Titre ■ Circuit de fluide réfrigérant équipé d’au moins une vanne trois voies

La présente invention concerne le domaine des circuits de fluide réfrigérant, et plus particulièrement des circuits de fluide réfrigérant équipant des installations de régulation thermique équipant des véhicules automobiles.

On connaît dans les véhicules automobiles des installations de fluide réfrigérant qui comportent une pluralité d’échangeurs de chaleur disposés respectivement sur une branche de circulation de fluide réfrigérant et des vannes qui sont pilotées dans telles ou telles configurations pour diriger le fluide réfrigérant vers l’un ou l’autre des échangeurs selon la fonction thermique qui est souhaitée.

Il est classique d’avoir des vannes trois voies qui dirigent le fluide réfrigérant à haute pression soit vers une première sortie, soit vers une deuxième sortie, selon le besoin d’avoir en sortie un fluide réfrigérant à haute ou basse pression.

Le nombre de fonctions thermiques à assurer par un système de traitement thermique embarqué sur un véhicule automobile va en augmentant et cela peut impliquer de multiplier le nombre de vannes trois voies, en prévoyant au moins autant de vannes trois voies que l’on a de branches d’entrée de fluide à haute pression.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte en proposant une alternative aux circuits de fluide réfrigérant existants qui permette de limiter le nombre de composants, notamment du fait d’une utilisation spécifique d’une vanne trois voies.

La présente invention a ainsi pour principal objet un circuit de fluide réfrigérant pour un système de traitement thermique comportant une boucle principale équipée d’un compresseur configuré pour faire circuler le fluide réfrigérant, dans un sens de circulation défini, au sein de ladite boucle principale, la boucle principale comportant une première branche de circulation reliant le compresseur à un organe de détente principal, ladite première branche de circulation étant équipée d’un premier échanger de chaleur amont, la boucle principale comportant en outre une deuxième branche de circulation reliant l’organe de détente principal au compresseur, ladite deuxième branche de circulation étant équipée d’un premier échanger de chaleur aval, disposé par ailleurs en travers d’un flux d’air, caractérisé en ce qu’une première branche de dérivation est disposée parallèlement à la première branche de circulation, entre un premier point en sortie d’un composant quelconque de la boucle, comme le compresseur, et un premier point de convergence disposé entre le premier échangeur de chaleur et l’organe de détente, la première branche de dérivation pouvant être équipée d’un deuxième échangeur de chaleur amont, et caractérisé en ce qu’il comporte une vanne trois voies qui est configurée pour présenter deux entrées de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant, une première entrée de fluide réfrigérant étant reliée à la première branche de circulation et la deuxième entrée de fluide réfrigérant étant reliée à la première branche de dérivation, la vanne trois voies comportant une sortie reliée à l’organe de détente.

Le circuit de fluide réfrigérant est particulier en ce qu’il met en œuvre une vanne trois voies raccordée à différentes branches de circulation de fluide réfrigérant du circuit de sorte que le fluide réfrigérant puisse provenir en amont de la vanne trois voies par deux chemins distincts. Dans une portion du circuit de fluide réfrigérant dans laquelle le fluide réfrigérant circule à haute pression et haute température et où les échangeurs de chaleur amont traversés par le fluide réfrigérant fonctionnent en conséquence en condenseur, apte à céder des calories à un fluide caloporteur traversant par ailleurs le condenseur, il est avantageux qu’une branche de dérivation soit prévue en parallèle de la branche de circulation principale pour qu’on puisse alternativement sélectionner de fournir des calories à un système de chauffage d’habitacle ou à un système de montée en température d’un élément d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile, et la présence d’une vanne trois voies en aval de ces deux branches en parallèle permet de gérer cette alternance.

La première branche de dérivation peut notamment s’étendre entre un premier point de divergence disposé entre le compresseur et le premier échangeur de chaleur amont et le premier point de convergence tel qu’il a été évoqué précédemment.

Selon une caractéristique de l’invention, la première branche de dérivation est équipée d’un deuxième échangeur de chaleur amont. Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur de chaleur amont disposé sur la première branche de circulation est disposé par ailleurs en travers d’un circuit d’air d’un habitacle de véhicule automobile.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième échangeur de chaleur amont disposé sur la première branche de dérivation est disposé par ailleurs en travers d’un circuit de régulation thermique d’un élément de stockage électrique de ce véhicule automobile.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur de chaleur amont et/ou le deuxième échangeur de chaleur amont est un échangeur à eau ou à air. En d’autres termes, ces échangeurs de chaleur sont simultanément traversés par le fluide réfrigérant présent dans le circuit selon l’invention et par un fluide caloporteur, comme de l’eau ou de l’air, qui fait par ailleurs partie d’un circuit de chauffage d’habitacle ou d’un circuit de montée en température d’un élément de chaîne de traction du véhicule, comme un organe de stockage électrique.

Selon une caractéristique de l’invention, la vanne trois voies est une vanne à bille configurée pour relier, selon le positionnement de la bille, une des deux entrées de fluide réfrigérant à la sortie de fluide réfrigérant.

Selon une caractéristique de l’invention, la vanne trois voies et l’organe de détente principal sont disposés au premier point de convergence, la bille de la vanne trois voies étant configurée pour former l’organe de détente principal. Sans sortir du contexte de l’invention, l’organe de détente principal peut tout aussi bien être intégré dans la vanne trois voies, et notamment au niveau de la sortie de fluide réfrigérant unique de cette vanne trois voies, ou bien être disposé à distance de la vanne trois voies, entre celle-ci et le premier échangeur de chaleur aval.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins une deuxième branche de dérivation est disposée parallèlement à la deuxième branche de circulation, entre un deuxième point de divergence disposé en aval de la sortie de fluide réfrigérant de la vanne trois voies et un deuxième point de convergence disposé en amont du compresseur, la deuxième branche de dérivation étant équipée d’un deuxième échangeur de chaleur aval et d’un détendeur disposé en amont de l’échangeur de chaleur aval. Selon les modes de fonctionnement mis en œuvre, l’organe de détente principal peut être rendu inactif si le fluide réfrigérant est destiné à passer à travers l’un des détendeurs d’une deuxième branche de dérivation.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième point de divergence est disposé en aval du premier échangeur de chaleur aval.

Selon une caractéristique de l’invention, la vanne trois voies est associée à une vanne trois voies additionnelle pour former une vanne cinq voies, la vanne trois voies additionnelle comportant une entrée de fluide réfrigérant et deux sorties de fluide réfrigérant respectivement reliées à une branche de circulation agencée en aval de la vanne trois voies additionnelle selon le sens de circulation du fluide réfrigérant entre la vanne trois voies additionnelle et le compresseur. Selon une caractéristique de l’invention, l’une parmi la première branche de circulation ou la première branche de dérivation, respectivement reliées aux entrées de fluide réfrigérant de la vanne trois voies, est reliée également à l’entrée de la vanne trois voies additionnelles.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième point de divergence est disposé en amont du premier échangeur de chaleur aval. En d’autres termes, la vanne cinq voies comporte un embranchement disposé sur la première branche de circulation qui permet d’alimenter simultanément ou alternativement chacune des vannes participant à former la vanne cinq voies, à savoir la vanne trois voies à deux entrées de fluide réfrigérant et la vanne additionnelle.

Selon une caractéristique de l’invention, une première sortie de fluide réfrigérant de la vanne trois voies additionnelle est liée à une premier branche de raccordement débouchant sur la deuxième branche de circulation en un troisième point de convergence, la deuxième sortie de fluide réfrigérant de la vanne trois voies additionnelle étant liée à une deuxième branche de raccordement débouchant en un quatrième point de convergence sur une deuxième branche de dérivation disposée parallèlement à la deuxième branche de circulation.

L’invention concerne également un procédé de régulation thermique d’un habitacle et/ ou d’un élément de stockage électrique mettant en œuvre un circuit de fluide réfrigérant conforme à ce qui a pu être évoqué, au cours duquel on alimente par du fluide réfrigérant à haute pression et haute température l’une ou l’autre des deux entrées de fluide réfrigérant de la vanne trois voies, après que le fluide réfrigérant à haute pression et haute température soit passé par un échangeur de chaleur fonctionnant en condenseur.

Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison, on peut prévoir que :

- dans un premier mode de fonctionnement, on chauffe l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un deuxième mode de fonctionnement on chauffe l’élément de stockage électrique en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de dérivation équipée d’un deuxième échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit de régulation thermique de l’élément de stockage électrique et fonctionnant comme un condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un troisième mode de fonctionnement on chauffe l’élément de stockage électrique en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de dérivation équipée d’un deuxième échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit de régulation thermique de l’élément de stockage électrique et fonctionnant comme un condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant à haute pression via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler successivement dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un condenseur et dans une deuxième branche de dérivation à travers un détendeur et un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un quatrième mode de fonctionnement on chauffe l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant à haute pression via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler successivement dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un condenseur et dans une deuxième branche de dérivation à travers un détendeur et un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un premier exemple de fonctionnement, on chauffe l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne cinq voies que participe à former la vanne trois voies précédemment évoquée, via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un deuxième exemple de fonctionnement, on chauffe simultanément un élément de la chaîne de traction d’un véhicule, par exemple un élément de stockage électrique, et l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne cinq voies que participe à former la vanne trois voies précédemment évoquée dans deux branches en parallèle respectivement équipé d’un échangeur de chaleur amont fonctionnant comme un condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans chacune des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur, le fluide réfrigérant pénétrant par ailleurs dans la vanne additionnelle participant à former la vanne cinq voies conjointement avec la vanne trois voies pour ressortir à haute pression de cette vanne additionnelle et circuler dans une branche de raccordement en direction d’un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un troisième exemple de fonctionnement on chauffe et on déshumidifie l’air amené à pénétrer dans un habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne cinq voies que participe à former la vanne trois voies précédemment évoquée via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur, le fluide réfrigérant pénétrant par ailleurs dans la vanne additionnelle participant à former la vanne cinq voies conjointement avec la vanne trois voies pour ressortir à haute pression de cette vanne additionnelle et circuler dans une branche de raccordement en direction d’un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un quatrième exemple de fonctionnement, on refroidit un élément de la chaîne de traction d’un véhicule en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne cinq voies que participe à former la vanne trois voies précédemment évoquée via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur, le fluide réfrigérant pénétrant par ailleurs dans la vanne additionnelle participant à former la vanne cinq voies conjointement avec la vanne trois voies pour ressortir à haute pression de cette vanne additionnelle et circuler dans une branche de raccordement en direction d’un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

- dans un cinquième exemple de fonctionnement, on refroidit l’air destiné à être envoyé dans un habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne additionnelle de la vanne cinq voies précédemment évoquée, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans l’entrée de la vanne additionnelle et ressortant via une première des deux sorties de cette vanne trois voies pour circuler à haute pression dans une première branche de raccordement à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un condenseur puis pour circuler dans une deuxième branche de dérivation et passer, après détente, à travers un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur, avant de rejoindre le compresseur.

- dans un sixième exemple de fonctionnement, on refroidit l’air destiné à être envoyé dans un habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne additionnelle de la vanne cinq voies précédemment évoquée, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans l’entrée de la vanne additionnelle et ressortant via une première des deux sorties de cette vanne trois voies pour circuler à pression moyenne dans une première branche de raccordement à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un condenseur puis pour circuler dans une deuxième branche de dérivation et passer, après une détente additionnelle, à travers un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur, avant de rejoindre le compresseur.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexés d’autre part, sur lesquels :

[Fig. 1] est une représentation schématique d’un circuit de fluide réfrigérant selon un premier mode de réalisation de l’invention, équipé notamment d’une vanne trois voies utilisée de manière spécifique ;

[Fig. 2] est une représentation schématique de la vanne trois voies équipant le circuit de fluide réfrigérant, dans une première position de distribution ;

[Fig. 3] est une représentation schématique de la vanne trois voies équipant le circuit de fluide réfrigérant, dans une deuxième position de distribution ;

[Fig. 4] est une représentation schématique de la vanne trois voies équipant le circuit de fluide réfrigérant, dans une position de blocage ;

[Fig. 5] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 1, dans une première configuration visant à chauffer l’habitacle du véhicule ;

[Fig. 6] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 1, dans une deuxième configuration visant à chauffer un élément de stockage électrique du véhicule ;

[Fig. 7] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 1, dans une troisième configuration visant à refroidir l’habitacle du véhicule et à chauffer un élément de stockage électrique du véhicule ;

[Fig. 8] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 1, dans une quatrième configuration visant à refroidir l’habitacle du véhicule ;

[Fig. 9] est une représentation schématique d’un circuit de fluide réfrigérant selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, équipé notamment d’une vanne cinq voies ;

[Fig. 10] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 9, dans une première configuration visant à chauffer l’habitacle du véhicule ;

[Fig. 11] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 9, dans une deuxième configuration visant à chauffer l’habitacle et déshumidifier l’air ;

[Fig. 12] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 9, dans une troisième configuration visant à chauffer l’habitacle en mode pompe à chaleur ;

[Fig. 13] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 9, dans une quatrième configuration visant à chauffer l’habitacle en mode pompe à chaleur et déshumidifier l’air ;

[Fig. 14] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 9, dans une cinquième configuration visant à chauffer un élément de stockage électrique du véhicule et déshumidifier l’air ;

[Fig. 15] est une représentation schématique du circuit de fluide réfrigérant de la figure 9, dans une sixième configuration visant à chauffer l’habitacle en mode pompe à chaleur et refroidir un élément de stockage électrique du véhicule.

Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

La figure 1 et la figure 9 sont des représentations générales d’un système de traitement thermique 1 d’un véhicule comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant 2 selon deux modes de réalisation différents, et les figures 5 à 8 d’une part et 10 à 15 d’autre part sont des représentations de ces modes de réalisation dans différentes configurations fonctionnelles du système de traitement thermique.

Dans les figures 5 à 8 et 10 à 15, les traits pleins illustrent une portion du circuit 2 où le fluide réfrigérant circule tandis que les traits pointillés montrent une absence de circulation du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant à haute pression et haute température est représenté par des lignes épaisses. Le fluide réfrigérant à basse pression et basse température est représenté par des lignes fines.

Les termes « amont » et « aval » employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation du fluide réfrigérant.

Les dénominations « principal(e) », « premier/ère », « deuxième », etc... n’ont pas vocation à indiquer un niveau de hiérarchisation ou ordonnancer les termes qu’elles accompagnent. Ces dénominations permettent de distinguer les termes qu’elles accompagnent et peuvent être interverties sans que soit réduite la portée de l’invention.

Le fluide réfrigérant peut par exemple être un fluide sous-critique tel que celui connu sous la référence R134A ou R1234YF, qui est notamment destiné au traitement thermique d’un habitacle du véhicule.

On va décrire dans un premier temps un premier mode de réalisation dans lequel une vanne trois voies est agencée en travers du circuit de fluide réfrigérant selon une configuration spécifique de l’invention selon laquelle elle comporte deux entrées de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant.

Tel qu’illustré à la figure 1, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une pluralité de voies formant un circuit fermé qui met en œuvre un cycle thermodynamique. Le circuit 2 comprend au moins une boucle principale 4 et une pluralité de branches de dérivation, sur lesquelles sont disposés des échangeurs de chaleur fonctionnant en condenseur ou en évaporateur selon leur position sur le circuit et/ou selon la configuration fonctionnelle donnée au système de traitement thermique, ainsi qu’un compresseur 6 et au moins un organe de détente, respectivement disposés sur la boucle principale 4.

Le compresseur 6 est configuré pour assurer la mise en circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant 2, dans un sens de circulation défini, et la mise à haute pression et à haute température dudit fluide réfrigérant. La boucle principale comporte une première branche de circulation 8 reliant le compresseur 6 à un organe de détente principal 10, et sur laquelle sont disposés successivement un premier point de divergence 12, un premier échanger de chaleur 14, appelé par la suite premier échangeur de chaleur amont 14 et un premier point de convergence 16. Selon l’invention, une vanne trois voies 15 telle qu’elle a pu être évoquée, avec deux entrées 151, 152 de fluide réfrigérant et une sortie 153 de fluide réfrigérant, est disposée au premier point de convergence 16 et sera décrite plus en détails ci-après. La sortie 153 de la vanne trois voies 15 est reliée à l’organe de détente principal 10, ou bien la vanne trois voies 15 est configurée pour intégrer l’organe de détente principal qui est dans ce cas disposé également au premier point de convergence 16.

En aval de l’organe de détente principal 10, une deuxième branche de circulation 18 de la boucle principale 4 s’étend jusqu’au compresseur 6, en présentant successivement, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un premier échangeur de chaleur aval 20, un deuxième point de divergence 22, un moyen de régulation 24 du débit de fluide réfrigérant, configuré pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche de circulation ou pour en réguler le débit et un deuxième point de convergence 26.

Le premier échangeur de chaleur amont 14 est avantageusement utilisé en tant que condenseur, en étant disposé en travers d’un circuit de flux d’air destiné à être dirigé vers l’habitacle. Le premier échangeur de chaleur peut notamment être un condenseur intégré à un boîtier d’une installation de chauffage, de ventilation et d’air conditionné, connu sous le nom d’« inner condenser ». Tel que cela sera détaillé ci-après, il est destiné à être traversé par un fluide réfrigérant à haute pression et haute température pour que des calories du fluide réfrigérant puissent être cédés au flux d’air traversant également ce premier échangeur de chaleur amont.

Le premier échangeur de chaleur aval 20 peut être utilisé en tant que condenseur ou en tant qu’évaporateur, en fonction de la pression du fluide réfrigérant lorsque celui-ci traverse le premier échangeur de chaleur aval. Un tel évapo-condenseur peut notamment être disposé en face avant du véhicule pour bénéficier d’un apport en flux d’air extérieur lors de la phase de roulage. Tel qu’illustré sur la figure i, la boucle principale 4 peut également comporter un dispositif d’accumulation 28, disposé entre le deuxième point de convergence 26 et le compresseur 6. Ce dernier ne pouvant compresser que le fluide réfrigérant à l’état gazeux, le dispositif d’accumulation 28 est agencé en amont du compresseur 6 dans le but de retenir une potentielle fraction de fluide réfrigérant n’ayant pas été évaporée lors de la circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2. Le dispositif d’accumulation 28 garantit donc que le fluide réfrigérant traversant le compresseur 6 soit intégralement à l’état gazeux, un passage de fluide réfrigérant à l’état liquide dans le compresseur 6 risquant d’endommager ce dernier.

Le circuit de fluide réfrigérant 2 selon l’invention comporte également au moins une première branche de dérivation 30 disposée en parallèle de la première branche de circulation 8. La première branche de dérivation 30 s’étend selon le sens de circulation de fluide réfrigérant depuis le premier point de divergence 12 jusqu’au premier point de convergence 16. Un deuxième échangeur de chaleur amont 32, qui peut être aussi bien un échangeur à eau ou à air, est disposé sur cette première branche de dérivation 30, en étant disposé par ailleurs en travers d’un circuit d’air ou d’eau de traitement thermique d’un élément de la chaîne de traction du véhicule automobile à réchauffer, et notamment au démarrage du véhicule, l’élément de la chaîne de traction du véhicule automobile pouvant notamment consister en un dispositif de stockage d’énergie électrique configuré pour alimenter le moteur du véhicule en énergie électrique.

Tel que cela a été évoqué précédemment, la vanne trois voies 15 disposée au premier point de convergence 16 est configurée pour présenter deux entrées de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant. Plus particulièrement, la première entrée de fluide réfrigérant 151 est reliée à la première branche de circulation 8 et est ainsi destinée à recevoir du fluide réfrigérant à haute pression ayant traversé le premier échangeur de chaleur amont 14 et la deuxième entrée de fluide réfrigérant 152 est reliée à la première branche de dérivation 30 et est ainsi destinée à recevoir du fluide réfrigérant à haute pression ayant traversé le deuxième échangeur de chaleur amont 32. Les avantages d’une telle mise en œuvre de la vanne trois voies apparaîtront au cours de la description des modes de fonctionnement qui va suivre, mais on peut noter dès maintenant que la vanne trois voies à deux entrées de fluide réfrigérant 151, 152 permet de faire fonctionner alternativement en mode condenseur un échangeur de chaleur associé au chauffage d’un habitacle ou un échangeur de chaleur associé au chauffage d’un élément de la chaîne de traction du véhicule automobile, ce qui peut être notamment utile au démarrage du véhicule quelle que soit la saison pour optimiser dès le démarrage du véhicule le fonctionnement de l’élément de la chaîne de traction.

La vanne trois voies présente dans ce contexte une unique sortie de fluide réfrigérant 153, qui est reliée à l’organe de détente principal 10 et à la deuxième branche de circulation 18, pour alimenter en fluide réfrigérant le premier échangeur aval précédemment évoqué.

L’organe de détente principal 10 peut être fonctionnel et générer une chute de la pression du fluide réfrigérant, de sorte que le fluide réfrigérant passant par le premier échangeur aval est à basse pression, le premier échangeur aval fonctionnant dès lors en évaporateur pour refroidir un flux d’air passant par ailleurs à son travers. De manière alternative, l’organe de détente principal peut être commandé pour ne pas être opérationnel, de sorte que le fluide réfrigérant passant par le premier échangeur aval est à haute pression, le premier échangeur aval fonctionnant dès lors en condenseur pour réchauffer un flux d’air passant par ailleurs à son travers.

Le circuit de fluide réfrigérant 2 comporte en outre au moins une deuxième branche de dérivation disposée parallèlement à la deuxième branche de circulation 18, et plus particulièrement ici deux deuxièmes branches de dérivation 34, 36, qui s’étendent entre le deuxième point de divergence 22, disposé en aval de la sortie de fluide réfrigérant de la vanne trois voies et plus particulièrement ici en aval du premier échangeur de chaleur aval 20, et le deuxième point de convergence 26.

Chaque deuxième branche de dérivation 34, 36 est équipée d’un deuxième échangeur de chaleur aval 38 et d’un détendeur 40 associé, disposé entre le deuxième point de divergence 22 et le deuxième échangeur de chaleur aval 38. Chaque deuxième échangeur de chaleur aval 38, disposé après un détendeur 40, est configuré pour fonctionner en évaporateur. Tel que cela sera évoqué ci-après dans certains modes de fonctionnement, on comprend que l’organe de détente principal peut être commandé pour ne pas être opérationnel lorsque le fluide réfrigérant est destiné à traverser l’une des deuxièmes branches de dérivation équipée de son propre détendeur.

Les figures 2 à 4 illustrent un exemple de réalisation de la vanne trois voies 15 qui permet, dans son intégration au circuit de fluide réfrigérant précédemment décrit, d’avoir deux entrées de fluide réfrigérant 151, 152 pour une sortie de fluide réfrigérant 153.

La vanne trois voies consiste ici en une vanne à bille configurée pour relier, selon le positionnement de la bille, une des deux entrées de fluide réfrigérant à la sortie de fluide réfrigérant.

On a représenté schématiquement sur les figures 2 à 4 une première entrée de fluide réfrigérant 151, destinée à être reliée tel que précédemment évoquée à la première branche de circulation 8, une deuxième entrée de fluide réfrigérant 152, destinée à être reliée tel que précédemment évoquée à la première branche de dérivation 30, chaque entrée débouchant dans une chambre 154 au sein de laquelle une bille 155 est disposée de manière à pouvoir tourner autour d’un axe de rotation X. La bille comporte un canal axial 156, qui s’étend le long de l’axe de rotation depuis la surface de la bille et qui communique sensiblement au centre de la bille avec un canal radial 157, sensiblement perpendiculaire au canal axial. La bille est montée en rotation au sein de la chambre pour pivoter autour de l’axe de rotation X entre deux positions extrêmes, à savoir une première position de distribution représentée à la figure 2 où le canal radial 157 est en regard de la première entrée de fluide réfrigérant 151 et une deuxième position de distribution représentée à la figure 3 où le canal radial 157 est en regard de la deuxième entrée de fluide réfrigérant 152. Entre ces deux positions de distribution, la bille peut prendre au moins une position intermédiaire de blocage, représentée à la figure 4 dans laquelle le canal radial 157 débouche dans la chambre, sans être en regard ni de la première entrée de fluide réfrigérant ni de la deuxième entrée de fluide réfrigérant. Dans chacune de ces positions, le canal axial 156 est en regard de la sortie unique de fluide réfrigérant, qui n’est alimentée en fluide réfrigérant que dans la mesure où la bille est dans une des positions de distribution.

Par ailleurs, la bille est positionnée dans la chambre de telle sorte que les entrées de fluide réfrigérant et la sortie de fluide réfrigérant, débouchant dans ladite chambre, forment un siège de réception de la bille. La bille obture ainsi chacun des orifices d’entrée ou de sortie et seule la position d’un canal en regard de ces orifices permet le passage de fluide réfrigérant à travers la bille d’un orifice à l’autre.

Lorsque la bille est dans la première position de distribution, le fluide réfrigérant est à même de traverser la vanne trois voies après être passé par le premier échangeur de chaleur amont 14, et le fluide réfrigérant circule alors en sortie de la vanne trois voies en direction de l’organe de détente principal 10 et par la suite en direction de la deuxième branche de circulation 18, qu’il ait été détendu ou non.

Lorsque la bille est dans la deuxième position de distribution, le fluide réfrigérant est à même de traverser la vanne trois voies après être passé par le deuxième échangeur de chaleur amont 32, et le fluide réfrigérant circule alors en sortie de la vanne trois voies en direction de l’organe de détente principal 10 et par la suite en direction de la deuxième branche de circulation 18, qu’il ait été détendu ou non.

Tel que cela a été évoqué, la vanne trois voies 15 est disposée au premier point de convergence 16. De manière alternative à ce qui vient d’être décrit, la vanne trois voies peut intégrer l’organe de détente principal de sorte que l’organe de détente principal est également disposé au premier point de convergence. A titre d’exemple non limitatif d’une telle mise en œuvre de cette alternative, la bille de la vanne trois voies peut être configurée pour former l’organe de détente principal, notamment en présentant une encoche à côté du canal radial qui participe à modifier la section de passage du canal radial au voisinage des entrées de fluide réfrigérant.

La figure 5 illustre un premier mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, dans lequel le circuit 2 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle du véhicule équipé de ce système de traitement thermique. Plus particulièrement, dans ce premier mode de fonctionnement, on chauffe l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

Tel qu’illustré, le fluide réfrigérant sort du compresseur 6 à haute pression et haute température et circule dans la boucle principale, en direction du premier point de divergence 12. Le fluide réfrigérant continue alors à suivre la première branche de circulation 8, notamment du fait de la configuration de la vanne trois voies 15 au niveau du premier point de convergence 16, qui autorise le passage de fluide provenant de la première branche de circulation 8 mais pas de la première branche de dérivation 30.

Le fluide réfrigérant haute pression et haute température traverse alors le premier échangeur de chaleur amont 14, utilisé comme condenseur, dans lequel il cède des calories à un flux d’air FAi, plus froid, traversant ledit premier échangeur de chaleur amont 14 et destiné à être envoyé, une fois chauffé, vers l’habitacle de sorte à en assurer le chauffage. Le fluide réfrigérant, au moins partiellement condensé, sort du premier échangeur de chaleur amont 14 en direction du premier point de convergence 16 et de la vanne trois voies 15 qui y est disposée.

La configuration de la vanne trois voies 15 permet de diriger le fluide réfrigérant en direction de l’organe de détente principal 10. Dans le premier mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant est détendu, de sorte que le fluide réfrigérant est principalement sous forme liquide à basse pression dans la deuxième branche de circulation 18 en aval de l’organe de détente principal 10.

Le fluide réfrigérant pénètre dans le premier échangeur de chaleur aval 20, utilisé comme évaporateur, dans lequel il récupère des calories à un flux d’air frais extérieur traversant ledit premier échangeur de chaleur aval 20. Le fluide réfrigérant, principalement sous forme gazeuse, sort du premier échangeur de chaleur aval 20 en direction du deuxième point de convergence 22. Dans cette première configuration, en mode chauffage de l’habitacle, le fluide réfrigérant continue de circuler dans la deuxième branche de circulation de la boucle principale 4, tel qu’autorisé par la configuration du moyen de régulation de débit 24, jusqu’au deuxième point de convergence 26. Le fluide réfrigérant passe ensuite à travers le dispositif d’accumulation 28 si le circuit de fluide réfrigérant en est équipé et est ensuite dirigé vers le compresseur 6 pour réamorcer un cycle thermodynamique.

La figure 6 illustre un deuxième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en mode chauffage d’un élément de traction du véhicule, et notamment d’un organe de stockage d’énergie électrique. Plus particulièrement, dans ce deuxième mode de réalisation, on chauffe l’élément de stockage électrique en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de dérivation équipée d’un deuxième échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit de régulation thermique de l’élément de stockage électrique et fonctionnant comme un condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une deuxième des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler à basse pression dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

Le fonctionnement est sensiblement le même que celui décrit pour le premier mode de fonctionnement, à l’exception du fait que la vanne trois voies 15 est dans un configuration telle que celle des deux entrées de la vanne trois voies qui est alimentée en fluide réfrigérant est la deuxième entrée de fluide réfrigérant 152, liée à la première branche de dérivation 30.

On comprend que pour basculer d’un mode de fonctionnement à l’autre, il convient de modifier la configuration de la vanne trois voies, et dans le cas illustré et décrit précédemment de faire pivoter la bille pour la faire passer de la première position de distribution illustrée en figure 2 à la deuxième position de distribution illustrée en figure 3.

Le fluide réfrigérant haute pression et haute température est dirigé vers la première branche de dérivation 30 pour traverser le deuxième échangeur de chaleur amont 32, utilisé là également comme condenseur, dans lequel il cède des calories à un autre fluide, qui peut être de l’air ou de l’eau et qui est destiné à alimenter une boucle de chauffage de l’élément de chaîne de traction, partiellement représentée sur la figure 6.

Le fluide réfrigérant, au moins partiellement condensé, sort du deuxième échangeur de chaleur amont 32 en direction du premier point de convergence 16 et de la vanne trois voies 15 qui y est disposée, comme précédemment, et la configuration de la vanne trois voies 15 permet de diriger le fluide réfrigérant en direction de l’organe de détente principal 10, puis à travers la deuxième branche de circulation tel que précédemment décrit pour le premier mode de fonctionnement.

La figure 7 illustre un troisième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en mode de refroidissement d’habitacle et de chauffage d’un élément de traction du véhicule, et notamment d’un élément de stockage d’énergie électrique. Plus particulièrement, on chauffe l’élément de stockage électrique en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de dérivation équipée d’un deuxième échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit de régulation thermique de l’élément de stockage électrique et fonctionnant comme un condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une deuxième des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant à haute pression via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler successivement dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un condenseur et dans une deuxième branche de dérivation à travers un détendeur et un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur. Un tel mode de fonctionnement peut notamment être mis en œuvre lorsque le véhicule roule et que la température extérieure est peu élevée.

La circulation du fluide réfrigérant entre le compresseur 6 et la vanne trois voies 15 est la même que dans le deuxième mode de fonctionnement, de sorte que le deuxième échangeur amont 32 fonctionne comme un condenseur pour faire monter en température un élément de la chaîne de traction du véhicule.

Ce troisième mode de fonctionnement diffère du deuxième mode de fonctionnement en ce que l’organe de détente principal 10 n’est pas opérationnel et donc en ce que le fluide réfrigérant est toujours à haute pression lorsqu’il pénètre dans le premier échangeur de chaleur aval 20, qui fonctionne alors comme un condenseur, ou comme un module de sous refroidissement. Ce double étage de condensation, avec le passage successif du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur amont 32 et le premier échangeur de chaleur aval 2 fonctionnant tous les deux en condenseur, permet d’avoir assez d’énergie pour condenser parfaitement le fluide réfrigérant.

Le fluide réfrigérant, toujours à haute pression, est alors dirigé, au niveau du deuxième point de divergence 22, vers une deuxième branche de dérivation 34, équipée d’un deuxième échangeur de chaleur aval 38 et d’un détendeur 40. Le fluide réfrigérant est détendu et traverse l’échangeur de chaleur aval 38 qui fonctionne en évaporateur. Au sein de cet évaporateur, le fluide réfrigérant capte des calories issues du flux d’air extérieur FAi, plus chaud et participe ainsi au refroidissement de cet air dirigé par la suite vers l’habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant sort du deuxième échangeur de chaleur aval 38 à l’état essentiellement gazeux et passe le deuxième point de convergence 26, pour être dirigé vers le compresseur et réamorcer comme précédemment décrit un cycle thermodynamique, le cas échéant en passant à travers un dispositif d’accumulation 28.

La figure 8 illustre un quatrième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en mode de refroidissement d’habitacle. Plus particulièrement, on chauffe l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne trois voies, via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies et ressortant à haute pression via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler successivement dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un condenseur et dans une deuxième branche de dérivation à travers un détendeur et un deuxième échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

La circulation du fluide réfrigérant en aval de la vanne trois voies est conforme à ce qui a pu être décrit dans le troisième mode de fonctionnement, avec le fluide réfrigérant qui n’est pas détendu dans l’organe de détente principal 10 et qui traverse successivement le premier échangeur aval 20 formant condenseur, le détendeur 40 et le deuxième échangeur de chaleur aval 38 formant évaporateur.

En amont de la vanne trois voies, le fluide réfrigérant circule dans la boucle principale, notamment en passant à travers le premier échangeur de chaleur amont 14 et donc en pénétrant dans la vanne trois voies par la première entrée de fluide réfrigérant, conformément à ce qui a été décrit dans le premier mode de fonctionnement. L’objectif de ce quatrième mode de fonctionnement étant la performance de refroidissement de l'air destiné à entrer dans l’habitacle, et donc la performance de refroidissement du flux d’air FAi, ce flux d’air peut être dévié au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et de climatisation pour ne pas passer à travers le premier échangeur de chaleur amont 14.

On comprend de ce qui précède que la présence d’une vanne trois voies 15 au premier point de convergence 16 permet de mettre en œuvre plusieurs modes de fonctionnement d’un système de régulation thermique en autorisant notamment le passage de fluide réfrigérant dans une branche ou une autre en amont de la vanne trois voies et équipée chacune d’un échangeur de chaleur fonctionnant en condenseur.

On va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation dans lequel une vanne additionnelle 42 est combinée à la vanne trois voies 15 précédemment évoquée et présentant une configuration spécifique selon laquelle elle comporte deux entrées de fluide réfrigérant 151, 152 et une sortie de fluide réfrigérant 153. La vanne additionnelle 42 est une vanne utilisée de façon classique avec une entrée de fluide réfrigérant et deux sorties de fluide réfrigérant, de sorte qu’une vanne cinq voies 50 est réalisée avec deux entrées de fluide réfrigérant et trois sorties de fluide réfrigérant.

Tel qu’illustré à la figure 9, et conformément au premier mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une pluralité de voies formant un circuit fermé qui met en œuvre un cycle thermodynamique. La vanne trois voies 15 est conformément au premier mode de réalisation disposée au premier point de convergence 16, avec la première entrée de fluide réfrigérant 151 reliée à la première branche de circulation 8 et au premier échangeur de chaleur amont 14 et la deuxième entrée de fluide réfrigérant 152 reliée à la première branche de dérivation 30 et au deuxième échangeur de chaleur amont 32, tandis que la sortie de fluide réfrigérant est liée à l’organe de détente principal 10 et par suite à la deuxième branche de circulation 18.

Le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation notamment dans le fait que la vanne additionnelle 42 est juxtaposée à la vanne trois voies 15 pour former une vanne cinq voies 50 et également dans la configuration des deuxièmes branches de dérivation par rapport à la deuxième branche de circulation.

La vanne additionnelle 42 comporte une unique entrée de fluide réfrigérant 421, qui est raccordée à la première entrée de fluide réfrigérant 151 de la vanne trois voies au niveau d’un embranchement 500, et deux sorties de fluide réfrigérant parmi lesquelles une première sortie de fluide réfrigérant 422, reliée à la deuxième branche de circulation 18 par une première branche de raccordement 44 qui s’étend de la vanne additionnelle 42 à un troisième point de convergence 46, et une deuxième sortie de fluide réfrigérant 423, reliée aux deuxièmes branches de dérivation 34, 36 par une deuxième branche de raccordement 48 qui s’étend de la vanne additionnelle 42 à un troisième point de divergence 52.

Tel qu’illustré sur la figure 9, la première branche de raccordement 44 est équipé d’un organe de détente additionnel 54 et la deuxième branche de raccordement 48 est dépourvu de moyens de détente du fluide réfrigérant. Les deux branches de dérivation 34 et 36 du deuxième mode de réalisation diffèrent de celles du premier mode de réalisation en ce qu’elles ne s’étendent plus depuis un point de divergence présent sur la deuxième branche de circulation mais depuis le troisième point de divergence formé en bout de la deuxième branche de raccordement liée à la vanne trois voies additionnelles.

Pour le reste des composants, ce qui a été décrit et évoqué pour le premier mode de réalisation s’applique mutatis mutandis au circuit de fluide réfrigérant du deuxième mode de réalisation.

La figure 10 illustre un premier exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 selon le deuxième mode de réalisation, dans lequel le circuit 2 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle du véhicule équipé de ce système de traitement thermique. Plus particulièrement, dans ce premier exemple de fonctionnement du deuxième mode de réalisation, on chauffe l’habitacle en faisant circuler le fluide réfrigérant entre le compresseur et la vanne cinq voies, via la première branche de circulation équipée du premier échangeur de chaleur amont également disposé en travers d’un circuit d’air d’habitacle de véhicule automobile et fonctionnant en condenseur, le fluide réfrigérant pénétrant à haute pression dans une première des deux entrées de la vanne trois voies participant à former la vanne cinq voies et ressortant à basse pression via l’unique sortie de cette vanne trois voies pour circuler dans la deuxième branche de circulation à travers au moins le premier échangeur de chaleur aval fonctionnant comme un évaporateur avant de rejoindre le compresseur.

Tel qu’illustré, le fluide réfrigérant sort du compresseur 6 à haute pression et haute température et circule dans la boucle principale, en direction du premier point de divergence 12. Le fluide réfrigérant continue alors à suivre la première branche de circulation 8, notamment du fait de la configuration de la vanne trois voies 15 au niveau du premier point de convergence 16, qui autorise le passage de fluide provenant de la première branche de circulation 8 mais pas de la première branche de dérivation 30.

Le fluide réfrigérant haute pression et haute température traverse alors le premier échangeur de chaleur amont 14, utilisé comme condenseur, dans lequel il cède des calories à un flux d’air FAi, plus froid, traversant ledit premier échangeur de chaleur amont 14 et destiné à être envoyé, une fois chauffé, vers l’habitacle de sorte à en assurer le chauffage. Le fluide réfrigérant, au moins partiellement condensé, sort du premier échangeur de chaleur amont 14 en direction de la vanne cinq voies 50.

La configuration de la vanne cinq voies 50 et notamment de l’embranchement 500 permet de diriger le fluide réfrigérant arrivant du premier échangeur de chaleur amont 14 en direction de la vanne trois voies 15 et de son unique sortie de fluide réfrigérant 153, liée à l’organe de détente principal 10. Dans ce premier exemple de fonctionnement du deuxième mode de réalisation, le fluide réfrigérant est détendu, de sorte que le fluide réfrigérant est principalement sous forme liquide à basse pression dans la deuxième branche de circulation 18 en aval de l’organe de détente principal 10.

Le fluide réfrigérant pénètre dans le premier échangeur de chaleur aval 20, utilisé comme évaporateur, dans lequel il récupère des calories à un flux d’air frais extérieur traversant ledit premier échangeur de chaleur aval 20. Le fluide réfrigérant, principalement sous forme gazeuse, sort du premier échangeur de chaleur aval 20 en direction du troisième point de convergence 46. Le fluide réfrigérant continue de circuler dans la deuxième branche de circulation 18, tel qu’autorisé par la configuration du moyen de régulation de débit 24, jusqu’au deuxième point de convergence 26. Le fluide réfrigérant passe ensuite à travers le dispositif d’accumulation 28 si le circuit de fluide réfrigérant en est équipé et est ensuite dirigé vers le compresseur 6 pour réamorcer un cycle thermodynamique.

Cet exemple de fonctionnement est similaire au premier mode de fonctionnement décrit pour le premier mode de réalisation dans la mesure où la vanne cinq voies n’est ici effective que par la vanne trois voies précédemment décrite. Un autre exemple de fonctionnement non décrit par la suite pourrait être mis en œuvre en utilisant uniquement la vanne trois voies, en faisant circuler le fluide réfrigérant en amont de la vanne trois voie par la première branche de dérivation, conformément à ce qui a pu être décrit dans le deuxième mode de fonctionnement du premier mode de réalisation. La figure n illustre un deuxième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique i selon le deuxième mode de réalisation, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en refroidissement d’habitacle et en chauffage d’un élément de traction du véhicule, et notamment d’un élément de stockage d’énergie électrique. Un tel mode de fonctionnement peut notamment être mis en œuvre lorsque le véhicule roule et que la température extérieure est peu élevée.

La circulation du fluide réfrigérant entre le compresseur 6 et la vanne cinq voies 50 s’effectue ici à la fois dans la première branche de circulation 8 de la boucle principale et dans la première branche de dérivation 30. Une telle circulation en parallèle permet d’une part d’alimenter en fluide réfrigérant à haute pression et haute température le deuxième échangeur amont 32 pour que celui-ci fonctionne comme un condenseur et permette de faire monter en température un élément de la chaîne de traction du véhicule, et d’autre part d’alimenter l’entrée 421 de la vanne trois voie additionnelle 42 via l’embranchement 500 disposé au voisinage de la première entrée de fluide réfrigérant 151 de la vanne trois voies.

Dans ce deuxième exemple de fonctionnement, en aval de la vanne cinq voies 50, une partie du fluide réfrigérant circule via la deuxième branche de circulation 18, en sortie de la vanne trois voies 15, en passant successivement par l’organe de détente principal 10 pour y être détendu, par le premier échangeur de chaleur aval 20 fonctionnant comme un évaporateur, pour revenir au compresseur 6, et une partie du fluide réfrigérant circule via la deuxième branche de raccordement 48, en sortie de la vanne additionnelle 42, en passant successivement par le troisième point de divergence, par le détendeur 40 et par le deuxième échangeur aval 38 disposés sur une deuxième branche de dérivation, le deuxième échangeur aval 38 fonctionnant comme un évaporateur, pour revenir au compresseur 6. Au sein du deuxième échangeur aval 38 fonctionnant comme un évaporateur, le fluide réfrigérant capte des calories issues du flux d’air extérieur FAi, plus chaud et participe ainsi au refroidissement de cet air dirigé par la suite vers l’habitacle du véhicule. L’un des objectifs de ce deuxième exemple de fonctionnement étant la performance de refroidissement de l'air destiné à entrer dans l’habitacle, et donc la performance de refroidissement du flux d’air FAi, ce flux d’air peut être dévié au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et de climatisation pour ne pas passer à travers le premier échangeur de chaleur amont 14.

La figure 12 illustre un troisième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 selon le deuxième mode de réalisation, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en chauffage d’habitacle avec une fonction de déshumidification d’air.

La circulation du fluide réfrigérant entre le compresseur 6 et la vanne cinq voies 50 s’effectue uniquement dans la première branche de circulation 8 de la boucle principale. Le premier échangeur de chaleur amont 14 est ainsi alimenté en fluide réfrigérant à haute pression et haute température et ce premier échangeur de chaleur amont 14 fonctionne comme un condenseur amené à chauffer le flux d’air FAi le traversant par ailleurs avant d’être dirigé vers l’habitacle. Le flux d’air FAi est préalablement séché lors de son passage à travers l’évaporateur formé par le deuxième échangeur de chaleur aval 38, au sein duquel circule du fluide réfrigérant à basse pression, détendu après son passage dans le détendeur 40 dans la deuxième branche de dérivation 34 correspondante.

Plus particulièrement, dans ce deuxième exemple de fonctionnement, la vanne cinq voies fonctionne avec du fluide réfrigérant arrivant du premier échangeur de chaleur amont 14, le fluide réfrigérant étant réparti au niveau de l’embranchement 500 aussi bien dans la vanne trois voies 15, pour sortir par l’unique sortie de fluide réfrigérant 153, que dans la vanne additionnelle 42, pour sortir par la deuxième sortie de fluide réfrigérant 423 de cette vanne additionnelle.

En sortie de la vanne trois voies 15, le fluide réfrigérant est détendu par l’organe de détente principal 10, pour ensuite passer à travers le premier échangeur de chaleur aval 20 fonctionnant comme un évaporateur avant de repasser par le compresseur 6.

En sortie de la vanne additionnelle 42, le fluide réfrigérant circule dans la deuxième branche de raccordement 48 pour passer successivement par le troisième point de divergence, par le détendeur 40 et par le deuxième échangeur aval 38 disposés sur une deuxième branche de dérivation, le deuxième échangeur aval 38 fonctionnant comme un évaporateur, pour revenir au compresseur 6.

La figure 13 illustre un quatrième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 selon le deuxième mode de réalisation, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en chauffage d’habitacle avec une fonction de refroidissement d’un élément de la chaine de traction du véhicule.

La circulation du fluide réfrigérant haute pression et haute température en amont de la vanne cinq voies et au sein de la vanne cinq voies est la même que ce qui vient d’être décrit pour le troisième exemple de fonctionnement, et la circulation du fluide réfrigérant passé par la vanne trois voies 15 est également là même que ce qui vient d’être décrit pour la troisième exemple de fonctionnement, en passant notamment à travers le premier échangeur de chaleur aval 20 fonctionnant en évaporateur.

Le quatrième exemple de fonctionnement diffère du troisième exemple de fonctionnement en ce que la partie du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de raccordement 38 est dirigé vers une deuxième branche de dérivation 36 différente de la deuxième branche de dérivation 34 empruntée par le fluide réfrigérant dans le troisième exemple de fonctionnement. Ici, le deuxième échangeur de chaleur aval 38 traversé par le fluide réfrigérant fonctionne comme un évaporateur apte à récupérer des calories d’un autre fluide, qui peut être de l’air ou de l’eau et qui est destiné à alimenter une boucle de refroidissement de l’élément de chaîne de traction, partiellement représentée sur la figure 13.

Les figures 14 et 15 illustrent respectivement un cinquième et un sixième exemple de fonctionnement du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique de l’invention, dans lesquels le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne en mode de refroidissement d’habitacle.

Le cinquième exemple de fonctionnement illustré sur la figure 14 diffère de ce qui a été précédemment décrit en ce que le fluide réfrigérant circule uniquement dans la vanne cinq voies au sein de la vanne additionnelle. Le fluide réfrigérant est dirigé au niveau de l’embranchement 500 vers l’entrée de fluide réfrigérant 421 de la vanne additionnelle et celle-ci est pilotée pour que le fluide réfrigérant soit dirigé vers la première sortie de fluide réfrigérant 422 et la première branche de raccordement 44.

Dans ce cinquième exemple de fonctionnement, l’organe de détente additionnel 54 n’est pas opérationnel et le fluide réfrigérant est toujours à haute pression lorsqu’il pénètre dans le premier échangeur de chaleur aval 20, qui fonctionne alors comme un condenseur, ou comme un module de sous refroidissement.

Tel que cela est visible sur la figure 14, on peut noter que le sens de circulation du fluide réfrigérant au sein du deuxième échangeur de chaleur aval 20 est inversé par rapport au sens de circulation observé dans les autres exemples de fonctionnement précédemment décrits.

Le fluide réfrigérant, toujours à haute pression, est alors dirigé vers une deuxième branche de dérivation 34, équipée d’un deuxième échangeur de chaleur aval 38 et d’un détendeur 40. Le fluide réfrigérant est détendu et traverse l’échangeur de chaleur aval 38 qui fonctionne en évaporateur. Au sein de cet évaporateur, le fluide réfrigérant capte des calories issues du flux d’air extérieur FAi, plus chaud et participe ainsi au refroidissement de cet air dirigé par la suite vers l’habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant sort du deuxième échangeur de chaleur aval 38 à l’état essentiellement gazeux et passe le deuxième point de convergence 26, pour être dirigé vers le compresseur et réamorcer comme précédemment décrit un cycle thermodynamique, le cas échéant en passant à travers un dispositif d’accumulation 28.

Le sixième exemple de fonctionnement illustré sur la figure 15 diffère du cinquième exemple de fonctionnement en ce que la détente du fluide réfrigérant en aval de la vanne cinq voies est réalisée en deux étapes, de manière à générer une fonction de déshumidification en série. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de raccordement 44 est partiellement détendu lors de son passage à travers l’organe de détente additionnel 54, de manière à présenter une pression suffisamment basse pour que le premier échangeur de chaleur aval 20 fonctionne en évaporateur. Une détente finale du fluide réfrigérant est réalisée par le détendeur 40 en amont du deuxième échangeur de chaleur aval 38.

L’invention telle qu’elle vient d’être décrite atteint bien le but qu’elle s’est fixé à savoir de proposer un circuit de fluide réfrigérant qui permette une pluralité de configurations par la mise en œuvre spécifique d’une vanne trois voies, c’est-à- dire en prévoyant de raccorder en parallèle des branches de circulation de fluide réfrigérant à haute pression en amont de cette vanne trois voies, ou d’une vanne cinq voies dont la vanne trois voies fait partie.