Brevet FR3054618A1 — publié le 20180202

Ejecteur gaz-gaz DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un éjecteur gaz-gaz en particulier pour un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule. ETAT DE L'ART Un véhicule, notamment un véhicule électrique ou hybride, est couramment équipé d'un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques d'un flux d'air pénétrant à l'intérieur d'un habitacle du véhicule. A cet effet, le système est apte à contrôler le flux d'air préalablement à son introduction à l'intérieur de l'habitacle, en fonction des exigences de l'utilisateur. Pour modifier la température du flux d'air, préalablement à son introduction dans l'habitacle, le système, tel que celui représente à la figure 1, comprend un évaporateur 10, un condenseur 20, un évaporateur ou bouilleur 40, un réservoir 50 de fluide réfrigérant, tel que R134a, une pompe 70 et un détendeur 80. Le bouilleur 40 comprend une entrée reliée par la pompe 70 à une sortie du réservoir 50. Le condenseur 20 comprend une sortie reliée à une entrée du réservoir 50, et l'évaporateur 10 comprend une entrée reliée par le détendeur 80 à une entrée du réservoir 50. Le circuit comprend en outre un éjecteur gaz-gaz 30, c'est-à-dire un éjecteur destiné à être alimenté par au moins un flux de gaz et à générer en sortie un flux de gaz. L'éjecteur 30, aussi appelé trompe à jet, comprend une entrée 30a de gaz primaire reliée à la sortie du bouilleur 40, une entrée 30b de gaz secondaire reliée à la sortie de l'évaporateur 10, et une sortie 30c de gaz reliée à l'entrée du condenseur 20. Ce type d'éjecteur permet d'améliorer le refroidissement du fluide avant son introduction dans le condenseur 20. Typiquement, un éjecteur gaz-gaz 30 comprend une buse 60 alimentée par le gaz primaire et configurée pour pulvériser ce gaz primaire dans une chambre de mélange 62 pour entraîner par effet Venturi le gaz secondaire jusqu'à la sortie de l'éjecteur. Les performances de ce type d'éjecteur dépendent notamment de ses paramètres géométriques 3054618 2 Le but de la présente invention est de proposer un dimensionnement optimisé et particulièrement adapté pour un éjecteur gaz-gaz destiné par exemple à être utilisé dans un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule. 5 EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a ainsi pour objet un éjecteur gaz-gaz, comportant une entrée de gaz primaire, une entrée de gaz secondaire, et une buse alimentée par ledit gaz primaire et configurée pour pulvériser ledit gaz primaire dans une chambre de mélange et pour entraîner par effet Venturi ledit gaz secondaire jusqu'à une sortie 10 de l'éjecteur, ladite buse comportant un col, et ladite chambre de mélange comportant un tronçon de section transversale constante, caractérisé en ce que le rapport A entre le carré du diamètre interne dudit col de la buse et le carré du diamètre interne dudit tronçon à section constante, est compris entre 3 et 5, et de préférence entre 3.7 et 4.8. 15 L'éjecteur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit diamètre interne dudit col de la buse est compris entre 1 et 2 mm, et de préférence entre 1.2 et 1.4 mm, 20 - ledit diamètre interne dudit tronçon à section constante est compris entre 2 et 3 mm, et de préférence entre 2.7 mm et 3 mm, - la chambre de mélange comprend un tronçon convergent en amont dudit tronçon à section constante, - ladite buse a sa sortie qui est située à une distance NEP dudit tronçon à section 25 constante, NEP étant comprise entre 1.Dm et 4.Dm, et de préférence entre 1.Dm et 3.Dm, Dm étant ledit diamètre interne dudit tronçon à section constante, - ledit tronçon à section constante a une longueur comprise entre 6.Dm et 12.Dm, et de préférence entre 8.Dm et 10.Dm, Dm étant ledit diamètre interne dudit tronçon à section constante, 30 - l'éjecteur comprend un diffuseur en aval dudit tronçon à section constante, - le rapport A est sensiblement égal à 4.8. 3054618 3 La présente invention concerne également un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un éjecteur tel que décrit ci-dessus. Avantageusement, l'éjecteur a son entrée de gaz primaire reliée à la sortie 5 d'un bouilleur, son entrée de gaz secondaire reliée à un évaporateur, et sa sortie reliée à un condenseur. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif, en relation 10 avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de climatisation d'un véhicule, équipé d'un éjecteur gaz-gaz, et - la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle d'un éjecteur gaz-gaz. 15 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 a été évoquée brièvement dans ce qui précède. Elle montre un système de climatisation de véhicule, dont le fonctionnement peut être le suivant. La pompe 70 aspire du fluide réfrigérant contenu dans le réservoir 50 en vue de l'alimentation du bouilleur 40, qui est par exemple une chaudière haute pression. 20 Ce bouilleur 40 peut être formé par un échangeur de chaleur dont un premier circuit est traversé par le fluide réfrigérant et dont un second circuit est traversé par une source chaude, telle que provenant du moteur du véhicule par exemple. Le bouilleur 40 permet de vaporiser le fluide et de le transformer en phase gazeuse. Le gaz vaporisé alimente la buse 60 de l'éjecteur 30 et est pulvérisé 25 dans la chambre de mélange 62 de l'éjecteur pour aspirer par effet Venturi du gaz par l'autre entrée 30b de l'éjecteur. Ce gaz provient du réservoir 50 et est d'une part détendu dans le détendeur 80 puis chauffé dans l'évaporateur 10 avant d'alimenter l'éjecteur 30. Cet évaporateur 10 est également un échangeur de chaleur dont un premier circuit est traversé par le fluide réfrigérant et dont un 30 second circuit est traversé par de l'air à refroidir par exemple de l'habitacle du véhicule. Les gaz provenant des entrées primaire 30a et secondaire 30b de l'éjecteur 30 sont mélangés puis éjectés par la sortie 30c de l'éjecteur 30 pour parvenir au condenseur 20 dans lequel le gaz revient à l'état liquide, avant d'être 3054618 4 réinjecté dans le réservoir 50. La figure 2 montre plus en détail un éjecteur gaz-gaz 30. Il comprend, d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz (flèche F), la buse 60, la chambre de mélange 62, et un diffuseur 64. L'éjecteur 30 comprend ici un corps 5 de forme allongée et la buse 60 est située à une extrémité longitudinale (amont) de ce corps. La buse 60 a une forme allongée et comprend un tronçon de section rétrécie appelé col 68. La buse 60 comprend un diffuseur 82 ou tronçon divergent en aval de ce col 68. La sortie de la buse 60 débouche dans la chambre de mélange 62 ou juste en amont de celle-ci. L'entrée de la buse 60 définit l'entrée 10 30a de gaz primaire de l'éjecteur 30. Comme dans l'exemple représenté, la buse 60 peut être au moins partiellement logée dans une chambre cylindrique amont 84 du corps. L'entrée 30b de gaz secondaire débouche ici dans cette chambre 84. La chambre de mélange 62 a ici deux tronçons successifs, un tronçon amont convergent 86 et un tronçon 88 à section constante. Le diffuseur 64 a ici deux 15 tronçons successifs, un tronçon amont divergent 90 et un tronçon 92 à section constante dont l'extrémité aval définit la sortie 30c de l'éjecteur 30. Un éjecteur gaz-gaz peut être caractérisé par son taux d'entraînement w, qui se définit comme étant le rapport entre le débit massique à l'entrée de gaz secondaire sur le débit massique à l'entrée de gaz primaire. 20 co - thsec ondary l'il primary Le taux d'entraînement d'un éjecteur gaz-gaz est fonction de la pression de condensation, qui dépend elle-même de la vitesse du véhicule et de la température extérieure. On constate que la pression de condensation (qui 25 correspond à la pression de sortie de l'éjecteur) est constante jusqu'à une pression de condensation critique à partir de laquelle elle décroît de manière significative. La puissance à évacuer avec le condenseur est égale à la puissance absorbée dans le bouilleur et l'évaporateur. Une valeur élevée de la pression 30 critique du condenseur permettra d'évacuer cette puissance à un niveau de pression pour lequel le rapport d'entraînement est au maximum. Les valeurs de pression critique et de taux maximal d'entraînement dépendent notamment de paramètres géométriques de l'éjecteur. 3054618 5 On note plusieurs paramètres dimensionnels de l'éjecteur 30 comme suit : - NEP est la distance entre la buse 60 et le tronçon 88 (c'est-à-dire entre la sortie de la buse 60 et l'extrémité amont du tronçon 88), - Dnt est le diamètre interne (moyen) du col de la buse, 5 - Dm est le diamètre interne (moyen) du col du tronçon, et - Lm est la longueur du tronçon (mesurée entre ses extrémités amont et aval). On définit A comme étant le rapport entre le carré du diamètre interne du col de la buse et le carré du diamètre interne du tronçon à section constante. Ce 10 rapport est compris entre 3 et 5, et de préférence entre 3.7et 4.8. Autrement dit : A = Dm2 / Dnt2 et 3 A 5, de préférence 3.7 A 4.8. Plus préférentiellement, A est sensiblement égal à 4.8. 15 Le diamètre interne du col de la buse est de préférence compris entre 1 et 2mm, et de préférence entre 1.2 et 1.4mm. Autrement dit : 1 mm Dnt 2mm, de préférence 1.2mm Dnt 1.4mm. Le diamètre interne du tronçon à section constante est compris entre 2 et 3mm, et de préférence entre 2.7 mm et 3 mm. Autrement dit : 20 2 mm Dnt 3 mm, de préférence 2,7mm Dnt 3mm. La distance NEP est de préférence comprise entre 1.Dm et 4.Dm, et de préférence entre 1.Dm et 3.Dm. Autrement dit : 1.Dm NEP 4.Dm, de préférence 1.Dm NEP 3.Dm La longueur Lm est de préférence comprise entre 6.Dm et 12.Dm, et de 25 préférence entre 8.Dm et 10.Dm. Autrement dit : 6.Dm Lm 12.Dm, de préférence 8.Dm Lm 10.Dm Les paramètres ci-dessus de l'éjecteur 30 sont particulièrement adaptés pour équiper un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule, et en particulier un système de climatisation équipé d'un réservoir de 30 fluide réfrigérant du type R134a avec une température de source chaude comprise entre 85 et 115°C. REVENDICATIONS1. Ejecteur gaz-gaz (30), comportant une entrée (30a) de gaz primaire, une entrée (30b) de gaz secondaire, et une buse (60) alimentée par ledit gaz primaire et configurée pour pulvériser ledit gaz primaire dans une chambre de mélange (62) et pour entraîner par effet Venturi ledit gaz secondaire jusqu'à une sortie (30c) de l'éjecteur, ladite buse comportant un col (68), et ladite chambre de mélange comportant un tronçon (88) de section transversale constante, caractérisé en ce que le rapport A entre le carré du diamètre interne (Dnt) dudit col de la buse et le carré du diamètre interne (Dm) dudit tronçon à section constante, est compris entre 3 et 5, et de préférence entre 3.7 et 4.8. 2. Ejecteur (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit diamètre interne (Dnt) dudit col de la buse est compris entre 1 et 2 mm, et de préférence entre 1.2 et 1.4 mm. 3. Ejecteur (30) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit diamètre interne (Dm) dudit tronçon à section constante est compris entre 2 et 3 mm, et de préférence entre 2.7 mm et 3 mm. 4. Ejecteur (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de mélange (62) comprend un tronçon convergent (86) en amont dudit tronçon (88) à section constante. 5. Ejecteur (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite buse (60) a sa sortie qui est située à une distance NEP dudit tronçon (88) à section constante, NEP étant comprise entre 1.Dm et 4.Dm, et de préférence entre 1.Dm et 3.Dm, Dm étant ledit diamètre interne dudit tronçon à section constante. 6. Ejecteur (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit tronçon (88) à section constante a une longueur comprise entre 6.Dm et 12.Dm, et de préférence entre 8.Dm et 10.Dm, Dm étant ledit diamètre interne dudit tronçon à section constante. 7. Ejecteur (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un diffuseur (90) en aval dudit tronçon (88) à section constante. 3054618 7 8. Ejecteur (30) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce le rapport A est sensiblement égal à 4.8. 9. Système de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule caractérisée en ce qu'il comprend au moins un éjecteur (30) selon l'une des 5 revendications précédentes. 10. Système selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'éjecteur (30) a son entrée (30a) de gaz primaire reliée à la sortie d'un bouilleur (40), son entrée (30b) de gaz secondaire reliée à un évaporateur (10), et sa sortie (30c) reliée à un condenseur (20). 10