Brevet FR2768804A1 — publié le 19990326

Dispositif de filtration et de déshydratation d'un fluide friqoriaène Dour un circuit de climatisation, en Darticulier de véhicule automobile L'invention concerne un dispositif de filtration et de déshydratation d'un fluide frigorigène à la sortie d'un condenseur d'un circuit de climatisation, en particulier de véhicule automobile. Un dispositif de ce type est utilisé classiquement à la sortie du condenseur pour filtrer et déshydrater le fluide frigorigène en phase liquide et à haute pression. Ce dernier est ensuite envoyé vers un détendeur puis vers un évaporateur dans lequel il est transformé en phase vapeur en absorbant de la chaleur. Ensuite, le fluide frigorigène en phase vapeur est envoyé par un compresseur, sous forme de phase vapeur à haute pression, vers le condenseur où il est transformé en phase liquide en cédant de la chaleur, et ainsi de suite. Dans les circuits de climatisation connus, le dispositif de filtration et de déshydratation est classiquement réalisé sous la forme d'un réservoir, encore appelé bouteille, qui a en outre pour fonction de stocker le fluide frigorigène. Il s'agit par conséquent d'un réservoir volumineux qui présente une connexion d'entrée propre à être reliée à la sortie du condenseur et une connexion de sortie propre à être reliée à l'entrée du détendeur. Ce réservoir est placé sur la ligne haute pression liquide de la boucle froide, en aval du condenseur. Dans certains cas, si la fonction de stockage n'est pas nécessaire, la taille de ce réservoir peut être réduite, mais celui-ci nécessite toujours une connexion d'entrée et une connexion de sortie. Dans tous les cas, ce dispositif est relativement encombrant, ce qui constitue un inconvénient spécialement dans le cas des circuits de climatisation de véhicules automobiles, étant donné la place limitée réservée à l'installation de climatisation. Pour éviter cet inconvénient, il a déjà été proposé d'intégrer le dispositif de filtration et de déshydratation directement dans le condenseur. L'invention propose une autre solution pour résoudre ce problème d'encombrement. Elle propose à cet effet un dispositif de filtration et de déshydratation du type défini en introduction, lequel comprend une cartouche remplaçable comportant un élément filtrant et un élément déshydratant, cette cartouche rempla çable étant logée dans un élargissement local d'une canalisation reliant la sortie du condenseur au détendeur du circuit de climatisation. Autrement dit, il s'agit d'une cartouche placée directement dans un élargissement local de la ligne haute pression liquide de la boucle froide, qui relie la sortie du condenseur et l'entrée du détendeur. Outre un encombrement limité, le dispositif de l'invention a pour autre avantage de limiter les pertes de charge, de retenir efficacement les particules qui composent habituellement l'élément déshydratant, et de pouvoir être introduit facilement dans la canalisation précitée grâce à un simple élargissement local de cette dernière. En outre, la cartouche remplaçable est maintenue en place dans l'élargissement local de la canalisation et peut être facilement retirée et remplacée. Un autre avantage important est que le dispositif de l'invention ne nécessite qu'une seule connexion pour la mise en place et le remplacement d'une cartouche remplaçable, au lieu de deux connexions dans les solutions connues. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élargissement précité est formé de deux parties reliées respectivement à une section amont et une section aval de la canalisation, lesdites parties étant propres à être raccordées entre elles de façon étanche par une connexion annulaire. Cette connexion annulaire peut être située soit proche de la section amont de la canalisation, soit proche de la section aval de la canalisation, soit encore à mi-distance de la section amont et de la section aval de la canalisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élargisse- ment local de la canalisation est délimité par une paroi latérale de forme générale cylindrique circulaire, reliée à la section aval de la canalisation par une restriction de configuration droite ou coudée. Ainsi, cette restriction contribue à la mise en place et au maintien de la cartouche en position voulue dans l'élargisse- ment local de la canalisation. Dans une première forme de réalisation de l'invention, l'élément filtrant de la cartouche est placé en amont de l'élément déshydratant par rapport au sens de circulation du fluide frigorigène, tandis qu'un joint annulaire d'étanchéité est placé à la jonction de l'élément filtrant et de la paroi que comporte l'élargissement de la canalisation. Dans cette première forme de réalisation de l'invention, l'élément déshydratant peut avoir la forme d'un tube contenant un matériau déshydratant et éventuellement entouré d'un filtre. Dans ce cas, l'élément filtrant a avantageusement la forme d'un disque placé à une extrémité de l'élément déshydratant en forme de tube. En variante, l'élément filtrant peut avoir la forme d'un tube rentrant logé au moins en partie à l'intérieur de l'élément déshydratant en forme de tube. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'élément filtrant de la cartouche est placé en aval de l'élément déshydratant par rapport au sens de circulation du fluide frigorigène, tandis qu'un joint annulaire d'étanchéité est placé à la jonction de l'élément filtrant et de la paroi que comporte l'élargissement de la canalisation. En pareil cas, l'élément filtrant est avantageusement réalisé sous la forme d'un tube rentrant dans lequel est placé l'élément déshydratant. Ce dernier peut être réalisé notamment sous la forme d'une enveloppe, encore appelée "sac", dans laquelle est placé un produit déshydratant. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit de climatisation de véhicule automobile incorporant un dispositif selon l'invention - la figure 2 représente schématiquement le dispositif de la figure 1 à échelle agrandie - les figures 3 et 4 sont des vues analogues à celle de la figure 2 pour d'autres variantes de réalisation de l'invention - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention dans une première forme de réalisation - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention dans une seconde forme de réalisation ; et - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention dans une troisième forme de réalisation. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un dispositif de filtration et de déshydratation 10 selon l'invention intégré à un circuit de climatisation classique comprenant un compresseur 12, un condenseur 14, un détendeur 16 et un évaporateur 18 parcourus dans cet ordre par un fluide frigorigène comme indiqué par les flèches. Le fluide frigorigène en phase liquide chaude et à haute pression est envoyé par le compresseur 12 à une entrée 36 du condenseur 14. Dans ce dernier, le fluide frigorigène est condensé pour donner une phase liquide haute pression, en cédant de la chaleur. Le fluide frigorigène en phase liquide quitte le condenseur par une sortie 20 et parvient au dispositif 10 de l'invention par une section amont 22 d'une canalisation reliant la sortie 20 du condenseur à l'entrée du détendeur 16. Dans le dispositif 10 de l'invention, le fluide frigorigène en phase liquide est filtré et déshydraté. Il quitte ensuite le dispositif 10 par une section aval 24 de la canalisation pour gagner le détendeur 16 dans lequel il est détendu pour produire un fluide diphasique froid. Le fluide frigorigène gagne ensuite, par une canalisation 26, l'entrée 28 de l'évaporateur 18. En traversant l'évaporateur, le fluide frigorigène est évaporé sous la forme d'une phase vapeur à basse pression, en absorbant de la chaleur. Ensuite, le fluide frigorigène quitte l'évaporateur 18 par une sortie 30 pour gagner le compresseur 12 par une canalisation 32. Le fluide frigorigène issu du compresseur est envoyé à l'entrée 36 du condenseur 14, et ainsi de suite. Comme montré à la figure 2, le dispositif 10 comprend une cartouche remplaçable 38 de filtration et de déshydratation logée axialement dans un élargissement local 40 de la canalisation reliant le condenseur 14 et le détendeur 16. Cet élargissement local 40 est interposé entre la section amont 22 et la section aval 24 de cette canalisation. L'élargissement local 40 de forme générale cylindrique circulaire, comprend une partie amont 42 reliée à la section amont 22 et une partie aval 44 reliée à la section aval 24. Les deux parties 42 et 44 de l'élargissement local 40 sont propres à être raccordées entre elles de façon étanche par une connexion annulaire 46 représentée ici de façon schématique. Cette connexion annulaire doit être démontable pour permettre d'échanger une cartouche 38 usagée contre une cartouche neuve. Il s'agit donc avantageusement d'un raccord à vis. Dans la forme de réalisation de la figure 2, la connexion annulaire 46 est située proche de la section amont 22 de la canalisation. La partie amont 42 de l'élargissement 40 a sensiblement la forme d'un dôme, tandis que la partie aval 44 comprend un manchon 48 et un dôme 50 formant restriction et contribuant au maintien de la cartouche 38. La connexion annulaire 46 est ainsi disposée entre le dôme 42 et le manchon 48. Dans la forme de réalisation de la figure 3, la connexion annulaire 46 est située proche de la section aval 24 de la canalisation, tandis que dans la forme de réalisation de la figure 4, la connexion annulaire 24 est située sensiblement à mi-distance de la section amont 22 et de la section aval 24 de la canalisation. Dans la forme de réalisation de la figure 5, à laquelle on se réfère maintenant, l'élargissement local 40 de la canalisation est délimité par une paroi latérale 52 de forme générale cylindrique circulaire s'étendant sur une longueur L, cette paroi étant prolongée par une restriction 54 en forme de dôme raccordée à la section aval 24 (non représentée) de la canalisation. A l'opposé de la restriction 54, la paroi latérale 52 se termine par une extrémité ouverte 56 susceptible d'être reliée à la partie amont 42 (non représentée) de la restriction par une connexion annulaire 46 (non représentée) comme décrit précédemment. La cartouche 38 logée axialement dans l'élargissement local 40 comprend un élément filtrant 58 réalisé sous la forme d'un disque placé en amont, par rapport au sens de circulation du fluide frigorigène (flèche F), d'un élément déshydratant 60. Un joint annulaire d'étanchéité 62 est placé à la jonction de l'élément filtrant 58 et de la paroi 52 de l'élargissement 40, si bien que tout le débit du fluide frigorigène est obligé de traverser l'élément filtrant 58. Ensuite, tout ce débit traverse l'élément déshydratant 60. Celui-ci a la forme d'un tube 64 contenant un matériau déshydratant et entouré d'un filtre 66 sur sa périphérie intérieure et extérieure. Le tube 64 peut être plein ou composé de granulés. La restriction 54, qui peut être droite ou coudée, permet de réduire le diamètre D de l'élargissement 40 qui peut avoir par exemple une valeur de l'ordre de 30 mm à une valeur de l'ordre de 6 mm qui correspond au diamètre de la section aval 24 de la canalisation. Cette restriction 54 permet de maintenir et de bloquer la cartouche 38 en position axiale à l'intérieur de l'élargissement 40. Dans la forme de réalisation de la figure 6, à laquelle on se réfère maintenant, la cartouche 38 comprend un élément filtrant 68 réalisé sous la forme d'un tube rentrant 68 logé à l'intérieur de l'élément déshydratant 60, lequel est analogue à celui de la figure 1. L'élément filtrant 68 est maintenu par un joint annulaire d'étanchéité 62 analogue à celui décrit précédemment. Comme on le voit sur la figure 6, l'élément filtrant 68, qui a la forme d'un tube rentrant, s'étend axialement à l'intérieur de l'élément déshydratant 60 en forme de tube. Cette configuration a pour avantage que l'élément filtrant offre une surface de filtration plus élevée que dans le cas de la figure 5 ce qui permet d'éviter une augmentation des pertes de charge consécutives à un colmatage du filtre. Dans l'exemple de réalisation, l'élément filtrant 68 a la forme d'un tube présentant une extrémité 70 de forme carrée, mais celle-ci pourrait être aussi bien de forme ronde ou conique. Il est à noter qu'il n'est pas obligatoire de prévoir un contact entre l'élément déshydratant 60 et la paroi 52. De plus, le filtre 66 entourant la surface extérieure de l'élément filtrant 60 n'est pas obligatoire si on prévoit un joint annulaire d'étanchéité 72 à l'extrémité de l'élément déshydratant 60, qui est située près de la restriction 54. Dans la forme de réalisation de la figure 7, l'élément filtrant 74 est réalisé sous la forme d'un tube rentrant et s'apparente donc à l'élément filtrant 68 de la figure 6. Il est fixé et maintenu à l'intérieur de la paroi 52 de l'élargissement 40 par l'intermédiaire d'un joint annulaire d'étanchéité 76. L'élément filtrant 74 sert de réceptacle à l'élément déshydratant 78, si bien que cet élément filtrant 74 est placé en aval de l'élément déshydratant. Cet élément déshydratant 78 est réalisé ici sous la forme d'une enveloppe, encore appelée "sac", dans laquelle est placé un produit déshydratant. L'élément filtrant 74 est maintenu en place axialement à l'intérieur de la paroi 52 par un rebord annulaire 80 entre le joint 76 et un tube 82 logé à l'intérieur de la paroi 52. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes. Ainsi, la configuration de l'élargissement local de la canalisation, de même que la structure de la cartouche de filtration et de déshydratation, sont susceptibles de nombreuses variantes. Revendications 1. Dispositif de filtration et de déshydratation d'un fluide frigorigène à la sortie d'un condenseur d'un circuit de climatisation, en particulier de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une cartouche remplaçable (38) comportant un élément filtrant (58 ; 68 ; 74) et un élément déshydratant (60 ; 78), ladite cartouche étant logée dans un élargissement local d'une canalisation (22, 24) reliant la sortie (20) du condenseur (14) au détendeur (16) du circuit de climatisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élargissement (40) est formé de deux parties (42, 44) reliées respectivement à une section amont (22) et une section aval de la canalisation, lesdites parties (42, 44) étant propres à être raccordées entre elles de façon étanche par une connexion annulaire (46). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la connexion annulaire (46) est située proche de la section amont (22) de la canalisation. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la connexion annulaire (46) est située proche de la section aval (24) de la canalisation. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisée en ce que la connexion annulaire (46) est située sensiblement à midistance de la section amont (22) et de la section avant de la canalisation. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'élargissement local (40) de la canalisation est délimité par une paroi latérale (52) de forme générale cylindrique circulaire, reliée à la section aval (24) de la canalisation par une restriction (50 ; 54) de configuration droite ou coudée. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément filtrant (58 ; 68) de la cartouche (38) est placé en amont de l'élément déshydratant (60) par rapport au sens de circulation (F) du fluide frigorigène, et en ce qu'un joint annulaire d'étanchéité (62) est placé à la jonction de l'élément filtrant (58) et de la paroi (52) que comporte l'élargissement de la canalisation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément déshydratant (60) a la forme d'un tube (64) contenant un matériau déshydratant et éventuellement entouré d'un filtre (66). 9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, prises en combinaison, caractérisé en ce que l'élément filtrant (58) a la forme d'un disque placé à une extrémité de l'élément déshydratant (60) en forme de tube. 10. Dispositif selon les revendications 7 et 8, prises en combinaison, caractérisé en ce que l'élément filtrant (68) a la forme d'un tube rentrant logé au moins en partie à l'intérieur de l'élément déshydratant (60) en forme de tube. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément filtrant (74) de la cartouche est placé en aval de l'élément déshydratant (78) par rapport au sens de circulation (F) du fluide frigorigène, et en ce qu'un joint annulaire d'étanchéité (76) est placé à la jonction de l'élément filtrant et de la paroi (52) que comporte l'élargissement de la canalisation. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément filtrant (74) est réalisé sous la forme d'un tube rentrant dans lequel est placé l'élément déshydratant (78). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément déshydratant (78) est réalisé sous la forme d'une enveloppe dans laquelle est placé un produit déshydratant.