Brevet FR2979695A1 — publié le 20130308

- 1 - DESCRIPTION L'invention se rapporte à un circuit frigorifique destiné à être utilisé dans un véhicule automobile, comprenant un compresseur de réfrigérant qui est relié du côté de la sortie à une conduite de pression et du côté de l'entrée à une conduite d'aspiration, comprenant au moins un condenseur, comprenant au moins une soupape de détente régulée, comprenant au moins un évaporateur, et comprenant au moins un échangeur de chaleur interne, la soupape de détente régulée ayant en tant que variable commandée une température tE dans une zone de détection de la conduite d' aspiration. De tels circuits frigorifiques sont suffisamment connus. Dans la structure la plus simple d'un tel circuit frigorifique, la conduite de pression s'étend à partir de la sortie du compresseur, à travers le condenseur et jusqu'à l'entrée de la soupape de détente. La pression est abaissée dans la soupape de détente, de telle sorte que la conduite d'aspiration se raccorde à la sortie de la soupape de détente, laquelle conduite d'aspiration mène à travers l'évaporateur et se termine à l'entrée du compresseur. Le compresseur modifie l'état du réfrigérant en ce qui concerne la pression et la température. En l'occurrence, la température à l'entrée du compresseur est supérieure à la température de condensation dans le condenseur, puisque le réfrigérant à l'état de vapeur est fortement surchauffé. Le réfrigérant est encore dans un état fortement surchauffé à la sortie du condenseur. De la chaleur est dégagée dans l'environnement par le condenseur, de telle sorte qu'il s'établisse un état liquide du réfrigérant à la sortie du condenseur. Le réfrigérant possède une température de condensation déterminée et une pression de condensation déterminée qui sont dénommées température saturée et pression saturée. Le liquide est surrefroidi à la sortie du condenseur, c'est-à-dire qu'il est refroidi à une température inférieure à la température de saturation. Une autre modification de l'état du réfrigérant a lieu dans la soupape de détente. Du fait de la baisse de pression effectuée ici, le réfrigérant commence à bouillir Un état de mélange de réfrigérant à l'état liquide et à l'état de vapeur existe alors à l'entrée de l'évaporateur. Le réfrigérant absorbe alors de la chaleur dans l'évaporateur, de telle sorte qu'il se trouve à l'état de vapeur à la sortie de l'évaporateur et qu'il soit de cette manière aspiré dans la conduite d'aspiration du compresseur. Afin - 2 - d'éviter un endommagement du compresseur, le réfrigérant à la sortie de l'évaporateur doit se trouver dans un état gazeux surchauffé. Une mesure pour garantir que le réfrigérant se trouve dans un état surchauffé à la sortie de l'évaporateur concerne le mode de réalisation de la soupape de détente en tant que soupape de détente régulée. En l'occurrence, la soupape de détente a en tant que variable commandée la température tE à la sortie de l'évaporateur. Si le réfrigérant se trouve alors dans un état largement surchauffé, c'est-à-dire à une température élevée tE, trop peu de réfrigérant est injecté dans l'évaporateur et le débit massique du réfrigérant peut être augmenté. Dans le cas contraire, l'ouverture de la soupape se rétrécit lorsque la température de la sonde décroît par rapport à la température dans l'état surchauffé à la sortie de l'évaporateur. Une mesure pour améliorer le rendement d'un tel circuit frigorifique se rapporte à la présence d'un échangeur de chaleur interne dans les conduites de pression et d'aspiration. Au moyen de cet échangeur de chaleur interne, le réfrigérant refroidi sous haute pression est dirigé jusqu'à la soupape de détente et le réfrigérant détendu surchauffé est dirigé jusqu'au compresseur. Le réfrigérant devant être condensé est ainsi encore plus surrefroidi, avec pour conséquence que la proportion de liquide du réfrigérant augmente après la détente et ainsi plus de réfrigérant liquide est disponible pour l'évaporation. L'échangeur de chaleur interne augmente de ce fait la puissance frigorifique ainsi que le rendement du circuit frigorifique. Une amélioration du rendement peut mener à une réduction de l'absorption de puissance par le compresseur. Ceci a à son tour pour conséquence qu'une diminution de la consommation de carburant et des valeurs d'émission peut être obtenue. Du fait de la demande de puissance réduite, un compresseur plus petit peut éventuellement être utilisé. L'objet de l'invention est par conséquent de produire un circuit frigorifique, destiné à être utilisé dans un véhicule automobile, qui prévoit 30 une amélioration supplémentaire du rendement. Cet objet est atteint par le fait que la zone de détection pour la soupape de détente régulée est disposée à la sortie de l'échangeur de chaleur interne située du côté de l'aspiration. On garantit ainsi que seulement du réfrigérant gazeux est présent à l'entrée du compresseur. Le 35 réfrigérant peut en outre être en revanche encore présent à l'état de mélange/de vapeur à la sortie de l'évaporateur. Ce n'est qu'après être passé à travers l'échangeur de chaleur interne que le réfrigérant est présent à l'état - 3 - gazeux. De cette manière, le réfrigérant peut être encore plus surrefroidi, permettant ainsi d'améliorer le dégagement de chaleur dans l'évaporateur, ce qui a à son tour un effet positif sur le rendement. En outre, grâce au circuit frigorifique selon l'invention, il est garanti que la puissance de refroidissement du réfrigérant est répartie de manière homogène sur l'ensemble de l'évaporateur, puisque le réfrigérant est présent dans la phase de vapeur humide dans l'ensemble de la zone de l'évaporateur. Dans une forme de réalisation avantageuse, la soupape de détente régulée est réalisée sous forme de soupape de détente thermostatique qui est reliée à la sortie de l'échangeur de chaleur interne au moyen d'une conduite de commande qui fait partie de la conduite d' aspiration. Dans une deuxième forme de réalisation avantageuse, la soupape de détente régulée est réalisée sous forme de soupape de détente 15 thermostatique qui comprend un agencement de sonde dont la sonde est disposée dans la zone de détection. L'invention est expliquée plus en détail dans ce qui suit à l'aide du dessin, dans lequel : la figure 1 est un circuit de réfrigérant schématique selon 20 l'invention, et la figure 2 est un diagramme pression-enthalpie simplifié d'un circuit frigorifique selon la figure 1. La figure 1 illustre schématiquement le circuit frigorifique selon l'invention et va à présent être expliquée plus en détail en référence 25 au diagramme pression-enthalpie de la figure 2. Le circuit frigorifique comprend une conduite de pression 4 et une conduite d'aspiration 6. La conduite de pression 4 commence à la sortie d'un compresseur 8. Le compresseur 8 comprime le réfrigérant à une pression de condensation Pv, ce qui est représenté par une modification d'état A dans la figure 2. Le 30 réfrigérant est guidé à la pression de condensation Pv jusqu'à un condenseur 10 dans lequel le réfrigérant dégage de la chaleur, de telle sorte que le réfrigérant soit condensé à la sortie du condenseur 10 et présente une température de condensation tv. Cette modification d'état est dénotée par B dans la figure 2. 35 Le réfrigérant est guidé du condenseur 10 jusqu'à un échangeur de chaleur interne 12 dans lequel le réfrigérant dans la conduite de pression 4 dégage de la chaleur vers le réfrigérant dans la conduite d'aspiration 6, ce - 4 - qui est dénoté par la modification d'état C dans le diagramme pression-enthalpie. Le réfrigérant est guidé, à la pression Pv, de l'échangeur de chaleur interne 12 jusqu'à la soupape de détente régulée 14. La régulation de la soupape de détente 14 est expliquée plus en détail ci-dessous après la description du circuit frigorifique complet. L'état du réfrigérant se modifie dans la soupape de détente 14 de telle sorte que la pression soit abaissée jusqu'à Po, la température diminuant jusqu'à une température to. Le réfrigérant commence alors à bouillir et se trouve alors dans la région dite de vapeur humide, ce qui est représenté par la modification d'état D dans la figure 2. À la sortie de la soupape de détente 14 commence alors la conduite d'aspiration 6 dans laquelle le réfrigérant est guidé jusqu'à l'évaporateur 16 où le réfrigérant est encore plus évaporé et absorbe de la chaleur. Par contraste avec l'état de la technique, ceci se produit à une température to constante et une pression Po constante. À la sortie 17 de l'évaporateur 16, le réfrigérant se trouve encore dans la région de vapeur humide et pas, comme il est usuel dans l'état de la technique, dans l'état surchauffé dans lequel la température serait déjà élevée. L'état d'absorption de chaleur dans l'évaporateur est représenté par E à la figure 2. Le réfrigérant passe alors à travers l'échangeur de chaleur interne 12, absorbant de la chaleur du réfrigérant dans la conduite de pression 4, et étant ainsi surchauffé, ce qui est représenté par la modification d'état F dans la figure 2. Le réfrigérant est alors guidé au moyen de la conduite d'aspiration 6 à travers la soupape de détente 14 jusqu'à l'entrée du compresseur 8, ce qui termine le circuit frigorifique 2. La partie de la conduite d'aspiration 6 qui mène de la sortie de l'échangeur de chaleur interne 12 jusqu'à la soupape de détente 14 peut dans le cas présent être également désignée comme la conduite de commande 18 pour la soupape de détente régulée 14. La soupape de détente 14 connue en soi est en l'occurrence réalisée de telle sorte qu'elle soit ouverte à une température tE = to + tx, l'ouverture et ainsi le débit massique du réfrigérant augmentant au fur et à mesure que tx augmente. Bien sûr, il est également possible de guider la conduite d'aspiration 6 directement de l'échangeur de chaleur interne 12 jusqu'au 35 compresseur 8, un agencement de sonde approprié étant prévu à la sortie de l'échangeur de chaleur interne 12, lequel agencement de sonde transmet en - 5 - particulier de manière appropriée à la soupape de détente régulée 14 la température tE à la sortie de l'échangeur de chaleur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Circuit frigorifique destiné à être utilisé dans un véhicule automobile, comprenant un compresseur de réfrigérant (8) qui est relié du côté de la sortie à une conduite de pression (4) et du côté de l'entrée à une conduite d'aspiration (6), comprenant au moins un condenseur (10), 5 comprenant au moins une soupape de détente régulée (14), comprenant au moins un évaporateur (16) et comprenant au moins un échangeur de chaleur interne (12), la soupape de détente régulée (14) ayant en tant que variable commandée une température tE dans une zone de détection (20) de la conduite d'aspiration (6), caractérisé en ce que la zone de détection (20) 10 pour la soupape de détente régulée (14) est disposée à la sortie de l'échangeur de chaleur interne (12). 2. Circuit frigorifique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de détente régulée (14) est réalisée sous forme de soupape de détente thermostatique qui est reliée à la sortie de l'échangeur de chaleur 15 interne (12) au moyen d'une conduite de commande (18) qui fait partie de la conduite d'aspiration (6). 3. Circuit frigorifique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de détente régulée (14) est réalisée sous forme de soupape de détente thermostatique qui comprend un agencement de sonde dont la 20 sonde est disposée dans la zone de détection (20).