WO2003071202A1 - Séparateur liquide/vapeur dans une boucle de climatisation - Google Patents

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WO2003071202A1
WO2003071202A1 PCT/FR2003/000417 FR0300417W WO03071202A1 WO 2003071202 A1 WO2003071202 A1 WO 2003071202A1 FR 0300417 W FR0300417 W FR 0300417W WO 03071202 A1 WO03071202 A1 WO 03071202A1
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phase separator
compressor
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Guy Montaille
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Valeo Climatisation SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements

Definitions

  • the invention relates to a coolant loop, in particular for an air conditioning installation for the passenger compartment of a vehicle, comprising a compressor capable of raising the pressure of the fluid to the gaseous state, a condenser capable of condensing the fluid compressed by the compressor, a means of expansion capable of lowering the pressure of the condensed fluid, and an evaporator capable of passing the expanded fluid from the liquid state to the gaseous state before its return to the compressor, as well as a phase separator for avoid the entry of fluid in the liquid state into the compressor.
  • phase separator is a complex, costly and bulky component, at the same time ensuring the functions of reservoir to absorb variations in the volume of fluid in the loop, and of filter.
  • the object of the invention is to achieve phase separation by simple and economical means, and taking up little space, lack of space being a frequent constraint in automobile construction.
  • the invention relates in particular to a loop of the kind defined in the introduction, and provides that in the phase separator, placed in the evaporator or after it, the fluid circulates in a substantially horizontal longitudinal direction and meets with disturbing elements capable of intercepting the liquid droplets possibly contained in the fluid so as to gather them on a collecting wall, only the fluid in the gaseous state being returned to the compressor.
  • Said collector wall is a substantially cylindrical wall with a substantially horizontal axis defining the interior volume of the phase separator.
  • the disturbing elements are formed or attached projecting from said substantially cylindrical wall.
  • the disturbing elements include a deflecting wall physically separated from the collecting wall and suitable for projecting said droplets against the latter.
  • the phase separator comprises a bent tube having a first branch oriented in said longitudinal direction and at least a second branch oriented transversely to said longitudinal direction, the fluid flowing in the bent tube from the first branch to the second branch and said deflecting wall being formed by the wall of the bent tube at the junction of said branches.
  • the outlet of the second branch is located in the immediate vicinity of the collecting wall.
  • the bent tube has at least two second branches, the second branches being arranged divergently around the axis of the first branch.
  • deflecting wall is formed by a helically twisted strip.
  • deflecting wall is formed by at least one fin extending radially from an axial core substantially over the entire perimeter thereof.
  • the deflecting wall comprises at least one fin wound in a helix.
  • the deflecting wall comprises a multiplicity of fins arranged along a helix.
  • the deflecting wall comprises a multiplicity of fins arranged in staggered rows.
  • edges of the helically twisted strip or fins have cutouts.
  • - Said cylindrical wall has a circular section of diameter equal to or greater than the width of the strip or the outside diameter of the fins.
  • - Means are provided for collecting oil collecting in the phase separator and returning it to the compressor.
  • the phase separator is a component interposed between the outlet of the evaporator and the inlet of the compressor.
  • the phase separator is housed in an outlet space of the evaporator.
  • the loop includes a reservoir capable of absorbing variations in the volume of the fluid.
  • the tank is integrated into the condenser, the latter comprising a sub-cooling zone downstream of the tank.
  • the regulator is in the form of a calibrated orifice.
  • the invention also relates to an independent phase separator, and an evaporator comprising a phase separator housed in an outlet space, usable in a loop as defined above.
  • Figure 1 is a diagram of a coolant loop according to the invention for a vehicle air conditioning installation.
  • FIG. 2 is a schematic view in longitudinal section of a phase separator usable in the circuit of FIG. 1.
  • Figure 3 is a sectional view along line III-III of Figure 2.
  • Figures 4 and 5. are views similar to Figure 3, relating to variants.
  • Figures 6 and 7 are views similar to Figures 2 and 3 respectively, relating to another variant.
  • Figures 8, 10, 12, 14, 15, 17, 18 and 20 are partial views in longitudinal section of separators. of phases according to the invention.
  • FIGs 9, 11 and 13 are end views of inserts belonging to the phase separators of Figures 8, 10 and 12 respectively.
  • Figures 16 and 19 are cross-sectional views of the phase separators of Figures 14 and 18 respectively.
  • Figure 21 is a schematic longitudinal sectional view of an evaporator according to the invention.
  • the loop shown schematically in Figure 1, designated by the reference 1, conventionally comprises a compressor 2, a condenser 3, a regulator 4 and an evaporator 5.
  • the evaporator 5 is intended to extract heat of an air flow to transfer it to the fluid circulating in the loop
  • the condenser 3 is intended to extract this heat, as well as that produced by the compression of the fluid in the compressor 2, to transfer it to the external atmosphere to the vehicle.
  • the loop 1 also includes a phase separator 6 according to the invention, disposed between the outlet of the evaporator 5 and the inlet of the compressor 2.
  • the phase separator comprises a cylindrical housing of revolution 10, oriented horizontally, bounded by a cylindrical side wall 11 and two end walls 12 and 13.
  • the end wall 12 is crossed in a sealed manner by a branch 14, extending horizontally along the axis of the housing 10, of a T-shaped tube, which is completed by a transverse branch 15 open at its two ends which are very close to the wall 11.
  • the end of the branch 14 opposite the branch 15 is connected to the outlet of the evaporator 5, while an outlet pipe 16 starting from the wall 13 is connected to the inlet of the compressor 2.
  • the fluid coming from the evaporator circulates in the branch 14 in the direction of the branch 15.
  • the wall of the branch 15 oriented transversely.
  • the liquid droplets which it can contain are then projected against the wall 11 by the open ends of the branch 15.
  • At least part of the droplets is vaporized following the impacts against the wall of the branch 15 and against the wall 11
  • the possible residue collects along the lower generatrix of the wall 11 to be vaporized later, while the fluid in the gaseous state leaves the housing 10 through the pipe 16 to be conveyed to the inlet of the compressor 2.
  • a thin oil return pipe 17 which passes inside the pipe 16 and opens into the housing 10 just above the lower generator of the wall 11.
  • This tubing is used to collect the particles of lubricating oil mixed with the coolant in the compressor, which are separated from the gaseous fluid at the same time as the droplets of liquid coolant, so as to bring this oil to the compressor.
  • Such an oil return pipe although not shown, is advantageously also provided in the examples of FIGS. 8 to 21.
  • the fluid circulation tube comprises, instead of a single diametrical branch (or of two opposite radial branches) 15, three radial branches 20 arranged in a star, at a mutual angular spacing of 120 ° .
  • the tube has four radial branches (or two diametrical branches) 21 arranged in a cross, that is to say mutually perpendicular.
  • these examples are not limiting as to the number and the arrangement of the transverse branches of the tube.
  • the transverse branches are not necessarily oriented perpendicular to the axis of the housing and can be inclined.
  • FIGS. 6 and 7 differs from that of FIGS. 2 and 3 in that the open ends of the transverse branch 22 are flared. Of course, this feature can be adopted regardless of the number and arrangement of the transverse branches.
  • the phase separators shown in Figures 8 to 13 also have a cylindrical housing having a side wall 25 and two end walls not shown, which are respectively provided with an inlet opening and an outlet opening for the fluid.
  • a cylindrical core of revolution 26 is disposed inside the housing, coaxial therewith, and defines with the wall 25 an annular space 27 for the circulation of the fluid.
  • the core 26 can be a hollow sheet metal body provided with at least one transverse partition preventing the fluid from circulating inside the core.
  • a fin 28 integral with the core extends radially from the latter up to contact with the wall 25 or in the immediate vicinity thereof.
  • the shape of the fin 28 is that generated by a straight line segment oriented radially whose origin moves along a propeller 29 traced on the core.
  • Figure 9 shows perforations 30 formed in the fin 28 and distributed around the axis of the core.
  • the fin 28 forms an obstacle to the longitudinal circulation of the fluid, and projects any droplets against the wall 25.
  • the perforations 30 amplify the turbulent nature of the circulation of the fluid.
  • the helical fin 28 is replaced by a multiplicity of fins 35 extending radially from locations located on the core 26 along a propeller 36.
  • the fins 35 are substantially contiguous along the propeller and can even partially overlap.
  • fins 40 extend radially from the core 26 and are contained in several planes perpendicular to the axis of the core. Several fins 40 are arranged in the same plane, and the fins contained in consecutive planes are angularly offset, forming a staggered arrangement. In the example illustrated, each plane contains four fins arranged in a cross, and the fins of two neighboring planes are mutually offset by 30 °, so that the fins present in. together twelve different orientations around the axis and as a whole occupy the majority of the cross section of the annular volume 27.
  • Figures 14 to 20 illustrate examples in which all or almost all of the interior volume of the phase separator is open to the circulation of the fluid.
  • the housing of which only the cylindrical wall 40 is partially represented, exclusively contains a strip 41 whose width corresponds to the internal diameter of the wall 40.
  • This strip is twisted in a helix, this is that is to say that its shape is that generated by a diameter of the wall 40, each end of which moves along a helix traced on the wall.
  • Perforations 42 are arranged through the strip 41, half-width thereof, and distributed over its length.
  • the strip 41 and the perforations 42 play the same role as the fins and the perforations of the examples in FIGS. 8 to 13.
  • the perforations 42 are replaced by notches 43 formed on the edges of the strip and distributed along the latter.
  • FIG. 17 illustrates another variant in which the diametrical strip is replaced by a strip 50 whose width is substantially less than the inside diameter of the cylindrical wall 51 of the housing.
  • the median axis of the strip 50 is arranged in a helix. This strip can be fixed in places to the wall 51, for example by welds.
  • perforations such as 30 or 42 or notches such as 43 may be provided in the fins of Figures 10 to 13 or in the strip of Figure 17.
  • the perforations 30 of Figure 9 may be deleted or replaced with notches.
  • the phase separator housing contains no insert, only irregularities in its wall acting to intercept the droplets.
  • these irregularities are constituted by helical ribs 60 formed on the cylindrical wall 61.
  • Figure 21 illustrates an evaporator according to the invention.
  • This evaporator 80 essentially consists of a stack of corrugated plates and spacers as described for example in FR 2 747 462 A, to which reference may be made for more details on the structure of this stack.
  • the plates are mutually aligned in a longitudinal direction (from left to right of the figure), and have two manifolds 81, 82 mutually juxtaposed in a lateral direction (from top to bottom), each formed by alignment, in the direction longitudinal, inlet or outlet chambers 83 belonging respectively to the different plates 84.
  • the manifolds are subdivided as a whole into connecting pipes, the connecting pipes which belong to the same manifold succeeding one another in the longitudinal direction and do not not communicating directly with each other, while in each connecting pipe the inlet or outlet chambers communicate with each other by openings 85 formed in the walls of the plates, the plates defining a path for the first fluid between an upstream connecting pipe 86 and a downstream link pipe 87, passing alternately from a link pipe one belonging to one of the manifolds to a connecting pipe belonging to the other manifold, via U-shaped paths each of which connects the inlet and outlet chambers of the same plate.
  • the upstream connection pipe, via a longitudinal tube 88, and the downstream connection pipe are connected to inlet and outlet passages 89, 90 provided at the same end 91 of the stack.
  • a disturbing element such as those described above is housed in the connecting pipe downstream 87, in this case a strip 92 twisted in a helix as described with reference to FIGS. 14 to 16.
  • phase separator according to the invention can be incorporated into an evaporator of a different type from that illustrated.
  • the other described forms of phase separators can be incorporated into an evaporator.
  • phase separator according to the invention does not play the role of a fluid reservoir, it is advantageous to use a condenser comprising such an integrated reservoir and a sub-cooling zone.
  • the invention advantageously applies to a coolant loop in which the expansion of the fluid is ensured by a calibrated orifice or by a thermostatic expansion valve.

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Abstract

La boucle comprend, entre l'évaporateur et le compresseur, un séparateur de phases, dans lequel le fluide circule dans une direction longitudinale sensiblement horizontale et rencontre des éléments perturbateurs (15) propres à intercepter les gouttelettes liquides éventuellement contenues dans le fluide de maniíre à les rassembler sur une paroi collectrice (11), seul le fluide à l'état gazeux étant ramené au compresseur. Application à la climatisation de l'habitacle des véhicules.

Description

Séparateur liquide/vapeur dans une boucle de climatisation
L'invention concerne une boucle de fluide réfrigérant, notamment pour une installation de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant un compresseur propre à élever la pression du fluide à l'état gazeux, un condenseur propre à condenser le fluide comprimé par le compresseur, un moyen de détente propre à abaisser la pression du fluide condensé, et un évaporateur propre à faire passer le fluide détendu de l'état liquide à l'état gazeux avant son retour au compresseur, ainsi qu'un séparateur de phases pour éviter l'entrée de fluide à l'état liquide dans le compresseur.
On connaît de telles boucles dans lesquelles le séparateur de phases est un composant complexe, co teux et volumineux, assurant en même temps les fonctions de réservoir pour absorber les variations de volume de fluide dans la boucle, et de filtre.
Le but de l'invention est de réaliser la séparation des phases par des moyens simples et économiques, et prenant peu de place, le manque de place étant une contrainte fréquente dans la construction automobile.
L'invention vise notamment une boucle du genre défini en introduction, et prévoit que dans le séparateur de phases, disposé dans 1 'évaporateur ou après celui-ci, le fluide circule dans une direction longitudinale sensiblement horizontale et rencontre des éléments perturbateurs propres à intercepter les gouttelettes liquides éventuellement contenues dans le fluide de manière à les rassembler sur une paroi collectrice, seul le fluide à l'état gazeux étant ramené au compresseur.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après: - Ladite paroi collectrice est une paroi sensiblement cylindrique d'axe sensiblement horizontal délimitant le volume intérieur du séparateur de phases.
- Les éléments perturbateurs sont formés ou rapportés en saillie sur ladite paroi sensiblement cylindrique.
- Les éléments perturbateurs comprennent une paroi déflec- trice physiquement séparée de la paroi collectrice et propre à projeter lesdites gouttelettes contre celle-ci.
- Le séparateur de phases comprend un tube coudé possédant une première branche orientée dans ladite direction longitudinale et au moins une seconde branche orientée transversale- ment à ladite direction longitudinale, le fluide circulant dans le tube coudé de la première branche à la seconde branche et ladite paroi déflectrice étant formée par la paroi du tube coudé à la jonction desdites branches.
- La sortie de la seconde branche est située au voisinage immédiat de la paroi collectrice.
-.La sortie de la seconde branche est évasée.
- Le tube coudé possède au moins deux secondes branches, les secondes branches étant disposées de manière divergente autour de l'axe de la première branche.
- Ladite paroi déflectrice est formée par une bande tordue en hélice.
- Ladite paroi déflectrice est formée par au moins une ailette s 'étendant radialement à partir d'un noyau axial sensiblement sur tout le périmètre de celui-ci.
- La paroi déflectrice comprend au moins une ailette enroulée en hélice. - La paroi déflectrice comprend une multiplicité d'ailettes disposées le long d'une hélice.
- La paroi déflectrice comprend une multiplicité d'ailettes disposées en quinconce.
- La bande tordue en hélice ou les ailettes sont perforées.
- Les bords de la bande tordue en hélice ou des ailettes présentent des découpes.
- Ladite paroi cylindrique a une section circulaire de diamètre égal ou supérieur à la largeur de la bande ou au diamètre extérieur des ailettes.
- Des moyens sont prévus pour recueillir de l'huile se rassemblant dans le séparateur de phases et la retourner au compresseur.
- Le séparateur de phases est un composant interposé entre la sortie de 1 'évaporateur et l'entrée du compresseur.
- Le séparateur de phases est logé dans un espace de sortie de 1 'évaporateur.
- La boucle comprend un réservoir propre à absorber les variations de volume du fluide.
- Le réservoir est intégré au condenseur, celui-ci comportant une zone de sous-refroidissement en aval du réservoir.
- Le détendeur est sous la forme d'un orifice calibré.
L'invention a également pour objet un séparateur de phases indépendant, et un évaporateur comprenant un séparateur de phases logé dans un espace de sortie, utilisables dans une boucle telle que définie ci-dessus. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est un schéma d'une boucle de fluide réfrigérant selon l'invention pour une installation de climatisation de véhicule.
La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un séparateur de phases utilisable dans le circuit de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2.
Les figures 4 et 5. sont des vues analogues à la figure 3, relatives à des variantes.
Les figures 6 et 7 sont des vues analogues aux figures 2 et 3 respectivement, relatives à une autre variante.
Les figures 8, 10, 12, 14, 15, 17, 18 et 20 sont des vues partielles en coupe longitudinale de séparateurs . de phases selon l'invention.
Les figures 9, 11 et 13 sont des vues en bout d'inserts appartenant aux séparateurs de phases des figures 8, 10 et 12 respectivemen .
Les figures 16 et 19 sont des vues en coupe transversale des séparateurs de phases des figures 14 et 18 respectivement.
La figure 21 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un évaporateur selon l'invention.
La boucle représentée schématiquement sur la figure 1, désignée par la référence 1, comprend de manière classique un compresseur 2, un condenseur 3, un détendeur 4 et un évaporateur 5. L'évaporateur 5 est destiné à extraire de la chaleur d'un flux d'air pour la transférer au fluide circulant dans la boucle, et le condenseur 3 est destiné à extraire cette chaleur, ainsi que celle produite par la compression du fluide dans le compresseur 2, pour la transférer à l'atmosphère extérieure au véhicule.
La boucle 1 comprend également un séparateur de phases 6 selon l'invention, disposé entre la sortie de 1 ' évaporateur 5 et l'entrée du compresseur 2.
Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, le séparateur de phases comprend un boîtier cylindrique de révolution 10, orienté horizontalement, limité par une paroi latérale cylindrique 11 et deux parois d'extrémités 12 et 13. La paroi d'extrémité 12 est traversée de manière étanche par une branche 14, s 'étendant horizontalement selon l'axe du boîtier 10, d'un tube en forme de T, lequel est complété par une branche transversale 15 ouverte à ses deux extrémités qui sont très proches de la paroi 11. L'extrémité de la branche 14 opposée à la branche 15 est raccordée à la sortie de 1 'évaporateur 5, tandis qu'une tubulure de sortie 16 partant de la paroi 13 est raccordée à l'entrée du compresseur 2.
Lors du fonctionnement de la boucle, le fluide provenant de l'évaporateur circule dans la branche 14 en direction de la branche 15. Parvenu à l'extrémité aval de la branche 14, il frappe la paroi de la branche 15 orientée transversalement. Les gouttelettes de liquide qu'il peut contenir sont ensuite projetées contre la paroi 11 par les extrémités ouvertes de la branche 15. Une partie au moins des gouttelettes est vaporisée à la suite des impacts contre la paroi de la branche 15 et contre la paroi 11. Le reliquat éventuel se rassemble le long de la génératrice inférieure de la paroi 11 pour être vaporisé ultérieurement, tandis que le fluide à l'état gazeux quitte le boîtier 10 par la tubulure 16 pour être acheminé à l'entrée du compresseur 2. On voit également sur la figure 2 une fine tubulure de retour d'huile 17 qui passe à l'intérieur de la tubulure 16 et débouche dans le boîtier 10 juste au-dessus de la génératrice inférieure de la paroi 11. Cette tubulure sert à recueillir les particules d'huile de lubrification mélangées au fluide réfrigérant dans le compresseur, qui sont séparées du fluide gazeux en même temps que les gouttelettes de fluide réfrigérant liquide, de manière à ramener cette huile au compresseur. Une telle tubulure de retour d'huile, bien que non représentée, est avantageusement prévue également dans les exemples des figures 8 à 21.
Dans la variante de la figure 4, le tube de circulation du fluide comporte, au lieu d'une branche diamétrale unique (ou de deux branches radiales opposées) 15, trois branches radiales 20 disposées en étoile, à un écartement angulaire mutuel de 120°. De même, dans la variante de la figure 5, le tube comporte quatre branches radiales (ou deux branches diamétrales) 21 disposées en croix, c'est-à-dire mutuellement perpendiculaires. Bien entendu, ces exemples ne sont pas limitatifs quant au nombre et à la disposition des branches transversales du tube. En particulier, il est possible de prévoir une branche radiale unique reliée à la branche longitudinale par un coude. La ou les branches transversales ne sont pas nécessairement orientées perpendiculairement à l'axe du boîtier et peuvent être inclinées.
L'exemple illustré aux figures 6 et 7 diffèrent de celui des figures 2 et 3 en ce que les extrémités ouvertes de la branche transversale 22 sont évasées. Bien entendu, cette particularité peut être adoptée quels que soient le nombre et la disposition des branches transversales.
Les séparateurs de phases représentés sur les figures 8 à 13 possèdent eux aussi un boîtier cylindrique comportant une paroi latérale 25 et deux parois d'extrémité non représentées, qui sont munies respectivement d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie pour le fluide. Un noyau cylindrique de révolution 26 est disposé à l'intérieur du boîtier, coaxialement à celui-ci, et délimite avec la paroi 25 un espace annulaire 27 pour la circulation du fluide. Le noyau 26 peut être un corps creux en tôle muni d'au moins une cloison transversale empêchant le fluide de circuler à l'intérieur du noyau. Dans l'exemple des figures 8 et 9, une ailette 28 solidaire du noyau s'étend radialement à partir de celui-ci jusqu'au contact de la paroi 25 ou au voisinage immédiat de celle-ci. Comme on le voit sur la figure 8, la forme de l'ailette 28 est celle engendrée par un segment de droite orienté radialement dont l'origine se déplace le long d'une hélice 29 tracée sur le noyau. La figure 9 montre des perforations 30 ménagées dans l'ailette 28 et réparties autour de l'axe du noyau.
L'ailette 28 forme un obstacle à la circulation longitudinale du fluide, et projette les gouttelettes éventuelles contre la paroi 25. Les perforations 30 amplifient le caractère turbulent de la circulation du fluide.
Dans l'exemple des figures 10 et 11, l'ailette hélicoïdale 28 est remplacée par une multiplicité d'ailettes 35 s 'étendant radialement à partir d'emplacements situés sur le noyau 26 le long d'une hélice 36. Les ailettes 35 sont sensiblement jointives le long de l'hélice et peuvent même se recouvrir partiellement.
Dans l'exemple des figures 12 et 13, des ailettes 40 s'éten- dent radialement à partir du noyau 26 et sont contenues dans plusieurs plans perpendiculaires à l'axe du noyau. Plusieurs ailettes 40 sont disposées dans un même plan, et les ailettes contenues dans des plans consécutifs sont décalées angulaire- ment, formant une disposition en quinconce. Dans l'exemple illustré, chaque plan contient quatre ailettes disposées en croix, et les ailettes de deux plans voisins sont mutuellement décalées de 30°, de sorte que les ailettes présentent dans . leur ensemble douze orientations différentes autour de l'axe et occupent dans leur ensemble la majorité de la section transversale du volume annulaire 27.
Les figures 14 à 20 illustrent des exemples dans lesquels la totalité ou la quasi totalité du volume intérieur du séparateur de phases est ouverte à la circulation du fluide. Dans l'exemple des figures 14 et 16, le boîtier, dont seule la paroi cylindrique 40 est partiellement représentée, contient exclusivement une bande 41 dont la largeur correspond au diamètre intérieur de la paroi 40. Cette bande est tordue en hélice, c'est-à-dire que sa forme est celle engendrée par un diamètre de la paroi 40 dont chaque extrémité se déplace le long d'une hélice tracée sur la paroi. Des perforations 42 sont aménagées à travers la bande 41, à mi- largeur de celle-ci, et réparties sur sa longueur.
La bande 41 et les perforations 42 jouent le même rôle que les ailettes et les perforations des exemples des figures 8 à 13.
Dans la variante de la figure 15, les perforations 42 sont remplacées par des encoches 43 ménagées sur les bords de la bande et réparties le long de celle-ci.
La figure 17 illustre une autre variante dans laquelle la bande diamétrale est remplacée par une bande 50 dont la largeur est sensiblement inférieure au diamètre intérieur de la paroi cylindrique 51 du boîtier. L'axe médian de la bande 50 est disposé en hélice. Cette bande peut être fixée par endroits à la paroi 51, par exemple par des soudures.
Dans des variantes non illustrées, des perforations telles que 30 ou 42 ou des encoches telles que 43 peuvent être prévues dans les ailettes des figures 10 à 13 ou dans la bande de la figure 17. De même, les perforations 30 de la figure 9 peuvent être supprimées ou remplacées par des encoches .
Dans les exemples des figures 18 à 20, le boîtier du séparateur de phases ne contient aucun insert, seules des irrégula- rites de sa paroi agissant pour intercepter les gouttelettes. Sur les figures 18 et 19, ces irrégularités sont constituées par des nervures hélicoïdales 60 formées sur la paroi cylindrique 61. Sur la figure 20, il s'agit de saillies discrètes 70 formées sur la paroi cylindrique 71, s 'étendant chacune sur une fraction du périmètre de celle-ci et avec un décalage angulaire mutuel, et- orientées obliquement par rapport à 1 'axe longitudinal ..
Enfin, la figure 21 illustre un évaporateur selon l'invention.
Cet évaporateur 80 est constitué essentiellement par un empilement de plaques et d'intercalaires ondulés tel que décrit par exemple dans FR 2 747 462 A, auquel on pourra se reporter pour plus de détails sur la structure de cet empilement. Les plaques sont mutuellement alignées dans une direction longitudinale (de gauche à droite de la figure), et présentent deux boîtes collectrices 81, 82 mutuellement juxtaposées dans une direction latérale (de haut en bas), formées chacune par l'alignement, dans la direction longitudinale, de chambres d'entrée ou de sortie 83 appartenant respectivement aux différentes plaques 84. Les boîtes collectrices sont subdivisées dans leur ensemble en conduites de liaison, les conduites de liaison qui appartiennent à une même boîte collectrice se succédant dans la direction longitudinale et ne communiquant pas directement entre elles, tandis que dans chaque conduite de liaison les chambres d'entrée ou de sortie communiquent mutuellement par des ouvertures 85 ménagées dans les parois des plaques, les plaques définissant un parcours pour le premier fluide entre une conduite de liaison amont 86 et une conduite de liaison aval 87, en passant alternativement d'une conduite de liaison appartenant à l'une des boîtes collectrices à une conduite de liaison appartenant à l'autre boîte collectrice, par l'intermédiaire de trajets en U dont chacun relie entre elles les chambres d'entrée et de sortie d'une même plaque. La conduite de liaison amont, par l'intermédiaire d'une tubulure longitudinale 88, et la conduite de liaison aval sont reliées à des passages d'entrée et de sortie 89, 90 prévus à une même extrémité 91 de l'empilement.
Selon l'invention, un élément perturbateur tel que ceux décrits précédemment est logé dans la conduite de liaison aval 87, en l'occurrence une bande 92 tordue en hélice comme décrit à propos des figures 14 à 16.
Bien entendu, un séparateur de phases selon l'invention peut être incorporé à un évaporateur d'un type différent de celui illustré. De même, les autres formes décrites de séparateurs de phases peuvent être incorporées à un évaporateur.
Le séparateur de phases selon l'invention ne jouant pas le rôle de réservoir de fluide, il est avantageux d'utiliser un condenseur comportant un tel réservoir intégré et une zone de sous-refroidissement.
Par ailleurs, l'invention s'applique avantageusement à une boucle de fluide réfrigérant dans lequel la détente du fluide est assurée par un orifice calibré ou par un détendeur thermostatique .

Claims

Revendications
1. Boucle (1) de fluide réfrigérant, notamment pour une installation de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant un compresseur (2) propre à élever la pression du fluide à l'état gazeux, un condenseur (3) propre à condenser le fluide comprimé par le compresseur, un moyen de détente (4) propre à abaisser la pression du fluide condensé, et un évaporateur (5) propre à faire passer le fluide détendu de l'état liquide à l'état gazeux avant son retour au compresseur (2), ainsi qu'un séparateur de phases (6) pour éviter l'entrée de fluide à l'état liquide dans le compresseur, caractérisée en ce que dans le séparateur de phases, disposé dans 1 'évaporateur ou après celui-ci, le fluide circule dans une direction longitudinale sensiblement horizontale et rencontre des éléments perturbateurs (15) propres à intercepter les gouttelettes liquides éventuellement contenues dans le fluide de manière à les rassembler sur une paroi collectrice (11), seul le fluide à l'état gazeux étant ramené au compresseur.
2. Boucle selon la revendication 1, dans laquelle ladite paroi collectrice est une paroi sensiblement cylindrique (11) d'axe sensiblement horizontal délimitant le volume intérieur du séparateur de phases.
3. Boucle selon la revendication 2, dans laquelle les éléments perturbateurs (60) sont formés ou rapportés en saillie sur ladite paroi sensiblement cylindrique (61).
4. Boucle selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle les éléments perturbateurs comprennent une paroi déflectrice (15) physiquement séparée de la paroi collectrice (11) et propre à projeter lesdites gouttelettes contre celle- ci.
5. Boucle selon la revendication 4, dans laquelle le séparateur de phases comprend un tube coudé (14, 15) possédant une première branche (14) orientée dans ladite direction longitudinale et au moins une seconde branche (15) orientée transversalement à ladite direction longitudinale, le fluide circulant dans le tube coudé de la première branche à la seconde branche et ladite paroi déflectrice étant formée par la paroi du tube coudé à la jonction desdites branches.
6. Boucle selon la revendication 5, dans laquelle la sortie de la seconde branche est située au voisinage immédiat de la paroi collectrice.
7. Boucle selon l'une des revendications 5 et 6, dans laquelle la sortie de la seconde branche (22) est évasée.
8. Boucle selon l'une des revendications 5 à 7, dans laquelle le tube coudé possède au moins deux secondes branches (20), les secondes branches étant disposées de manière divergente autour de l'axe de la première branche.
9. Boucle selon la revendication 4, dans laquelle ladite paroi déflectrice est formée par une bande (41) tordue en hélice.
10. Boucle selon la revendication 4, dans laquelle ladite paroi déflectrice est formée par au moins une ailette (28) s 'étendant radialement à partir d'un noyau axial (26) sensiblement sur tout le périmètre de celui-ci.
11. Boucle selon la revendication 10, dans laquelle la paroi déflectrice comprend au moins une ailette (28) enroulée en hélice.
12. Boucle selon la revendication 10, dans laquelle la paroi déflectrice comprend une multiplicité d'ailettes (35) disposées le long d'une hélice (36).
13. Boucle selon la revendication 10, dans laquelle la paroi déflectrice comprend une multiplicité d'ailettes (40) disposées en quinconce.
14. Boucle selon l'une des revendications 9 à 13, dans laquelle la bande tordue en hélice (41) ou les ailettes (28) sont perforées (30, 42).
15. Boucle selon l'une des revendications 9 à 14, dans laquelle les bords de la bande tordue en hélice ou des ailettes présentent des découpes (43).
16. Boucle selon l'une des revendications 9 à 15, dans laquelle ladite paroi cylindrique (25, 40) a une section circulaire de diamètre égal ou supérieur à la largeur de la bande ou au diamètre extérieur des ailettes.
17. Boucle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle des moyens (17) sont prévus pour recueillir de l'huile se rassemblant dans le séparateur de phases et la retourner au compresseur,
18. Boucle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le séparateur de phases est un composant (6) interposé entre la sortie de 1 'évaporateur (5) et l'entrée du compresseur (2).
19. Boucle selon l'une des revendications 1 à 17, dans laquelle le séparateur de phases est logé dans un espace de sortie (87) de 1 'évaporateur (80).
20. Boucle selon l'une des revendications précédentes, comprenant un réservoir propre à absorber les variations de volume du fluide.
21. Boucle selon la revendication 20, dans laquelle le réservoir est intégré au condenseur ( 3 ) , celui-ci comportant une zone de sous-refroidissement en aval du réservoir.
22. Boucle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le détendeur est sous la forme d'un orifice calibré.
23. Séparateur de phases utilisable dans une boucle selon la revendication 18, dans lequel le fluide circule dans une direction longitudinale sensiblement horizontale et rencontre des éléments perturbateurs (15) propres à intercepter les gouttelettes liquides éventuellement contenues dans le fluide de manière à les rassembler sur une paroi collectrice (11), seul le fluide à l'état gazeux étant acheminé à la sortie du séparateur de phases .
24. Évaporateur (80) utilisable dans une boucle selon la revendication 19, comprenant un séparateur de phases logé dans un espace de sortie (87), dans lequel le fluide circule dans une direction longitudinale sensiblement horizontale et rencontre des éléments perturbateurs (92) propres à intercep- ter les gouttelettes liquides éventuellement contenues dans le fluide de manière à les rassembler sur une paroi collectrice, seul le fluide "à l'état gazeux étant acheminé à la sortie de 1 ' évaporateur.
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