FR2979287A1 - Circuit de fluide refrigerant a deux etages de compression et bouteille a pression intermediaire - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit 1 pour conditionner thermiquement un habitacle d'un véhicule, comprenant : - une première portion 2 de circuit 1 qui s'étend entre une entrée 5 d'un premier moyen de compression 6 et une sortie 7 d'un premier organe de détente 8, ladite première portion 2 comprenant au moins un échangeur extérieur 15 partageant ladite première portion 2 en un premier secteur 23 situé en amont de l'échangeur extérieur 15 et un deuxième secteur 24 situé en aval dudit échangeur extérieur 15, - une troisième portion 4 du circuit 1 qui s'étend entre une sortie 22 d'un deuxième organe de détente 25 et une sortie 30 d'un deuxième moyen de compression 31, ladite troisième portion 4 comprenant un évaporateur 32 partageant ladite troisième portion 4 entre une première zone 33 située en amont de l'évaporateur 32 et une deuxième zone 34 située en aval dudit évaporateur 32, caractérisé en que le circuit 1 comprend un premier moyen 35 qui met en relation la première zone 33 avec le premier secteur 23 et un deuxième moyen 36 qui met en relation le deuxième secteur 24 avec la deuxième zone 34. Application aux véhicules automobiles.

Description

CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANT A DEUX ETAGES DE COMPRESSION ET BOUTEILLE A PRESSION INTERMEDIAIRE Le secteur technique de la présente invention est celui des ensembles ou systèmes utilisés pour conditionner un flux d'air entrant dans un habitacle de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention vise un circuit de fluide réfrigérant utilisé en mode de chauffage, autrement appelé pompe à chaleur, en mode de refroidissement ou en mode déshumidification et faisant appel à trois niveaux de pression distincts. L'invention optimise l'architecture et les performances d'un tel circuit en mode de refroidissement mais aussi en mode de chauffage. Un véhicule automobile est classiquement équipé d'une boucle ou circuit de climatisation à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène. Cette boucle comprend classiquement un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur parcourus dans cet ordre par le fluide frigorigène. L'évaporateur est monté à l'intérieur d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation généralement placée dans l'habitacle du véhicule pour fournir à ce dernier un flux d'air chaud ou un flux d'air froid en fonction d'une demande de l'utilisateur du véhicule. Le condenseur est quant à lui classiquement installé en face avant du véhicule pour être traversé par le flux d'air extérieur au véhicule. Cette boucle de climatisation peut être utilisée en mode de refroidissement ou en mode de chauffage. En mode de refroidissement, le fluide réfrigérant est envoyé vers l'échangeur de face avant fonctionnant en mode condenseur, où le fluide réfrigérant est refroidi par le flux d'air extérieur. Puis, le fluide réfrigérant circule vers le détendeur où il subit un abaissement de sa pression avant d'entrer dans l'échangeur habitacle, ce dernier fonctionnant en mode évaporateur. Le fluide réfrigérant traversant l'évaporateur est alors chauffé par le flux d'air entrant dans l'installation de ventilation, ce qui se traduit corrélativement par un refroidissement de ce flux d'air dans le but de climatiser l'habitacle du véhicule. Le circuit étant une boucle fermée, le fluide réfrigérant retourne alors vers le compresseur. En mode chauffage, le fluide est mis en circulation par le compresseur qui l'envoie vers l'échangeur habitacle, ce dernier fonctionnant alors en mode condenseur. Ce dernier se comporte alors comme un condenseur, où le fluide réfrigérant est refroidi par l'air circulant dans l'installation de ventilation. Cet air se chauffe donc au contact de l'échangeur habitacle et apporte ainsi des calories à l'habitacle du véhicule. Après passage dans l'échangeur habitacle, le fluide réfrigérant est détendu par un détendeur avant d'arriver dans l'échangeur de face avant, ce dernier étant utilisé en mode évaporateur. Le flux d'air extérieur chauffe alors le fluide réfrigérant. Le flux d'air extérieur est par conséquent plus froid après son passage dans l'échangeur de face avant comparé à sa température avant son passage au travers de l'échangeur habitacle. Le fluide réfrigérant retourne alors vers le compresseur. Une telle organisation a été améliorée en complétant la boucle de climatisation présentée ci-dessus par l'ajout d'un échangeur supplémentaire traversé par le fluide réfrigérant et dont la fonction est de chauffer l'air envoyé dans l'habitacle. Ainsi, cet échangeur dit « intérieur » se comporte comme un radiateur à la place de l'évaporateur, en mode de chauffage. Le fonctionnement de la boucle en mode de chauffage est limité par la pression du fluide réfrigérant côté basse pression. Quand la température extérieure est faible, il existe un risque de voir la pression du fluide réfrigérant côté basse pression passer en dessous de la pression atmosphérique, ce qui se traduit par un risque d'entrée d'air extérieur dans le circuit et une déformation des conduites. Le fonctionnement de la boucle en mode de chauffage est également limité par la valeur du taux de compression du compresseur. De telles difficultés forment un frein à l'amélioration d'un cycle thermodynamique utilisé en mode de chauffage.

Le document US5322424 divulgue un circuit de climatisation comprenant un compresseur équipé de deux mécanismes de compression. Un tel circuit est adapté pour un fonctionnement en mode de refroidissement mais il n'est à l'évidence pas adapté à un fonctionnement en mode chauffage, c'est-à-dire en pompe à chaleur. Il s'agit ici d'un inconvénient majeur que l'invention se propose également de résoudre. Le but de la présente invention est donc de résoudre les défauts décrits ci- dessus principalement en adaptant un circuit de climatisation comprenant un compresseur à double étages afin qu'il fonctionne efficacement en mode de refroidissement, en mode de déshumidification et surtout en mode de chauffage. L'invention a donc pour objet un circuit pour conditionner thermiquement un habitacle d'un véhicule, comprenant : - une première portion de circuit qui s'étend entre une entrée d'un premier moyen de compression et une sortie d'un premier organe de détente, ladite première portion comprenant au moins un échangeur extérieur partageant ladite première portion en un premier secteur situé en amont de l'échangeur extérieur et un deuxième secteur situé en aval dudit échangeur extérieur, - une troisième portion du circuit qui s'étend entre une sortie d'un deuxième 10 organe de détente et une sortie d'un deuxième moyen de compression, ladite troisième portion comprenant un évaporateur partageant ladite troisième portion entre une première zone située en amont de l'évaporateur et une deuxième zone située en aval dudit évaporateur, caractérisé en que le circuit comprend un premier moyen qui met en relation la première zone avec le premier secteur et un 15 deuxième moyen qui met en relation le deuxième secteur avec la deuxième zone. Avantageusement, un fluide réfrigérant est apte à circuler dans ledit circuit pour mettre en oeuvre au moins un mode de chauffage de l'habitacle et un mode de refroidissement de l'habitacle. Selon une première caractéristique de l'invention, le circuit comprend une 20 deuxième portion de circuit qui s'étend entre la sortie du premier organe de détente et la sortie du deuxième organe de détente, la sortie du deuxième moyen de compression et l'entrée du premier moyen de compression étant en communication avec la deuxième portion par l'intermédiaire d'un dispositif de séparation de phases du fluide réfrigérant. 25 Selon une caractéristique de l'invention, le premier moyen comprend au moins un conduit qui s'étend entre la première zone et le premier secteur et un troisième organe de bifurcation qui gère une circulation de fluide réfrigérant dans ledit conduit. Le troisième organe de bifurcation, prenant par exemple la forme d'une vanne trois voies à organe de commande, peut alors être installé à l'une ou 30 l'autre des extrémités du conduit mais il peut également être installé dans le conduit, c'est-à-dire entre lesdites extrémités. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le premier moyen comprend un quatrième organe de bifurcation installé à une confluence du premier secteur avec ledit conduit, le troisième organe de bifurcation étant installé à une confluence de la première zone avec ledit conduit. Les confluences sont aux extrémités dudit conduit, c'est-à-dire à l'endroit où la portion et le conduit se séparent ou se rejoignent.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le deuxième moyen comprend au moins un canal qui s'étend entre le deuxième secteur et la deuxième zone et un cinquième organe de bifurcation qui gère une circulation de fluide réfrigérant dans ledit canal. Le cinquième organe de bifurcation, prenant par exemple la forme d'une vanne trois voies à organe de commande, peut alors être installé à l'une ou l'autre des extrémités du canal mais il peut également être installé dans le canal, c'est-à-dire entre lesdites extrémités. Selon encore une caractéristique de l'invention, le deuxième moyen comprend un sixième organe de bifurcation installé à une confluence de la deuxième zone avec ledit canal, le cinquième organe de bifurcation étant installé à une confluence du deuxième secteur avec ledit canal. Les confluences en question sont aux extrémités dudit canal, c'est-à-dire à l'endroit où la portion et le canal se séparent ou se rejoignent. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le fluide réfrigérant circule au travers de l'échangeur extérieur selon un même sens de circulation quand le circuit est opéré en mode de chauffage et en mode de refroidissement. Autrement dit, le circuit de l'invention est agencé pour que le fluide réfrigérant ne change pas de sens en passant d'un mode à l'autre. Cet agencement du circuit prend notamment la forme du premier moyen et du deuxième moyen. Avantageusement, le fluide réfrigérant circule au travers du dispositif de séparation de phases du fluide réfrigérant selon un même sens de circulation quand le circuit est opéré en mode de chauffage, en mode de refroidissement et avantageusement en mode déshumidification, ce dernier correspondant à activation simultanée du mode de chauffage et du mode de refroidissement. Le circuit de l'invention est ainsi agencé pour que le fluide réfrigérant ne change pas de sens au travers du dispositif de séparation de phases en passant d'un mode à l'autre. Cet agencement du circuit prend notamment la forme du premier moyen et du deuxième moyen. Avantageusement encore, le fluide réfrigérant circule au travers du deuxième organe de détente selon un même sens de circulation quand le circuit est opéré en mode de chauffage, en mode de refroidissement et avantageusement en un mode de déshumidification. Une telle solution permet d'optimiser le taux d'utilisation de l'organe de détente, ce dernier n'étant pas employé seulement pour le mode de refroidissement. Cet organe de détente est ainsi mis à profit pour le mode de chauffage et pour le mode de déshumidification. On notera encore que le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode déshumidification dans au moins l'une des trois composants mentionnés ci-dessus est également identique au sens de circulation en mode de chauffage ou 10 en mode de refroidissement. Selon une première caractéristique de l'invention, le premier moyen de compression et le deuxième moyen de compression sont entraînés par un même élément d'entraînement, ledit élément étant avantageusement un moteur électrique. Dans un tel exemple de réalisation, les deux moyens de compression 15 et le moteur électrique sont intégrés dans un même boîtier de compresseur afin de former une unité monobloc, le moteur électrique étant installé entre chaque moyen de compression. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le premier moyen de compression présente une première cylindrée et le deuxième moyen de 20 compression présente une deuxième cylindrée, le rapport entre la deuxième cylindrée et la première cylindrée étant égale à 1,72 +1- 5%. On garantit ainsi qu'un taux de compression du premier moyen de compression est égal, ou sensiblement égal, à un taux de compression du deuxième moyen de compression et ce, pour un fluide réfrigérant sous-critique, tel que le R134a, par 25 exemple. Selon un exemple de mise en oeuvre de ce rapport, la cylindrée du deuxième moyen de compression est égale à 19 cm3 alors que la cylindrée du premier moyen de compression est égale à 11 cm3. On notera enfin que le fluide réfrigérant contenu dans la première portion est 30 à une première pression, appelé haute pression car elle est le résultat d'une action de compression du premier moyen de compression combinée à celle du deuxième moyen de compression, alors que le fluide réfrigérant contenu dans la troisième portion est à une troisième pression, dite basse pression, après détente successive par les organes de détente, le fluide réfrigérant contenu dans la deuxième portion étant à une deuxième pression, appelée pression intermédiaire, comprise entre la première pression et la troisième pression. Le dispositif de séparation de phases est quant à lui installé de sorte à contenir le fluide réfrigérant soumis à la pression intermédiaire. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans la possibilité d'utiliser un système de compression à double étages à la fois dans le mode de refroidissement mais aussi pendant que le circuit fonctionne en mode de chauffage. Ceci permet d'atteindre des niveaux de haute pression plus élevés de sorte que le cycle thermodynamique présente un rendement, ou coefficient de performance, plus important que dans l'art antérieur et de limiter la température de refoulement du moyen de compression. L'utilisation des deux moyens de compression en série permet également d'augmenter l'enthalpie sur l'évaporateur. Une telle augmentation se traduit par une diminution du débit de fluide réfrigérant et, par conséquent, une réduction du travail fournit par les moyens de compression. Ainsi, à iso-performances avec l'art antérieur, l'invention permet d'utiliser un moyen de compression qui consomme moins d'énergie, ou à iso-consommation d'énergie, l'invention fournit une capacité thermodynamique plus importante que celle de l'art antérieur.

Un autre avantage réside dans la possibilité d'augmenter la puissance de chauffage d'un circuit selon l'invention. En effet, l'augmentation de l'enthalpie de l'évaporateur permet de réduire le débit de fluide réfrigérant dans la troisième portion du circuit. Ceci a pour conséquence de diminuer les pertes de charges entre l'évaporateur et le deuxième moyen de compression tout en assurant une pression du fluide réfrigérant côté basse pression, c'est-à-dire dans la troisième portion du circuit, supérieure à la pression atmosphérique, soit 1 bar. 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 avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique du circuit selon l'invention, en représenté selon un mode de refroidissement, - la figure 2 est une vue schématique du circuit de la figure 1, représenté dans une utilisation selon un mode de chauffage, - la figure 3 est une vue schématique du circuit de la figure 1, représentée dans une utilisation selon un mode de déshumidification. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. La figure 1 illustre un circuit 1 selon l'invention. On s'attachera ci-après à décrire dans un premier temps l'architecture de ce circuit quel que soit le mode de fonctionnement, puis, dans un deuxième temps, on décrira le parcours emprunté, ou apte à être emprunté, par un fluide réfrigérant circulant dans le circuit pour chacun des modes de fonctionnement. Les termes « amont » et « aval » employés ci-dessous se réfèrent au sens de déplacement du fluide considéré dans le composant ou portion considérée. Sur les figures 1 à 3, le circuit 1 comprend des portions, secteurs ou zones en trait plein symbolisant la circulation du fluide réfrigérant pendant le mode de fonctionnement considéré et des portions, secteurs ou zones en trait pointillé dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas. Le circuit 1, autrement appelé boucle de climatisation ou circuit frigorigène, est une boucle fermée à l'intérieur de laquelle un fluide réfrigérant circule. Le fluide réfrigérant est du type d'un fluide sous-critique, tel que l'hydrofluorocarbone connu sous l'acronyme R134a ou un fluide frigorigène à faible nuisance sur l'effet de serre, c'est-à-dire qui soit en mesure d'offrir une solution durable pour les climatiseurs automobiles, connu sous la dénomination HF01234yr. Il peut aussi être un fluide sur-critique, tel que du dioxyde de carbone, par exemple, connu sous l'appellation R744. Dans ce cas le condenseur est remplacé par un refroidisseur de gaz. Un tel circuit sert à conditionner, c'est-à-dire ajuster la température et l'humidité, de l'air présent dans un habitacle d'un véhicule automobile. Le circuit 1 est divisé en plusieurs portions dans lesquelles la pression du fluide réfrigérant est différente d'une portion par rapport à l'autre. Le circuit 1 30 comprend donc une première portion 2, une deuxième portion 3 et une troisième portion 4. La première portion 2 s'étend entre une entrée 5 d'un premier moyen de compression 6 et une sortie 7 d'un premier organe de détente 8. Le premier moyen de compression 6 est notamment un compresseur, par exemple électrique, dont le mécanisme de compression est de type à spiral ou à pistons, entrainé par un moteur électrique intégré dans un boîtier du compresseur. Le moyen de compression 6 comprend une sortie 9 raccordée directement à un échangeur intérieur 10. Selon l'invention, le premier moyen de compression 6 forme un premier étage de compression grâce auquel le fluide réfrigérant circule dans le circuit 1 et subit une élévation de sa pression pour passer d'une pression intermédiaire Pi à une haute pression, référencée Hp. Cet échangeur intérieur 10 est agencé pour assurer un échange thermique entre un flux d'air intérieur envoyé dans l'habitacle et le fluide réfrigérant qui le traverse. Cet échangeur intérieur 10 a pour fonction de chauffer ce flux d'air intérieur quand le circuit est utilisé en mode de chauffage ou en mode de déshumidification. Cet échangeur est qualifié « d'intérieur » en ce sens qu'il est destiné à modifier la température du flux d'air intérieur envoyé dans l'habitacle, que cela soit directement par échange avec le flux d'air passant au travers de cet échangeur, soit indirectement, notamment par l'intermédiaire d'une boucle secondaire (non représentée) dans laquelle circule un fluide caloporteur liquide chargé de transporter les calories générées par l'échangeur intérieur 10 vers un radiateur qui délivre ces calories au flux d'air intérieur.

Immédiatement en aval de cet échangeur intérieur 10, on trouve un premier organe de bifurcation 11 du fluide réfrigérant. Ce premier organe de bifurcation 11 a pour fonction de détourner le fluide réfrigérant de la première portion 2 quand le mode de chauffage ou le mode déshumidification est activé. Ce premier organe de bifurcation 11 est par exemple une vanne trois voies, comprenant par exemple un élément mobile susceptible de commander la circulation à partir de son entrée vers l'une ou l'autre des ses sorties. Ce premier organe de bifurcation 11 présente une entrée 12 par laquelle le fluide réfrigérant pénètre, une première sortie 13 empruntée par le fluide réfrigérant quand le mode de refroidissement est actif et une deuxième sortie 14 parcourue par le fluide réfrigérant quand le mode de chauffage ou le mode de déshumidification est actif. La première portion 2 du circuit 1 comprend encore échangeur extérieur 15 agencé pour assurer un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air. L'échangeur de chaleur référencé 15 est qualifié « d'extérieur », en ce sens qu'il est agencé pour réaliser un échange thermique entre un flux d'air extérieur à l'habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant qui circule dans le circuit 1. Un tel échangeur extérieur 15 peut être utilisé en tant que refroidisseur de 5 gaz ou condenseur quand le circuit de fluide réfrigérant est opéré en mode de refroidissement du flux d'air envoyé dans l'habitacle. Ce même échangeur peut également être utilisé en tant qu'évaporateur quand le circuit de fluide réfrigérant est opéré en mode de chauffage du flux d'air envoyé dans l'habitacle. 10 L'échangeur extérieur 15 partage la première portion 2 du circuit en deux secteurs 23 et 24 situés de part et d'autre de cet échangeur. Autrement dit, un premier secteur 23 est formé par la partie de la première portion 2 située en aval de l'échangeur extérieur 15 alors que le deuxième secteur 24 est formé par la partie de la première portion 2 située en aval de l'échangeur extérieur 15. 15 Cette première portion 2 de circuit 1 se poursuit par un deuxième organe de bifurcation 16 installé en aval de l'échangeur extérieur mais directement en amont du premier organe de détente 8. Ce deuxième organe de bifurcation 16 est notamment une vanne trois voies comprenant par exemple un élément mobile susceptible de commander la circulation à partir de son entrée vers l'une ou 20 l'autre des ses sorties. Selon une autre variante de réalisation qui simplifie le circuit, ce deuxième organe de bifurcation est un raccord en « T » ou « Y » dépourvu d'élément susceptible de bloquer l'une ou l'autre des sorties. Ce deuxième organe de bifurcation présente une première entrée 17 par laquelle le fluide réfrigérant en provenance de l'échangeur extérieur 15 pénètre 25 pour être distribué vers une sortie 18. Cette dernière est directement raccordée à une entrée 20 du premier organe de détente 8. Ce deuxième organe de bifurcation comprend par ailleurs une seconde entrée 19 connectée directement à la deuxième sortie 14 du premier organe de bifurcation 11. Une conduite 21 installée entre la deuxième sortie 14 du premier organe de bifurcation 11 et la 30 seconde entrée 19 du deuxième organe de bifurcation 16 présente une fonction de contournement de l'échangeur extérieur 15 par le fluide réfrigérant provenant du premier moyen de compression 6, quand le circuit est utilisé en mode de chauffage ou en mode de déshumidification. Autrement dit, la conduite 21 est permet au fluide réfrigérant de circuler du premier secteur 23 vers le deuxième secteur 24 sans traverser l'échangeur extérieur 15. La première portion 2 du circuit 1 qui, comme on l'a vu plus haut débute à l'entrée 5 du premier moyen de compression 6, se termine à la sortie 7 du premier 5 organe de détente 8. Ainsi, la première portion 2 comprend des composants installés en série dans le circuit 1, ces composant étant au moins le premier moyen de compression 6, l'échangeur extérieur 15 et le premier organe de détente 8. Avantageusement, ces composants sont complétés par le premier organe de bifurcation 11 et le 10 deuxième organe de bifurcation 16. Avantageusement encore, l'échangeur intérieur 10 fait partie de ces composants installés en série. Le circuit 1 comprend une deuxième portion 3 qui s'étend entre la sortie 7 du premier organe de détente 8 et une sortie 22 d'un deuxième organe de détente 25. Le premier organe de détente 8 est chargé d'abaisser la pression du fluide 15 réfrigérant d'un niveau de haute pression Hp à un niveau inférieur, dite pression intermédiaire Pi, cette dernière régnant dan la deuxième portion 3. Un dispositif de séparation de phases 26 du fluide réfrigérant est intercalé entre le premier organe de détente 8 et le deuxième organe de détente 25. Il présente une première entrée 27 raccordée à la sortie 7 du premier organe de 20 détente 8 et une première sortie 28 connectée à une entrée 29 du deuxième organe de détente 25. A titre d'exemple de réalisation, le premier organe de détente 8 et/ou le deuxième organe de détente 25 peuvent être un détendeur thermostatique, un orifice calibré ou un détendeur à commande électronique, ou encore une 25 combinaison de ces exemples de réalisation. Dans le cas d'un orifice calibré, c'est-à-dire à section fixe, un accumulateur sera placé en amont du compresseur afin d'assurer la protection du compresseur contre toute circulation de fluide réfrigérant à l'état liquide. Le circuit 1 comprend une troisième portion 4 qui s'étend entre la deuxième 30 portion 3 et la première portion 2 du circuit 1. Cette troisième portion 4 débute au niveau de la sortie 22 du deuxième organe de détente 25 et se termine à une sortie 30 d'un deuxième moyen de compression 31. Le deuxième moyen de compression 31 est notamment un compresseur, par exemple électrique, dont le mécanisme de compression est de type à spiral ou à pistons, entrainé par un moteur électrique intégré dans un boîtier du compresseur. Selon une variante de l'invention, un tel deuxième moyen de compression 31 5 est combiné au premier moyen de compression 6. Dans cette situation, ils sont entraînés par un même élément d'entraînement et peuvent avantageusement être rassemblés dans un même boîtier de compresseur. Selon un exemple, l'élément d'entraînement est un moteur électrique qui entraîne simultanément les deux moyens de compression. De manière intéressante, le moteur électrique est 10 disposé entre les deux moyens de compression, ceux-ci étant entrainés en rotation par un arbre du moteur électrique qui débouche à chaque extrémité du moteur électrique. Selon l'invention, le deuxième moyen de compression 31 forme un deuxième étage de compression grâce auquel le fluide réfrigérant circule dans le circuit 1 et 15 subit une élévation de sa pression pour passer d'une basse pression Bp à la pression intermédiaire Pi. Le premier moyen de compression 6 présente une première cylindrée et le deuxième moyen de compression 31 présente une deuxième cylindrée. Selon l'invention, on choisit un rapport entre la deuxième cylindrée et la première 20 cylindrée égale à 1,72 +1- 5%. Selon un exemple de réalisation mettant en oeuvre ce rapport, la deuxième cylindrée est égale à 19 cm3 alors que la première cylindrée est égale à 11 cm3. La troisième portion 4 comprend encore un évaporateur 32 agencé pour assurer un refroidissement du flux d'air intérieur par échange thermique avec le 25 fluide réfrigérant. Cet évaporateur 32 est installé dans un boîtier (non représenté) de sorte à être traversé par le flux d'air intérieur envoyé dans l'habitacle du véhicule. Cet évaporateur 32 est placé en amont de l'échangeur intérieur 10, ou du radiateur dans le cas où le circuit comprend une boucle secondaire, selon le sens de déplacement du flux d'air intérieur dans le boîtier. Ce composant est un 30 échangeur thermique destiné à refroidir le flux d'air intérieur qui passe à son travers quand le circuit est en mode de refroidissement ou en mode de déshumidification. Cet évaporateur 32 assure corrélativement un assèchement du flux d'air intérieur par condensation sur ses parois externes, cette fonction étant particulièrement recherchée lors de l'activation du mode de déshumidification. Cet évaporateur 32 est intercalé entre le deuxième organe de détente 25 et le deuxième moyen de compression 31 afin de partager la troisième portion 4 du circuit 1 entre une première zone 33 située en amont de l'évaporateur 32 et une 5 deuxième zone 34 située en aval de ce même évaporateur. Le dispositif de séparation de phases 26 du fluide réfrigérant est spécifiquement installé dans le circuit 1 entre le premier moyen de compression 6 et le deuxième moyen de compression 31. Autrement dit, ce dispositif de séparation 26 contient un fluide réfrigérant qui est soumis à la pression 10 intermédiaire Pi. Outre sa première entrée 27 et sa première sortie 28, le dispositif de séparation de phases 26 comprend une deuxième entrée 60 et une deuxième sortie 61. La deuxième entrée 60 est raccordée directement à la sortie 30 du deuxième moyen de compression 31 et la deuxième sortie 61 est raccordée 15 directement à l'entrée 5 du premier moyen de compression 6. La première entrée 27, la deuxième entrée 60 et la deuxième sortie 61 débouchent dans un volume interne du dispositif de séparation de phases 26 où le fluide réfrigérant est à l'état gazeux. Autrement dit, cette première entrée 27, la deuxième entrée 60 et la deuxième sortie 61 traversent une paroi supérieure du 20 dispositif de séparation de phases 26 et se terminent immédiatement sous cette paroi supérieure. Le dispositif de séparation de phases 26 est agencé pour que la première sortie 28 plonge au fond du volume interne dudit dispositif afin de capter le fluide réfrigérant à l'état liquide. Pour ce faire, le dispositif de séparation de phases 26 25 comprend un tube qui présente une première extrémité raccordée à la première sortie 28 et une deuxième extrémité qui débouche à proximité immédiate d'un fond qui délimite le volume interne du dispositif de séparation de phases 26. Le circuit 1 selon l'invention présente un premier moyen 35 qui met en relation la première zone 33 avec le premier secteur 23 et un deuxième moyen 36 30 qui met en relation le deuxième secteur 24 avec la deuxième zone 34. Le premier moyen 35 comprend au moins un conduit 37 qui s'étend entre la première zone 33 de la troisième portion 4 et le premier secteur 23 de la première portion 2 du circuit 1. Ce premier moyen 35 comprend également un troisième organe de bifurcation 38 installé soit à la jonction de la première zone 33 avec le conduit 37, soit au niveau du conduit 37 et indépendamment du secteur ou de la zone concerné, soit à la jonction du premier secteur 23 avec le conduit 37. D'une manière générale, ce troisième organe de bifurcation 38 gère une circulation de fluide réfrigérant dans ledit conduit en fonction du mode de fonctionnement. Il s'agit d'une vanne trois voies comprenant, par exemple, un élément mobile susceptible de commander la circulation à partir de son entrée vers l'une ou l'autre des ses sorties. Selon une variante de l'invention, le troisième organe de bifurcation 38 est installé à une confluence de la première zone 33 avec ledit conduit 37, autrement dit en série avec les composants constitutifs de la troisième portion 4 du circuit 1. Cette vanne trois voies présente une entrée 39 directement raccordée à la sortie 22 du deuxième organe de détente 25, et où une première sortie 40 est directement raccordée à une entrée 41 de l'évaporateur 32 alors qu'une deuxième sortie 42 est raccordée au conduit 37. Selon un exemple de réalisation, le premier moyen 35 comprend un quatrième organe de bifurcation 43 installé à une confluence, c'est-à-dire à la jonction du premier secteur 23 avec le conduit 37. Selon un mode de réalisation, le quatrième organe de bifurcation 43 est une vanne trois voies intercalée entre la première sortie 13 du premier organe de bifurcation 11 et une entrée 44 de l'échangeur extérieur 15. Alternativement, ce quatrième organe de bifurcation est un raccord en « T » ou « Y » dépourvu d'élément susceptible de bloquer l'une ou l'autre des sorties. Ce quatrième organe de bifurcation comprend ainsi une entrée 45 raccordée directement à la première sortie 13 du premier organe de bifurcation, une première sortie 46 raccordée directement à l'entrée 44 de l'échangeur extérieur 15 et une deuxième sortie 47 raccordée directement au conduit 37. La fonction du premier moyen 35 selon l'invention est de contourner le deuxième secteur 24, y compris l'échangeur extérieur 15, et la deuxième portion 3 tout en autorisant ou interdisant la circulation du fluide réfrigérant dans ce premier moyen en fonction du mode de fonctionnement du circuit 1. Le deuxième moyen 36 selon l'invention comprend un canal 48 qui s'étend entre le deuxième secteur 24 et la deuxième zone 34. Ce deuxième moyen 36 comprend également un cinquième organe de bifurcation 49 installé soit à la jonction du deuxième secteur 24 avec le canal 48, soit au niveau du canal 48 et indépendamment du secteur ou de la zone concerné, soit à la jonction de la deuxième zone 34 avec le canal 48.

D'une manière générale, ce cinquième organe de bifurcation 49 gère une circulation de fluide réfrigérant dans le canal en fonction du mode de fonctionnement. Selon une variante de l'invention, le cinquième organe de bifurcation 49 est une vanne trois voies comprenant par exemple un élément mobile susceptible de commander la circulation à partir de son entrée vers l'une ou l'autre des ses sorties. Ce cinquième organe de bifurcation est installé à une confluence du deuxième secteur 24 avec le canal 48, autrement dit en série avec les composants constitutifs de la première portion 2. Ce cinquième organe de bifurcation comprend une entrée 50 directement raccordée à une sortie 51 de l'échangeur extérieur 15, et où une première sortie 52 est directement raccordée à la première entrée 17 du premier organe de détente 16 alors qu'une deuxième sortie 53 est raccordée au canal 48. Selon un exemple de réalisation, le deuxième moyen 36 comprend un sixième organe de bifurcation 54 installé à une confluence, c'est-à-dire à la 20 jonction de la deuxième zone 34 avec le canal 48. Ce sixième organe de bifurcation 54 est par exemple une vanne trois voies intercalée entre une sortie 55 de l'évaporateur 32 et une entrée 56 du deuxième moyen de compression 31. Alternativement, ce sixième organe de bifurcation 54 est un raccord en « T » ou « Y » dépourvu d'élément susceptible de bloquer l'une ou l'autre des sorties. 25 Ce sixième organe de bifurcation comprend ainsi une première entrée 57 raccordée directement à sortie 55 de l'évaporateur 32, une deuxième entrée 58 raccordée directement au conduit 48 et une sortie 59 raccordée directement à l'entrée 56 du deuxième moyen de compression. La fonction du deuxième moyen 36 selon l'invention est de contourner la 30 deuxième portion 3 et la première zone, y compris l'évaporateur 32, tout en autorisant ou interdisant la circulation du fluide réfrigérant dans ce deuxième moyen en fonction du mode de fonctionnement du circuit 1. On notera tout particulièrement que le premier moyen 35 et le deuxième moyen 36 sont agencés pour que le fluide réfrigérant circule au travers de l'échangeur extérieur 15 selon un même sens de circulation en mode de chauffage, en mode de refroidissement et avantageusement en mode de déshumidification.

On notera encore que ces moyens 35 et 36 permettent au fluide réfrigérant de circuler au travers du dispositif de séparation de phases 26 du fluide réfrigérant selon un même sens de circulation en mode de chauffage, en mode de refroidissement et avantageusement en mode de déshumidification. On notera enfin que le premier moyen 35 et le deuxième moyen 36 offrent la possibilité au fluide réfrigérant de circuler au travers du deuxième organe de détente 25 selon un même sens de circulation en mode de chauffage, en mode de refroidissement et avantageusement en mode de déshumidification. Après avoir décrit en détails la structure du circuit selon l'invention, on explique maintenant la circulation du fluide réfrigérant dans ce circuit quand celui- ci est en fonctionnement selon le mode choisi. La figure 1 illustre le mode de refroidissement. Les flèches symbolisent la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit 1. Le deuxième moyen de compression 31 élève la pression du fluide réfrigérant du niveau appelé basse pression Bp au niveau appelé pression intermédiaire Pi, cette dernière étant supérieure à la valeur de la basse pression. Le fluide réfrigérant entre dans le dispositif de séparation de phases 26 par la deuxième entrée 60 et la phase liquide du fluide réfrigérant s'accumule au fond du dispositif de séparation de phases 26, alors que la phase gazeuse reste dans la partie supérieure du volume interne de ce dispositif.

Cette phase gazeuse est aspirée par le premier moyen de compression 6 et se trouve élevée à un niveau dit de haute pression Hp, la valeur de cette dernière étant supérieure à la basse pression Bp et là pression intermédiaire Pi. En mode refroidissement, le fluide réfrigérant traverse l'échangeur intérieur 10 sans subir d'échange thermique avec le flux d'air intérieur. Pour ce faire, un volet (non représenté) interdit le passage du flux d'air au travers de l'échangeur intérieur. Alternativement, le circuit 1 peut comprendre une canalisation de contournement de l'échangeur intérieur 10 qui évite au fluide réfrigérant de passer dans cet échangeur. En tout état de cause, l'échangeur intérieur 10 est inactif vis- à-vis du flux d'air intérieur. Le premier organe de bifurcation 11 autorise le passage de fluide réfrigérant de son entrée 12 à sa première sortie 13 et interdit la circulation de fluide dans la conduite 21.

Le quatrième organe de bifurcation 43 autorise la circulation du fluide réfrigérant de sa première entrée 45 à sa sortie 46. Dans le cas d'une vanne trois voies, celle-ci interdit toute circulation en provenance du conduit 37. Le fluide réfrigérant traverse alors l'échangeur extérieur 15 où il est refroidit par le flux d'air extérieur.

Le cinquième organe de bifurcation 49 autorise la circulation du fluide réfrigérant de son entrée 50 à sa première sortie 52 et interdit toute circulation du fluide réfrigérant en direction du canal 48. Le deuxième organe de bifurcation 16 laisse passer le fluide réfrigérant de sa première entrée 17 vers sa sortie 18. Dans le cas d'une vanne trois voies, celle-ci interdit toute entrée du fluide réfrigérant en provenance de la conduite 21. Le fluide réfrigérant continue son parcours et traverse le premier organe de détente 8 où il subit un abaissement de sa pression pour passer de la valeur de haute pression Hp à la valeur de pression intermédiaire Pi. Le fluide réfrigérant entre ensuite dans le volume interne du dispositif de séparation de phases 26 par la première entrée 27 et en ressort à l'état liquide par la première sortie 28. En traversant le deuxième organe de détente 25, le fluide réfrigérant subit un autre abaissement de la pression pour passer de la valeur de la pression intermédiaire Pi à la valeur de la basse pression Bp.

Le fluide réfrigérant poursuit son parcours en traversant le troisième organe de bifurcation 38 depuis son entrée 39 vers sa première sortie 40, la deuxième sortie 42 étant obturée pour empêcher toute circulation du fluide réfrigérant dans le conduit 37. Le fluide réfrigérant traverse ensuite l'évaporateur 32, où il capte les calories présent dans le flux d'air intérieur, climatisant ainsi l'habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant ainsi soumis à basse pression et basse température atteint ensuite le sixième organe de bifurcation 54 en circulant depuis la première entrée 57 vers la sortie 59. Dans le cas d'une vanne trois voies, celle-ci interdit toute circulation depuis la deuxième entrée 58. Le fluide réfrigérant retourne enfin vers le deuxième moyen de compression 31, avant d'effectuer un nouveau cycle thermodynamique. On constate qu'en mode de refroidissement, la conduite 21, le conduit 37 et le canal 48 ne sont pas parcourus par le fluide réfrigérant. On se reportera à la figure 2 pour la description du mode de chauffage. On notera que le fluide réfrigérant circule dans le même sens au coeur du circuit 1 que le sens de circulation pour le mode de refroidissement présenté ci-dessus. La description ci-dessous s'attache aux différences et on se reportera à la description de la figure 1 pour les éléments identiques. L'échangeur intérieur 10 dissipe les calories présentes dans le fluide réfrigérant, soumis à haute pression et haute température, dans le flux d'air intérieur qui le traverse. On assure ainsi le chauffage de l'air envoyé dans l'habitacle.

Le premier organe de bifurcation 11 oblige le fluide réfrigérant qui provient de l'entrée 12 à circuler vers la deuxième sortie 14, interdisant ainsi toute sortie du fluide réfrigérant par la première sortie 13. Le fluide réfrigérant à haute pression contourne alors l'échangeur extérieur 15 en passant au travers de la conduite 21 pour rejoindre le deuxième organe de bifurcation 16, en entrant dans ce dernier par sa deuxième entrée 19 pour en sortir par sa sortie 18. Le fluide réfrigérant continue son parcours et traverse le premier organe de détente 8 où il subit un abaissement de sa pression pour passer de la valeur de haute pression Hp à la valeur de pression intermédiaire Pi.

Le fluide réfrigérant entre ensuite dans le volume interne du dispositif de séparation de phases 26 par la première entrée 27 et en ressort à l'état liquide par la première sortie 28. En traversant le deuxième organe de détente 25, le fluide réfrigérant subit un autre abaissement de la pression pour passer de la valeur de la pression intermédiaire Pi à la valeur de la basse pression Bp. Le fluide réfrigérant poursuit son parcours en traversant le troisième organe de bifurcation 38 depuis son entrée 39 vers sa deuxième sortie 42, la première sortie 40 étant obturée pour empêcher toute circulation du fluide réfrigérant en direction de l'évaporateur 32. Le fluide réfrigérant circule alors dans le premier moyen 35. Il passe ainsi dans le conduit 37 et rejoint le quatrième organe de bifurcation 43, pour entrée dans celle-ci par sa deuxième entrée 47 et en sortir par sa sortie 46.

Le fluide réfrigérant atteint alors l'échangeur extérieur 15 et traverse ce dernier en subissant un échauffement au bénéfice du flux d'air extérieur. Le fluide réfrigérant s'apprête alors à emprunter le deuxième moyen 36. Il entre ainsi dans le cinquième organe de bifurcation 49 par son entrée 50 et en ressort par sa deuxième sortie 53 afin de circuler dans le canal 48.

Le fluide réfrigérant rejoint alors le sixième organe de bifurcation 54 et entre dans ce dernier par sa deuxième entrée 58 pour en sortir pas sa sortie 59 avant de retourner au deuxième moyen de compression 31. La figure 3 illustre le fonctionnement du circuit en mode de déshumidification. Ce mode de fonctionnement est proche de celui décrit à la figure 1 et on se reportera à la description de celle-ci pour en connaître la structure. On notera que le fluide réfrigérant circule dans le même sens au coeur du circuit 1 que le sens de circulation pour le mode de refroidissement présenté à la figure 1. La description ci-dessous s'attache aux différences comparées à cette dernière.

Le mode de déshumidification refroidit et chauffe successivement le flux d'air intérieur envoyé dans l'habitacle. Alors que dans le mode de refroidissement, l'échangeur intérieur 10 était rendu inactif vis-à-vis du flux d'air intérieur, il est ici traversé par ce flux d'air afin de dissiper les calories générées par le fluide réfrigérant soumis à haute pression Hp et haute température.

Le premier organe de bifurcation 11 reçoit alors le fluide réfrigérant en provenance de l'échangeur intérieur 10 par l'intermédiaire de son entrée 12. La première sortie 13 est alors fermée alors que la deuxième sortie 14 est ouverte, autorisant ainsi le fluide réfrigérant à circuler dans la conduite 21. Le deuxième organe de bifurcation référencé 16 autorise une entrée du fluide réfrigérant par sa deuxième entrée 19 et une sortie de celui-ci par la sortie 18. De la sorte, l'échangeur extérieur 15 est contourné puisque le fluide réfrigérant passe par la conduite 21 au lieu de le traverser.

Le reste du circuit est identique à celui détaillé en rapport avec le mode de refroidissement, l'évaporateur 32 étant alors actif de sorte à assécher le flux d'air envoyé dans l'habitacle et ainsi réduire le taux d'humidité présent dans l'habitacle du véhicule.

La description ci-dessus emploi le terme « directement » pour qualifier la position d'un composant par rapport à un autre. Ce terme doit être compris en ce sens qu'un premier composant considéré est adjacent à une deuxième composant considéré, ou éventuellement relié l'un à l'autre exclusivement par un moyen de transport de fluide réfrigérant qui prend, par exemple, la forme d'un conduit ou d'un tube, notamment flexible ou rigide. Autrement dit, le premier composant considéré est relié au deuxième composant considéré par un moyen inactif au regard du cycle thermodynamique qui s'opère dans le circuit. La description des modes de fonctionnement présentés ci-dessus utilise la deuxième et le sixième organe de bifurcation mais l'homme du métier saura 15 adapter le fonctionnement au cas où le premier moyen 35 et/ou le deuxième moyen 36 ne comportent qu'une seule vanne trois voies. La description ci-dessus fait état d'organe de bifurcation pouvant prendre la forme de vannes trois voies à organe de commande ou de raccord en « T » dépourvu d'organe de commande. 20 L'invention couvre le cas où le premier moyen 35, le deuxième moyen 36 et la conduit 21 comprennent chacun au moins une vanne trois voies pour autoriser ou interrompre la circulation de fluide dans la portion concernée, cette vanne pouvant être placée à l'une ou à l'autre des extrémité du premier moyen 35, du deuxième moyen 36 ou de la conduite 21. 25 De manière complémentaire, il est prévu par l'invention que le premier moyen 35 comprenne une vanne trois voies à organe de commande à chacune des ses extrémités. De manière alternative et/ou complémentaire, il est prévu par l'invention que le deuxième moyen 36 comprenne une vanne trois voies à organe de commande 30 à chacune des ses extrémités. De manière alternative et/ou complémentaire, il est prévu par l'invention que la conduite 21 comprenne une vanne trois voies à organe de commande à chacune des ses extrémités.

Ainsi, l'invention couvre, de manière ultime, le cas où tous les organes de bifurcation sont des vannes trois voies à organe de commande.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Circuit (1) pour conditionner thermiquement un habitacle d'un véhicule, comprenant : - une première portion (2) de circuit (1) qui s'étend entre une entrée (5) d'un premier moyen de compression (6) et une sortie (7) d'un premier organe de détente (8), ladite première portion (2) comprenant au moins un échangeur extérieur (15) partageant ladite première portion (2) en un premier secteur (23) situé en amont de l'échangeur extérieur (15) et un deuxième secteur (24) situé en aval dudit échangeur extérieur (15), - une troisième portion (4) du circuit (1) qui s'étend entre une sortie (22) d'un deuxième organe de détente (25) et une sortie (30) d'un deuxième moyen de compression (31), ladite troisième portion (4) comprenant un évaporateur (32) partageant ladite troisième portion (4) entre une première zone (33) située en amont de l'évaporateur (32) et une deuxième zone (34) située en aval dudit évaporateur (32), caractérisé en que le circuit (1) comprend un premier moyen (35) qui met en relation la première zone (33) avec le premier secteur (23) et un deuxième moyen (36) qui met en relation le deuxième secteur (24) avec la deuxième zone (34).
2. 2. Circuit selon la revendication 1, comprenant une deuxième portion (3) de circuit (1) qui s'étend entre la sortie (7) du premier organe de détente (8) et la sortie (22) du deuxième organe de détente (25), la sortie (30) du deuxième moyen de compression (31) et l'entrée (5) du premier moyen de compression (6) étant en communication avec la deuxième portion (3) par l'intermédiaire d'un dispositif de séparation de phases (26) du fluide réfrigérant.
3. 3. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le premier moyen (35) comprend au moins un conduit (37) qui s'étend entre la première zone (33) et le premier secteur (23) et un troisième organe de bifurcation (38) qui gère une circulation de fluide réfrigérant dans ledit conduit (37).
4. 4. Circuit selon la revendication 3, dans lequel le premier moyen (35) comprend un quatrième organe de bifurcation (43) installé à une confluence du premier secteur (23) avec ledit conduit (37), le troisième organe de bifurcation (38) étant installé à une confluence de la première zone (33) avec ledit conduit (37).
5. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledeuxième moyen (36) comprend au moins un canal (48) qui s'étend entre le deuxième secteur (24) et la deuxième zone (34) et un cinquième organe de bifurcation (49) qui gère une circulation de fluide réfrigérant dans ledit canal (48).
6. 6. Circuit selon la revendication 5, dans lequel le deuxième moyen (36) comprend un sixième organe de bifurcation (54) installé à une confluence de la deuxième zone (34) avec ledit canal (48), le cinquième organe de bifurcation (49) étant installé à une confluence du deuxième secteur (24) avec ledit canal (48).
7. 7. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide réfrigérant circule au travers de l'échangeur extérieur (15) selon un même sens de circulation quand le circuit est opéré en un mode de chauffage, en mode de déshumidification et en un mode de refroidissement.
8. 8. Circuit selon la revendication 2, dans lequel le fluide réfrigérant circule au travers du dispositif de séparation de phases (26) du fluide réfrigérant selon un même sens de circulation quand le circuit est opéré en un mode de chauffage, en mode de déshumidification et en un mode de refroidissement.
9. 9. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide réfrigérant circule au travers du deuxième organe de détente (25) selon un même sens de circulation quand le circuit est opéré en un mode de chauffage, en mode de déshumidification et en un mode de refroidissement.
10. 10. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier moyen de compression (6) et le deuxième moyen de compression (31) sont entraînés par un même élément d'entraînement, ledit élément étant avantageusement un moteur électrique.
11. 11. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier moyen de compression (6) présente une première cylindrée et le deuxième moyen de compression (31) présente une deuxième cylindrée, le rapport entre la deuxième cylindrée et la première cylindrée étant égale à 1,72 +1- 5%.
12. 12. Circuit selon la revendication 11, dans lequel la deuxième cylindrée est égale à 19 cm3 alors que la première cylindrée est égale à 11 cm3.
13. 13. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide réfrigérant contenu dans la première portion (2) est à une première pression, dite haute pression Hp, alors que le fluide réfrigérant contenu dans latroisième portion (4) est à une troisième pression, dite basse pression Bp, le fluide réfrigérant contenu dans une deuxième portion (3) de circuit (1) qui s'étend entre la sortie (7) du premier organe de détente (8) et la sortie (22) du deuxième organe de détente (25) étant à une deuxième pression, dite pression intermédiaire Pi, comprise entre la première pression et la troisième pression.