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Title:
REFRIGERANT FLUID CIRCUIT COMPRISING A COMPRESSOR COMPRISING AT LEAST TWO COMPRESSION STAGES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/032542
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a refrigerant fluid circuit 1 intended to equip a motor vehicle for the air-conditioning of the vehicle interior, the refrigerant fluid circuit 1 comprising: - a compressor 2 comprising at least a first compression stage 3 and a second compression stage 4, - a heat exchanger 5 comprising at least a first portion 6 and a second portion 7 through which the refrigerant fluid travels, characterized in that the refrigerant fluid circuit 1 comprises another heat exchanger 14 designed to perform an exchange of heat between, on the one hand, the refrigerant fluid circulating between the first stage 3 of the compressor 2 and the second stage 4 of the compressor 2 and, on the other hand, the refrigerant fluid circulating between the first and second portions 6, 7 of the first heat exchanger 5.

Inventors:
NICOLAS, Bertrand (1 impasse du Four, Suresnes, 92150, FR)
YAHIA, Mohamed (9 square Albin Cachot, Paris, 75013, FR)
CLEMARON, Laetitia (5 rue Olivier Noyer, Paris, 75014, FR)
HALLER, Régine (1 rue de la Grange, Boissy-sans-avoir, 78490, FR)
THUEZ, Jean-Luc (9 rue Chiendent, Fourqueux, 78112, FR)
Application Number:
EP2016/068044
Publication Date:
March 02, 2017
Filing Date:
July 28, 2016
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SYSTEMES THERMIQUES (8 rue Louis Lormand, La Verrièr, Le Mesnil Saint Denis, 78320, FR)
International Classes:
F25B1/10; F25B6/04; F25B40/00
Foreign References:
DE102013218565A12015-03-19
US20030182961A12003-10-02
EP1273468A12003-01-08
Attorney, Agent or Firm:
METZ, Gaëlle (Valeo Systemes Thermiques, Propriété Industrielle8 rue Louis Lorman, La Verrière Le Mesnil Saint-denis, 78320, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) destiné à équiper un véhicule automobile (100) pour en climatiser l'habitacle (101 ), le circuit de fluide réfrigérant (1 )

5 comprenant :

- un compresseur (2) comportant au moins un premier étage de compression (3) et un deuxième étage de compression (4),

- un échangeur de chaleur (5) comprenant au moins une première portion (6) et une deuxième portion (7) parcourues par le fluide réfrigérant, î o caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant (1 ) comprend un autre échangeur de chaleur (14) agencé pour réaliser un échange de chaleur entre, d'une part, le fluide réfrigérant circulant entre le premier étage (3) du compresseur (2) et le deuxième étage (4) du compresseur (2) et, d'autre part, le fluide réfrigérant circulant entre les première et deuxième portions (6, 7) du premier

15 échangeur de chaleur (5).

2. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'échangeur de chaleur (5), dit premier échangeur de chaleur, comprenant la première portion (6) et la deuxième portion (7) est agencé pour réaliser un

20 échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d'air extérieur (8) à l'habitacle (101 ).

3. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant un organe de détente (13) ainsi qu'un deuxième échangeur de

25 chaleur (10) agencé pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d'air intérieur (1 1 ) propulsé dans l'habitacle (101 ).

4. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur de chaleur (14), dit troisième échangeur de

30 chaleur (14), comprend au moins deux passes (15, 1 6), dont une première passe (15) est interposée entre le premier étage (3) du compresseur (2) et le deuxième étage (4) du compresseur (2) et dont une deuxième passe (1 6) est interposée entre la première portion (6) du premier échangeur de chaleur (5) et la deuxième portion (7) du premier échangeur de chaleur (5).

5. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon la revendication 4, dans lequel la première passe (15) et la deuxième passe (1 6) sont agencées pour réaliser un

5 transfert thermique entre le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la première passe (15) et le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la deuxième passe (1 6).

6. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur (5) est î o agencé pour transférer des calories entre le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur des portions (6, 7) et le flux d'air extérieur (8).

7. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion (6) est disposée en aval de la

15 deuxième portion (7) selon un sens d'écoulement du flux d'air extérieur (8) à travers le premier échangeur de chaleur (5).

8. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première portion (6) et la deuxième portion (7) du premier

20 échangeur de chaleur (5) sont disposées en parallèle selon un sens d'écoulement du flux d'air extérieur (8) à travers le premier échangeur de chaleur (5).

9. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, comprenant une première branche haute pression (201 ) interposée entre

25 le premier étage (3) du compresseur (2) et le deuxième étage (4) du compresseur (2) et qui comprend au moins la première passe (15) du troisième échangeur de chaleur (14).

10. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des 30 revendications 4, 5 ou 9, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (1 ) comprend une deuxième branche haute pression (202) interposée entre le deuxième étage

(4) du compresseur (2) et un organe de détente (13) et qui comprend successivement au moins la première portion (6) du premier échangeur de chaleur

(5) , la deuxième passe (1 6) du troisième échangeur de chaleur (14) et la deuxième portion (7) du premier échangeur de chaleur (5).

11. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon la revendication 3, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (1 ) comprend une branche basse pression (200) qui

5 est interposée entre l'organe de détente (13) et le premier étage (3) du compresseur (2) et qui comprend au moins le deuxième échangeur de chaleur (10).

12. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des î o revendications 1 1 , dans lequel la branche basse pression (200) comprend un premier passage (19) d'un quatrième échangeur de chaleur (18) tandis que la deuxième branche haute pression (202) comprend un deuxième passage (20) du quatrième échangeur de chaleur (18), le quatrième échangeur de chaleur (18) étant agencé pour réaliser un transfert thermique entre le fluide réfrigérant 15 circulant à l'intérieur du premier passage (19) et le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du deuxième passage (20).

13. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion (6) est délimitée par

20 une première surface d'échange thermique et la deuxième portion (7) est délimitée par une deuxième surface d'échange thermique, la première surface d'échange thermique représentant entre 60 % et 80 % de la somme de la première surface d'échange thermique et de la deuxième surface d'échange thermique.

25 14. Circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon la revendication 13, dans lequel la première surface d'échange thermique représente entre 65 % et 75 % de la somme de la première surface d'échange thermique et de la deuxième surface d'échange thermique.

30 15. Véhicule automobile (100) équipé d'un circuit de fluide réfrigérant (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier échangeur de chaleur (5) est disposé en face avant (102) du véhicule automobile (100), un deuxième échangeur de chaleur (10) étant disposé à l'intérieur d'un canal (12) débouchant à l'intérieur de l'habitacle (101 ) du véhicule automobile (100), un troisième échangeur de chaleur (14) étant disposé à l'intérieur d'un compartiment moteur (103) du véhicule automobile (1 00).

Description:
CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANT COMPRENANT UN COMPRESSEUR COMPORTANT AU MOINS DEUX ETAGES DE COMPRESSION

Le domaine de la présente invention est celui des circuits de fluide réfrigérant destinés à équiper un véhicule automobile, le circuit de fluide réfrigérant comprenant un compresseur comportant au moins deux étages de compression.

5 Le document WO 2014/152349 décrit un circuit de fluide réfrigérant destiné à équiper un véhicule automobile. Le circuit de fluide réfrigérant comprend un compresseur à deux étages, dont un premier étage de compression et un deuxième étage de compression. Le fluide réfrigérant circule depuis une sortie du premier étage du compresseur pour s'écouler à l'intérieur d'un premier échangeur î o de chaleur. Le premier échangeur de chaleur est traversé par un flux d'air extérieur pour refroidir le fluide réfrigérant. Puis, le fluide réfrigérant s'écoule vers le deuxième étage du compresseur pour y être à nouveau comprimé. En sortie du deuxième étage du compresseur, le fluide réfrigérant pénètre à l'intérieur d'un deuxième échangeur de chaleur qui est placé en aval du premier échangeur de

15 chaleur selon un sens d'écoulement du flux d'air extérieur à travers le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur. En sortie du deuxième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant pénètre à l'intérieur d'un, organe de détente à l'intérieur duquel le fluide réfrigérant subit une détente. Le fluide réfrigérant circule ensuite vers un accumulateur à l'intérieur duquel le fluide

20 réfrigérant à l'état liquide est séparé du fluide réfrigérant à l'état gazeux. Le fluide réfrigérant à l'état gazeux retourne vers le deuxième étage du compresseur tandis que le fluide réfrigérant à l'état liquide circule vers une vanne d'expansion puis vers un évaporateur, avant de rejoindre le premier étage du compresseur.

25 Un tel circuit de fluide réfrigérant présente l'inconvénient d'être volumineux et encombrant. Plus particulièrement, le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur ne sont pas adaptés pour être installés en face avant du véhicule automobile, ce qui constitue un premier inconvénient important.

30 Par ailleurs, le refroidissement du fluide réfrigérant mérite d'être encore amélioré en entrée du deuxième étage du compresseur.

Le but de la présente invention est de résoudre les inconvénients décrits ci- dessus en concevant un circuit de fluide réfrigérant destiné à équiper un véhicule

FEU I LLE DE REM PLACEM ENT (RÈG LE 26) automobile, qui est compact, et dont un encombrement est le plus réduit possible pour faciliter l'installation des échangeurs de chaleur en face avant du véhicule automobile, le circuit de fluide réfrigérant étant néanmoins le plus efficace possible grâce au fait que le fluide réfrigérant entre dans le deuxième étage de compression à une température plus faible qu'avec un circuit de l'art antérieur.

Un circuit de la présente invention est un circuit de fluide réfrigérant destiné à équiper un véhicule automobile pour en climatiser l'habitacle, le circuit de fluide réfrigérant comprenant :

- un compresseur comportant au moins un premier étage de compression et un deuxième étage de compression,

- un échangeur de chaleur, dit premier échangeur de chaleur, comprenant au moins une première portion et une deuxième portion parcourues par le fluide réfrigérant.

Selon la présente invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un autre échangeur de chaleur, dit troisième échangeur de chaleur, agencé pour réaliser un échange de chaleur entre, d'une part, le fluide réfrigérant circulant entre le premier étage du compresseur et le deuxième étage du compresseur et, d'autre part, le fluide réfrigérant circulant entre les première et deuxième portions du premier échangeur de chaleur.

La présente invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, ces caractéristiques pouvant en outre être combinées à une autre ou plusieurs autres caractéristiques d'un autre ou de plusieurs autres aspects de l'invention :

- l'échangeur de chaleur comprenant la première portion et la deuxième portion, dit premier échangeur de chaleur, est agencé pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d'air extérieur à l'habitacle,

- le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre un organe de détente ainsi qu'un deuxième échangeur de chaleur agencé pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d'air intérieur propulsé dans l'habitacle,

- le troisième échangeur de chaleur comprend au moins deux passes, dont une première passe est interposée entre le premier étage du compresseur et le deuxième étage du compresseur et dont une deuxième passe est interposée entre la première portion du premier échangeur de chaleur et la deuxième portion du premier échangeur de chaleur,

- la première passe et la deuxième passe sont agencées pour réaliser un 5 transfert thermique entre le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la première passe et le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur de la deuxième passe,

- le premier échangeur de chaleur est agencé pour transférer des calories entre le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur des portions et un flux d'air extérieur,

î o - du point de vue du flux d'air extérieur, la première portion et la deuxième portion peuvent être disposées en parallèle ou en série. La disposition en parallèle implique que la première portion et la deuxième portion sont côte-à-côte et traversées par des parties de flux d'air extérieur distinctes. La disposition en série implique que la première portion et la deuxième portion sont l'une derrière l'autre

15 et traversées par une même partie de flux d'air extérieur,

- c'est ainsi que la première portion et la deuxième portion du premier échangeur de chaleur sont disposées en parallèle selon un sens d'écoulement du flux d'air extérieur à travers le premier échangeur de chaleur,

- dans le cas d'une disposition en série, la première portion est disposée en 20 amont de la deuxième portion selon un sens d'écoulement du flux d'air extérieur à travers le premier échangeur de chaleur,

- le circuit de fluide réfrigérant comprend une première branche haute pression qui est interposée entre le premier étage du compresseur et le deuxième étage du compresseur et qui comprend au moins la première passe du troisième

25 échangeur de chaleur,

- le circuit de fluide réfrigérant comprend une deuxième branche haute pression qui est interposée entre le deuxième étage du compresseur et l'organe de détente et qui comprend successivement au moins la première portion du premier échangeur de chaleur, la deuxième passe du troisième échangeur de

30 chaleur et la deuxième portion du premier échangeur de chaleur,

- le circuit de fluide réfrigérant comprend une branche basse pression qui est interposée entre l'organe de détente et le premier étage du compresseur et qui comprend au moins le deuxième échangeur de chaleur, - la branche basse pression comprend un accumulateur,

- la branche basse pression comprend un premier passage d'un quatrième échangeur de chaleur tandis que la deuxième branche haute pression comprend un deuxième passage du quatrième échangeur de chaleur, le quatrième

5 échangeur de chaleur étant agencé pour réaliser un transfert thermique entre le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du premier passage et le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du deuxième passage,

- l'accumulateur et le quatrième échangeur de chaleur forment un ensemble monobloc, c'est-à-dire unitaire,

î o - la première portion du premier échangeur de chaleur est délimitée par une première surface d'échange thermique et la deuxième portion du premier échangeur de chaleur est délimitée par une deuxième surface d'échange thermique, la première surface d'échange thermique représente entre 60 % et 80 % de la somme de la première surface d'échange thermique et de la deuxième

15 surface d'échange thermique,

- la première surface d'échange thermique représente entre 65 % et 75 % de la somme de la première surface d'échange thermique et de la deuxième surface d'échange thermique,

- le fluide réfrigérant est indifféremment un fluide sous-critique ou bien un 20 fluide supercritique.

L'ensemble de ces dispositions est tel qu'un coefficient de performance du circuit de fluide réfrigérant est optimisé à partir d'une minimisation du travail à effectuer par le compresseur et notamment le deuxième étage du compresseur.

25

Selon la présente invention, un véhicule automobile peut être équipé d'un tel circuit de fluide réfrigérant, le premier échangeur de chaleur étant disposé en face avant du véhicule automobile, le deuxième échangeur de chaleur étant disposé à l'intérieur d'un boîtier formant canal débouchant à l'intérieur d'un habitacle du 30 véhicule automobile, le troisième échangeur de chaleur étant disposé à l'intérieur d'un compartiment moteur du véhicule automobile. Plus particulièrement, une première distance prise entre le premier échangeur de chaleur et le troisième échangeur de chaleur est supérieure à 20 % d'une deuxième distance prise entre le premier échangeur de chaleur et un tablier séparant le compartiment moteur et l'habitacle.

5

Il résulte de ces dispositions que la face avant du véhicule automobile est exempte du troisième échangeur de chaleur et ne loge que le premier échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur étant disposé à l'écart de la face avant, en étant notamment logé à l'intérieur du compartiment moteur. L'invention î o permet ainsi de restreindre le nombre de composants disposés en face avant du véhicule tout en augmentant le coefficient de performance du circuit selon l'invention.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus 15 clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :

- la figure 1 a est une vue schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon une première variante de réalisation de l'invention,

- la figure 1 b est une vue schématique partielle d'un circuit de fluide 20 réfrigérant selon l'invention, où la première portion et la deuxième portion du premier échangeur de chaleur sont en parallèle du point de vue du flux d'air extérieur,

- la figure 2 est une vue schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon une deuxième variante de réalisation de l'invention,

25 - la figure 3 est une vue schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon une troisième variante de réalisation de l'invention,

- la figure 4 est une vue schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon une quatrième variante de réalisation de l'invention,

- la figure 5 est une vue schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon 30 une cinquième variante de réalisation de l'invention,

- la figure 6 est un diagramme de Mollier illustrant un cycle thermodynamique réalisé à partir du circuit de fluide réfrigérant représenté sur les figures 1 a ou 1 b,

- la figure 7 est une vue schématique en coupe de profil d'un véhicule automobile de la présente invention équipé d'un circuit de fluide réfrigérant illustré sur l'une quelconque des figures 1 a, b à 5.

Sur les figures 1 a à 5, un circuit de fluide réfrigérant 1 est destiné à équiper 5 un véhicule automobile 100, illustré sur la figure 7, pour modifier une température d'un air propulsé à l'intérieur d'un habitacle 101 du véhicule automobile 100. Le circuit de fluide réfrigérant 1 est agencé de telle sorte qu'un fluide réfrigérant circule à l'intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1 . Le fluide réfrigérant est par exemple un fluide supercritique, tel que le dioxyde de carbone (composé î o couramment dénommé R744) ou tout fluide réfrigérant analogue. Le fluide réfrigérant est encore par exemple un fluide sous-critique, tel que du R134a, ou du HFO-1234yf ou tout fluide réfrigérant analogue.

Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend un compresseur 2 pour comprimer 15 le fluide réfrigérant. Le compresseur 2 est plus particulièrement un compresseur à deux étages de compression, dont un premier étage 3 pour faire passer le fluide réfrigérant depuis une basse pression BP à une première haute pression HPi qui est supérieure à la basse pression BP, et un deuxième étage 4 pour faire passer le fluide réfrigérant depuis la première haute pression HP-i à une deuxième haute 20 pression HP 2 qui est supérieure à la première haute pression HP-i . Le premier étage de compression 3 peut être distinct du deuxième étage de compression 4, formant ainsi deux compresseurs placés en série. Il peut également s'agir d'un premier étage de compression 3 et d'un deuxième étage de compression 4 qui partage un même boîtier commun.

25

Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi un premier échangeur de chaleur 5 qui est agencé pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d'air extérieur 8. Pour faciliter un tel échange de chaleur, le premier échangeur de chaleur 5 est disposé en face avant 102 du véhicule 30 automobile 100, c'est-à-dire dans une zone frontale d'un compartiment moteur 103 que comprend le véhicule automobile 100, tel qu'illustré en figure 7. Cette zone frontale est exposée au flux d'air extérieur 8 lors du déplacement du véhicule 100. Le premier échangeur de chaleur 5 comprend au moins deux portions distinctes 6, 7 qui sont agencées pour être parcourues successivement par le flux d'air extérieur 8, comme illustré à la figure 1 a, ou simultanément par le flux d'air 5 extérieur 8, comme illustré à la figure 1 b. Bien que constitué d'au moins une première portion 6 thermiquement distincte d'une deuxième portion 7, le premier échangeur de chaleur 5 forme un composant unitaire, les deux portions 6 et 7 étant par exemple mécaniquement reliées l'une à l'autre. Une portion de ce premier échangeur est définie par une zone de l'échangeur présentant une entrée î o et une sortie de fluide réfrigérant et traversée par le flux d'air. Selon l'invention, la sortie de la première portion 6 est raccordée à l'entrée de la deuxième portion 7 via un troisième échangeur de chaleur 14.

Sur la figure 1 a, le premier échangeur de chaleur 5 comprend la première 15 portion 6 et la deuxième portion 7, qui sont agencées pour que le flux d'air extérieur 8 circule en premier lieu à travers la deuxième portion 7, puis à travers la première portion 6. Autrement dit, la première portion 6 est située en aval de la deuxième portion 7 selon un sens d'écoulement 9 du flux d'air extérieur 8 à travers le premier échangeur de chaleur 5. Selon le sens de déplacement du flux d'air 20 extérieur 8, la première portion 6 et la deuxième portion 7 sont placées en série, c'est-à-dire l'une après l'autre vue du flux d'air extérieur 8.

La figure 1 b est une illustration partielle d'un mode de réalisation de l'invention. La partie du circuit de fluide réfrigérant 1 de la figure 1 b non-

25 représentée est identique à celle de la figure 1 a et on se reportera à la description ci-dessous de celle-ci. Sur la figure 1 b, le premier échangeur 5 comprend également la première portion 6 et la deuxième portion 7 qui sont traversées simultanément par le flux d'air extérieur 8. Deux parties de ce flux d'air traversent en même temps chaque portion 6, 7 du premier échangeur de chaleur 5. C'est en

30 ce sens que, d'un point de vue du flux d'air extérieur 8, la première portion 6 et la deuxième portion 7 du premier échangeur de chaleur 5 sont disposées en parallèle. Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation des figures 1 a ou 1 b, le premier échangeur de chaleur 5 comporte une surface d'échange thermique totale avec le flux d'air extérieur 8 qui correspond à la somme d'une première surface d'échange thermique de la première portion 6 et d'une deuxième surface 5 d'échange thermique de la deuxième portion 7. Préférentiellement, la première surface d'échange thermique représente entre 60 % et 80 % de la surface d'échange thermique total, préférentiellement encore entre 65 % et 75 % de la surface d'échange thermique total. Consécutivement, la deuxième surface d'échange thermique représente entre 20 % et 40 % de la surface d'échange î o thermique total, préférentiellement encore entre 25 % et 35 % de la surface d'échange thermique total.

Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi un deuxième échangeur de chaleur 10 qui est agencé pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide 15 réfrigérant et un flux d'air interne 1 1 . Le flux d'air interne 1 1 s'écoule préférentiellement à l'intérieur d'un canal 12 constitutif d'une installation de ventilation, chauffage et/ou de climatisation équipant le véhicule automobile 100. Le canal 12 est plus particulièrement prévu pour délivrer le flux d'air interne 1 1 à l'intérieur de l'habitacle 101 du véhicule automobile 100.

20

Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend également un organe de détente 13. On notera que l'organe de détente 13 permet au fluide réfrigérant de subir une détente, c'est-à-dire un abaissement de sa pression, généralement isenthalpique.

25 Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend encore un troisième échangeur de chaleur 14 qui comprend au moins deux passes 15, 1 6, dont une première passe 15 à l'intérieur de laquelle le fluide réfrigérant est à même d'échanger de la chaleur avec le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur d'une deuxième passe 16 que comprend également le troisième échangeur de chaleur 14. Autrement dit, le

30 troisième échangeur de chaleur 14 est apte à réaliser un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant logé à l'intérieur de la première passe 15 et le fluide réfrigérant logé à l'intérieur de la deuxième passe 1 6. Le troisième échangeur de chaleur 14 permet une modification d'une température du fluide réfrigérant dans l'une et l'autre des deux passes 15, 1 6 sans nécessité de faire intervenir un flux d'air quelconque, et notamment le flux d'air extérieur 8, l'échange de chaleur étant réalisé entre deux fractions du fluide réfrigérant situées respectivement dans les deux passes 15, 1 6. Il en résulte que le troisième échangeur de chaleur 14 est susceptible d'être logé en un endroit quelconque du compartiment moteur 103 du véhicule automobile 100, y compris un endroit éloigné de la face avant 102 du compartiment moteur 103. Ce troisième échangeur de chaleur 14 a pour fonction de refroidir le fluide réfrigérant circulant dans la première passe 15 par transfert de calories vers le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième passe 1 6.

On entend par passe un chemin de circulation de fluide réfrigérant au sein du composant concerné, ce chemin s'étendant entre une entrée et une sortie de fluide réfrigérant. Une passe ainsi définie peut présenter un profil rectiligne, notamment en forme de « I » entre son entrée et sa sortie. Alternativement, la passe peut présenter un profil en forme de « U ».

Selon la présente invention, il est proposé que la première passe 15 du troisième échangeur de chaleur 14 soit interposée entre les deux étages 3, 4 du compresseur 2 et que la deuxième passe 16 du troisième échangeur de chaleur 14 soit interposée entre les deux portions 6, 7 du premier échangeur de chaleur 5. Ces dispositions sont telles que le troisième échangeur de chaleur 14 permet un transfert thermique entre le fluide réfrigérant circulant d'une part entre les deux étages 3, 4 du compresseur 2 et le fluide réfrigérant circulant d'autre part entre les deux portions 6, 7 du premier échangeur de chaleur 5.

En se reportant sur les figures 1 a ou 1 b, il résulte de ces dispositions que le fluide réfrigérant circule successivement du premier étage 3 du compresseur 2, vers la première passe 15 du troisième échangeur de chaleur 14, puis vers le deuxième étage 4 du compresseur 2, puis vers la première portion 6 du premier échangeur de chaleur 5, puis vers la deuxième passe 16 du troisième échangeur de chaleur 14, puis vers la deuxième portion 7 du premier échangeur de chaleur 5, puis vers l'organe de détente 13, puis vers le deuxième échangeur de chaleur 10 pour retourner au premier étage 3 du compresseur 2. Il en découle que successivement le fluide réfrigérant est comprimé depuis la basse pression BP vers la première haute pression HP-i par le premier étage 3 du compresseur 2, puis le fluide réfrigérant circule à l'intérieur de la première passe 5 15 du troisième échangeur de chaleur 14 à l'intérieur de laquelle le fluide réfrigérant cède de la chaleur au fluide réfrigérant en provenance de la première portion 6 du premier échangeur de chaleur 5, ce fluide réfrigérant ayant été refroidi par le flux d'air 8 traversant la première portion 6. Puis, le fluide réfrigérant est comprimé à l'intérieur du deuxième étage 4 du compresseur 2 jusqu'à la deuxième î o haute pression HP 2 . Le fluide réfrigérant est ensuite refroidi par le flux d'air extérieur 8 à l'intérieur de la première portion 6 du premier échangeur de chaleur 5. Ensuite, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur de la deuxième passe 1 6 du troisième échangeur de chaleur 14 à l'intérieur de laquelle le fluide réfrigérant capte de la chaleur au fluide réfrigérant en provenance du premier étage 3 du

15 compresseur 2. Le fluide réfrigérant circule ensuite à l'intérieur de la deuxième portion 7 du premier échangeur de chaleur 5 à l'intérieur de laquelle le fluide réfrigérant est refroidi par le flux d'air extérieur 8. Puis, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur de l'organe de détente 13 et y subit une détente jusqu'à la basse pression BP. Ensuite, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur du deuxième

20 échangeur de chaleur 10 pour refroidir le flux d'air interne 1 1 , le fluide réfrigérant rejoignant ensuite le premier étage 3 du compresseur 2. Le circuit de fluide réfrigérant est ainsi un circuit fermé.

Il découle aussi de ces dispositions que le circuit de fluide réfrigérant 1 25 comprend une première branche haute pression 201 , une deuxième branche haute pression 202 et une branche basse pression 200.

La première branche haute pression 201 s'étend depuis le premier étage 3 du compresseur 2 jusqu'au deuxième étage 4 du compresseur 2. La première 30 branche haute pression 201 comprend la première passe 15 du troisième échangeur de chaleur 14. A l'intérieur de la première branche haute pression 201 , le fluide réfrigérant est à une première température T-i , qui est par exemple de l'ordre de 90Ό. La deuxième branche haute pression 202 est interposée entre le deuxième étage 4 du compresseur 2 et l'organe de détente 13. La deuxième branche haute pression 202 comprend la première portion 6 du premier échangeur de chaleur 5, 5 la deuxième passe 1 6 du troisième échangeur de chaleur 14 et la deuxième portion 7 du premier échangeur de chaleur 5. A l'intérieur de la deuxième branche haute pression 202, et plus particulièrement entre la deuxième passe 1 6 et la deuxième portion 7, le fluide réfrigérant est porté à une deuxième température T 2 , qui est par exemple de l'ordre de 60°C. A l'intérie ur de la deuxième branche haute î o pression 202 encore, et plus particulièrement entre la deuxième portion 7 et l'organe de détente 13, le fluide réfrigérant est porté à une troisième température T 3 , qui est par exemple de l'ordre de 50°C, pour une température du flux d'air extérieur 8 proche de 45°C.

15 La branche basse pression 200 est interposée entre l'organe de détente 13 et le premier étage 3 du compresseur 2. La branche basse pression 200 comprend au moins le deuxième échangeur de chaleur 10.

L'ensemble de ces dispositions est tel que le deuxième étage 4 du 20 compresseur 2 est alimenté en un fluide réfrigérant dont la température est abaissée en raison de l'échange de chaleur réalisé à l'intérieur du troisième échangeur de chaleur 14 entre le fluide réfrigérant présent à l'intérieur de la première passe 15 et le fluide réfrigérant présent à l'intérieur de la deuxième passe 1 6. Il en découle une réduction du travail de compression à réaliser par le 25 deuxième étage 4 du compresseur 2 pour porter le fluide réfrigérant à la deuxième haute pression HP 2 . Il en résulte finalement une augmentation d'un coefficient de performance, couramment dénommé COP.

L'ensemble de ces dispositions est également tel que l'entièreté du fluide 30 réfrigérant présent à l'intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1 circule à l'intérieur de l'ensemble des éléments constitutifs du circuit de fluide réfrigérant 1 , et notamment à l'intérieur du deuxième échangeur de chaleur 10. Il en résulte une performance thermique optimisée du circuit de fluide réfrigérant 1 , et notamment une modification optimisée d'une température du flux d'air interne 1 1 délivré à l'intérieur de l'habitacle 101 . Contrairement à l'art antérieur cité ci-dessus, le deuxième échangeur de chaleur 10 n'est pas délesté d'une partie du fluide réfrigérant.

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Les spécificités illustrées aux figures 2 à 5 et décrites ci-dessous sont des variantes autant du mode de réalisation de la figure 1 a que celui de la figure 1 b.

Sur la figure 2, le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend les mêmes î o éléments que le circuit de fluide réfrigérant 1 illustré sur la figure 1 a. La branche basse pression 200 comprend en plus un accumulateur 17 qui est destiné à collecter un reliquat de fluide réfrigérant à l'état liquide préalablement à l'admission du fluide réfrigérant à l'état gazeux à l'intérieur du premier étage 3 du compresseur 2. Une telle disposition évite une éventuelle détérioration du premier 15 étage de compression 3.

Sur la figure 3, le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant 1 illustré sur la figure 2. Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprenant en outre un quatrième échangeur de chaleur 18, le

20 quatrième échangeur de chaleur 18 comportant un premier passage 19 et un deuxième passage 20, la branche basse pression 200 comprenant le premier passage 19 du quatrième échangeur de chaleur 18 tandis que la deuxième branche haute pression 202 comprend le deuxième passage 20 du quatrième échangeur de chaleur 18. Ces dispositions visent à améliorer le coefficient de

25 performance COP du circuit de fluide réfrigérant 1 à partir d'un réchauffement du fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du premier passage 19 en raison d'un transfert de calories depuis le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du deuxième passage 20 vers le fluide réfrigérant circulant à l'intérieur du premier passage 19. On garantit ainsi que le fluide réfrigérant qui entre dans le premier étage de

30 compression 3 est à l'état gazeux grâce à son réchauffement par le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième passage 20.

Sur la figure 4, le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant 1 illustré sur la figure 3. Cependant, l'accumulateur 17 et le quatrième échangeur de chaleur 18 forment un ensemble monobloc 21 , intégré et ne pouvant être désolidarisés l'un de l'autre sans détérioration de l'un et/ou de l'autre. L'ensemble monobloc 21 constitue un 5 accumulateur-échangeur et bénéficie des avantages listés ci-dessus.

Sur la figure 5, le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant 1 illustré sur la figure 1 a ainsi que le quatrième échangeur de chaleur 18 représenté sur la figure 3, mais dépourvu de î o l'accumulateur 17.

Sur la figure 6, un cycle thermodynamique ABCDEFGH symbolise les transformations thermodynamiques que subit le fluide réfrigérant à l'intérieur du circuit de fluide réfrigérant illustré sur la figure 1 . À titre d'exemple, le fluide 15 réfrigérant est ici un fluide sous-critique.

Le cycle ABCDEFGH comprend une première étape AB au cours de laquelle le fluide réfrigérant est comprimé à l'intérieur du premier étage 3 du compresseur 2, puis une deuxième étape BC au cours de laquelle le fluide réfrigérant est

20 refroidi à l'intérieur de la première passe 15 du troisième échangeur de chaleur 14, puis une troisième étape CD au cours de laquelle le fluide réfrigérant est comprimé à l'intérieur du deuxième étage 4 du compresseur 2, puis une quatrième étape DE au cours de laquelle le fluide réfrigérant est refroidi à l'intérieur de la première portion 6 du premier échangeur de chaleur 5, puis une cinquième étape

25 EF au cours de laquelle le fluide réfrigérant est réchauffé à l'intérieur de la deuxième passe 1 6 du troisième échangeur de chaleur 14, puis une sixième étape FG au cours de laquelle le fluide réfrigérant est refroidi à l'intérieur de la deuxième portion 7 du premier échangeur de chaleur 5, puis une septième étape GH au cours de laquelle le fluide réfrigérant subit une détente à l'intérieur de l'organe de

30 détente 13, puis une huitième étape HA au cours de laquelle le fluide réfrigérant subit une évaporation à l'intérieur du deuxième échangeur de chaleur 10.

Sur la figure 7, on notera une disposition avantageuse de la présente invention qui est caractérisée par le fait qu'une première distance Di prise entre le premier échangeur de chaleur 5 installé en face avant du véhicule automobile 100 et le troisième échangeur de chaleur 14 est supérieure à 20 % d'une deuxième distance D 2 prise entre le premier échangeur de chaleur 5 et un tablier 104 5 séparant le compartiment moteur 103 et l'habitacle 101 . Autrement dit, il en résulte que le troisième échangeur de chaleur 14 est exclu de la face avant 102, ce qui présente l'avantage de laisser cette dernière disponible pour d'autres éléments du véhicule automobile 100. Une face arrière du premier échangeur 5 s'étend dans un premier plan, par exemple vertical, et le tablier 104 s'étend dans un deuxième î o plan sensiblement vertical. La deuxième distance D 2 est une valeur mesurée sur droite perpendiculaire au premier plan. De manière similaire, le troisième échangeur de chaleur 14 présente une face qui s'étend dans un troisième plan sensiblement vertical et la première distance Di est une valeur mesurée sur droite perpendiculaire au premier plan.