Brevet FR2800425A1 — publié le 20010504

ARRIERE-PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION La presente invention concerne un compresseur adapte à un cycle de réfrigération utilisant du C02 comme fluide frigorigène et concerne le cycle de réfrigération utilisant le compresseur. Dans un cycle de réfrigération, une grande variété de compresseurs ayant différentes structures est utilisée. Dans tous les cas, chacun de ces compresseurs comprend une tête pourvue d'une chambre décharge pour décharger un fluide frigorigene et une chambre d'aspiration pour aspirer le fluide frigorigène. La tête a une structure dans laquelle la chambre de décharge et chambre d'aspiration sont séparées par une cloison de séparation. Afin d'alléger le poids, tête est en général produite comme une piece moulée monobloc fabriquée par coulée sous pression d'un matériau en aluminium. Récemment, une proposition a été faite concernant l'utilisation d'un cycle réfrigération utilisant du C02 comme fluide frigorigène. Le cycle de réfrigération de ce type est généralement appelé cycle de réfrigération supercritique. Comme le cycle de réfrigération super critique est sensé atteindre une grande capacité de réfrigération, la taille du compresseur peut être réduite. Par exemple, si un compresseur du type à piston est utilisé, le compresseur peut avoir une taille réduite en diminuant le diamètre de l'alésage de cylindre d'environ 1/2. Dans le cycle de réfrigération supercritique, le fluide frigorigène comprimé par le compresseur a une température plus élevée (+ environ 50 C) et une pression plus élevée (+ environ 10 MPa) par rapport à un cycle de réfrigération classique utilisant du fluorocarbone (fion) comme fluide frigorigène. Il est par conséquent requis d'améliorer la résistance mécanique de la cloison de séparation entre la chambre de décharge et la chambre d'aspiration. Cependant, si la taille du compresseur est réduite, il est difficile d'améliorer la résistance mécanique de la cloison de séparation en raison de l'épaisseur réduite de la cloison de séparation. Par exemple, dans le compresseur de type à piston, la cloison de séparation entre la chambre de décharge et la chambre d'aspiration est formée à un endroit où une ouverture de l'alésage de cylindre est divisée en deux moitiés. En conséquence, si le diamètre de l'alésage de cylindre est réduit, la cloison de séparation ne peut pas être suffisamment épaisse en raison de la relation avec un orifice d'aspiration et un orifice de décharge. En conséquence, un objet de la présente invention est proposer un compresseur dans lequel une tête équipée d'une chambre de décharge et d'une chambre d'aspiration est formée par la combinaison 'une pluralité de types de matériaux dont la résistance mécanique est différente afin de réduire la taille et le poids du compresseur. Un autre objet de la présente invention est de proposer un compresseur adapté à un cycle de réfrigération utilisant le comme fluide frigorigène. Un autre objet de la présente invention est proposer 'améliorer le cycle de réfrigération utilisant le C02 comme fluide frigorigène. Selon la présente invention, il est proposé un compresseur comprenant une tête pourvue d'une chambre de décharge et d'une chambre d'aspiration, caractérisé en ce que la tête a une structure dans laquelle une cloison de séparation séparant la chambre d'aspiration et ambiant est réalisée en un matériau en fonte d'aluminium alors qu'une autre cloison de séparation séparant la chambre decharge et la chambre d'aspiration est réalisée en un matériau à résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle matériau en fonte d'aluminium. Selon la présente invention, il est également proposé un compresseur comprenant une tête pourvue d'une chambre de décharge et d'une chambre d'aspiration, caractérisé en ce que tete a une structure dans laquelle une cloison de séparation séparant chambre d'aspiration et l'air ambiant est réalisée en un matériau en fonte d'aluminium alors qu'une autre cloison de séparation separant la chambre de décharge et l'air ambiant est réalisée en matériau à résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle du matériau en fonte d'aluminium. Selon la présente invention, il est également proposé un compresseur comprenant une tête pourvue d'une chambre de décharge et d'une chambre d'aspiration, caractérisé en ce que la tête a une structure dans laquelle une cloison de séparation séparant la chambre d'aspiration et l'air ambiant est réalisée en un matériau en fonte d'aluminium alors qu'une autre cloison de séparation formant la chambre de décharge est réalisée en un matériau résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle du matériau en fonte d'aluminium. Selon la présente invention, il est également proposé un cycle de réfrigération supercritique caractérisé en ce qu'il inclut l'un quelconque des compresseurs susmentionnés et en ce qu'il utilise du CO? comme fluide frigorigène. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera décrite à présent en détail en regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un compresseur selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 2 est une vue en coupe verticale d'un compresseur selon un deuxieme mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION PREFERES En référence à la figure 1, on décrira un compresseur selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Le compresseur illustré un compresseur alternatif souvent appelé compresseur à déplacement variable du type comprenant un disque animé d'un mouvement de nutation et approprié pour être utilisé dans un climatiseur d'automobile. Le compresseur illustré à la figure 1 comprend un bloc-cylindres 12 ayant une pluralité d'alésages de cylindre (un seul étant représenté sur la figure) 11 arrangés en parallèle l'un par rapport à l'autre, une tête de cylindre 15 reliée à une extrémité du bloc-cylindres 12 et comprenant une chambre d'aspiration 13 et une chambre de décharge 14, une plaquette de valve 16 interposée entre le bloc-cylindres 12 et la tête de cylindre 15 et une pluralité de pistons 17 insérés dans les alésages de cylindre 11 dans une correspondance un/un pour réaliser le mouvement alternatif. La chambre de décharge 14 est formée au centre de la tête de cylindre 15 alors que la chambre d'aspiration 13 est formée autour de la chambre de décharge 14. La plaquette de valve 16 présente un orifice d'aspiration 18 et un orifice de décharge 19 pour chacun des alésages de cylindre 11. L'orifice d'aspiration 18 est relié à la chambre d'aspiration 13 alors que l'orifice de décharge 19 est relié à la chambre de décharge 14. Le compresseur alternatif comprend également un boîtier avant 31 fixé sur le bloc-cylindres 12 à l'extrémité qui est opposée à celle qui est reliée à la tête de cylindre 15, un arbre de transmission 34 supporté de manière rotative dans le boîtier avant 31 et dans le bloc-cylindres 12 via des roulements transversaux 32 et 33, respectivement, pour réaliser un mouvement rotatif, un rotor 36 fixé à l'arbre de transmission 34 et faisant face au boîtier avant 31 via un roulement de butée 35, un disque en nutation 38 à inclinaison variable couplé au rotor 36 via un mécanisme à charnière 37 et un plateau oscillant 41 supporté de maniere rotative sur le disque en nutation 38 via un palier 39. Le disque en nutation 38 tourne avec le rotor 36 via le mécanisme à charnière 37 et son angle d'inclinaison est variable par rapport à l'arbre de transmission 34. Le plateau oscillant 41 a une partie périphérique couplee avec le piston 17 via une tige de piston 42. Un guide 43 est prévu pour empêcher la rotation du plateau oscillant 41. tête de cylindre 15 comprend une cloison de séparation extérieure 44 ayant une forme annulaire, séparant la chambre d'aspiration 13 et l'air ambiant et une cloison de séparation intérieure 45 ayant une forme de coupe, disposée à l'intérieur de la cloison de séparation extérieure 44 pour définir la chambre de décharge 14. La cloison de séparation extérieure 44 est fabriquée en un matériau en fonte d'aluminium, tandis que la cloison de séparation intérieure 45 est réalisee en un matériau à résistance élevée, dont résistance mécanique est supérieure à celle du matériau en fonte d'aluminium, par exemple, un matériau en acier moulé. Les cloisons séparation extérieure et intérieure 44 et 45 sont fixées de manière sùre l'une à l'autre par un moyen quelconque approprié, par exemple expansion thermique, pour former une structure monobloc. cloison de séparation intérieure 45 a une premiere partie de cloison 46 séparant la chambre d'aspiration 13 et la chambre de décharge 14, une deuxième partie de cloison 47 séparant chambre de décharge 14 et l'air ambiant et une troisième partie de cloison 48 jointe à la cloison de séparation extérieure 44. La première partie de cloison 46 est située à un endroit entre l'orifice d'aspiration 18 et l'orifice de décharge 19, c'est-à-dire à un endroit où une ouverture de l'alésage de cylindre 11 est divisée en deux moitiés. décrira à présent brièvement le fonctionnement du compresseur alternatif. Lorsque l'arbre de transmission 34 est entraîné, par exemple, par un moteur d'une automobile pour réaliser un mouvement rotatif, le rotor 36 et le disque en nutation 38 tournent. Comme plateau oscillant 41 est empêché par le guide 43 de tourner, il ne tourne pas mais oscille en fonction de l'inclinaison du disque en nutation 38. En conséquence, le piston 17 réalise un mouvement alternatif à l'intérieur de l'alésage de cylindre 11 par l'intermédiaire de la tige piston 42. Comme la course ou le déplacement du piston 17 change en fonction de la variation de l'angle d'inclinaison disque en nutation 38, le volume de compression est variable. A la suite du mouvement alternatif du piston 1 un fluide frigorigène est aspiré de la chambre d'aspiration 13 à travers l'orifice d'aspiration 18 dans l'alésage de cylindre 11 et est déchargé à travers l'orifice de décharge 19 dans la chambre de décharge 14. En conséquence, la chambre de décharge 14 est soumise a une haute pression. La cloison de séparation intérieure 45 formant la chambre de décharge 14 est réalisée en un matériau à résistance élevée et, par conséquent, elle a une résistance mécanique élevée. Même si le fluide frigorigene est comprimé à une température élevée et à une pression élevée, par exemple, dans un cycle de réfrigération supercritique utilisant du C02 comme fluide frigorigène, le compresseur alternatif susmentionné est applicable. De plus, comme l'épaisseur de la première partie cloison 46 peut être réduite, la taille du compresseur peut être réduite en diminuant le diamètre de l'alésage de cylindre 11. En conséquence, le poids du compresseur peut également être reduit. En référence à la figure 2, on décrira un compresseur selon un deuxieme mode de réalisation de la présente invention. Le compresseur de ce mode de réalisation est également un compresseur alternatif souvent appelé compresseur à déplacement variable du type à disque en nutation et approprié pour être utilisé dans un climatiseur d'automobile. Les pièces similaires sont désignées mêmes références numériques et ne sont pas à nouveau décrites. compresseur alternatif illustré à la figure 2 modifié du point de vue de la structure de la tête de cylindre 15. Dans la tête de cylindre 15, chaque cloison de séparation extérieure et interieure 44 et 45 a la forme d'une coupe. La cloison de séparation intérieure 45 est sensiblement complètement recouverte par la cloison de séparation extérieure En d'autres termes, la cloison de séparation intérieure 45 ayant la forme d'une coupe est placée dans la chambre d'aspiration 13 formée par cloison de séparation extérieure 44 ayant la forme d'une coupe. En conséquence, la majeure partie de la cloison de séparation intérieure sert à séparer la chambre d'aspiration 13 et la chambre de décharge 14. Egalement dans le compresseur alternatif de ce mode de réalisation, la cloison de séparation extérieure 44 est réalisée en un matériau en fonte d'aluminium. Par contre, la cloison de séparation intérieure 45 est réalisée en un matériau à résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle du matériau fonte d'aluminium, par exemple, un matériau en acier moulé. En conséquence, le compresseur alternatif illustré à la figure 2 un effet équivalent à celui du premier mode de réalisation illustré à la figure 1. La taille et le poids du compresseur peuvent être réduits parce que la tête équipée de la chambre de décharge et de la chambre d'aspiration est formée par une combinaison de différents matériaux ayant différentes résistances mécaniques. Le compresseur est adapté au cycle de réfrigération supercritique utilisant du C02 comme fluide frigorigène. conséquence, par l'utilisation du compresseur, le cycle de réfrigération supercritique peut être amélioré. Bien la présente invention ait ainsi été décrite en référence à quelques modes de réalisation, il sera facile pour l'homme l'art de mettre la présente invention en pratique de diverses autres manières. Par exemple, bien que le matériau en acier moulé soit mentionné comme matériau à résistance élevée, il est également possible d'utiliser d'autres matériaux, tels que l'acier inoxydable, le titane et la céramique. De plus, présente invention est également applicable aux divers compresseurs de différents types bien qu'un compresseur d'un type donné ait été précédemment décrit. REVENDICATIONS 1. Compresseur comprenant une tête (15) pourvue d'une chambre de décharge (14) et d'une chambre d'aspiration (13), caractérisé en ce que ladite tête (15) a une structure dans laquelle une cloison de séparation (44) séparant ladite chambre d'aspiration (13) et l'air ambiant est réalisée en un matériau en fonte d'aluminium et une autre cloison de séparation (45) séparant ladite chambre de décharge (14) et ladite chambre d'aspiration (13) est réalisée en un matériau à résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle dudit matériau en fonte d'aluminium. Compresseur comprenant une tête (15) pourvue d'une chambre de décharge (14) et d'une chambre d'aspiration (13), caractérisé en ce que ladite tête (15) a une structure dans laquelle une cloison de séparation séparant ladite chambre d'aspiration (13) et l'air ambiant est réalisee en un matériau en fonte d'aluminium et une autre cloison de séparation séparant ladite chambre de décharge (14) et l'air ambiant est réalisee en un matériau à résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle dudit matériau en fonte d'aluminium. Compresseur comprenant une tête (15) pourvue d'une chambre de décharge (14) et d'une chambre d'aspiration (13), caractérisé en ce que ladite tête (15) a une structure dans laquelle une cloison de séparation séparant ladite chambre d'aspiration (13) et l'air ambiant est réalisee en un matériau en fonte d'aluminium et autre cloison de séparation définissant ladite chambre de décharge ( est réalisée en un matériau à résistance élevée dont la résistance mécanique est supérieure à celle dudit matériau en fonte d'aluminium. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracterisé en ce que ledit matériau à résistance élevee est un matériau en acier moulé. Cycle de réfrigération supercritique, caractérisé en ce qu'il comprend un compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et en ce qu'il utilise du CO comme fluide frigorigène.