Brevet FR3062902A1 — publié le 20180817

Boite pour unité de stockage de frigories L'invention se rapporte à une boite pour unité de stockage de frigories, notamment pour système de climatisation de véhicule automobile. Actuellement, les appareils de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour habitacle de véhicule automobile comprennent de manière générale une boucle thermodynamique fermée comprenant au moins, selon le sens de circulation d'un fluide réfrigérant, un évaporateur sur l'air, un compresseur, un condenseur et une vanne ou dispositif de détente. Dans cette configuration, l'air est refroidi par passage sur l'évaporateur avant d'être expulsé vers l'habitacle par des canalisations. Or, à l'arrêt du véhicule, ces appareils sont peu performants, voire ne fonctionnent pas du tout. Cela est particulièrement gênant en cas de forte chaleur, notamment l'été lorsque le véhicule est garé au soleil. De plus, dans les véhicules récents qui sont équipés d'un système de gestion du moteur appelé « Stop and Go » (« arrêt et redémarrage »), c'est-à-dire arrêt du moteur à combustion interne lorsque le véhicule est au point mort, par exemple à un feu ou à un stop, puis redémarrage de celui-ci lorsque l'avance du véhicule est de nouveau souhaitée, grâce à un alternodémarreur, le moteur ne peut plus entraîner le compresseur. La climatisation est donc fréquemment interrompue, ce qui nuit au confort général des passagers. A l'inverse, il serait aussi possible de redémarrer le moteur pour maintenir le confort des passagers, mais cela impacterait négativement la consommation de carburant. Existent encore d'autres modes de fonctionnement du véhicule, par exemple un mode de roulage avec le moteur thermique éteint. Dans ce cas, il est nécessaire de trouver des solutions pour permettre au système 3062 902 2 de climatisation de continuer à fonctionner alors que le moteur thermique est éteint. D'une manière générale, il existe un besoin pour pouvoir gérer la climatisation dans différents modes de fonctionnement du véhicule. 5 Il est connu de la demande brevet US20100018231 un stockage de frigories dans un évaporateur du système de climatisation. D'autres documents JP2000313226, US7228705, US20030159455, US6343485, DE102014105612 et W02014012873 décrivent des stockages de frigories. 10 L'invention concerne ainsi une boite pour unité de stockage de frigories, notamment pour système de climatisation, cette boite comportant : - une enveloppe externe rigide, 15 - une enveloppe interne disposée dans l'enveloppe externe de manière à ménager une couche d'air entre ces enveloppes, l'enveloppe interne étant agencée pour recevoir un échangeur thermique ainsi qu'un matériau à changement de phase capable de stocker des frigories et mis au 20 contact de cet échangeur thermique. L'enveloppe externe rigide permet de protéger la boite de chocs mécaniques éventuels. Par ailleurs l'enveloppe externe rigide permet la fixation de la boite à son environnement dans le véhicule, par exemple à 25 l'aide de collerettes de fixation. De préférence, l'enveloppe interne est élastiquement déformable de manière à accompagner une variation de volume du matériau à changement de phase. Ceci est avantageux par exemple lorsque le matériau à changement de phase est de l'eau qui se transforme en glace, 3062902 3 transformation qui s'accompagne d'une expansion volumique. Le fait que l'enveloppe interne puisse se déformer permet d'éviter des pressions excessives subies par cette enveloppe qui pourraient lui causer des dommages permanents. 5 En particulier, le matériau à changement de phase s'expanse lors d'un changement de phase. Selon un aspect de l'invention, la couche d'air entre les enveloppes interne et externe présente un volume variable en fonction de la déformation de l'enveloppe interne. 10 Selon un aspect de l'invention, l'enveloppe interne est réalisée en matériau extensible, notamment en caoutchouc, en silicone ou en plastique souple. En variante, l'enveloppe interne est rigide, à savoir ne se déforme pas ou sensiblement pas lors d'un changement de phase du matériau à 15 changement de phase. Selon un aspect de l'invention, l'enveloppe interne est pourvue d'un joint d'étanchéité agencé pour être serré entre l'enveloppe externe et un capot de la boite de manière à empêcher du matériau à changement de phase de quitter l'enveloppe interne une fois le capot en place. 20 Selon un aspect de l'invention, le joint est réalisé d'un seul tenant avec le reste de l'enveloppe interne. Selon un aspect de l'invention, le joint est rapporté sur l'enveloppe interne. Le joint est par exemple réalisé dans un matériau différent de celui de l'enveloppe interne. 25 Selon un aspect de l'invention, le joint présente une forme annulaire. Le joint comporte par exemple une lèvre serrée entre l'enveloppe externe et le capot. 3062902 4 Selon un aspect de l'invention, l'enveloppe externe est réalisée dans un matériau choisi parmi : une matière plastique, de l'aluminium. Par exemple l'enveloppe externe peut être en PA66GF30 ou PET ou PP. 5 Dans une variante, le joint est disposé sur l'enveloppe externe. Selon un aspect de l'invention, le joint est réalisé par surmoulage sur l'enveloppe interne ou externe. Selon un aspect de l'invention, l'enveloppe externe comporte une collerette agencée pour venir en appui contre le joint de l'enveloppe 10 interne. Selon un aspect de l'invention, le capot est serti ou vissé ou collé sur l'enveloppe externe. Selon un aspect de l'invention, les enveloppes interne et externe sont réalisées dans des matériaux différents. 15 En variante, les enveloppes interne et externe sont réalisées dans des matériaux identiques. Avantageusement, le volume de l'enveloppe externe est choisi de manière à minimiser la masse totale de la boite. Selon un aspect de l'invention, le rapport entre l'encombrement 20 volumique de la boite et l'encombrement volumique de l'échangeur est compris entre 1 et 2, notamment entre 1.05 et 1.7, de préférence entre 1.1 et 1.2. Selon un aspect de l'invention, l'enveloppe externe comporte une ventilation agencée pour permettre à de l'air de la couche d'air entre les 25 enveloppes interne et externe de sortir pour limiter une hausse excessive de pression dans la couche d'air. 3062902 5 Selon un aspect de l'invention, le matériau à changement de phase comporte de l'eau ou de la cire ou une solution aqueuse ou un hydrocarbure. L'invention a encore pour objet une unité de stockage de frigories, 5 notamment pour système de climatisation, comportant : - une boite décrite ci-dessus, - un échangeur de chaleur disposé dans l'enveloppe interne. L'invention concerne également un système de climatisation de 10 véhicule automobile, comportant une unité de stockage de frigories selon la revendication précédente. Selon un aspect de l'invention, ce système de climatisation comporte un circuit thermique comportant un compresseur agencé pour comprimer un réfrigérant circulant dans ce circuit et un évaporateur agencé pour 15 refroidir un flux d'air qui circule au contact de l'évaporateur, ce refroidissement étant obtenu par échange thermique entre le flux d'air à refroidir et du réfrigérant circulant dans cet évaporateur. Selon un aspect de l'invention, l'unité de stockage de frigories est agencée à l'intérieur d'un HVAC ou à l'extérieur d'un HVAC. 20 Le système de climatisation peur comporter l'HVAC. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemples non limitatifs en référence au 25 dessin annexé dans lequel : - la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un mode de réalisation d'une unité de stockage de frigories selon l'invention, - les figures 2 et 3 illustrent, en coupe, l'unité de stockage de frigories de la figure 1 lors de différents modes de fonctionnement, 3062902 6 - la figure 4 illustre, schématiquement et partiellement, un autre mode de réalisation d'une unité de stockage de frigories, et - la figure 5 est un graphique montrant l'évolution du poids de la boite en fonction d'un ratio V_box/V_hx. 5 La figure 1 représente une unité de stockage de frigories 100 comportant : - une boite 1, - un échangeur de chaleur 2 disposé dans la boite 1. 10 L'échangeur 2 comporte un faisceau de plaques 20 d'échange thermique formant des canaux dans lesquels circule le réfrigérant. Des entrée 21 et sortie 22 de réfrigérant sont prévues sur un capot 8 de l'échangeur 2. Cette unité de stockage de frigories 100 est agencée pour être 15 monté, de manière classique, dans un système de climatisation qui comprend, selon le sens de circulation en circuit fermé du fluide réfrigérant tel que du R134A ou R-1234yf : un compresseur, un condenseur, une bouteille de stockage, un échangeur thermique interne, un dispositif d'expansion ou de détente et un évaporateur sur l'air. 20 Comme illustré sur les figures 2 et 3, la boitel comporte : - une enveloppe externe rigide 3, - une enveloppe interne 4 disposée dans l'enveloppe externe 3 de manière à ménager une couche d'air 5 entre ces enveloppes, l'enveloppe interne étant agencée pour 25 recevoir l'échangeur thermique 2 ainsi qu'un matériau à changement de phase 6 capable de stocker des frigories et mis au contact de cet échangeur thermique 2. 3062902 7 L'enveloppe interne 4 est élastiquement déformable de manière à accompagner une variation de volume du matériau à changement de phase 6, qui est, dans l'exemple décrit, de l'eau qui se transforme en glace, transformation qui s'accompagne d'une expansion volumique. Le fait que 5 l'enveloppe interne puisse se déformer permet d'éviter des pressions excessives subies par cette enveloppe qui pourraient lui causer des dommages permanents. La couche d'air 5 entre les enveloppes interne 4 et externe 3 présente un volume variable en fonction de la déformation de l'enveloppe 10 interne 4. L'enveloppe interne 4 est réalisée en matériau extensible, notamment en caoutchouc. L'enveloppe interne 4 est pourvue d'un joint d'étanchéité 10 agencé pour être serré entre l'enveloppe externe 3 et le capot 8 de la boite de 15 manière à empêcher du matériau à changement de phase 6 de quitter l'enveloppe interne 4 une fois le capot en place. Dans l'exemple des figures 1 à 3, le joint est réalisé d'un seul tenant avec le reste de l'enveloppe interne 4, dans le même matériau. Selon un aspect de l'invention, le joint 10 est rapporté sur 20 l'enveloppe interne 4. Le joint 10 présente une forme annulaire. Le joint comporte en particulier une lèvre 11 serrée entre l'enveloppe externe 3 et le capot 8. Dans une variante illustrée sur la figure 4, le joint 10 est réalisé par surmoulage sur l'enveloppe interne 4, dans un matériau différent de celui 25 de l'enveloppe 4. L'enveloppe externe 3 est réalisée en PA66GF30 ou PET ou PP. L'enveloppe externe 3 comporte une collerette 12 agencée pour venir en appui contre le joint 10 de l'enveloppe interne 4. 3062902 8 Le capot 8 est serti sur l'enveloppe externe 3. Le volume de l'enveloppe externe est choisi de manière à minimiser la masse totale de la boite 1. L'enveloppe externe 3 comporte une ventilation 13 agencée pour 5 permettre à de l'air de la couche d'air 5 entre les enveloppes interne et externe de sortir pour limiter une hausse excessive de pression dans la couche d'air. Cette ventilation comporte un clapet. A la place du clapet, il peut être prévu une valve anti-retour, ou un trou d'évent. 10 Le graphe de la figure 5 montre l'évolution de la masse M_box de la boite 1 en fonction du ratio V_box/V_hx. Comme on peut le voir, lorsque l'on s'éloigne du minimum vers la droite de la courbe, le poids M_box de la boite augmente tandis que le ratio V_box/V_hx augmente. Dans cette situation, la boite est surdimensionnée 15 en comparaison du volume nécessaire pour l'expansion de l'eau. De l'autre côté, lorsque l'on s'éloigne du minimum vers la gauche de la courbe, le poids M_box de la boite augmente tandis que le ratio V_box/V_hx diminue. Dans cette situation, la boite est sous-dimensionnée et, pour résister à la pression de l'eau en expansion, l'épaisseur de matière 20 de la boite doit être augmentée, ce qui augmente le poids rapidement. Pour balancer les contraintes ci-dessus et atteindre un compromis optimum, le rapport entre l'encombrement volumique de la boite V_box et l'encombrement volumique de l'échangeur V_hx est compris entre 1 et 2, notamment entre 1.05 et 1.7, de préférence entre 1.1 et 1.2. 25 REVENDICATIONS1. Boite (1) pour unité de stockage de frigories, notamment pour système de climatisation, cette boite comportant : une enveloppe externe rigide (3), - une enveloppe interne (4) disposée dans l'enveloppe externe de manière à ménager une couche d'air (5) entre ces enveloppes, l'enveloppe interne étant agencée pour recevoir un échangeur thermique ainsi qu'un matériau à changement de phase capable de stocker des frigories et mis au contact de cet échangeur thermique. 2. Boite selon la revendication précédente, l'enveloppe interne (4) étant élastiquement déformable de manière à accompagner une variation de volume du matériau à changement de phase. 3. Boite selon la revendication précédente, l'enveloppe interne (4) est réalisée en matériau extensible, notamment en caoutchouc, en silicone ou en plastique souple. 4. Boite selon l'une des revendications précédentes, l'enveloppe interne (4) étant pourvue d'un joint d'étanchéité (10) agencé pour être serré entre l'enveloppe externe et un capot de la boite de manière à empêcher du matériau à changement de phase de quitter l'enveloppe interne une fois le capot en place. 5. Boite selon la revendication précédente, le joint (10) étant réalisé d'un seul tenant avec le reste de l'enveloppe interne. 3062 902 10 6. Boite selon la revendication 4 ou 5, le joint présentant une forme annulaire. 5 7. Boite selon la revendication 4, le joint (10) étant réalisé par surmoulage sur l'enveloppe interne ou externe. 8. Boite selon l'une des revendications 4 à 7, l'enveloppe externe comportant une collerette (12) agencée pour venir en appui contre 10 le joint de l'enveloppe interne. 9. Boite selon l'une des revendications précédentes, comportant un capot (8) serti ou vissé ou collé sur l'enveloppe externe. 15 10. Boite selon l'une des revendications précédentes, le rapport entre l'encombrement volumique de la boite (V box) et l'encombrement volumique de l'échangeur (V_hx) étant compris entre 1 et 2, notamment entre 1.05 et 1.7, de préférence entre 1.1 et 1.2. 20 11. Boite selon l'une des revendications précédentes, l'enveloppe externe comporte une ventilation (13) agencée pour permettre à de l'air de la couche d'air entre les enveloppes interne et externe de sortir pour limiter une hausse excessive de pression dans la couche d'air. 25 12. Boite selon l'une des revendications précédentes, le matériau à changement de phase comportant de l'eau ou de la cire. 13. Unité de stockage de frigories, notamment pour système de climatisation, comportant : 30 - une boite selon l'une des revendications précédentes, - un échangeur de chaleur disposé dans l'enveloppe interne. 3062902 11 14. Système de climatisation de véhicule automobile, comportant une unité de stockage de frigories selon la revendication précédente. 5