Brevet FR2807499A1 — publié le 20011012

La présente invention concerne une unité de conditionnement d'air. On a récemment mis au point différents véhicules peu polluants, en réponse aux problèmes environnementaux. Des véhicules électriques, l'un des types de véhicules peu polluants, sont activement développés et mis au point en pratique. Chaque véhicule électrique fonctionne à l'aide d'un moteur d'entraînement qui utilise une batterie comme source d'énergie. Un compresseur motorisé, qui utilise un moteur électrique comme source d'entraînement, est utilisé comme compresseur pour des systèmes de conditionnement d'air dans les véhicules électriques. Par exemple, la Publication de brevet japonais non examinée (Kokai) n HEI 8-216671 décrit un système de conditionnement d'air qui utilise un compresseur motorisé comme le montre la figure 7. Un carter 52 d'un système de conditionnement d'air 51 abrite un condenseur 53, un évaporateur 54 et un compresseur motorisé 55. Le carter 52 est divisé en une première, une deuxième et une troisième chambres 60, 70 et 80. La première chambre 60 abrite le condenseur 53, la deuxième chambre 70 abrite l'évaporateur 54 et la troisième chambre 80 abrite un compresseur motorisé du type horizontal 55 et un distributeur à quatre voies 56. Le condenseur 53, l'évaporateur 54, le compresseur motorisé 55 et le distributeur à quatre voies 56 sont reliés ensemble par les tuyaux 57a à 57d, qui forment un passage pour un gaz réfrigérant. Une soupape de détente motorisée 58 est prévue sur le tuyau 57c qui relie le condenseur 53 et l'évaporateur 54. Si l'on considère les problèmes environnementaux, le dioxyde de carbone a été récemment utilisé comme réfrigérant. Dans ce cas, la pression à l'intérieur de chacun des tuyaux 57a-57d est supérieure à celle qui existe lorsque du chlorofluorocarbone ou Fréon est utilisé comme réfrigérant. Ceci provoque une fuite du gaz réfrigérant à travers les sections de raccord des tuyaux 57a-57d. Lorsque les tuyaux sont longs, la probabilité de fissure ou d'autres types de détériorations augmente. De telles détériorations y compris les fissures entraînent une fuite du gaz réfrigérant. En conséquence, un objet de la présente invention consiste à fournir une unité compacte de conditionnement d'air qui empêche, de manière sûre, une fuite du réfrigérant qui circule dans l'unité de conditionnement d'air. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la présente invention fournit une unité de conditionnement d'air. L'unité de conditionnement d'air comprend un composant de compresseur pour comprimer un réfrigérant, un composant de condenseur pour condenser le réfrigérant, et un composant d'évaporateur pour faire évaporer le réfrigérant. Au moins deux parmi les composants de compresseur, de condenseur et d'évaporateur sont assemblés en une seule pièce. D'autres aspects et avantages de l'invention seront évidents à la lecture de la description suivante, prise conjointement avec les dessins joints, illustrant, à titre d'exemple les principes de l'invention. L'invention, ainsi que ses objets et avantages, pourra être mieux comprise en faisant référence à la description suivante des modes de réalisation actuellement préféré; ainsi qu'aux dessins joints, parmi lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une unité dE conditionnement d'air selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe partielle montrant un passage qui relie un compresseur motorisé à un condenseur; la figure 3 est une vue en perspective d'une unité de conditionnement d'air selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 4a est une vue en plan de la section où le compresseur motorisé est relié à un évaporateur ; la figure 4b est une vue en plan de la section où le compresseur motorisé est relié à l'évaporateur ; la figure' 5 est une vue en perspective illustrant un ensemble unifié d'un compresseur motorisé et d'un condenseur selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 6 est une vue en perspective d'une unité de conditionnement d'air selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un système classique de conditionnement d'air. Un premier mode de réalisation d'une unité de conditionnement d'air pour véhicule va être décrite en faisant référence aux figures 1 et 2. Comme le montre la figure 1, l'unité de conditionnement d'air 1 est installée dans, par exemple, le compartiment moteur d'une automobile. L'unité de conditionnement d'air 1 possède un compresseur motorisé 2 qui comprime le réfrigérant, un condenseur 3, qui condense le réfrigérant, et un évaporateur 4, qui évapore le réfrigérant. Le compresseur motorisé 2 possède un mécanisme de compression 5, un moteur 6 et un circuit d'entraînement 7. Le circuit d'entraînement 7 commande la vitesse de rotation du moteur 6. La capacité de refoulement du mécanisme de compression 5 est modifiée en fonction de la vitesse de rotation du moteur 6. Le réfrigérant refoulé s'écoule du compresseur motorisé 2 vers le condenseur 3. et du condenseur 3 vers l'évaporateur 4. Ensuite, le réfrigérant retourne au compresseur motorisé 2. Quatre supports 8 (trois sont représentés sur la figure 1), sont formés en une seule pièce sur un boîtier 2a du compresseur motorisé 2. Le compresseur motorisé 2 est fixé au condenseur 3 au moyen des supports 8 par des boulons non illustrés. Un premier connecteur 9, sur lequel un premier tuyau 17a, comportant un tuyau et un flexible, est fixé, est fourni sur une surface d'extrémité du mécanisme de compression 5. Un port d'admission 10 est formé dans le premier connecteur 9, et il communique avec une chambre d'aspiration (non représentée) dans le mécanisme de compression 5. Le condenseur 3 est muni d'un séparateur gaz-liquide 11. Le condenseur 3 est également muni d'un deuxième connecteur 12, sur lequel un deuxième tuyau 17b est fixé. Un port de refoulement 13 est formé dans le deuxième connecteur 12, à travers lequel le réfrigérant, qui a été séparé par le séparateur gaz-liquide 11 après condensation dans le condenseur 3, est refoulé. L'évaporateur 4 est muni d'un troisième connecteur 14, sur lequel les parties d'extrémité des tuyaux 17a et 17b sont fixées. Un port d'admission 15, par lequel le réfrigérant est admis, et un port de sortie 16, par lequel sort le gaz réfrigérant évaporé par l'évaporateur 4, sont formés dans le troisième connecteur 14. Le port de refoulement 13 du condenseur 3 et le port d'admission 15 de l'évaporateur 4 sont reliés ensemble par le deuxième tuyau 17b. Le port de sortie 16 de l'évaporateur 4 et le port d'admission 10 du compresseur motorisé 2 sont reliés ensemble par le premier tuyau 17a. Une soupape de détente 18 est prévue sur le deuxième tuyau 17b. Un ventilateur soufflant 19 est situé près de l'évaporateur 4. Le ventilateur soufflant 19 et l'évaporateur 4 sont situés dans un conduit 20. Une section de tuyau de refoulement 21 est formée en une seule pièce sur une surface d'extrémité du mécanisme de compression 5. La section de tuyau de refoulement 21 communique avec une chambre de refoulement (non représentée) dans le mécanisme de compression 5. Le condenseur 3 possède une section de tuyau d'admission 22 formée en une seule pièce en une position qui correspond à la section de tuyau de refoulement 21. Les sections de tuyau d'admission et de refoulement 21 et 22 sont reliés ensemble par un raccord 23. Les sections d'admission et de refoulement 21 et 22 et le raccord 23 forment un passage 24. Le compresseur motorisé 2 est relié au condenseur 3 par l'intermédiaire du passage 24. La figure 2 montre la coupe transversale du passage 24 qui relie le compresseur motorisé 2 au condenseur 3. Sur les surfaces internes des parties d'extrémité distale des sections de tuyaux 21 et 22 sont formés des filetages intérieurs 21a et 22a qui sont filetés dans des sens opposés. Sur les surfaces externes des extrémités du raccord 23 sont formés des filetages extérieurs 23a et 23b, qui sont respectivement filetés selon les vis intérieures 21a et 22a. Lorsque les filetages extérieurs 23a et 23b du raccord 23 sont filetés suivant leurs vis intérieures respectives 21a et 22a, les deux sections de tuyaux 21 et 22 sont reliées ensemble par le raccord 23. Un port de refoulement 25 de la section de tuyau 21 est relié à un port d'admission 27 de la section de tuyau 22 par l'intermédiaire d'un trou de communication 26 formé dans le raccord 23. Etant donné que les sections de tuyaux 21 et 22 sont reliées ensemble par le raccord 23, ce mode de réalisation n'utilise pas de tuyau ni de flexible. Par conséquent, le raccord dans le passage 24 où le gaz réfrigérant sous haute pression, refoulé du compresseur motorisé 2, entre dans le condenseur 3 n'est rien d'autre que le raccord 23. Ce mode de réalisation présente les avantages suivants. Du fait que le compresseur motorisé 2 est fixé, en une seule pièce, sur le condenseur 3, la distance qui sépare le port d'admission 10 du compresseur motorisé 2 et le port de refoulement 13 du condenseur 3 est peu importante. Par conséquent, il est possible d'employer une structure dans laquelle les deux sections de tuyaux 21 et 22 s'étendent, respectivement, à partir du compresseur motorisé 2 et du condenseur 3 de sorte que les sections de tuyaux 21 et 22 sont couplées directement ensemble. Etant donné que les deux sections de tuyaux 21 et 22 sont directement couplées ensemble, les détériorations, y compris les fissures, sont réduites de manière significative, par rapport au cas où un tuyau ou un flexible est utilisé. Selon le mode de réalisation illustré, il n'y a qu'un seul raccord. Si un tuyau ou un flexible est nécessaire, deux raccords, soit un à chaque extrémité du tuyau ou du flexible, sont nécessaires. Ceci empêche, de manière fiable, toute fuite du gaz réfrigérant. Le compresseur motorisé 2 et le condenseur 3 unifiés peuvent être traités comme un seul composant. Ceci facilite l'installation de l'unité de conditionnement d'air 1 dans un véhicule et réduit l'espace d'installation nécessaire pour l'unité de conditionnement d'air 1. Le passage 24 dans lequel le gaz réfrigérant sous haute pression et refoulé du compresseur motorisé 2, circule n'est pas raccordé à un tuyau. Par conséquent il est possible d'empêcher toute fuite de réfrigérant aux endroits où les fuites de réfrigérant sont le plus susceptible de se produire. Lorsque la présente invention est utilisée dans l'unité de conditionnement d'air 1, qui utilise plus particulièrement du dioxyde de carbone comme réfrigérant, les fuites de réfrigérant peuvent être empêchées de manière fiable. L'unité de conditionnement d'air 1 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention sera examinée ci-dessous en faisant référence aux figures 3 à 4B. Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2 en ce que le compresseur motorisé 2 est fixé au condenseur 3 et à l'évaporateur 4 pour fournir une unité de conditionnement d'air 1 en une seule pièce et est le même que le précédent mode de réalisation à d'autres égards. Pour éviter toute redondance, les mêmes symboles de référence ou des symboles de référence similaires sont donnés aux composants qui sont les mêmes ou qui sont similaires aux composants correspondants du premier mode de réalisation. Comme le montre la figure 3, le compresseur motorisé 2 est fixé en une seule pièce au condenseur 3 par l'intermédiaire des supports 8 grâce à des boulons non illustrés. Le compresseur motorisé 2 est relié au condenseur 3 grâce au passage 24, qui est formé en couplant directement les sections de tuyaux 21 et 22 l'un à l'autre et au raccord 23. Le boîtier 2a du compresseur motorisé 2 possède quatre supports secondaires 31 (dont deux seulement sont représentés sur la figure 3) formés en des positions qui correspondent aux premiers supports 8. Le compresseur motorisé 2 est fixé à l'évaporateur 4 grâce aux quatre supports secondaires 31 grâce à des boulons non illustrés. Le compresseur motorisé 2, le condenseur 3 et l'évaporateur 4 sont par conséquent unifiés. La structure qui relie le port de sortie 16 de l'évaporateur 4 au port d'admission 10 du compresseur motorisé 2 est essentiellement identique à la structure qui relie le port de refoulement 13 du condenseur 3 au port d'admission 10 du compresseur motorisé 2 dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2. Plus particulièrement, comme le montre la figure 4(a), une section de tuyau aval 32 est formée en une seule pièce sur une surface d'extrémité du mécanisme de compression 5 du compresseur motorisé 2. Une section de tuyau amont 33 est formée en une seule pièce sur un côté de l'évaporateur 4 en une position qui correspond à la section de tuyau aval 32. Lorsque le raccord est attaché entre les deux sections de tuyaux 32 et 33, le port d'admission 10 et le port de sortie 16 sont reliés sans qu'on utilise un tuyau ni un flexible. La structure qui relie le port de refoulement 13 du condenseur 3 au port d'admission 15 de l'évaporateur 4 est, de même, essentiellement la même que la structure qui utilise le raccord 23. Plus particulièrement, comme le montre la figure 4(b), une section de tuyau 34 est formée sur un côté du condenseur 3. Une section de tuyau aval 35 est formée d'un côté de l'évaporateur 4 en une position qui correspond à la section de tuyau amont 34. Lorsque le raccord 23 est fixé entre les deux sections de tuyau 34 et 35, le port de refoulement 13 et le port d'admission 15 sont reliés sans qu'on utilise un tuyau ni un flexible. La soupape de détente 18 est située dans la quatrième section de tuyau 35. Selon ce mode de réalisation, comme le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le compresseur motorisé 2 et le condenseur sont reliés ensemble sans tuyau et les fuites de réfrigérant sont empêchées. En outre, l'ensemble constitué par l'unité d'air conditionné 1 est simple et l'espace requis pour l'installation de l'unité 1 est peu important. L'ensemble unitaire du compresseur motorisé 2, du condenseur 3 et de l'évaporateur 4 raccourcit les distances entre toutes les sections à raccord. Ceci rend possible la liaison des compresseur motorisé 2, condenseur 3 et évaporateur 4 sans tuyau ni flexible. Ceci réduit de manière considérable le risque de détérioration, y compris les fissures dans les tuyaux. Etant donné qu'il n'y a que trois raccords dans l'unité de conditionnement d'air 1, les fuites de réfrigérant sont, en outre, empêchées. De plus, l'unité de conditionnement d'air 1 de ce mode de réalisation est plus compacte que celle du mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, ce qui nécessite donc un espace d'installation plus petit. Le mode de réalisation peut être modifié comme suit. Par exemple, le compresseur motorisé 2 et le condenseur 3 peuvent être reliés par un tuyau 41 comme dans le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 5. Dans ce cas, le port de refoulement 25 d'un premier connecteur 42 formé sur le compresseur motorisé 2 est relié au port d'admission 27 d'un deuxième connecteur 43 formé sur le condenseur 3 grâce au tuyau 41. L'ensemble unitaire du compresseur motorisé 2 et du condenseur 3 réduit la longueur du tuyau 41. Ceci réduit le risque de détérioration, y compris les fissures dans le tuyau 41, ce qui empêche les fuites de réfrigérant, de manière plus fiable. En outre, le compresseur motorisé 2 et l'évaporateur 4 peuvent être assemblés en une seule pièce, et le port d'admission du compresseur motorisé 2 peut être relié au port de sortie de l'évaporateur sans qu'on utilise un tuyau comme dans le quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 6. Dans ce mode de réalisation, la chambre de refoulement est prévue dans la partie interne du mécanisme de compression 5, et la chambre d'aspiration se trouve dans la partie externe du mécanisme de compression 5. Une section de tuyau 44 qui s'étend à partir d'un côté de l'évaporateur 4 et une section de tuyau 45 qui s'étend à partir d'une surface d'extrémité du compresseur motorisé 2 sont reliées ensemble grâce au raccord 23. Les sections de tuyau 44 et 45 et le raccord 23 forment un passage 47. Le port de refoulement 25 du compresseur motorisé 2 et le port d'admission 27 du condenseur 3 sont reliés grâce à un tuyau 46a, et le port de refoulement 13 du condenseur 3 et le port d'admission 15 de l'évaporateur 4 sont reliés grâce à un tuyau 46b. Ceci supprime le tuyau entre le compresseur motorisé 2 et l'évaporateur 4, et augmente ainsi l'assurance que les fuites de réfrigérant sont empêchées dans le passage du réfrigérant entre le compresseur motorisé 2 et l'évaporateur 4. Le port d'admission du compresseur motorisé 2 et le port de sortie de l'évaporateur 4 peuvent cependant être reliés grâce à un tuyau. Du fait que la longueur du tuyau qui relie le port de sortie au port d'admission est plus courte, dans ce cas également, on diminue le risque de fuites du réfrigérant dans le passage de réfrigérant entre le compresseur motorisé 2 et le condenseur 3. Au moment où on relie l'ensemble unitaire du compresseur motorisé 2, du condenseur 3, et de l'évaporateur 4, en une unité de conditionnement d'air 1, on peut choisir de relier les composants 2 à 4 en utilisant un tuyau ou non. Le raccord 23 peut être omis. Par exemple, le raccord 23 peut être remplacé par une structure dans laquelle une section de tuyau est insérée dans l'autre section de tuyau et un contre-écrou est fixé sur une vis extérieure formée sur la surface externe de la section de tuyau externe. Si le compresseur motorisé 2, le condenseur 3 et l'évaporateur sont assemblés en une unité comme dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 4b, le moyen d'assemblage en une unité n'est pas limité à la fixation des composants eux-mêmes. Par exemple, le condenseur 3 auquel le compresseur motorisé 2 est fixé, et l'évaporateur 4 peuvent être fixés sur une base support commune ou un carter commun. La position et le sens de la fixation du compresseur motorisé 2 sur le condenseur 3 sont variables, comme le sont la position et le sens de la fixation du compresseur motorisé 2, sur l'évaporateur 4. Le compresseur n'est pas limité au compresseur motorisé 2. Par exemple, il est possible d'employer un compresseur qui utilise une source d'énergie extérieure, telle un moteur, comme source d'entraînement. En outre, on peut choisir un compresseur du type à mouvement alternatif (par exemple, un compresseur du type à disque en nutation ou similaire) ou un compresseur rotatif (par exemple un compresseur du type à spirale ou similaire), le cas échéant. L'unité de conditionnement d'air 1 de la présente invention ne doit pas nécessairement être installée dans un véhicule (une automobile), mais peut être adaptée au système de conditionnement d'air d'un bâtiment. II sera évident pour les spécialistes de la technique que la présente invention peut être réalisée sous de nombreuses autres formes sans qu'on s'éloigne de l'esprit ou de l'étendue de l'invention. Plus particulièrement, il faut comprendre que l'invention peut être réalisée sous les formes suivantes. Par conséquent, les présents exemples et modes de réalisation doivent être considérés comme des illustrations et non comme des limitations et l'invention ne doit pas être imitée aux détails donnés dans le présent document, mais peut être modifiée en respectant l'étendue et l'équivalence des revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Unité, de conditionnement d'air comprenant un composant de compresseur (2) pour comprimer un réfrigérant, un composant de condenseur (3) pour condenser le réfrigérant, et un composant d'évaporateur (4) pour évaporer le réfrigérant, l'unité de conditionnement d'air étant caractérisée en ce que au moins deux des composants de compresseur (2), de condenseur (3), et d'évaporateur (4) sont assemblés en une seule pièce. 2. Unité de conditionnement d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que les composants assemblés en une seule pièce sont fixés sans tuyau. 3. Unité de conditionnement d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compresseur (2) est fixé en une seule pièce sur le condenseur (3). 4. Unité de conditionnement d'air selon la revendication 3, caractérisée en ce que le compresseur (2) est fixé en une seule pièce sur le condenseur (3) sans tuyau. 5. Unité de conditionnement d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le compresseur (2), le condenseur (3) et l'évaporateur (4) sont assemblés en une seule pièce. 6. Unité de conditionnement d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un passage (24, 41, 47) relie au moins deux des composants. 7. Unité de conditionnement d'air selon la revendication 6, caractérisée en ce que le passage possède deux sections de tuyau (21, 22, 44, 45) qui sont reliées ensemble par un raccord (23). 8. Unité de conditionnement d'air selon la revendication 7, caractérisée en ce que des filetages (21a, 22a) sont formés sur les parties d'extrémité des deux sections de tuyau (21, 22).