Brevet FR2792965A1 — publié le 20001103

La présente invention concerne un équipement d'échange thermique pour un véhicule automobile, qui comprend - d'une part - un circuit de climatisation parcouru par un fluide frigorigène, et comportant une bouteille d'accumulation et de déshydratation de ce fluide, tel que du "FREON" (Marque Déposée), mis en oeuvre dans le circuit de climatisation, ainsi que - d'autre part - un circuit de refroidissement du moteur à combustion interne servant à la propulsion du véhicule, circuit dans lequel circule un liquide de refroidissement. Dans un circuit de climatisation usuel, qui assure la réfrigération de l'habitacle du véhicule, la bouteille d'accumulation et de déshydratation est du type "HARRISSON". Cette bouteille possède une capacité de 1,5 à 2 litres environ. Elle a une forme générale cylindrique, d'axe vertical, et une paroi en aluminium. A l'intérieur de la bouteille passe le fluide frigorigène, en général du "Freon", qui se trouve normalement en phase gazeuse et, partiellement, en phase liquide, et est susceptible de véhiculer des traces d'eau dues à des entrées d'air parasitaires, ce fluide se trouvant à une température comprise entre 0 C et 5 C environ. La fonction de cette bouteille est de séparer les phases liquide et gazeuse, de manière à retenir la phase liquide, de sorte que l'intégralité du fluide quittant la bouteille en direction du compresseur situé sur le circuit, en aval de la bouteille, se trouve en phase gazeuse. De plus, des dispositifs de déshydratation disposés à l'intérieur de la bouteille permettent de capter et de retenir les particules d'eau se trouvant inopinément présentes dans le fluide afin d'éliminer cette eau du circuit. La bouteille d'accumulation et de déshydratation est généralement installée sous le capot du compartiment moteur du véhicule. On observe inévitablement, avec les équipements connus, une dissipation du froid à travers la paroi de la bouteille dans l'espace situé sous le capot, ce qui correspond à une perte non négligeable de frigories qui s'échappent du circuit de climatisation. La présente invention a pour objectif de résoudre ce problème en utilisant les frigories ainsi perdues pour refroidir le liquide de refroidissement du moteur, de manière, d'une part, à favoriser la réévaporation des condensats du circuit de climatisa- tion qui se sont formés dans la bouteille, et d'autre part, à participer au refroidissement du moteur, ce qui permet de recourir à un radiateur de plus faible capacité et, corrélative- ment, d'encombrement réduit. L'équipement d'échange thermique qui fait l'objet de l'invention comprend, de manière bien connue, - d'une part - un circuit de climatisation comportant une bouteille d'accumulation et de déshydratation d'un fluide frigorigène, tel que du "Freon", mis en oeuvre dans le circuit et d'autre part - un circuit de refroidissement du moteur à combustion interne servant à la propulsion du véhicule, dans lequel circule un liquide de refroidissement. L'objectif mentionné ci-dessus est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que ladite bouteille possède une paroi thermiquement conductrice, et est confinée dans une enceinte qui est traversée par le liquide de refroidissement du moteur. Selon une caractérisitique additionnelle de l'équipement, ledit circuit de refroidissement du moteur comprenant un radiateur, l'enceinte est située entre ce dernier et le moteur, si on considère le sens de circulation du liquide de refroidissement. De préférence, ladite bouteille ayant une paroi de forme sensiblement cylindrique, d'axe vertical, dans laquelle l'entrée et la sortie du fluide frigorigène se font latéralement, en partie haute, et des dispositifs absorbeurs d'humidité étant disposés à l'intérieur de cette bouteille, l'enceinte a une paroi de forme également sensiblement cylindrique, d'axe vertical, qui enveloppe coaxialement la bouteille en délimitant un espace de section sensiblement constante autour de cette demrnière, tandis que l'entrée et la sortie du liquide de refroidissement se font, respectivement, en partie supérieure et en partie inférieure de ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés, qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue schématique de l'équipement, qui illustre l'interférence entre les deux circuits concernés, à savoir le circuit de climatisation et le circuit de refroidissement du moteur; - la figure 2 est une vue schématique, coupée par un plan vertical axial, de la bouteille d'accumulation et de déshydratation à double enveloppe dont est pourvu l'équipement de la figure 1. Sur la figure 1, on a désigné par la référence I le circuit de climatisation d'un véhicule automobile, ce véhicule étant propulsé par un moteur à combustion interne schématisé par un carré et référencé 6. On y a désigné par la référence II le circuit de refroidissement du moteur 6. Le circuit de climatisation I, de type connu, est parcouru par un fluide frigorigène tel que du "Freon" (C.F.C.). Le sens de circulation de ce fluide dans le circuit I est symbolisé par des flèches claires référencées F quand le fluide est à l'état gazeux et par des flèches sombres référencées f lorsque le fluide est à l'état liquide. Le sens de circulation du liquide de refroidissement dans le circuit II est symbolisé par des flèches sombres e. De manière classique, le circuit I comprend un compresseur mécanique 1, branché par une conduite 10 à un condenseur 2, lui-même branché par des conduites 20, à un évaporateur 4, dont la sortie communique par une conduite 40 avec une bouteille d'accumulation et de déshydratation 5, la sortie de cette dernière ramenant le fluide, via une conduite 50, à l'entrée du compresseur 1. Entre la sortie 20 du condenseur 2 et l'entrée 30 de l'évaporateur 4 est monté un tube étrangleur ou "gicleur" 3. Ce système de réfrigération fonctionne de la manière suivante: Le compresseur 1 porte le "Freon" gazeux à une pression et à une température élevées, et le refoule suivant F, par la conduite 10 dans le condenseur 2. A titre indicatif, la température d'entrée du "Freon", qui se trouve en phase gazeuse, à l'entrée du condenseur 2 est de l'ordre de 86 C et sa pression de 1 560 kPa. Le condenseur consiste en un serpentin tubulaire, qui traverse des plaques - ou ailettes - thermo-conductrices, se trouvant à température ambiante. En passant dans ce serpentin, le "Freon" se condense, et sort du condenseur en phase liquide suivant f2, à une pression de l'ordre 1 510 kPa, et à une température de 52 C. Lorsque ce liquide traverse le gicleur 3, il est soumis à une perte de charge importante qui entrane un abaissement notable de sa pression et de sa température. Dans la conduite 30, le "Freon" liquide arrive à l'évaporateur 4, suivant f3, à une pression de l'ordre de 280 kPa et une température de l'ordre de 8 C. De manière connue, l'évaporateur 4 est traversé par un flux d'air qui va servir à rafraîchir l'habitacle, de manière contrôlée par un thermostat ou un autre système de contrôle de température approprié. L'évaporateur 4 consiste en un serpentin tubulaire, traversant des plaques d'échange thermique, dans une configuration similaire à celle du condenseur 2. Dans l'évaporateur, on observe un changement de phase liquide/gaz. L'évaporation du "Freon", hautement endothermique, absorbe la chaleur des plaques d'échange thermique de l'évaporateur, générant du froid qui est transmis au flux d'air qui passe entre les plaques; le "Freon" gazeux qui quitte l'évaporateur 4 suivant F4 se trouve à une pression de l'ordre de 220 kPa et une température de l'ordre de 2 à 3 C. Le "Freon" gazeux traverse ensuite la bouteille 5. La conduite d'entrée 40 de la bouteille arrive latéralement en partie haute et débouche dans l'espace intérieur de la bouteille, en vis-à-vis d'une paroi inclinée 55; celle-ci constitue un obstacle qui assure la condensation des particules liquides véhiculées par les gaz entrant dans la bouteille, et joue un rôle de déflecteur pour ces particules, qui peuvent s'écouler par gravité dans le fond de la bouteille. La conduite de sortie 50 de la bouteille possède une partie amont formant une boucle 52 située à l'intérieur de la bouteille, et dont l'embouchure d'entrée se trouve en partie haute de la bouteille, derrière le déflecteur 55. On est ainsi assuré que le fluide quittant la bouteille, pour alimenter le compresseur 1 suivant F5, par la conduite 50, ne contient pas de liquide. Cette conduite 50 ressort de la bouteille également en partie haute, latéralement, du côté opposé à la conduite d'entrée 40. Le liquide, comme déjà dit, se dépose au fond de la bouteille. De plus, comme on le voit sur la figure 2, il est prévu dans la zone inférieure de la bouteille des dispositifs absorbeurs d'humidité 54. Ces dispositifs, de type connu, sont généralement des sacs en tissu perméable, contenant des boules d'une substance dessiccative, ayant la propriété d'absorber et de retenir l'eau. Le liquide L qui se dépose au fond de la bouteille 5 est donc du "Freon" pur, ou pratiquement pur, qui peut être réévaporé sans dommage, pour réintégrer le circuit de climatisation. A titre indicatif, le "Freon" gazeux qui quitte la bouteille 5 se trouve à une pression de l'ordre de 200 kPa et à une température comprise entre 0 et 1 C. Le "Freon" gazeux est extrait de la bouteille par un effet d'aspiration généré par le fonctionnement du compresseur. Le circuit de refroidissement du moteur II est parcouru par un liquide de refroidissement; il s'agit usuellement d'un mélange d'eau et d'antigel. Le liquide de refroidissement du moteur 6 est amené, au moyen d'une pompe non représentée, via une conduite 60, suivant el, à un radiateur 7. Il s'agit également d'un dispositif à plaques transversales, ou ailettes conductrices de la chaleur, associées à un serpentin tubulaire. Le radiateur est léché par l'air extérieur, provoquant le refroidissement du liquide qui y passe. Le liquide refroidi quitte le radiateur par une conduite 70, suivant e2, après quoi il retourne normalement au moteur 6. Conformément à la présente invention, il y a une interférence entre les circuits I et II, au niveau de la bouteille 5. En effet, celle-ci se trouve confinée à l'intérieur d'une enceinte 8, qui est intercalée entre la conduite 70 et la conduite 80 du retour du liquide de refroidissement au moteur 6. Le liquide chaud vient donc lécher la surface externe de la paroi 51 de la bouteille 5, si bien que les frigories dissipées par cette dernière sont transmises au liquide chaud. A titre indicatif, le liquide chaud qui circule dans l'espace périphérique référencé 53 (figure 2), séparant la paroi intérieure 51 de la bouteille et la paroi 81 de l'enceinte, se trouve à une température de l'ordre de 85 C, tandis que la température à l'intérieur de la bouteille est de l'ordre de + 2 C environ. Le liquide de refroidissement du moteur arrive, suivant e3, du haut vers le bas dans l'enceinte 8, au moyen d'une tubulure d'entrée 700 et en ressort par le bas, suivant e4, par une tubulure de sortie 800 branchée sur le conduit 80. Comme le montre la figure 2, la bouteille 5 et l'enceinte 8 sont des corps creux coaxiaux, ayant des parois 51, respectivement 81, de forme approximativement cylindrique, d'axe vertical ZZ'. L'ensemble a donc la configuration d'un récipient à double enveloppe, présentant un espace 53 de section sensiblement constante, pour le passage du liquide de refroidissement du moteur. La figure 2 montre les raccords d'entrée 400, suivant F4 et de sortie 500, suivant F5, du "Freon" gazeux dans la bouteille 5. L'échange thermique entre les fluides froids contenus à l'intérieur de la bouteille et le liquide chaud circulant à l'extérieur de celle-ci favorise la réévaporation du "Freon" liquide L présent dans la bouteille, tout en participant au refroidissement du liquide extérieur avant son retour au moteur. Grâce à cet arrangement, il est possible de faire usage d'un radiateur 7 de capacité réduite, et donc moins encombrant. REVENDICATIONS 1. Equipement d'échange thermique pour véhicule automobile, qui comprend d'une part - un circuit de climatisation (I) comportant une bouteille (5) d'accumulation et de déshydratation d'un fluide frigorigène, tel que du "Freon", mis en oeuvre dans le circuit (I) et - d'autre part - un circuit de refroidissement (II) du moteur à combustion interne (6) servant à la propulsion du véhicule, dans lequel circule un liquide de refroidissement, caractérisé par le fait que ladite bouteille (5) possède une paroi (51) thermiquement conductrice, et est confinée dans une enceinte (8) qui est traversée par le liquide de refroidissement du moteur (6). 2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, ledit circuit de refroidissement (II) du moteur (6) comprenant un radiateur (7), l'enceinte (8) est située entre ce dernier et le moteur (6), si on considère le sens de circulation du liquide de refroidissement. 3. Equipement selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite bouteille (5) a une paroi (51) de forme sensiblement cylindrique, d'axe vertical (ZZ'), dans laquelle l'entrée (F4) et la sortie (F5) du fluide frigorigène se font latéralement, en partie haute, des dispositifs absorbeurs d'humidité (54) étant disposés à l'intérieur de cette bouteille (5), caractérisé par le fait que l'enceinte (8) a une paroi (81) de forme également sensiblement cylindrique, d'axe vertical (ZZ'), qui enveloppe coaxialement la bouteille (5) en délimitant un espace de section sensiblement constante autour de cette dernière, tandis que l'entrée (e3) et la sortie (e4) du liquide de refroidissement se font, respectivement, en partie supérieure et en partie inférieure de ladite enceinte (8).