. 10 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of heating the passenger compartment of the vehicle within the third embodiment of the heat treatment system.
  • upstream and downstream used in the following description refer to the direction of circulation of the fluid considered, that is to say the refrigerant fluid, the heat transfer fluid, an air flow outside 8 of a vehicle passenger compartment and/or or an interior air flow 10 sent to the passenger compartment of the vehicle.
  • a refrigerant circuit 2 is illustrated in solid lines and a plurality of heat transfer fluid circuits is illustrated in different types of dotted lines, each type of dotted line making it possible to distinguish each of the heat transfer fluid circuits.
  • FIGS. 2, 3, 5 to 7, 9 and 10 for each of the circuits, the portions traversed by their respective fluid are in solid lines and the portions without circulation of fluid are in dotted lines.
  • the circulation of each of the fluids is illustrated by indicating its direction of circulation by arrows.
  • the solid lines indicating the circulation of fluid are also of different thickness with regard to the refrigerant circuit 2.
  • the thicker solid lines correspond to portions where the refrigerant circulates at high pressure and the thinnest solid lines correspond to portions where the refrigerant circulates at low pressure.
  • the terms “first”, “first”, “second”, etc. used in the description are not intended to indicate a level of hierarchy or order the elements that they accompany. These terms make it possible to distinguish the elements that they accompany and can be interchanged without reducing the scope of the invention.
  • FIG i illustrates a first embodiment of a heat treatment system 1 according to the invention.
  • the heat treatment system i comprises the refrigerant circuit 2 shown in solid lines and the heat transfer fluid circuits shown in dotted lines.
  • the cooling fluid circuit 2 is configured to allow the circulation of the cooling fluid and the heat transfer fluid circuits are configured to allow the circulation of the heat transfer fluid.
  • the refrigerant fluid can be a fluid of the Ri34a or Ri234yf type, while the heat transfer fluid can for example be glycol water.
  • the refrigerant circuit 2 comprises in particular a compression device 4 and an accumulation device 5, arranged upstream of the compression device 4.
  • the compression device 4 ensures the circulation of the refrigerant fluid within the refrigerant circuit 2 and the high pressure and high temperature of said refrigerant fluid.
  • the accumulation device 5 makes it possible to recover a potential fraction of refrigerant fluid in liquid form so that said fraction does not continue its circulation downstream of the accumulation device 5 and does not damage the compression device 4.
  • the refrigerant circuit 2 also comprises a first heat exchanger 6 and a second heat exchanger 7, both configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the outside air flow 8.
  • the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 must therefore be positioned so as to be at the level of the path of said external air flow 8.
  • the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 can for example be positioned at a grille located on the front of the vehicle.
  • the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 are superimposed with respect to each other with respect to a direction of circulation of the flow of outside air 8. In other words, the flow of outside air 8 passes through the second heat exchanger 7 then the first heat exchanger 6.
  • the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 are arranged in series with respect to each other.
  • the refrigerant can circulate from the first heat exchanger 6 to the second heat exchanger 7, or vice versa, as will be described in detail later.
  • the refrigerant fluid can be expanded by an expansion device 24 arranged upstream of the second heat exchanger 7 so that the refrigerant fluid passes through the second heat exchanger. heat 7 and the first heat exchanger 6 at low temperature.
  • the refrigerant fluid circuit 2 also comprises a third heat exchanger 9 and a fourth heat exchanger 25, both configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the interior air flow 10.
  • the latter is intended to be sent to the passenger compartment of the vehicle in order to cool or heat it according to need.
  • the third heat exchanger 9 is configured to be crossed by the refrigerant at low temperature in order to cool the interior air flow 10
  • the fourth heat exchanger 25 is configured to be crossed by the refrigerant at high temperature with the aim of heating the interior air flow 10.
  • the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 25 can be arranged within a ventilation, heating and/or ventilation installation.
  • the coolant circuit 2 comprises a first expansion member 22 upstream of the third heat exchanger 9.
  • the first member expansion valve 22 allows the cooling fluid to be expanded and therefore to lower its temperature before the latter passes through the third heat exchanger 9 to cool the interior air flow 10.
  • the fourth heat exchanger 25 is arranged downstream of the compression device 4 so that the fluid refrigerant passes through the fourth heat exchanger 25 at high temperature following its compression, with the aim of heating the interior air flow 10.
  • the refrigerant circuit 2 comprises an internal heat exchanger 33 disposed downstream of the storage device 5 and upstream of the compression device 4, and downstream of the second heat exchanger 7.
  • the heat exchange operated by the internal heat exchanger 33 makes it possible to optimize the cooling of the refrigerant fluid circulating downstream of the second heat exchanger 7.
  • the refrigerant circuit 2 also comprises a first two-way valve 34, a second two-way valve 35, a third two-way valve 36 and a non-return valve 37.
  • the three two-way valves allow in particular, depending on a position open or closed, to determine a path of the refrigerant fluid according to the mode of operation of the heat treatment device 1.
  • the heat treatment system 1 comprises a first heat transfer fluid circuit 15 and a second heat transfer fluid circuit 18.
  • the first heat-transfer fluid circuit 15 is in particular configured to cause the heat-transfer fluid to circulate so that the latter can heat-treat an electric motor 16 of the vehicle and/or an electronic control module 17 of said electric motor 16.
  • the heat treatment of the electric motor 16 and the electronic control module 17 can for example be done by heat exchange.
  • the heat transfer fluid may for example have the role of cooling the electric motor 16 and the electronic control module 17 when these give off heat in order to prevent overheating which could lead to their malfunction.
  • the heat transfer fluid may also have the role of heating the electric motor 16 and/or the control module electronics 17 which can also malfunction for example in the event of very low ambient temperature.
  • the first heat transfer fluid circuit 15 comprises a first pump 20.
  • the first heat transfer fluid circuit 15 comprises a first heat exchanger 11 and a second heat exchanger 12 intended to discharge the calories of the heat transfer fluid having for example accumulated by cooling the electric motor 16 and the electronic control module 17.
  • the first exchanger 11 and the second heat exchanger 12, just like the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7, are arranged so that a heat exchange takes place between the flow of outside air 8 and the circulating heat transfer fluid in the first heat exchanger 11 and/or in the second heat exchanger 12.
  • the first heat exchanger 6, the second heat exchanger 7, the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 are superposed with respect to each other along a direction parallel to the external air flow 8 in order to to form four heat exchange layers, each of the layers including one of the heat exchangers or one of the heat exchangers.
  • the fact of forming four heat exchange layers makes it possible to reduce the dimensions of the heat exchangers and the heat exchangers integrated in these heat exchange layers, and thus to have a better arrangement of the front face of the vehicle in order to set up additional components within the vehicle.
  • the superposition is such that the external air flow passes through the second heat exchanger 7, the second heat exchanger 12, the first heat exchanger 6 and finally the first heat exchanger 11 in order.
  • the heat exchange layers thus form an alternation between a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the refrigerant circuit 2 and a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the first circuit of coolant 15.
  • the first heat transfer fluid circuit 15 is configured such that the heat transfer fluid circulates through the first heat exchanger 11 or through a portion of the first heat exchanger 11 then to be withdrawn and to circulate within the second heat exchanger 12. Such a configuration makes it possible to promote the dissipation of calories from the heat transfer fluid by distributing the latter through the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
  • the first heat transfer fluid circuit 15 also comprises a third heat exchanger 13 configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid circulating in the first heat transfer fluid circuit 15 and the refrigerant fluid circulating in the refrigerant circuit 2.
  • the third exchanger heat exchanger 13 makes it possible to heat the refrigerant fluid, while guaranteeing an unloading of calories from the heat transfer fluid, the third heat exchanger being arranged so that the heat transfer fluid circulates therein after having recovered the calories from the electric motor 16 and from the control module 17.
  • the first heat transfer fluid circuit 15 also comprises a first three-way valve 38 in order to direct the heat transfer fluid to the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 or else to make it loop directly to the electric motor 16 and the electronic control module 17.
  • the second heat-transfer fluid circuit 18 allows the heat-transfer fluid to heat-treat an electric storage element 19.
  • the latter can for example have the function of supplying electric energy to the electric motor 16.
  • the second pump 21 ensures the circulation heat transfer fluid within the second heat transfer fluid circuit 18.
  • the heat treatment of the electrical storage element 19 can for example be done by heat exchange.
  • the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18 can for example have the role of cooling the electrical storage element 19 when the latter releases heat in order to prevent overheating which could lead to its malfunction.
  • the heat transfer fluid may also have the role of heating the electrical storage element 19 which may also malfunction for example in the event of very low ambient temperature.
  • the second heat transfer fluid circuit 18 comprises a fourth heat exchanger 14, also traversed by the cooled refrigerant fluid following an expansion effected by a second member expansion valve 23 arranged upstream of the fourth heat exchanger 14 on the refrigerant circuit 2.
  • FIG. 2 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to an operating mode of the heat treatment system 1 which is a mode of cooling the passenger compartment.
  • a mode thus consists in cooling the passenger compartment of the vehicle in particular via the third heat exchanger 9, while also providing thermal treatment of the electric motor 16, of the electronic control module 17 and of the electric storage element 19.
  • level of the refrigerant circuit 2 the first two-way valve 34 is open, while the second two-way valve 35 and the third two-way valve 36 are closed.
  • the coolant is circulated within the coolant circuit 2 by means of the compression device 4.
  • the latter compresses the coolant at high pressure and also increases the temperature of the latter.
  • the refrigerant fluid circulates at high pressure until it passes through the first heat exchanger 6 then the second heat exchanger 7 in this order.
  • the flow of outside air 8 makes it possible to lower the temperature of the refrigerant fluid by passing through the second heat exchanger 7 then the first heat exchanger 6.
  • the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 therefore act here respectively as a condenser and as a sub-cooler.
  • the refrigerant fluid circulates to the internal heat exchanger 33 in order to be pre-cooled by the colder refrigerant fluid circulating from the storage device 5 to the compression device 4.
  • the refrigerant fluid is divided into two fractions. A first fraction of refrigerant fluid circulates towards the first expansion member 22 while a second fraction of refrigerant fluid circulates towards the second expansion member 23.
  • the first fraction of refrigerant fluid is therefore expanded by the first expansion member 22 and therefore circulates at low temperature through the third heat exchanger 9, thus making it possible to cool the interior air flow 10 so that it cools the vehicle interior.
  • the second fraction of refrigerant fluid is itself expanded by the second expansion device 23 and therefore circulates at low temperature through the fourth heat exchanger 14 in order to cool the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18.
  • the two fractions join to circulate as far as the accumulation device 5 where a potential liquid fraction is retained there so as not to damage the compression device 4.
  • outlet of the accumulation device the refrigerant passes through the internal heat exchanger 33 as described above and is again compressed by the compression device 4.
  • the latter is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17.
  • the heat transfer fluid then passes through the third heat exchanger 13 without heat exchange operation since the coolant fluid does not circulate through the third heat exchanger 13 according to the cabin cooling mode.
  • the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it to the first heat exchanger 11 where the heat exchange takes place between the heat transfer fluid and the flow of outside air. 8 which dissipates the calories of the heat transfer fluid.
  • a first fraction of heat transfer fluid passes entirely through the first heat exchanger 11 while a second heat transfer fluid fraction passes through a portion of the first heat exchanger n before being withdrawn to circulate to the second heat exchanger 12 and pass through the latter in order to perform another heat exchange with the outside air flow 8.
  • the distribution of the heat transfer fluid between the two heat exchangers thus allows better dissipation of the calories of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid fractions join and circulate to the first pump 20.
  • the latter At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 which are dissipated by the coolant fluid expanded within the fourth heat exchanger 14 as than previously described.
  • FIG. 3 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to an operating mode of the heat treatment system 1 which is a mode of heating the passenger compartment.
  • a mode thus consists in heating the passenger compartment of the vehicle in particular via the fourth heat exchanger 25, while also ensuring heat treatment of the electric motor 16, of the electronic control module 17 and of the electric storage element 19.
  • level of the refrigerant circuit 2 the second two-way valve 35 is open, while the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are closed.
  • the refrigerant fluid is compressed by the compression device 4 and circulates to the fourth heat exchanger 25, the first two-way valve 34 being in the closed position. Due to its high pressure, the refrigerant fluid is also at high temperature and therefore makes it possible to heat the interior air flow 10 via the fourth heat exchanger 25. The interior air flow 10 is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle in order to heat it.
  • the refrigerant fluid circulates as far as the expansion device 24.
  • the refrigerant fluid is thus expanded and thus passes through the second heat exchanger 7, then the first heat exchanger 6, in this order, contrary to the mode of cooling the passenger compartment where circulation takes place in the opposite direction.
  • the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6 here act as evaporators, the outside air flow heating the refrigerant fluid by crossing the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6.
  • the refrigerant fluid circulates as far as the third heat exchanger 13 where a heat exchange takes place with the heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit 15.
  • the refrigerant fluid thus recovers the calories of the heat transfer fluid which have been recovered during the cooling of the electric motor 16 and of the electronic control module 17. Thereafter, the refrigerant fluid joins the accumulation device 5 which retains a potential liquid fraction of the refrigerant fluid, passes through the heat exchanger internal heat without heat exchange operation and joins the compression device 4 to be compressed again.
  • the refrigerant fluid can be divided into a first fraction circulating up to the expansion device 24 as described previously, and into a second fraction circulating up to the first expansion member 22 to be relaxed there before passing through the third heat exchanger.
  • Such an operation makes it possible to dehumidify the passenger compartment of the vehicle by carrying out a circulation of refrigerant fluid simultaneously through the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 25.
  • the interior air flow 10 is thus initially condensed by the cold refrigerant fluid circulating through the third heat exchanger 9 so that the condensation formed is retained, then is heated by the hot refrigerant fluid circulating through the fourth heat exchanger heat 25.
  • the interior air flow 10 is therefore humid upstream of the third heat exchanger 9 and is returned hot and dry to the passenger compartment of the vehicle.
  • the circulation of the refrigerant fluid to the first expansion device 22 after passing through the fourth heat exchanger 25 is allowed via the opening of the third two-way valve 36.
  • the heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit 15 is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The calories are then dissipated via the third heat exchanger 13 as that was previously described.
  • the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it directly to the first pump 20, the dissipation of calories taking place at the level of the third heat exchanger 13 being sufficient not to have to circulate the heat transfer fluid within the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
  • the latter At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 and passes through the fourth heat exchanger 14 without a heat exchange operation, the ambient temperature being low enough to naturally dissipate the heat transfer fluid calories recovered at the electrical storage element 19.
  • FIG. 4 represents a second embodiment of the heat treatment system 1 according to the invention.
  • This second embodiment includes a plurality of elements in common with the first embodiment.
  • FIG. 4 only more or less elements with respect to the first embodiment of the heat treatment system 1 will be dealt with.
  • the refrigerant circuit 2 has no internal heat exchanger, but on the other hand comprises a fifth heat exchanger 26 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the air flow. exterior 8.
  • the fifth heat exchanger 26 is arranged on the front face and is superimposed on them.
  • the fifth heat exchanger 26 is arranged downstream of the first heat exchanger 11 with respect to the direction of circulation of the flow of outside air 8. The fifth heat exchanger 26 thus forms a fifth heat exchange layer.
  • the first heat exchanger 6, the second heat exchanger 7 and the fifth heat exchanger 26 are arranged in series with respect to each other.
  • the refrigerant can circulate from the fifth heat exchanger 26 to the second heat exchanger 7 via the first heat exchanger 6, or from the second heat exchanger 7 to the fifth heat exchanger 26 via the first heat exchanger 6, as will be described in detail later.
  • the refrigerant fluid circuit 2 also comprises a storage bottle 41 between the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7.
  • the storage bottle 41 separates the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant fluid and ensures the filtration and the dehydration of the refrigerant.
  • the refrigerant circuit 2 finally comprises a third expansion member 39 arranged upstream of the third heat exchanger 13.
  • the third expansion member 39 allows the implementation of a heat recovery mode described later.
  • the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 are here arranged in parallel with respect to each other in order to distribute the heat transfer fluid and ensure more effective heat dissipation.
  • the second heat transfer fluid circuit 18 also comprises a second three-way valve 40.
  • the second three-way valve 40 can direct the heat transfer fluid to the fourth heat exchanger 14 as the first embodiment, or direct the heat transfer fluid so that it circulates through a fifth exchanger heat exchanger 27, configured to perform a heat exchange with the outside air flow 8.
  • the fifth heat exchanger 27 is thus also arranged on the front face of the vehicle, upstream of the second heat exchanger 7, thus forming an exchange layer additional heat.
  • the fifth heat exchanger 27 thus provides passive dissipation of the calories of the heat transfer fluid.
  • the flow of outside air 8 therefore passes through in order in order the fifth heat exchanger 27, the second heat exchanger 7, the second heat exchanger 12, the first heat exchanger 6, the first heat exchanger 11 and finally the fifth heat exchanger 26.
  • the second embodiment thus comprises six heat exchange layers on the front face of the vehicle, unlike the first embodiment which only comprises four heat exchange layers heat. The alternation between a heat exchange layer comprising a heat exchanger and a heat exchange layer comprising a heat exchanger is maintained in this second embodiment.
  • FIG. 5 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the mode of cooling the passenger compartment within the second embodiment of the heat treatment system 1, the objectives of which are identical to what has been described in FIG.
  • the first two-way valve 34 and the second two-way valve 35 are open, while the third two-way valve 36 is closed.
  • the refrigerant fluid is circulated within the refrigerant fluid circuit 2 by means of the compression device 4 and circulates at high pressure until it passes through the fourth heat exchanger 25.
  • the interior air flow 10 is not, on the other hand, heated by crossing the fourth heat exchanger 25. This can for example be justified by positioning shutters within the ventilation, heating and/or air conditioning installation mentioned above in order to prevent the flow of interior air 10 to pass through the fourth heat exchanger 25.
  • the refrigerant fluid then passes through the fifth heat exchanger 26, then the first heat exchanger 6, then the second heat exchanger 7 in this order, in order to lower the temperature of the refrigerant fluid.
  • the fifth heat exchanger 26, the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 therefore act here respectively as desuperheater, condenser and sub-cooler.
  • the storage bottle 41 separates the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant fluid and ensures the filtration and dehydration of the latter.
  • the refrigerant fluid circulates until it is divided into two fractions.
  • a first fraction of refrigerant fluid circulates towards the first expansion device 22 while a second fraction of refrigerant fluid circulates towards the second expansion device 23.
  • the first fraction of refrigerant fluid is therefore expanded by the first expansion member 22 and therefore circulates at low temperature through the third heat exchanger 9, thus making it possible to cool the interior air flow 10 so that it cools the vehicle interior.
  • the second fraction of refrigerant fluid is itself expanded by the second expansion device 23 and therefore circulates at low temperature through the fourth heat exchanger 14 in order to cool the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18.
  • the two fractions join to circulate as far as the accumulation device 5 where a potential liquid fraction is retained there so as not to damage the compression device 4. leaving the accumulation device, the refrigerant circulates until it is compressed again by the compression device 4.
  • the latter is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17.
  • the heat transfer fluid then circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it to the first heat exchanger 11 and to the second heat exchanger 12 where the heat exchange takes place between the heat transfer fluid and the flow of outside air 8 which dissipates the heat from the heat transfer fluid.
  • the distribution of the heat transfer fluid between the two heat exchangers thus allows better dissipation of the calories of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid fractions join and circulate to the first pump 20.
  • the latter At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19, and circulates as far as the second three-way valve 40.
  • the latter in the event of high ambient temperature, directs the heat transfer fluid to the fourth heat exchanger 14 in order to dissipate the calories of the heat transfer fluid thanks to the coolant expanded as described above.
  • the second three-way valve 40 can direct the heat transfer fluid to the fifth heat exchanger 27 so that the calories of the heat transfer fluid can be passively dissipated by the flow of outside air 8.
  • FIG. 6 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle within the second embodiment of the heat treatment system 1.
  • the objectives of the passenger compartment heating mode are identical to what has been described in Figure 3.
  • the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are open, while the second two-way valve 35 is closed.
  • the refrigerant fluid is compressed by the compression device 4 and circulates to the fourth heat exchanger 25. Due to its high pressure, the refrigerant fluid is also at high temperature and therefore makes it possible to heat the interior air flow 10 via the fourth interchange heat 25. The flow of interior air 10 is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter.
  • the refrigerant fluid circulates as far as the expansion device 24.
  • the refrigerant fluid is thus expanded and thus passes through the second heat exchanger 7, the first heat exchanger 6, then the fifth heat exchanger 26, in this order, unlike the cabin cooling mode where circulation is in the opposite direction.
  • the second heat exchanger 7, the first heat exchanger 6 and the fifth heat exchanger 26 act here as evaporators, the outside air flow heating the refrigerant fluid by crossing the second heat exchanger 7, the first heat exchanger heat 6 and the fifth heat exchanger 26.
  • the storage bottle 41 still makes it possible to separate the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant fluid and to ensure the filtration and dehydration of the latter.
  • the refrigerant fluid joins the accumulation device 5 which retains a potential liquid fraction of the refrigerant fluid, then circulates to the compression device 4 in order to be compressed again.
  • the heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit 15 is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17.
  • the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it directly to the third heat exchanger 13.
  • the crossing of the third heat exchanger 13 is carried out without heat exchange operation given that the refrigerant fluid does not circulate through the third heat exchanger 13 according to the mode of heating the passenger compartment.
  • the heat transfer fluid then circulates to the first pump 20, the heat dissipation taking place naturally due to the ambient temperature being low enough not to have to circulate the heat transfer fluid within the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
  • the latter At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 and is directed by the second three-way valve 40 towards the fourth heat exchanger 14 without a heat exchange operation, the ambient temperature being low enough to naturally dissipate the heat transfer fluid calories recovered at the electrical storage element 19.
  • FIG. 7 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a heat recovery mode within the second embodiment of the heat treatment system.
  • the heat recovery mode consists in circulating the coolant so that it recovers the heat transfer fluid calories stored following the cooling of the electric motor 16 and the electronic control module 17, and this while heating the passenger compartment. of the vehicle.
  • the circulation of the heat transfer fluid within the first heat transfer fluid circuit 15 and the second heat transfer fluid circuit 18 being identical to that illustrated in FIG. 6, only the circulation of the refrigerant fluid 2 will be described here.
  • refrigerant 2 the first two-way valve 34 is open, while the second two-way valve 35 and the third two-way valve 36 are closed.
  • the refrigerant fluid is compressed by the compression device 4 and circulates to the fourth heat exchanger 25. Due to its high pressure, the refrigerant fluid is also at high temperature and therefore makes it possible to heat the interior air flow 10 via the fourth heat exchanger 25. The flow of interior air 10 is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter.
  • the refrigerant fluid circulates to the third expansion device 39.
  • the refrigerant fluid is thus expanded and passes through the third heat exchanger 13 to recover the heat transfer fluid calories stored during the cooling of the electric motor 16 and the electronic control module 17.
  • the refrigerant fluid then directly joins the accumulation device 5 without pass through the first heat exchanger 6, the second heat exchanger 7 and the fifth heat exchanger 26.
  • the recovery of calories from the heat transfer fluid thus allows at least partial evaporation of the refrigerant fluid and thus limits pressure drops. Furthermore, the calories of the heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit 15 are dissipated more effectively.
  • FIG. 8 represents a third embodiment of the heat treatment system 1.
  • a particularity of this third embodiment compared to the two preceding embodiments is that it is not the refrigerant circuit 2 which directly has the function of heating of the interior air flow 10. This function is performed by a third heat transfer fluid circuit 28.
  • the refrigerant circuit 2 of the third embodiment is substantially identical to the refrigerant circuit 2 of the first embodiment. The only exceptions being the absence of the fourth heat exchanger and the internal heat exchanger. Reference will therefore be made to the description of Figure 1 regarding the structure of the refrigerant circuit 2.
  • the elements that compose it are identical to the first embodiment. The only difference lies in the arrangement of the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 relative to each other. Within the third embodiment, the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 are arranged in series. In other words, when the heat transfer fluid is in circulation, it passes through the first heat exchanger 11 then the second heat exchanger 12.
  • the fifth heat exchanger 27 is on the other hand arranged differently. Unlike the second embodiment where the fifth heat exchanger 27 is arranged on the front face of the vehicle so as to form a heat exchange layer additionally, the fifth heat exchanger 27 is arranged so that its plane of elongation coincides with the plane of elongation of the second heat exchanger 12.
  • the corresponding heat exchange layer therefore comprises the second heat exchanger 12 and the fifth heat exchanger 27.
  • the third heat transfer fluid circuit 28 comprises a third pump
  • the third heat transfer fluid circuit 28 comprises a sixth heat exchanger
  • the heat transfer fluid must be placed at high temperature.
  • This function is in particular ensured by a seventh heat exchanger 31 arranged upstream of the sixth heat exchanger 30 and configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid of the third heat transfer fluid circuit 28 and the refrigerant fluid.
  • the seventh heat exchanger 31 is placed within the refrigerant circuit 2 downstream of the compression device 4, and thus has several functions.
  • the seventh heat exchanger 31 makes it possible on the one hand to at least partially condense the refrigerant fluid after it has been put under high pressure.
  • the seventh heat exchanger 31 thus performs the desuperheating function similarly to the fifth heat exchanger of the second embodiment.
  • the heat transfer fluid circulating through the seventh heat exchanger 31 increases in temperature and therefore subsequently makes it possible to heat the interior air flow 10 so that the latter heats the passenger compartment of the vehicle.
  • the third heat transfer fluid circuit 28 may include an electric heating element 43 between the seventh heat exchanger 31 and the sixth heat exchanger 30, which can optimally increase the temperature of the coolant in order to respond correctly to the need for heating the passenger compartment of the vehicle.
  • the third heat transfer fluid circuit 28 comprises for this an eighth heat exchanger 32 arranged on the front of the vehicle and configured to effect a heat exchange between the coolant and the outside air flow 8.
  • the eighth heat exchanger 32 is arranged so that its plane d elongation coincides with the elongation plane of the first heat exchanger 11.
  • the corresponding heat exchange layer therefore comprises the first heat exchanger 11 and the eighth heat exchanger 32.
  • the third heat transfer fluid circuit 28 comprises a third three-way valve 42.
  • the front face of the vehicle thus comprises four heat exchange layers like the first embodiment, but with four heat exchangers instead of two.
  • the front face of the vehicle thus comprises four heat exchange layers like the first embodiment, but with four heat exchangers instead of two.
  • the flow of exterior air 8 does not pass through all of the heat exchangers arranged on the front face of the vehicle, but in practice, the flow of exterior air 8 passes in order through the second heat exchanger 7, the second heat exchanger 12 and the fifth heat exchanger 27 simultaneously, the first heat exchanger 6 and finally the first heat exchanger 11 and the eighth heat exchanger 32 simultaneously.
  • FIG. 9 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the mode of cooling the passenger compartment within the third embodiment of the heat treatment system 1 whose objectives are identical to what has been described in Figure 2.
  • the second two-way valve 35 is open, while the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are closed.
  • the refrigerant fluid is circulated within the refrigerant fluid circuit 2 thanks to the compression device 4 and circulates at high pressure until it crosses the seventh heat exchanger 31 where it is partially condensed there.
  • the refrigerant fluid then circulates until it passes through the first heat exchanger 6 then the second heat exchanger 7 in that order.
  • the flow of outside air 8 makes it possible to lower the temperature of the refrigerant fluid by passing through the second heat exchanger 7 then the first heat exchanger 6.
  • the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 therefore act here respectively as a condenser and as a sub-cooler.
  • the refrigerant fluid circulates until it is divided into two fractions.
  • a first fraction of refrigerant fluid circulates towards the first expansion device 22 while a second fraction of refrigerant fluid circulates towards the second expansion device 23.
  • the first fraction of refrigerant fluid is therefore expanded by the first expansion member 22 and therefore circulates at low temperature through the third heat exchanger 9, thus making it possible to cool the interior air flow 10 so that it cools the vehicle interior.
  • the second fraction of refrigerant fluid is itself expanded by the second expansion device 23 and therefore circulates at low temperature through the fourth heat exchanger 14 in order to cool the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18.
  • the two fractions join to circulate as far as the accumulation device 5 where a potential liquid fraction is retained there so as not to damage the compression device 4.
  • the fluid refrigerant is then compressed again by the compression device 4.
  • the latter is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17.
  • the heat transfer fluid then passes through the third heat exchanger 13 without heat exchange operation since the coolant fluid does not circulate through the third heat exchanger 13 according to the cabin cooling mode.
  • the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it to the first heat exchanger 11 where the heat exchange takes place between the heat transfer fluid and the flow of outside air. 8 which dissipates the heat from the heat transfer fluid, then to the second heat exchanger 12 where the heat exchange also takes place between the heat transfer fluid and the outside air flow 8. At the outlet of the second heat exchanger 12, the fractions of heat transfer fluid come together and circulate to the first pump 20.
  • the latter At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19, and the second three-way valve 40, in the event of high ambient temperature, directs the heat transfer fluid to the fourth heat exchanger 14 in order to dissipate the calories of the heat transfer fluid thanks to the coolant expanded as described previously.
  • the second three-way valve 40 directs the heat transfer fluid to the fifth heat exchanger 27 so that the calories of the heat transfer fluid can be passively dissipated by the flow of outside air 8.
  • the latter is put into circulation thanks to the third pump 29, and passes through the seventh heat exchanger 31 by recovering the calories of the high pressure refrigerant fluid.
  • the heat transfer fluid then circulates to the third three-way valve 42.
  • the heating of the passenger compartment not being requested the heat transfer fluid is therefore directed towards the eighth heat exchanger 32 so that the calories recovered during the heat exchange carried out within the seventh heat exchanger 31 are dissipated by the flow of outside air 8 within the eighth heat exchanger 32. outlet of the latter, the heat transfer fluid then circulates until it reaches the third pump 29.
  • FIG. 10 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle within the third embodiment of the heat treatment system 1.
  • the objectives of the passenger compartment heating mode are identical to what has been described in Figure 3.
  • the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are open, while the second two-way valve 35 is closed.
  • the refrigerant fluid is circulated within the refrigerant fluid circuit 2 thanks to the compression device 4 and circulates at high pressure until it crosses the seventh heat exchanger 31 where it is partially condensed there. At the outlet of the seventh heat exchanger 31, the refrigerant fluid circulates as far as the expansion device 24. The refrigerant fluid is thus expanded and thus passes through the second heat exchanger 7, then the first heat exchanger 6, in this order, unlike the passenger compartment cooling mode where circulation is in the opposite direction.
  • the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6 here act as evaporators, the outside air flow 8 heating the refrigerant fluid by crossing the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6.
  • the refrigerant fluid circulates as far as the third heat exchanger 13 where a heat exchange takes place with the heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit 15.
  • the refrigerant fluid thus captures the calories heat transfer fluid which have been recovered during the cooling of the electric motor 16 and the electronic control module 17. Subsequently, the refrigerant fluid joins the accumulation device 5 which retains a potential liquid fraction of the refrigerant, then joins the compression device 4 in order to be compressed again.
  • the heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit 15 is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The calories are then dissipated via the third heat exchanger 13 as that was previously described.
  • the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it directly to the first pump 20, the dissipation of calories taking place at the level of the third heat exchanger 13 being sufficient not to have to circulate the heat transfer fluid within the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
  • the second heat transfer fluid circuit 18 At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 and passes through the fourth heat exchanger 14 without a heat exchange operation, the ambient temperature being low enough to naturally dissipate the calories of the heat transfer fluid recovered at the electrical storage element 19. For this same reason, it is not necessary for the second three-way valve 40 to direct the heat transfer fluid towards the fifth heat exchanger 27.
  • the third heat transfer fluid circuit 28 is put into circulation thanks to the third pump 29, and passes through the seventh heat exchanger 31 by recovering the calories of the high pressure refrigerant fluid.
  • the heat transfer fluid then circulates to the third three-way valve 42 which directs it to the electric heating element 43 for a possible additional temperature rise, then to the sixth heat exchanger 30.
  • the heat transfer fluid heats the interior air flow 10 which is then sent to the passenger compartment of the vehicle.
  • the heat transfer fluid then circulates until it reaches the third pump 29.
  • the invention achieves the goal it had set itself, and makes it possible to propose a heat treatment system comprising at least four heat exchange layers arranged on the front face of the vehicle. Variants not described here could be implemented without departing from the context of the invention, provided that, in accordance with the invention, they comprise a heat treatment system in accordance with the invention.

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Abstract

The present invention relates to a heat treatment system (1) for a vehicle, comprising a refrigerant circuit (2) and a heat-transfer fluid circuit (15, 18), the refrigerant circuit (2) comprising a first heat exchanger (6) and a second heat exchanger (7) which are configured to exchange heat between the refrigerant and a flow of air (8) external to a passenger compartment of the vehicle, the heat-transfer fluid circuit (15, 18) comprising a first heat exchanger (11) and a second heat exchanger (12) which are configured to exchange heat between a heat-transfer fluid and the flow of external air (8), characterized in that the first heat exchanger (6), the second heat exchanger (7), the first heat exchanger (11) and the second heat exchanger (12) are superposed, forming four heat exchange layers.

Description

TITRE DE L'INVENTION : SYSTEME DE TRAITEMENT THERMIQUE D’UN VEHICULE TITLE OF THE INVENTION: VEHICLE HEAT TREATMENT SYSTEM
Le domaine de la présente invention est celui des systèmes de traitement thermique exploités pour chauffer ou refroidir une enceinte ou un composant d’un véhicule, notamment un composant d’une chaîne de traction de ce véhicule. The field of the present invention is that of heat treatment systems used to heat or cool an enclosure or a component of a vehicle, in particular a component of a traction chain of this vehicle.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant et d’au moins un circuit de fluide caloporteur, tous deux utilisés pour participer à un traitement thermique de différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser le circuit de fluide réfrigérant et/ou le circuit de fluide caloporteur pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit. Motor vehicles are commonly equipped with a refrigerant circuit and at least one heat transfer fluid circuit, both used to participate in a heat treatment of different areas or different components of the vehicle. It is in particular known to use the refrigerant circuit and/or the heat transfer fluid circuit to thermally treat a flow of air sent into the passenger compartment of the vehicle equipped with such a circuit.
Dans une autre application de ce circuit, il est connu d’utiliser le circuit de fluide caloporteur pour refroidir des composants de la chaîne de traction du véhicule, tel que par exemple un dispositif de stockage électrique, ce dernier étant utilisé pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule. Le système de traitement thermique fournit ainsi l’énergie capable de refroidir le dispositif de stockage électrique pendant son utilisation en phases de roulage. In another application of this circuit, it is known to use the heat transfer fluid circuit to cool components of the traction chain of the vehicle, such as for example an electrical storage device, the latter being used to supply energy to an electric motor capable of setting the vehicle in motion. The heat treatment system thus supplies the energy capable of cooling the electrical storage device during its use in the driving phases.
Pour traiter thermiquement l’habitacle du véhicule et/ ou les composants de la chaîne de traction du véhicule, un échange de chaleur est effectué entre les fluides précédemment évoqués et un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule. Pour ce faire, lesdits fluides passent par des échangeurs de chaleur disposés au sein d’une face avant du véhicule, le flux d’air extérieur s’engouffrant au sein de la face avant pour agir thermiquement sur les fluides passant par ces échangeurs de chaleur. Un objectif d’amélioration d’un tel système de traitement thermique est de désencombrer la face avant du véhicule en mettant en place des échangeurs de chaleur de taille moindre mais tout en maintenant l’efficacité de traitement thermique de ces dits échangeurs. La présente invention se propose de répondre à cet objectif en proposant un système de traitement thermique d’un véhicule, comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et au moins un circuit de fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un dispositif de compression, un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur, lesdits échangeurs de chaleur étant configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule qui traverse lesdits échangeurs de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant comprenant en outre un troisième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule, le circuit de fluide caloporteur comprenant au moins un premier échangeur thermique et au moins un deuxième échangeur thermique configurés pour opérer un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et le flux d’air extérieur, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont au moins partiellement superposés les uns par rapport aux autres le long d’une direction parallèle au flux d’air extérieur, formant au moins quatre couches d’échanges de chaleur, les couches d’échange de chaleur étant agencées de manière à réaliser une alternance entre une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs de chaleur du circuit de fluide réfrigérant et une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs thermiques du circuit de fluide caloporteur. To heat treat the passenger compartment of the vehicle and/or the components of the traction chain of the vehicle, a heat exchange is carried out between the fluids mentioned above and a flow of air outside the passenger compartment of the vehicle. To do this, said fluids pass through heat exchangers arranged within a front face of the vehicle, the flow of outside air rushing into the front face to act thermally on the fluids passing through these heat exchangers . An objective of improving such a heat treatment system is to free up the front face of the vehicle by installing heat exchangers of smaller size but while maintaining the heat treatment efficiency of these said exchangers. The present invention proposes to meet this objective by proposing a heat treatment system for a vehicle, comprising at least one refrigerant fluid circuit and at least one heat transfer fluid circuit, the refrigerant fluid circuit comprising at least one compression, a first heat exchanger and a second heat exchanger, said heat exchangers being configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a flow of air outside a passenger compartment of the vehicle which passes through said heat exchangers, the refrigerant fluid circuit further comprising a third heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and an interior air flow intended to be sent into the passenger compartment of the vehicle, the heat transfer fluid circuit comprising at least one first heat exchanger and at least one second heat exchanger configured to effect a heat exchange between a heat transfer fluid and the external air flow, characterized in that the first heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and the second heat exchanger are at least partially superposed with respect to each other along a direction parallel to the outside air flow, forming at least four heat exchange layers, the heat exchange layers being arranged to alternate between a heat exchange layer formed by at least the one of the heat exchangers of the coolant circuit and a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the coolant circuit.
Le fait de multiplier les couches d’échange de chaleur destinées à interagir avec le flux d’air extérieur permet donc d’opérer un échange de chaleur efficace au sein de chacun des circuits, tout en se donnant la possibilité de réduire les dimensions des échanges de chaleur. L’espace libéré au sein de la face avant du véhicule permet ainsi la mise en place de composants supplémentaires, relatifs au système de traitement thermique ou non. The fact of multiplying the heat exchange layers intended to interact with the external air flow therefore makes it possible to operate an effective heat exchange within each of the circuits, while giving the possibility of reducing the dimensions of the exchanges. heat. The space freed up within the front of the vehicle thus allows the installation of additional components, relating to the heat treatment system or not.
Le dispositif de compression permet la mise en circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est compressé à haute pression et peut circuler selon un trajet relatif à un mode de fonctionnement du système de traitement thermique afin d’opérer une pluralité d’échanges de chaleur. Le fluide réfrigérant peut par exemple être un fluide de type Ri34a ou Ri234yf. The compression device allows the refrigerant fluid to circulate within the refrigerant circuit. The refrigerant fluid is compressed at high pressure and can flow along a path relative to a mode operation of the heat treatment system in order to operate a plurality of heat exchanges. The refrigerant can for example be a fluid of the Ri34a or Ri234yf type.
Le dispositif de compression ne pouvant compresser que le fluide réfrigérant en phase gazeuse, le système de traitement thermique peut comprendre un dispositif d’accumulation, disposé en amont du dispositif de compression afin de retenir une phase liquide du fluide réfrigérant pour éviter que celle-ci circule au sein du dispositif de compression et endommage ce dernier. Since the compression device can only compress the refrigerant fluid in the gaseous phase, the heat treatment system can comprise an accumulation device, arranged upstream of the compression device in order to retain a liquid phase of the refrigerant fluid to prevent it from circulates within the compression device and damages the latter.
Le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur interagissent avec le flux d’air extérieur et doivent donc être disposés de sorte à ce que le flux d’air extérieur traverse les deux échangeurs de chaleur. Comme indiqué précédemment, les deux échangeurs de chaleur peuvent être disposés au niveau de la face avant du véhicule, mais il est possible de les placer au sein de toutes zones du véhicule pouvant être traversés par un flux d’air extérieur apte à s’engouffrer au sein du véhicule. The first heat exchanger and the second heat exchanger interact with the outside air flow and must therefore be arranged so that the outside air flow passes through both heat exchangers. As indicated previously, the two heat exchangers can be arranged at the level of the front face of the vehicle, but it is possible to place them within any zones of the vehicle which can be crossed by an external air flow able to engulf within the vehicle.
Le troisième échangeur de chaleur est quant à lui disposé au niveau d’une trajectoire du flux d’air intérieur. Le troisième échangeur de chaleur est configuré pour que le fluide réfrigérant y circule à basse température afin de refroidir le flux d’air intérieur qui est envoyé au sein de l’habitacle du véhicule par la suite. On comprend ainsi que le troisième échangeur assure de manière indirecte un refroidissement de l’habitacle du véhicule. A ce titre, le troisième échangeur de chaleur peut être installé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, qui assure une circulation du flux d’air intérieur de manière cyclique afin de refroidir ou de chauffer l’habitacle selon le mode de fonctionnement du système de traitement thermique. The third heat exchanger is arranged at the level of a path of the interior air flow. The third heat exchanger is configured so that the coolant circulates there at low temperature in order to cool the interior air flow which is subsequently sent to the passenger compartment of the vehicle. It is thus understood that the third exchanger indirectly cools the passenger compartment of the vehicle. As such, the third heat exchanger can be installed within a ventilation, heating and/or air conditioning installation, which ensures circulation of the interior air flow in a cyclical manner in order to cool or heat the passenger compartment depending on the operating mode of the heat treatment system.
Le circuit de fluide caloporteur est configuré pour faire circuler un fluide caloporteur pouvant par exemple être de l’eau glycolée. Le fluide caloporteur peut circuler à travers le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique qui sont également agencés sur le trajet du flux d’air extérieur. Le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont ainsi agencés de manière parallèle ou sensiblement parallèle au premier échangeur de chaleur et au deuxième échangeur de chaleur, chacun de ces échangeurs de chaleur ou thermique forme une couche d’échange de chaleur. Par couche d’échange de chaleur, il faut comprendre une zone ou est disposée au moins un échangeur de chaleur ou au moins un échangeur thermique. Le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont superposés les uns sur les autres de manière à ce que le flux d’air extérieur traverse chacun d’entre eux une seule fois et de manière successive. The heat transfer fluid circuit is configured to circulate a heat transfer fluid which may for example be glycol water. The heat transfer fluid can circulate through the first heat exchanger and the second heat exchanger which are also arranged in the path of the flow of outside air. The first heat exchanger and the second heat exchanger are thus arranged parallel or substantially parallel to the first heat exchanger and to the second heat exchanger, each of these heat or thermal exchangers forms a heat exchange layer. By heat exchange layer, it is necessary to understand a zone where at least one heat exchanger or at least one heat exchanger is arranged. The first heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and the second heat exchanger are superimposed on each other in such a way that the outdoor air flow passes through each of them only once and successive way.
Les couches d’échange de chaleur sont disposées de sorte à former une alternance entre une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur de chaleur et une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur thermique, et ce afin de favoriser les échanges de chaleur relatifs à chacun des circuits avec le flux d’air extérieur. The heat exchange layers are arranged so as to form an alternation between a heat exchange layer comprising a heat exchanger and a heat exchange layer comprising a heat exchanger, in order to promote heat exchange relating to each of the circuits with the outside air flow.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur de chaleur est disposé en amont du premier échangeur thermique et en aval du deuxième échangeur thermique par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur, le deuxième échangeur de chaleur étant disposé en amont du deuxième échangeur thermique par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur. Autrement dit, le flux d’air extérieur, après s’être engouffré au sein du véhicule, traverse dans l’ordre le deuxième échangeur de chaleur, le deuxième échangeur thermique, le premier échangeur de chaleur et enfin le premier échangeur thermique. According to one characteristic of the invention, the first heat exchanger is arranged upstream of the first heat exchanger and downstream of the second heat exchanger with respect to the direction of circulation of the flow of outside air, the second heat exchanger being arranged upstream of the second heat exchanger with respect to the direction of circulation of the external air flow. In other words, the flow of outside air, after having engulfed within the vehicle, crosses in order the second heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and finally the first heat exchanger.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de traitement thermique comprend un premier circuit de fluide caloporteur configuré pour traiter thermiquement au moins un moteur électrique du véhicule et/ ou au moins un module électronique de commande du moteur électrique, et un deuxième circuit de fluide caloporteur configuré pour traiter thermiquement un élément de stockage électrique du véhicule. Le premier circuit de fluide caloporteur et le deuxième circuit de fluide caloporteur sont totalement indépendants l’un de l’autre. Le moteur électrique, le module électronique de commande et l’élément de stockage électrique sont des éléments constitutifs d’une chaine de traction d’un véhicule électrique ou hybride. Ces éléments sont susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement, ce qui peut conduire à leur dysfonctionnement. Dans cette situation il est indispensable de procéder à leur refroidissement. Il en va de même par exemple lorsque la température ambiante est élevée. Le traitement thermique peut également consister en un réchauffement du moteur électrique, du module électronique de commande et de l’élément de stockage électrique lorsque la température ambiante est basse. According to one characteristic of the invention, the heat treatment system comprises a first heat transfer fluid circuit configured to heat treat at least one electric motor of the vehicle and/or at least one electronic control module of the electric motor, and a second heat transfer fluid configured to heat treat an electrical storage element of the vehicle. The first heat transfer fluid circuit and the second heat transfer fluid circuit are completely independent of each other. The electric motor, the electronic control module and the electric storage element are constituent elements of a traction chain of an electric or hybrid vehicle. These elements are likely to release heat during their operation, which can lead to their malfunction. In this situation it is essential to cool them. The same applies, for example, when the ambient temperature is high. The heat treatment can also consist of heating the electric motor, the electronic control module and the electric storage element when the ambient temperature is low.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier circuit de fluide caloporteur comprend une première pompe, le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique et un troisième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. La première pompe permet de mettre en circulation le fluide caloporteur au sein du premier circuit de fluide caloporteur. Dans une optique de refroidissement du moteur électrique et/ou du module de commande électronique, le fluide caloporteur récupère les calories crées par la chaleur dégagée par ledit moteur électrique et/ ou ledit module de commande électronique. Un tel refroidissement peut se faire par exemple par échange de chaleur. Après un tel refroidissement, le fluide caloporteur doit céder les calories récupérées. Ces calories peuvent donc être cédées grâce au flux d’air extérieur en traversant le premier échangeur thermique et/ ou le deuxième échangeur thermique. According to a characteristic of the invention, the first heat transfer fluid circuit comprises a first pump, the first heat exchanger, the second heat exchanger and a third heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid. The first pump makes it possible to circulate the heat transfer fluid within the first heat transfer fluid circuit. With a view to cooling the electric motor and/or the electronic control module, the heat transfer fluid recovers the calories created by the heat released by said electric motor and/or said electronic control module. Such cooling can be done for example by heat exchange. After such cooling, the heat transfer fluid must yield the recovered calories. These calories can therefore be transferred thanks to the flow of outside air passing through the first heat exchanger and/or the second heat exchanger.
Le troisième échangeur thermique est disposé de sorte à opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. Un tel échange de chaleur peut avoir des effets multiples, par exemple refroidir le fluide caloporteur à l’aide du fluide réfrigérant, tout en réchauffant le fluide réfrigérant afin de d’éviter des pertes de charge au sein du circuit de fluide réfrigérant. Les calories peuvent ainsi également être cédées grâce au fluide réfrigérant via traversée du troisième échangeur thermique. En fonction du mode de fonctionnement du système de traitement thermique, la circulation à travers un ou plusieurs de ces échangeurs thermiques peut être privilégiée. Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une deuxième pompe et un quatrième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. La deuxième pompe permet de mettre en circulation le fluide caloporteur dans le deuxième circuit de fluide caloporteur. Les calories générées par l’élément de stockage électrique et récupérées par le fluide caloporteur peuvent être dissipées via le quatrième échangeur thermique. The third heat exchanger is arranged so as to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid. Such an exchange of heat can have multiple effects, for example cooling the heat transfer fluid using the coolant, while heating the coolant in order to avoid pressure drops within the coolant circuit. The calories can thus also be transferred thanks to the refrigerant fluid via passage through the third heat exchanger. Depending on the mode of operation of the heat treatment system, circulation through one or more of these heat exchangers may be preferred. According to one characteristic of the invention, the second heat transfer fluid circuit comprises a second pump and a fourth heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid. The second pump makes it possible to circulate the heat transfer fluid in the second heat transfer fluid circuit. The calories generated by the electrical storage element and recovered by the heat transfer fluid can be dissipated via the fourth heat exchanger.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier organe de détente disposé en amont du troisième échangeur de chaleur et un deuxième organe de détente disposé en amont du quatrième échangeur thermique. Les organes de détente permettent de détendre le fluide réfrigérant afin d’abaisser sa température. Le fluide réfrigérant refroidi peut ainsi servir à refroidir le flux d’air intérieur en traversant le troisième échangeur de chaleur, ou bien le fluide caloporteur en traversant le quatrième échangeur thermique. According to one characteristic of the invention, the refrigerant circuit comprises a first expansion member disposed upstream of the third heat exchanger and a second expansion member disposed upstream of the fourth heat exchanger. The expansion devices allow the refrigerant fluid to expand in order to lower its temperature. The cooled refrigerant can thus be used to cool the interior air flow by crossing the third heat exchanger, or the heat transfer fluid by crossing the fourth heat exchanger.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un dispositif de détente disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur. Le dispositif de détendre permet d’abaisser la température du fluide réfrigérant avant de traverser le deuxième échangeur de chaleur. La détente du fluide réfrigérant en amont du deuxième échangeur de chaleur peut par exemple permettre de refroidir le flux d’air extérieur. According to a characteristic of the invention, the refrigerant circuit comprises an expansion device arranged upstream of the second heat exchanger. The expansion device lowers the temperature of the refrigerant fluid before passing through the second heat exchanger. The expansion of the refrigerant fluid upstream of the second heat exchanger can for example make it possible to cool the flow of outside air.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur, selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant est exploité selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule. On comprend ainsi que le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur sont disposés en série l’un par rapport à l’autre au sein du circuit de fluide réfrigérant. Dans un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant circule du premier échangeur de chaleur vers le deuxième échangeur de chaleur dans la mesure où le fluide réfrigérant doit être détendu au moins par le premier organe de détente et non pas par le dispositif de détente. According to a characteristic of the invention, the refrigerant circuit is configured so that the refrigerant passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger, according to this order, when the refrigerant circuit is operated according to a cooling mode of the vehicle interior. It is thus understood that the first heat exchanger and the second heat exchanger are arranged in series with respect to each other within the refrigerant circuit. In a mode of cooling the passenger compartment of the vehicle, the refrigerant circulates from the first heat exchanger to the second heat exchanger in the insofar as the refrigerant must be expanded at least by the first expansion member and not by the expansion device.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur et le premier échangeur de chaleur, selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant est exploité selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule. Lorsqu’il est nécessaire de chauffer l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant doit être détendu en amont du premier échangeur de chaleur et du deuxième échangeur de chaleur. C’est donc le dispositif de détente en amont du deuxième échangeur de chaleur qui est chargé de la détente du fluide réfrigérant. La circulation du fluide réfrigérant se fait donc nécessairement du deuxième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur. According to a characteristic of the invention, the refrigerant circuit is configured so that the refrigerant passes through the second heat exchanger and the first heat exchanger, according to this order, when the refrigerant circuit is operated in a heating mode of the vehicle interior. When it is necessary to heat the passenger compartment of the vehicle, the refrigerant must be expanded upstream of the first heat exchanger and the second heat exchanger. It is therefore the expansion device upstream of the second heat exchanger which is responsible for the expansion of the refrigerant fluid. The circulation of the refrigerant fluid therefore necessarily takes place from the second heat exchanger to the first heat exchanger.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un quatrième échangeur de chaleur disposé en aval du dispositif de compression et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur. Autrement dit, le fluide réfrigérant circulant au sein du quatrième échangeur de chaleur permet de chauffer le flux d’air intérieur. Etant donné que le quatrième échangeur de chaleur est en aval du dispositif de compression, le fluide réfrigérant est donc à haute pression et haute température avant de traverser le quatrième échangeur de chaleur. Tout comme le troisième échangeur de chaleur, le quatrième échangeur de chaleur peut être disposé au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation. According to one characteristic of the invention, the refrigerant circuit comprises a fourth heat exchanger disposed downstream of the compression device and configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the internal air flow. In other words, the refrigerant circulating within the fourth heat exchanger heats the interior air flow. Given that the fourth heat exchanger is downstream of the compression device, the refrigerant fluid is therefore at high pressure and high temperature before passing through the fourth heat exchanger. Like the third heat exchanger, the fourth heat exchanger can be placed within the ventilation, heating and/or air conditioning installation.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un cinquième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur, le cinquième échangeur de chaleur étant agencé en aval du premier échangeur thermique par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur de manière à former une cinquième couche d’échange de chaleur. Le cinquième échangeur de chaleur est par ailleurs disposé en série avec le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur. Ainsi, le fluide réfrigérant circule du cinquième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur puis le deuxième échangeur de chaleur dans le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule. Dans un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur puis le cinquième échangeur de chaleur. Le cinquième échangeur de chaleur est superposé aux échangeurs de chaleur et aux échangeurs thermiques interagissant avec le flux d’air extérieur. Une nouvelle couche d’échange de chaleur est ainsi formée par le cinquième échangeur de chaleur. According to one characteristic of the invention, the refrigerant circuit comprises a fifth heat exchanger configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the external air flow, the fifth heat exchanger being arranged downstream of the first exchanger thermal with respect to the direction of circulation of the external air flow so as to form a fifth heat exchange layer. The fifth heat exchanger is also arranged in series with the first heat exchanger and the second heat exchanger. So the fluid refrigerant circulates from the fifth heat exchanger to the first heat exchanger and then to the second heat exchanger in the vehicle interior cooling mode. In a heating mode of the passenger compartment of the vehicle, the refrigerant from the second heat exchanger to the first heat exchanger then the fifth heat exchanger. The fifth heat exchanger is superimposed on the heat exchangers and the heat exchangers interacting with the external air flow. A new heat exchange layer is thus formed by the fifth heat exchanger.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend un cinquième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur. Le cinquième échangeur thermique permet un refroidissement passif du fluide caloporteur en cas de température ambiante modérée. According to a feature of the invention, the second heat transfer fluid circuit comprises a fifth heat exchanger configured to perform a heat exchange between the heat transfer fluid and the outside air flow. The fifth heat exchanger enables passive cooling of the heat transfer medium in case of moderate ambient temperature.
Selon une caractéristique de l’invention, le cinquième échangeur thermique peut être agencé en amont du deuxième échangeur de chaleur par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur de manière à former une couche d’échange de chaleur supplémentaire. Le cinquième échangeur thermique est donc disposé en amont de la superposition des autres échangeurs de chaleur et échangeurs thermiques. According to a characteristic of the invention, the fifth heat exchanger can be arranged upstream of the second heat exchanger with respect to the direction of circulation of the flow of outside air so as to form an additional heat exchange layer. The fifth heat exchanger is therefore arranged upstream of the superposition of the other heat exchangers and heat exchangers.
Selon une caractéristique de l’invention, le cinquième échangeur thermique peut être agencé de manière à partager la même couche d’échange de chaleur que celle du deuxième échangeur thermique. Il s’agit d’un agencement alternatif du cinquième échangeur thermique. Ce dernier assure la même fonction mais est disposé de manière à ce que son plan d’allongement soit confondu avec celui du deuxième échangeur thermique. Celui-ci présente donc des dimensions réduites afin de pouvoir installer le cinquième échangeur thermique au niveau de la même couche d’échange de chaleur.According to a characteristic of the invention, the fifth heat exchanger can be arranged so as to share the same heat exchange layer as that of the second heat exchanger. This is an alternative arrangement of the fifth heat exchanger. The latter performs the same function but is arranged so that its elongation plane coincides with that of the second heat exchanger. This therefore has reduced dimensions in order to be able to install the fifth heat exchanger at the level of the same heat exchange layer.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de traitement thermique comprend un troisième circuit de fluide caloporteur qui comprend au moins une troisième pompe et un sixième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur. La présence du troisième circuit de fluide caloporteur correspond à un mode de réalisation alternatif du système de traitement thermique. Ce mode de réalisation alternatif comprend notamment un mode de fonctionnement de type pompe à chaleur indirecte. Autrement dit, ce n’est pas le circuit de fluide réfrigérant qui assure le chauffage de l’habitacle via le quatrième échangeur de chaleur évoqué précédemment, mais le troisième circuit de fluide caloporteur via le sixième échangeur thermique, pouvant également être installé au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation. La troisième pompe permet la mise en circulation du fluide caloporteur au sein du troisième circuit de fluide caloporteur. According to one characteristic of the invention, the heat treatment system comprises a third heat transfer fluid circuit which comprises at least a third pump and a sixth heat exchanger configured to perform a heat exchange between the heat transfer fluid and the air flow interior. The presence of the third heat transfer fluid circuit corresponds to an alternative embodiment of the heat treatment system. This alternative embodiment notably comprises an indirect heat pump type operating mode. In other words, it is not the coolant circuit which heats the passenger compartment via the fourth heat exchanger mentioned above, but the third heat transfer fluid circuit via the sixth heat exchanger, which can also be installed within installation of ventilation, heating and/or air conditioning. The third pump allows the heat transfer fluid to circulate within the third heat transfer fluid circuit.
Selon une caractéristique de l’invention, le troisième circuit de fluide caloporteur comprend un septième échangeur thermique et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, le septième échangeur thermique étant disposé sur le circuit de fluide réfrigérant en aval du dispositif de compression. Le septième échangeur thermique opère un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant compressé donc à haute température, et le fluide caloporteur. Ainsi, le fluide caloporteur permet la condensation du fluide réfrigérant, et ce dernier permet de chauffer le fluide caloporteur. Le chauffage du fluide caloporteur via le septième échangeur thermique est utile dans le cadre du chauffage du flux d’air intérieur via le sixième échangeur thermique. Si le chauffage du fluide caloporteur via le septième échangeur thermique est insuffisant pour chauffer le flux d’air intérieur de manière optimale, le troisième circuit de fluide caloporteur peut également comprendre un élément de chauffage électrique disposé en amont du sixième échangeur thermique. According to one characteristic of the invention, the third heat transfer fluid circuit comprises a seventh heat exchanger and configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid, the seventh heat exchanger being arranged on the downstream refrigerant circuit of the compression device. The seventh heat exchanger performs a heat exchange between the compressed refrigerant fluid, therefore at high temperature, and the heat transfer fluid. Thus, the heat transfer fluid allows the condensation of the refrigerant fluid, and the latter makes it possible to heat the heat transfer fluid. The heating of the heat transfer medium via the seventh heat exchanger is useful in connection with the heating of the interior air flow via the sixth heat exchanger. If the heating of the heat transfer fluid via the seventh heat exchanger is insufficient to heat the interior air flow optimally, the third heat transfer fluid circuit can also comprise an electrical heating element arranged upstream of the sixth heat exchanger.
Selon une caractéristique de l’invention, le troisième circuit de fluide caloporteur comprend un huitième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur et agencé de manière à partager la même couche d’échange de chaleur que celle du premier échangeur thermique. Le huitième échangeur thermique permet notamment de décharger les calories du fluide caloporteur qui ont été récupérées par ce dernier en traversant le septième échangeur thermique. Le fluide caloporteur permet ainsi d’effectuer une condensation constante du fluide réfrigérant. According to one characteristic of the invention, the third heat transfer fluid circuit comprises an eighth heat exchanger configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid and the external air flow and arranged so as to share the same heat exchange layer. heat than that of the first heat exchanger. The eighth heat exchanger makes it possible in particular to discharge the calories of the heat transfer fluid which have been recovered by the latter by crossing the seventh exchanger thermal. The heat transfer fluid thus makes it possible to carry out a constant condensation of the refrigerant fluid.
Le huitième échangeur thermique est disposé de manière à ce que son plan d’allongement soit confondu avec celui du premier échangeur thermique. Celui-ci présente donc des dimensions réduites afin de pouvoir installer le huitième échangeur thermique au niveau de la même couche d’échange de chaleur. The eighth heat exchanger is arranged so that its elongation plane coincides with that of the first heat exchanger. This therefore has reduced dimensions in order to be able to install the eighth heat exchanger at the level of the same heat exchange layer.
L'invention a également pour objet un véhicule comprenant le système de traitement thermique tel que décrit précédemment. Le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont donc préférentiellement agencés en face avant dudit véhicule. The invention also relates to a vehicle comprising the heat treatment system as described above. The first heat exchanger, the second heat exchanger, the first heat exchanger and the second heat exchanger are therefore preferably arranged on the front face of said vehicle.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : Other characteristics and advantages of the invention will become apparent through the description which follows on the one hand, and several embodiments given by way of indication and not limiting with reference to the appended diagrammatic drawings on the other hand, on which :
La figure i représente un schéma d’un premier mode de réalisation d’un système de traitement thermique selon l’invention intégré au sein d’un véhicule, FIG. i represents a diagram of a first embodiment of a heat treatment system according to the invention integrated within a vehicle,
La figure 2 est un schéma de circulation d’un fluide réfrigérant et d’un fluide caloporteur selon un mode de refroidissement d’un habitacle du véhicule au sein du premier mode de réalisation du système de traitement thermique,FIG. 2 is a diagram of the circulation of a refrigerant fluid and a heat transfer fluid according to a mode of cooling a passenger compartment of the vehicle within the first embodiment of the heat treatment system,
La figure 3 est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du premier mode de réalisation du système de traitement thermique, FIG. 3 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of heating the passenger compartment of the vehicle within the first embodiment of the heat treatment system,
La figure 4 représente un schéma d’un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique selon l’invention, FIG. 4 represents a diagram of a second embodiment of the heat treatment system according to the invention,
La figure 5 est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique, La figure 6 est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique, FIG. 5 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of cooling the passenger compartment of the vehicle within the second embodiment of the heat treatment system, FIG. 6 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of heating the passenger compartment of the vehicle within the second embodiment of the heat treatment system,
La figure 7 est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de récupération de chaleur au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique, FIG. 7 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a heat recovery mode within the second embodiment of the heat treatment system,
La figure 8 représente un schéma d’un troisième mode de réalisation du système de traitement thermique selon l’invention, FIG. 8 represents a diagram of a third embodiment of the heat treatment system according to the invention,
La figure 9 est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique,FIG. 9 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of cooling the passenger compartment of the vehicle within the third embodiment of the heat treatment system,
La figure 10 est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique. FIG. 10 is a diagram of the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a mode of heating the passenger compartment of the vehicle within the third embodiment of the heat treatment system.
Les termes amont et aval employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation du fluide considéré, c’est-à-dire le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur, un flux d’air extérieur 8 à un habitacle du véhicule et/ ou un flux d’air intérieur 10 envoyé vers l’habitacle du véhicule. The terms upstream and downstream used in the following description refer to the direction of circulation of the fluid considered, that is to say the refrigerant fluid, the heat transfer fluid, an air flow outside 8 of a vehicle passenger compartment and/or or an interior air flow 10 sent to the passenger compartment of the vehicle.
Sur les figures 1, 4 et 8, un circuit de fluide réfrigérant 2 est illustré en traits pleins et une pluralité de circuits de fluide caloporteur est illustrée en différents types de pointillés, chaque type de pointillés permettant de distinguer chacun des circuits de fluide caloporteur. Aux figures 2, 3, 5 à 7, 9 et 10, pour chacun des circuits, les portions parcourues par leur fluide respectif sont en traits pleins et les portions sans circulation de fluide sont en pointillés. Par ailleurs, la circulation de chacun des fluides est illustrée en indiquant son sens de circulation par des flèches. Les traits pleins indiquant la circulation de fluide sont également d’épaisseur différente concernant le circuit de fluide réfrigérant 2. Plus précisément, les traits pleins les plus épais correspondent à des portions où le fluide réfrigérant circule à haute pression et les traits pleins les plus fins correspondent à des portions où le fluide réfrigérant circule à basse pression. Les termes « premier », « première », « deuxième », etc... utilisés dans la description n’ont pas vocation à indiquer un niveau de hiérarchisation ou ordonnancer les éléments qu’ils accompagnent. Ces termes permettent de distinguer les éléments qu’ils accompagnent et peuvent être intervertis sans que soit réduite la portée de l’invention. In FIGS. 1, 4 and 8, a refrigerant circuit 2 is illustrated in solid lines and a plurality of heat transfer fluid circuits is illustrated in different types of dotted lines, each type of dotted line making it possible to distinguish each of the heat transfer fluid circuits. In FIGS. 2, 3, 5 to 7, 9 and 10, for each of the circuits, the portions traversed by their respective fluid are in solid lines and the portions without circulation of fluid are in dotted lines. Furthermore, the circulation of each of the fluids is illustrated by indicating its direction of circulation by arrows. The solid lines indicating the circulation of fluid are also of different thickness with regard to the refrigerant circuit 2. More precisely, the thicker solid lines correspond to portions where the refrigerant circulates at high pressure and the thinnest solid lines correspond to portions where the refrigerant circulates at low pressure. The terms “first”, “first”, “second”, etc. used in the description are not intended to indicate a level of hierarchy or order the elements that they accompany. These terms make it possible to distinguish the elements that they accompany and can be interchanged without reducing the scope of the invention.
La figure i illustre un premier mode de réalisation d’un système de traitement thermique 1 selon l’invention. Le système de traitement thermique i comprend le circuit de fluide réfrigérant 2 représenté en traits pleins et les circuits de fluide caloporteur représentés en pointillés. Le circuit de fluide réfrigérant 2 est configuré pour autoriser la circulation du fluide réfrigérant et les circuits de fluide caloporteur sont configurés pour autoriser la circulation du fluide caloporteur. A titre d’exemples, le fluide réfrigérant peut être un fluide de type Ri34a ou Ri234yf tandis que le fluide caloporteur peut par exemple être de l’eau glycolée. Figure i illustrates a first embodiment of a heat treatment system 1 according to the invention. The heat treatment system i comprises the refrigerant circuit 2 shown in solid lines and the heat transfer fluid circuits shown in dotted lines. The cooling fluid circuit 2 is configured to allow the circulation of the cooling fluid and the heat transfer fluid circuits are configured to allow the circulation of the heat transfer fluid. By way of example, the refrigerant fluid can be a fluid of the Ri34a or Ri234yf type, while the heat transfer fluid can for example be glycol water.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend notamment un dispositif de compression 4 et un dispositif d’accumulation 5, disposé en amont du dispositif de compression 4. Le dispositif de compression 4 assure la circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 et la mise à haute pression et à haute température dudit fluide réfrigérant. The refrigerant circuit 2 comprises in particular a compression device 4 and an accumulation device 5, arranged upstream of the compression device 4. The compression device 4 ensures the circulation of the refrigerant fluid within the refrigerant circuit 2 and the high pressure and high temperature of said refrigerant fluid.
Le dispositif d’accumulation 5 permet de récupérer une potentielle fraction de fluide réfrigérant sous forme liquide afin que ladite fraction ne poursuive pas sa circulation en aval du dispositif d’accumulation 5 et n’endommage le dispositif de compression 4. The accumulation device 5 makes it possible to recover a potential fraction of refrigerant fluid in liquid form so that said fraction does not continue its circulation downstream of the accumulation device 5 and does not damage the compression device 4.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également un premier échangeur de chaleur 6 et un deuxième échangeur de chaleur 7, tous deux configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur 8. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 doivent donc être positionnés de sorte à être au niveau de la trajectoire dudit flux d’air extérieur 8. A ce titre, le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 peuvent par exemple être positionnés au niveau d’une calandre située en face avant du véhicule. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 sont superposés l’un par rapport à l’autre par rapport à un sens de circulation du flux d’air extérieur 8. Autrement dit, le flux d’air extérieur 8 traverse le deuxième échangeur de chaleur 7 puis le premier échangeur de chaleur 6.The refrigerant circuit 2 also comprises a first heat exchanger 6 and a second heat exchanger 7, both configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the outside air flow 8. The first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 must therefore be positioned so as to be at the level of the path of said external air flow 8. As such, the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 can for example be positioned at a grille located on the front of the vehicle. The first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 are superimposed with respect to each other with respect to a direction of circulation of the flow of outside air 8. In other words, the flow of outside air 8 passes through the second heat exchanger 7 then the first heat exchanger 6.
Par rapport à la circulation du fluide réfrigérant, le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 sont disposés en série l’un par rapport à l’autre. En fonction d’un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, le fluide réfrigérant peut circuler du premier échangeur de chaleur 6 vers le deuxième échangeur de chaleur 7, ou inversement, tel que cela sera décrit en détails par la suite. Lorsque le fluide réfrigérant circule du deuxième échangeur de chaleur 7 vers le premier échangeur de chaleur 6, le fluide réfrigérant peut être détendu par un dispositif de détente 24 disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 7 afin que le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6 à basse température. With respect to the circulation of the refrigerant fluid, the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 are arranged in series with respect to each other. Depending on an operating mode of the heat treatment system 1, the refrigerant can circulate from the first heat exchanger 6 to the second heat exchanger 7, or vice versa, as will be described in detail later. When the refrigerant fluid circulates from the second heat exchanger 7 to the first heat exchanger 6, the refrigerant fluid can be expanded by an expansion device 24 arranged upstream of the second heat exchanger 7 so that the refrigerant fluid passes through the second heat exchanger. heat 7 and the first heat exchanger 6 at low temperature.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également un troisième échangeur de chaleur 9 et un quatrième échangeur de chaleur 25, tous deux configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur 10. Ce dernier est destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule afin de refroidir ou de réchauffer celui-ci en fonction du besoin. Ainsi le troisième échangeur de chaleur 9 est configuré pour être traversé par le fluide réfrigérant à basse température dans le but de refroidir le flux d’air intérieur 10, tandis que le quatrième échangeur de chaleur 25 est configuré pour être traversé par le fluide réfrigérant à haute température dans le but de chauffer le flux d’air intérieur 10. A ce titre, le troisième échangeur de chaleur 9 et le quatrième échangeur de chaleur 25 peuvent être disposé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ ou de climatisation, configurée pour faire circuler le flux d’air intérieur 10 en circuit fermé afin de répondre constamment à un besoin de refroidissement ou de chauffage de l’habitacle du véhicule. Afin que le fluide réfrigérant traverse chacun de ces deux échangeurs de chaleur à une température correspondante à la fonction desdits échangeurs de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend un premier organe de détente 22 en amont du troisième échangeur de chaleur 9. Le premier organe de détente 22 permet de détendre le fluide réfrigérant et donc d’abaisser sa température avant que ce dernier ne traverse le troisième échangeur de chaleur 9 pour refroidir le flux d’air intérieur 10. Le quatrième échangeur de chaleur 25 est quant à lui agencé en aval du dispositif de compression 4 afin que le fluide réfrigérant traverse le quatrième échangeur de chaleur 25 à haute température suite à sa compression, dans le but de chauffer le flux d’air intérieur 10. The refrigerant fluid circuit 2 also comprises a third heat exchanger 9 and a fourth heat exchanger 25, both configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the interior air flow 10. The latter is intended to be sent to the passenger compartment of the vehicle in order to cool or heat it according to need. Thus the third heat exchanger 9 is configured to be crossed by the refrigerant at low temperature in order to cool the interior air flow 10, while the fourth heat exchanger 25 is configured to be crossed by the refrigerant at high temperature with the aim of heating the interior air flow 10. As such, the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 25 can be arranged within a ventilation, heating and/or ventilation installation. air conditioning, configured to cause the interior air flow 10 to circulate in a closed circuit in order to constantly respond to a need for cooling or heating the passenger compartment of the vehicle. In order for the coolant to pass through each of these two heat exchangers at a temperature corresponding to the function of said heat exchangers, the coolant circuit 2 comprises a first expansion member 22 upstream of the third heat exchanger 9. The first member expansion valve 22 allows the cooling fluid to be expanded and therefore to lower its temperature before the latter passes through the third heat exchanger 9 to cool the interior air flow 10. The fourth heat exchanger 25 is arranged downstream of the compression device 4 so that the fluid refrigerant passes through the fourth heat exchanger 25 at high temperature following its compression, with the aim of heating the interior air flow 10.
Par ailleurs, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend un échangeur de chaleur interne 33 disposé en aval du dispositif d’accumulation 5 et en amont du dispositif de compression 4, et en aval du deuxième échangeur de chaleur 7. L’échange de chaleur opéré par l’échangeur de chaleur interne 33 permet d’optimiser le refroidissement du fluide réfrigérant circulant en aval du deuxième échangeur de chaleur 7. Furthermore, the refrigerant circuit 2 comprises an internal heat exchanger 33 disposed downstream of the storage device 5 and upstream of the compression device 4, and downstream of the second heat exchanger 7. The heat exchange operated by the internal heat exchanger 33 makes it possible to optimize the cooling of the refrigerant fluid circulating downstream of the second heat exchanger 7.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également une première vanne deux voies 34, une deuxième vanne deux voies 35, une troisième vanne deux voies 36 et un clapet anti-retour 37. Les trois vannes deux voies permettent notamment, en fonction d’une position ouverte ou fermée, de déterminer un trajet du fluide réfrigérant en fonction du mode de fonctionnement du dispositif de traitement thermique 1. The refrigerant circuit 2 also comprises a first two-way valve 34, a second two-way valve 35, a third two-way valve 36 and a non-return valve 37. The three two-way valves allow in particular, depending on a position open or closed, to determine a path of the refrigerant fluid according to the mode of operation of the heat treatment device 1.
Parmi les circuits de fluide caloporteur, le système de traitement thermique 1 comprend un premier circuit de fluide caloporteur 15 et un deuxième circuit de fluide caloporteur 18. Among the heat transfer fluid circuits, the heat treatment system 1 comprises a first heat transfer fluid circuit 15 and a second heat transfer fluid circuit 18.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 est notamment configuré pour faire circuler le fluide caloporteur de manière à ce que ce dernier puisse traiter thermiquement un moteur électrique 16 du véhicule et/ ou un module de commande électronique 17 dudit moteur électrique 16. Le traitement thermique du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17 peut par exemple se faire par échange de chaleur. Ainsi, le fluide caloporteur peut par exemple avoir pour rôle de refroidir le moteur électrique 16 et le module de commande électronique 17 lorsque ceux-ci dégagent de la chaleur afin d’empêcher une surchauffe pouvant conduire à leur dysfonctionnement. Le fluide caloporteur peut avoir pour rôle également de réchauffer le moteur électrique 16 et/ ou le module de commande électronique 17 qui peuvent également dysfonctionner par exemple en cas de température ambiante très faible. Pour mettre en circulation le fluide caloporteur de manière à traiter thermiquement le moteur électrique 16 et le module de commande électronique 17, le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend une première pompe 20. The first heat-transfer fluid circuit 15 is in particular configured to cause the heat-transfer fluid to circulate so that the latter can heat-treat an electric motor 16 of the vehicle and/or an electronic control module 17 of said electric motor 16. The heat treatment of the electric motor 16 and the electronic control module 17 can for example be done by heat exchange. Thus, the heat transfer fluid may for example have the role of cooling the electric motor 16 and the electronic control module 17 when these give off heat in order to prevent overheating which could lead to their malfunction. The heat transfer fluid may also have the role of heating the electric motor 16 and/or the control module electronics 17 which can also malfunction for example in the event of very low ambient temperature. To circulate the heat transfer fluid so as to thermally treat the electric motor 16 and the electronic control module 17, the first heat transfer fluid circuit 15 comprises a first pump 20.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend un premier échangeur thermique 11 et un deuxième échangeur thermique 12 destiné à décharger les calories du fluide caloporteur s’étant par exemple accumulées en refroidissant le moteur électrique 16 et le module de commande électronique 17. Le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12, tout comme le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7, sont disposés afin qu’un échange de chaleur s’opère entre le flux d’air extérieur 8 et le fluide caloporteur circulant dans le premier échangeur thermique 11 et/ou dans le deuxième échangeur thermique 12. The first heat transfer fluid circuit 15 comprises a first heat exchanger 11 and a second heat exchanger 12 intended to discharge the calories of the heat transfer fluid having for example accumulated by cooling the electric motor 16 and the electronic control module 17. The first exchanger 11 and the second heat exchanger 12, just like the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7, are arranged so that a heat exchange takes place between the flow of outside air 8 and the circulating heat transfer fluid in the first heat exchanger 11 and/or in the second heat exchanger 12.
Ainsi, le premier échangeur de chaleur 6, le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 sont superposés les uns par rapport aux autres le long d’une direction parallèle au flux d’air extérieur 8 afin de former quatre couches d’échange de chaleur, chacune des couches comprenant l’un des échangeurs de chaleur ou l’un des échangeurs thermiques. Le fait de former quatre couches d’échange de chaleur permet de réduire les dimensions des échangeurs de chaleur et des échangeurs thermiques intégrés dans ces couches d’échange de chaleur, et ainsi d’avoir un meilleur agencement de la face avant du véhicule afin de mettre en place des composants supplémentaires au sein du véhicule. La superposition est telle que le flux d’air extérieur traverse dans l’ordre le deuxième échangeur de chaleur 7, le deuxième échangeur thermique 12, le premier échangeur de chaleur 6 et enfin le premier échangeur thermique 11. Les couches d’échange de chaleur forment ainsi une alternance entre une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs de chaleur du circuit de fluide réfrigérant 2 et une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs thermiques du premier circuit de fluide caloporteur 15. Le premier circuit de fluide caloporteur 15 est configuré de telle sorte que le fluide caloporteur circule à travers le premier échangeur thermique 11 ou à travers une portion du premier échangeur thermique 11 puis d’être soutiré et de circuler au sein du deuxième échangeur thermique 12. Une telle configuration permet de favoriser la dissipation des calories du fluide caloporteur en répartissant ce dernier à travers le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12. Thus, the first heat exchanger 6, the second heat exchanger 7, the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 are superposed with respect to each other along a direction parallel to the external air flow 8 in order to to form four heat exchange layers, each of the layers including one of the heat exchangers or one of the heat exchangers. The fact of forming four heat exchange layers makes it possible to reduce the dimensions of the heat exchangers and the heat exchangers integrated in these heat exchange layers, and thus to have a better arrangement of the front face of the vehicle in order to set up additional components within the vehicle. The superposition is such that the external air flow passes through the second heat exchanger 7, the second heat exchanger 12, the first heat exchanger 6 and finally the first heat exchanger 11 in order. The heat exchange layers thus form an alternation between a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the refrigerant circuit 2 and a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the first circuit of coolant 15. The first heat transfer fluid circuit 15 is configured such that the heat transfer fluid circulates through the first heat exchanger 11 or through a portion of the first heat exchanger 11 then to be withdrawn and to circulate within the second heat exchanger 12. Such a configuration makes it possible to promote the dissipation of calories from the heat transfer fluid by distributing the latter through the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend également un troisième échangeur thermique 13 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit de fluide caloporteur 15 et le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 2. Le troisième échangeur thermique 13 permet de réchauffer le fluide réfrigérant, tout en garantissant un déchargement de calories du fluide caloporteur, le troisième échangeur thermique étant disposé de sorte à ce que le fluide caloporteur y circule après avoir récupéré les calories du moteur électrique 16 et du module de contrôle électronique 17. Le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend également une première vanne trois voies 38 afin de diriger le fluide caloporteur vers le première échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 ou bien de le faire boucler directement vers le moteur électrique 16 et le module de contrôle électronique 17. The first heat transfer fluid circuit 15 also comprises a third heat exchanger 13 configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid circulating in the first heat transfer fluid circuit 15 and the refrigerant fluid circulating in the refrigerant circuit 2. The third exchanger heat exchanger 13 makes it possible to heat the refrigerant fluid, while guaranteeing an unloading of calories from the heat transfer fluid, the third heat exchanger being arranged so that the heat transfer fluid circulates therein after having recovered the calories from the electric motor 16 and from the control module 17. The first heat transfer fluid circuit 15 also comprises a first three-way valve 38 in order to direct the heat transfer fluid to the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 or else to make it loop directly to the electric motor 16 and the electronic control module 17.
Le deuxième circuit de fluide caloporteur 18 permet au fluide caloporteur de traiter thermiquement un élément de stockage électrique 19. Ce dernier peut par exemple avoir pour fonction de fournir de l’énergie électrique au moteur électrique 16. La deuxième pompe 21 assure la mise en circulation du fluide caloporteur au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18. Le traitement thermique de l’élément de stockage électrique 19 peut par exemple se faire par échange de chaleur. Ainsi, le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18 peut par exemple avoir pour rôle de refroidir l’élément de stockage électrique 19 lorsque celui-ci dégage de la chaleur afin d’empêcher une surchauffe pouvant conduire à son dysfonctionnement. Le fluide caloporteur peut avoir pour rôle également de réchauffer l’élément de stockage électrique 19 qui peut également dysfonctionner par exemple en cas de température ambiante très faible. Pour dissiper les calories accumulées par le fluide caloporteur après avoir refroidi l’élément de stockage électrique 19, le deuxième circuit de fluide caloporteur 18 comprend un quatrième échangeur thermique 14, également traversé par le fluide réfrigérant refroidi suite à une détente effectuée par un deuxième organe de détente 23 disposé en amont du quatrième échangeur thermique 14 sur le circuit de fluide réfrigérant 2. The second heat-transfer fluid circuit 18 allows the heat-transfer fluid to heat-treat an electric storage element 19. The latter can for example have the function of supplying electric energy to the electric motor 16. The second pump 21 ensures the circulation heat transfer fluid within the second heat transfer fluid circuit 18. The heat treatment of the electrical storage element 19 can for example be done by heat exchange. Thus, the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18 can for example have the role of cooling the electrical storage element 19 when the latter releases heat in order to prevent overheating which could lead to its malfunction. The heat transfer fluid may also have the role of heating the electrical storage element 19 which may also malfunction for example in the event of very low ambient temperature. To dissipate the calories accumulated by the heat transfer fluid after having cooled the electrical storage element 19, the second heat transfer fluid circuit 18 comprises a fourth heat exchanger 14, also traversed by the cooled refrigerant fluid following an expansion effected by a second member expansion valve 23 arranged upstream of the fourth heat exchanger 14 on the refrigerant circuit 2.
La figure 2 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 qui est un mode de refroidissement de l’habitacle. Un tel mode consiste ainsi à refroidir l’habitacle du véhicule notamment via le troisième échangeur de chaleur 9, tout en assurant également un traitement thermique du moteur électrique 16, du module électronique de commande 17 et de l’élément de stockage électrique 19. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 est ouverte, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées. FIG. 2 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to an operating mode of the heat treatment system 1 which is a mode of cooling the passenger compartment. Such a mode thus consists in cooling the passenger compartment of the vehicle in particular via the third heat exchanger 9, while also providing thermal treatment of the electric motor 16, of the electronic control module 17 and of the electric storage element 19. level of the refrigerant circuit 2, the first two-way valve 34 is open, while the second two-way valve 35 and the third two-way valve 36 are closed.
Pour ce faire, le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4. Ce dernier compresse le fluide réfrigérant à haute pression et augmente également la température de ce dernier. Grâce à la position ouverte de la première vanne deux voies 34, le fluide réfrigérant circule à haute pression jusqu’à traverser le premier échangeur de chaleur 6 puis le deuxième échangeur de chaleur 7 dans cet ordre. Selon le mode de refroidissement de l’habitacle, le flux d’air extérieur 8 permet d’abaisser la température du fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 puis le premier échangeur de chaleur 6. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 font donc ici office respectivement de condenseur et de sous- refroidisseur. To do this, the coolant is circulated within the coolant circuit 2 by means of the compression device 4. The latter compresses the coolant at high pressure and also increases the temperature of the latter. Thanks to the open position of the first two-way valve 34, the refrigerant fluid circulates at high pressure until it passes through the first heat exchanger 6 then the second heat exchanger 7 in this order. Depending on the mode of cooling the passenger compartment, the flow of outside air 8 makes it possible to lower the temperature of the refrigerant fluid by passing through the second heat exchanger 7 then the first heat exchanger 6. The first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 therefore act here respectively as a condenser and as a sub-cooler.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 7, le fluide réfrigérant circule jusqu’à l’échangeur de chaleur interne 33 afin d’être pré-refroidi par le fluide réfrigérant plus froid circulant du dispositif d’accumulation 5 vers le dispositif de compression 4. En sortie de l’échangeur de chaleur interne 33, le fluide réfrigérant se divise en deux fractions. Une première fraction de fluide réfrigérant circule vers le premier organe de détente 22 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant circule vers le deuxième organe de détente 23. At the outlet of the second heat exchanger 7, the refrigerant fluid circulates to the internal heat exchanger 33 in order to be pre-cooled by the colder refrigerant fluid circulating from the storage device 5 to the compression device 4. At the outlet of the internal heat exchanger 33, the refrigerant fluid is divided into two fractions. A first fraction of refrigerant fluid circulates towards the first expansion member 22 while a second fraction of refrigerant fluid circulates towards the second expansion member 23.
La première fraction de fluide réfrigérant est donc détendue par le premier organe de détente 22 et circule donc à basse température à travers le troisième échangeur de chaleur 9, permettant ainsi de refroidir le flux d’air intérieur 10 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule. The first fraction of refrigerant fluid is therefore expanded by the first expansion member 22 and therefore circulates at low temperature through the third heat exchanger 9, thus making it possible to cool the interior air flow 10 so that it cools the vehicle interior.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant est quant à elle détendue par le deuxième organe de détente 23 et circule donc à basse température à travers le quatrième échangeur thermique 14 afin de refroidir le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18. The second fraction of refrigerant fluid is itself expanded by the second expansion device 23 and therefore circulates at low temperature through the fourth heat exchanger 14 in order to cool the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 9 et du quatrième échangeur thermique 14, les deux fractions se rejoignent pour circuler jusqu’au dispositif d’accumulation 5 où une potentielle fraction liquide y est retenue afin de ne pas endommager le dispositif de compression 4. En sortie du dispositif d’accumulation, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur interne 33 comme cela a été décrit précédemment et est de nouveau compressé par le dispositif de compression 4. At the outlet of the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 14, the two fractions join to circulate as far as the accumulation device 5 where a potential liquid fraction is retained there so as not to damage the compression device 4. outlet of the accumulation device, the refrigerant passes through the internal heat exchanger 33 as described above and is again compressed by the compression device 4.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, ce dernier est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Le fluide caloporteur traverse ensuite le troisième échangeur thermique 13 sans opération d’échange de chaleur étant donné que le fluide réfrigérant ne circule pas à travers le troisième échangeur thermique 13 selon le mode de refroidissement de l’habitacle. At the level of the first heat transfer fluid circuit 15, the latter is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The heat transfer fluid then passes through the third heat exchanger 13 without heat exchange operation since the coolant fluid does not circulate through the third heat exchanger 13 according to the cabin cooling mode.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci jusqu’au premier échangeur thermique 11 où s’opère l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8 qui dissipe les calories du fluide caloporteur. Au sein du premier échangeur thermique 11, une première fraction de fluide caloporteur traverse entièrement le premier échangeur thermique 11 tandis qu’une deuxième fraction de fluide caloporteur traverse une portion du premier échangeur thermique n avant d’être soutiré pour circuler jusqu’au deuxième échangeur thermique 12 et traverser celui-ci afin d’opérer un autre échange de chaleur avec le flux d’air extérieur 8. La répartition du fluide caloporteur entre les deux échangeurs thermiques permet ainsi une meilleure dissipation des calories du fluide caloporteur. Subsequently, the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it to the first heat exchanger 11 where the heat exchange takes place between the heat transfer fluid and the flow of outside air. 8 which dissipates the calories of the heat transfer fluid. Within the first heat exchanger 11, a first fraction of heat transfer fluid passes entirely through the first heat exchanger 11 while a second heat transfer fluid fraction passes through a portion of the first heat exchanger n before being withdrawn to circulate to the second heat exchanger 12 and pass through the latter in order to perform another heat exchange with the outside air flow 8. The distribution of the heat transfer fluid between the two heat exchangers thus allows better dissipation of the calories of the heat transfer fluid.
En sortie du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12, les fractions de fluide caloporteur se rejoignent et circulent jusqu’à la première pompe 20. At the outlet of the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12, the heat transfer fluid fractions join and circulate to the first pump 20.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 qui sont dissipées par le fluide réfrigérant détendu au sein du quatrième échangeur thermique 14 tel que décrit précédemment.At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 which are dissipated by the coolant fluid expanded within the fourth heat exchanger 14 as than previously described.
La figure 3 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 qui est un mode de chauffage de l’habitacle. Un tel mode consiste ainsi à chauffer l’habitacle du véhicule notamment via le quatrième échangeur de chaleur 25, tout en assurant également un traitement thermique du moteur électrique 16, du module électronique de commande 17 et de l’élément de stockage électrique 19. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la deuxième vanne deux voies 35 est ouverte, tandis que la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées. FIG. 3 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to an operating mode of the heat treatment system 1 which is a mode of heating the passenger compartment. Such a mode thus consists in heating the passenger compartment of the vehicle in particular via the fourth heat exchanger 25, while also ensuring heat treatment of the electric motor 16, of the electronic control module 17 and of the electric storage element 19. level of the refrigerant circuit 2, the second two-way valve 35 is open, while the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are closed.
Le fluide réfrigérant est compressé par le dispositif de compression 4 et circule jusqu’au quatrième échangeur de chaleur 25, la première vanne deux voies 34 étant en position fermée. Du fait de sa haute pression, le fluide réfrigérant est également à haute température et permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 10 via le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est par la suite envoyé au sein de l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci. The refrigerant fluid is compressed by the compression device 4 and circulates to the fourth heat exchanger 25, the first two-way valve 34 being in the closed position. Due to its high pressure, the refrigerant fluid is also at high temperature and therefore makes it possible to heat the interior air flow 10 via the fourth heat exchanger 25. The interior air flow 10 is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle in order to heat it.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant circule jusqu’au dispositif de détente 24. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse ainsi le deuxième échangeur de chaleur 7, puis le premier échangeur de chaleur 6, dans cet ordre, contrairement au mode de refroidissement de l’habitacle où la circulation se fait en sens inverse. Le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6 font ici office d’évaporateurs, le flux d’air extérieur réchauffant le fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6. At the outlet of the fourth heat exchanger 25, the refrigerant fluid circulates as far as the expansion device 24. The refrigerant fluid is thus expanded and thus passes through the second heat exchanger 7, then the first heat exchanger 6, in this order, contrary to the mode of cooling the passenger compartment where circulation takes place in the opposite direction. The second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6 here act as evaporators, the outside air flow heating the refrigerant fluid by crossing the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6.
En sortie du premier échangeur de chaleur 6, le fluide réfrigérant circule jusqu’au troisième échangeur thermique 13 où s’opère un échange de chaleur avec le fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15. Le fluide réfrigérant récupère ainsi les calories du fluide caloporteur qui ont été récupérées lors du refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17. Par la suite, le fluide réfrigérant rejoint le dispositif d’accumulation 5 qui retient une potentielle fraction liquide du fluide réfrigérant, traverse l’échangeur de chaleur interne sans opération d’échange de chaleur et rejoint le dispositif de compression 4 afin d’être de nouveau compressé. At the outlet of the first heat exchanger 6, the refrigerant fluid circulates as far as the third heat exchanger 13 where a heat exchange takes place with the heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit 15. The refrigerant fluid thus recovers the calories of the heat transfer fluid which have been recovered during the cooling of the electric motor 16 and of the electronic control module 17. Thereafter, the refrigerant fluid joins the accumulation device 5 which retains a potential liquid fraction of the refrigerant fluid, passes through the heat exchanger internal heat without heat exchange operation and joins the compression device 4 to be compressed again.
Il est à noter qu’en sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant peut se diviser en une première fraction circulant jusqu’au dispositif de détente 24 tel que cela a été décrit précédemment, et en une deuxième fraction circulant jusqu’au premier organe de détente 22 pour y être détendu avant de traverser le troisième échangeur de chaleur. Une telle opération permet de déshumidifier l’habitacle du véhicule en effectuant une circulation de fluide réfrigérant simultanément à travers le troisième échangeur de chaleur 9 et le quatrième échangeur de chaleur 25. It should be noted that at the outlet of the fourth heat exchanger 25, the refrigerant fluid can be divided into a first fraction circulating up to the expansion device 24 as described previously, and into a second fraction circulating up to the first expansion member 22 to be relaxed there before passing through the third heat exchanger. Such an operation makes it possible to dehumidify the passenger compartment of the vehicle by carrying out a circulation of refrigerant fluid simultaneously through the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 25.
Le flux d’air intérieur 10 est ainsi dans un premier temps condensé par le fluide réfrigérant froid circulant à travers le troisième échangeur de chaleur 9 afin que la condensation formée soit retenue, puis est réchauffé par le fluide réfrigérant chaud circulant à travers le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est donc humide en amont du troisième échangeur de chaleur 9 et est renvoyé chaud et sec vers l’habitacle du véhicule. La circulation du fluide réfrigérant vers le premier organe de détente 22 après avoir traversé le quatrième échangeur de chaleur 25 est autorisée via l’ouverture de la troisième vanne deux voies 36. The interior air flow 10 is thus initially condensed by the cold refrigerant fluid circulating through the third heat exchanger 9 so that the condensation formed is retained, then is heated by the hot refrigerant fluid circulating through the fourth heat exchanger heat 25. The interior air flow 10 is therefore humid upstream of the third heat exchanger 9 and is returned hot and dry to the passenger compartment of the vehicle. The circulation of the refrigerant fluid to the first expansion device 22 after passing through the fourth heat exchanger 25 is allowed via the opening of the third two-way valve 36.
Le fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur 15 est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Les calories sont ensuite dissipées via le troisième échangeur thermique 13 tel que cela a été décrit précédemment. The heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit 15 is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The calories are then dissipated via the third heat exchanger 13 as that was previously described.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci directement vers la première pompe 20, la dissipation des calories s’effectuant au niveau du troisième échangeur thermique 13 étant suffisante pour ne pas avoir à faire circuler le fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12. Subsequently, the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it directly to the first pump 20, the dissipation of calories taking place at the level of the third heat exchanger 13 being sufficient not to have to circulate the heat transfer fluid within the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 et traverse le quatrième échangeur thermique 14 sans opération d’échange de chaleur, la température ambiante étant suffisamment basse pour dissiper naturellement les calories du fluide caloporteur récupérées au niveau de l’élément de stockage électrique 19.At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 and passes through the fourth heat exchanger 14 without a heat exchange operation, the ambient temperature being low enough to naturally dissipate the heat transfer fluid calories recovered at the electrical storage element 19.
La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 selon l’invention. Ce deuxième mode de réalisation comprend une pluralité d’éléments en commun avec le premier mode de réalisation. On ne traitera ainsi, au cours de la description de la figure 4, que des éléments en plus ou en moins par rapport au premier mode de réalisation du système de traitement thermique 1. FIG. 4 represents a second embodiment of the heat treatment system 1 according to the invention. This second embodiment includes a plurality of elements in common with the first embodiment. Thus, during the description of FIG. 4, only more or less elements with respect to the first embodiment of the heat treatment system 1 will be dealt with.
Par rapport au premier mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant 2 est dépourvu d’échangeur de chaleur interne, mais comprend en revanche un cinquième échangeur de chaleur 26 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur 8. Tout comme les échangeurs de chaleur et les échangeurs thermiques interagissant avec le flux d’air extérieur 8, le cinquième échangeur de chaleur 26 est disposé en face avant et est superposé à ceux-ci. Plus particulièrement, le cinquième échangeur de chaleur 26 est disposé en aval du premier échangeur thermique 11 par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur 8. Le cinquième échangeur de chaleur 26 forme ainsi une cinquième couche d’échange de chaleur. Compared to the first embodiment, the refrigerant circuit 2 has no internal heat exchanger, but on the other hand comprises a fifth heat exchanger 26 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the air flow. exterior 8. Just like the heat exchangers and the heat exchangers interacting with the exterior air flow 8, the fifth heat exchanger 26 is arranged on the front face and is superimposed on them. Specifically, the fifth heat exchanger 26 is arranged downstream of the first heat exchanger 11 with respect to the direction of circulation of the flow of outside air 8. The fifth heat exchanger 26 thus forms a fifth heat exchange layer.
Par rapport à la circulation du fluide réfrigérant, le premier échangeur de chaleur 6, le deuxième échangeur de chaleur 7 et le cinquième échangeur de chaleur 26 sont disposés en série l’un par rapport à l’autre. En fonction d’un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, le fluide réfrigérant peut circuler du cinquième échangeur de chaleur 26 vers le deuxième échangeur de chaleur 7 en passant par le premier échangeur de chaleur 6, ou du deuxième échangeur de chaleur 7 vers le cinquième échangeur de chaleur 26 en passant par le premier échangeur de chaleur 6, tel que cela sera décrit en détails par la suite. With respect to the circulation of the refrigerant fluid, the first heat exchanger 6, the second heat exchanger 7 and the fifth heat exchanger 26 are arranged in series with respect to each other. Depending on an operating mode of the heat treatment system 1, the refrigerant can circulate from the fifth heat exchanger 26 to the second heat exchanger 7 via the first heat exchanger 6, or from the second heat exchanger 7 to the fifth heat exchanger 26 via the first heat exchanger 6, as will be described in detail later.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également une bouteille de stockage 41 entre le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7. La bouteille de stockage 41 sépare la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et assure la filtration et la déshydratation du fluide réfrigérant. The refrigerant fluid circuit 2 also comprises a storage bottle 41 between the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7. The storage bottle 41 separates the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant fluid and ensures the filtration and the dehydration of the refrigerant.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend enfin un troisième organe de détente 39 agencé en amont du troisième échangeur thermique 13. Le troisième organe de détente 39 permet la mise en œuvre d’un mode de récupération de chaleur décrit par la suite. The refrigerant circuit 2 finally comprises a third expansion member 39 arranged upstream of the third heat exchanger 13. The third expansion member 39 allows the implementation of a heat recovery mode described later.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 sont ici agencés en parallèle l’un par rapport à l’autre afin de répartir le fluide caloporteur et assurer une dissipation de calories plus efficace. At the level of the first heat transfer fluid circuit 15, the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 are here arranged in parallel with respect to each other in order to distribute the heat transfer fluid and ensure more effective heat dissipation.
Le deuxième circuit de fluide caloporteur 18 comprend par ailleurs une deuxième vanne trois voies 40. Ainsi, après avoir traité thermiquement l’élément de stockage électrique 19, la deuxième vanne trois voies 40 peut diriger le fluide caloporteur vers le quatrième échangeur thermique 14 comme selon le premier mode de réalisation, ou bien diriger le fluide caloporteur afin que celui-ci circule à travers un cinquième échangeur thermique 27, configuré pour opérer un échange de chaleur avec le flux d’air extérieur 8. Le cinquième échangeur thermique 27 est ainsi également agencé en face avant du véhicule, en amont du deuxième échangeur de chaleur 7, formant ainsi une couche d’échange de chaleur supplémentaire. Le cinquième échangeur thermique 27 assure ainsi une dissipation passive des calories du fluide caloporteur. The second heat transfer fluid circuit 18 also comprises a second three-way valve 40. Thus, after having heat-treated the electrical storage element 19, the second three-way valve 40 can direct the heat transfer fluid to the fourth heat exchanger 14 as the first embodiment, or direct the heat transfer fluid so that it circulates through a fifth exchanger heat exchanger 27, configured to perform a heat exchange with the outside air flow 8. The fifth heat exchanger 27 is thus also arranged on the front face of the vehicle, upstream of the second heat exchanger 7, thus forming an exchange layer additional heat. The fifth heat exchanger 27 thus provides passive dissipation of the calories of the heat transfer fluid.
Selon le deuxième mode de réalisation, le flux d’air extérieur 8 traverse donc dans l’ordre dans l’ordre le cinquième échangeur thermique 27, le deuxième échangeur de chaleur 7, le deuxième échangeur thermique 12, le premier échangeur de chaleur 6, le premier échangeur thermique 11 et enfin le cinquième échangeur de chaleur 26. Le deuxième mode de réalisation comprend ainsi six couches d’échange de chaleur en face avant du véhicule, contrairement au premier mode de réalisation qui ne comprend que quatre couches d’échange de chaleur. L’alternance entre une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur de chaleur et une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur thermique est maintenue dans ce deuxième mode de réalisation. According to the second embodiment, the flow of outside air 8 therefore passes through in order in order the fifth heat exchanger 27, the second heat exchanger 7, the second heat exchanger 12, the first heat exchanger 6, the first heat exchanger 11 and finally the fifth heat exchanger 26. The second embodiment thus comprises six heat exchange layers on the front face of the vehicle, unlike the first embodiment which only comprises four heat exchange layers heat. The alternation between a heat exchange layer comprising a heat exchanger and a heat exchange layer comprising a heat exchanger is maintained in this second embodiment.
La figure 5 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de refroidissement de l’habitacle au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 dont les objectifs sont identiques à ce qui a été décrit à la figure 2. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 et la deuxième vanne deux voies 35 sont ouvertes, tandis que la troisième vanne deux voies 36 est fermée. FIG. 5 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the mode of cooling the passenger compartment within the second embodiment of the heat treatment system 1, the objectives of which are identical to what has been described in FIG. At the refrigerant circuit 2, the first two-way valve 34 and the second two-way valve 35 are open, while the third two-way valve 36 is closed.
Le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4 et circule à haute pression jusqu’à traverser le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 n’est en revanche pas chauffé en traversant le quatrième échangeur de chaleur 25. Cela peut par exemple se justifier par un positionnement de volets au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation évoquée précédemment afin d’empêcher le flux d’air intérieur 10 de traverser le quatrième échangeur de chaleur 25. En sortie du quatrième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant traverse ensuite le cinquième échangeur de chaleur 26, puis le premier échangeur de chaleur 6, puis le deuxième échangeur de chaleur 7 dans cet ordre, afin d’abaisser la température du fluide réfrigérant. Le cinquième échangeur de chaleur 26, le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 font donc ici office respectivement de désurchauffeur, de condenseur et de sous-refroidisseur. Entre le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7, la bouteille de stockage 41 sépare la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et assure la filtration et la déshydratation de ce dernier. The refrigerant fluid is circulated within the refrigerant fluid circuit 2 by means of the compression device 4 and circulates at high pressure until it passes through the fourth heat exchanger 25. The interior air flow 10 is not, on the other hand, heated by crossing the fourth heat exchanger 25. This can for example be justified by positioning shutters within the ventilation, heating and/or air conditioning installation mentioned above in order to prevent the flow of interior air 10 to pass through the fourth heat exchanger 25. At the outlet of the fourth heat exchanger, the refrigerant fluid then passes through the fifth heat exchanger 26, then the first heat exchanger 6, then the second heat exchanger 7 in this order, in order to lower the temperature of the refrigerant fluid. The fifth heat exchanger 26, the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 therefore act here respectively as desuperheater, condenser and sub-cooler. Between the first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7, the storage bottle 41 separates the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant fluid and ensures the filtration and dehydration of the latter.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 7, le fluide réfrigérant circule jusqu’à se diviser en deux fractions. Une première fraction de fluide réfrigérant circule vers le premier organe de détente 22 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant circule vers le deuxième organe de détente 23. At the outlet of the second heat exchanger 7, the refrigerant fluid circulates until it is divided into two fractions. A first fraction of refrigerant fluid circulates towards the first expansion device 22 while a second fraction of refrigerant fluid circulates towards the second expansion device 23.
La première fraction de fluide réfrigérant est donc détendue par le premier organe de détente 22 et circule donc à basse température à travers le troisième échangeur de chaleur 9, permettant ainsi de refroidir le flux d’air intérieur 10 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule. The first fraction of refrigerant fluid is therefore expanded by the first expansion member 22 and therefore circulates at low temperature through the third heat exchanger 9, thus making it possible to cool the interior air flow 10 so that it cools the vehicle interior.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant est quant à elle détendue par le deuxième organe de détente 23 et circule donc à basse température à travers le quatrième échangeur thermique 14 afin de refroidir le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18. The second fraction of refrigerant fluid is itself expanded by the second expansion device 23 and therefore circulates at low temperature through the fourth heat exchanger 14 in order to cool the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 9 et du quatrième échangeur thermique 14, les deux fractions se rejoignent pour circuler jusqu’au dispositif d’accumulation 5 où une potentielle fraction liquide y est retenue afin de ne pas endommager le dispositif de compression 4. En sortie du dispositif d’accumulation, le fluide réfrigérant circule jusqu’à être de nouveau compressé par le dispositif de compression 4. At the outlet of the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 14, the two fractions join to circulate as far as the accumulation device 5 where a potential liquid fraction is retained there so as not to damage the compression device 4. leaving the accumulation device, the refrigerant circulates until it is compressed again by the compression device 4.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, ce dernier est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci jusqu’au premier échangeur thermique 11 et au deuxième échangeur thermique 12 où s’opèrent l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8 qui dissipe les calories du fluide caloporteur. La répartition du fluide caloporteur entre les deux échangeurs thermiques permet ainsi une meilleure dissipation des calories du fluide caloporteur. At the level of the first heat transfer fluid circuit 15, the latter is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The heat transfer fluid then circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it to the first heat exchanger 11 and to the second heat exchanger 12 where the heat exchange takes place between the heat transfer fluid and the flow of outside air 8 which dissipates the heat from the heat transfer fluid. The distribution of the heat transfer fluid between the two heat exchangers thus allows better dissipation of the calories of the heat transfer fluid.
En sortie du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12, les fractions de fluide caloporteur se rejoignent et circulent jusqu’à la première pompe 20. At the outlet of the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12, the heat transfer fluid fractions join and circulate to the first pump 20.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19, et circule jusqu’à la deuxième vanne trois voies 40. Cette dernière, en cas de température ambiante élevée, dirige le fluide caloporteur vers le quatrième échangeur thermique 14 afin de dissiper les calories du fluide caloporteur grâce au fluide réfrigérant détendu tel que décrit précédemment. At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19, and circulates as far as the second three-way valve 40. The latter, in the event of high ambient temperature, directs the heat transfer fluid to the fourth heat exchanger 14 in order to dissipate the calories of the heat transfer fluid thanks to the coolant expanded as described above.
En cas de température ambiante modérée, le deuxième vanne trois voies 40 peut diriger le fluide caloporteur vers le cinquième échangeur thermique 27 afin que les calories du fluide caloporteur puissent être dissipées de manière passive par le flux d’air extérieur 8. In case of moderate ambient temperature, the second three-way valve 40 can direct the heat transfer fluid to the fifth heat exchanger 27 so that the calories of the heat transfer fluid can be passively dissipated by the flow of outside air 8.
La figure 6 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1. Les objectifs du mode de chauffage de l’habitacle sont identiques à ce qui a été décrit à la figure 3. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont ouvertes, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 est fermée. FIG. 6 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle within the second embodiment of the heat treatment system 1. The objectives of the passenger compartment heating mode are identical to what has been described in Figure 3. At the refrigerant circuit 2, the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are open, while the second two-way valve 35 is closed.
Le fluide réfrigérant est compressé par le dispositif de compression 4 et circule jusqu’au quatrième échangeur de chaleur 25. Du fait de sa haute pression, le fluide réfrigérant est également à haute température et permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 10 via le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est par la suite envoyé au sein de l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci. The refrigerant fluid is compressed by the compression device 4 and circulates to the fourth heat exchanger 25. Due to its high pressure, the refrigerant fluid is also at high temperature and therefore makes it possible to heat the interior air flow 10 via the fourth interchange heat 25. The flow of interior air 10 is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant circule jusqu’au dispositif de détente 24. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse ainsi le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur de chaleur 6, puis le cinquième échangeur de chaleur 26, dans cet ordre, contrairement au mode de refroidissement de l’habitacle où la circulation se fait en sens inverse. Le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 26 font ici office d’évaporateurs, le flux d’air extérieur réchauffant le fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 26. La bouteille de stockage 41 permet toujours de séparer la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et d’assurer la filtration et la déshydratation de ce dernier. At the outlet of the fourth heat exchanger 25, the refrigerant fluid circulates as far as the expansion device 24. The refrigerant fluid is thus expanded and thus passes through the second heat exchanger 7, the first heat exchanger 6, then the fifth heat exchanger 26, in this order, unlike the cabin cooling mode where circulation is in the opposite direction. The second heat exchanger 7, the first heat exchanger 6 and the fifth heat exchanger 26 act here as evaporators, the outside air flow heating the refrigerant fluid by crossing the second heat exchanger 7, the first heat exchanger heat 6 and the fifth heat exchanger 26. The storage bottle 41 still makes it possible to separate the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant fluid and to ensure the filtration and dehydration of the latter.
En sortie du cinquième échangeur de chaleur 26, le fluide réfrigérant rejoint le dispositif d’accumulation 5 qui retient une potentielle fraction liquide du fluide réfrigérant, puis circule jusqu’au dispositif de compression 4 afin d’être de nouveau compressé. At the outlet of the fifth heat exchanger 26, the refrigerant fluid joins the accumulation device 5 which retains a potential liquid fraction of the refrigerant fluid, then circulates to the compression device 4 in order to be compressed again.
Le fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur 15 est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. The heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit 15 is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci directement vers le troisième échangeur thermique 13. La traversée du troisième échangeur thermique 13 s’effectue sans opération d’échange de chaleur étant donné que le fluide réfrigérant ne circule pas à travers le troisième échangeur thermique 13 selon le mode de chauffage de l’habitacle. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la première pompe 20, la dissipation des calories s’effectuant de manière naturelle du fait de la température ambiante suffisamment basse pour ne pas avoir à faire circuler le fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12. Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 et est dirigé par la deuxième vanne trois voies 40 vers le quatrième échangeur thermique 14 sans opération d’échange de chaleur, la température ambiante étant suffisamment basse pour dissiper naturellement les calories du fluide caloporteur récupérées au niveau de l’élément de stockage électrique 19. Subsequently, the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it directly to the third heat exchanger 13. The crossing of the third heat exchanger 13 is carried out without heat exchange operation given that the refrigerant fluid does not circulate through the third heat exchanger 13 according to the mode of heating the passenger compartment. The heat transfer fluid then circulates to the first pump 20, the heat dissipation taking place naturally due to the ambient temperature being low enough not to have to circulate the heat transfer fluid within the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12. At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 and is directed by the second three-way valve 40 towards the fourth heat exchanger 14 without a heat exchange operation, the ambient temperature being low enough to naturally dissipate the heat transfer fluid calories recovered at the electrical storage element 19.
La figure 7 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de récupération de chaleur au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique. Le mode de récupération de chaleur consiste à faire circuler le fluide réfrigérant de sorte à ce qu’il récupère les calories du fluide caloporteur emmagasinées suite au refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17, et ce tout en chauffant l’habitacle du véhicule. La circulation du fluide caloporteur au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15 et du deuxième circuit de fluide caloporteur 18 étant identique à celle illustrée sur la figure 6, on ne décrira ici que la circulation du fluide réfrigérant 2. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 est ouverte, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées. FIG. 7 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to a heat recovery mode within the second embodiment of the heat treatment system. The heat recovery mode consists in circulating the coolant so that it recovers the heat transfer fluid calories stored following the cooling of the electric motor 16 and the electronic control module 17, and this while heating the passenger compartment. of the vehicle. The circulation of the heat transfer fluid within the first heat transfer fluid circuit 15 and the second heat transfer fluid circuit 18 being identical to that illustrated in FIG. 6, only the circulation of the refrigerant fluid 2 will be described here. refrigerant 2, the first two-way valve 34 is open, while the second two-way valve 35 and the third two-way valve 36 are closed.
Le fluide réfrigérant est compressé par le dispositif de compression 4 et circule jusqu’au quatrième échangeur de chaleur 25. Du fait de sa haute pression, le fluide réfrigérant est également à haute température et permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 10 via le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est par la suite envoyé au sein de l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci. The refrigerant fluid is compressed by the compression device 4 and circulates to the fourth heat exchanger 25. Due to its high pressure, the refrigerant fluid is also at high temperature and therefore makes it possible to heat the interior air flow 10 via the fourth heat exchanger 25. The flow of interior air 10 is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant circule jusqu’au troisième organe de détente 39. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse le troisième échangeur thermique 13 pour récupérer les calories du fluide caloporteur emmagasinées lors du refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite directement le dispositif d’accumulation 5 sans traverser le premier échangeur de chaleur 6, le deuxième échangeur de chaleur 7 et le cinquième échangeur de chaleur 26. La récupération de calories du fluide caloporteur permet ainsi l’évaporation au moins partielle du fluide réfrigérant et limite ainsi les pertes de charge. Par ailleurs les calories du fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15 sont dissipées plus efficacement. At the outlet of the fourth heat exchanger 25, the refrigerant fluid circulates to the third expansion device 39. The refrigerant fluid is thus expanded and passes through the third heat exchanger 13 to recover the heat transfer fluid calories stored during the cooling of the electric motor 16 and the electronic control module 17. The refrigerant fluid then directly joins the accumulation device 5 without pass through the first heat exchanger 6, the second heat exchanger 7 and the fifth heat exchanger 26. The recovery of calories from the heat transfer fluid thus allows at least partial evaporation of the refrigerant fluid and thus limits pressure drops. Furthermore, the calories of the heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit 15 are dissipated more effectively.
La figure 8 représente un troisième mode de réalisation du système de traitement thermique 1. Une particularité de ce troisième mode de réalisation comparé aux deux précédents modes de réalisation est que ce n’est pas le circuit de fluide réfrigérant 2 qui présente directement la fonction de chauffage du flux d’air intérieur 10. Cette fonction est assurée par un troisième circuit de fluide caloporteur 28. FIG. 8 represents a third embodiment of the heat treatment system 1. A particularity of this third embodiment compared to the two preceding embodiments is that it is not the refrigerant circuit 2 which directly has the function of heating of the interior air flow 10. This function is performed by a third heat transfer fluid circuit 28.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 du troisième mode de réalisation est sensiblement identique au circuit de fluide réfrigérant 2 du premier mode de réalisation. Les seules exceptions étant l’absence du quatrième échangeur de chaleur et de l’échangeur de chaleur interne. On se référera donc à la description de la figure 1 au sujet de la structure du circuit de fluide réfrigérant 2. The refrigerant circuit 2 of the third embodiment is substantially identical to the refrigerant circuit 2 of the first embodiment. The only exceptions being the absence of the fourth heat exchanger and the internal heat exchanger. Reference will therefore be made to the description of Figure 1 regarding the structure of the refrigerant circuit 2.
Concernant le premier circuit de fluide caloporteur 15, les éléments qui le composent sont identiques au premier mode de réalisation. La seule différence réside dans la disposition du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12 l’un par rapport à l’autre. Au sein du troisième mode de réalisation, le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 sont disposés en série. Autrement dit, lorsque le fluide caloporteur est en circulation, celui-ci traverse le premier échangeur thermique 11 puis le deuxième échangeur thermique 12. Regarding the first heat transfer fluid circuit 15, the elements that compose it are identical to the first embodiment. The only difference lies in the arrangement of the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 relative to each other. Within the third embodiment, the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 are arranged in series. In other words, when the heat transfer fluid is in circulation, it passes through the first heat exchanger 11 then the second heat exchanger 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, on retrouve les mêmes éléments qu’au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur du deuxième mode de réalisation. Le cinquième échangeur thermique 27 est en revanche agencé différemment. Contrairement au deuxième mode de réalisation où le cinquième échangeur thermique 27 est agencé en face avant du véhicule de sorte à former une couche d’échange de chaleur supplémentaire, le cinquième échangeur thermique 27 est disposé de sorte à ce que son plan d’allongement soit confondu avec le plan d’allongement du deuxième échangeur thermique 12. La couche d’échange de chaleur correspondante comporte donc le deuxième échangeur thermique 12 et le cinquième échangeur thermique 27. Une telle configuration permet de mettre en place des échangeurs thermiques supplémentaires sans former de nouvelles couches d’échange de chaleur. At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, there are the same elements as within the second heat transfer fluid circuit of the second embodiment. The fifth heat exchanger 27 is on the other hand arranged differently. Unlike the second embodiment where the fifth heat exchanger 27 is arranged on the front face of the vehicle so as to form a heat exchange layer additionally, the fifth heat exchanger 27 is arranged so that its plane of elongation coincides with the plane of elongation of the second heat exchanger 12. The corresponding heat exchange layer therefore comprises the second heat exchanger 12 and the fifth heat exchanger 27. Such a configuration makes it possible to install additional heat exchangers without forming new heat exchange layers.
Le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend une troisième pompeThe third heat transfer fluid circuit 28 comprises a third pump
29 permettant la mise en circulation du fluide caloporteur. Le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend un sixième échangeur thermique29 allowing the circulation of the heat transfer fluid. The third heat transfer fluid circuit 28 comprises a sixth heat exchanger
30 qui assure la fonction de chauffage du flux d’air intérieur 10 à la place du quatrième échangeur de chaleur des deux premiers modes de réalisation. Pour ce faire, le fluide caloporteur doit être placé à haute température. Cette fonction est notamment assurée par un septième échangeur thermique 31 disposé en amont du sixième échangeur thermique 30 et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur 28 et le fluide réfrigérant. 30 which performs the function of heating the interior air flow 10 instead of the fourth heat exchanger of the first two embodiments. To do this, the heat transfer fluid must be placed at high temperature. This function is in particular ensured by a seventh heat exchanger 31 arranged upstream of the sixth heat exchanger 30 and configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid of the third heat transfer fluid circuit 28 and the refrigerant fluid.
Le septième échangeur thermique 31 est placé au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 en aval du dispositif de compression 4, et présente ainsi plusieurs fonctions. Le septième échangeur thermique 31 permet d’une part de condenser au moins partiellement le fluide réfrigérant après que celui-ci a été mis sous haute pression. Le septième échangeur thermique 31 assure ainsi la fonction de désurchauffage de manière similaire au cinquième échangeur de chaleur du deuxième mode de réalisation. The seventh heat exchanger 31 is placed within the refrigerant circuit 2 downstream of the compression device 4, and thus has several functions. The seventh heat exchanger 31 makes it possible on the one hand to at least partially condense the refrigerant fluid after it has been put under high pressure. The seventh heat exchanger 31 thus performs the desuperheating function similarly to the fifth heat exchanger of the second embodiment.
D’autre part, en condensant le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur circulant à travers le septième échangeur thermique 31 augmente en température et permet donc par la suite de réchauffer le flux d’air intérieur 10 pour que ce dernier réchauffe l’habitacle du véhicule. Si la hausse de température du fluide caloporteur provoquée par l’échange de chaleur opéré au sein du septième échangeur thermique 31 n’est pas suffisant, le troisième circuit de fluide caloporteur 28 peut inclure un élément de chauffage électrique 43 entre le septième échangeur thermique 31 et le sixième échangeur thermique 30, qui peut augmenter de manière optimale la température du fluide caloporteur afin de répondre correctement au besoin de chauffage de l’habitacle du véhicule. On the other hand, by condensing the refrigerant fluid, the heat transfer fluid circulating through the seventh heat exchanger 31 increases in temperature and therefore subsequently makes it possible to heat the interior air flow 10 so that the latter heats the passenger compartment of the vehicle. . If the temperature rise of the heat transfer fluid caused by the heat exchange operated within the seventh heat exchanger 31 is not sufficient, the third heat transfer fluid circuit 28 may include an electric heating element 43 between the seventh heat exchanger 31 and the sixth heat exchanger 30, which can optimally increase the temperature of the coolant in order to respond correctly to the need for heating the passenger compartment of the vehicle.
Si le chauffage de l’habitacle du véhicule n’est pas nécessaire, il faut toutefois que le fluide caloporteur puisse dissiper les calories récupérées suite à l’échange de chaleur opéré au sein du sixième échangeur thermique 31. Le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend pour cela un huitième échangeur thermique 32 disposé en face avant du véhicule et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8. Le huitième échangeur thermique 32 est disposé de sorte à ce que son plan d’allongement soit confondu avec le plan d’allongement du premier échangeur thermique 11. La couche d’échange de chaleur correspondante comporte donc le premier échangeur thermique 11 et le huitième échangeur thermique 32. Afin de diriger le fluide caloporteur vers le sixième échangeur thermique 30 ou vers le huitième échangeur thermique 32, le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend une troisième vanne trois voies 42.If the heating of the passenger compartment of the vehicle is not necessary, the heat transfer fluid must however be able to dissipate the calories recovered following the heat exchange carried out within the sixth heat exchanger 31. The third heat transfer fluid circuit 28 comprises for this an eighth heat exchanger 32 arranged on the front of the vehicle and configured to effect a heat exchange between the coolant and the outside air flow 8. The eighth heat exchanger 32 is arranged so that its plane d elongation coincides with the elongation plane of the first heat exchanger 11. The corresponding heat exchange layer therefore comprises the first heat exchanger 11 and the eighth heat exchanger 32. In order to direct the heat transfer fluid towards the sixth heat exchanger 30 or to the eighth heat exchanger 32, the third heat transfer fluid circuit 28 comprises a third three-way valve 42.
La face avant du véhicule comprend ainsi quatre couches d’échanges de chaleur comme le premier mode de réalisation, mais avec quatre échangeurs thermiques au lieu de deux. On comprend ainsi la disposition en série du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12, dont les dimensions ont été réduites afin d’autoriser la mise en place du cinquième échangeur thermique 27 et du huitième échangeur thermique 32.The front face of the vehicle thus comprises four heat exchange layers like the first embodiment, but with four heat exchangers instead of two. We thus understand the arrangement in series of the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12, the dimensions of which have been reduced in order to allow the installation of the fifth heat exchanger 27 and the eighth heat exchanger 32.
Pour des raisons de clarté, sur la figure 8 et sur les figures suivantes, le flux d’air extérieur 8 ne traverse pas l’ensemble des échangeurs thermiques disposés en face avant du véhicule, mais en pratique, le flux d’air extérieur 8 traverse dans l’ordre le deuxième échangeur de chaleur 7, le deuxième échangeur thermique 12 et le cinquième échangeur thermique 27 de manière simultanée, le premier échangeur de chaleur 6 et enfin le premier échangeur thermique 11 et le huitième échangeur thermique 32 de manière simultanée.For reasons of clarity, in FIG. 8 and in the following figures, the flow of exterior air 8 does not pass through all of the heat exchangers arranged on the front face of the vehicle, but in practice, the flow of exterior air 8 passes in order through the second heat exchanger 7, the second heat exchanger 12 and the fifth heat exchanger 27 simultaneously, the first heat exchanger 6 and finally the first heat exchanger 11 and the eighth heat exchanger 32 simultaneously.
La figure 9 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de refroidissement de l’habitacle au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 dont les objectifs sont identiques à ce qui a été décrit à la figure 2. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la deuxième vanne deux voies 35 est ouverte, tandis que la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées. FIG. 9 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the mode of cooling the passenger compartment within the third embodiment of the heat treatment system 1 whose objectives are identical to what has been described in Figure 2. At the refrigerant circuit 2, the second two-way valve 35 is open, while the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are closed.
Le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4 et circule à haute pression jusqu’à traverser le septième échangeur thermique 31 où il y est partiellement condensé. Le fluide réfrigérant circule ensuite jusqu’à traverser le premier échangeur de chaleur 6 puis le deuxième échangeur de chaleur 7 dans cet ordre. Selon le mode de refroidissement de l’habitacle, le flux d’air extérieur 8 permet d’abaisser la température du fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 puis le premier échangeur de chaleur 6. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 font donc ici office respectivement de condenseur et de sous-refroidisseur. The refrigerant fluid is circulated within the refrigerant fluid circuit 2 thanks to the compression device 4 and circulates at high pressure until it crosses the seventh heat exchanger 31 where it is partially condensed there. The refrigerant fluid then circulates until it passes through the first heat exchanger 6 then the second heat exchanger 7 in that order. Depending on the mode of cooling the passenger compartment, the flow of outside air 8 makes it possible to lower the temperature of the refrigerant fluid by passing through the second heat exchanger 7 then the first heat exchanger 6. The first heat exchanger 6 and the second heat exchanger 7 therefore act here respectively as a condenser and as a sub-cooler.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 7, le fluide réfrigérant circule jusqu’à se diviser en deux fractions. Une première fraction de fluide réfrigérant circule vers le premier organe de détente 22 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant circule vers le deuxième organe de détente 23. At the outlet of the second heat exchanger 7, the refrigerant fluid circulates until it is divided into two fractions. A first fraction of refrigerant fluid circulates towards the first expansion device 22 while a second fraction of refrigerant fluid circulates towards the second expansion device 23.
La première fraction de fluide réfrigérant est donc détendue par le premier organe de détente 22 et circule donc à basse température à travers le troisième échangeur de chaleur 9, permettant ainsi de refroidir le flux d’air intérieur 10 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule. The first fraction of refrigerant fluid is therefore expanded by the first expansion member 22 and therefore circulates at low temperature through the third heat exchanger 9, thus making it possible to cool the interior air flow 10 so that it cools the vehicle interior.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant est quant à elle détendue par le deuxième organe de détente 23 et circule donc à basse température à travers le quatrième échangeur thermique 14 afin de refroidir le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18. The second fraction of refrigerant fluid is itself expanded by the second expansion device 23 and therefore circulates at low temperature through the fourth heat exchanger 14 in order to cool the heat transfer fluid circulating within the second heat transfer fluid circuit 18.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 9 et du quatrième échangeur thermique 14, les deux fractions se rejoignent pour circuler jusqu’au dispositif d’accumulation 5 où une potentielle fraction liquide y est retenue afin de ne pas endommager le dispositif de compression 4. Le fluide réfrigérant est par la suite de nouveau compressé par le dispositif de compression 4. At the outlet of the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 14, the two fractions join to circulate as far as the accumulation device 5 where a potential liquid fraction is retained there so as not to damage the compression device 4. The fluid refrigerant is then compressed again by the compression device 4.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, ce dernier est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Le fluide caloporteur traverse ensuite le troisième échangeur thermique 13 sans opération d’échange de chaleur étant donné que le fluide réfrigérant ne circule pas à travers le troisième échangeur thermique 13 selon le mode de refroidissement de l’habitacle. At the level of the first heat transfer fluid circuit 15, the latter is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The heat transfer fluid then passes through the third heat exchanger 13 without heat exchange operation since the coolant fluid does not circulate through the third heat exchanger 13 according to the cabin cooling mode.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci jusqu’au premier échangeur thermique 11 où s’opère l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8 qui dissipe les calories du fluide caloporteur, puis vers le deuxième échangeur thermique 12 où s’opère également l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8. En sortie du deuxième échangeur thermique 12, les fractions de fluide caloporteur se rejoignent et circulent jusqu’à la première pompe 20. Subsequently, the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it to the first heat exchanger 11 where the heat exchange takes place between the heat transfer fluid and the flow of outside air. 8 which dissipates the heat from the heat transfer fluid, then to the second heat exchanger 12 where the heat exchange also takes place between the heat transfer fluid and the outside air flow 8. At the outlet of the second heat exchanger 12, the fractions of heat transfer fluid come together and circulate to the first pump 20.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19, et la deuxième vanne trois voies 40, en cas de température ambiante élevée, dirige le fluide caloporteur vers le quatrième échangeur thermique 14 afin de dissiper les calories du fluide caloporteur grâce au fluide réfrigérant détendu tel que décrit précédemment. At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19, and the second three-way valve 40, in the event of high ambient temperature, directs the heat transfer fluid to the fourth heat exchanger 14 in order to dissipate the calories of the heat transfer fluid thanks to the coolant expanded as described previously.
En cas de température ambiante modérée, le deuxième vanne trois voies 40 dirige le fluide caloporteur vers le cinquième échangeur thermique 27 afin que les calories du fluide caloporteur puissent être dissipées de manière passive par le flux d’air extérieur 8. In case of moderate ambient temperature, the second three-way valve 40 directs the heat transfer fluid to the fifth heat exchanger 27 so that the calories of the heat transfer fluid can be passively dissipated by the flow of outside air 8.
Enfin, au niveau du troisième circuit de fluide caloporteur 28, ce dernier est mis en circulation grâce à la troisième pompe 29, et traverse le septième échangeur thermique 31 en récupérant les calories du fluide réfrigérant à haute pression. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la troisième vanne trois voies 42. Le chauffage de l’habitacle n’étant pas demandé, le fluide caloporteur est donc dirigé vers le huitième échangeur thermique 32 pour que les calories récupérées lors de l’échange de chaleur effectué au sein du septième échangeur thermique 31 soient dissipées par le flux d’air extérieur 8 au sein du huitième échangeur thermique 32. En sortie de ce dernier, le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à rejoindre la troisième pompe 29. Finally, at the level of the third heat transfer fluid circuit 28, the latter is put into circulation thanks to the third pump 29, and passes through the seventh heat exchanger 31 by recovering the calories of the high pressure refrigerant fluid. The heat transfer fluid then circulates to the third three-way valve 42. The heating of the passenger compartment not being requested, the heat transfer fluid is therefore directed towards the eighth heat exchanger 32 so that the calories recovered during the heat exchange carried out within the seventh heat exchanger 31 are dissipated by the flow of outside air 8 within the eighth heat exchanger 32. outlet of the latter, the heat transfer fluid then circulates until it reaches the third pump 29.
La figure 10 représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique 1. Les objectifs du mode de chauffage de l’habitacle sont identiques à ce qui a été décrit à la figure 3. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont ouvertes, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 est fermée. FIG. 10 represents the circulation of the refrigerant fluid and of the heat transfer fluid according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle within the third embodiment of the heat treatment system 1. The objectives of the passenger compartment heating mode are identical to what has been described in Figure 3. At the refrigerant circuit 2, the first two-way valve 34 and the third two-way valve 36 are open, while the second two-way valve 35 is closed.
Le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4 et circule à haute pression jusqu’à traverser le septième échangeur thermique 31 où il y est partiellement condensé. En sortie du septième échangeur thermique 31, le fluide réfrigérant circule jusqu’au dispositif de détente 24. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse ainsi le deuxième échangeur de chaleur 7, puis le premier échangeur de chaleur 6, dans cet ordre, contrairement au mode de refroidissement de l’habitacle où la circulation se fait en sens inverse. Le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6 font ici office d’évaporateurs, le flux d’air extérieur 8 réchauffant le fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6. The refrigerant fluid is circulated within the refrigerant fluid circuit 2 thanks to the compression device 4 and circulates at high pressure until it crosses the seventh heat exchanger 31 where it is partially condensed there. At the outlet of the seventh heat exchanger 31, the refrigerant fluid circulates as far as the expansion device 24. The refrigerant fluid is thus expanded and thus passes through the second heat exchanger 7, then the first heat exchanger 6, in this order, unlike the passenger compartment cooling mode where circulation is in the opposite direction. The second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6 here act as evaporators, the outside air flow 8 heating the refrigerant fluid by crossing the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6.
En sortie du premier échangeur de chaleur 6, le fluide réfrigérant circule jusqu’au troisième échangeur thermique 13 où s’opère un échange de chaleur avec le fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15. Le fluide réfrigérant capte ainsi les calories du fluide caloporteur qui ont été récupérées lors du refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17. Par la suite, le fluide réfrigérant rejoint le dispositif d’accumulation 5 qui retient une potentielle fraction liquide du fluide réfrigérant, puis rejoint le dispositif de compression 4 afin d’être de nouveau compressé. At the outlet of the first heat exchanger 6, the refrigerant fluid circulates as far as the third heat exchanger 13 where a heat exchange takes place with the heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit 15. The refrigerant fluid thus captures the calories heat transfer fluid which have been recovered during the cooling of the electric motor 16 and the electronic control module 17. Subsequently, the refrigerant fluid joins the accumulation device 5 which retains a potential liquid fraction of the refrigerant, then joins the compression device 4 in order to be compressed again.
Le fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur 15 est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Les calories sont ensuite dissipées via le troisième échangeur thermique 13 tel que cela a été décrit précédemment. The heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit 15 is circulated by the first pump 20 then recovers the calories released by the electric motor 16 and by the electronic control module 17. The calories are then dissipated via the third heat exchanger 13 as that was previously described.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci directement vers la première pompe 20, la dissipation des calories s’effectuant au niveau du troisième échangeur thermique 13 étant suffisante pour ne pas avoir à faire circuler le fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12. Subsequently, the heat transfer fluid circulates to the first three-way valve 38 which completely redirects it directly to the first pump 20, the dissipation of calories taking place at the level of the third heat exchanger 13 being sufficient not to have to circulate the heat transfer fluid within the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 et traverse le quatrième échangeur thermique 14 sans opération d’échange de chaleur, la température ambiante étant suffisamment basse pour dissiper naturellement les calories du fluide caloporteur récupérées au niveau de l’élément de stockage électrique 19. Pour cette même raison, il n’est pas nécessaire pour la deuxième vanne trois voies 40 de diriger le fluide caloporteur vers le cinquième échangeur thermique 27.At the level of the second heat transfer fluid circuit 18, the latter is put into circulation thanks to the second pump 21, recovers the calories from the electrical storage element 19 and passes through the fourth heat exchanger 14 without a heat exchange operation, the ambient temperature being low enough to naturally dissipate the calories of the heat transfer fluid recovered at the electrical storage element 19. For this same reason, it is not necessary for the second three-way valve 40 to direct the heat transfer fluid towards the fifth heat exchanger 27.
Enfin, au niveau du troisième circuit de fluide caloporteur 28, ce dernier est mis en circulation grâce à la troisième pompe 29, et traverse le septième échangeur thermique 31 en récupérant les calories du fluide réfrigérant à haute pression. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la troisième vanne trois voies 42 qui le dirige vers l’élément de chauffage électrique 43 pour une éventuelle hausse de température supplémentaire, puis vers le sixième échangeur thermique 30. En traversant le sixième échangeur thermique 30, le fluide caloporteur réchauffe le flux d’air intérieur 10 qui est ensuite envoyé vers l’habitacle du véhicule. En sortie du sixième échangeur thermique 30, le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à rejoindre la troisième pompe 29. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Finally, at the level of the third heat transfer fluid circuit 28, the latter is put into circulation thanks to the third pump 29, and passes through the seventh heat exchanger 31 by recovering the calories of the high pressure refrigerant fluid. The heat transfer fluid then circulates to the third three-way valve 42 which directs it to the electric heating element 43 for a possible additional temperature rise, then to the sixth heat exchanger 30. By crossing the sixth heat exchanger 30, the heat transfer fluid heats the interior air flow 10 which is then sent to the passenger compartment of the vehicle. At the output of the sixth heat exchanger 30, the heat transfer fluid then circulates until it reaches the third pump 29. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un système de traitement thermique comprenant au moins quatre couches d’échanges de chaleur disposées en face avant du véhicule. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un système de traitement thermique conforme à l’invention. The invention, as it has just been described, achieves the goal it had set itself, and makes it possible to propose a heat treatment system comprising at least four heat exchange layers arranged on the front face of the vehicle. Variants not described here could be implemented without departing from the context of the invention, provided that, in accordance with the invention, they comprise a heat treatment system in accordance with the invention.

Claims

36 36
REVENDICATIONS
1- Système de traitement thermique (i) d’un véhicule, comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant (2) et au moins un circuit de fluide caloporteur (15, 18), le circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant au moins un dispositif de compression (4), un premier échangeur de chaleur (6) et un deuxième échangeur de chaleur (7), lesdits échangeurs de chaleur étant configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (8) à un habitacle du véhicule qui traverse lesdits échangeurs de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant en outre un troisième échangeur de chaleur (9) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur (10) destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule, le circuit de fluide caloporteur (15, 18) comprenant au moins un premier échangeur thermique (11) et au moins un deuxième échangeur thermique (12) configurés pour opérer un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (8), caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur (6), le deuxième échangeur de chaleur (7), le premier échangeur thermique (11) et le deuxième échangeur thermique (12) sont au moins partiellement superposés les uns par rapport aux autres le long d’une direction parallèle au flux d’air extérieur (8), formant au moins quatre couches d’échanges de chaleur, les couches d’échange de chaleur étant agencées de manière à réaliser une alternance entre une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs de chaleur du circuit de fluide réfrigérant (2) et une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs thermiques du circuit de fluide caloporteur (15, 18). 1- Heat treatment system (i) of a vehicle, comprising at least one coolant circuit (2) and at least one coolant circuit (15, 18), the coolant circuit (2) comprising at least a compression device (4), a first heat exchanger (6) and a second heat exchanger (7), said heat exchangers being configured to operate a heat exchange between the refrigerant fluid and an external air flow ( 8) to a passenger compartment of the vehicle which passes through said heat exchangers, the refrigerant circuit (2) further comprising a third heat exchanger (9) configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and an air flow interior (10) intended to be sent into the passenger compartment of the vehicle, the heat transfer fluid circuit (15, 18) comprising at least one first heat exchanger (11) and at least one second heat exchanger (12) configured to effect an exchange of heat between a flu ide heat carrier and the external air flow (8), characterized in that the first heat exchanger (6), the second heat exchanger (7), the first heat exchanger (11) and the second heat exchanger (12) are at least partially superimposed with respect to each other along a direction parallel to the external airflow (8), forming at least four heat exchange layers, the heat exchange layers being arranged in such a way alternating between a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the refrigerant circuit (2) and a heat exchange layer formed by at least one of the heat exchangers of the heat transfer fluid circuit (15, 18).
2- Système de traitement thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel le premier échangeur de chaleur (6) est disposé en amont du premier échangeur thermique (11) et en aval du deuxième échangeur thermique (12) par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur (8), le deuxième échangeur de chaleur (7) étant disposé en amont du deuxième échangeur thermique (12) par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur (8). 2- heat treatment system (1) according to claim 1, wherein the first heat exchanger (6) is arranged upstream of the first heat exchanger (11) and downstream of the second heat exchanger (12) with respect to the direction of circulation of the flow of outside air (8), the second heat exchanger (7) being arranged upstream of the second heat exchanger (12) with respect to the direction of circulation of the flow of outside air (8).
3- Système de traitement thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, comprenant un premier circuit de fluide caloporteur (15) configuré pour 37 traiter thermiquement au moins un moteur électrique (16) du véhicule et/ou au moins un module électronique de commande (17) du moteur électrique (16), et un deuxième circuit de fluide caloporteur (18) configuré pour traiter thermiquement un élément de stockage électrique (19) du véhicule. 3- heat treatment system (1) according to claim 1 or 2, comprising a first heat transfer fluid circuit (15) configured to 37 to heat treat at least one electric motor (16) of the vehicle and/or at least one electronic control module (17) of the electric motor (16), and a second heat transfer fluid circuit (18) configured to heat treat an element of electrical storage (19) of the vehicle.
4- Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier circuit de fluide caloporteur (15) comprend une première pompe (20), le premier échangeur thermique (11), le deuxième échangeur thermique (12) et un troisième échangeur thermique (13) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. 4- heat treatment system (1) according to the preceding claim, wherein the first coolant circuit (15) comprises a first pump (20), the first heat exchanger (11), the second heat exchanger (12) and a third heat exchanger (13) configured to operate a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
5- Système de traitement thermique (1) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le deuxième circuit de fluide caloporteur (18) comprend une deuxième pompe (21) et un quatrième échangeur thermique (14) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. 5- heat treatment system (1) according to claim 3 or 4, wherein the second heat transfer fluid circuit (18) comprises a second pump (21) and a fourth heat exchanger (14) configured to effect a heat exchange between the refrigerant and the heat transfer fluid.
6- Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (2) est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur (6) et le deuxième échangeur de chaleur (7), selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant (2) est exploité selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule. 6- heat treatment system (1) according to any one of the preceding claims, wherein the refrigerant circuit (2) is configured so that the refrigerant passes through the first heat exchanger (6) and the second heat exchanger (7), according to this order, when the refrigerant circuit (2) is operated according to a cooling mode of the vehicle interior.
7- Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (2) est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur (7) et le premier échangeur de chaleur (6), selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant (2) est exploité selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule. 7- thermal treatment system (1) according to any one of the preceding claims, in which the refrigerant circuit (2) is configured so that the refrigerant passes through the second heat exchanger (7) and the first heat exchanger (6), according to this order, when the refrigerant circuit (2) is operated according to a heating mode of the vehicle interior.
8- Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième circuit de fluide caloporteur (18) comprend un cinquième échangeur thermique (27) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (8). 9- Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le cinquième échangeur thermique (27) est agencé en amont du deuxième échangeur de chaleur (7) par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur (8) de manière à former une couche d’échange de chaleur supplémentaire. 8- heat treatment system (1) according to any one of the preceding claims, wherein the second heat transfer fluid circuit (18) comprises a fifth heat exchanger (27) configured to effect a heat exchange between the heat transfer fluid and the external air flow (8). 9- heat treatment system (1) according to the preceding claim, wherein the fifth heat exchanger (27) is arranged upstream of the second heat exchanger (7) with respect to the direction of circulation of the flow of outside air (8) so as to form an additional heat exchange layer.
10- Système de traitement thermique (1) selon la revendication 8, dans lequel le cinquième échangeur thermique (27) est agencé de manière à partager la même couche d’échange de chaleur que celle du deuxième échangeur thermique (12). 10. Heat treatment system (1) according to claim 8, wherein the fifth heat exchanger (27) is arranged to share the same heat exchange layer as that of the second heat exchanger (12).
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