Brevet FR2766261A1 — publié le 19990122

Dispositif de climatisation de véhicule avec boucle de réfrigérant resserrée L'invention concerne un dispositif de refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile et de climatisation de l'habitacle de ce véhicule, comprenant a) un premier circuit de fluide caloporteur comportant un radiateur de refroidissement du moteur et un échangeur de chaleur balayé par un flux d'air à envoyer dans l'habitacle, et b) un second circuit de fluide réfrigérant comportant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, le condenseur et l'évaporateur étant propres à transférer de la chaleur d'un premier milieu en contact avec l'évaporateur à un second milieu en contact avec le condenseur, par l'intermédiaire du fluide réfrigérant, en vue de refroidir ledit flux d'air. De manière classique, dans un tel dispositif, le premier milieu et le second milieu sont respectivement l'atmosphère extérieure et ledit flux d'air. Le condenseur est généralement disposé à l'extrémité avant du véhicule de manière à recevoir directement le flux d'air atmosphérique provoqué par le déplacement de celui-ci. Quant à l'évaporateur, il est disposé dans l'habitacle, à l'intérieur d'un boîtier de traitement d'air, de manière à être traversé, en série ou en parallèle avec l'échangeur de chaleur, par le flux d'air à envoyer dans l'habitacle. Le compresseur est habituellement entraîné par le moteur du véhicule et disposé par conséquent au voisinage de celui-ci. Les composants du circuit de fluide réfrigérant sont donc dispersés, ce qui nécessite des conduites de raccordement longues s'étendant dans le compartiment moteur du véhicule, qui sont coûteuses et créent des risques de fuites. En cas d'intervention dans le compartiment moteur, ces conduites doivent être démontées, ce qui nécessite un nouveau remplissage du circuit. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, et prévoit que lesdits premier et second milieux sont constitués par le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit, ce dernier comportant des moyens d'alimentation pour alimenter ledit échangeur de chaleur en fluide chaud provenant du moteur et/ou en fluide refroidi par l'évaporateur, de manière à régler la température dudit flux d'air. Le condenseur et l'évaporateur, ne devant plus être balayés par les flux d'air respectifs définis plus haut, peuvent être disposés comme on le souhaite, et en particulier très près l'un de l'autre et très près du compresseur, ce qui supprime les conduites de raccordement ou réduit leur longueur. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - Les moyens d'alimentation permettent un réglage progressif des débits de fluide chaud et de fluide refroidi. - Les moyens d'alimentation comprennent une vanne reliée au moteur, à l'évaporateur et à l'échangeur de chaleur. - Le condenseur reçoit une fraction du débit de fluide sortant du radiateur de refroidissement. - L'évaporateur reçoit une fraction du débit de fluide sortant de l'échangeur de chaleur, qui peut le cas échéant varier de 0 à 100 %. - Les fractions complémentaires des débits de fluide sortant du radiateur de refroidissement et de l'échangeur de chaleur sont envoyées dans le moteur. - Parmi les fractions sortant du radiateur de refroidissement, celle envoyée dans l'évaporateur est refroidie de manière plus poussée que celle envoyée dans le moteur. - Le fluide caloporteur sortant du condenseur est envoyé dans le moteur. - Les composants du second circuit sont disposés au voisinage immédiat les uns des autres. - Les composants du second circuit sont disposés au voisinage immédiat du moteur. - Au moins le condenseur et l'évaporateur sont sous forme d'un module unitaire. - Un réservoir de fluide réfrigérant est intégré au condenseur. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif selon l'invention; et la figure 2 est une vue schématique en perspective du dispositif. Le dispositif illustré sur la figure 1 comprend un circuit dans lequel circule un fluide caloporteur tel qu'une solution aqueuse d'éthylèneglycol, servant notamment au refroidissement du moteur thermique 1 qui entraîne le véhicule automobile sur lequel est monté le dispositif. Un branche 2 du circuit amène le fluide caloporteur de la sortie 3 du moteur à un point de raccordement A. Une conduite 4 mène du point A à la tubulure d'entrée 5 d'un radiateur de refroidissement 6, cette tubulure d'entrée se trouvant sur une boîte à fluide 7 qui est séparée en deux compartiments par une cloison 8. Une autre boîte à fluide 9 du radiateur 6 est séparée par une cloison 10 en deux compartiments qui communiquent respectivement avec des tubulures de sortie 11 et 12. Le fluide 2 peut ainsi sortir du radiateur soit par la tubulure 11, après avoir parcouru une seule passe, soit par la tubulure 12, après avoir parcouru trois passes. Une conduite 13 va de la tubulure 11 à une pompe de circulation 15 placée à l'entrée du moteur 1. La seconde tubulure 12 de sortie du radiateur 6 est reliée par une conduite 16 à la tubulure 17 d'entrée de fluide caloporteur d'un condenseur 18, qui fait également partie d'un circuit de fluide réfrigérant qui sera décrit plus loin, le condenseur 18, de même qu'un évaporateur 19, étant propre à assurer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant. La tubulure 20 de sortie de fluide caloporteur du condenseur 18 est reliée par une conduite 21 à un point de raccordement C communiquant par une conduite 14 avec l'entrée de la pompe 15. La sortie unique d'une vanne à trois voies 22 communique par une conduite 23 avec la tubulure d'entrée 24 d'un échangeur de chaleur 25 qui est balayé par un flux d'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule. La tubulure de sortie 26 de l'échan- geur de chaleur 25 est reliée par une conduite 27 à un point de raccordement B, lui-même relié au point C par une conduite 28. Le point B est également relié par une conduite 29 à l'entrée 30 de fluide caloporteur de l'évaporateur 19. Enfin, une conduite 31 et une conduite 33 relient respectivement la tubulure de sortie 32 de l'évaporateur 19 et le point A aux deux entrées de la vanne 22. Le circuit précité de fluide réfrigérant comprend, outre le condenseur 18 et l'évaporateur 19, un compresseur 40 qui aspire le fluide réfrigérant de l'évaporateur pour l'envoyer dans le condenseur, et un détendeur 41 et une cartouche filtrante et desséchante interchangeable 42, interposés entre le condenseur et l'évaporateur. Le condenseur 19 comporte par ailleurs une section de désurchauffe et de condensation et une section de sous-refroidissement, reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un réservoir de fluide réfrigérant non représenté. Le circuit de fluide réfrigérant fonctionne de la manière habituelle dans un dispositif de climatisation de véhicule, à ceci près que l'évaporateur 19 et le condenseur 18 prélèvent et cèdent de la chaleur respectivement non pas à des flux d'air mais au fluide caloporteur de refroidissement du moteur 1. La vanne 22 est commandée par des moyens non représentés, notamment en fonction des besoins de chauffage ou de refroidissement de l'habitacle du véhicule, de manière que la tubulure d'entrée 24 de l'échangeur de chaleur 25 soit alimentée soit en fluide chaud provenant du moteur 1 par l'intermédiaire des conduites 2 et 33, soit en fluide refroidi par l'évaporateur 19 et transmis par la conduite 31, soit en un mélange de ces deux fluides, dans des proportions pouvant varier de manière continue. L'échangeur de chaleur 25 peut ainsi chauffer ou refroidir un flux d'air qui le traverse pour être envoyé dans l'habitacle. Une fraction du fluide caloporteur qui a traversé cet échangeur, correspondant au débit circulant dans la conduite 31, est prélevée pour être renvoyée dans l'évaporateur 19, par l'intermédiaire de la conduite 29. Le fluide sortant du condenseur, par la conduite 21, et la fraction complémentaire du fluide sortant de l'échangeur 25, par l'intermédiaire de la conduite 28, sont aspirés par la pompe 15 pour être réintroduits dans le moteur 1 conjointement au fluide sortant du radiateur par la tubulure 11. Une pompe électrique 34 interposée sur la conduite 27 permet le cas échéant de faire circuler le fluide en circuit fermé dans l'échangeur de chaleur 25 et dans l'évaporateur 19. Par ailleurs, le fluide arrivant le cas échéant à la vanne 22 par la conduite 33 ne constitue au plus qu'une fraction du débit de fluide sortant du moteur 1, le complément étant envoyé par la conduite 4 à la tubulure d'entrée 5 du radia teur de refroidissement 6. Ce complément est à son tour partagé par le radiateur 6 en une fraction qui sort par la tubulure 11 et est ramenée à la pompe 15 par l'intermédiaire de la conduite 13, et une fraction qui sort par la tubulure 12 pour être envoyée dans le condenseur 18 par la conduite 16. A titre d'exemple, le radiateur 6 peut être conçu pour refroidir le fluide de 90"C, température à la sortie du moteur, à 80"C à la tubulure de sortie 11, de manière à assurer une température de fonctionnement optimale du moteur 1, et à une température supérieure de 150 à la température ambiante à la tubulure de sortie 12, de manière à assurer un refroidissement efficace du condenseur. On retrouve sur la figure 2 les éléments essentiels décrits à propos de la figure 1. Le radiateur 6 est disposé à l'extrémité avant du véhicule, dont le sens de déplacement est indiqué par la flèche F1. Le moteur 1 est logé dans le compartiment moteur, en arrière du radiateur 6, et l'échangeur de chaleur 25 est disposé dans un boîtier de traitement d'air non représenté à l'intérieur de l'habitacle et par conséquent en arrière du moteur 1. Les flux d'air traversant les échangeurs 6 et 25 sont indiqués par les flèches F2 et F3 respectivement. Le condenseur 18, l'évaporateur 19, le détendeur 41 et la cartouche 42, non représentés individuellement sur la figure 2, sont sous forme d'un module unitaire 50 fixé sur le moteur 1, au voisinage immédiat du compresseur 40, lequel est également fixé sur le moteur et entraîné par l'intermédiaire d'une poulie 51 montée sur l'arbre moteur. Le condenseur 18 et l'évaporateur 19 sont avantageusement réalisés selon la technologie "à plaques' ou t'à lames, c'est-à-dire sous la forme d'un empilement de pochettes, chaque pochette étant composées de deux plaques de tôle embouties en forme de cuvette dont les concavités sont tournées l'une vers l'autre et qui sont assemblées bord à bord de manière étanche. Des changements peuvent être apportés au dispositif décrit sans sortir de l'invention. Ainsi la vanne 22 peut être placée au point B au lieu d'être au point de raccordement entre les conduites 23, 31 et 33. De même, la pompe 34 peut être disposée sur la conduite 23. L'une et/ou l'autre de cette vanne et de cette pompe peuvent être intégrées au module 50. Le radiateur unique 6 peut être remplacé par deux radiateurs séparés traversés en série par le fluide qui circule dans la conduite 16 et dont le premier seulement est traversé par le fluide qui circule dans la conduite 13. Revendications 1. Dispositif de refroidissement du moteur d'entraînement (1) d'un véhicule automobile et de climatisation de l'habitacle de ce véhicule, comprenant a) un premier circuit de fluide caloporteur comportant un radiateur (6) de refroidissement du moteur et un échangeur de chaleur (25) balayé par un flux d'air (F3) à envoyer dans l'habitacle, et b) un second circuit de fluide réfrigérant comportant un compresseur (40), un condenseur (18), un détendeur (41) et un évaporateur (19), le condenseur et l'évaporateur étant propres à transférer de la chaleur d'un premier milieu en contact avec l'évaporateur à un second milieu en contact avec le condenseur, par l'intermédiaire du fluide réfrigérant, en vue de refroidir ledit flux d'air, caractérisé en ce que lesdits premier et second milieux sont constitués par le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit, ce dernier comportant des moyens d'alimentation (33, 21, 22, 23) pour alimenter ledit échangeur de chaleur en fluide chaud provenant du moteur et/ou en fluide refroidi par l'évaporateur, de manière à régler la température dudit flux d'air. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation permettent un réglage progressif des débits de fluide chaud et de fluide refroidi. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent une vanne (22) reliée au moteur (1), à l'évaporateur (19) et à l'échangeur de chaleur (25). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le condenseur (18) reçoit une fraction (16) du débit de fluide sortant du radiateur de refroidissement (6). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'évaporateur (19) reçoit une fraction (29) du débit de fluide sortant de l'échangeur de chaleur. 6. Dispositif selon la revendication 5, rattachée à la revendication 4, caractérisé en ce que les fractions complémentaires (13, 28) des débits de fluide sortant du radiateur de refroidissement et de l'échangeur de chaleur sont envoyées dans le moteur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, parmi les fractions sortant du radiateur de refroidissement, celle (16) envoyée dans le condenseur est refroidie de manière plus poussée que celle (13) envoyée dans le moteur. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur (31) sortant du condenseur est envoyé dans le moteur. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants (18, 19, 40, 41) du second circuit sont disposés au voisinage immédiat les uns des autres. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les composants du second circuit sont disposés au voisinage immédiat du moteur (1). 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins le condenseur et l'évaporateur sont sous forme d'un module unitaire (50). 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un réservoir de fluide réfrigérant est intégré au condenseur.