FR3081531A1 - 3-WAY VALVE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une vanne 3-voies (35b) agencée pour être actionnée par un moteur électrique, cette vanne étant agencée pour définir une voie d'entrée et deux voies de sortie, à savoir une première et une deuxième voies de sortie, cette vanne étant du type à boisseau, cette vanne comportant : - un boisseau (205) ayant un conduit (206) notamment de forme cylindrique, agencé pour définir un passage de fluide entre la voie d'entrée (201) et la première voie de sortie (202), ce conduit ayant une section permettant une ouverture complète de la vanne entre cette voie d'entrée et cette première voie de sortie, cette section du conduit étant de préférence sensiblement égale aux sections respectives de la voie d'entrée et de la première voie de sortieThe invention relates to a 3-way valve (35b) arranged to be actuated by an electric motor, this valve being arranged to define an input channel and two output channels, namely a first and a second output channel, this valve being of the plug type, this valve comprising: - a plug (205) having a conduit (206) in particular of cylindrical shape, arranged to define a fluid passage between the inlet channel (201) and the first outlet channel (202), this duct having a section allowing a complete opening of the valve between this inlet channel and this first outlet channel, this section of the duct preferably being substantially equal to the respective sections of the inlet duct and the first way out
Description
Vanne 3-voies3-way valve
L’invention se rapporte à une vanne 3-voies agencée pour être actionnée par un moteur électriqueThe invention relates to a 3-way valve arranged to be actuated by an electric motor
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.Currently, ventilation, heating and / or air conditioning devices for the passenger compartment of a motor vehicle generally comprise a closed thermodynamic loop comprising at least, depending on the direction of circulation of a refrigerant, an evaporator on the air, a compressor, condenser and expansion valve or device. In this configuration, the air is cooled by passing it through the evaporator before being expelled to the passenger compartment by pipes.
Ces appareils de ventilation fonctionnent grâce à l’entrainement du compresseur de climatisation par le moteur à combustion interne, dont le rendement varie beaucoup en fonction de son régime et de sa charge (faible rendement au ralenti, bon rendement en accélération et pas de consommation décélération) ; ainsi pour une charge donnée au compresseur de climatisation, le véhicule automobile surconsommera plus ou moins de carburantThese ventilation devices operate thanks to the air conditioning compressor drive by the internal combustion engine, the efficiency of which varies greatly depending on its speed and load (low efficiency at idle, good acceleration efficiency and no deceleration consumption ); thus for a given charge to the air conditioning compressor, the motor vehicle will consume more or less fuel
Aussi, à l’arrêt du véhicule, les appareils de ventilation sont peu performants, voire ne fonctionnent pas du tout.Also, when the vehicle is stopped, the ventilation devices are inefficient or even do not work at all.
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 lorsque le moteur est arrêté. La climatisation est donc fréquemment interrompue, ce qui nuit au confort général des passagers.In addition, in recent vehicles that are equipped with an engine management system called "Stop and Go", that is to say stop the internal combustion engine when the vehicle is at neutral, for example at a light or a stop, then restarting it when the advance of the vehicle is again desired, thanks to an alternator-starter, the engine can no longer drive the compressor when the engine is stopped. Air conditioning is therefore frequently interrupted, which affects the overall comfort of passengers.
D’une manière générale, il existe un besoin pour pouvoir gérer la climatisation en minimisant la consommation de carburant du véhicule.Generally speaking, there is a need to be able to manage the air conditioning while minimizing the fuel consumption of the vehicle.
Il est connu de la demande brevet US20100018231 un stockage de frigories dans un évaporateur du système de climatisation.It is known from patent application US20100018231 to store frigories in an evaporator of the air conditioning system.
Cependant stocker les frigories dans l’évaporateur de l’appareil de ventilation (HVAC) implique la présence de matériaux à changement de phase (PCM) qui amoindrit ses performances, augmente sa taille en conséquence et ne permet pas de contrôler le moment désiré pour la restitution des frigories.However storing frigories in the evaporator of the ventilation device (HVAC) implies the presence of phase change materials (PCM) which reduces its performance, increases its size accordingly and does not allow to control the desired moment for the restitution of frigories.
L’invention vise notamment à permettre, dans ce type de circuit, une régulation du débit entre différentes voies d’une vanne 3 voies.The invention aims in particular to allow, in this type of circuit, a regulation of the flow between different channels of a 3-way valve.
Dans l’état de l’art, des vannes 3-voies en T permettant l’ouverture sur l’une des deux voies de sorties existent, comme décrit dans les demandes de brevet et brevet EP1519090 et US5810326.In the state of the art, 3-way T-valves allowing the opening onto one of the two outlet channels exist, as described in patent and patent applications EP1519090 and US5810326.
L’invention vise notamment à proposer une vanne 3 voies à boisseau qui assure à la fois un by-pass complet sur une première sortie et une régulation sur une seconde sortie dans un circuit de climatisation.The invention aims in particular to propose a 3-way ball valve which ensures both a complete bypass on a first outlet and a regulation on a second outlet in an air conditioning circuit.
L’invention a ainsi pour objet une vanne 3-voies agencée pour être actionnée par un moteur électrique, cette vanne étant agencée pour définir une voie d’entrée et deux voies de sortie, à savoir une première et une deuxième voies de sortie, cette vanne étant du type à boisseau, cette vanne comportant :The subject of the invention is therefore a 3-way valve arranged to be actuated by an electric motor, this valve being arranged to define an inlet channel and two outlet channels, namely a first and a second outlet channel, this valve being of the plug type, this valve comprising:
un boisseau ayant o un conduit notamment de forme cylindrique, agencé pour définir un passage de fluide entre la voie d’entrée et la première voie de sortie, ce conduit ayant une section permettant une ouverture complète de la vanne entre cette voie d’entrée et cette première voie de sortie, cette section du conduit étant de préférence sensiblement égale aux sections respectives de la voie d’entrée et de la première voie de sortie, ceci permettant un minimum de pertes de charge, o un canal de régulation de perte de charge agencé pour de réguler la perte de charge d’un passage entre la voie d’entrée et la deuxième voie de sortie, cette voie d’entrée et cette deuxième voie de sortie étant notamment orientées l’une par rapport à l’autre suivant un angle compris entre 45° et 110°.a plug having a conduit, in particular of cylindrical shape, arranged to define a fluid passage between the inlet channel and the first outlet channel, this conduit having a section allowing complete opening of the valve between this inlet channel and this first outlet channel, this section of the duct preferably being substantially equal to the respective sections of the inlet channel and of the first outlet channel, this allowing a minimum of pressure drops, o a pressure drop regulation channel arranged to regulate the pressure drop of a passage between the inlet channel and the second outlet channel, this inlet channel and this second outlet channel being in particular oriented relative to one another according to a angle between 45 ° and 110 °.
Selon un aspect de l’invention, le canal de régulation de perte de charge présente une section de passage au moins deux fois inférieure, notamment 5 ou 10 fois inferieure à celle dudit conduit.According to one aspect of the invention, the pressure drop regulating channel has a passage section at least two times smaller, in particular 5 or 10 times smaller than that of said conduit.
Selon un aspect de l’invention, la voie d’entrée et la première voie de sortie de la vanne sont disposées de façon diamétralement opposée.According to one aspect of the invention, the inlet path and the first outlet path of the valve are arranged diametrically opposite.
Selon un aspect de l’invention, la vanne est agencée pour permettre de mettre en communication fluidique la voie d’entrée et la deuxième voie de sortie via le canal de régulation de perte de charge, tout en fermant la première voie de sortie.According to one aspect of the invention, the valve is arranged to allow the inlet channel and the second outlet channel to be placed in fluid communication via the pressure drop control channel, while closing the first outlet channel.
Ce mode correspond à un mode de détente du réfrigérant qui permet le stockage de frigories dans une unité de stockage.This mode corresponds to a refrigerant expansion mode which allows the storage of frigories in a storage unit.
Selon un aspect de l’invention, la vanne est agencée pour permettre de mettre en communication fluidique la voie d’entrée et la deuxième voie de sortie via un passage élargi permettant avec une perte de charge minimale, tout en fermant la première voie de sortie. Ce mode permet la restitution de frigories de l’unité de stockage.According to one aspect of the invention, the valve is arranged to allow the inlet channel and the second outlet channel to be placed in fluid communication via an enlarged passage allowing with a minimum pressure drop, while closing the first outlet channel . This mode allows the return of frigories from the storage unit.
Selon un aspect de l’invention, la vanne est agencée pour permettre de mettre en communication fluidique la voie d’entrée et la première voie de sortie via ledit conduit avec perte de charge minimale, tout en fermant la deuxième voie de sortie.According to one aspect of the invention, the valve is arranged to allow the inlet channel and the first outlet channel to be placed in fluid communication via said conduit with minimum pressure drop, while closing the second outlet channel.
Selon un aspect de l’invention, le boisseau est du type sphérique.According to one aspect of the invention, the plug is of the spherical type.
En variante, le boisseau est du type cylindrique ou de type conique.As a variant, the plug is of the cylindrical type or of the conical type.
Selon un aspect de l’invention, l’étanchéité la deuxième voie de sortie est assurée via un joint.According to one aspect of the invention, the sealing of the second outlet path is ensured via a seal.
Selon un aspect de l’invention, l’étanchéité de la voie d’entrée peut être faible voire supprimée afin d’assurer un positionnement correct du boisseau.According to one aspect of the invention, the sealing of the inlet channel can be weak or even eliminated in order to ensure correct positioning of the plug.
Selon un aspect de l’invention, l’étanchéité de la deuxième voie de sortie est assurée en partie via un serrage calibré d’un bouchon de montage.According to one aspect of the invention, the sealing of the second outlet channel is ensured in part by calibrated tightening of a mounting plug.
Selon un aspect de l’invention, il existe une faible perte de charge dans la vanne lors du passage du fluide entre la voie d’entrée et la première voie de sortie.According to one aspect of the invention, there is a small pressure drop in the valve during the passage of the fluid between the inlet channel and the first outlet channel.
Selon un aspect de l’invention, une position du boisseau permet la fermeture des deux voies de sortie simultanément.According to one aspect of the invention, a position of the plug allows the closure of the two outlet channels simultaneously.
Selon un aspect de l’invention, la position des voies de sortie fermées peut être interdite par une butée, cette interdiction pourrait être utile pour la protection du compresseur.According to one aspect of the invention, the position of the closed outlet channels can be prohibited by a stop, this prohibition could be useful for protecting the compressor.
L’invention concerne encore un système thermique de véhicule automobile, notamment un système de climatisation de véhicule automobile, ce système comportant :The invention also relates to a thermal system of a motor vehicle, in particular a motor vehicle air conditioning system, this system comprising:
un circuit thermique principal comportant un compresseur agencé pour comprimer un réfrigérant circulant dans ce circuit et un évaporateur agencé pour 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, un dispositif thermique secondaire comprenant une unité de stockage de frigories, un dispositif créant une détente entre la sortie de l’évaporateur et l’entrée de l’unité de stockage de frigories, et une pompe, ce dispositif secondaire étant agencé de manière :a main thermal circuit comprising a compressor arranged to compress a refrigerant circulating in this circuit and an evaporator arranged to cool an air flow which circulates in contact with the evaporator, this cooling being obtained by heat exchange between the air flow to cooling and the refrigerant circulating in this evaporator, a secondary thermal device comprising a cold storage unit, a device creating an expansion between the outlet of the evaporator and the inlet of the cold storage unit, and a pump, this secondary device being arranged so:
o à établir une pression dans l’unité de stockage de frigories à un niveau inférieur à la pression dans l’évaporateur lorsque le système est en mode de stockage, o à réguler l’écart de pression entre l’unité de stockage de frigories et l’évaporateur en fonction des conditions d’utilisation, o à empêcher l’échange de fluide réfrigérant entre l’unité de stockage et le circuit thermique principal lorsque le système est en mode normal.o to establish a pressure in the cold storage unit at a level lower than the pressure in the evaporator when the system is in storage mode, o to regulate the pressure difference between the cold storage unit and the evaporator depending on the conditions of use, o prevent the exchange of refrigerant between the storage unit and the main thermal circuit when the system is in normal mode.
o être relié, de préférence en série, à l’évaporateur du circuit thermique principal lorsque le compresseur du circuit thermique principal est à l’arrêt ou fonctionne à faible régime de sorte que du réfrigérant provenant de l’unité de stockage de frigories soit envoyé, à l’aide de la pompe, à travers l’évaporateur du circuit thermique principal, dans lequel le dispositif thermique secondaire comporte une vanne de dérivation agencée pour être traversée sélectivement par du réfrigérant qui circule de l’évaporateur 10 du circuit thermique principal vers l’unité de stockage de frigories 22 pour permettre de transférer des frigories du réfrigérant vers l’unité de stockage de frigories par l’intermédiaire d’une détente dans cette vanne, cette deuxième vanne de dérivation étant une vanne 3 voies.o be connected, preferably in series, to the evaporator of the main thermal circuit when the compressor of the main thermal circuit is stopped or operating at low speed so that refrigerant from the cold storage unit is sent , by means of the pump, through the evaporator of the main thermal circuit, in which the secondary thermal device comprises a bypass valve arranged to be selectively traversed by refrigerant which circulates from the evaporator 10 of the main thermal circuit to the cold storage unit 22 for transferring cold from the refrigerant to the cold storage unit by means of an expansion in this valve, this second bypass valve being a 3-way valve.
Selon un aspect de l’invention, le montage de la vanne est avantageusement faite avec le boisseau dans la position en mode détente ou stockage afin de dégager les joints lors de son entrée. Ce bouchon se situe sur la face opposée à la deuxième voie de sortie.According to one aspect of the invention, the mounting of the valve is advantageously made with the plug in the position in expansion or storage mode in order to release the seals when it enters. This plug is located on the face opposite to the second exit route.
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 dessin annexé dans lequel :The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of nonlimiting examples with reference to the appended drawing in which:
- la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un premier mode de réalisation du système selon l’invention,- Figure 1 illustrates, schematically and partially, a first embodiment of the system according to the invention,
- les figures 2 à 4 illustrent le système de la figure 1 lors de différents modes de fonctionnement,- Figures 2 to 4 illustrate the system of Figure 1 during different operating modes,
- la figure 5 illustre, schématiquement et partiellement, un deuxième mode de réalisation du système selon l’invention,FIG. 5 illustrates, diagrammatically and partially, a second embodiment of the system according to the invention,
- la figure 6 illustre, schématiquement et partiellement, un troisième mode de réalisation du système selon l’invention, la figure 7 illustre un fonctionnement du système de la figure 6, les figures 2a, 3a et 4a sont des diagrammes de Mollier correspondant aux phases de fonctionnement des figures 2, 3 et 4, respectivement,- Figure 6 illustrates, schematically and partially, a third embodiment of the system according to the invention, Figure 7 illustrates an operation of the system of Figure 6, Figures 2a, 3a and 4a are Mollier diagrams corresponding to the phases of operation of FIGS. 2, 3 and 4, respectively,
- les figures 4b, 5a-5c illustrent d’autres modes de réalisation de l’invention,- Figures 4b, 5a-5c illustrate other embodiments of the invention,
- les figures 8 à 10 illustrent une vanne 3 voies dans plusieurs configurations de fonctionnement.- Figures 8 to 10 illustrate a 3-way valve in several operating configurations.
La figure 1 représente un système de climatisation 1 qui comprend, selon le sens de circulation en circuit fermé d’un fluide réfrigérant tel que du R134A : un compresseur 2, un condenseur 3, une bouteille de stockage 4, un échangeur thermique interne 5, un dispositif d’expansion ou de détente 6 et un évaporateur sur l’air 10. Ces composants forment un circuit thermique principal 20.FIG. 1 represents an air conditioning system 1 which comprises, according to the direction of circulation in a closed circuit of a refrigerant fluid such as R134A: a compressor 2, a condenser 3, a storage bottle 4, an internal heat exchanger 5, an expansion or expansion device 6 and an air evaporator 10. These components form a main thermal circuit 20.
L’évaporateur 10 est placé dans une conduite de circulation d’air aboutissant vers différentes zones de l’habitacle à refroidir ou à réchauffer telles qu’une zone pour le désembuage du pare-brise, une zone d’aération et une zone de pieds.The evaporator 10 is placed in an air circulation pipe leading to different zones of the passenger compartment to be cooled or heated such as a zone for the demisting of the windshield, a ventilation zone and a foot zone. .
Le compresseur 2 est agencé pour comprimer le réfrigérant circulant dans ce circuit 20 et l’évaporateur 10 est agencé pour 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.The compressor 2 is arranged to compress the refrigerant circulating in this circuit 20 and the evaporator 10 is arranged to cool an air flow which circulates in contact with the evaporator, this cooling being obtained by heat exchange between the air flow to cool and the refrigerant circulating in this evaporator.
Le système 1 comporte en outre un dispositif thermique secondaire 21 comprenant une unité de stockage de frigories 22, un dispositif de détente ou de perte de charge 27 et une pompe 23, ce dispositif secondaire étant agencé de manière :The system 1 further comprises a secondary thermal device 21 comprising a cold storage unit 22, an expansion or pressure drop device 27 and a pump 23, this secondary device being arranged so:
o à établir une pression dans l’unité de stockage 22 à un niveau inferieur à la pression dans l’évaporateur 10 lorsque le système est en mode stockage (voir les figures 3 et 3a), o à réguler l’écart de pression entre l’unité de stockage 22 et l’évaporateur en fonction des conditions d’utilisation, o à empêcher l’échange de fluide réfrigérant entre l’unité de stockage et le circuit thermique principal 20 lorsque le système est en mode normal, c’est à dire lorsque le compresseur 2 est en marche et l’évaporateur 10 refroidit le flux d’air (voir les figures 2 et 2a). Ainsi le l’unité de stockage 22 peut être maintenu à une pression inferieure à celle de l’évaporateur lorsqu’il est rempli de frigories, o à être relié en série à l’évaporateur 10 du circuit thermique principal 20 lorsque le compresseur 2 du circuit thermique principal est à l’arrêt (mode restitution) de sorte que du réfrigérant provenant de l’unité de stockage de frigories 22 soit envoyé, à l’aide de la pompe 23, à travers l’évaporateur 10 du circuit thermique principal 20 ou bien (mode stockage) que du réfrigérant provenant de l’évaporateur soit envoyé vers l’unité de stockage de frigories 22 (voir les figures 4 et 4a), o à être en parallèle au compresseur en mode « cold boost » comme illustré sur la figure 4b.o to establish a pressure in the storage unit 22 at a level lower than the pressure in the evaporator 10 when the system is in storage mode (see FIGS. 3 and 3a), o to regulate the pressure difference between l storage unit 22 and the evaporator depending on the conditions of use, o prevent the exchange of refrigerant between the storage unit and the main thermal circuit 20 when the system is in normal mode, say when the compressor 2 is running and the evaporator 10 cools the air flow (see Figures 2 and 2a). Thus the storage unit 22 can be maintained at a pressure lower than that of the evaporator when it is filled with frigories, o to be connected in series to the evaporator 10 of the main thermal circuit 20 when the compressor 2 of the main thermal circuit is stopped (restitution mode) so that the refrigerant from the cold storage unit 22 is sent, using the pump 23, through the evaporator 10 of the main thermal circuit 20 or else (storage mode) that refrigerant from the evaporator be sent to the cold storage unit 22 (see FIGS. 4 and 4a), o to be in parallel with the compressor in “cold boost” mode as illustrated in Figure 4b.
Les figures 2a, 3a et 4a sont des diagrammes de Mollier correspondant aux phases de fonctionnement des figures 2, 3 et 4, respectivement.Figures 2a, 3a and 4a are Mollier diagrams corresponding to the operating phases of Figures 2, 3 and 4, respectively.
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une première vanne de dérivation 25 ou 35 ou 37, agencée pour sélectivement empêcher la circulation de réfrigérant entre l’unité de stockage de frigories 22 et le circuit thermique principal 20, en mode normal.The secondary thermal device 21 comprises a first bypass valve 25 or 35 or 37, arranged to selectively prevent the circulation of refrigerant between the cold storage unit 22 and the main thermal circuit 20, in normal mode.
Le dispositif thermique secondaire 21 est agencé de sorte que :The secondary thermal device 21 is arranged so that:
- En mode de fonctionnement du circuit thermique principal 20 sans utilisation du dispositif thermique secondaire 21 (voir figure 2), l’unité de stockage de frigories 22 est contournée et la pompe 23 est à l’arrêt,- In operating mode of the main thermal circuit 20 without using the secondary thermal device 21 (see FIG. 2), the cold storage unit 22 is bypassed and the pump 23 is stopped,
- En mode de fonctionnement du circuit thermique principal 20 avec recharge en frigories de l’unité de stockage de frigories 22 du dispositif thermique secondaire21 (voir figure 3), l’unité de stockage de frigories 22 est parcouru par du réfrigérant et la pompe 23 est à l’arrêt,- In operating mode of the main thermal circuit 20 with recharging in frigories of the frigories storage unit 22 of the secondary thermal device21 (see FIG. 3), the frigories storage unit 22 is traversed by refrigerant and the pump 23 is stopped,
- En mode de fonctionnement du dispositif thermique secondaire 21 pour restituer des frigories à l’évaporateur du circuit thermique principal 20 (voir figure 4), dont le compresseur 2 est à l’arrêt, l’unité de stockage de frigories 22 est parcouru par du réfrigérant et la pompe 23 est en marche,- In operating mode of the secondary thermal device 21 for restoring frigories to the evaporator of the main thermal circuit 20 (see FIG. 4), the compressor 2 of which is stopped, the frigory storage unit 22 is traversed by refrigerant and pump 23 is running,
- En mode dit «cold boost», à savoir en mode de fonctionnement du dispositif thermique secondaire pour restituer des frigories à l’évaporateur du circuit thermique principal, dont le compresseur fonctionne à faible ou forte charge, l’unité de stockage de frigories est parcouru par du réfrigérant et la pompe est en marche (voir figure 4b).- In so-called “cold boost” mode, namely in operating mode of the secondary thermal device to restore frigories to the evaporator of the main thermal circuit, whose compressor operates at low or high load, the frigory storage unit is traversed by refrigerant and the pump is running (see figure 4b).
Dans la phase de stockage de frigories dans l’unité de stockage de frigories 22 (figure 3), la pompe 23 est agencée de manière à être contournée et est alors à l’arrêt.In the cold storage phase in the cold storage unit 22 (FIG. 3), the pump 23 is arranged so as to be bypassed and is then stopped.
Le dispositif thermique secondaire 21 est agencé de sorte que le sens de circulation du réfrigérant dans l’unité de stockage de frigories 22 soit inversé respectivement :The secondary thermal device 21 is arranged so that the direction of circulation of the refrigerant in the cold storage unit 22 is reversed respectively:
- lorsque cette unité de stockage de frigories 22 reçoit des frigories du réfrigérant qui la traverse (phase de stockage de frigories illustrée sur la figure 3) etwhen this frigory storage unit 22 receives frigories from the refrigerant passing through it (frigory storage phase illustrated in FIG. 3) and
- lorsque cette unité de stockage de frigories 22 restitue des frigories au réfrigérant qui la traverse (phase de restitution de frigories illustrée sur la figure 4).- When this frigories storage unit 22 restores frigories to the refrigerant which passes through it (frigories restitution phase illustrated in FIG. 4).
Dans ce système, la dérivation du circuit est réalisée par la vanne 36, la détente dans l’unité de stockage de frigories 22 par la vanne 35 et l’isolation de l’unité de stockage de frigories 22 par la vanne 35 et la vanne anti-retour 37.In this system, the circuit is bypassed by the valve 36, the expansion in the cold storage unit 22 by the valve 35 and the insulation of the cold storage unit 22 by the valve 35 and the valve. non-return 37.
La première vanne de dérivation 25 est une vanne 3 voies disposée à une jonction entre le dispositif thermique secondaire 21 et le circuit thermique principal 20.The first bypass valve 25 is a 3-way valve disposed at a junction between the secondary thermal device 21 and the main thermal circuit 20.
Dans la phase de la figure 2, la vanne 25 empêche la circulation vers le dispositif thermique secondaire 21 qui n’est pas utilisé.In the phase of FIG. 2, the valve 25 prevents circulation to the secondary thermal device 21 which is not used.
Dans la phase de la figure 3, la vanne 25 permet une circulation de l’unité de stockage de frigories 22 vers le compresseur 2.In the phase of FIG. 3, the valve 25 allows circulation of the cold storage unit 22 towards the compressor 2.
Dans la phase de la figure 3, la vanne 25 permet une circulation de l’évaporateur 10 vers l’unité de stockage de frigories 22.In the phase of FIG. 3, the valve 25 allows circulation of the evaporator 10 towards the cold storage unit 22.
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une deuxième vanne de dérivation 27, qui est une vanne deux voies, agencée pour être traversée sélectivement par du réfrigérant qui circule de l’évaporateur 10 du circuit thermique principal vers l’unité de stockage de frigories 22 pour permettre de transférer des frigories du réfrigérant vers l’unité de stockage de frigories par l’intermédiaire d’une détente dans cette vanne.The secondary thermal device 21 includes a second bypass valve 27, which is a two-way valve, arranged to be selectively traversed by refrigerant which circulates from the evaporator 10 of the main thermal circuit to the frigory storage unit 22 to allow to transfer frigories from the refrigerant to the frigories storage unit by means of an expansion in this valve.
La vanne 27 est bloquante dans les phases de fonctionnement des figures 2 et 4, et passante dans la phase de fonctionnement de la figure 3.The valve 27 is blocking in the operating phases of FIGS. 2 and 4, and passing in the operating phase of FIG. 3.
La deuxième vanne de dérivation 27 est agencée pour générer deux niveaux de pression respectivement pour l’évaporateur 10 et l’unité de stockage 22.The second bypass valve 27 is arranged to generate two pressure levels respectively for the evaporator 10 and the storage unit 22.
Cette deuxième vanne de dérivation peut être une vanne de section de passage variable, une vanne de section de passage unique ou une vanne 3 voies (35b).This second bypass valve can be a variable passage section valve, a single passage section valve or a 3-way valve (35b).
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une branche secondaire 28 sur laquelle est disposée cette deuxième vanne de dérivation 27, cette branche 28 faisant jonction fluidique 30 avec une branche primaire 29 sur laquelle sont disposées l’unité de stockage de frigories 22 et la pompe 23.The secondary thermal device 21 comprises a secondary branch 28 on which is disposed this second bypass valve 27, this branch 28 forming a fluid junction 30 with a primary branch 29 on which are arranged the frigory storage unit 22 and the pump 23.
Cette jonction 30 entre la branche primaire 28 et la branche secondaire 29 est disposée entre l’unité de stockage de frigories 22 et la pompe 23.This junction 30 between the primary branch 28 and the secondary branch 29 is arranged between the cold storage unit 22 and the pump 23.
Le dispositif thermique secondaire 21 comporte une vanne antiretour 31 disposée sur la branche primaire 29 en aval de la pompe 23.The secondary thermal device 21 comprises a non-return valve 31 disposed on the primary branch 29 downstream of the pump 23.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.Of course, the invention is not limited to the example which has just been described.
Par exemple, comme illustré sur la figure 5, le dispositif thermique secondaire 21 est agencé de sorte que le sens de circulation du réfrigérant dans l’unité de stockage de frigories 22 soit le même respectivement :For example, as illustrated in FIG. 5, the secondary thermal device 21 is arranged so that the direction of circulation of the refrigerant in the cold storage unit 22 is the same respectively:
- lorsque cette unité de stockage 22 de frigories reçoit des frigories du réfrigérant qui la traverse etwhen this storage unit 22 of frigories receives frigories from the refrigerant which passes through it and
- lorsque cette unité de stockage de frigories 22 restitue des frigories au réfrigérant qui la traverse.- When this frigories storage unit 22 returns frigories to the refrigerant which passes through it.
Deux vannes de dérivation 35 et 36 sont prévues comme expliqué ci-dessous.Two bypass valves 35 and 36 are provided as explained below.
L’une des vannes de dérivation et de détente 35 est disposée à l’entrée de l’unité de stockage de frigories 22, sur une branche primaire 29.One of the bypass and expansion valves 35 is arranged at the entrance to the cold storage unit 22, on a primary branch 29.
L’autre des vannes de dérivation 36 est disposée entre l’évaporateur 10 et la pompe 23, sur une branche secondaire 28.The other bypass valves 36 is disposed between the evaporator 10 and the pump 23, on a secondary branch 28.
Selon un aspect de l’invention, les vannes 35 et 36 peuvent être remplacées par une vanne 3 voies 35b (voir Figure 5a).According to one aspect of the invention, the valves 35 and 36 can be replaced by a 3-way valve 35b (see Figure 5a).
Une vanne anti-retour 37 est disposée à la sortie de l’unité de stockage de frigories 22.A non-return valve 37 is arranged at the outlet of the cold storage unit 22.
Dans les exemples ci-dessus, l’unité de stockage de frigories 22 est agencée pour être à une pression inférieure à celle de l’évaporateur.In the above examples, the cold storage unit 22 is arranged to be at a pressure lower than that of the evaporator.
Un dispositif d’expansion 39, soit thermostatique soit électrique, est disposé en amont de l’évaporateur 10 pour générer une détente du réfrigérant avant que celui-ci ne traverse l’évaporateur 10.An expansion device 39, either thermostatic or electric, is arranged upstream of the evaporator 10 to generate an expansion of the refrigerant before it passes through the evaporator 10.
L’unité de stockage de frigories 22 est agencée à l’intérieur d’un HVAC ou à l’extérieur d’un HVAC.The cold storage unit 22 is arranged inside an HVAC or outside an HVAC.
Selon une variante illustrée aux figures 6 et 7, le système comporte une voie d’air 40 disposée parallèle à l’évaporateur 10, voie à travers laquelle peut circuler de l’air contournant l’évaporateur 10, et cet air pouvant, en sortie de cette voie, se mélanger à l’air issu de l’évaporateur. Ainsi la position de la vanne 27 en aval de l’évaporateur peut aider à ajuster la température de l’air à la sortie de l’évaporateur en mélangeant l’air froid issu de l’évaporateur et l’air plus chaud issu de la voir d’air précitée. Ceci est avantageux lors de la phase de stockage de frigories. La vanne peut être par exemple une vanne de fermeture simple avec un diamètre fixe. La vanne 2 voies référencée 27 est par exemple agencée pour générer une chute de pression fixe de manière à protéger l’évaporateur de la formation de glace.According to a variant illustrated in FIGS. 6 and 7, the system comprises an air path 40 arranged parallel to the evaporator 10, a path through which air can circulate bypassing the evaporator 10, and this air being able, at the outlet in this way, mix with the air coming from the evaporator. Thus the position of the valve 27 downstream of the evaporator can help to adjust the temperature of the air leaving the evaporator by mixing the cold air coming from the evaporator and the warmer air coming from the see above air. This is advantageous during the cold storage phase. The valve can for example be a simple closing valve with a fixed diameter. The 2-way valve referenced 27 is for example arranged to generate a fixed pressure drop so as to protect the evaporator from ice formation.
Le réfrigérant peut être un matériau, ici un fluide, à changement de phase pour travailler en chaleur latente afin de diminuer la masse nécessaire et limiter les variations de température du stockage.The refrigerant can be a material, here a fluid, with phase change to work in latent heat in order to reduce the mass required and limit the temperature variations of the storage.
Par exemple, le réfrigérant est un fluide diphasique type R134a ou 1234yf.For example, the refrigerant is a two-phase fluid type R134a or 1234yf.
Le stockeur peut contenir un matériau à changement de phase pour limiter les variations de température.The storage device may contain a phase change material to limit temperature variations.
Dans les exemples ci-dessus, les vannes 27 ou 35 assurent une détente intermédiaire de façon à ce que la pression du compresseur et celle de l’unité de stockage soient différentes.In the examples above, the valves 27 or 35 provide an intermediate expansion so that the pressure of the compressor and that of the storage unit are different.
La pression et la température du réfrigérant étant liées, alors pour continuer à souffler de l’air à la bonne température pour les passagers, il faut limiter la variation de pression.The pressure and the temperature of the refrigerant being linked, so to continue blowing air at the right temperature for passengers, it is necessary to limit the pressure variation.
Or pour stocker, il faut baisser la température donc la pression.However to store, it is necessary to lower the temperature therefore the pressure.
Une détente intermédiaire par les vannes citées ci-avant permet d’avoir deux niveaux de pression alors deux niveaux de température.Intermediate expansion by the valves mentioned above makes it possible to have two pressure levels then two temperature levels.
Selon un aspect de l’invention, le conduit menant le débit de réfrigérant de l’unité de stockage de frigories 22 à la pompe 23 peut être situé en aval ou en amont de la vanne anti-retour ou Check valve 37 permettant ainsi à la pompe réfrigérant d'être disposée directement à la sortie de l’unité de stockage de frigories.According to one aspect of the invention, the conduit leading the flow of refrigerant from the cold storage unit 22 to the pump 23 can be located downstream or upstream of the check valve 37 or Check valve 37 thus allowing the refrigerant pump to be placed directly at the outlet of the cold storage unit.
La différence entre le mode de la figure 5b et celui de la figure 5c est que, dans le mode de la figure 5c, la vanne 3 voies de la figure 5b est remplacée par deux vannes 2 voies (voir encadré sur la figure 5c).The difference between the mode of Figure 5b and that of Figure 5c is that, in the mode of Figure 5c, the 3-way valve of Figure 5b is replaced by two 2-way valves (see box in Figure 5c).
Comme illustré sur la les figures 8 à 10, la vanne 3-voies 35b décrite en lien avec la figure 5a est agencée pour être actionnée par un moteur électrique 200, cette vanne 35b étant agencée pour définir une voie d’entrée 201 provenant de l’évaporateur 10 et deux voies de sortie, à savoir une première 202 et une deuxième 203 voies de sortie, cette vanne étant du type à boisseau, cette vanne comportant :As illustrated in FIGS. 8 to 10, the 3-way valve 35b described in connection with FIG. 5a is arranged to be actuated by an electric motor 200, this valve 35b being arranged to define an inlet channel 201 coming from the evaporator 10 and two outlet channels, namely a first 202 and a second 203 outlet channels, this valve being of the plug type, this valve comprising:
un boisseau 205 logé dans un corps de vanne 300 ayant o un conduit 206 (voir figure 10) notamment de forme cylindrique, agencé pour définir un passage 207 de fluide entre la voie d’entrée 201 et la première voie de sortie 202, ce conduit ayant une section permettant une ouverture complète de la vanne entre cette voie d’entrée et cette première voie de sortie, cette section du conduit étant de préférence sensiblement égale aux sections respectives de la voie d’entrée et de la première voie de sortie, o un canal de régulation de perte de charge 220 (voir figure 8) agencé pour de réguler la perte de charge d’un passage 221 entre la voie d’entrée 201 et la deuxième voie de sortie 203, cette voie d’entrée et cette deuxième voie de sortie étant notamment orientées l’une par rapport à l’autre suivant un angle compris entre 45° et 110°.a plug 205 housed in a valve body 300 having a conduit 206 (see FIG. 10) in particular of cylindrical shape, arranged to define a fluid passage 207 between the inlet channel 201 and the first outlet channel 202, this conduit having a section allowing complete opening of the valve between this inlet channel and this first outlet channel, this section of the duct preferably being substantially equal to the respective sections of the inlet channel and of the first outlet channel, o a pressure drop regulating channel 220 (see FIG. 8) arranged to regulate the pressure drop of a passage 221 between the inlet channel 201 and the second outlet channel 203, this inlet channel and this second exit route being in particular oriented relative to each other at an angle between 45 ° and 110 °.
La voie 202 est reliée à la pompe 23.Channel 202 is connected to pump 23.
La voie 20 est reliée l’unité de stockage de frigories 22.Channel 20 is connected to the cold storage unit 22.
Un palier 301 de la vanne est prévu.A bearing 301 of the valve is provided.
Le canal de régulation de perte de charge 220 présente une section de passage au moins deux fois inférieure, notamment 5 ou 10 fois inferieure à celle dudit conduit.The pressure drop regulating channel 220 has a passage section at least two times smaller, in particular 5 or 10 times smaller than that of said conduit.
La voie d’entrée 201 et la première voie de sortie 202 de la vanne sont disposées de façon de préférence diamétralement opposée.The inlet channel 201 and the first outlet channel 202 of the valve are preferably arranged diametrically opposite.
La vanne est agencée pour permettre de mettre en communication fluidique la voie d’entrée 201 et la deuxième voie de sortie 203 via le canal de régulation de perte de charge, tout en fermant la première voie de sortie 202. Il s’agit d’un mode de détente pour le stockage de frigories dans l’unité de stockage, illustrée sur la figure 8.The valve is arranged to allow the inlet channel 201 and the second outlet channel 203 to be placed in fluid communication via the pressure drop control channel, while closing the first outlet channel 202. These are: an expansion mode for storing frigories in the storage unit, illustrated in FIG. 8.
La vanne est agencée pour permettre de mettre en communication fluidique la voie d’entrée 201 et la deuxième voie de sortie 203 via un passage élargi 260 permettant avec perte de charge minimale, tout en fermant la première voie de sortie, comme illustré sur la figure 9 où la vanne est en mode restitution.The valve is arranged to allow fluid communication between the inlet channel 201 and the second outlet channel 203 via an enlarged passage 260 allowing with minimum pressure drop, while closing the first outlet channel, as illustrated in the figure 9 where the valve is in restitution mode.
La vanne 35b est agencée pour permettre de mettre en communication fluidique la voie d’entrée 201 et la première voie de sortie 202 via ledit conduit élargi 260 avec perte de charge minimale, tout en fermant la deuxième voie de sortie 203.The valve 35b is arranged to allow the inlet channel 201 and the first outlet channel 202 to be placed in fluid communication via said enlarged conduit 260 with minimum pressure drop, while closing the second outlet channel 203.
Selon un aspect de l’invention, le boisseau est du type sphérique.According to one aspect of the invention, the plug is of the spherical type.
Selon un aspect de l’invention, l’étanchéité la deuxième voie de sortie 203 est assurée via un joint 270 comme illustré sur la figure 9.According to one aspect of the invention, the sealing of the second outlet channel 203 is ensured via a seal 270 as illustrated in FIG. 9.
Selon un aspect de l’invention, l’étanchéité de la voie d’entrée peut être faible voire supprimée afin d’assurer un positionnement correct du boisseau.According to one aspect of the invention, the sealing of the inlet channel can be weak or even eliminated in order to ensure correct positioning of the plug.
Selon un aspect de l’invention, une position du boisseau permet la fermeture des deux voies de sortie simultanément.According to one aspect of the invention, a position of the plug allows the closure of the two outlet channels simultaneously.
Selon un aspect de l’invention, la position des voies de sortie fermées peut être interdite par une butée, cette interdiction pourrait être utile pour la protection du compresseur.According to one aspect of the invention, the position of the closed outlet channels can be prohibited by a stop, this prohibition could be useful for protecting the compressor.
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