La présente invention est du domaine des boucles de climatisation coopérant avec une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile. Elle a pour objet un dispositif combiné associant un échangeur de chaleur interne et un accumulateur participant d'une telle boucle. Elle a enfin pour objet une boucle de climatisation comprenant un tel dispositif combiné.
Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour réguler les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. L'installation est principalement constituée d'un boîtier en matière plastique qui est logé sous une planche de bord du véhicule. Le boîtier canalise la circulation d'au moins un flux d'air préalablement à la délivrance de ce dernier à l'intérieur de l'habitacle.
Une telle installation coopère avec une boucle de climatisation pour refroidir le flux d'air préalablement à l'évacuation de ce dernier hors du boîtier vers l'habitacle. Ladite boucle comprend une pluralité d'éléments à l'intérieur desquels circule successivement un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide supercritique, dioxyde de carbone connu sous la référence R744 notamment. Ces éléments comprennent au moins un compresseur, un refroidisseur de gaz, un échangeur de chaleur interne, un organe de détente, un évaporateur et un accumulateur.
Le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur vers le refroidisseur de gaz, puis au travers d'une branche « haute pression » de l'échangeur de chaleur interne, puis vers l'organe de détente, ensuite au travers de l'évaporateur, puis vers l'accumulateur, et enfin au travers d'une branche « basse pression » de l'échangeur de chaleur interne, pour retourner au compresseur.
Le compresseur est destiné à recevoir le fluide réfrigérant à l'état gazeux et à le comprimer pour le porter à haute pression. Le refroidisseur de gaz est apte à refroidir le fluide réfrigérant comprimé, à pression relativement constante, en cédant de la chaleur à son environnement. L'organe de détente est à même d'abaisser la pression du fluide réfrigérant sortant du refroidisseur de gaz en l'amenant au moins en partie à l'état liquide. L'évaporateur est quant à lui propre à faire passer à l'état gazeux le fluide réfrigérant à l'état liquide provenant de l'organe de détente, à pression relativement constante, en prélevant de la chaleur audit flux d'air qui traverse l'évaporateur. Le fluide réfrigérant vaporisé est ensuite aspiré par le compresseur. Ces dispositions sont telles que le fluide réfrigérant est à haute pression à l'intérieur de la branche « haute pression » de l'échangeur de chaleur interne tandis qu'il est à basse pression à l'intérieur de la branche « basse pression » de l'échangeur de chaleur interne.
L'accumulateur assure une fonction de séparation entre une phase gazeuse et une phase liquide du fluide réfrigérant. A cette fin, l'accumulateur comporte une zone de séparation à l'intérieur de laquelle lesdites phases se dissocient l'une de l'autre par gravité.
L'accumulateur assure aussi une fonction de stockage d'une charge circulante de fluide réfrigérant en fonction des conditions d'utilisation de la boucle de climatisation. Pour cela, l'accumulateur comporte une zone d'accumulation du fluide réfrigérant à l'état liquide que la zone d'accumulation recueille en provenance de la zone de séparation.
Dans sa généralité, l'accumulateur est constitué d'une enceinte logeant la zone de séparation et la zone d'accumulation, l'enceinte comprenant une cloison inférieure qui délimite la zone d'accumulation en partie basse de l'enceinte. Ainsi, le fluide réfrigérant à l'état liquide en provenance de l'évaporateur se sépare en phase gazeuse et en phase liquide, cette dernière venant s'accumuler par gravité au-dessus de la cloison inférieure, à l'intérieur de la zone d'accumulation.
L'échangeur de chaleur interne est configuré de manière à ce que le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la branche « haute pression » puisse céder de la chaleur au fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la branche « basse pression ».
Le document
Un tel dispositif combiné présente des inconvénients au regard d'une complexité structurelle excessive qui mérite d'être simplifiée.
Plus particulièrement, un tel dispositif combiné est constitué d'un nombre conséquent de pièces disparates ce qui engendre des coûts de fabrication qu'il convient de réduire.
Plus particulièrement encore, un tel dispositif combiné s'avère encombrant et sa compacité mérite d'être accrue.
De plus, dans le cas courant où une huile est ajoutée au fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de ladite boucle, l'agencement d'un tel dispositif combiné ne prévoit ni le stockage, ni la réintégration à l'intérieur de ladite boucle.
Enfin, un tel dispositif combiné mérite d'être amélioré au regard de multiples fonctions qu'il assure. Plus particulièrement, un tel dispositif combiné mérite d'être optimisé pour notamment :
Un premier but de la présente invention est de proposer un dispositif combiné associant un échangeur de chaleur interne et un accumulateur participant d'une boucle de climatisation, ledit dispositif combiné étant agencé pour :
Un second but de la présente invention est de proposer une boucle de climatisation comprenant un tel dispositif combiné, l'agencement de ce dernier facilitant son intégration sur la boucle de climatisation dans certaines conformations de cette dernière et améliorant un coefficient de performance « COP » de la dite boucle.
Le dispositif de la présente invention est un dispositif combiné comprenant une enceinte constituée d'une cloison supérieure, d'une cloison inférieure et d'au moins une paroi périphérique. Ladite enceinte loge un échangeur de chaleur interne, une zone de séparation et une zone d'accumulation. L'enceinte loge aussi un composant interne monobloc qui est constitué :
Le conduit comporte avantageusement une première extrémité équipée d'une première ouverture qui est ménagée à travers la paroi de délimitation et une deuxième extrémité équipée d'une deuxième ouverture qui est ménagée à travers la paroi de confinement.
La paroi de délimitation est préférentiellement munie d'une collerette qui entoure la première ouverture.
La collerette est avantageusement évasée vers la zone de séparation.
La paroi de délimitation est préférentiellement conformée en un disque dont un centre est muni de la première ouverture et dont un rebord est pourvu d'au moins un ergot de positionnement de la paroi de délimitation contre la paroi périphérique de l'enceinte.
La paroi de confinement comporte notamment une face interne qui est disposée en vis-à-vis de la paroi de séparation.
La face interne est par exemple convexe en étant vue depuis la paroi de délimitation.
La face interne est par exemple encore agencée en une cuvette comportant un centre de courbure C,indifféremment disposé entre la paroi de délimitation et la paroi de confinement ou au-dessus de la paroi de délimitation.
La cuvette comporte avantageusement un fond agencé en une rigole.
La paroi de confinement comporte de préférence un bord interne pourvu d'une première saignée de réception d'un premier joint d'étanchéité entre la paroi de confinement et une couronne centrale constitutive de l'échangeur de chaleur interne.
La paroi de confinement comporte préférentiellement un bord externe pourvu d'une deuxième saignée de réception d'un deuxième joint d'étanchéité entre la paroi de confinement et ladite paroi périphérique.
Selon une variante de réalisation, au moins un canal est ménagé entre la face interne et un volume interne du conduit.
Selon une autre variante de réalisation, au moins un capillaire est ménagé entre la face interne et une face externe de la paroi de confinement, la face externe étant opposée à la dite face interne.
La face externe est avantageusement pourvue d'un évidement pour le passage d'un bouchon supérieur équipant un collecteur « basse pression » de l'échangeur de chaleur interne.
La paroi de confinement est préférentiellement pourvue d'une jupe pour envelopper au moins partiellement l'échangeur de chaleur interne.
La jupe est par exemple pourvue de rainures d'appui de la jupe contre ladite paroi périphérique.
La jupe est par exemple encore pourvue d'une bordure inférieure d'appui contre la cloison inférieure de l'enceinte.
La jupe est notamment pourvue d'au moins une fenêtre de réception d'au moins un doigt correspondant qui est ménagé sur une platine inférieure de l'échangeur de chaleur interne.
Une boucle de climatisation de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que ladite boucle comprend un tel dispositif combiné.
La boucle de climatisation étant parcourue par un fluide réfrigérant supercritique, ladite boucle est caractérisée en ce que :
De préférence, le dispositif combiné comprend :
Le conduit constitue avantageusement une zone d'échange de chaleur complémentaire entre le fluide réfrigérant à basse pression circulant à l'intérieur du volume interne du conduit et le fluide réfrigérant à haute pression circulant à l'intérieur du collecteur « haute pression ».
La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lecture de la description qui va être faite de variantes de réalisation en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles :
Sur la
Le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur 3 vers le refroidisseur de gaz 4, puis au travers d'une branche « haute pression » 9 de l'échangeur de chaleur interne 5, puis vers l'organe de détente 6, ensuite au travers de l'évaporateur 7, puis vers l'accumulateur 8, et enfin au travers d'une branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5, pour retourner au compresseur 3. Ces dispositions visent à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant à haute pression et à haute température à l'intérieur de ladite branche « haute pression » 9 et le fluide réfrigérant circulant à basse pression et à basse température à l'intérieur de ladite branche « basse pression » 10. Il en résulte une amélioration d'un coefficient de performance « COP » de la boucle de climatisation 1.
La boucle de climatisation 1 comprend une ligne « haute pression » 17 qui débute en sortie du compresseur 3 et se termine en entrée de l'organe de détente 6, selon un sens de circulation 11 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation 1, le refroidisseur de gaz 4 et la branche « haute pression » 9 de l'échangeur de chaleur interne 5 étant interposés entre ces deux points.
La boucle de climatisation 1 comprend aussi une ligne « basse pression» 18 qui débute en sortie de l'organe de détente 6 et se termine en entrée du compresseur 3, selon le sens de circulation 11 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation 1, l'évaporateur 7, l'accumulateur 8 et la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5 étant interposés entre ces deux points.
L'accumulateur 8, disposé en aval de l'évaporateur 7 selon le sens de circulation 11 du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boucle de climatisation 1, permet une séparation d'une phase gazeuse et d'une phase liquide du fluide réfrigérant en provenance de l'évaporateur 7 et ensuite une récupération du fluide réfrigérant et de l'huile de graissage à l'état liquide. A cette fin, l'accumulateur 8 comporte une zone de séparation 19 desdites phases et une zone d'accumulation 20 de la phase liquide.
L'échangeur de chaleur interne 5 et l'accumulateur 8 sont associés en un dispositif combiné 12 formant un ensemble monobloc assurant conjointement les fonctions de l'échangeur de chaleur interne 5 et de l'accumulateur 8. Les caractères combiné et monobloc dudit dispositif 12 permettent à l'échangeur de chaleur interne 5 et à l'accumulateur 8 d'être installés simultanément sur la boucle de climatisation 1, l'échangeur de chaleur interne 5 et l'accumulateur 8 formant un ensemble intégré. Ceci a pour effet de se dispenser d'une conduite installée dans le compartiment moteur du véhicule, entre une sortie 22 de l'accumulateur 8 et une entrée 23 de la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5.
Le dispositif combiné 12 comporte une entrée « haute pression » 13 à travers laquelle le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur de gaz 4 est admis à l'intérieur du dispositif combiné 12. Le dispositif combiné 12 comporte aussi une sortie « haute pression » 14 à travers laquelle le fluide réfrigérant à haute pression est évacué hors du dispositif combiné 12 vers l'organe de détente 6. L'entrée « haute pression » 13 et la sortie « haute pression » 14 sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un chemin de circulation « haute pression » 24 qui comprend la branche « haute pression » 9.
Le dispositif combiné 12 comporte aussi une entrée « basse pression » 15 à travers laquelle le fluide réfrigérant en provenance de l'évaporateur 7 est admis à l'intérieur du dispositif combiné 12. Le dispositif combiné 12 comporte enfin une sortie « basse pression » 16 à travers laquelle le fluide réfrigérant à basse pression est évacué hors du dispositif combiné 12 vers le compresseur 3. L'entrée « basse pression » 15 et la sortie « basse pression» 16 sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un chemin de circulation « basse pression » 25 qui comprend la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5 et la zone de séparation 19.
Sur les
L'enceinte 26 loge l'échangeur de chaleur interne 5, la zone de séparation 19 et la zone d'accumulation 20.
Se pose le problème général de l'agencement entre elles des dites zones de séparation 19 et d'accumulation 20, de l'échangeur de chaleur interne 5 et de la conformation générale du dispositif combiné 12 pour que ce dernier assure au mieux les fonctions qui lui sont dévolues, à savoir notamment la séparation des dites phases, le stockage du fluide réfrigérant et/ou de ladite huile, la réintégration de cette dernière en amont du compresseur 3.
Selon la présente invention, l'enceinte 26 loge un composant interne monobloc 30 qui est formé d'une paroi de délimitation 31 de la zone de séparation 19 et de la zone d'accumulation 20, d'une paroi de confinement 32 de l'échangeur de chaleur interne 5 par rapport à la zone d'accumulation 20, et d'un conduit 33 qui relie la paroi de confinement 32 et la paroi de délimitation 31.
Les concepteurs de la présente invention ont fait le choix d'affecter à un seul et unique composant interne monobloc 30 l'ensemble ou une participation active aux fonctions susvisées du dispositif combiné. Ce choix permet de faciliter les opérations de montage dudit dispositif combiné 12, réduit l'encombrement et le poids de ce dernier, ledit composant interne monobloc 30 étant facilement réalisable à moindre coût.
Le caractère monobloc du composant interne 30 se caractérise par le fait que le composant interne 30 est formé d'un ensemble solidaire 31,32,33 constitué de ladite paroi de délimitation 31, de ladite paroi de confinement 32 et dudit conduit 33, l'ensemble solidaire 31,32,33 étant susceptible d'être installé conjointement à l'intérieur de l'enceinte 26 en une seule opération de montage. Selon une première forme de réalisation, l'ensemble solidaire 31,32,33 est constitué d'une pièce unique réalisée par exemple par injection d'une matière plastique. Selon d'autres formes de réalisation, l'ensemble solidaire 31,32,33 est constitué de deux pièces assemblées par emboîtement, par collage ou analogue et constituées respectivement par exemple d'une part de la paroi de délimitation 31 et du conduit 33 qui confèrent le caractère monobloc et d'autre part de la paroi de confinement 32, ou constituées par exemple encore d'une part de la paroi de délimitation 31, et d'autre part du conduit 33 et de la paroi de confinement 32 qui confère le caractère monobloc.
La paroi de délimitation 31 isole partiellement l'une de l'autre la zone de séparation 19 et la zone d'accumulation 20. La paroi de délimitation 31 est interposée entre la zone de séparation 19 et la zone d'accumulation 20.
La paroi de confinement 32 isole l'un de l'autre la zone d'accumulation 20 et l'échangeur de chaleur 5. Ce dernier est interposé entre la paroi de confinement 32 et la cloison inférieure 28. Il en ressort que la zone d'accumulation 20 est elle-même interposée entre la paroi de délimitation 31 et la paroi de confinement 32.
Le conduit 33 est interposé entre la paroi de délimitation 31 et la paroi de confinement en s'étendant à l'intérieur de la zone d'accumulation 20. Le conduit 33 comporte une première extrémité 34 équipée d'une première ouverture 35 qui est ménagée à travers la paroi de délimitation 31 et une deuxième extrémité 36 équipée d'une deuxième ouverture 37 qui est ménagée à travers la paroi de confinement 32. Le conduit 33 délimite un volume interne 38 qui est en communication aéraulique avec la zone de séparation 19 par l'intermédiaire de la première ouverture 35 et avec l'échangeur de chaleur interne 5 par l'intermédiaire de la deuxième ouverture 37. Ces dispositions sont telles que le volume interne 38 du conduit 33 constitue un passage du fluide réfrigérant à l'état gazeux depuis la zone de séparation 19 vers l'entrée 23 de la branche « basse pression » 10 de l'échangeur de chaleur interne 5.
La paroi de délimitation 31 est munie d'une collerette 39 qui est ménagée autour de la première ouverture 35 en étant évasée depuis la paroi de délimitation 31 vers la zone de séparation 19. Ces dispositions visent à faciliter une admission du fluide réfrigérant à l'état gazeux à l'intérieur du volume interne 38 du conduit 33 et à empêcher une admission du fluide réfrigérant à l'état liquide à l'intérieur dudit volume interne 38. Il en résulte finalement que le fluide réfrigérant en provenance de l'évaporateur 7 se scinde par effet cyclonique en gaz et en liquide suite à son admission à l'intérieur de la zone de séparation 19 par l'intermédiaire d'une buse 40 équipant l'entrée « basse pression » 15 du dispositif combiné 12. La buse 40 est par exemple conformée en un cylindre muni d'un orifice tangentiel 41 pour faciliter ladite scission entre le fluide réfrigérant à l'état liquide et le fluide réfrigérant à l'état gazeux. Le fluide réfrigérant à l'état liquide tend à chuter par gravité depuis la buse 40 jusque sur la paroi de délimitation 31 tandis que le fluide réfrigérant à l'état gazeux se disperse à l'intérieur de la zone de séparation 19 jusqu'à notamment pénétrer à l'intérieur dudit volume interne 38.
La paroi de délimitation 31 est conformée en un disque dont un centre 42 est muni de la première ouverture 35 et dont un rebord 43 est pourvu d'ergots 44 de positionnement de la paroi de délimitation 31 contre la paroi périphérique 29 de l'enceinte 26.
Plus particulièrement sur la
Ces dispositions sont telles que le chemin de circulation « haute pression» 24 qui s'étend entre l'entrée « haute pression » 13, qui est ménagée à travers la cloison inférieure 28 de l'enceinte 26, et la sortie « haute pression » 14, qui est ménagée à travers la cloison supérieure 27 de l'enceinte 26, traverse de part en part le dispositif combiné 12, globalement parallèlement à un axe d'extension longitudinale Δ dudit dispositif combiné 12, du bas vers le haut sur les
Ces dispositions sont aussi telles que le chemin de circulation « basse pression » 25 qui s'étend entre l'entrée « basse pression » 15, qui est ménagée à travers la cloison supérieure 27 de l'enceinte 26, et la sortie « basse pression » 16, qui est ménagée à travers la cloison inférieure 28 de l'enceinte 26, traverse de part en part le dispositif combiné 12, globalement parallèlement à l'axe d'extension longitudinale Δ dudit dispositif combiné 12, du haut vers le bas sur les
Une exception à cette extension des chemins de circulation « haute pression » 24 et « basse pression » 25 réside dans l'échange qui se créé dans l'échangeur de chaleur interne 5, comme cela sera détaillé à la
Il en résulte finalement une caractéristique de la présente invention qui réside dans le fait que la cloison supérieure 27 est celle qui est pourvue de la buse 40. Autrement dit, l'identification de la buse 40 sur le dispositif combiné 12 détermine celle des cloisons 27,28 qui est la cloison dite supérieure, soit en position d'utilisation du dispositif combiné 12, soit en position de fonctionnement réaliste de ce dernier.
Selon une forme de réalisation préférée de la présente invention, la cloison supérieure 27 est agencée en un couvercle supérieur escamotable et pourvu de l'entrée « basse pression » 15 et de la sortie « haute pression » 14 tandis que la cloison inférieure 28 est agencée en un couvercle inférieur escamotable et muni de l'entrée « haute pression » 13 et de la sortie « basse pression » 16.
Sur la
Le tube plat 21 est bordé par deux tubes plats secondaires 50 à l'intérieur desquels circule le fluide réfrigérant à basse pression. Selon une autre variante de réalisation, le tube plat 21 est bordé par un seul tube plat secondaire 50, indifféremment interne ou externe. Selon encore une autre variante de réalisation, le tube plat 21 est simplement baigné dans le fluide réfrigérant à basse pression qui s'écoule à l'intérieur d'un espace interstitiel ménagé entre deux spires consécutives de l'enroulement du tube plat 21 sur lui-même.
Sur la
Ladite platine supérieure 55 est pourvue d'un orifice 59 pour le passage à son travers du bouchon supérieur 54 qui émerge au-delà de la platine supérieure 55. La platine supérieure 55 est également munie d'une couronne centrale 60 ménagée sur une face extérieure 61 de la platine supérieure 55, ladite face extérieure 61 étant celle qui est exempte de contacts avec le tube plat 21 et éventuellement le ou les tube(s) plat(s) secondaire(s) 50. La couronne centrale 60 est pourvue d'une gorge de réception 62 d'un premier joint d'étanchéité, visible sur la
La dite platine inférieure 56 est pourvue d'un trou 64 qui vient en-vis-à-vis de ladite sortie « basse pression » 16 pour l'évacuation du fluide réfrigérant hors du dispositif combiné 12 vers le compresseur 3. Ladite platine inférieure 56 est également munie de doigts 65 ménagés sur une tranche de ladite platine inférieure 56 pour leur emboitement à l'intérieur de fenêtres correspondantes 66 ménagées sur la jupe 45, lesdites fenêtres étant visibles sur la
Sur la
Sur la
Sur les
Plus particulièrement sur la
La paroi de confinement 32 comporte un bord interne 74 pourvu d'une première saignée 75 de réception dudit premier joint d'étanchéité 76 entre la paroi de confinement 32 et la couronne centrale 60 constitutive de l'échangeur de chaleur interne 5.
La paroi de confinement 32 comporte une face externe 77, opposée à la face interne 73, qui est pourvue d'un évidement 78 pour le passage du bouchon supérieur 54 équipant le collecteur « haute pression » 51 de l'échangeur de chaleur interne 5.
Sur les
Sur la
Sur la
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