FR3024766A1 - Dispositif de conditionnement thermique, en particulier pour le conditionnement thermique d'un habitacle - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de conditionnement thermique, en particulier pour le conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, comportant un circuit de fluide frigorigène comprenant un premier échangeur de chaleur (1) formant un évaporateur, un second échangeur de chaleur (2) formant un condenseur, un troisième échangeur de chaleur (3) formant un évaporateur et/ou un condenseur, un compresseur (C), un premier détendeur (D1), un second détendeur (D2), ainsi qu'un circuit de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur (4) apte à récupérer des calories issues d'une source de chaleur du véhicule, par exemple un moteur électrique, un cinquième échangeur de chaleur (5) formant un radiateur et une pompe (P). Un sixième échangeur de chaleur (6) est apte à échanger des calories entre le fluide frigorigène issu du second détendeur (D2) et le fluide caloporteur issu du quatrième échangeur de chaleur (4).

Description

1 Dispositif de conditionnement thermique, en particulier pour le conditionnement thermique d'un habitacle La présente invention concerne un dispositif de conditionnement thermique, en particulier pour le conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile. Il est connu d'utiliser un ou plusieurs circuits de conditionnement thermique aptes à remplir les fonctions suivantes : chauffage de l'habitacle d'un véhicule, refroidissement de l'habitacle, cette fonction étant également appelée climatisation de l'habitacle, et déshumidification de l'habitacle. Le conditionnement thermique de l'habitacle (chauffage, climatisation, déshumidification) permet d'améliorer le confort pour le conducteur ou les passagers du véhicule. Le conditionnement thermique de l'habitacle permet également d'améliorer la sécurité des utilisateurs, en assurant le désembuage des vitres du véhicule. Il est connu du document FR 2 958 018 un dispositif de conditionnement thermique comprenant un circuit de fluide frigorigène et un circuit de fluide caloporteur. Selon le dispositif de conditionnement décrit, une partie de chaleur dissipée dans l'air par le moteur électrique, et des échangeurs de chaleur peut être transférée à l'évaporateur, du fait de sa proximité et de sa position en aval du condenseur par rapport au flux d'air, ce qui est défavorable dans certains mode de fonctionnement. Il existe un besoin d'améliorer encore le coefficient de performance (C.O.P.) d'un tel dispositif, et d'augmenter les performances en mode pompe à chaleur et climatisation.

L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.

3024766 2 A cet effet, elle propose un dispositif de conditionnement thermique, en particulier pour le conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, comportant : un circuit de fluide frigorigène qui comprend des moyens aptes à 5 faire circuler le fluide frigorigène selon au moins les modes de fonctionnement suivants : - un premier mode de fonctionnement permettant de prélever des calories d'un flux d'air destiné à circuler dans un volume tel que l'habitacle d'un véhicule automobile ; 10 - un deuxième mode de fonctionnement permettant de transférer des calories vers un flux d'air destiné à circuler dans un volume tel que l'habitacle d'un véhicule automobile ; le dispositif comportant en outre un circuit de fluide caloporteur comportant un échangeur de chaleur apte à récupérer des 15 calories issues d'une source de chaleur du véhicule, un autre échangeur formant un radiateur, une pompe, et des moyens aptes à faire circuler le fluide caloporteur selon une boucle traversant au moins successivement la pompe, l'échangeur de chaleur et l'autre échangeur de chaleur avant de traverser à nouveau la pompe, 20 caractérisé en ce que le dispositif comporte un échangeur de chaleur apte à échanger des calories entre le fluide frigorigène et le fluide caloporteur issu de l'échangeur de chaleur apte à récupérer des calories issues d'une source de chaleur, et destiné à traverser l'échangeur de chaleur formant un radiateur.

25 Selon une caractéristique de l'invention, le circuit de fluide frigorigène du dispositif de conditionnement thermique comprend un premier échangeur de chaleur formant un évaporateur, un second échangeur de chaleur formant un condenseur, un troisième échangeur de chaleur formant un évaporateur et/ou un condenseur, un compresseur, un 30 premier détendeur, un second détendeur.

3024766 3 Le sixième échangeur de chaleur qui est apte à échanger des calories entre le fluide frigorigène et le fluide caloporteur permet, dans le premier mode de fonctionnement (mode climatisation), de mieux répartir les calories prélevées sur le flux d'air destiné à l'habitacle et à expulser dans 5 l'air, en dirigeant ces calories à la fois vers le cinquième échangeur de chaleur qui forme un radiateur et vers le troisième échangeur de chaleur. La surface d'échange est donc augmentée, en procédant au doublement du nombre d'échangeurs. On peut alors réduire la puissance électrique fournie au compresseur, par comparaison avec l'art antérieur, ce qui 10 permet d'améliorer le coefficient de performance du dispositif. Par ailleurs, le sixième échangeur de chaleur permet, dans le second mode de fonctionnement (mode pompe à chaleur), de récupérer les calories issues de la source de chaleur afin de les transférer au fluide frigorigène puis au flux d'air destiné à déboucher dans l'habitacle au moyen 15 du deuxième échangeur de chaleur. Ceci se traduit également par une baisse de la consommation du compresseur, et donc un coefficient de performance amélioré du dispositif. Selon une autre caractéristique de l'invention, le sixième échangeur de chaleur est apte à échanger des calories entre le fluide 20 frigorigène en provenance du second détendeur et destiné à traverser le troisième échangeur de chaleur et le fluide caloporteur en provenance du quatrième échangeur de chaleur apte à récupérer des calories issues d'une source de chaleur et destiné à traverser le cinquième échangeur de chaleur formant un radiateur.

25 Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte un accumulateur situé entre le premier échangeur de chaleur et le compresseur, de façon à compenser une éventuelle variation de volume du fluide frigorigène en fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens du 30 circuit de fluide frigorigène sont aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon au moins les modes de fonctionnement suivants : 3024766 4 - un premier mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une première boucle traversant au moins successivement le compresseur, le troisième échangeur de chaleur formant alors un condenseur, le premier détendeur, le premier échangeur de 5 chaleur avant de traverser à nouveau le compresseur, - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant au moins successivement le compresseur, le deuxième échangeur de chaleur, le second détendeur et le troisième échangeur de chaleur formant alors un 10 évaporateur, avant de traverser à nouveau le compresseur. En outre, le circuit de fluide frigorigène peut également être apte à faire circuler le fluide frigorigène selon l'un au moins des modes fonctionnement suivants : - un troisième mode de fonctionnement dans lequel le fluide 15 frigorigène circule selon une troisième boucle traversant successivement le compresseur, le deuxième échangeur de chaleur, le second détendeur, le sixième échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur formant un évaporateur, le premier détendeur et le premier échangeur de chaleur avant de traverser à nouveau le compresseur, 20 - un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une quatrième boucle traversant successivement le compresseur, le deuxième échangeur de chaleur, le sixième échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur formant un condenseur, le premier détendeur et le premier échangeur de chaleur avant de traverser à 25 nouveau le compresseur. Les troisième et quatrième modes de fonctionnement permettent de réduire le taux d'humidité de l'air entrant dans l'habitacle. Chacun de ces troisième et quatrième modes est par exemple adapté à une gamme particulière de températures de l'air externe, comme cela est mieux décrit 30 après.

3024766 5 Préférentiellement, le circuit de fluide caloporteur comporte des moyens de dérivation aptes à contourner le cinquième échangeur de chaleur de façon à ce que le fluide caloporteur circule, dans ledit deuxième mode de fonctionnement et/ou dans ledit troisième mode de 5 fonctionnement, selon une boucle traversant successivement la pompe, le quatrième échangeur de chaleur et le sixième échangeur de chaleur avant de traverser à nouveau la pompe. Il est ainsi possible de choisir si l'on souhaite ou non évacuer des calories dans l'air extérieur, par l'intermédiaire du cinquième échangeur 10 de chaleur formant un radiateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de fluide frigorigène comporte : - une première portion formant une boucle s'étendant de la sortie du compresseur à l'entrée du compresseur et comportant successivement 15 le deuxième échangeur de chaleur, le deuxième détendeur, le sixième échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur, le premier détendeur, le premier échangeur de chaleur, ladite première portion comportant un premier embranchement situé entre le compresseur et le deuxième échangeur de chaleur, un deuxième embranchement situé entre 20 le deuxième échangeur de chaleur et le second détendeur, un troisième embranchement situé entre le deuxième détendeur et le sixième échangeur de chaleur, un quatrième embranchement situé entre le troisième embranchement et le sixième échangeur de chaleur, un cinquième embranchement situé entre le troisième échangeur de chaleur et une 25 première vanne située en amont du premier détendeur, et un sixième embranchement situé entre le premier échangeur de chaleur et le compresseur, - une deuxième portion s'étendant entre le premier embranchement et le quatrième embranchement, ladite deuxième portion 30 étant équipée d'une deuxième vanne, 3024766 6 - une troisième portion s'étendant entre le deuxième embranchement et le troisième embranchement, ladite troisième portion étant équipée d'une troisième vanne, - une quatrième portion s'étendant entre le cinquième 5 embranchement et le sixième embranchement, ladite quatrième portion étant équipée d'une quatrième vanne, lesdites première, deuxième, troisième et quatrième vannes étant aptes à autoriser ou interdire l'écoulement de fluide frigorigène au travers de la portion correspondante. L'invention concerne également un véhicule automobile, 10 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif du type précité, le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur étant situés dans un canal de circulation d'un flux d'air destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule, de façon à pouvoir échanger de la chaleur avec ledit flux d'air.

15 De plus, le troisième échangeur de chaleur et/ou le cinquième échangeur de chaleur peuvent être aptes à échanger de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule. Enfin, le quatrième échangeur de chaleur peut être apte à échanger de la chaleur avec une source de chaleur du véhicule, 20 directement ou via un fluide caloporteur. Cette source de chaleur peut être notamment le moteur électrique du véhicule. Il est ainsi possible de récupérer les calories générées par la source de chaleur du véhicule.

25 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un circuit pour le 30 conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, selon une première forme de réalisation de l'invention, 3024766 7 - la figure 2 est une vue schématique illustrant un premier mode de fonctionnement du circuit de la figure 1, - la figure 3 est un diagramme de Mollier représentant le premier mode de fonctionnement du circuit de la figure 1, 5 - les figures 4 et 5 sont des vues correspondant respectivement aux figures 2 et 3, illustrant un deuxième mode de fonctionnement du circuit de la figure 1, - la figure 6 est une vue correspondant à la figure 2 et illustrant un troisième mode de fonctionnement du circuit de la figure 1, 10 - la figure 7 est une vue correspondant à la figure 2 et illustrant un quatrième mode de fonctionnement du circuit de la figure 1, - la figure 8 est une vue schématique d'un circuit pour le conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, 15 - la figure 9 est une vue schématique illustrant un premier mode de fonctionnement du circuit de la figure 8, - la figure 10 est une vue schématique illustrant un deuxième mode de fonctionnement du circuit de la figure 8, - la figure 11 est une vue schématique illustrant un troisième 20 mode de fonctionnement du circuit de la figure 8, - la figure 12 est une vue schématique illustrant un quatrième mode de fonctionnement du circuit de la figure 8, - la figure 13 est une vue schématique illustrant un cinquième mode de fonctionnement du circuit de la figure 8.

25 Sur les figures représentant un diagramme de Mollier, les abréviations suivantes sont utilisées : CD signifie condensation, CP signifie compression, E signifie évaporation, D signifie détente, L signifie liquide, Di signifie diphasique, V signifie vapeur. La figure 1 illustre un dispositif de conditionnement thermique 30 selon une première forme de réalisation de l'invention. Ce dispositif comporte un circuit de fluide frigorigène comprenant un premier échangeur 3024766 8 de chaleur 1 formant un évaporateur, un second échangeur de chaleur 2 formant un condenseur, un troisième échangeur de chaleur 3 formant un évaporateur et/ou un condenseur (également appelé évapo-condenseur), un compresseur C, un accumulateur A, un premier détendeur D1, un 5 second détendeur D2, une première vanne V1, une deuxième vanne V2, une troisième vanne V3 et une quatrième vanne V4. On notera que les vannes V1 et V4 peuvent être formées par une unique vanne à trois voies. Plus particulièrement, le circuit de fluide frigorigène comporte une première portion P1 formant une boucle s'étendant de la sortie du 10 compresseur C à l'entrée du compresseur C et comportant successivement le deuxième échangeur de chaleur 2, le deuxième détendeur D2, le troisième échangeur de chaleur 3, la première vanne V1, le premier détendeur D1, le premier échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A. La première portion comporte un premier embranchement E1 15 situé entre le compresseur C et le deuxième échangeur de chaleur 2, un deuxième embranchement E2 situé entre le deuxième échangeur de chaleur 2 et le second détendeur D2, un troisième embranchement E3 situé entre le deuxième détendeur D2 et le troisième échangeur de chaleur 3, un quatrième embranchement E4 situé entre le troisième embranchement E3 20 et le troisième échangeur de chaleur 3, un cinquième embranchement E5 situé entre le troisième échangeur de chaleur 3 et la première vanne V1, et un sixième embranchement E6 situé entre le premier échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A. Le circuit de fluide frigorigène comporte en outre : 25 - une deuxième portion P2 s'étendant entre le premier embranchement El et le quatrième embranchement E4, ladite deuxième portion P2 étant équipée de la deuxième vanne V2, - une troisième portion P3 s'étendant entre le deuxième embranchement E2 et le troisième embranchement E3, ladite troisième 30 portion P3 étant équipée de la troisième vanne V3, et 3024766 9 - une quatrième portion P4 s'étendant entre le cinquième embranchement E5 et le sixième embranchement E6, ladite quatrième portion P4 étant équipée de la quatrième vanne V4. Les vannes V1, V2, V3, V4 sont aptes à autoriser ou interdire 5 l'écoulement de fluide frigorigène au travers de la portion correspondante P1, P2, P3, P4. Le dispositif comporte en outre un circuit de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur 4, un cinquième échangeur de chaleur 5 formant un radiateur et une pompe P apte à faire circuler le 10 fluide caloporteur selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 4 et le cinquième échangeur de chaleur 5 avant de traverser à nouveau la pompe P. Le premier échangeur de chaleur 1 et le deuxième échangeur de chaleur 2 sont situés dans un canal de circulation d'un flux d'air F destiné à 15 déboucher dans l'habitacle du véhicule, de façon à pouvoir échanger de la chaleur avec ledit flux d'air F. Plus particulièrement, ledit canal et les échangeurs 1, 2 appartiennent à une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, également appelée H.V.A.C. (Heating, Ventilation and Air-Conditioning, en anglais).

20 Le troisième échangeur de chaleur 3 et le cinquième échangeur de chaleur 5 sont situés en face avant du véhicule et sont aptes à échanger de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule. Plus particulièrement, le troisième échangeur de chaleur 3 est situé en aval du cinquième échangeur de chaleur 5, dans le sens de circulation du flux d'air.

25 Le quatrième échangeur de chaleur 4 est apte à échanger de la chaleur avec une source de chaleur du véhicule, par exemple un moteur électrique du véhicule, directement ou via un fluide caloporteur, de façon à pouvoir prélever des calories issues des déperditions thermiques de la source de chaleur. La source de chaleur peut également être formée par 30 une électronique de puissance, une batterie, un moteur thermique et/ou un système de refroidissement d'un moteur thermique.

3024766 10 On notera que le troisième échangeur de chaleur 3, le quatrième échangeur de chaleur 4 et le cinquième échangeur de chaleur 5 sont placés à proximité les uns des autres. Un sixième échangeur de chaleur 6 permet d'échanger de la 5 chaleur entre le fluide frigorigène issu de l'embranchement E4 et destiné à traverser le troisième échangeur de chaleur 3 et le fluide caloporteur issu du quatrième échangeur de chaleur 4 et destiné à traverser le cinquième échangeur de chaleur 5. Le sixième échangeur de chaleur de chaleur 6 appartient donc à 10 la fois au circuit de fluide frigorigène (et est situé dans ce circuit entre le quatrième embranchement E4 et le troisième échangeur de chaleur 3) et au circuit de fluide caloporteur (et est situé dans ce circuit entre le quatrième échangeur de chaleur 4 et le cinquième échangeur de chaleur 5).

15 Le véhicule peut être un véhicule hybride, c'est-à-dire fonctionnant à l'aide d'un moteur thermique et/ou d'un moteur électrique, ou un véhicule mû uniquement à l'aide d'un moteur électrique. La figure 2 illustre un premier mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une première boucle traversant 20 successivement le compresseur C, la deuxième vanne V2, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième échangeur de chaleur 3 formant alors un condenseur, la première vanne V1, le premier détendeur Dl, le premier échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C.

25 Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 4, le sixième échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 5 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le premier mode de fonctionnement, les vannes V1 et V2 30 sont ouvertes et les vannes V3 et V4 sont fermées. On notera que, à la figure 2 et aux figures qui suivent, les éléments n'assurant pas de fonction 3024766 11 (c'est-à-dire dans lesquels ne s'écoulent pas de fluide frigorigène ou de fluide caloporteur) ont été représentés en traits pointillés, les éléments fonctionnels (dans lesquels circule du fluide frigorigène ou du fluide caloporteur) ayant été représentés en traits continus.

5 Le cycle thermodynamique correspondant au premier mode de réalisation est illustré sur le diagramme de Mollier de la figure 3. Sur ce diagramme, l'abscisse est formée par l'enthalpie h et l'ordonnée est formée par la pression p du fluide frigorigène. Des points référencés i'1 à i'5 ont été reportés à la fois sur le 10 diagramme de Mollier et sur le circuit de fluide frigorigène illustré à la figure 2 afin de faciliter la compréhension. Les phases du fluide frigorigène (liquide ; diphasique, c'est-à-dire liquide et vapeur ; vapeur) sont également indiquées sur le diagramme, ainsi que les différentes étapes du cycle (évaporation, condensation, compression, détente). Sur ce diagramme et 15 sur les diagrammes de Mollier suivants, le cycle correspondant au mode de fonctionnement concerné du circuit de l'art antérieur a été représenté en traits pointillés, tandis que le cycle correspondant au mode de fonctionnement concerné du circuit selon l'invention a été représenté en traits continus.

20 Le premier mode de fonctionnement permet de refroidir l'air F destiné à l'habitacle (mode dit de climatisation), par l'intermédiaire du premier échangeur de chaleur 1, les calories étant rejetées dans l'air extérieur au niveau du troisième échangeur de chaleur 3. Les calories du fluide frigorigène sont transmises en partie dans 25 le sixième échangeur de chaleur 6, le reste étant évacué dans le troisième échangeur de chaleur 3. Le troisième échangeur de chaleur 3 évacue à la fois les calories fournies par la source de chaleur et la partie absorbée dans le sixième échangeur de chaleur 6. On notera que, en régulant le débit de fluide caloporteur, il est 30 possible d'ajuster la puissance thermique échangée au niveau du sixième échangeur de chaleur 6. Dans ce mode de fonctionnement, le sixième 3024766 12 échangeur de chaleur 6 permet de récupérer au moins une partie des calories générées lors du fonctionnement de la source de chaleur, par l'intermédiaire du quatrième échangeur de chaleur 4. On constate aisément sur le diagramme de Mollier de la figure 3 5 que le travail nécessaire à la phase de compression (de i'1 à i'2) est moins important dans le cas de l'invention que dans le cas de l'art antérieur. En d'autres termes, la puissance électrique nécessaire au fonctionnement du compresseur C est plus faible dans le cas de l'invention. L'invention permet ainsi d'améliorer significativement le coefficient de performance du circuit 10 dans le premier mode de fonctionnement. La figure 4 illustre un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, le second détendeur D2, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième 15 échangeur de chaleur 3 formant alors un évaporateur, la quatrième vanne V4 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 4, le sixième échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 20 5 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le deuxième mode de fonctionnement, les vannes V1, V2 et V3 sont fermées et la vanne V4 est ouverte. Le cycle thermodynamique correspondant au deuxième mode de réalisation est illustré sur le diagramme de Mollier de la figure 5.

25 Comme précédemment, des points référencés i'1 à i'4 ont été reportés à la fois sur le diagramme de Mollier et sur le circuit de fluide frigorigène illustré à la figure 4 afin de faciliter la compréhension. Ce mode de fonctionnement permet de prélever des calories sur l'air externe au véhicule, à l'aide du troisième échangeur de chaleur 3, puis 30 de chauffer l'air débouchant dans l'habitacle, à l'aide du deuxième échangeur de chaleur 2. Le circuit fonctionne alors à la manière d'une 3024766 13 pompe à chaleur. Parallèlement, les calories générées par la source de chaleur peuvent être récupérées par le quatrième échangeur de chaleur 4 puis transférées pour une partie au fluide frigorigène par l'intermédiaire du sixième échangeur de chaleur 6, lesdites calories étant rejetées pour une 5 autre partie dans l'air extérieur à l'aide du cinquième échangeur de chaleur 5. Dans ce mode de fonctionnement, le sixième échangeur de chaleur 6 permet de mieux récupérer les calories à évacuer, par comparaison avec l'art antérieur. Comme précédemment, le travail de 10 compression nécessaire (et donc la puissance du compresseur nécessaire) peut être réduit grâce à l'invention, par comparaison avec l'art antérieur. L'invention permet donc également d'améliorer le coefficient de performance du circuit dans ce deuxième mode de fonctionnement, et d'augmenter la puissance de chauffage du deuxième échangeur de chaleur 15 2 car il est possible de récupérer plus de calories du quatrième échangeur de chaleur 4. Il est aussi possible d'avoir la même puissance de chauffage dans le cinquième échangeur de chaleur 5 en réduisant la puissance absorbée sur l'air, via le troisième échangeur de chaleur 3, en augmentant 20 la puissance absorbée dans le sixième échangeur de chaleur 6. Donc, dans des conditions de givrage du troisième échangeur de chaleur 3, pour des températures négatives, la quantité de givre déposée sur le troisième échangeur de chaleur 3 va diminuer, lorsque la puissance absorbée sur le troisième échangeur de chaleur 3 diminue. Par conséquent, le temps avant 25 givrage du troisième échangeur de chaleur 3 va augmenter. La figure 6 illustre un troisième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une troisième boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, le second détendeur D2, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième 30 échangeur de chaleur 3 formant un évaporateur, la première vanne V1, le 3024766 14 premier détendeur D1, le premier échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 5 4, le sixième échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 5 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le troisième mode de fonctionnement, la vanne V1 est ouverte et les vannes V2, V3 et V4 sont fermées. Le troisième mode de fonctionnement permet de déshumidifier le 10 flux d'air F issu de l'extérieur du véhicule et destiné à déboucher dans l'habitacle. En particulier, ce flux d'air F est d'abord refroidi à l'aide du premier échangeur de chaleur 1, de façon à condenser l'eau contenue dans l'air, puis est chauffé à la température souhaitée à l'aide du deuxième échangeur de chaleur 2, avant de déboucher dans l'habitacle.

15 Dans cette forme de réalisation, le sixième échangeur de chaleur 6 permet d'expulser une partie des calories issues du fluide frigorigène vers l'extérieur, par l'intermédiaire du cinquième échangeur de chaleur 5. Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une première gamme de températures de l'air extérieur, par exemple à de l'air 20 extérieur inférieur à 12°C. La figure 7 illustre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une quatrième boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, la troisième vanne V3, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième 25 échangeur de chaleur 3 formant un condenseur, la première vanne V1, le premier détendeur D1, le premier échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 30 4, le sixième échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 5 avant de traverser à nouveau la pompe P.

3024766 15 Dans le quatrième mode de fonctionnement, les vannes V1 et V3 sont ouvertes et les vannes V2 et V4 sont fermées. Le quatrième mode de fonctionnement permet de déshumidifier le flux d'air F issu de l'extérieur du véhicule et destiné à déboucher dans 5 l'habitacle. Dans cette forme de réalisation, le sixième échangeur de chaleur 6 permet d'expulser une partie des calories issues du fluide frigorigène vers l'extérieur, par l'intermédiaire du cinquième échangeur de chaleur 5. Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une 10 seconde gamme de températures de l'air extérieur, par exemple à de l'air extérieur supérieur à 12°C. La figure 8 illustre un dispositif de conditionnement thermique selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, qui se différencie du circuit présenté en référence à la figure 1 en ce qu'il comporte une 15 cinquième vanne V5 comportant trois voies, située entre le cinquième échangeur de chaleur 5 et le sixième échangeur de chaleur 6, un embranchement E7 situé entre le cinquième échangeur de chaleur 5 et la pompe P, une sixième portion P6 reliant une première voie de la vanne V5 et l'embranchement E7, les deuxième et troisième voies de la vanne V5 20 étant reliées respectivement au cinquième échangeur de chaleur 5 et au sixième échangeur de chaleur 6. On notera que la vanne V5 peut être formée de deux vannes à deux voies. La sixième portion P6 forme ainsi une portion de dérivation apte 25 à contourner le cinquième échangeur de chaleur 5. La figure 9 illustre un premier mode de fonctionnement du circuit de la figure 8, dans lequel la première voie de la vanne V5 est fermée et dans lequel les deuxième et troisième voies de la vanne V5 sont ouvertes. Dans ce mode de fonctionnement, la portion P6 est rendue inopérante. Ce 30 mode de fonctionnement est donc identique à celui présenté en référence aux figures 2 et 3.

3024766 16 La figure 10 illustre un deuxième mode de fonctionnement du circuit de la figure 8 dans lequel le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, le second détendeur D2, le sixième 5 échangeur de chaleur 6, le troisième échangeur de chaleur 3 formant alors un évaporateur, la quatrième vanne V4 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 10 4 et le sixième échangeur de chaleur 6 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le deuxième mode de fonctionnement, les vannes V1, V2 et V3 sont fermées et la vanne V4 est ouverte. En outre, la seconde voie de la vanne V5 est fermée et les première et troisième voies de la vanne V5 15 sont ouvertes, de sorte que le fluide caloporteur contourne le cinquième échangeur de chaleur 5. Comme précédemment, ce mode de fonctionnement permet de prélever des calories sur l'air externe au véhicule, à l'aide du troisième échangeur de chaleur 3, puis de chauffer l'air débouchant dans l'habitacle, 20 à l'aide du deuxième échangeur de chaleur 2. Le circuit fonctionne alors à la manière d'une pompe à chaleur. Parallèlement, la totalité (ou la quasi-totalité) des calories issues de la source de chaleur peuvent être prélevées par le quatrième échangeur de chaleur 4 puis transférées au fluide frigorigène à l'aide du sixième échangeur de chaleur 6.

25 La figure 11 illustre un troisième mode de fonctionnement du circuit de la figure 8 dans lequel le fluide frigorigène circule selon une troisième boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, le second détendeur D2, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième échangeur de chaleur 3 formant un évaporateur, la 30 première vanne V1, le premier détendeur D1, le premier échangeur de 3024766 17 chaleur 1 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 5 4 et le sixième échangeur de chaleur 6 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le troisième mode de fonctionnement, la vanne V1 est ouverte et les vannes V2, V3 et V4 sont fermées. En outre, la seconde voie de la vanne V5 est fermée et les première et troisième voies de la vanne 10 V5 sont ouvertes, de sorte que le fluide caloporteur contourne le cinquième échangeur de chaleur 5. Le troisième mode de fonctionnement permet de déshumidifier le flux d'air F issu de l'extérieur du véhicule et destiné à déboucher dans l'habitacle. Parallèlement, la totalité (ou la quasi-totalité) des calories issues 15 de la source de chaleur peuvent être prélevées par le quatrième échangeur de chaleur 4 puis transférées au fluide frigorigène à l'aide du sixième échangeur de chaleur 6. Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une première gamme de températures de l'air extérieur, par exemple à de l'air 20 inférieur à 8°C. La figure 12 illustre un quatrième mode de fonctionnement du circuit de la figure 8 dans lequel le fluide frigorigène circule selon la troisième boucle, à savoir la boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, le second détendeur 25 D2, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième échangeur de chaleur 3 formant un évaporateur, la première vanne V1, le premier détendeur D1, le premier échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle 30 traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 3024766 18 4, le sixième échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 5 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le quatrième mode de fonctionnement, la vanne V1 est ouverte et les vannes V2, V3 et V4 sont fermées. En outre, la première voie 5 de la vanne V5 est fermée et les deuxième et troisième voies de la vanne V5 sont ouvertes, la portion P6 étant donc rendue inopérante. Le quatrième mode de fonctionnement permet de déshumidifier le flux d'air F issu de l'extérieur du véhicule et destiné à déboucher dans l'habitacle. Parallèlement, une partie des calories est évacuée vers 10 l'extérieur par le cinquième échangeur de chaleur 5. Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une deuxième gamme de températures de l'air extérieur, par exemple à de l'air compris entre 8 et 12°C. La figure 13 illustre un cinquième mode de fonctionnement du 15 circuit de la figure 8 dans lequel le fluide frigorigène circule selon une quatrième boucle traversant successivement le compresseur C, le deuxième échangeur de chaleur 2, la troisième vanne V3, le sixième échangeur de chaleur 6, le troisième échangeur de chaleur 3 formant un condenseur, la première vanne V1, le premier détendeur D1, le premier 20 échangeur de chaleur 1 et l'accumulateur A avant de traverser à nouveau le compresseur C. Parallèlement, le fluide caloporteur circule selon une boucle traversant successivement la pompe P, le quatrième échangeur de chaleur 4, le sixième échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 25 5 avant de traverser à nouveau la pompe P. Dans le cinquième mode de fonctionnement, les vannes V1 et V3 sont ouvertes et les vannes V2 et V4 sont fermées. En outre, la première voie de la vanne V5 est fermée et les deuxième et troisième voies de la vanne V5 sont ouvertes.

30 Le cinquième mode de fonctionnement permet de déshumidifier le flux d'air F issu de l'extérieur du véhicule et destiné à déboucher dans 3024766 19 l'habitacle. Parallèlement, une partie des calories est évacuée vers l'extérieur par le cinquième échangeur de chaleur 5. Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une troisième gamme de températures de l'air extérieur, par exemple à de l'air supérieur à 12°C.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de conditionnement thermique, en particulier pour le 5 conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, comportant : un circuit de fluide frigorigène qui comprend des moyens (V1, V2, V3, V4) aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon au moins les modes de fonctionnement suivants : 10 - un premier mode de fonctionnement permettant de prélever des calories d'un flux d'air destiné à circuler dans un volume tel que l'habitacle d'un véhicule automobile ; - un deuxième mode de fonctionnement permettant de transférer des calories vers un flux d'air destiné à circuler dans un volume 15 tel que l'habitacle d'un véhicule automobile ; le dispositif comportant en outre un circuit de fluide caloporteur comportant un échangeur de chaleur (4) apte à récupérer des calories issues d'une source de chaleur du véhicule, un autre échangeur (5) formant un radiateur, une pompe (P), et des moyens aptes à faire 20 circuler le fluide caloporteur selon une boucle traversant au moins successivement la pompe (P), l'échangeur de chaleur (4) et l'autre échangeur de chaleur (5) avant de traverser à nouveau la pompe (P), caractérisé en ce que le dispositif comporte un échangeur de chaleur (6) apte à échanger des calories entre le fluide frigorigène et le 25 fluide caloporteur issu de l'échangeur de chaleur (4) apte à récupérer des calories issues d'une source de chaleur, et destiné à traverser l'échangeur de chaleur (5) formant un radiateur.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit 30 de fluide frigorigène comprend un premier échangeur de chaleur (1) formant un évaporateur, un second échangeur de chaleur (2) formant un 3024766 21 condenseur, un troisième échangeur de chaleur (3) formant un évaporateur et/ou un condenseur, un compresseur (C), un premier détendeur (D1), un second détendeur (D2).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sixième échangeur de chaleur (6) est apte à échanger des calories entre le fluide frigorigène en provenance du second détendeur (D2) et destiné à traverser le troisième échangeur de chaleur (3) et le fluide caloporteur en provenance du quatrième échangeur de chaleur (4) apte à récupérer des calories issues d'une source de chaleur et destiné à traverser le cinquième échangeur de chaleur (5) formant un radiateur.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte un accumulateur (A) situé entre le premier échangeur de chaleur (1) et le compresseur (C).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens (V1, V2, V3, V4) sont aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon au moins les modes de fonctionnement suivants : - un premier mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une première boucle traversant au moins successivement le compresseur (C), le troisième échangeur de chaleur (3) formant alors un condenseur, le premier détendeur (D1), le premier échangeur de chaleur (1) avant de traverser à nouveau le compresseur (C), - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant au moins successivement le compresseur (C), le deuxième échangeur de chaleur (2), le second détendeur (D2) et le troisième échangeur de chaleur (3) formant alors un évaporateur, avant de traverser à nouveau le compresseur (C). 3024766 22
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le circuit de fluide frigorigène est également apte à faire circuler le fluide frigorigène selon l'un au moins des modes fonctionnement suivants : - un troisième mode de fonctionnement dans lequel le fluide 5 frigorigène circule selon une troisième boucle traversant successivement le compresseur (C), le deuxième échangeur de chaleur (2), le second détendeur (D2), le sixième échangeur de chaleur (6), le troisième échangeur de chaleur (3) formant un évaporateur, le premier détendeur (D1) et le premier échangeur de chaleur (1) avant de traverser à nouveau 10 le compresseur (C), - un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une quatrième boucle traversant successivement le compresseur (C), le deuxième échangeur de chaleur (2), le sixième échangeur de chaleur (6), le troisième échangeur de chaleur (3) formant un 15 condenseur, le premier détendeur (D1) et le premier échangeur de chaleur (1) avant de traverser à nouveau le compresseur (C).
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le circuit de fluide caloporteur comporte des moyens de dérivation (V5) 20 aptes à contourner le cinquième échangeur de chaleur (5) de façon à ce que le fluide caloporteur circule, dans ledit deuxième mode de fonctionnement et/ou dans ledit troisième mode de fonctionnement, selon une boucle traversant successivement la pompe (P), le quatrième échangeur de chaleur (4) et le sixième échangeur de chaleur (6) avant de 25 traverser à nouveau la pompe (P).
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le circuit de fluide frigorigène comporte : - une première portion (P1) formant une boucle s'étendant de la 30 sortie du compresseur (C) à l'entrée du compresseur (C) et comportant successivement le deuxième échangeur de chaleur (2), le deuxième 3024766 23 détendeur (D2), le sixième échangeur de chaleur (6), le troisième échangeur de chaleur (3), le premier détendeur (D1), le premier échangeur de chaleur (1), ladite première portion (P1) comportant un premier embranchement (El ) situé entre le compresseur (C) et le deuxième 5 échangeur de chaleur (2), un deuxième embranchement (E2) situé entre le deuxième échangeur de chaleur (2) et le second détendeur (D2), un troisième embranchement (E3) situé entre le deuxième détendeur (D2) et le sixième échangeur de chaleur (6), un quatrième embranchement (E4) situé entre le troisième embranchement (E3) et le sixième échangeur de chaleur 10 (6), un cinquième embranchement (E5) situé entre le troisième échangeur de chaleur (3) et une première vanne (V1) située en amont du premier détendeur (D1), et un sixième embranchement (E6) situé entre le premier échangeur de chaleur (1) et le compresseur (C), - une deuxième portion (P2) s'étendant entre le premier 15 embranchement (E1 ) et le quatrième embranchement (E4), ladite deuxième portion (P2) étant équipée d'une deuxième vanne (V2), - une troisième portion (P3) s'étendant entre le deuxième embranchement (E2) et le troisième embranchement (E3), ladite troisième portion (P3) étant équipée d'une troisième vanne (V3), 20 - une quatrième portion (P4) s'étendant entre le cinquième embranchement (E5) et le sixième embranchement (E6), ladite quatrième portion (P4) étant équipée d'une quatrième vanne (V4), lesdites première, deuxième, troisième et quatrième vannes (V1, V2, V3, V4) étant aptes à autoriser ou interdire l'écoulement de fluide 25 frigorigène au travers de la portion correspondante (P1, P2, P3, P4).
9. 9. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, le premier échangeur de chaleur (1) et le deuxième échangeur de chaleur (2) étant situés dans un canal de 30 circulation d'un flux d'air (F) destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule, de façon à pouvoir échanger de la chaleur avec ledit flux d'air (F). 3024766 24
10. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que le troisième échangeur de chaleur (3) et/ou le cinquième échangeur de chaleur (5) sont aptes à échanger de la chaleur avec de l'air extérieur au 5 véhicule.
11. 11. Véhicule selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le quatrième échangeur de chaleur (4) est apte à échanger de la chaleur avec une source de chaleur du véhicule directement ou via un fluide caloporteur. 10