WO2023175007A1 - Module de distribution de fluide réfrigérant - Google Patents

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WO2023175007A1
WO2023175007A1 PCT/EP2023/056615 EP2023056615W WO2023175007A1 WO 2023175007 A1 WO2023175007 A1 WO 2023175007A1 EP 2023056615 W EP2023056615 W EP 2023056615W WO 2023175007 A1 WO2023175007 A1 WO 2023175007A1
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WO
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channel
outlet
heat exchanger
refrigerant fluid
elementary block
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/056615
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Inventor
Rody El Chammas
Stéphane Pernet
Patricia Gardie
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems.
  • thermal conditioning systems can in particular be fitted to a motor vehicle.
  • These systems make it possible to achieve thermal regulation of different parts of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery in the case of an electric-powered vehicle.
  • Heat exchanges are managed mainly by the compression and expansion of a refrigerant fluid within several heat exchangers forming part of a closed circulation circuit.
  • Thermal conditioning systems generally include a high number of heat exchangers and actuators to manage the flow and pressure of refrigerant circulating in the different heat exchangers.
  • various sensors are integrated to measure the physical properties of the refrigerant fluid, such as pressure and temperature.
  • thermal conditioning systems that are easier to integrate into a small space, and have improved thermal performance.
  • the present invention proposes a refrigerant distribution module, comprising:
  • first refrigerant circulation channel connecting a first inlet and a first outlet
  • second circulation channel connecting a second outlet and a first connection zone arranged on the first channel between the first inlet and the first outlet, the second circulation channel comprising a first stop valve
  • a fourth circulation channel connecting a second connection zone arranged on the second channel between the first stop valve and the second outlet, and a third connection zone arranged on the third channel between the second inlet and the second valve stop, the fourth channel comprising a unidirectional valve configured to authorize a circulation of refrigerant fluid from the third connection zone towards the second connection zone, the valve also being configured to prohibit a circulation of refrigerant fluid from the second connection zone towards the third connection area,
  • the refrigerant distribution module comprises a plurality of elementary blocks assembled together.
  • the refrigerant distribution module is a single-piece assembly.
  • the refrigerant distribution module can be produced in a single elementary block.
  • the refrigerant distribution module allows most of the inputs/outputs to be grouped into a compact unit. Additionally, the main valves are also grouped in the module. The proposed distribution module is thus easier to implement. In addition, the refrigerant distribution module can thus be made from standardized components. When a distribution module must be developed by a new application, only certain elementary blocks can be modified, and the other elementary blocks can be reused. This approach allows new applications to be developed by limiting the necessary development activities.
  • each fluid circulation channel is formed by an internal recess of at least one elementary block.
  • the refrigerant circulation channels are thus integrated inside the structure of the distribution module.
  • the module does not have any protruding pipes or hoses, or at least has a very small number of them.
  • the space occupied is reduced, and assembly is made easier.
  • the circulation channels can be made by simple processes, such as machining.
  • the refrigerant distribution module is capable of being integrated into a thermal conditioning system of a motor vehicle.
  • the one-way valve is a passive valve.
  • the one-way valve is for example a non-return valve.
  • the first shut-off valve is an electrically operated valve.
  • the second shut-off valve is an electrically operated valve.
  • the first inlet is configured to receive refrigerant at high pressure.
  • the second inlet is configured to receive refrigerant fluid at the outlet of a first heat exchanger configured to operate selectively as an evaporator or condenser.
  • the third inlet is configured to receive refrigerant fluid at low pressure at the outlet of a second heat exchanger configured to operate as an evaporator.
  • the first outlet is configured to supply refrigerant fluid to a first expansion device disposed upstream of the first heat exchanger.
  • the second outlet is configured to supply refrigerant fluid to a second expansion device disposed upstream of the second heat exchanger.
  • the third outlet is configured to supply refrigerant fluid to a refrigerant compression device.
  • Each elementary block is rigid. [24] Each elementary block is metallic.
  • An elementary block can be assembled to another elementary block using a quarter-turn system.
  • each elementary block has a polygonal cross section.
  • Each elementary block is thus compact and can be easily produced by a variety of manufacturing processes.
  • the cross section is for example square.
  • the elementary block comprises six parallel plane surfaces two by two.
  • the elementary block is preferably of parallelepiped shape.
  • the elementary block can have the shape of a rectangular parallelepiped.
  • an elementary block is in contact with at least one other elementary block via complementary faces.
  • each elementary block is a contact with at least one other elementary block.
  • the first channel is formed by an internal recess made in a first elementary block.
  • the second channel is formed by an internal recess made in the first elementary block.
  • the first channel comprises two cylindrical portions extending along respective intersecting axes.
  • the first channel extends between a first face of the first elementary block and a second face of the first elementary block.
  • the first face and the second face have two adjacent faces of the first elementary block.
  • the internal recess forming the first channel opens onto a flat surface of the first elementary block.
  • the first stop valve is arranged partly projecting from one face of the first elementary block and partly inside the first elementary block.
  • the first stop valve is for example arranged partly projecting from an axial face of the first elementary block.
  • the second channel comprises a cylindrical portion.
  • the cylindrical portion of the second channel extends along an axis intersecting with the axes of the two cylindrical portions of the first channel.
  • the axis of the cylindrical portion of the second channel is for example perpendicular to the axes of the two cylindrical portions of the first channel.
  • the first cylindrical portion of the first channel, the second cylindrical portion of the first channel and the second cylindrical portion of the second channel open into a first cylindrical chamber of the first elementary block.
  • the first stop valve is arranged partly in the first cylindrical chamber of the first elementary block.
  • the third channel is formed in part by an internal recess made in the first elementary block.
  • the fourth channel is formed by an internal recess made in the first elementary block.
  • the fourth channel opens into a second cylindrical chamber of the first elementary block.
  • the fourth channel is rectilinear.
  • the one-way valve is entirely contained within the fourth channel.
  • the one-way valve is thus completely integrated inside the distribution module.
  • the presence of the one-way valve does not increase the size of the module nor the assembly time of the module in a thermal conditioning system.
  • the third channel opens into the second cylindrical chamber of the first elementary block.
  • the second stop valve is arranged partly projecting from one face of the first elementary block and partly inside the first elementary block.
  • the second stop valve is for example arranged partly projecting from a side face of the first elementary block.
  • the second stop valve is arranged partly in the second cylindrical chamber of the first elementary block.
  • the first cylindrical chamber and the second cylindrical chamber extend along parallel axes.
  • the third channel is formed in part by an internal recess made in a second elementary block.
  • the first elementary block and the second elementary block extend in transverse directions.
  • the fifth channel is formed by an internal recess made in the second elementary block.
  • the fifth channel is rectilinear.
  • the first channel, the second channel, and the fourth channel are formed by an internal recess made in a first elementary block, and the third channel is formed in part by an internal recess made in the first elementary block.
  • the third channel is formed in part by an internal recess made in a second elementary block and the fifth channel is formed by an internal recess made in the second elementary block.
  • the refrigerant distribution module comprises:
  • the distribution module thus also makes it possible to supply refrigerant fluid to a second heat exchanger.
  • the sixth channel is formed by an internal recess made in a third elementary block.
  • the first elementary block and the third elementary block extend in transverse directions.
  • the first elementary block, the second elementary block and the third elementary block form a plane.
  • the sixth channel is rectilinear.
  • the second trigger device is fixed to the third elementary block.
  • the refrigerant distribution module comprises:
  • a seventh channel connecting a fifth connection zone arranged on the sixth channel and a fifth outlet, a third expansion device being arranged on the seventh channel.
  • the fifth connection zone is arranged on the sixth channel between the fifth connection zone and the second expansion device.
  • the distribution module thus also makes it possible to supply refrigerant fluid to a third heat exchanger.
  • the seventh channel is formed by an internal recess made in the third elementary block.
  • the seventh channel is rectilinear. [85] The sixth channel and the seventh channel are coaxial. The sixth channel and the seventh channel are an extension of each other.
  • the sixth channel and the seventh channel can thus be produced jointly by the same operation, for example by a machining operation.
  • the third trigger device is fixed to the third elementary block.
  • the second expansion device and the third expansion device are arranged on the same face of the third elementary block.
  • the refrigerant distribution module comprises: - an eighth refrigerant circulation channel connecting a fourth inlet configured to receive refrigerant fluid at low pressure at the outlet of a third heat exchanger and a sixth connection zone arranged on the fifth channel.
  • the eighth channel is formed in part by an internal recess made in the second elementary block.
  • the eighth channel is rectilinear.
  • the fifth channel and the eighth channel are coaxial.
  • the fifth channel and the eighth channel are an extension of each other.
  • the fifth channel and the eighth channel can thus be produced jointly by the same operation, for example by a machining operation.
  • this configuration minimizes pressure losses and therefore improves thermodynamic performance.
  • the third input, the fourth input and the third output are arranged on the same face of the second elementary block.
  • the second elementary block is configured to receive a refrigerant temperature sensor.
  • the second elementary block is configured to receive a refrigerant pressure sensor.
  • the distribution module thus includes, in addition to the refrigerant fluid circulation channels and the main actuators, the main sensors make it possible to characterize the thermodynamic state of the refrigerant fluid.
  • the temperature sensor is configured to measure the temperature of the refrigerant circulating between the third inlet and the sixth connection zone.
  • the pressure sensor is configured to measure the temperature of the refrigerant circulating between the third inlet and the sixth connection zone.
  • the refrigerant distribution module comprises:
  • the first expansion device making it possible to supply refrigerant fluid to the first heat exchanger, can thus be integrated into the distribution module.
  • the ninth channel is formed by an internal recess made in a fourth elementary block.
  • the refrigerant distribution module comprises an internal heat exchanger configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid downstream of the first refrigerant outlet and the refrigerant fluid at low pressure at the outlet of the second valve and upstream of the fourth connection zone.
  • the internal heat exchanger includes two concentric fluid circulation conduits, the conduit configured to circulate the low-pressure refrigerant fluid being disposed within the conduit configured to circulate the high-pressure refrigerant fluid.
  • a tube connects the first outlet and a high pressure inlet of the internal heat exchanger.
  • the refrigerant distribution module comprises an internal heat exchanger configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid upstream of the first refrigerant fluid inlet and the refrigerant fluid at low pressure at the outlet of the second valve and upstream of the fourth connection zone.
  • a tube connects a high pressure outlet of the internal heat exchanger and the first inlet.
  • the internal heat exchanger connects the first elementary block to the second elementary block.
  • An internal heat exchanger can thus be integrated in a very compact manner. In addition, this compactness limits thermal losses.
  • the internal heat exchanger forms a fifth elementary block.
  • the first elementary block and the second elementary block are, as a variant of the invention, merged into a single block and thus constitute only a single elementary block produced in one piece, for example by machining.
  • the first elementary block and the third elementary block are, as a variant of the invention, merged into a single block and thus constitute only a single elementary block produced in one piece, for example by machining.
  • the first elementary block and the fourth elementary block are, as a variant of the invention, merged into a single block and thus constitute only a single elementary block produced in one piece, for example by machining.
  • the second elementary block and the third elementary block are, as a variant of the invention, merged into a single block and thus constitute only a single elementary block produced in one piece, for example by machining.
  • the first elementary block, the second elementary block and the third elementary block are, as a variant of the invention, merged into a single block and thus constitute only a single elementary block produced in one piece, for example by machining.
  • the first elementary block, the second elementary block, the third elementary block and the fourth elementary block are, as a variant of the invention, merged into a single block and thus constitute only a single so-called monoblock block made of in one piece, for example by machining.
  • the invention also relates to a thermal conditioning system comprising:
  • a first heat exchanger configured to operate selectively as an evaporator or condenser
  • an outlet of the condenser is connected to the first inlet
  • an outlet of the first heat exchanger is connected to the second inlet
  • an outlet of the second heat exchanger is connected to the third inlet
  • an outlet of the third heat exchanger is connected at the fourth inlet
  • the first outlet is connected to an inlet of the first heat exchanger
  • the second outlet is connected to an inlet of the second heat exchanger
  • the third outlet is connected to the inlet of the compression device, and in which the outlet of the compression device is connected to an inlet of the condenser.
  • the thermal conditioning system can be fitted to a motor vehicle.
  • the fluid distribution module thus makes it possible to supply three heat exchangers of a thermal conditioning system, and also makes it possible to manage the circulation of refrigerant fluid according to various operating modes.
  • the first heat exchanger is configured to exchange heat with a flow of air outside a passenger compartment of the vehicle.
  • the second heat exchanger is configured to exchange heat with a flow of air inside a passenger compartment of the vehicle.
  • the third heat exchanger is configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of the vehicle.
  • the element of the electric traction chain can be an electrical energy storage battery.
  • the element of the electric traction chain can be an electronic module for controlling an electric traction motor of the vehicle.
  • the invention also relates to a thermal conditioning system, comprising:
  • a first heat exchanger configured to operate selectively as an evaporator or condenser
  • the refrigerant distribution module further comprising:
  • an eighth refrigerant circulation channel connecting a fourth inlet configured to receive low pressure refrigerant fluid at the outlet of the third heat exchanger and a sixth connection zone arranged on the fifth channel, -- a ninth channel connecting the first outlet to a sixth outlet, the first expansion device being arranged on the ninth channel, in which an outlet of the condenser is connected to the first inlet, an outlet of the first heat exchanger is connected to the second inlet, an outlet of the second heat exchanger heat is connected to the third inlet, an outlet of the third heat exchanger is connected to the fourth inlet, the second outlet is connected to an inlet of the second heat exchanger, the third outlet is connected to the inlet of the compression device, and in which the outlet of the compression device is connected to an inlet of the condenser, the fourth outlet is connected to an inlet of the second heat exchanger, the fifth outlet is connected to an inlet of the third heat exchanger, and in which the sixth outlet is connected to an inlet of the first heat exchanger.
  • the refrigerant circulation module also integrates the expansion devices associated with the three heat exchangers. The majority of components are contained in the module, which guarantees easier integration than according to the state of the art and also improved thermodynamic performance.
  • the thermal conditioning system comprises a refrigerant accumulation device arranged downstream of the condenser and upstream of the first inlet of the refrigerant circulation module.
  • the thermal conditioning system comprises a refrigerant accumulation device arranged downstream of the third outlet of the refrigerant circulation module and upstream of the inlet of the compression device.
  • FIG. 1 is a top view of a refrigerant distribution module according to a first embodiment
  • FIG. 2 is another top view of the refrigerant distribution module of Figure 1,
  • FIG. 3 is a perspective view of the refrigerant distribution module of Figure 1,
  • FIG. 4 is a detailed side view of the refrigerant distribution module of Figure 1,
  • FIG. 5 is a top view of an alternative embodiment of the refrigerant distribution module of Figures 1 to 4,
  • FIG. 6 is a top view of a refrigerant distribution module according to a second embodiment
  • FIG. 7 is a top view of a refrigerant distribution module according to a third embodiment
  • FIG. 8 is a schematic view of a thermal conditioning system integrating a distribution module according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 9 is a schematic view of a thermal conditioning system integrating a distribution module according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a schematic view of a thermal conditioning system integrating a distribution module according to the third embodiment of the invention.
  • the thermal conditioning system 100 which will be described can be fitted to a motor vehicle.
  • An electronic control unit 45 receives information from different sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant fluid.
  • the electronic control unit 45 also receives instructions issued by the occupants of the vehicle, such as for example the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic control unit 45 implements control laws allowing the control of the different actuators, in order to ensure the control of the thermal conditioning system 100 so as to ensure the instructions received.
  • a compression device 7 makes it possible to circulate a refrigerant fluid in a closed refrigerant circulation circuit.
  • the compression device 7 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device 7 comprises a suction side of the refrigerant fluid at low pressure, also called inlet 7a of the compression device, and a discharge side of the refrigerant fluid at high pressure, also called outlet 7b of the compression device.
  • the internal moving parts of the compressor 7 cause the refrigerant to pass from low pressure on the inlet side 7a to high pressure on the outlet side 7b. After expansion in one or more expansion devices, the refrigerant fluid returns to inlet 7a of compressor 7 and begins a new thermodynamic cycle.
  • Each of the expansion devices used can be an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve, or a calibrated orifice.
  • the passage section allowing the refrigerant fluid to pass can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position.
  • the control unit 45 of the system controls an electric motor which moves a mobile shutter controlling the passage section offered to the refrigerant fluid.
  • the refrigerant circulation circuit has several branches connected together. Each connection point allows the refrigerant fluid to pass into one or other of the circuit portions joining at this connection point.
  • the distribution of the refrigerant fluid between the circuit portions joining at a connection point is done by adjusting the opening or closing of the shut-off valve, anti-valve return or relaxation device included on each of the branches.
  • each connection point is a means of redirecting the refrigerant arriving at this connection point.
  • Shut-off valves and non-return valves thus make it possible to selectively direct the refrigerant fluid into the different branches of the refrigerant circuit, in order to ensure different operating modes, as will be described later.
  • the refrigerant fluid used by the refrigerant circuit is here a chemical fluid such as R1234yf.
  • Other refrigerant fluids can also be used, such as R134a, R290, or even R744.
  • the X axis corresponds to the longitudinal axis
  • the Y axis corresponds to the transverse axis
  • the Z axis corresponds to the vertical axis.
  • the longitudinal axis coincides with the longitudinal axis of the vehicle when the distribution module 50 is in its nominal installation position in the vehicle.
  • the transverse axis Y corresponds to the transverse axis of the vehicle.
  • Figure 1 shows a refrigerant distribution module 50 according to a first embodiment.
  • the refrigerant distribution module 50 is capable of being integrated into a thermal conditioning system 100 of a motor vehicle.
  • the block diagram of a thermal conditioning system 100 according to a first embodiment is shown in Figure 8. Two other embodiments are shown respectively in Figures 9 and 10.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises:
  • first channel 11 for circulating refrigerant fluid, connecting a first inlet E1 and a first outlet S1,
  • a second circulation channel 12 connecting a second outlet S2 and a first connection zone C1 arranged on the first channel 11 between the first inlet E1 and the first outlet S1, the second circulation channel 12 comprising a first stop valve 5 ,
  • a fourth circulation channel 14 connecting a second connection zone C2 arranged on the second channel 12 between the first stop valve 5 and the second outlet S2, and a third connection zone C3 arranged on the third channel 13 between the second inlet E2 and the second stop valve 6,
  • the fourth channel 14 comprising a unidirectional valve 4 configured to authorize a circulation of refrigerant fluid from the third connection zone C3 towards the second connection zone C2, the valve unidirectional 4 being also configured to prohibit a circulation of refrigerant from the second connection zone C2 towards the third connection zone C3, - a fifth circulation channel 15 connecting a third inlet E3 and a fourth connection zone C4 arranged on the third channel 13 between the second stop valve 6 and the third outlet S3.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises a plurality of elementary blocks 21, 22, 23, 24, 25 assembled together.
  • the refrigerant distribution module 50 makes it possible to group most of the inputs/outputs in a compact assembly. Additionally, the main valves are also grouped in the module. The proposed distribution module is thus easier to install than when the different components are mounted independently. In addition, the refrigerant distribution module 50 can thus be made from standardized components. When a distribution module must be developed by a new application, only certain elementary blocks can be modified, and the other elementary blocks can be reused. This approach makes it possible to develop new applications by limiting the number of specific production tools required. Development and validation activities are also reduced.
  • each channel has exactly one input and one output. In other words, a channel is not branched.
  • the circuit portions arranged in parallel are formed by at least two distinct channels.
  • Each inlet of the module is a refrigerant inlet and each outlet is a refrigerant outlet.
  • the first channel 11 extends between the first input E1 and the first output S1.
  • the second channel 12 extends between the second output S2 and the first connection zone C1.
  • the third circulation channel 13 extends between the second input E2 and the third output S3.
  • the fourth channel 14 does not connect an input of the distribution module to an output of the distribution module.
  • the fourth channel 14 is an internal channel, that is to say entirely contained inside the distribution module 50.
  • the fourth channel 14 interconnects the second channel 12 and the third channel 13.
  • the fourth channel 14 of circulation extends between the second connection zone C2 arranged on the second channel 12 and the third connection zone C3 arranged on the third channel 13.
  • the fifth channel 15 extends between the third input E3 and the fourth connection zone C4 arranged on the third channel 13.
  • connection zone establishes fluid communication between two channels.
  • a connection zone is delimited by the intersection between two channels. We talk about area connection and not connection point because the fluid circulation channels are volumetric elements.
  • Each connection zone forms a tap from one channel to another channel.
  • each fluid circulation channel 1 1, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 is formed by an internal recess d 'at least one elementary block.
  • the refrigerant circulation channels are thus integrated inside the structure of the distribution module.
  • the module does not have any protruding pipes or hoses, or at least has a very small number of them.
  • the space occupied by the distribution module 50 is reduced, and its assembly is easier.
  • the fluid circulation channels can be made by simple manufacturing processes.
  • the internal recess can in particular be obtained by machining, for example by drilling.
  • the machined surface is in contact with refrigerant.
  • Figures 8 to 10 schematize in particular the fluid circulation circuit formed by different embodiments of the distribution module 50.
  • the circuit portions delimited by the different elementary blocks are surrounded by dotted lines.
  • the circuit portions contained inside the module 50 are in thick lines, and the circuit portions not contained in the module 50 are in thin lines.
  • One-way valve 4 is a passive valve.
  • the one-way valve 4 is for example a non-return valve.
  • the first stop valve 5 is an electrically controlled valve.
  • the second stop valve 6 is an electrically operated valve.
  • An electronic control unit 45 can control the opening and closing of the first stop valve 5 and the second stop valve 6.
  • the first inlet E1 is configured to receive high pressure refrigerant fluid.
  • the high pressure refrigerant fluid arriving at the first inlet E1 comes for example from a condenser 8 or from an internal heat exchanger 35.
  • the second inlet E2 is configured to receive refrigerant fluid at the outlet of a first heat exchanger 1 configured to operate selectively as an evaporator or condenser.
  • the first heat exchanger 1 operates as an evaporator
  • the second inlet E2 is supplied with refrigerant fluid at low pressure.
  • the second inlet E2 is supplied with refrigerant fluid at high pressure.
  • the third inlet E3 is configured to receive refrigerant fluid at low pressure at the outlet of a second heat exchanger 2 configured to operate as an evaporator.
  • the first outlet S1 is configured to supply refrigerant fluid to a first expansion device 31 disposed upstream of the first heat exchanger 1.
  • the second outlet S2 is configured to supply refrigerant fluid to a second expansion device 32 disposed upstream of the second heat exchanger 2.
  • the first expansion device 31 can be an electronic expansion valve.
  • the second expansion device 32 can be an electronic expansion valve.
  • the third outlet S3 is configured to supply refrigerant to a refrigerant compression device.
  • Each elementary block is rigid.
  • Each elementary block is metallic.
  • An elementary block can be assembled to another elementary block using a quarter-turn system.
  • One elementary block comprises a projecting lug, and the other elementary block comprises a helical housing for receiving the lug.
  • a seal can be inserted between two elementary blocks to prevent refrigerant leaks. The assembly between two elementary blocks is therefore easy.
  • the refrigerant distribution module can be configured in different ways to integrate with different thermal conditioning system architectures. Other methods of assembling elementary blocks together are of course possible.
  • the refrigerant distribution module 50 is a single-piece assembly.
  • the distribution module is made in a single block.
  • the distribution module is for example formed by a machined block whose holes form the different inlets/outlets and the different fluid circulation channels.
  • the various valves and expansion devices are attached to the monobloc assembly.
  • each elementary block 21, 22, 23, 24, 25 has a polygonal cross section.
  • Each elementary block is thus compact and can be easily produced by a variety of manufacturing processes.
  • an elementary block can be molded in one piece. Indeed, the geometry of each elementary block allows easy unmolding.
  • An elementary block can also be obtained by machining a massive block of material.
  • An elementary block can also be obtained by molding, with a blank of the fluid circulation channels formed by molding. The raw internal molding surfaces can then be ground in order to finalize the fluid circulation channels.
  • the cross section is for example rectangular.
  • the cross section may be square.
  • the elementary block is preferably of parallelepiped shape. In other words, the elementary block includes six parallel plane surfaces two by two. In the example illustrated, the elementary block has the shape of a rectangular parallelepiped.
  • Each elementary block 21, 22, 23, 24, 25 is in contact with at least one other elementary block.
  • Each elementary block here has the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the first channel 11 is formed by an internal recess made in a first elementary block 21.
  • the second channel 12 is formed by an internal recess made in the first elementary block 21.
  • the first elementary block 21 thus integrates the first channel 11 as well as the second channel 12.
  • the first stop valve 5 is arranged partly projecting from one face of the first elementary block 21 and partly inside the first elementary block 21 Part of the first stop valve 5 is thus arranged outside the first elementary block 21, and part is contained inside the volume defined by the exterior surfaces of the first elementary block 21. The space required to integrate the first valve 5 is thus minimized.
  • the first stop valve 5 is arranged partly projecting from an axial face 43 of the first elementary block 21.
  • FIG. 4 details the geometry of the first elementary block 21.
  • the first channel 11 comprises two cylindrical portions 51a, 51b extending along respective intersecting axes.
  • the first channel 11 extends between a first face 41 of the first elementary block 21 and a second face 42 of the first elementary block 21.
  • the first face 41 and the second face 42 are two adjacent faces of the first elementary block 21. By adjacent faces we mean two faces having an edge in common.
  • the internal recess forming the first channel 11 opens onto a flat surface of the first elementary block 21.
  • the second channel 12 comprises a cylindrical portion 52.
  • the cylindrical portion 52 of the second channel 12 extends along an axis intersecting with the axes of the two cylindrical portions 51 a, 51 b of the first channel 11.
  • the axis of the cylindrical portion 52 of the second channel 12 is perpendicular to the axes of the two cylindrical portions 51 a, 51 b of the first channel 11.
  • the first cylindrical portion 51 a of the first channel 11, the second cylindrical portion 51 b of the first channel 1 1 and the second cylindrical portion 52 of the second channel 12 open into a first cylindrical chamber 53 of the first elementary block 21.
  • the first stop valve 5 is arranged partly in the first cylindrical chamber 53 of the first elementary block 21.
  • the third channel 13 is formed in part by an internal recess made in the first elementary block 21. Part of the third channel 13 is thus contained in the first elementary block 21, and another part of the third channel is contained in a another elementary block attached to the first elementary block 21.
  • the fourth channel 14 is formed by an internal recess made in the first elementary block 21.
  • the fourth channel 14 is rectilinear.
  • the fourth channel 14 opens into a second cylindrical chamber of the first elementary block 21.
  • the second cylindrical chamber has not been shown.
  • the second cylindrical chamber may be identical to the first cylindrical chamber shown in Figure 4.
  • the third channel 13 opens into the second cylindrical chamber of the first elementary block 21.
  • the portion of third channel 13 between the second stop valve 6 and the third exit S3 is rectilinear.
  • the one-way valve 4 is entirely contained in the fourth channel 14.
  • the one-way valve 4 is thus completely integrated into the internal volume of the first elementary block 21 of the distribution module 50.
  • the presence of the one-way valve 4 does not increase or the size of the module 50 nor the assembly time of the module in a thermal conditioning system.
  • the second stop valve 6 is arranged partly projecting from one face of the first elementary block 21 and partly inside the first elementary block 21. As for the first stop valve 5, the volume necessary to receive the second valve 6 is minimized since part of it is integrated inside the first elementary block 21.
  • the second stop valve 6 is for example arranged partly projecting from a side face of the first elementary block 21.
  • the side face is perpendicular to the longitudinal axis partly in the second cylindrical chamber of the first elementary block 21.
  • the first cylindrical chamber and the second cylindrical chamber extend along parallel axes.
  • the first cylindrical chamber and the second cylindrical chamber open onto the same face 41 of the first elementary block 21.
  • the third channel 13 is formed in part by an internal recess made in a second elementary block 22.
  • the second elementary block 22 is for example parallelepiped.
  • the first elementary block 21 and the second elementary block 22 extend in transverse directions. In the example of Figures 1 to 3 as well as 5 to 7, the main axis of extension of the first elementary block 21 is parallel to the transverse axis Y and the main axis of extension of the second elementary block 22 is parallel to the longitudinal axis X.
  • main axis of extension we mean the axis defining the largest dimension of an elementary block.
  • the fifth channel 15 is formed by an internal recess made in the second elementary block 22.
  • the fifth channel 15 is rectilinear.
  • the fifth channel 15 and the portion of third channel 13 between the second valve 6 and the third outlet S3 are coaxial. This configuration makes it possible to minimize pressure losses in the low pressure part of the circuit, which makes it possible to improve the thermodynamic performance of the thermal conditioning system in which the module is integrated.
  • the fifth channel 15 and the portion of third channel 13 between the second valve 6 and the third outlet S3 are an extension of one another.
  • the first channel 1 1, the second channel 12, and the fourth channel 14 are formed by an internal recess made in a first elementary block 21, and the third channel 13 is formed in part by an internal recess made in the first elementary block 21.
  • the third channel 13 is formed in part by an internal recess made in the second elementary block 22 and the fifth channel 15 is formed by a recess internal made in the second elementary block 22.
  • the refrigerant distribution module 50 may also include a sixth channel 16 connecting the second outlet S2 to a fourth outlet S4, the second expansion device 32 being arranged on the sixth channel 16. In this configuration, the cooling module distribution 50 makes it possible to supply refrigerant fluid to a second heat exchanger.
  • the sixth channel 16 supplies the second expansion device 32 with refrigerant fluid.
  • the sixth channel 16 is formed by an internal recess made in a third elementary block 23.
  • the sixth channel 16 is rectilinear.
  • the second expansion device 32 is fixed to the third elementary block 23.
  • the first elementary block 21 and the third elementary block 23 extend in transverse directions.
  • the main axis of extension of the first elementary block 21 is parallel to the transverse axis Y and the main axis of extension of the third elementary block 23 is parallel to the longitudinal axis X.
  • the second elementary block 22 and the third elementary block 23 are thus parallel.
  • FIG. 1 represents a schematic perspective view of the distribution module 50.
  • the arrows pointing towards the module 50 illustrate the flows of refrigerant fluid entering the module.
  • the arrows pointing in the direction opposite the module illustrate the flows of refrigerant fluid leaving the distribution module 50.
  • a clearance may be present between the second elementary block 22 and the third elementary block 23, as is the case in the embodiment of Figures 6 and 7. This clearance is measured along the transverse axis Y
  • the second elementary block 22 can also be supported on the third elementary block 23, as is the case in the embodiment of Figures 1 to 3. The bulk in the transverse direction Y is thus minimized.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises a seventh channel 17 connecting a fifth connection zone C5 arranged on the sixth channel 16 and a fifth outlet S5, a third expansion device 33 being arranged on the seventh channel 17.
  • the fifth connection zone C5 is arranged on the sixth channel 16 between the fifth connection zone C5 and the second expansion device 32.
  • the distribution module 50 thus makes it possible to also supply refrigerant fluid to a third heat exchanger .
  • the seventh channel 17 supplies the third expansion device 33 with refrigerant fluid.
  • the seventh channel 17 is formed by an internal recess made in the third elementary block 23.
  • the seventh channel 17 is rectilinear.
  • the third expansion device 33 is fixed to the third elementary block 23.
  • the third expansion device 33 can be an electronic expansion valve.
  • the sixth channel 16 and the seventh channel 17 are coaxial.
  • the sixth channel 16 and the seventh channel 17 are an extension of each other.
  • the sixth channel 16 and the seventh channel 17 can thus be produced jointly by the same operation, for example by a machining operation.
  • the second expansion device 32 and the third expansion device 33 are arranged on the same face of the third elementary block 23. The bulk is thus minimized.
  • module 50 is shown with the second expansion device 32 and the third expansion device 33 in an unmounted position, separated from the third elementary block 23.
  • the second expansion device 32 and the third expansion device 33 are assembled to the third elementary block 23.
  • the second expansion device 32 and the third expansion device 33 are fixed to an auxiliary block 26 which is assembled to the third elementary block 23.
  • the auxiliary block 26 interfaces between the third block elementary 23 and the two expansion devices 32, 33.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises an eighth refrigerant circulation channel 18 connecting a fourth inlet E4 configured to receive refrigerant fluid at low pressure at the outlet of a third heat exchanger. heat 3 and a sixth connection zone C6 arranged on the fifth channel 15.
  • the eighth channel 18 is formed in part by an internal recess made in the second elementary block 22.
  • the eighth channel 18 is rectilinear.
  • the fifth channel 15 and the eighth channel 18 are coaxial.
  • the fifth channel 15 and the eighth channel 18 are an extension of each other.
  • the fifth channel 15 and the eighth channel 18 can thus be produced jointly by the same operation, for example by a machining operation.
  • this configuration minimizes pressure losses and therefore improves thermodynamic performance.
  • the second input E2, the third input E3, the fourth input E4 and the third output S3 are aligned here. We thus find successively along the longitudinal axis X: the second input E2, the third output S3, the third input E3, the fourth input E4.
  • This configuration makes it possible to reduce the pressure loss generated by the refrigerant circulation module and makes it possible to improve the thermodynamic performance of the thermal conditioning system 100 in which the refrigerant circulation module is integrated.
  • the third input E3, the fourth input E4 and the third output S3 are arranged on the same face of the second elementary block 22. Assembly is made easier, since the connections to the inputs/outputs of the second block can take place according to the same direction of insertion.
  • the opposite face is free of connections, and can therefore be a support face for fixing module 50.
  • the second elementary block 22 is configured to receive a temperature sensor 36 of the refrigerant fluid.
  • the second elementary block 22 is also configured to receive a pressure sensor 37 of the refrigerant fluid.
  • the distribution module 50 thus includes, in addition to the refrigerant fluid circulation channels and the main actuators, the main sensors make it possible to characterize the thermodynamic state of the refrigerant fluid.
  • the temperature sensor 36 is configured to measure the temperature of the refrigerant fluid circulating between the third inlet E3 and the sixth connection zone C6.
  • the pressure sensor 37 is configured to measure the temperature of the refrigerant fluid circulating between the third inlet E3 and the sixth connection zone C6.
  • a combined sensor for jointly measuring pressure and temperature can also be used.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises a ninth channel 19 connecting the first outlet S1 to a sixth outlet S6, the first expansion device 31 being arranged on the ninth channel 19.
  • the first device expansion valve 31, making it possible to supply refrigerant fluid to the first heat exchanger 1, can thus be integrated into the distribution module.
  • a first portion of the ninth channel 19 supplies the first expansion device 31 with refrigerant fluid.
  • a second portion of the ninth channel 19 receives the refrigerant fluid having passed through the first expansion device 31.
  • the ninth channel 19 makes it possible to supply the first heat exchanger 1 with refrigerant fluid at low pressure.
  • the ninth channel 19 is formed by an internal recess made in a fourth elementary block 24.
  • the fourth elementary block 24 is fixed to the first elementary block 21.
  • One face of the first elementary block 21 rests against a side face of the first elementary block 21.
  • the fourth elementary block 24 is fixed on the same lateral face of the first elementary block 21 as the second elementary block 22 and the third elementary block 23.
  • the fourth elementary block 24 is fixed on the side face of the first elementary block 21 opposite to that on which the second elementary block 22 and the third elementary block 23 are fixed. The choice of one or the other of these two configurations is made according to the space available for the installation of the distribution module 50.
  • FIG. 6 illustrates a second embodiment, in which the distribution module 50 comprises an internal heat exchanger.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises an internal heat exchanger 35 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid downstream of the first refrigerant fluid outlet S1 and the low pressure refrigerant fluid at the outlet of the refrigerant fluid.
  • the internal heat exchanger 35 comprises two concentric fluid circulation conduits 36, 37, the conduit 37 configured to circulate the refrigerant fluid at low pressure being arranged inside the conduit 36 configured to circulate the fluid high pressure refrigerant.
  • a tube 40 connects the first outlet S1 and a high pressure inlet 35a of the internal heat exchanger 35.
  • the role of the first inlet E1 and the first outlet S1 is reversed with respect to the other embodiments.
  • Figure 9 schematically illustrates the fluid circulation circuit formed by the distribution module 50 according to this second embodiment illustrated in Figure 6.
  • FIG. 7 illustrates a third embodiment, in which the distribution module 50 comprises an internal heat exchanger according to another configuration.
  • the refrigerant distribution module 50 comprises an internal heat exchanger 35 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid upstream of the first refrigerant fluid inlet E1 and the low pressure refrigerant fluid at the outlet of the refrigerant fluid.
  • FIG. 10 schematically illustrates the fluid circulation circuit formed by the distribution module 50 according to the third embodiment, illustrated in Figure 7.
  • the internal exchanger 35 is inserted between the first elementary block 21 and the second elementary block 22.
  • the internal heat exchanger 35 connects the first elementary block 21 to the second elementary block 22.
  • An internal heat exchanger can thus be integrated very compactly. In addition, this compactness limits thermal losses.
  • the internal heat exchanger 35 forms a fifth elementary block 25.
  • the fifth elementary block 25 is arranged between the first elementary block 21 and the second elementary block 22.
  • a first axial end 38 of the internal heat exchanger 35 is thus fixed to the first elementary block 21.
  • a second axial end 39 of the internal heat exchanger 35 is fixed to the second elementary block 22.
  • the fourth elementary block 24 is fixed to the fifth elementary block 35.
  • the fourth elementary block 24 is fixed to the first elementary block 21.
  • the invention also relates to a thermal conditioning system 100, comprising:
  • a compression device 7 comprising at least one input 7a and one output 7b,
  • a first heat exchanger 1 configured to operate selectively as an evaporator or condenser
  • an outlet of the condenser 8 is connected to the first inlet E1, an outlet 1b of the first heat exchanger 1 is connected to the second inlet E2, an outlet 2b of the second heat exchanger 2 is connected to the third input E3, an output 3b of the third heat exchanger 3 is connected to the fourth input E4, the first output S1 is connected to an input 1 a of the first heat exchanger 1, the second output S2 is connected to an input 2a of the second heat exchanger 2, the third output S3 is connected to the input 7a of the compression device 7, and in which the output 7b of the compression device 7 is connected to an input 8a of the condenser 8.
  • the thermal conditioning system 100 can be fitted to a motor vehicle.
  • the fluid distribution module thus makes it possible to supply three heat exchangers of a thermal conditioning system, and also makes it possible to manage the circulation of refrigerant fluid according to various operating modes.
  • the first heat exchanger 1 is here configured to exchange heat with an exterior air flow Fe to a passenger compartment of the vehicle.
  • the second heat exchanger 2 is configured to exchange heat with an interior air flow Fi to a passenger compartment of the vehicle. This exchanger thus allows the passenger compartment to be cooled.
  • the third heat exchanger 3 is configured to be thermally coupled with an element 30 of an electric traction chain of the vehicle.
  • Element 30 of the electric traction chain can for example be an electrical energy storage battery.
  • the third exchanger 3 thus makes it possible to cool the battery, in particular when the electrical power received or supplied is sufficiently high.
  • the element 30 of the electric traction chain can be an electronic module for controlling an electric traction motor of the vehicle.
  • the condenser 8 can be configured to exchange heat with an air flow Fi inside the passenger compartment of the vehicle. Condenser 8 then allows the passenger compartment to be heated by direct heating. Alternatively, the condenser 8 is configured to exchange heat with a heat transfer liquid circulating in a closed circuit.
  • the heat transfer liquid circuit includes a heat exchanger configured to exchange heat with an air flow Fi inside the vehicle passenger compartment. The heating of the passenger compartment is then called indirect.
  • the invention also relates to a thermal conditioning system 100, comprising:
  • a compression device 7 comprising at least one input 7a and one output 7b,
  • a first heat exchanger 1 configured to operate selectively as an evaporator or condenser
  • the refrigerant fluid distribution module 50 further comprising:
  • an eighth channel 18 for circulating refrigerant fluid connecting a fourth inlet E4 configured to receive refrigerant fluid at low pressure at the outlet of the third heat exchanger 3 and a sixth connection zone C6 arranged on the fifth channel 15,
  • This variant differs from the previous variant in that the refrigerant circulation module 50 additionally integrates the expansion devices 31, 32, 33 associated with the three heat exchangers 1, 2, 3. The majority of components are contained in module 50, which guarantees easier integration than according to the state of the art. In addition, the thermodynamic performance of the thermal conditioning system 100 is improved thanks to the distribution module 50.
  • the thermal conditioning system 100 can operate selectively in various operating modes, such as in particular a heat pump mode, a passenger compartment cooling mode, and a traction chain cooling mode.
  • the high pressure refrigerant fluid is condensed in the condenser 8, is expanded in the first expansion device 31 and is evaporated in the first heat exchanger 1, taking heat from the flow of outside air Fe.
  • the other heat exchangers do not carry refrigerant fluid.
  • the high pressure refrigerant fluid is condensed in the first exchanger 1, then expanded in the second expansion device 32 and evaporated in the second heat exchanger 2, taking off heat to the interior air flow Fi.
  • the second stop valve 6 is in the closed position, so that the refrigerant fluid coming from the first exchanger 1 circulates in the fourth channel 14 then in the part of the second channel 12 located downstream of the second connection zone C2.
  • the third exchanger 3 does not carry refrigerant fluid.
  • the circulation of the refrigerant fluid differs from that of the passenger compartment cooling mode in that the refrigerant fluid circulates in the third expansion device 33 then in the third exchanger 3.
  • the second exchanger 2 does not carry refrigerant fluid.
  • Many other modes of operation are possible. For example, by leaving a flow of refrigerant in parallel in the second exchanger 2 and the third exchanger 3, joint cooling of the passenger compartment and the traction chain is obtained.
  • the thermal conditioning system 100 also comprises a refrigerant fluid accumulation device 9 disposed downstream of the condenser 8 and upstream of the first inlet E1 of the refrigerant circulation module.
  • the accumulation device 9 here is a desiccant bottle.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a refrigerant fluid accumulation device 9 disposed downstream of the third outlet S3 of the refrigerant circulation module and upstream of the inlet of the cooling device. compression.
  • the accumulation device 9 is in this case an accumulator.
  • the third output S3 is connected to the input 7a of the compression device 7 with the accumulator placed between the third output S3 and the input 7a.
  • the third output S3 of the fluid distribution module 50 is connected to the input of the accumulator, and the output of the accumulator is connected to the input 7a of the compression device 7.

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Abstract

L'invention concerne un module de distribution (50) de fluide réfrigérant, comportant: - un premier canal (11) de circulation de fluide réfrigérant, reliant une première entrée (E1) et une première sortie (S1), - un deuxième canal (12) de circulation reliant une deuxième sortie (S2) et le premier canal (11), le deuxième canal (12) comportant une première vanne d'arrêt (5), - un troisième canal (13) de circulation reliant une deuxième entrée (E2) et une troisième sortie (S3), le troisième canal (13) comportant une deuxième vanne d'arrêt (6), - un quatrième canal (14) de circulation reliant le deuxième canal (12) et le troisième canal (13) entre la deuxième entrée (E2) et la deuxième vanne d'arrêt (6), le quatrième canal (14) comportant une vanne unidirectionnelle (4) configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du troisième canal (13) vers le deuxième canal (12) et pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du deuxième canal (12) vers le troisième canal (13), - un cinquième canal (15) de circulation reliant une troisième entrée (E3) et le troisième canal (13) entre la deuxième vanne d'arrêt (6) et la troisième sortie (S3).

Description

MODULE DE DISTRIBUTION DE FLUIDE RÉFRIGÉRANT
Domaine technique
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes de conditionnement thermique peuvent notamment équiper un véhicule automobile. Ces systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel que l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur faisant partie d’un circuit fermé de circulation.
Technique antérieure
[2] Les systèmes de conditionnement thermiques comportent généralement un nombre élevé d’échangeurs de chaleur et d’actionneurs permettant de gérer le débit et la pression de fluide réfrigérant circulant dans les différents échangeurs de chaleur. De plus, divers capteurs sont intégrés afin de mesurer les propriétés physiques du fluide réfrigérant, telles la pression et la température.
[3] Un grand nombre de composants, tels que des vannes d’arrêts, des dispositifs de détentes, ainsi que les différents échangeurs de chaleur, doivent ainsi être reliés les unes aux autres par un ensemble de canalisations dans lesquelles circule le fluide réfrigérant. L’espace disponible pour recevoir ces différents composants étant limité, l’intégration de l’ensemble des composants peut être problématique. Lorsqu’un cheminement tortueux des canalisations dans lesquelles circule le fluide réfrigérant doit être réalisé, une dégradation des performances thermodynamiques est obtenue. De plus, le montage des différents composants et organes peut être délicat, et la vérification de la conformité du montage réalisé peut être longue.
[4] Pour au moins ces raisons, il est souhaitable de disposer de systèmes de conditionnement thermique plus faciles à intégrer dans un espace restreint, et présentant des performances thermiques améliorées.
Résumé
[5] Pour cela, la présente invention propose un module de distribution de fluide réfrigérant, comportant :
- un premier canal de circulation de fluide réfrigérant, reliant une première entrée et une première sortie, - un deuxième canal de circulation reliant une deuxième sortie et une première zone de connexion disposée sur le premier canal entre la première entrée et la première sortie, le deuxième canal de circulation comportant une première vanne d’arrêt,
- un troisième canal de circulation reliant une deuxième entrée et une troisième sortie, le troisième canal comportant une deuxième vanne d’arrêt,
- un quatrième canal de circulation reliant une deuxième zone de connexion disposée sur le deuxième canal entre la première vanne d’arrêt et la deuxième sortie, et une troisième zone de connexion disposée sur le troisième canal entre la deuxième entrée et la deuxième vanne d’arrêt, le quatrième canal comportant une vanne unidirectionnelle configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant de la troisième zone de connexion vers la deuxième zone de connexion, la vanne étant également configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant de la deuxième zone de connexion vers la troisième zone de connexion,
- un cinquième canal de circulation reliant une troisième entrée et une quatrième zone de connexion disposée sur le troisième canal entre la deuxième vanne d’arrêt et la troisième sortie.
[6] De préférence, le module de distribution de fluide réfrigérant comprend une pluralité de blocs élémentaires assemblés ensemble.
[7] Selon un autre mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant est un ensemble monobloc. Autrement dit, le module de distribution de fluide réfrigérant peut être réalisé en un seul bloc élémentaire.
[8] Le module de distribution de fluide réfrigérant permet de regrouper la plupart des entrées/sorties dans un ensemble compact. De plus, les principales vannes sont également regroupées dans le module. Le module de distribution proposé est ainsi plus facile à implanter. De plus, le module de distribution de fluide réfrigérant peut ainsi être réalisé à partir de composants standardisés. Lorsqu’un module de distribution doit être développé par une nouvelle application, seuls certains blocs élémentaires peuvent être modifiés, et les autres blocs élémentaires peuvent être réutilisés. Cette approche permet de développer de nouvelles applications en limitant les activités de développement nécessaires.
[9] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [10] Selon un mode de réalisation du module de distribution de fluide réfrigérant, chaque canal de circulation de fluide est formé par un évidement interne d’au moins un bloc élémentaire.
[11] Les canaux de circulation de fluide réfrigérant sont ainsi intégrés à l’intérieur de la structure du module de distribution. Le module ne comporte pas de tuyaux ou durites saillantes, ou au moins en comporte un nombre très réduit. L’espace occupé est réduit, et le montage est facilité. De plus, les canaux de circulation peuvent être réalisés par des procédés simples, comme un usinage.
[12] Le module de distribution de fluide réfrigérant est apte à être intégré dans un système de conditionnement thermique d’un véhicule automobile.
[13] La vanne unidirectionnelle est une vanne passive.
[14] La vanne unidirectionnelle est par exemple un clapet anti-retour.
[15] La première vanne d’arrêt est une vanne à commande électrique.
[16] La deuxième vanne d’arrêt est une vanne à commande électrique.
[17] Selon un aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la première entrée est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à haute pression.
[18] Selon un autre aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la deuxième entrée est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant en sortie d’un premier échangeur de chaleur configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur.
[19] Selon un autre aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la troisième entrée est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie d’un deuxième échangeur de chaleur configuré pour fonctionner en évaporateur.
[20] Selon encore un autre aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la première sortie est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un premier dispositif de détente disposé en amont du premier échangeur de chaleur.
[21] Selon un autre aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la deuxième sortie est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur.
[22] Selon un autre aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la troisième sortie est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un dispositif de compression du fluide réfrigérant.
[23] Chaque bloc élémentaire est rigide. [24] Chaque bloc élémentaire est métallique.
[25] Un bloc élémentaire peut être assemblé à un autre bloc élémentaire par un système quart de tour.
[26] Selon un exemple de mise en oeuvre du module de distribution de fluide réfrigérant, chaque bloc élémentaire possède une section transversale polygonale.
[27] Chaque bloc élémentaire est ainsi compact et peut être réalisé facilement par une variété de procédé de fabrication.
[28] La section transversale est rectangulaire.
[29] La section transversale est par exemple carrée.
[30] Le bloc élémentaire comprend six surfaces planes parallèles deux à deux.
[31] Selon un aspect de l’invention, le bloc élémentaire est de préférence de forme parallélépipédique.Selon un aspect de l’invention, le bloc élémentaire peut avoir la forme d’un parallélépipède rectangle.
[32] Selon un aspect de l’invention, un bloc élémentaire est en contact avec au moins un autre bloc élémentaire par des faces complémentaires.
[33] Selon un aspect de l’invention, plusieurs blocs élémentaires sont en contact et assemblés selon deux directions différentes d’assemblage, par exemple à la fois en rangées et en étages.
[34] Selon un aspect de l’invention, plusieurs blocs élémentaires sont assemblés en briques.
[35] Selon un aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, chaque bloc élémentaire est un contact avec au moins un autre bloc élémentaire.
[36] Le premier canal est formé par un évidement interne réalisé dans un premier bloc élémentaire.
[37] Le deuxième canal est formé par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire.
[38] Le premier canal comprend deux portions cylindriques s’étendant selon des axes respectifs sécants.
[39] Le premier canal s’étend entre une première face du premier bloc élémentaire et une deuxième face du premier bloc élémentaire.
[40] La première face et la deuxième face ont deux faces adjacentes du premier bloc élémentaire. [41] L’évidement interne formant le premier canal débouche sur une surface plane du premier bloc élémentaire.
[42] Selon un aspect du module de distribution de fluide réfrigérant, la première vanne d’arrêt est disposée en partie en saillie d’une face du premier bloc élémentaire et en partie à l’intérieur du premier bloc élémentaire.
[43] Le volume nécessaire pour recevoir la première vanne d’arrêt est minimisé puisqu’une partie de celle-ci est intégrée à l’intérieur du premier bloc élémentaire.
[44] La première vanne d’arrêt est par exemple disposée en partie en saillie d’une face axiale du premier bloc élémentaire.
[45] Le deuxième canal comprend une portion cylindrique.
[46] La portion cylindrique du deuxième canal s’étend selon un axe sécant avec les axes des deux portions cylindriques du premier canal.
[47] L’ axe de la portion cylindrique du deuxième canal est par exemple perpendiculaire aux axes des deux portions cylindriques du premier canal.
[48] La première portion cylindrique du premier canal, la deuxième portion cylindrique du premier canal et la deuxième portion cylindrique du deuxième canal débouchent dans une première chambre cylindrique du premier bloc élémentaire.
[49] La première vanne d’arrêt est disposée en partie dans la première chambre cylindrique du premier bloc élémentaire.
[50] Le troisième canal est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire.
[51] Le quatrième canal est formé par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire.
[52] Le quatrième canal débouche dans une deuxième chambre cylindrique du premier bloc élémentaire.
[53] Le quatrième canal est rectiligne.
[54] La vanne unidirectionnelle est entièrement contenue dans le quatrième canal.
[55] La vanne unidirectionnelle est ainsi complètement intégrée à l’intérieur du module de distribution. La présence de la vanne unidirectionnelle n’augmente ni l’encombrement du module ni le temps de montage du module dans un système de conditionnement thermique. [56] Le troisième canal débouche dans la deuxième chambre cylindrique du premier bloc élémentaire.
[57] La portion de troisième canal comprise entre la deuxième vanne d’arrêt et la troisième sortie est rectiligne.
[58] La deuxième vanne d’arrêt est disposée en partie en saillie d’une face du premier bloc élémentaire et en partie à l’intérieur du premier bloc élémentaire.
[59] Le volume nécessaire pour recevoir la deuxième vanne d’arrêt est minimisé puisqu’une partie de celle-ci est intégrée à l’intérieur du premier bloc élémentaire.
[60] La deuxième vanne d’arrêt est par exemple disposée en partie en saillie d’une face latérale du premier bloc élémentaire.
[61] La deuxième vanne d’arrêt est disposée en partie dans la deuxième chambre cylindrique du premier bloc élémentaire.
[62] La première chambre cylindrique et la deuxième chambre cylindrique s’étendent selon des axes parallèles.
[63] La première chambre cylindrique et la deuxième chambre cylindrique débouchent sur une même face du premier bloc élémentaire.
[64] Le troisième canal est formé en partie par un évidement interne réalisé dans un deuxième bloc élémentaire.
[65] Le premier bloc élémentaire et le deuxième bloc élémentaire s’étendent selon des directions transverses.
[66] Le cinquième canal est formé par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire.
[67] Le cinquième canal est rectiligne.
[68] Le cinquième canal et la portion de troisième canal comprise entre la deuxième vanne et la troisième sortie sont coaxiaux.
[69] Cette configuration permet de minimiser les pertes de charges dans la partie basse pression du circuit, ce qui permet d’améliorer les performances thermodynamiques du système de conditionnement thermique dans lequel le module est intégré.
[70] Selon un mode de réalisation du module de distribution de fluide réfrigérant:
- Le premier canal, le deuxième canal, et le quatrième canal sont formés par un évidement interne réalisé dans un premier bloc élémentaire, et le troisième canal est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire.
De plus, le troisième canal est formé en partie par un évidement interne réalisé dans un deuxième bloc élémentaire et le cinquième canal est formé par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire.
[71] Selon un mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant comporte :
- un sixième canal reliant la deuxième sortie à une quatrième sortie, le deuxième dispositif de détente étant disposé sur le sixième canal.
[72] Le module de distribution permet ainsi d’alimenter également en fluide réfrigérant un deuxième échangeur de chaleur.
[73] Le sixième canal est formé par un évidement interne réalisé dans un troisième bloc élémentaire.
[74] Le premier bloc élémentaire et le troisième bloc élémentaire s’étendent selon des directions transverses.
[75] Le deuxième bloc élémentaire et le troisième bloc élémentaire sont parallèles.
[76] Le premier bloc élémentaire, le deuxième bloc élémentaire et le troisième bloc élémentaire forment un plan.
[77] La hauteur du module de distribution est ainsi minimisée.
[78] Le sixième canal est rectiligne.
[79] Le deuxième dispositif de détente est fixé au troisième bloc élémentaire.
[80] Selon un mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant comporte :
- un septième canal reliant une cinquième zone de connexion disposée sur le sixième canal et une cinquième sortie, un troisième dispositif de détente étant disposé sur le septième canal.
[81] La cinquième zone de connexion est disposée sur le sixième canal entre la cinquième zone de connexion et le deuxième dispositif de détente.
[82] Le module de distribution permet ainsi d’alimenter également en fluide réfrigérant un troisième échangeur de chaleur.
[83] Le septième canal est formé par un évidement interne réalisé dans le troisième bloc élémentaire.
[84] Le septième canal est rectiligne. [85] Le sixième canal et le septième canal sont coaxiaux. Le sixième canal et le septième canal sont dans le prolongement l’un de l’autre.
[86] Le sixième canal et le septième canal peuvent ainsi être réalisés conjointement par la même opération, par exemple par une opération d’usinage.
[87] Le troisième dispositif de détente est fixé au troisième bloc élémentaire.
[88] Le deuxième dispositif de détente et le troisième dispositif de détente sont disposés sur une même face du troisième bloc élémentaire.
[89] L’encombrement est ainsi minimisé.
[90] Selon un mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant comporte : - un huitième canal de circulation de fluide réfrigérant reliant une quatrième entrée configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie d’un troisième échangeur de chaleur et une sixième zone de connexion disposée sur le cinquième canal.
[91] Le huitième canal est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire.
[92] Le huitième canal est rectiligne.
[93] Le cinquième canal et le huitième canal sont coaxiaux. Le cinquième canal et le huitième canal sont dans le prolongement l’un de l’autre.
[94] Comme précédemment, le cinquième canal et le huitième canal peuvent ainsi être réalisés conjointement par la même opération, par exemple par une opération d’usinage. De plus, cette configuration minimise les pertes de charges et permet donc d’améliorer les performances thermodynamiques.
[95] La troisième entrée, la quatrième entrée et la troisième sortie sont disposées sur une même face du deuxième bloc élémentaire.
[96] Le deuxième bloc élémentaire est configuré pour recevoir un capteur de température du fluide réfrigérant.
[97] Le deuxième bloc élémentaire est configuré pour recevoir un capteur de pression du fluide réfrigérant.
[98] Le module de distribution inclut ainsi, en plus des canaux de circulation de fluide réfrigérant et des principaux actionneurs, les principaux capteurs permettent de caractériser l’état thermodynamique du fluide réfrigérant. [99] Le capteur de température est configuré pour mesurer la température du fluide réfrigérant circulant entre la troisième entrée et la sixième zone de connexion.
[100] Le capteur de pression est configuré pour mesurer la température du fluide réfrigérant circulant entre la troisième entrée et la sixième zone de connexion.
[101] Selon un mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant comporte :
- un neuvième canal reliant la première sortie à une sixième sortie, le premier dispositif de détente étant disposé sur le neuvième canal.
[102] Le premier dispositif de détente, permettant d’alimenter en fluide réfrigérant le premier échangeur de chaleur, peut ainsi être intégré au module de distribution.
[103] Le neuvième canal est formé par un évidement interne réalisé dans un quatrième bloc élémentaire.
[104] Selon un mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant comporte un échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de la première sortie de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie de la deuxième vanne et en amont de la quatrième zone de connexion.
[105] Les performances thermiques sont ainsi améliorées.
[106] L’échangeur de chaleur interne comprend deux conduits de circulation de fluide concentriques, le conduit configuré pour faire circuler le fluide réfrigérant à basse pression étant disposé à l’intérieur du conduit configuré pour faire circuler le fluide réfrigérant à haute pression.
[107] Un tube relie la première sortie et une entrée haute pression de l’échangeur de chaleur interne.
[108] Selon un autre mode de réalisation, le module de distribution de fluide réfrigérant comporte un échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en amont de la première entrée de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie de la deuxième vanne et en amont de la quatrième zone de connexion.
[109] Un tube relie une sortie haute pression de l’échangeur de chaleur interne et la première entrée. [110] Selon un exemple de mise en oeuvre du module de distribution de fluide réfrigérant, l’échangeur de chaleur interne relie le premier bloc élémentaire au deuxième bloc élémentaire.
[111] Un échangeur de chaleur interne peut ainsi être intégré de manière très compacte. De plus, cette compacité limite les pertes thermiques.
[112] L’échangeur de chaleur interne forme un cinquième bloc élémentaire.
[113] Le premier bloc élémentaire et le deuxième bloc élémentaire sont, en variante de l’invention, fusionnés en un seul bloc et ainsi ne constituent qu’un seul bloc élémentaire réalisé d’un seul tenant par exemple par usinage.
[114] Le premier bloc élémentaire et le troisième bloc élémentaire sont, en variante de l’invention, fusionnés en un seul bloc et ainsi ne constituent qu’un seul bloc élémentaire réalisé d’un seul tenant par exemple par usinage.
[115] Le premier bloc élémentaire et le quatrième bloc élémentaire sont, en variante de l’invention, fusionnés en un seul bloc et ainsi ne constituent qu’un seul bloc élémentaire réalisé d’un seul tenant par exemple par usinage.
[116] Le deuxième bloc élémentaire et le troisième bloc élémentaire sont, en variante de l’invention, fusionnés en un seul bloc et ainsi ne constituent qu’un seul bloc élémentaire réalisé d’un seul tenant par exemple par usinage.
[117] Le premier bloc élémentaire, le deuxième bloc élémentaire et le troisième bloc élémentaire sont, en variante de l’invention, fusionnés en un seul bloc et ainsi ne constituent qu’un seul bloc élémentaire réalisé d’un seul tenant par exemple par usinage.
[118] Le premier bloc élémentaire, le deuxième bloc élémentaire, le troisième bloc élémentaire et le quatrième bloc élémentaire sont, en variante de l’invention, fusionnés en un seul bloc et ainsi ne constituent qu’un seul bloc dit monobloc réalisé d’un seul tenant par exemple par usinage.
[119] L’ invention se rapporte également à un système de conditionnement thermique comprenant :
- un dispositif de compression comprenant au moins une entrée et une sortie,
- un condenseur,
- un premier échangeur de chaleur configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- un deuxième échangeur de chaleur configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un module de distribution de fluide réfrigérant tel que décrit précédemment, dans lequel une sortie du condenseur est reliée à la première entrée, une sortie du premier échangeur de chaleur est reliée à la deuxième entrée, une sortie du deuxième échangeur de chaleur est reliée à la troisième entrée, une sortie du troisième échangeur de chaleur est reliée à la quatrième entrée, la première sortie est reliée à une entrée du premier échangeur de chaleur, la deuxième sortie est reliée à une entrée du deuxième échangeur de chaleur, la troisième sortie est reliée à l’entrée du dispositif de compression, et dans lequel la sortie du dispositif de compression est reliée à une entrée du condenseur.
[120] Le système de conditionnement thermique peut équiper un véhicule automobile.
[121] Le module de distribution de fluide permet ainsi d’alimenter trois échangeurs de chaleur d’un système de conditionnement thermique, et permet également de gérer la circulation de fluide réfrigérant selon divers modes de fonctionnement.
[122] Selon un aspect du dispositif de conditionnement thermique, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule.
[123] Selon un autre aspect du dispositif de conditionnement thermique, le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule.
[124] Selon un aspect du dispositif de conditionnement thermique, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique du véhicule.
[125] L’ élément de la chaine de traction électrique peut être une batterie de stockage d’énergie électrique.
[126] Selon une variante, l’élément de la chaine de traction électrique peut être un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.
[127] L’ invention concerne aussi un système de conditionnement thermique, comprenant :
- un dispositif de compression comprenant au moins une entrée et une sortie,
- un condenseur,
- un premier échangeur de chaleur configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- un deuxième échangeur de chaleur configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un troisième échangeur de chaleur configuré pour fonctionner en évaporateur, - un module de distribution de fluide réfrigérant tel que décrit antérieurement, le module de distribution de fluide réfrigérant comportant en outre:
-- un sixième canal reliant la deuxième sortie à une quatrième sortie, le deuxième dispositif de détente étant disposé sur le sixième canal,
-- un septième canal reliant le sixième canal et une cinquième sortie, un troisième dispositif de détente étant disposé sur le septième canal,
- un huitième canal de circulation de fluide réfrigérant reliant une quatrième entrée configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie du troisième échangeur de chaleur et une sixième zone de connexion disposé sur le cinquième canal, -- un neuvième canal reliant la première sortie à une sixième sortie, le premier dispositif de détente étant disposé sur le neuvième canal, dans lequel une sortie du condenseur est reliée à la première entrée, une sortie du premier échangeur de chaleur est reliée à la deuxième entrée, une sortie du deuxième échangeur de chaleur est reliée à la troisième entrée, une sortie du troisième échangeur de chaleur est reliée à la quatrième entrée, la deuxième sortie est reliée à une entrée du deuxième échangeur de chaleur, la troisième sortie est reliée à l’entrée du dispositif de compression, et dans lequel la sortie du dispositif de compression est reliée à une entrée du condenseur, la quatrième sortie est reliée à une entrée du deuxième échangeur de chaleur, la cinquième sortie est reliée à une entrée du troisième échangeur de chaleur, et dans lequel la sixième sortie est reliée à une entrée du premier échangeur de chaleur.
[128] Le module de circulation de fluide réfrigérant intègre en plus les dispositifs de détente associés aux trois échangeurs de chaleur. La majorité des composants sont contenus dans le module, ce qui garantit une intégration plus facile que selon l’état de l’art et également des performances thermodynamiques améliorées.
[129] Selon une variante, le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du condenseur et en amont de la première entrée du module de circulation de fluide réfrigérant.
[130] Selon une autre variante, le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval de la troisième sortie du module de circulation de fluide réfrigérant et en amont de l’entrée du dispositif de compression.
Brève description des dessins [131] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
[132] [Fig. 1] est une vue de dessus d’un module de distribution de fluide réfrigérant selon un premier mode de réalisation,
[133] [Fig. 2] est une autre vue de dessus du module de distribution de fluide réfrigérant de la figure 1 ,
[134] [Fig. 3] est une vue en perspective du module de distribution de fluide réfrigérant de la figure 1 ,
[135] [Fig. 4] est une vue de détail, de côté, du module de distribution de fluide réfrigérant de la figure 1 ,
[136] [Fig. 5] est une vue de dessus d’une variante de réalisation du module de distribution de fluide réfrigérant des figures 1 à 4,
[137] [Fig. 6] est une vue de dessus d’un module de distribution de fluide réfrigérant selon un deuxième mode de réalisation,
[138] [Fig. 7] est une vue de dessus d’un module de distribution de fluide réfrigérant selon un troisième mode de réalisation,
[139] [Fig. 8] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique intégrant un module de distribution selon le premier mode de réalisation de l’invention,
[140] [Fig. 9] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique intégrant un module de distribution selon le deuxième mode de réalisation de l’invention,
[141] [Fig. 10] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique intégrant un module de distribution selon le troisième mode de réalisation de l’invention.
Description des modes de réalisation
[142] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations. [143] Le terme « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément » signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément.
[144] Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.
[145] Le système de conditionnement thermique 100 qui va être décrit peut équiper un véhicule automobile. Une unité électronique de contrôle 45 reçoit des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant. L’unité électronique de contrôle 45 reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle 45 met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues. Un dispositif de compression 7 permet de faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit fermé de circulation de fluide réfrigérant. Le dispositif de compression 7 peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression 7 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 7a du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 7b du dispositif de compression. Les pièces mobiles internes du compresseur 7 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 7a à une haute pression côté sortie 7b. Après détente dans un ou plusieurs dispositifs de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée 7a du compresseur 7 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.
[146] Chacun des dispositifs de détente employés peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, l’unité de contrôle 45 du système pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant.
[147] Le circuit de circulation du fluide réfrigérant possède plusieurs ramifications raccordées entre elles. Chaque point de raccordement permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vanne d’arrêt, clapet anti- retour ou dispositif de détente compris sur chacune des branches. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement. Des vannes d’arrêt et des clapets antiretour permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement.
[148] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés, comme par exemple le R134a, le R290, ou encore le R744.
[149] Sur les différentes figures, l’axe X est correspond à l’axe longitudinal, l’axe Y correspond à l’axe transversal, et l’axe Z correspond à l’axe vertical. L’axe longitudinal coïncide avec l’axe longitudinal du véhicule lorsque le module de distribution 50 est dans sa position nominale d’installation dans le véhicule. De même, l’axe transversal Y correspond à l’axe transversal du véhicule.
[150] On a représenté sur la figure 1 un module distribution 50 de fluide réfrigérant selon un premier mode de réalisation. Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant est apte à être intégré dans un système de conditionnement thermique 100 d’un véhicule automobile. Le schéma de principe d’un système de conditionnement thermique 100 selon un premier mode de réalisation est représenté sur la figure 8. Deux autres modes de réalisation sont représentés respectivement sur les figures 9 et 10.
[151] Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comporte :
- un premier canal 1 1 de circulation de fluide réfrigérant, reliant une première entrée E1 et une première sortie S1 ,
- un deuxième canal 12 de circulation reliant une deuxième sortie S2 et une première zone de connexion C1 disposée sur le premier canal 11 entre la première entrée E1 et la première sortie S1 , le deuxième canal 12 de circulation comportant une première vanne d’arrêt 5,
- un troisième canal 13 de circulation reliant une deuxième entrée E2 et une troisième sortie S3, le troisième canal 13 comportant une deuxième vanne d’arrêt 6,
- un quatrième canal 14 de circulation reliant une deuxième zone de connexion C2 disposée sur le deuxième canal 12 entre la première vanne d’arrêt 5 et la deuxième sortie S2, et une troisième zone de connexion C3 disposée sur le troisième canal 13 entre la deuxième entrée E2 et la deuxième vanne d’arrêt 6, le quatrième canal 14 comportant une vanne unidirectionnelle 4 configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant de la troisième zone de connexion C3 vers la deuxième zone de connexion C2, la vanne unidirectionnelle 4 étant également configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant de la deuxième zone de connexion C2 vers la troisième zone de connexion C3, - un cinquième canal 15 de circulation reliant une troisième entrée E3 et une quatrième zone de connexion C4 disposée sur le troisième canal 13 entre la deuxième vanne d’arrêt 6 et la troisième sortie S3.
[152] Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comprend une pluralité de blocs élémentaires 21 , 22, 23, 24, 25 assemblés ensemble.
[153] Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant permet de regrouper la plupart des entrées/sorties dans un ensemble compact. De plus, les principales vannes sont également regroupées dans le module. Le module de distribution proposé est ainsi plus facile à implanter que lorsque les différents composants sont montés indépendamment. De plus, le module de distribution 50 de fluide réfrigérant peut ainsi être réalisé à partir de composants standardisés. Lorsqu’un module de distribution doit être développé par une nouvelle application, seuls certains blocs élémentaires peuvent être modifiés, et les autres blocs élémentaires peuvent être réutilisés. Cette approche permet de développer de nouvelles applications en limitant le nombre d’outillages de production spécifiques nécessaires. Les activités de développement et de validations sont également réduites.
[154] Au sens de la présente demande, chaque canal possède exactement une entrée et une sortie. Autrement dit, un canal n’est pas ramifié. Les portions de circuit disposées en parallèle sont formées par au moins deux canaux distincts. Chaque entrée du module est une entrée de fluide réfrigérant et chaque sortie est une sortie de fluide réfrigérant.
[155] Le premier canal 11 s’étend entre la première entrée E1 et la première sortie S1 . Le deuxième canal 12 s’étend entre la deuxième sortie S2 et la première zone de connexion C1 . Le troisième canal 13 de circulation s’étend entre la deuxième entrée E2 et la troisième sortie S3. Le quatrième canal 14 ne relie pas une entrée du module de distribution à une sortie du module de distribution. Le quatrième canal 14 est un canal interne, c’est-à-dire entièrement contenu à l’intérieur du module de distribution 50. Le quatrième canal 14 relie entre eux le deuxième canal 12 et le troisième canal 13. Le quatrième canal 14 de circulation s’étend entre la deuxième zone de connexion C2 disposée sur le deuxième canal 12 et la troisième zone de connexion C3 disposée sur le troisième canal 13. Le cinquième canal 15 s’étend entre la troisième entrée E3 et la quatrième zone de connexion C4 disposée sur le troisième canal 13.
[156] Chaque zone de connexion établit une communication fluidique entre deux canaux. Une zone de connexion est délimitée par l’intersection entre deux canaux. On parle de zone de connexion et non de point de connexion car les canaux de circulation de fluide sont des éléments volumiques. Chaque zone de connexion forme un piquage d’un canal sur un autre canal.
[157] Selon le mode de réalisation du module de distribution 50 de fluide réfrigérant illustré ici, chaque canal de circulation de fluide 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 est formé par un évidement interne d’au moins un bloc élémentaire. Les canaux de circulation de fluide réfrigérant sont ainsi intégrés à l’intérieur de la structure du module de distribution. Le module ne comporte pas de tuyaux ou durites saillantes, ou au moins en comporte un nombre très réduit. L’espace occupé par le module de distribution 50 est réduit, et son montage est facilité. De plus, les canaux de circulation de fluide peuvent être réalisés par des procédés de fabrication simples. L’évidement interne peut notamment être obtenu par usinage, par exemple par perçage. La surface usinée est en contact avec du fluide réfrigérant.
[158] Les figures 8 à 10 schématisent notamment le circuit de circulation de fluide formé par différents modes de réalisation du module de distribution 50. Sur ces figures, les portions de circuits délimitées par les différents blocs élémentaires sont entourées en pointillés. Les portions de circuit contenues à l’intérieur du module 50 sont en traits épais, et les portions de circuit non contenues dans le module 50 sont en traits fins.
[159] La vanne unidirectionnelle 4 est une vanne passive. La vanne unidirectionnelle 4 est par exemple un clapet anti-retour. La première vanne d’arrêt 5 est une vanne à commande électrique. La deuxième vanne d’arrêt 6 est une vanne à commande électrique. Une unité électronique de contrôle 45 peut commander l’ouverture et la fermeture de la première vanne d’arrêt 5 et de la deuxième vanne d’arrêt 6.
[160] La première entrée E1 est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à haute pression. Le fluide réfrigérant à haute pression parvenant à la première entrée E1 provient par exemple d’un condenseur 8 ou d’un échangeur de chaleur interne 35. La deuxième entrée E2 est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant en sortie d’un premier échangeur de chaleur 1 configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur. Lorsque le premier échangeur de chaleur 1 fonctionne en évaporateur, la deuxième entrée E2 est alimentée en fluide réfrigérant à basse pression. Lorsque le premier échangeur de chaleur 1 fonctionne en condenseur, la deuxième entrée E2 est alimentée en fluide réfrigérant à haute pression. La troisième entrée E3 est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie d’un deuxième échangeur de chaleur 2 configuré pour fonctionner en évaporateur. [161] La première sortie S1 est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un premier dispositif de détente 31 disposé en amont du premier échangeur de chaleur 1 . La deuxième sortie S2 est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente 32 disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 2. Le premier dispositif de détente 31 peut être un détendeur électronique. De même, le deuxième dispositif de détente 32 peut être un détendeur électronique. La troisième sortie S3 est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un dispositif de compression du fluide réfrigérant.
[162] Chaque bloc élémentaire est rigide. Chaque bloc élémentaire est métallique.
[163] Un bloc élémentaire peut être assemblé à un autre bloc élémentaire par un système quart de tour. Un bloc élémentaire comprend un ergot saillant, et l’autre bloc élémentaire comprend un logement hélicoïdal de réception de l’ergot. Un joint d’étanchéité peut être intercalé entre deux blocs élémentaires afin d’éviter les fuites de fluide réfrigérant. L’assemblage entre deux blocs élémentaires est donc facile. Le module de distribution de fluide réfrigérant peut être configuré de différentes manières pour s’intégrer à différentes architectures de systèmes de conditionnement thermique. D’autres méthodes d’assemblage entre eux des blocs élémentaires sont bien sur possibles.
[164] Selon un autre mode de réalisation, le module de distribution 50 de fluide réfrigérant est un ensemble monobloc. Ainsi, le module de distribution est réalisé en un seul bloc. Le module de distribution est par exemple formé par un bloc usiné dont les perçages forment les différentes entrées/sorties et les différents canaux de circulation de fluide. Les différentes vannes et dispositifs de détente sont rapportés sur l’ensemble monobloc.
[165] Selon un exemple de mise en oeuvre du module de distribution 50 de fluide réfrigérant, chaque bloc élémentaire 21 , 22, 23, 24, 25 possède une section transversale polygonale. Chaque bloc élémentaire est ainsi compact et peut être réalisé facilement par une variété de procédé de fabrication. Par exemple, un bloc élémentaire peut être moulé en une seule pièce. En effet, la géométrie de chaque bloc élémentaire permet un démoulage facile. Un bloc élémentaire peut aussi être obtenu par usinage d’un bloc massif de matière. Un bloc élémentaire peut aussi être obtenu par moulage, avec une ébauche des canaux de circulation de fluide formée par moulage. Les surface internes brutes de moulage peuvent être ensuite rectifiées afin de finaliser les canaux de circulation de fluide.
[166] La section transversale est par exemple rectangulaire. La section transversale peut être carrée. [167] Le bloc élémentaire est de préférence de forme parallélépipédique. Autrement dit, le bloc élémentaire comprend six surfaces planes parallèles deux à deux. Sur l’exemple illustré, le bloc élémentaire a la forme d’un parallélépipède rectangle.
[168] Chaque bloc élémentaire 21 , 22, 23, 24, 25 est en contact avec au moins un autre bloc élémentaire. Chaque bloc élémentaire a ici la forme d’un parallélépipède rectangle.
[169] Le premier canal 1 1 est formé par un évidement interne réalisé dans un premier bloc élémentaire 21 . De même, le deuxième canal 12 est formé par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire 21 . Le premier bloc élémentaire 21 intègre ainsi le premier canal 11 ainsi que le deuxième canal 12.
[170] Comme on peut le voir notamment sur les figures 1 à 3, la première vanne d’arrêt 5 est disposée en partie en saillie d’une face du premier bloc élémentaire 21 et en partie à l’intérieur du premier bloc élémentaire 21. Une partie de la première vanne d’arrêt 5 est ainsi disposée à l’extérieur du premier bloc élémentaire 21 , et une partie est contenue à l’intérieur du volume défini par les surfaces extérieures du premier bloc élémentaire 21. L’espace nécessaire pour intégrer la première vanne 5 est ainsi minimisé. Sur l’exemple illustré, la première vanne d’arrêt 5 est disposée en partie en saillie d’une face axiale 43 du premier bloc élémentaire 21 .
[171] La figure 4 détaille la géométrie du premier bloc élémentaire 21 . Le premier canal 1 1 comprend deux portions cylindriques 51 a, 51 b s’étendant selon des axes respectifs sécants. Le premier canal 1 1 s’étend entre une première face 41 du premier bloc élémentaire 21 et une deuxième face 42 du premier bloc élémentaire 21 . La première face 41 et la deuxième face 42 sont deux faces adjacentes du premier bloc élémentaire 21 . Par faces adjacentes, on entend deux faces ayant une arête en commun. L’évidement interne formant le premier canal 11 débouche sur une surface plane du premier bloc élémentaire 21 .
[172] Le deuxième canal 12 comprend une portion cylindrique 52. La portion cylindrique 52 du deuxième canal 12 s’étend selon un axe sécant avec les axes des deux portions cylindriques 51 a, 51 b du premier canal 11 .
[173] Sur l’exemple illustré, l’axe de la portion cylindrique 52 du deuxième canal 12 est perpendiculaire aux axes des deux portions cylindriques 51 a, 51 b du premier canal 11 . La première portion cylindrique 51 a du premier canal 11 , la deuxième portion cylindrique 51 b du premier canal 1 1 et la deuxième portion cylindrique 52 du deuxième canal 12 débouchent dans une première chambre cylindrique 53 du premier bloc élémentaire 21 . La première vanne d’arrêt 5 est disposée en partie dans la première chambre cylindrique 53 du premier bloc élémentaire 21 . [174] Le troisième canal 13 est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire 21. Une partie du troisième canal 13 est ainsi contenue dans le premier bloc élémentaire 21 , et une autre partie du troisième canal est contenue dans un autre bloc élémentaire accolé au premier bloc élémentaire 21 .
[175] Le quatrième canal 14 est formé par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire 21. Le quatrième canal 14 est rectiligne. Le quatrième canal 14 débouche dans une deuxième chambre cylindrique du premier bloc élémentaire 21 . La deuxième chambre cylindrique n’a pas été représentée. La deuxième chambre cylindrique peut être identique à la première chambre cylindrique représentée sur la figure 4. Le troisième canal 13 débouche dans la deuxième chambre cylindrique du premier bloc élémentaire 21. La portion de troisième canal 13 comprise entre la deuxième vanne d’arrêt 6 et la troisième sortie S3 est rectiligne.
[176] La vanne unidirectionnelle 4 est entièrement contenue dans le quatrième canal 14. La vanne unidirectionnelle 4 est ainsi complètement intégrée dans le volume interne du premier bloc élémentaire 21 du module de distribution 50. La présence de la vanne unidirectionnelle 4 n’augmente ni l’encombrement du module 50 ni le temps de montage du module dans un système de conditionnement thermique.
[177] La deuxième vanne d’arrêt 6 est disposée en partie en saillie d’une face du premier bloc élémentaire 21 et en partie à l’intérieur du premier bloc élémentaire 21 . Comme pour la première vanne d’arrêt 5, le volume nécessaire pour recevoir la deuxième vanne 6 est minimisé puisqu’une partie de celle-ci est intégrée à l’intérieur du premier bloc élémentaire 21.
[178] La deuxième vanne d’arrêt 6 est par exemple disposée en partie en saillie d’une face latérale du premier bloc élémentaire 21. La face latérale est perpendiculaire à l’axe longitudinal X. La deuxième vanne d’arrêt 6 est disposée en partie dans la deuxième chambre cylindrique du premier bloc élémentaire 21 .
[179] La première chambre cylindrique et la deuxième chambre cylindrique s’étendent selon des axes parallèles. La première chambre cylindrique et la deuxième chambre cylindrique débouchent sur une même face 41 du premier bloc élémentaire 21 .
[180] On décrira maintenant les portions de circuit comprise dans le deuxième bloc élémentaire 22.
[181] Le troisième canal 13 est formé en partie par un évidement interne réalisé dans un deuxième bloc élémentaire 22. Le deuxième bloc élémentaire 22 est par exemple parallélépipédique. [182] Le premier bloc élémentaire 21 et le deuxième bloc élémentaire 22 s’étendent selon des directions transverses. Sur l’exemple des figures 1 à 3 ainsi que 5 à 7, l’axe principal d’extension du premier bloc élémentaire 21 est parallèle à l’axe transversal Y et l’axe principal d’extension du deuxième bloc élémentaire 22 est parallèle à l’axe longitudinal X. Par axe principal d’extension, on entend l’axe définissant la plus grande dimension d’un bloc élémentaire.
[183] Le cinquième canal 15 est formé par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire 22. Le cinquième canal 15 est rectiligne.
[184] Le cinquième canal 15 et la portion de troisième canal 13 comprise entre la deuxième vanne 6 et la troisième sortie S3 sont coaxiaux. Cette configuration permet de minimiser les pertes de charges dans la partie basse pression du circuit, ce qui permet d’améliorer les performances thermodynamiques du système de conditionnement thermique dans lequel le module est intégré.
[185] Autrement dit, et comme schématisé notamment sur la figure 2, le cinquième canal 15 et la portion de troisième canal 13 comprise entre la deuxième vanne 6 et la troisième sortie S3 sont dans le prolongement l’un de l’autre.
[186] Selon l’exemple illustré du module de distribution 50 de fluide réfrigérant, le premier canal 1 1 , le deuxième canal 12, et le quatrième canal 14 sont formés par un évidement interne réalisé dans un premier bloc élémentaire 21 , et le troisième canal 13 est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire 21. De plus, le troisième canal 13 est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire 22 et le cinquième canal 15 est formé par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire 22.
[187] Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant peut comporter également un sixième canal 16 reliant la deuxième sortie S2 à une quatrième sortie S4, le deuxième dispositif de détente 32 étant disposé sur le sixième canal 16. Dans cette configuration, le module de distribution 50 permet d’alimenter en fluide réfrigérant un deuxième échangeur de chaleur.
[188] Le sixième canal 16 alimente le deuxième dispositif de détente 32 en fluide réfrigérant. Le sixième canal 16 est formé par un évidement interne réalisé dans un troisième bloc élémentaire 23. Le sixième canal 16 est rectiligne. Le deuxième dispositif de détente 32 est fixé au troisième bloc élémentaire 23.
[189] Le premier bloc élémentaire 21 et le troisième bloc élémentaire 23 s’étendent selon des directions transverses. L’axe principal d’extension du premier bloc élémentaire 21 est parallèle à l’axe transversal Y et l’axe principal d’extension du troisième bloc élémentaire 23 est parallèle à l’axe longitudinal X. Le deuxième bloc élémentaire 22 et le troisième bloc élémentaire 23 sont ainsi parallèles.
[190] Le premier bloc élémentaire 21 , le deuxième bloc élémentaire 22 et le troisième bloc élémentaire 23 forment un plan. La hauteur du module de distribution 50 est ainsi minimisée. La figure 3 représente une vue schématique en perspective du module de distribution 50. Sur cette figure, les flèches pointant vers le module 50 illustrent les flux de fluide réfrigérant entrant dans le module. Les flèches pointant dans le sens opposé au module illustrent les flux de fluide réfrigérant sortant du module de distribution 50.
[191] Un jeu peut être présent entre le deuxième bloc élémentaire 22 et le troisième bloc élémentaire 23, comme c’est le cas sur le mode de réalisation des figures 6 et 7. Ce jeu est mesuré le long de l’axe transversal Y. Le deuxième bloc élémentaire 22 peut aussi être en appui sur le troisième bloc élémentaire 23, comme c’est le cas sur le mode de réalisation des figures 1 à 3. L’encombrement selon la direction transversale Y est ainsi minimisé.
[192] Dans le mode de réalisation illustré, le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comporte un septième canal 17 reliant une cinquième zone de connexion C5 disposée sur le sixième canal 16 et une cinquième sortie S5, un troisième dispositif de détente 33 étant disposé sur le septième canal 17.
[193] La cinquième zone de connexion C5 est disposée sur le sixième canal 16 entre la cinquième zone de connexion C5 et le deuxième dispositif de détente 32. Le module de distribution 50 permet ainsi d’alimenter également en fluide réfrigérant un troisième échangeur de chaleur.
[194] Le septième canal 17 alimente le troisième dispositif de détente 33 en fluide réfrigérant. Le septième canal 17 est formé par un évidement interne réalisé dans le troisième bloc élémentaire 23. Le septième canal 17 est rectiligne. Le troisième dispositif de détente 33 est fixé au troisième bloc élémentaire 23. Le troisième dispositif de détente 33 peut être un détendeur électronique.
[195] Le sixième canal 16 et le septième canal 17 sont coaxiaux. Le sixième canal 16 et le septième canal 17 sont dans le prolongement l’un de l’autre. Le sixième canal 16 et le septième canal 17 peuvent ainsi être réalisés conjointement par la même opération, par exemple par une opération d’usinage.
[196] Le deuxième dispositif de détente 32 et le troisième dispositif de détente 33 sont disposés sur une même face du troisième bloc élémentaire 23. L’encombrement est ainsi minimisé. Sur la figure 2, le module 50 est représenté avec le deuxième dispositif de détente 32 et le troisième dispositif de détente 33 dans une position non montée, écartée du troisième bloc élémentaire 23. Sur la figure 3, le deuxième dispositif de détente 32 et le troisième dispositif de détente 33 sont assemblés au troisième bloc élémentaire 23.
[197] Sur l’exemple de la figure 3, le deuxième dispositif de détente 32 et le troisième dispositif de détente 33 sont fixés à un bloc auxiliaire 26 qui assemblé au troisième bloc élémentaire 23. Le bloc auxiliaire 26 fait interface entre le troisième bloc élémentaire 23 et les deux dispositifs de détente 32, 33.
[198] Dans le mode de réalisation illustré, le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comporte un huitième canal 18 de circulation de fluide réfrigérant reliant une quatrième entrée E4 configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie d’un troisième échangeur de chaleur 3 et une sixième zone de connexion C6 disposé sur le cinquième canal 15. Le huitième canal 18 est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire 22. Le huitième canal 18 est rectiligne.
[199] Le cinquième canal 15 et le huitième canal 18 sont coaxiaux. Le cinquième canal 15 et le huitième canal 18 sont dans le prolongement l’un de l’autre. Comme précédemment, le cinquième canal 15 et le huitième canal 18 peuvent ainsi être réalisés conjointement par la même opération, par exemple par une opération d’usinage. De plus, cette configuration minimise les pertes de charges et permet donc d’améliorer les performances thermodynamiques.
[200] La deuxième entrée E2, la troisième entrée E3, la quatrième entrée E4 et la troisième sortie S3 sont ici alignées. On trouve ainsi successivement le long de l’axe longitudinal X : la deuxième entrée E2, la troisième sortie S3, la troisième entrée E3, la quatrième entrée E4. Cette configuration permet de réduire la perte de charge générée par le module de circulation de fluide réfrigérant et permet d’améliorer les performances thermodynamiques du système de conditionnement thermique 100 dans lequel le module de circulation de fluide réfrigérant est intégré.
[201] La troisième entrée E3, la quatrième entrée E4 et la troisième sortie S3 sont disposées sur une même face du deuxième bloc élémentaire 22. Le montage est facilité, puisque les raccordements aux entrées/sorties du deuxième bloc peuvent avoir lieu selon la même direction d’insertion. La face opposée est libre de raccordements, et peut donc être une face d’appui pour la fixation du module 50.
[202] Selon une variante illustrée notamment sur la figure 5, le deuxième bloc élémentaire 22 est configuré pour recevoir un capteur de température 36 du fluide réfrigérant. Le deuxième bloc élémentaire 22 est de plus configuré pour recevoir un capteur de pression 37 du fluide réfrigérant. Le module de distribution 50 inclut ainsi, en plus des canaux de circulation de fluide réfrigérant et des principaux actionneurs, les principaux capteurs permettent de caractériser l’état thermodynamique du fluide réfrigérant.
[203] Le capteur de température 36 est configuré pour mesurer la température du fluide réfrigérant circulant entre la troisième entrée E3 et la sixième zone de connexion C6. Le capteur de pression 37 est configuré pour mesurer la température du fluide réfrigérant circulant entre la troisième entrée E3 et la sixième zone de connexion C6. Un capteur combiné permettant de mesurer conjointement la pression et la température peut également être employé.
[204] Dans l’exemple illustré, le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comporte un neuvième canal 19 reliant la première sortie S1 à une sixième sortie S6, le premier dispositif de détente 31 étant disposé sur le neuvième canal 19. Le premier dispositif de détente 31 , permettant d’alimenter en fluide réfrigérant le premier échangeur de chaleur 1 , peut ainsi être intégré au module de distribution.
[205] Une première portion du neuvième canal 19 alimente le premier dispositif de détente 31 en fluide réfrigérant. Une deuxième portion du neuvième canal 19 reçoit le fluide réfrigérant ayant traversé le premier dispositif de détente 31 . Le neuvième canal 19 permet d’alimenter le premier échangeur de chaleur 1 en fluide réfrigérant à basse pression. Le neuvième canal 19 est formé par un évidement interne réalisé dans un quatrième bloc élémentaire 24.
[206] La quatrième bloc élémentaire 24 est fixé au premier bloc élémentaire 21. Une face du premier bloc élémentaire 21 est en appui contre une face latérale du premier bloc élémentaire 21 . Sur la variante illustrée notamment sur les figures 1 à 3, le quatrième bloc élémentaire 24 est fixé sur la même face latérale du premier bloc élémentaire 21 que le deuxième bloc élémentaire 22 et le troisième bloc élémentaire 23. Sur la variante de la figure 5, le quatrième bloc élémentaire 24 est fixé sur la face latérale du premier bloc élémentaire 21 opposée à celle sur laquelle le deuxième bloc élémentaire 22 et le troisième bloc élémentaire 23 sont fixés. Le choix de l’une ou l’autre de ces deux configurations se fait en fonction de la place disponible pour l’installation du module de distribution 50.
[207] La figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation, dans lequel le module de distribution 50 comprend un échangeur de chaleur interne. Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comporte un échangeur de chaleur interne 35 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de la première sortie S1 de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie de la deuxième vanne 6 et en amont de la quatrième zone de connexion C4. Les performances thermiques sont ainsi améliorées.
[208] L’échangeur de chaleur interne 35 comprend deux conduits 36, 37 de circulation de fluide concentriques, le conduit 37 configuré pour faire circuler le fluide réfrigérant à basse pression étant disposé à l’intérieur du conduit 36 configuré pour faire circuler le fluide réfrigérant à haute pression.
[209] Un tube 40 relie la première sortie S1 et une entrée haute pression 35a de l’échangeur de chaleur interne 35. Dans ce mode de réalisation, le rôle de la première entrée E1 et de la première sortie S1 est inversé par rapport aux autres modes de réalisation. La figure 9 illustre schématiquement le circuit de circulation de fluide formé par le module de distribution 50 selon ce deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 6.
[210] La figure 7 illustre un troisième mode de réalisation, dans lequel le module de distribution 50 comprend un échangeur de chaleur interne selon une autre configuration. Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comporte un échangeur de chaleur interne 35 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en amont de la première entrée E1 de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie de la deuxième vanne 6 et en amont de la quatrième zone de connexion C4.
[211] Dans ce mode de réalisation, l’intégralité du débit de fluide réfrigérant à haute pression passe par l’échangeur de chaleur interne 35. Un tube 40 relie une sortie haute pression 35b de l’échangeur de chaleur interne 35 et la première entrée E1. La figure 10 illustre schématiquement le circuit de circulation de fluide formé par le module de distribution 50 selon le troisième mode de réalisation, illustré sur la figure 7.
[212] Selon le deuxième et le troisième mode de réalisation, l’échangeur interne 35 est intercalé entre le premier bloc élémentaire 21 et le deuxième bloc élémentaire 22. L’échangeur de chaleur interne 35 relie le premier bloc élémentaire 21 au deuxième bloc élémentaire 22. Un échangeur de chaleur interne peut ainsi être intégré de manière très compacte. De plus, cette compacité limite les pertes thermiques.
[213] L’échangeur de chaleur 35 interne forme un cinquième bloc élémentaire 25. Le cinquième bloc élémentaire 25 est disposé entre le premier bloc élémentaire 21 et le deuxième bloc élémentaire 22. Une première extrémité axiale 38 de l’échangeur de chaleur interne 35 est ainsi fixée au premier bloc élémentaire 21. Une deuxième extrémité axiale 39 de l’échangeur de chaleur interne 35 est fixée au deuxième bloc élémentaire 22. [214] Selon le mode de réalisation de la figure 6, le quatrième bloc élémentaire 24 est fixé au cinquième bloc élémentaire 35. Selon le mode de réalisation de la figure 7, le quatrième bloc élémentaire 24 est fixé au premier bloc élémentaire 21 .
[215] L’ invention se rapporte également à un système de conditionnement thermique 100, comprenant :
- un dispositif de compression 7 comprenant au moins une entrée 7a et une sortie 7b,
- un condenseur 8,
- un premier échangeur de chaleur 1 configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- un deuxième échangeur de chaleur 2 configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un module de distribution 50 de fluide réfrigérant tel que décrit précédemment, dans lequel une sortie du condenseur 8 est reliée à la première entrée E1 , une sortie 1 b du premier échangeur de chaleur 1 est reliée à la deuxième entrée E2, une sortie 2b du deuxième échangeur de chaleur 2 est reliée à la troisième entrée E3, une sortie 3b du troisième échangeur de chaleur 3 est reliée à la quatrième entrée E4, la première sortie S1 est reliée à une entrée 1 a du premier échangeur de chaleur 1 , la deuxième sortie S2 est reliée à une entrée 2a du deuxième échangeur de chaleur 2, la troisième sortie S3 est reliée à l’entrée 7a du dispositif de compression 7, et dans lequel la sortie 7b du dispositif de compression 7 est reliée à une entrée 8a du condenseur 8.
[216] Le système de conditionnement thermique 100 peut équiper un véhicule automobile. Le module de distribution de fluide permet ainsi d’alimenter trois échangeurs de chaleur d’un système de conditionnement thermique, et permet également de gérer la circulation de fluide réfrigérant selon divers modes de fonctionnement.
[217] Le premier échangeur de chaleur 1 est ici configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à un habitacle du véhicule. Le deuxième échangeur de chaleur 2 est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule. Cet échangeur permet ainsi de refroidir l’habitacle. Le troisième échangeur de chaleur 3 est configuré pour être couplé thermiquement avec un élément 30 d’une chaine de traction électrique du véhicule.
[218] L’ élément 30 de la chaine de traction électrique peut par exemple être une batterie de stockage d’énergie électrique. Le troisième échangeur 3 permet ainsi de refroidir la batterie, notamment lorsque la puissance électrique reçue ou fournie est suffisamment élevée. En variante, l’élément 30 de la chaîne de traction électrique peut être un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.
[219] Le condenseur 8 peut être configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle du véhicule. Le condenseur 8 permet alors de chauffer l’habitacle par chauffage direct. En variante, le condenseur 8 est être configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant en circuit fermé. Le circuit de liquide caloporteur comprend un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle du véhicule. Le chauffage de l’habitacle est alors dit indirect. Ces types de chauffage, bien connus de l’homme de métier, n’ont pas été détaillés ici.
[220] L’invention concerne aussi un système de conditionnement thermique 100, comprenant :
- un dispositif de compression 7 comprenant au moins une entrée 7a et une sortie 7b,
- un condenseur 8,
- un premier échangeur de chaleur 1 configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- un deuxième échangeur de chaleur 2 configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un troisième échangeur de chaleur 3 configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un module de distribution 50 de fluide réfrigérant tel que décrit antérieurement, le module de distribution 50 de fluide réfrigérant comportant en outre:
-- un sixième canal 16 reliant la deuxième sortie S2 à une quatrième sortie S4, le deuxième dispositif de détente 32 étant disposé sur le sixième canal 16,
-- un septième canal 17 reliant le sixième canal 16 et une cinquième sortie S5, un troisième dispositif de détente 33 étant disposé sur le septième canal 17,
- un huitième canal 18 de circulation de fluide réfrigérant reliant une quatrième entrée E4 configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie du troisième échangeur de chaleur 3 et une sixième zone de connexion C6 disposé sur le cinquième canal 15,
-- un neuvième canal 19 reliant la première sortie S1 à une sixième sortie S6, le premier dispositif de détente 31 étant disposé sur le neuvième canal 19, dans lequel une sortie du condenseur 8 est reliée à la première entrée E1 , une sortie 1 b du premier échangeur de chaleur 1 est reliée à la deuxième entrée E2, une sortie 2b du deuxième échangeur de chaleur 2 est reliée à la troisième entrée E3, une sortie 3b du troisième échangeur de chaleur 3 est reliée à la quatrième entrée E4, la deuxième sortie S2 est reliée à une entrée 2a du deuxième échangeur de chaleur 2, la troisième sortie S3 est reliée à l’entrée 7a du dispositif de compression 7, et dans lequel la sortie 7b du dispositif de compression 7 est reliée à une entrée 8a du condenseur 8, la quatrième sortie S4 est reliée à une entrée 2a du deuxième échangeur de chaleur 2, la cinquième sortie S5 est reliée à une entrée 3a du troisième échangeur de chaleur 3, et dans lequel la sixième sortie S6 est reliée à une entrée 1 a du premier échangeur de chaleur 1.
[221] Cette variante diffère de la variante précédente par le fait que le module 50 de circulation de fluide réfrigérant intègre en plus les dispositifs de détente 31 , 32, 33 associés aux trois échangeurs de chaleur 1 , 2, 3. La majorité des composants sont contenus dans le module 50, ce qui garantit une intégration plus facile que selon l’état de l’art. De plus, les performances thermodynamiques du système de conditionnement thermique 100 sont améliorées grâce au module 50 de distribution.
[222] Le système de conditionnement thermique 100 peut fonctionner sélectivement selon divers modes de fonctionnement, comme notamment un mode pompe à chaleur, un mode refroidissement de l’habitacle, et un mode refroidissement de la chaine de traction.
[223] Dans le mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant à haute pression est condensé dans le condenseur 8, est détendu dans le premier dispositif de détente 31 et est évaporé dans le premier échangeur de chaleur 1 , en prélevant de la chaleur au flux d’air extérieur Fe. Les autres échangeurs de chaleur ne sont pas parcourus par du fluide réfrigérant.
[224] Dans le mode refroidissement de l’habitacle, le fluide réfrigérant à haute pression est condensé dans le premier échangeur 1 , puis détendu dans le deuxième dispositif de détente 32 et évaporé dans le deuxième échangeur de chaleur 2, en prélevant de la chaleur au flux d’air intérieur Fi. La deuxième vanne d’arrêt 6 est en position fermée, de sorte que le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 circule dans le quatrième canal 14 puis dans la partie du deuxième canal 12 située en aval de la deuxième zone de connexion C2. Le troisième échangeur 3 n’est pas parcouru par du fluide réfrigérant.
[225] Dans le mode refroidissement de la chaine de traction, la circulation du fluide réfrigérant diffère de celle du mode refroidissement de l’habitacle par le fait que le fluide réfrigérant circule dans le troisième dispositif de détente 33 puis dans le troisième échangeur 3. Le deuxième échangeur 2 n’est pas parcouru par du fluide réfrigérant. [226] De nombreux autres modes de fonctionnement sont possibles. Par exemple, en laissant un débit de réfrigérant en parallèle dans le deuxième échangeur 2 et le troisième échangeur 3, on obtient un refroidissement conjoint de l’habitacle et de la chaine de traction.
[227] Le système de conditionnement thermique 100 comprend aussi un dispositif d’accumulation 9 de fluide réfrigérant disposé en aval du condenseur 8 et en amont de la première entrée E1 du module de circulation de fluide réfrigérant. Le dispositif d’accumulation 9 est ici une bouteille déshydratante.
[228] Selon une variante non représentée, le système de conditionnement thermique 100 comprend un dispositif d’accumulation 9 de fluide réfrigérant disposé en aval de la troisième sortie S3 du module de circulation de fluide réfrigérant et en amont de l’entrée du dispositif de compression. Le dispositif d’accumulation 9 est dans ce cas un accumulateur. Dans ce cas, la troisième sortie S3 est reliée à l’entrée 7a du dispositif de compression 7 avec l’accumulateur disposée entre la troisième sortie S3 et l’entrée 7a. Autrement dit, la troisième sortie S3 du module de distribution de fluide 50 est reliée à l’entrée de l’accumulateur, et la sortie de l’accumulateur est reliée à l’entrée 7a du dispositif de compression 7.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant, comportant :
- un premier canal (11 ) de circulation de fluide réfrigérant, reliant une première entrée (E1 ) et une première sortie (S1),
- un deuxième canal (12) de circulation reliant une deuxième sortie (S2) et une première zone de connexion (C1 ) disposée sur le premier canal (11 ) entre la première entrée (E1 ) et la première sortie (S1 ), le deuxième canal (12) de circulation comportant une première vanne d’arrêt (5),
- un troisième canal (13) de circulation reliant une deuxième entrée (E2) et une troisième sortie (S3), le troisième canal (13) comportant une deuxième vanne d’arrêt (6),
- un quatrième canal (14) de circulation reliant une deuxième zone de connexion (C2) disposée sur le deuxième canal (12) entre la première vanne d’arrêt (5) et la deuxième sortie (S2), et une troisième zone de connexion (C3) disposée sur le troisième canal (13) entre la deuxième entrée (E2) et la deuxième vanne d’arrêt (6), le quatrième canal (14) comportant une vanne unidirectionnelle (4) configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant de la troisième zone de connexion (C3) vers la deuxième zone de connexion (C2), la vanne étant également configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant de la deuxième zone de connexion (C2) vers la troisième zone de connexion (C3),
- un cinquième canal (15) de circulation reliant une troisième entrée (E3) et une quatrième zone de connexion (C4) disposée sur le troisième canal (13) entre la deuxième vanne d’arrêt (6) et la troisième sortie (S3), dans lequel le module de distribution (50) de fluide réfrigérant comprend au moins un bloc élémentaire (21 , 22, 23, 24, 25).
[Revendication 2] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon la revendication 1 , dans lequel chaque canal de circulation de fluide (11 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) est formé par un évidement interne d’au moins un bloc élémentaire.
[Revendication 3] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’au moins un bloc élémentaire a la forme d’un parallélépipède rectangle.
[Revendication 4] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un bloc élémentaire est en contact avec au moins un autre bloc élémentaire par des faces complémentaires.
[Revendication 5] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs blocs élémentaires sont en contact et assemblés selon deux directions différentes d’assemblage, par exemple à la fois en rangées et en étages.
[Revendication 6] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs blocs élémentaires sont assemblés en briques.
[Revendication 7] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- la première entrée (E1 ) est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à haute pression,
- la deuxième entrée (E2) est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant en sortie d’un premier échangeur de chaleur (1 ) configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- la troisième entrée (E3) est configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie d’un deuxième échangeur de chaleur (2) configuré pour fonctionner en évaporateur,
- la première sortie (S1 ) est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un premier dispositif de détente (31 ) disposé en amont du premier échangeur de chaleur (1 ),
- la deuxième sortie (S2) est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente (32) disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur (2),
- la troisième sortie (S3) est configurée pour alimenter en fluide réfrigérant un dispositif de compression du fluide réfrigérant.
[Revendication 8] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première vanne d’arrêt (5) est disposée en partie en saillie d’une face d’un premier bloc élémentaire (21 ) et en partie à l’intérieur du premier bloc élémentaire (21 ), et dans lequel la deuxième vanne d’arrêt (6) est disposée en partie en saillie d’une face du premier bloc élémentaire (21 ) et en partie à l’intérieur du premier bloc élémentaire.
[Revendication 9] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- Le premier canal (11 ), le deuxième canal (12), et le quatrième canal (14) sont formés par un évidement interne réalisé dans un premier bloc élémentaire (21 ), et le troisième canal (13) est formé en partie par un évidement interne réalisé dans le premier bloc élémentaire (21 ), et dans lequel le troisième canal (13) est formé en partie par un évidement interne réalisé dans un deuxième bloc élémentaire (22) et le cinquième canal (15) est formé par un évidement interne réalisé dans le deuxième bloc élémentaire (22).
[Revendication 10] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications 1 à 9, comportant un échangeur de chaleur interne (35) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de la première sortie (S1 ) de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie de la deuxième vanne (6) et en amont de la quatrième zone de connexion (C4).
[Revendication 11] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications 1 à 9, comportant un échangeur de chaleur interne (35) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en amont de la première entrée (E1 ) de fluide réfrigérant et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie de la deuxième vanne d’arrêt (6) et en amont de la quatrième zone de connexion (C4).
[Revendication 12] Module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon la revendication 10 ou 1 1 , dans lequel l’échangeur de chaleur interne (35) relie un premier bloc élémentaire (21 ) à un deuxième bloc élémentaire (22).
[Revendication 13] Système de conditionnement thermique (100), comprenant :
- un dispositif de compression (7) comprenant au moins une entrée (7a) et une sortie (7b),
- un condenseur (8),
- un premier échangeur de chaleur (1 ) configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- un deuxième échangeur de chaleur (2) configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une sortie du condenseur (8) est reliée à la première entrée (E1 ), une sortie (1 b) du premier échangeur de chaleur (1 ) est reliée à la deuxième entrée (E2), une sortie (2b) du deuxième échangeur de chaleur (2) est reliée à la troisième entrée (E3), une sortie (3b) du troisième échangeur de chaleur (3) est reliée à la quatrième entrée (E4), la première sortie (S1 ) est reliée à une entrée (1 a) du premier échangeur de chaleur (1 ), la deuxième sortie (S2) est reliée à une entrée (2a) du deuxième échangeur de chaleur (2), la troisième sortie (S3) est reliée à l’entrée (7a) du dispositif de compression (7), et dans lequel la sortie (7b) du dispositif de compression (7) est reliée à une entrée (8a) du condenseur (8). [Revendication 14] Système de conditionnement thermique (100), comprenant :
- un dispositif de compression (7) comprenant au moins une entrée (7a) et une sortie (7b),
- un condenseur (8),
- un premier échangeur de chaleur (1 ) configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur ou en condenseur,
- un deuxième échangeur de chaleur (2) configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un troisième échangeur de chaleur (3) configuré pour fonctionner en évaporateur,
- un module de distribution (50) de fluide réfrigérant selon l’une des revendications 1 à 12, le module de distribution (50) de fluide réfrigérant comportant en outre:
-- un sixième canal (16) reliant la deuxième sortie (S2) à une quatrième sortie (S4), le deuxième dispositif de détente (32) étant disposé sur le sixième canal (16),
-- un septième canal (17) reliant le sixième canal (16) et une cinquième sortie (S5), un troisième dispositif de détente (33) étant disposé sur le septième canal (17),
- un huitième canal (18) de circulation de fluide réfrigérant reliant une quatrième entrée (E4) configurée pour recevoir du fluide réfrigérant à basse pression en sortie du troisième échangeur de chaleur (3) et une sixième zone de connexion (C6) disposé sur le cinquième canal (15),
-- un neuvième canal (19) reliant la première sortie (S1 ) à une sixième sortie (S6), le premier dispositif de détente (31 ) étant disposé sur le neuvième canal (19), dans lequel une sortie du condenseur (8) est reliée à la première entrée (E1 ), une sortie (1 b) du premier échangeur de chaleur (1 ) est reliée à la deuxième entrée (E2), une sortie (2b) du deuxième échangeur de chaleur (2) est reliée à la troisième entrée (E3), une sortie (3b) du troisième échangeur de chaleur (3) est reliée à la quatrième entrée (E4), la deuxième sortie (S2) est reliée à une entrée (2a) du deuxième échangeur de chaleur (2), la troisième sortie (S3) est reliée à l’entrée (7a) du dispositif de compression (7), et dans lequel la sortie (7b) du dispositif de compression (7) est reliée à une entrée (8a) du condenseur (8), la quatrième sortie (S4) est reliée à une entrée (2a) du deuxième échangeur de chaleur (2), la cinquième sortie (S5) est reliée à une entrée (3a) du troisième échangeur de chaleur (3), et dans lequel la sixième sortie (S6) est reliée à une entrée (1 a) du premier échangeur de chaleur (1 ).
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