Brevet FR2717126A1 — publié le 19950915

Procédé et dispositif de climatisation de véhicule avec boucle de chauffage L'invention concerne un procédé pour modifier la température d'un flux d'air à envoyer dans l'habitacle d'un véhicule, par échange de chaleur avec un évaporateur dans lequel circule un fluide qui passe également dans un compresseur et dans un détendeur, ce procédé comportant un mode de refroidissement du flux d'air dans lequel on fait circuler ledit fluide successivement dans l'évaporateur, dans le compresseur, dans un condenseur où il cède de la chaleur à un autre milieu et dans un détendeur. Un tel procédé est utilisé de façon classique pour la climatisation de l'habitacle du véhicule, notamment d'un véhicule à moteur thermique. Lorsqu'il s'agit de réchauffer l'air à envoyer dans l'habitacle, on utilise habituellement la chaleur produite par le moteur thermique, par exemple en faisant passer le flux d'air en contact avec un radiateur de chauffage traversé par un fluide de refroidissement du moteur. Lorsque le moteur est froid, on ne peut en tirer de la chaleur pour le chauffage de l'habitacle, ce qui retarde le moment où celui-ci se trouve à la température souhaitée et nuit donc au confort des occupants. Pour accélérer la mise en température de l'habitacle, on peut avoir recours à des dispositifs supplémentaires comportant notamment des brtleurs ou des radiateurs électriques, qui impliquent des investissements importants. Le but de l'invention est de permettre un chauffage rapide de l'habitacle lorsque le moteur thermique est froid, sans avoir recours à des moyens spécifiques coûteux. L'invention vise notamment un procédé du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comporte un mode de réchauf fage du flux d'air dans lequel on envoie le fluide sortant du compresseur à l'évaporateur, sans passer par un condenseur. Le mode de réchauffage, utilisable pour le chauffage de l'habitacle lorsque le moteur est froid, utilise ainsi l'installation de climatisation existant, avec des modifications mineures. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont énoncées ci-après - Le fluide traverse un même détendeur dans les deux modes. - Le fluide traverse des détendeurs différents dans les deux modes. - L'évaporateur joue le rôle d'évaporateur dans le mode de refroidissement et joue seulement le râle d'échangeur de chaleur dans le mode de réchauffage. - Le véhicule est à moteur thermique et on utilise le mode de réchauffage pour le chauffage de l'habitacle dans les période où la chaleur fournie par le moteur est insuffisante à cet effet. L'invention a également pour objet un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant une boucle principale de circulation de fluide composée d'une première branche contenant un évaporateur suivi d'un compresseur et d'une seconde branche contenant un condenseur, la boucle principale contenant également un premier détendeur interposé entre le condenseur et l'évaporateur, et des moyens pour envoyer dans l'habitacle de l'air ayant subi un échange de chaleur avec l'évaporateur. Le dispositif selon l'invention comprend en outre une troisième branche ne contenant pas de condenseur, placée en parallèle avec la seconde branche de façon à former avec la première branche une boucle secondaire, et des moyens de commutation pour commander la circulation du fluide soit dans la boucle principale, soit dans la boucle secondaire. Le dispositif selon l'invention peut comporter au moins certaines des particularités suivantes - Les moyens de commutation comprennent au moins une première vanne et une seconde vanne placées respectivement dans la seconde branche et dans la troisième branche, chacune de ces vannes étant fermée lorsque l'autre est ouverte. - Les moyens de commutation comprennent deux premières vannes placées dans la seconde branche de part et d'autre du condenseur. - Le premier détendeur est dans la seconde branche et un second détendeur est prévu dans la boucle secondaire. - Le second détendeur est placé dans la troisième branche. - Le second dé tendeur est placé dans la première branche ainsi qu'une vanne supplémentaire commandée de façon à courtcircuiter celui-ci pour en détourner le fluide lorsque ce dernier circule dans la boucle principale. - Il comprend un détendeur unique placé dans la première branche. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, où des éléments identiques ou analogues sont désignés dans toutes les figures par les mêmes numéros de référence. Sur ces dessins, les figures I à 3 sont des schémas de circuits de fluide de trois dispositifs selon l'invention, pour la climatisation et le chauffage de l'habitacle d'un véhicule. Dans ces circuits circule un fluide propre à passer de l'état liquide à l'état gazeux en absorbant de la chaleur, et de l'état gazeux à l'état liquide en cédant de la chaleur, comme c'est le cas de façon habituelle dans les installations de climatisation de véhicules. Les composants de ces circuits sont également rencontrés de façon habituelle dans ces mêmes installations de climatisation. Chacun des circuits illustrés comprend trois branches 1, 2 et 3 se raccordant entre elles en deux points de jonction A et B, les branches 1 et 3 étant représentées en trait plein et la branche 2 en trait interrompu. La branche 1 contient un compresseur 4 qui y fait circuler le fluide du point A vers le point X, et un évaporateur 5 placé en amont du compresseur. La branche 2 contient, du point B vers le point A, une électrovanne amont 8a, un condenseur 6, une bouteille 7 et une électrovanne aval 8. Une électrovanne d'arrêt 9 est également disposée dans la branche 3. Dans le circuit de la figure I, un détendeur 1Q est placé en aval de l'électrovanne 8 dans la branche 2. La branche 1, entre l'évaporateur 5 et le compresseur 4, est subdivisée en deux sous-branches en parallèle, à savoir une sous-branche il contenant une troisième électrovanne 12 et une sous-branche 13 contenant un second detendeur 14. Les électrovannes 8, 8a et 12 sont commandes conjointement, et en opposition par rapport à l'électrovanne 9. Lorsque les vannes 8, 8a et 12 sont ouvertes et la vanne 9 fermée, le fluide circule dans une boucle fermee formée par les branches 1, y compris la sous-branche 11, et 2, et ne circule pas dans la branche 3 ni dans la sous-branche 13. Cette boucle fonctionne comme un circuit classique de climatisation, le fluide passant de l'état liquide à l'état gazeux dans l'évaporateur 5 en absorbant de la chaleur et de I'état gazeux à l'état liquide dans le condenseur 6 en cédant de la chaleur. La chaleur absorbée dans l'évaporateur 5 peut être prélevée, directement ou indirectement, dans un flux d'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule. Lorsque les vannes 8, 8a et 12 sont fermées et la vanne 9 ouverte, le fluide circule dans une boucle fermée constituée par les branches 1, y compris la sous-branche 13, et 3, et ne circule pas dans la branche 2 ni dans la sous-branche 11, comme indiqué par le trait interrompu sur la figure. Le fluide traverse donc le compresseur 4, l'évaporateur 5 et le détendeur 14. Ne traversant plus de condenseur, il reste en permanence à l'état gazeux. L'évaporateur 5 ne joue donc plus le râle d'évaporateur, mais continue de jouer le rôle d'échangeur de chaleur, permettant de dissiper une grande partie de la chaleur produite par la compression du fluide dans le compresseur 4, cette chaleur pouvant être utilisée pour le chauffage de l'habitacle lorsque le moteur thermique du véhicule est froid. En particulier, le fluide en circulation étant à une température supérieure à la température ambiante, un flux d'air à envoyer dans l'habitacle peut être chauffé directement au contact de l'évaporateur. La présence des deux électrovannes 8a et 8 au lieu d'une seule permet d'isoler le condenseur et d'éviter des transferts de fluide parasites par suite des changements de volume du fluide qu'il contient. L'ensemble des vannes 8a et 9 peut être remplacé par une vanne à trois voies. Le circuit de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 en ce que les sous-branches 11 et 13 et l'électrovanne 12 sont supprimées, le détendeur 14 étant transféré dans la branche 3. Comme précédemment, les électrovannes 8 et 8a d'une part et 9 d'autre part sont commandes en opposition pour fermer soit la boucle composée des branches 1 et 2, soit celle composée des branches 1 et 3. Le fonctionnement du dispositif en mode de climatisation est inchangé. En mode de réchauffage, seul l'ordre des composants est modifié, le détendeur 14 étant traversé entre le compresseur 4 et l'évaporateur 5, ce qui ne change rien au résultat. Le circuit de la figure 3 est encore simplifie par rapport à celui de la figure 2, puisqu'il comporte un seul détendeur 15 placé dans la branche 1, en amont de l'évaporateur 5. Ce detendeur unique joue le rôle du détendeur 10 de la figure 2 en mode climatisation et celui du détendeur 14 en mode réchauffage, sans aucun changement pour le fluide. Les électrovannes utilises dans les exemples décrits peuvent être remplacées par des vannes à commande manuelle, hydraulique, pneumatique ou autre. Revendications 1. Procédé pour modifier la température d'un flux d'air à envoyer dans l'habitacle d'un véhicule, par echange de chaleur avec un évaporateur (5) dans lequel circule un fluide qui passe également dans un compresseur (4) et dans un détendeur (10, 14, 15), ce procédé comportant un mode de refroidissement du flux d'air dans lequel on fait circuler ledit fluide successivement dans l'évaporateur (5), dans le compresseur (4), dans un condenseur (6) où il cède de la chaleur à un autre milieu et dans un détendeur (10, 15), caractérisé en ce qu'il comporte un mode de réchauffage du flux d'air dans lequel on envoie le fluide sortant du compresseur à l'évaporateur, sans passer par un condenseur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide traverse un même détendeur (15) dans les deux modes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide traverse des détendeurs différents (10, 14) dans les deux modes. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'évaporateur (5) joue le rôle d'évaporateur dans le mode de refroidissement et joue seulement le rôle d'échangeur de chaleur dans le mode de réchauffage. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que le véhicule est à moteur thermique et qu'on utilise le mode de réchauffage pour le chauffage de l'habitacle dans les périodes où la chaleur fournie par le moteur est insuffisante à cet effet. 6. Dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant une boucle principale (1, 2) de circulation de fluide composée d'une première branche (1) contenant un évaporateur (5) suivi d'un compresseur (4) et d'une seconde branche (2) contenant un condenseur (6), la boucle principale contenant également un premier détendeur (10, 15) interposé entre le condenseur et l'évaporateur, et des moyens pour envoyer dans l'habitacle de l'air ayant subi un échange de chaleur avec l'évaporateur, caractérisé en ce outil comprend en outre une troisième branche (3) ne contenant pas de condenseur, placée en parallèle avec la seconde branche de façon à former avec la première branche une boucle secondaire (1, 3), et des moyens de commutation (8, 8a, 9, 12) pour commander la circulation du fluide soit dans la boucle principale, soit dans la boucle secondaire. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent au moins une première vanne (8, 8a) et une seconde vanne (9) placées respectivement dans la seconde branche et dans la troisième branche, chacune de ces vannes étant fermée lorsque l'autre est ouverte. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent deux premières vannes (8, 8a) placées dans la seconde branche de part et d'autre du condenseur. 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le premier détendeur (10) est dans la seconde branche et qu'un second détendeur (14) est prevu dans la boucle secondaire. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le second détendeur (14) est placé dans la troisième branche (3). il. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le second détendeur (14) est placé dans la première branche ainsi qu'une vanne supplémentaire (12) commandée de façon à court-circuiter celui-ci pour en détourner le fluide lorsque ce dernier circule dans la boucle principale. 12. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un détendeur unique (15) placé dans la première branche.