FR2969042A1 - Appareil a cycle de refrigeration - Google Patents
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Abstract
Selon l'invention, un appareil à cycle de réfrigération inclut un compresseur (3), un condenseur intérieur (4), un échangeur de chaleur extérieur (7), un évaporateur intérieur (9) et un injecteur de gaz (5) destiné à renvoyer vers le compresseur (3) une partie du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur (4) sous forme de gaz réfrigérant sous pression intermédiaire. Dans un mode de chauffage, l'échangeur de chaleur extérieur (7) est utilisé comme évaporateur et l'injecteur de gaz (5) applique le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire au compresseur (3). Dans un mode de refroidissement, l'échangeur de chaleur extérieur (7) est utilisé comme condenseur. L'échangeur de chaleur extérieur (7) inclut des sections d'échange de chaleur en amont (30) et en aval (31) et un compartiment (32) intercalé entre celles-ci. Conformément à l'appareil, on peut améliorer les performances de chauffage en utilisant l'injecteur de gaz et son mode de refroidissement peut être mis en œuvre avec un rendement supérieur.
Description
PA78691 FR APPAREIL À CYCLE DE RÉFRIGÉRATION
La présente invention se rapporte à un appareil à cycle de réfrigération dans lequel un flux réfrigérant subit une inversion entre un mode de chauffage et un mode de refroidissement, et une injection de gaz vers un compresseur est réalisée dans le mode de chauffage.
Dans un véhicule électrique, la chaleur générée au niveau d'une source de propulsion peut être difficilement utilisée pour chauffer un habitacle passager. De ce fait, divers types d'appareils à cycle de réfrigération de type à compression de vapeur ont été proposés dans lesquels un flux réfrigérant dans le cycle subit une inversion entre un mode de chauffage et un mode de refroidissement afin d'effectuer un chauffage et un refroidissement. Dans certains des appareils à cycle de réfrigération, une injection de gaz vers un compresseur est réalisée dans le mode de chauffage afin d'améliorer ses performances de chauffage. La demande de brevet japonaise mise à la disposition du public JP 2000-161809 décrit l'un de ces appareils classiques à cycle de réfrigération. Comme représenté sur la figure 6, l'appareil à cycle de réfrigération 50 décrit dans le document JP 2000-161809 inclut un compresseur 51 destiné à compresser un réfrigérant, un condenseur intérieur 52 qui réchauffe l'air à fournir à un habitacle passager grâce à un échange de chaleur entre le réfrigérant comprimé par le compresseur 51 et l'air, un premier décompresseur 53 destiné à décomprimer le réfrigérant traversant le condenseur intérieur 52, un échangeur de chaleur extérieur 54 dans lequel est échangée de la chaleur entre le réfrigérant et l'air extérieur, un injecteur de gaz 55 qui est placé sur un passage du réfrigérant entre le condenseur intérieur 52 et l'échangeur de chaleur extérieur 54 et qui renvoie une partie du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur 52 vers le compresseur 51 sous forme de gaz réfrigérant sous pression intermédiaire, un second décompresseur 56 destiné à décomprimer le réfrigérant traversant l'échangeur de chaleur extérieur 54, un évaporateur intérieur 57 qui refroidit l'air à fournir à l'habitacle passager grâce à un échange de chaleur entre le réfrigérant décomprimé par le PA78691 FR
second décompresseur 56 et l'air, un accumulateur 58 placé entre l'évaporateur intérieur 57 et le compresseur 51, ainsi que des conduits de réfrigérant destinés à raccorder les composants ci-dessus. L'injecteur de gaz 55 inclut un décompresseur 70 destiné à décomprimer le réfrigérant traversant le condenseur intérieur 52, un échangeur de chaleur réfrigérant - réfrigérant 71 sur lequel est appliqué un réfrigérant sous pression intermédiaire à partir du décompresseur 70, ainsi qu'un conduit d'injection de gaz 72 destiné à effectuer le raccordement entre l'échangeur de chaleur réfrigérant - réfrigérant 71 et l'entrée du compresseur 51. L'échangeur de chaleur réfrigérant - réfrigérant 71 est composé d'une première partie d'échange de chaleur 71 a sur laquelle est directement appliqué le réfrigérant traversant le condenseur intérieur 52, ainsi que d'une seconde partie d'échange de chaleur 71 b sur laquelle est appliqué par l'intermédiaire du décompresseur 70 le réfrigérant traversant le condenseur intérieur 52. Au niveau de la seconde partie d'échange de chaleur 71 b, la température du réfrigérant sous pression intermédiaire est augmentée en raison de l'échange de chaleur et revient ensuite dans le gaz réfrigérant. Le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire est renvoyé vers le compresseur 51 par l'intermédiaire du conduit d'injection de gaz 52. De plus, l'appareil à cycle de réfrigération 50 inclut en outre un premier conduit de dérivation 80 destiné à contourner le premier décompresseur 53, une première vanne électromagnétique 81 pouvant ouvrir ou fermer le premier conduit de dérivation 80, un second conduit de dérivation 82 destiné à contourner le second décompresseur 56 et l'évaporateur intérieur 57, ainsi qu'une seconde vanne électromagnétique 83 destinée à ouvrir ou à fermer le second conduit de dérivation 82.
Dans le mode de chauffage, le décompresseur 70 est positionné à sa position de décompression (position de régulation), la première vanne électromagnétique 81 est réglée à sa position de pleine ouverture et la seconde vanne électromagnétique 83 est réglée à sa position de pleine fermeture. On fait circuler séparément le réfrigérant qui a été porté à haute température et à haute pression par le compresseur 51 vers l'échangeur de chaleur réfrigérant - réfrigérant 71 et vers le décompresseur 70 par l'intermédiaire du condenseur intérieur 52. Puis, le réfrigérant traversant la première PA78691 FR
partie d'échange de chaleur 71a circule au travers du premier décompresseur 53, de l'échangeur de chaleur extérieur 54, du second conduit de dérivation 82 et de l'accumulateur 58. L'échangeur de chaleur extérieur 54 fonctionne comme un évaporateur. Le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire qui a traversé la seconde partie d'échange de chaleur 71b est renvoyé vers le compresseur 51 au travers du conduit d'injection de gaz 72. Le compresseur 51 comprime le réfrigérant en deux étages. Dans le mode de chauffage, le décompresseur 70 est réglé à sa position de pleine fermeture, la première vanne électromagnétique 81 est réglée à sa position de pleine ouverture et la seconde vanne électromagnétique 83 est réglée à sa position de pleine fermeture. Le réfrigérant qui a été porté à haute température et à haute pression par le compresseur 51 circule au travers du condenseur intérieur 52, de l'échangeur de chaleur réfrigérant - réfrigérant 71, du premier conduit de dérivation 80, de l'échangeur de chaleur extérieur 54, du second décompresseur 56, de l'évaporateur intérieur 57 et de l'accumulateur 58. L'échangeur de chaleur extérieur 54 fonctionne comme un condenseur. Aucun gaz réfrigérant sous pression intermédiaire n'est renvoyé vers le compresseur 51. Le compresseur 51 ne comprime pas le réfrigérant en deux étages. Dans l'exemple classique expliqué ci-dessus, le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire est renvoyé vers le compresseur 51 dans le mode de chauffage, et le compresseur 51 comprime le réfrigérant y compris le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire. Par conséquent, la pression de décharge du compresseur 51 augmente, et la valeur de l'écoulement du réfrigérant circulant dans le cycle de réfrigération augmente, de telle sorte que la valeur d'adsorption de chaleur de l'échangeur de chaleur extérieur 54 et la valeur de rayonnement de chaleur du condenseur intérieur 52 augmentent. Il en résulte que les performances de chauffage peuvent être améliorées. Dans le mode de refroidissement, aucun gaz réfrigérant sous pression intermédiaire n'est renvoyé vers le compresseur 51. Par conséquent on empêche que la quantité qui s'écoule du réfrigérant circulant dans le cycle de réfrigération augmente inutilement. Il en résulte que l'on peut empêcher une détérioration du coefficient de performances (COP).
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Dans l'appareil classique à cycle de réfrigération 50, on peut empêcher la détérioration du coefficient de performances (COP) du fait que le compresseur ne comprime pas le réfrigérant en deux étages dans le mode de refroidissement comme expliqué ci-dessus. Cependant, on souhaite mettre en oeuvre un mode de refroidissement présentant un rendement supérieur. De ce fait, un but de la présente invention est de fournir un appareil à cycle de réfrigération comportant une injection de gaz dans un mode de chauffage, laquelle peut améliorer ses performances de chauffage, et aussi mettre en oeuvre son mode de refroidissement avec un rendement supérieur. Un aspect de la présente invention concerne un appareil à cycle de réfrigération qui inclut un compresseur destiné à comprimer un réfrigérant, un condenseur intérieur destiné à échanger de la chaleur entre le réfrigérant comprimé par le compresseur et de l'air à fournir à un espace intérieur afin de réchauffer l'air, un échangeur de chaleur extérieur destiné à échanger de la chaleur entre le réfrigérant et l'air extérieur, un évaporateur intérieur destiné à échanger de la chaleur entre le réfrigérant et de l'air à fournir à l'espace intérieur afin de refroidir l'air, ainsi qu'un injecteur de gaz destiné à renvoyer vers le compresseur une partie du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur sous forme d'un gaz réfrigérant sous pression intermédiaire. Dans un mode de chauffage, on fait circuler le réfrigérant comprimé par le compresseur le long d'un passage d'écoulement sur lequel le condenseur intérieur, l'injecteur de gaz et l'échangeur de chaleur extérieur sont prévus dans cet ordre afin d'utiliser l'échangeur de chaleur extérieur comme évaporateur, et le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire est appliqué au compresseur par l'injecteur de gaz. Dans un mode de refroidissement, on fait circuler le réfrigérant comprimé par le compresseur le long d'un passage d'écoulement sur lequel le condenseur intérieur, l'échangeur de chaleur extérieur et l'évaporateur intérieur sont prévus dans cet ordre afin d'utiliser l'échangeur de chaleur extérieur comme condenseur. L'échangeur de chaleur extérieur inclut une section d'échange de chaleur en amont, une section d'échange de chaleur en aval et un compartiment intercalé entre celles-ci. Conformément à l'aspect ci-dessus, une compression à deux étages est PA78691 FR
réalisée dans le mode de chauffage de telle sorte que les performances de chauffage puissent être améliorées. La compression à deux étages n'est pas réalisée dans le mode de refroidissement, on empêche qu'une quantité de flux du réfrigérant augmente de manière excessive, et donc on peut empêcher la détérioration du coefficient de performances (COP). En plus des avantages ci-dessus, dans le mode de refroidissement, on peut faire travailler la section d'échange de chaleur en amont comme un condenseur, on peut faire travailler la section d'échange de chaleur en aval comme un appareil de surfusion et on peut faire travailler le compartiment intermédiaire comme un accumulateur de liquide. Ainsi, un réfrigérant dans un état de surfusion est appliqué à l'évaporateur intérieur de telle sorte que les performances d'absorption de chaleur de l'évaporateur intérieur sont améliorées, puis le mode de refroidissement peut être mis en oeuvre avec un rendement supérieur. Il en résulte que l'on peut améliorer les performances de chauffage et que le mode de refroidissement peut être mis en oeuvre avec un rendement supérieur.
Il est préférable que le compartiment communique à la fois avec la section d'échange de chaleur en amont et avec la section d'échange de chaleur en aval au niveau de parties inférieures de celles-ci. Il est préférable que chacune de la section d'échange de chaleur en amont et de la section d'échange de chaleur en aval inclue un coeur constitué en empilant alternativement des tubes, au travers desquels circule le réfrigérant (les tubes s'étendent verticalement), et des ailettes, ainsi qu'une paire de réservoirs disposés aux deux extrémités du coeur, et le compartiment communique avec les réservoirs inférieurs de la section d'échange de chaleur en amont et de la section d'échange de chaleur en aval.
Il est préférable que l'appareil inclue en outre un premier conduit de dérivation contournant l'injecteur de gaz et un dispositif d'aiguillage de flux permettant d'inverser l'écoulement du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur vers l'injecteur de gaz ou vers le premier conduit de dérivation, et l'injecteur de gaz inclut une vanne de décompression destinée à décomprimer le réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur en un liquide et un gaz réfrigérants sous pression intermédiaire, un séparateur gaz - liquide destiné à séparer le gaz et le liquide réfrigérant sous pression PA78691 FR
intermédiaire qui ont été décomprimés par la vanne de décompression en un liquide réfrigérant sous pression intermédiaire et en un gaz réfrigérant sous pression intermédiaire, ainsi qu'un conduit de renvoi de gaz destiné à renvoyer vers le compresseur le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire, séparé au niveau du séparateur gaz - liquide.
La figure 1A est un schéma de configuration représentant un système d'air conditionné comportant un mode de réalisation d'un appareil à cycle de réfrigération, la figure 1B est une vue en coupe transversale du concept d'un échangeur de chaleur extérieur dans l'appareil à cycle de réfrigération, la figure 2 est une vue avant de l'échangeur de chaleur extérieur, la figure 3 est un schéma de configuration représentant le système d'air conditionné dans son mode de chauffage avec les directions d'écoulement du réfrigérant, la figure 4 est un schéma de configuration représentant le système d'air conditionné dans son mode de refroidissement avec une direction d'écoulement du réfrigérant, la figure 5A est un schéma représentant un état du réfrigérant (mode de chauffage) dans l'appareil à cycle de réfrigération, avec un chevauchement de son 20 diagramme P - H, la figure 5B est un schéma représentant un état du réfrigérant (en mode de refroidissement) dans l'appareil à cycle de réfrigération, avec un chevauchement de son diagramme P - H, et la figure 6 est un schéma de configuration représentant un système classique 25 à cycle de réfrigération.
Ci-après est expliqué un mode de réalisation d'un appareil à cycle de réfrigération 2 en faisant référence aux figures 1 à 5. L'appareil à cycle de réfrigération 2 est appliqué à un système d'air conditionné 1 destiné à un véhicule. 30 Comme représenté sur la figure 1, le système d'air conditionné 1 inclut l'appareil à cycle de réfrigération de type à compression de vapeur 2. L'appareil à PA78691 FR
cycle de réfrigération 2 inclut un compresseur 3, un condenseur intérieur 4, un injecteur de gaz 5, une vanne de dilatation 6, un échangeur de chaleur extérieur 7, une vanne de dilatation thermostatique 8, un évaporateur intérieur 9, un accumulateur 10 et des conduits de réfrigérant 11 a à Il k destinés à raccorder les composants ci-dessus. Le compresseur 3 est configuré avec des sections de compression à deux étages 3a et 3b raccordées directement l'une à l'autre. Chacune des sections de compression 3a et 3b comprime le réfrigérant. Le condenseur intérieur 4 est placé dans un boîtier d'air conditionné (A/C) 20 et en aval de l'évaporateur intérieur 9. Dans le condenseur intérieur 4, de la chaleur est échangée entre le réfrigérant à haute température et sous haute pression comprimé par le compresseur 3 et de l'air traversant le boîtier d'air conditionné A/C 20 (de l'air à fournir à un habitacle passager [un espace intérieur]). Le condenseur intérieur 4 réchauffe l'air grâce au rayonnement de chaleur du réfrigérant.
L'injecteur de gaz 5 inclut une vanne de décompression 5a destinée à décomprimer le réfrigérant sous haute pression qui a traversé le condenseur intérieur 4 en un réfrigérant sous pression intermédiaire, un séparateur gaz - liquide 5b sur lequel est appliqué le réfrigérant qui a été décomprimé par la vanne de décompression 5a, et un conduit de renvoi de gaz 5c destiné à renvoyer le réfrigérant sous pression intermédiaire, séparé au niveau du séparateur gaz - liquide 5b, vers le compresseur 3. La pression intermédiaire à laquelle le réfrigérant est décomprimé, à partir de la haute pression par la vanne de décompression 5, représente la pression entre une haute pression sur une extrémité d'évacuation et une basse pression sur une extrémité d'aspiration dans le compresseur 3. Le séparateur gaz - liquide 5b accumule dans le temps un liquide réfrigérant et un gaz réfrigérant. Le liquide réfrigérant à gravité spécifique élevée reste au niveau de la partie inférieure dans le séparateur gaz - liquide 5b, et le gaz réfrigérant à gravité spécifique basse reste au niveau de la partie supérieure du séparateur gaz - liquide 5b. Le liquide réfrigérant sous pression intermédiaire est appliqué à la vanne de dilatation 6 au travers du conduit de réfrigérant 11d raccordé à la partie inférieure PA78691 FR
du séparateur gaz - liquide 5b. Le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire est appliqué au compresseur 3 au travers du conduit de renvoi de gaz 5c raccordé à la partie supérieure du séparateur gaz - liquide 5b. Le conduit de renvoi de gaz 5c est raccordé du côté de l'aspiration de réfrigérant de la section de compression 3b en aval. Lorsque le gaz réfrigérant est appliqué au travers du conduit de renvoi de gaz 5c, le compresseur 3 comprime le réfrigérant en deux états. Par exemple, l'échangeur de chaleur extérieur 7 est placé dans le compartiment d'un moteur. Au niveau de l'échangeur de chaleur extérieur 7, de la chaleur est échangée entre le réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur 4 et l'air extérieur. Une configuration interne de l'échangeur de chaleur extérieur 7 sera expliquée ultérieurement. La vanne de dilatation thermostatique 8 comporte un vérin thermosensible (non représenté) fixé à un orifice de sortie de l'évaporateur intérieur 9, et elle régule automatiquement son ouverture de vanne pour conserver à une valeur donnée un degré de surchauffe du réfrigérant sur l'orifice de sortie de l'évaporateur intérieur 9. L'évaporateur intérieur 9 est placé dans le boîtier d'air conditionné (NO) 20 et en amont du condenseur intérieur 4. Dans l'évaporateur intérieur 9, de la chaleur est échangée entre le réfrigérant qui a été décomprimé par le décompresseur 8 et de l'air traversant le boîtier d'air conditionné A/C 20 (de l'air à fournir à un habitacle passager). L'évaporateur intérieur 9 refroidit et déshumidifie l'air par adsorption de chaleur du réfrigérant. L'accumulateur 10 accumule dans le temps le réfrigérant en surplus faisant partie du réfrigérant délivré de l'évaporateur intérieur 9, puis ne délivre que du gaz réfrigérant au compresseur 3. Une ouverture d'entrée d'air extérieur (non représentée), destinée à récupérer l'air extérieur provenant de l'environnement extérieur de l'habitacle passager, ainsi qu'une ouverture d'entrée d'air intérieur (non représentée) destinée à récupérer l'air intérieur dans l'habitacle passager sont prévues au niveau de la position finale en amont du boîtier d'air conditionné NO 20. Les ouvertures d'entrée d'air vers l'extérieur ou l'intérieur sont ouvertes ou fermées par une trappe d'entrée (non représentée). Un PA78691 FR
dispositif de ventilation (non représenté) est également prévu dans le boîtier d'air conditionné A/C 20. Le dispositif de ventilation aspire l'air extérieur et/ou l'air intérieur dans le boîtier d'air conditionné A/C 20 en fonction de la position de la trappe d'entrée. Une trappe de mélange d'air 21 est en outre prévue dans le boîtier d'air conditionné A/C 20 à une position située entre l'évaporateur intérieur 9 et le condenseur intérieur 4. La trappe de mélange d'air 21 régule un rapport de mélange de l'air à fournir au condenseur intérieur 4 et de l'air devant contourner le condenseur intérieur 4. Au niveau de positions finales en aval du boîtier d'air conditionné A/C 20, sont prévues diverses ouvertures de sortie d'air (non représentées). L'air conditionné est appliqué à l'habitacle passager au travers de ces ouvertures de sortie d'air. L'appareil à cycle de réfrigération 2 inclut en outre un premier conduit de dérivation 12 contournant l'injecteur de gaz 5, une première vanne d'aiguillage d'écoulement 13 qui sert de dispositif d'aiguillage d'écoulement, une vanne de contrôle 14, un second conduit de dérivation 15 contournant la vanne de dilatation thermostatique 8 et l'évaporateur intérieur 9, ainsi qu'une seconde vanne d'aiguillage d'écoulement 16. La première vanne d'aiguillage d'écoulement 13 inverse sélectivement la circulation du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur 4 vers l'injecteur de gaz 5 ou vers le premier conduit de dérivation 12. La seconde vanne d'aiguillage d'écoulement 16 inverse sélectivement la circulation du réfrigérant qui a traversé l'échangeur de chaleur extérieur 7 vers la vanne de dilatation thermostatique 8 et l'évaporateur intérieur 9 ou vers le second conduit de dérivation 15. La vanne de contrôle 14 empêche le réfrigérant qui a traversé le premier conduit de dérivation 12 de circuler à l'envers vers l'injecteur de gaz 5 dans le mode de refroidissement. Ensuite, on expliquera la configuration de l'échangeur de chaleur extérieur 7. Comme représenté sur les figures 1B et 2, l'échangeur de chaleur extérieur 7 inclut une section d'échange de chaleur en amont 30, une section d'échange de chaleur en aval 31 et un compartiment 32 intercalé entre celles-ci Chacune de la section d'échange de chaleur en amont 30 et de la section d'échange de chaleur en aval 31 inclut un coeur 35 constitué en empilant PA78691 FR
alternativement des tubes 33, au travers desquels circule le réfrigérant, et des ailettes 34, ainsi qu'une paire de réservoirs 36 et 37 disposés aux deux extrémités du coeur. La section d'échange de chaleur en amont 30 et la section d'échange de chaleur en aval 31 sont disposées de telle sorte que les tubes 33 s'étendent verticalement. Les réservoirs 36 et 37 sont respectivement disposés horizontalement à des positions supérieure et inférieure des coeurs 35. Le compartiment 32 communique avec les réservoirs inférieurs 37 de la section d'échange de chaleur en amont 30 et de la section d'échange de chaleur en aval 31 au travers des conduits de raccordement 38 et 39.
Dans la configuration expliquée ci-dessus, dans le mode de chauffage représenté sur la figure 3, la première vanne d'aiguillage d'écoulement 13 est réglée pour faire circuler le réfrigérant vers l'injecteur de gaz 5 et la seconde vanne d'aiguillage d'écoulement 16 est réglée pour faire circuler le réfrigérant vers le second conduit de dérivation 15. Le réfrigérant, comprimé par le compresseur 3, circule le long d'un passage de réfrigérant sur lequel sont prévus dans cet ordre le condenseur intérieur 4, la première vanne d'aiguillage d'écoulement 13, l'injecteur de gaz 5, la vanne de dilatation 6, l'échangeur de chaleur extérieur 7, la seconde vanne d'aiguillage d'écoulement 16, le second conduit de dérivation 15 et l'accumulateur 10, puis il revient vers le compresseur 3.
Dans l'injecteur de gaz 5, le réfrigérant sous haute pression, comprimé par le compresseur 3, est décomprimé en un état de réfrigérant sous pression intermédiaire par la vanne de décompression 5a. Ensuite, le séparateur gaz - liquide 5b sépare le réfrigérant sous pression intermédiaire en un liquide et un gaz réfrigérants sous pression intermédiaire. Le liquide réfrigérant séparé sous pression intermédiaire est délivré à la vanne de dilatation 6 pour être encore décomprimé en un réfrigérant sous basse pression, puis il est procuré à l'échangeur de chaleur extérieur 7. Du fait que le réfrigérant sous basse pression s'écoule au travers de l'échangeur de chaleur extérieur 7, l'échangeur de chaleur extérieur 7 fonctionne comme un évaporateur et le réfrigérant sous basse pression absorbe la chaleur provenant de l'air extérieur. Par ailleurs, le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire, séparé par le séparateur gaz - liquide 5b, est renvoyé vers le compresseur 3 au travers du conduit de renvoi de PA78691 FR
gaz 5c. Le compresseur 3 comprime le réfrigérant en deux étages grâce à l'utilisation du gaz réfrigérant sous pression intermédiaire fourni. Dans le mode de refroidissement représenté sur la figure 4, la première vanne d'aiguillage d'écoulement 13 est réglée pour faire circuler le réfrigérant vers le premier conduit de dérivation 12 et la seconde vanne d'aiguillage d'écoulement 16 est réglée pour faire circuler le réfrigérant vers le second évaporateur intérieur 9. Le réfrigérant, comprimé par le compresseur 3, circule le long d'un passage de réfrigérant sur lequel sont prévus dans cet ordre le condenseur intérieur 4, la première vanne d'aiguillage d'écoulement 13, le premier conduit de dérivation 12, l'échangeur de chaleur extérieur 7, la seconde vanne d'aiguillage d'écoulement 16, l'évaporateur intérieur 9 et l'accumulateur 10, puis il revient vers le compresseur 3. Du fait que le réfrigérant sous haute pression s'écoule au travers de l'échangeur de chaleur extérieur 7 comme avec le condenseur intérieur 4, l'échangeur de chaleur extérieur 7 fonctionne comme un condenseur et le réfrigérant sous haute pression rayonne de la chaleur vers l'air extérieur. Comme expliqué ci-dessus, le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire est renvoyé vers le compresseur 3 dans le mode de chauffage. Par conséquent, comme représenté sur la figure 5A, la densité d'entrée de réfrigérant vers le compresseur 3 augmente, puis la pression de décharge issue du compresseur 3 augmente. Il en résulte que la quantité de flux de réfrigérant dans le cycle augmente. Conformément à ceci, la valeur d'absorption de chaleur de l'échangeur de chaleur extérieur 7 et la valeur de rayonnement de chaleur du condenseur intérieur 4 sont augmentées et de ce fait les performances de chauffage peuvent être améliorées. Le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire n'est pas renvoyé vers le compresseur dans le mode de refroidissement. Par conséquent, comme représenté sur la figure 5B, le compresseur 3 ne comprime pas le réfrigérant en deux étages, de telle sorte qu'on empêche qu'une quantité de flux du réfrigérant augmente de manière excessive, et on peut donc empêcher la détérioration du coefficient de performances (COP). En plus des avantages ci-dessus, dans le mode de refroidissement, on peut faire travailler la section d'échange de chaleur en amont 30 de l'échangeur de chaleur extérieur 7 comme un condenseur, on peut faire travailler la section d'échange de PA78691 FR
chaleur en aval 31 comme un appareil de surfusion et on peut faire travailler le compartiment intermédiaire comme un accumulateur de liquide. Ainsi, un réfrigérant dans un état de surfusion est appliqué à l'évaporateur intérieur de telle sorte que les performances d'absorption de chaleur (la différence d'enthalpie) de l'évaporateur intérieur 9 sont améliorées, puis le mode de refroidissement peut être mis en oeuvre avec un rendement supérieur. Il en résulte que l'on peut améliorer les performances de chauffage et que le mode de refroidissement peut être mis en oeuvre avec un rendement supérieur. Comme expliqué ci-dessus, le compartiment 32 communique avec la section d'échange de chaleur en amont 30 et la section d'échange de chaleur en aval 31 au niveau de leurs parties inférieures. Par conséquent, dans le mode de refroidissement où l'échangeur de chaleur extérieur fonctionne comme un condenseur, le réfrigérant liquéfié au niveau de la section d'échange de chaleur en amont 30 est accumulé dans le temps dans le compartiment 32, puis le liquide réfrigérant appartenant au réfrigérant accumulé dans le compartiment 32 peut être délivré de manière fiable à la section d'échange de chaleur en aval 31. Il en résulte que la section d'échange de chaleur en aval 31 peut fonctionner de manière fiable comme un appareil de surfusion. Par ailleurs, dans le mode de chauffage où l'échangeur de chaleur extérieur 7 fonctionne comme un évaporateur, le gaz et le liquide réfrigérant circulent au travers de l'échangeur de chaleur extérieur 7 de telle sorte que le compartiment 32 fonctionne comme un passage d'écoulement simple pour le gaz et le liquide réfrigérant. De plus, on fait également circuler de l'huile au travers de l'échangeur de chaleur extérieur 7 en même temps que le gaz et le liquide réfrigérant Du fait que l'on fait communiquer la section de la d'échange de chaleur en amont 30 et la section d'échange de chaleur en aval 31 l'une avec l'autre grâce au compartiment 32 au niveau de leurs parties inférieures, l'huile ne reste pas dans le compartiment 32. Il en résulte que l'on peut empêcher la réduction de la quantité d'huile renvoyée vers le compresseur 3. Chacune de la section d'échange de chaleur en amont 30 et de la section d'échange de chaleur en aval 31 inclut le coeur 35 constitué en empilant alternativement les tubes 33, au travers desquels circule le réfrigérant, et les ailettes 34, ainsi que la paire de réservoirs 36 et 37 disposés aux deux extrémités du PA78691 FR
coeur 35. La section d'échange de chaleur en amont 30 et la section d'échange de chaleur en aval 31 sont disposées de telle sorte que les tubes 33 s'étendent verticalement. Le compartiment 32 communique avec les réservoirs inférieurs 37 de la section d'échange de chaleur en amont 30 et de la section d'échange de chaleur en aval 31. Ainsi, même si l'échangeur de chaleur extérieur 7 absorbe de la chaleur à partir d'un air extérieur de température très basse (par exemple - 10 °C) dans le mode de refroidissement, et que de l'eau de condensation soit condensée sur les tubes 33 et sur d'autres parties, l'eau de condensation circule vers le bas le long des tubes 33 du fait de son propre poids. Par conséquent, on peut empêcher autant que possible que l'échangeur de chaleur extérieur 7 gèle. L'injecteur de gaz 5 inclut la vanne de décompression 5a destinée à décomprimer le réfrigérant sous haute pression qui a traversé le condenseur intérieur 4 en un réfrigérant sous pression intermédiaire, le séparateur gaz - liquide 5b destinée à séparer le réfrigérant qui a été décomprimé par la vanne de décompression 5a en un liquide réfrigérant et un gaz réfrigérant, ainsi que le conduit de renvoi de gaz 5c destiné à renvoyer le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire séparé au niveau du séparateur gaz - liquide 5b vers le compresseur 3. De plus, l'appareil à cycle de réfrigération 2 inclut un premier conduit de dérivation 12 contournant l'injecteur de gaz 5 et la première vanne d'aiguillage d'écoulement 13. Par conséquent, dans le mode de chauffage, le liquide réfrigérant sous pression intermédiaire est fourni de manière fiable à la vanne de dilatation 6 à partir du séparateur gaz - liquide 5b de telle sorte que l'on puisse empêcher la détérioration de la valeur d'adsorption de chaleur par l'échangeur de chaleur extérieur 7 en raison d'une alimentation en gaz réfrigérant vers la vanne de dilatation 6. Dans le mode de refroidissement, un gaz réfrigérant est appliqué à l'échangeur de chaleur extérieur 7 au travers du premier conduit de dérivation 12 à la place d'un liquide réfrigérant de telle sorte que l'on puisse empêcher la détérioration des performances de condensation en raison d'une alimentation en liquide réfrigérant vers l'échangeur de chaleur extérieur 7.
Du fait que l'on utilise la vanne de dilatation thermostatique 8 comme un décompresseur pour un réfrigérant à la place d'un orifice fixe, le cycle de réfrigération PA78691 FR
peut être mis en oeuvre avec un meilleur rendement. Dans le mode de réalisation expliqué ci-dessus, le compresseur 3 est configuré avec des sections de compression à deux étages 3a et 3b. Cependant, le compresseur 3 peut être configuré avec une seule section de compression.
Claims (4)
- REVENDICATIONS1. Appareil à cycle de réfrigération comprenant : un compresseur (3) destiné à comprimer un réfrigérant, un condenseur intérieur (4) destiné à échanger de la chaleur entre le réfrigérant comprimé par le compresseur (3) et de l'air à fournir à un espace intérieur afin de réchauffer l'air, un échangeur de chaleur extérieur (7), destiné à échanger de la chaleur entre le réfrigérant et l'air extérieur, un évaporateur intérieur (9) destiné à échanger de la chaleur entre le réfrigérant et de l'air à fournir à l'espace intérieur afin de refroidir l'air, et un injecteur de gaz (5) destiné à renvoyer une partie du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur (4) vers le compresseur (3) sous forme de gaz réfrigérant sous pression intermédiaire, dans lequel, dans un mode de chauffage, on fait circuler le réfrigérant, comprimé par le compresseur (3), le long d'un passage d'écoulement sur lequel le condenseur intérieur (4), l'injecteur de gaz (5) et l'échangeur de chaleur extérieur (7) sont prévus dans cet ordre afin d'utiliser l'échangeur de chaleur extérieur (7) comme un évaporateur, et le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire est appliqué au compresseur (3) par l'injecteur de gaz (5). dans un mode de refroidissement, on fait circuler le réfrigérant, comprimé par le compresseur (3), le long d'un passage d'écoulement sur lequel le condenseur intérieur (4), l'échangeur de chaleur extérieur (7) et l'évaporateur intérieur (9) sont prévus dans cet ordre afin d'utiliser l'échangeur de chaleur extérieur (7) comme condenseur, et L'échangeur de chaleur extérieur (7) inclut une section d'échange de chaleur en amont (30), une section d'échange de chaleur en aval (31) et un compartiment (32) intercalé entre celles-ci.
- 2. Appareil à cycle de réfrigération selon la revendication 1, caractérisé en ce que : le compartiment (32) communique à la fois avec la section d'échange dePA78691 FR chaleur en amont (30) et avec la section d'échange de chaleur en aval (31) au niveau de parties inférieures de celles-ci.
- 3. Appareil à cycle de réfrigération selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que : chacune de la section d'échange de chaleur en amont (30) et de la section d'échange de chaleur en aval (31) inclut un coeur (35) constitué en empilant alternativement des tubes (33), au travers desquels circule le réfrigérant, et des ailettes (34), ainsi qu'une paire de réservoirs (36, 37) placés aux deux extrémités du coeur (35), les tubes (33) s'étendant verticalement, et le compartiment (32) communique avec les réservoirs inférieurs (37) de la section d'échange de chaleur en amont (30) et de la section d'échange de chaleur en aval (31).
- 4. Appareil à cycle de réfrigération selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : l'injecteur de gaz (5) inclut une vanne de décompression (5a) destinée à décomprimer le réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur (4) en un liquide et un gaz réfrigérants sous pression intermédiaire, un séparateur gaz - liquide (5b) destiné à séparer le liquide et le gaz réfrigérants sous pression intermédiaire qui ont été décomprimés par la vanne de décompression (5a) en un liquide réfrigérant sous pression intermédiaire et le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire, ainsi qu'un conduit de renvoi de gaz (5c) destiné à renvoyer vers le compresseur (3) le gaz réfrigérant sous pression intermédiaire séparé au niveau du séparateur gaz liquide (5b), et l'appareil à cycle de réfrigération comprend en outre un premier conduit de dérivation (12) contournant l'injecteur de gaz (5) et un dispositif d'aiguillage d'écoulement (13) destiné à inverser sélectivement la circulation du réfrigérant qui a traversé le condenseur intérieur (4) vers l'injecteur de gaz (5) ou vers le premier conduit de dérivation (12).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150831 |