Brevet FR3131771A1 — publié le 20230714

L’invention concerne un système de conditionnement thermique, comportant : - un premier évaporateur, - un deuxième évaporateur, - un bloc de distribution (20) de fluide réfrigérant comportant: -- une première entrée (E1) de fluide réfrigérant provenant du premier évaporateur (21), située à une première hauteur (H1) le long d’un axe vertical (Z) de référence, -- une deuxième entrée (E2) de fluide réfrigérant provenant du deuxième évaporateur (22), située à une deuxième hauteur (H2) le long de l’axe vertical (Z) de référence, -- une sortie (S) de fluide réfrigérant, -- un premier conduit (31) de circulation de fluide réfrigérant reliant la première entrée (E1) et la sortie (S), -- un deuxième conduit (32) de circulation de fluide réfrigérant reliant la deuxième entrée (E2) et le premier conduit (31) en un premier point de branchement (34), dans lequel le premier point de branchement (34) est situé à une hauteur (HB1) inférieure à la hauteur (H1) de la première entrée (E1) et inférieure à la hauteur (H2) de la deuxième entrée (E2). Figure de l’abrégé : Figure 7 Système de conditionnement thermique La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes de conditionnement thermique peuvent notamment équiper un véhicule automobile. Ces systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel que l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur disposés sur un circuit fermé de circulation. Le fluide réfrigérant est comprimé par un dispositif de compression. Afin d’assurer une lubrification des pièces mobiles du dispositif de compression, une quantité d’huile est ajoutée au fluide réfrigérant et circule dans l’ensemble du circuit fermé en même temps que le fluide réfrigérant. Afin d’assurer un conditionnement thermique de plusieurs organes ou composants de manière simultanée, un système de conditionnement thermique classique comprend plusieurs branches disposées en parallèle, chaque branche comportant un échangeur de chaleur pouvant fonctionner en évaporateur. Après évaporation dans un évaporateur, le fluide réfrigérant à basse pression est ramené vers l’entrée du dispositif de compression pour être à nouveau comprimé et recommencer le cycle thermodynamique. Plusieurs portions de circuit à basse pression sont ainsi successivement rassemblées deux à deux jusqu’à former une canalisation unique faisant transiter le fluide réfrigérant jusqu’à l’entrée du dispositif de compression. Les différents branchements entre les portions faisant transiter du fluide réfrigérant à basse pression peuvent être installés à des hauteurs différentes, en fonction de la place disponible pour implanter les composants du système. Ces différences de hauteur peuvent créer des portions de circuit dans lesquelles l’huile contenue dans le fluide réfrigérant peut s’accumuler, notamment lorsqu'une portion de circuit à basse pression n’est pas active, c’est-à-dire que cette portion n’est pas parcourue par un débit de fluide réfrigérant. En particulier, les points bas du circuit peuvent former des zones d’accumulation de l’huile contenue dans le fluide réfrigérant. En cas d’accumulation excessive, la quantité d’huile retournant au compresseur peut devenir insuffisante, ce qui fait courir un risque au compresseur. De plus, une accumulation excessive peut aussi altérer les propriétés thermodynamiques du fluide réfrigérant, ce qui dégrade les performances thermiques du système de conditionnement thermique. Le but de l’invention est de proposer un système de conditionnement thermique permettant de faciliter le montage du système de conditionnement thermique et d’assurer un bon retour de l’huile vers l’entrée du dispositif de compression. Résumé A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique, comportant : - un premier évaporateur, - un deuxième évaporateur, - un bloc de distribution de fluide réfrigérant comportant: -- une première entrée de fluide réfrigérant provenant du premier évaporateur, située à une première hauteur le long d’un axe vertical de référence, -- une deuxième entrée de fluide réfrigérant provenant du deuxième évaporateur, située à une deuxième hauteur le long de l’axe vertical de référence, -- une sortie de fluide réfrigérant, -- un premier conduit de circulation de fluide réfrigérant reliant la première entrée et la sortie, -- un deuxième conduit de circulation de fluide réfrigérant reliant la deuxième entrée et le premier conduit en un premier point de branchement, dans lequel le premier point de branchement est situé à une hauteur inférieure ou égale à la hauteur de la première entrée et inférieure ou égale à la hauteur de la deuxième entrée, et le premier conduit comprend, en aval du premier point de branchement selon un sens d’écoulement du fluide réfrigérant, une portion basse située à une hauteur le long de l’axe vertical de référence, inférieure à la hauteur du premier point de branchement. Le système de conditionnement thermique est configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant contenant une proportion d’huile de lubrification. Le bloc de distribution est configuré de façon à forcer un écoulement par gravité de l’huile de lubrification contenue dans le fluide réfrigérant circulant dans le premier conduit ou circulant dans le deuxième conduit jusqu’à la portion basse. Le bloc de distribution est configuré de façon à éviter une accumulation d’huile réfrigérant dans une portion de circuit autre que la portion basse. Le regroupement au sein d’une pièce unique, telle que le bloc de distribution, des portions de circuit comprenant du fluide réfrigérant à basse pression permet de faciliter le montage du système de conditionnement thermique. De plus, comme le premier point de branchement est situé à une hauteur inférieure ou égale à la hauteur de la première entrée et également inférieure ou égale à la hauteur de la deuxième entrée, l’huile contenue dans le réfrigérant circulant dans le premier conduit ne peut pas s’accumuler dans le deuxième conduit. De même, l’huile contenue dans le réfrigérant circulant dans le deuxième conduit ne peut pas s’accumuler dans le premier conduit. Une éventuelle accumulation d’huile ne peut se produire que dans la portion basse du premier conduit, entre le premier point de branchement et la sortie du bloc de distribution. La portion basse forme ainsi une zone à partir de laquelle une réaspiration de l’huile est facilement réalisée lorsque la sortie est reliée à l’entrée basse pression d’un dispositif de compression permettant de faire circuler le fluide réfrigérant sous pression dans le circuit du système de conditionnement thermique. Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : Le premier point de branchement est situé à une hauteur strictement inférieure à la hauteur de la première entrée. Le premier point de branchement est situé à une hauteur strictement inférieure à la hauteur de la deuxième entrée. Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique est un système pour véhicule automobile. La sortie de fluide réfrigérant est configurée pour être reliée à une entrée d’un dispositif de compression configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit de fluide réfrigérant du système de conditionnement thermique. Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte un troisième évaporateur, et le bloc de distribution comprend une troisième entrée de fluide réfrigérant provenant du troisième évaporateur, située à une troisième hauteur le long de l’axe vertical de référence, - un troisième conduit de circulation de fluide réfrigérant reliant la troisième entrée et le premier conduit en un deuxième point de branchement, dans lequel le deuxième point de branchement est située à une hauteur inférieure ou égale à la hauteur du premier point de branchement et inférieure ou égale à la hauteur de la troisième entrée, et le premier conduit comprend, en aval du deuxième point de branchement selon un sens d’écoulement du fluide réfrigérant, une portion basse située à une hauteur inférieure à la hauteur du deuxième point de branchement. Lorsque le système de conditionnement thermique comprend trois évaporateurs distincts, cette disposition permet d’éviter une accumulation d’huile dans l’un des trois conduits amenant le fluide réfrigérant en provenance de chacun des trois évaporateurs. Comme précédemment, la portion basse permet une réaspiration facile de l’huile qui peut ainsi regagner le dispositif de compression. Le deuxième point de branchement peut coïncider avec le premier point de branchement. De préférence, une portion du premier conduit s’étendant depuis la première entrée vers le premier point de branchement présente une inclinaison nulle ou une inclinaison orientée vers le bas dans le sens de circulation du fluide réfrigérant de la première entrée vers la sortie. Cette configuration permet d’éviter une accumulation en amont du premier point de branchement de l’huile contenue dans le fluide réfrigérant circulant dans le premier conduit. De préférence, le deuxième conduit présente une inclinaison nulle ou une inclinaison orientée vers le bas dans le sens de circulation du fluide réfrigérant de la deuxième entrée vers le premier point de branchement. Comme précédemment, cette configuration permet d’éviter une accumulation en amont du premier point de branchement de l’huile contenue dans le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième conduit. Avantageusement, le troisième conduit présente une inclinaison nulle ou une inclinaison orientée vers le bas dans le sens de circulation du fluide réfrigérant de la troisième entrée vers la sortie. Comme précédemment, cette configuration permet d’éviter une accumulation en amont du deuxième point de branchement de l’huile contenue dans le fluide réfrigérant circulant dans le troisième conduit. Selon un exemple de mise en œuvre, le premier conduit s’étend selon un premier axe, et le deuxième conduit s’étend selon un deuxième axe sécant avec le premier axe. Selon un mode de réalisation, le troisième conduit s’étend selon un troisième axe sécant avec le premier axe. Selon un exemple de réalisation, le premier conduit est rectiligne. Le deuxième conduit peut être rectiligne. Selon un mode de réalisation, un axe du deuxième conduit forme un angle compris entre 5° et 15° avec un axe du premier conduit. Un faible angle entre les deux conduits permet de disposer la première entrée et la deuxième entrée à proximité l’une de l’autre, ce qui permet une bonne compacité. De plus, le montage des canalisations insérées dans la première et la deuxième entrée est facilité, car les deux canalisations s’étendent selon des directions voisines. Le troisième conduit peut être rectiligne. Selon un exemple de réalisation, un axe du troisième conduit forme un angle compris entre 70° et 90° avec un axe du premier conduit. Cette disposition permet d’éloigner la troisième entrée des deux autres entrées, afin d’espacer la canalisation insérée dans la troisième entrée des deux autres canalisations. Un axe du troisième conduit peut être perpendiculaire à un axe du premier conduit. Un axe du troisième conduit peut être perpendiculaire à un axe du deuxième conduit. Selon un mode de réalisation, le bloc de distribution forme un ensemble monobloc. L’étanchéité interne du bloc de distribution est ainsi garantie. Le bloc de distribution est par exemple moulé. Le bloc de distribution est par exemple en alliage d’aluminium. Le premier conduit, le deuxième conduit et le troisième conduit peuvent être obtenus par usinage. Selon un exemple de mise en œuvre, la longueur du premier conduit est comprise entre 10 centimètres et 12 centimètres. Selon un exemple de mise en œuvre, le diamètre du premier conduit est compris entre 15 millimètres et 25 millimètres. Selon un exemple de mise en œuvre, la longueur du deuxième conduit est comprise entre 5 centimètres et 7 centimètres. Selon un exemple de mise en œuvre, le diamètre du deuxième conduit est compris entre 15 millimètres et 25 millimètres. Selon un exemple de mise en œuvre, la longueur du troisième conduit est comprise entre 2 centimètres et 5 centimètres. Selon un exemple de mise en œuvre, le diamètre du troisième conduit est compris entre 15 millimètres et 25 millimètres. Selon un mode de réalisation, le premier évaporateur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle d’un véhicule automobile. Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant : - une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : -- un dispositif de compression, -- un condenseur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur, -- un premier dispositif de détente, -- un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle d’un véhicule automobile, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, -- la première entrée du bloc de distribution, -- le premier conduit du bloc de distribution, -- la sortie du bloc de distribution, - Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du condenseur et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont de la première entrée du bloc de distribution, - Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation à la deuxième entrée du bloc de distribution, la deuxième branche de dérivation comprenant un deuxième dispositif de détente disposé en amont du deuxième évaporateur. Selon un exemple de réalisation, le premier fluide caloporteur peut être un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule. En variante, le premier fluide caloporteur peut être un liquide caloporteur configuré pour circuler dans une boucle de liquide caloporteur. Le deuxième évaporateur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte : - Une troisième branche de dérivation reliant un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation entre le premier point de raccordement et le troisième point de raccordement à la troisième entrée du bloc de distribution, la troisième branche de dérivation comportant un troisième dispositif de détente disposé en amont d’un troisième évaporateur. Selon un exemple de mise en œuvre, le troisième évaporateur est configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile. Selon un exemple de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule. En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule. En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique. Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec le fluide réfrigérant circulant dans le troisième évaporateur. Selon un autre mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire de liquide caloporteur, le troisième évaporateur étant configuré pour échanger de la chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire de liquide caloporteur. Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du dispositif de compression et en amont du condenseur. Selon un autre mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du bloc de distribution et en amont du dispositif de compression. La divulgation se rapporte également à un véhicule automobile comportant un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans lequel l’axe vertical de référence est l’axe vertical du véhicule. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation, est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation, est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante du système de conditionnement thermique de la , est une vue schématique, en coupe, d’un bloc d’alimentation du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, est une vue schématique, en coupe, d’un bloc d’alimentation du système de conditionnement thermique selon une variante du premier mode de réalisation, est une vue schématique, en coupe, d’un bloc d’alimentation du système de conditionnement thermique selon le deuxième mode de réalisation, est une vue schématique, en coupe, d’un bloc d’alimentation du système de conditionnement thermique selon une variante du deuxième mode de réalisation, est une vue de détail, en coupe, d’un bloc d’alimentation du système de conditionnement thermique selon une variante du deuxième mode de réalisation, est une autre vue de détail, en coupe, du bloc d’alimentation de la . Système de conditionnement thermique (100), comportant : - un premier évaporateur (21), - un deuxième évaporateur (22), - un bloc de distribution (20) de fluide réfrigérant comportant: -- une première entrée (E1) de fluide réfrigérant provenant du premier évaporateur (21), située à une première hauteur (H1) le long d’un axe vertical (Z) de référence, -- une deuxième entrée (E2) de fluide réfrigérant provenant du deuxième évaporateur (22), située à une deuxième hauteur (H2) le long de l’axe vertical (Z) de référence, -- une sortie (S) de fluide réfrigérant, -- un premier conduit (31) de circulation de fluide réfrigérant reliant la première entrée (E1) et la sortie (S), -- un deuxième conduit (32) de circulation de fluide réfrigérant reliant la deuxième entrée (E2) et le premier conduit (31) en un premier point de branchement (34), dans lequel le premier point de branchement (34) est situé à une hauteur (HB1) inférieure ou égale à la hauteur (H1) de la première entrée (E1) et inférieure ou égale à la hauteur (H2) de la deuxième entrée (E2), et le premier conduit (31) comprend, en aval du premier point de branchement (34) selon un sens d’écoulement du fluide réfrigérant, une portion basse (35) située à une hauteur (H0) le long de l’axe vertical (Z) de référence inférieure à la hauteur (HB1) du premier point de branchement (34). Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1, comportant un troisième évaporateur (23), dans lequel le bloc de distribution (20) comprend : - une troisième entrée (E3) de fluide réfrigérant provenant du troisième évaporateur (23), située à une troisième hauteur (H3) le long de l’axe vertical (Z) de référence, - un troisième conduit (33) de circulation de fluide réfrigérant reliant la troisième entrée (E3) et le premier conduit (31) en un deuxième point de branchement (36), dans lequel le deuxième point de branchement (36) est située à une hauteur (HB2) inférieure ou égale à la hauteur (HB1) du premier point de branchement (34) et inférieure ou égale à la hauteur (H3) de la troisième entrée (E3), et le premier conduit (31) comprend, en aval du deuxième point de branchement (36) selon un sens d’écoulement du fluide réfrigérant, une portion basse (37) située à une hauteur (H0) inférieure à la hauteur (HB2) du deuxième point de branchement (36). Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 2, dans lequel une portion du premier conduit (31) s’étendant depuis la première entrée (E1) vers le premier point de branchement (34) présente une inclinaison nulle ou une inclinaison orientée vers le bas dans le sens de circulation du fluide réfrigérant de la première entrée (E1) vers la sortie (S), dans lequel le deuxième conduit (32) présente une inclinaison nulle ou une inclinaison orientée vers le bas dans le sens de circulation du fluide réfrigérant de la deuxième entrée (E2) vers le premier point de branchement (34), et dans lequel le troisième conduit 33 présente une inclinaison nulle ou une inclinaison orientée vers le bas dans le sens de circulation du fluide réfrigérant de la troisième entrée (E3) vers la sortie (S). Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le premier conduit (31) s’étend selon un premier axe (A1), et le deuxième conduit (32) s’étend selon un deuxième axe (A2) sécant avec le premier axe (A1), et dans lequel le troisième conduit (33) s’étend selon un troisième axe (A3) sécant avec le premier axe (A1). Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel un axe (A3) du troisième conduit (33) forme un angle compris entre 70° et 90° avec un axe (A1) du premier conduit (31). Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel un axe (A3) du troisième conduit (33) est perpendiculaire à un axe (A1) du premier conduit (31), et dans lequel un axe (A3) du troisième conduit (33) est perpendiculaire à un axe (A2) du deuxième conduit (32). Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier conduit (31) est rectiligne, dans lequel le deuxième conduit (32) est rectiligne, et dans lequel un axe (A2) du deuxième conduit (32) forme un angle (a) compris entre 5° et 15° avec un axe (A1) du premier conduit (31). Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le bloc de distribution (20) forme un ensemble monobloc. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, comportant un circuit (1) de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit (1) de fluide réfrigérant comportant : - une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : -- un dispositif de compression (3), -- un condenseur (4) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur, -- un premier dispositif de détente (5), -- un premier échangeur de chaleur (21) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à un habitacle d’un véhicule automobile, le premier échangeur de chaleur (21) étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, -- la première entrée (E1) du bloc de distribution (20), -- le premier conduit (31) du bloc de distribution (20), -- la sortie (S) du bloc de distribution (20), - Une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé sur la boucle principale (A) en aval du condenseur (4) et en amont du premier dispositif de détente (5) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur de chaleur (4) et en amont de la première entrée (E1) du bloc de distribution (20), - Une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la première branche de dérivation (B) à la deuxième entrée (E2) du bloc de distribution (20), la deuxième branche de dérivation (C) comprenant un deuxième dispositif de détente (6) disposé en amont du deuxième évaporateur (22). Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 2, comportant : - Une troisième branche de dérivation (D) reliant un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la première branche de dérivation (B) entre le premier point de raccordement (11) et le troisième point de raccordement (13) à la troisième entrée (E3) du bloc de distribution (20), la troisième branche de dérivation (D) comportant un troisième dispositif de détente (7) disposé en amont d’un troisième évaporateur (23). Véhicule automobile comportant un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’axe vertical (Z) de référence est l’axe vertical du véhicule.