FR2792879A1 - Installation de climatisation pour un habitacle de vehicule - Google Patents
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Abstract
Une telle installation de climatisation comprend un évaporateur (11) pour refroidir l'écoulement d'air et un échangeur de chaleur (12) pour échauffer l'écoulement d'air, et comporte au moins une chambre de mélange d'air (17, 18) qui présente un entrée d'air chaud et une entrée d'air froid formant l'embouchure d'un canal d'air froid conduisant autour de l'échangeur de chaleur. En vue de réduire largement un réchauffement de l'air froid dans le mode de fonctionnement " refroidissement maximal", par l'échangeur de chaleur, on dispose sur le côté entrée d'air de l'échangeur de chaleur, au niveau de l'entrée du canal d'air froid, un volet de guidage d'air (32, 33) que l'on peut faire pivoter de façon telle que dans ledit mode de fonctionnement, il couvre une zone partielle de la surface d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur, et guide l'écoulement d'air froid vers l'entrée du canal d'air froid (23, 24).
Description
L'invention concerne une installation de climatisation pour un habitacle
d'un véhicule, comprenant un évaporateur disposé dans un écoulement d'air et destiné à refroidir l'écoulement d'air, un échangeur de chaleur traversé continuellement par l'écoulement du fluide chauffant, disposé en aval de l'évaporateur et destiné à échauffer l'écoulement d'air, comportant également au moins une chambre de mélange d'air directement adjacente au côté de la sortie d'air de l'échangeur de chaleur et présentant une entrée d'air chaud couvrant au moins une partie de la surface de sortie d'air de l'échangeur de chaleur et une entrée d'air froid qui forme l'embouchure d'un canal d'air froid conduisant autour de l'échangeur de chaleur, et comportant également un organe de commande d'air chaud réglant la section d'ouverture de l'entrée d'air chaud et un organe de commande d'air froid réglant la section
d'ouverture de l'entrée d'air froid.
Une installation de climatisation de ce type, régulée côté air ou exempte de vanne de chauffage (DE 197 50 381 Ai), comporte un échangeur de chaleur qui s'étend dans la direction verticale du véhicule, le canal d'air froid conduisant par-dessus le côté supérieur de l'échangeur de chaleur, vers la chambre de mélange d'air. Dans ce type d'installation de climatisation, en raison du fait que l'on renonce à une vanne commandée dans le circuit d'écoulement du fluide chauffant, celui-ci circule à travers l'échangeur de chaleur même lorsque le mode de fonctionnement "refroidissement maximal" est mis en marche, mode pour lequel l'habitacle doit être alimenté au maximum avec de l'air froid. Dans l'optique d'un mode de construction compact de l'installation de climatisation, l'évaporateur et l'échangeur de chaleur sont disposés étroitement voisins l'un de l'autre, et les volets de mélange d'air pour l'alimentation en air chaud et en air froid sont disposés, pour des raisons de gain de place, dans la chambre de mélange d'air, les volets d'air chaud étant ainsi disposés sur le côté de sortie d'air de l'échangeur de chaleur. Dans le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", l'écoulement d'air froid circulant le long du côté avant de l'échangeur de chaleur, dirigé vers l'évaporateur, et pénétrant dans le canal d'air froid, est inévitablement échauffé par le
rayonnement de chaleur de l'échangeur de chaleur.
En vue de réduire cet échauffement, on a prévu dans l'installation de climatisation connue, citée précédemment, un guidage en forme d'écran ou de capot, qui en étant issu de l'extrémité supérieure de l'échangeur de chaleur fait saillie sur le côté avant de l'échangeur de chaleur, vers le bas ainsi qu'en diagonale en direction de l'évaporateur. Ce guidage en forme d'écran empêche l'air chauffé dans l'échangeur de chaleur de s'élever et de parvenir dans le canal d'air froid. Le but de l'invention consiste à améliorer une installation de climatisation du type de celle citée en introduction, dans l'optique de réduire davantage encore le réchauffement de l'air froid dans le mode de
fonctionnement "refroidissement maximal".
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que sur le côté entrée d'air de l'échangeur de chaleur, dirigé vers l'évaporateur, à l'entrée du canal d'air froid est disposé un volet de guidage d'air que l'on peut faire pivoter dans deux positions extrêmes de pivotement, la disposition du volet de guidage d'air étant telle que dans sa première position extrême de pivotement prise pour le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", il ne couvre qu'une zone partielle de la surface d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur, et prenne une orientation qui produit la déviation de l'écoulement d'air vers l'entrée
du canal d'air froid.
L'avantage de l'installation de climatisation conforme à l'invention réside dans le fait que grâce au volet de guidage d'air pivotant, pour le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", la surface d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur traversé par l'écoulement de fluide chauffant est couverte partiellement sur le côté avant ou le côté air froid de l'échangeur de chaleur, dirigé vers l'évaporateur, ce qui produit, en combinaison avec l'organe de commande d'air chaud fermé sur le côté de sortie d'air de l'échangeur de chaleur, la formation d'un bouchon d'air dans l'échangeur de chaleur, qui contribue à la fonction de guidage d'air du volet de guidage d'air résultant de l'orientation du volet de guidage d'air, à savoir conduire l'écoulement d'air froid directement vers l'entrée du canal d'air froid. En même temps, l'orientation du volet de guidage d'air empêche que des parties de ce coussin d'air formé par ce bouchon d'air soient entraînées par l'écoulement d'air froid, et que
des échanges d'air se produisent dans le coussin d'air.
L'échauffement de l'air froid par l'échangeur de chaleur est ainsi réduit à un minimum. Dans le mode de fonctionnement "chauffage maximal", on fait pivoter le volet de guidage d'air de manière à ce qu'il s'éloigne de l'échangeur de chaleur pour s'engager dans la zone d'entrée du canal d'air froid, de sorte que la surface d'entrée d'air maximale de l'échangeur de chaleur est
disponible sans restriction pour le passage de l'air.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le volet de guidage d'air, dans sa deuxième position extrême de pivotement prise pour le mode de fonctionnement "chauffage maximal", couvre au moins partiellement la zone d'entrée du canal d'air froid et prend une orientation qui produit une déviation de l'écoulement d'air vers la surface d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur. Ce pivotement et cette orientation du volet de guidage d'air contribuent, dans le mode de fonctionnement "chauffage maximal", à un écoulement d'air amélioré à l'intérieur de la zone de l'échangeur de chaleur voisine du canal d'air froid, et réduit les résistances à l'écoulement à l'entrée de
l'échangeur de chaleur.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'axe de pivotement du volet de guidage d'air est disposé le long de la paroi de délimitation intérieure du canal d'air froid, dans l'entrée de canal
d'air froid.
D'après un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, pour le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", l'entrée d'air chaud de la chambre de mélange d'air est totalement fermée et l'entrée d'air froid de la chambre de mélange d'air est totalement ouverte, et pour le mode "chauffage maximal", l'entrée d'air chaud de la chambre de mélange d'air est totalement ouverte et l'entrée d'air froid de la chambre
de mélange d'air est totalement fermée.
Selon une configuration avantageuse de l'invention, le volet de guidage d'air est couplé électriquement ou mécaniquement à l'un au moins des organes de commande pour l'entrée d'air froid et d'air chaud de la chambre de mélange d'air, de façon telle que son mouvement de pivotement soit dérivé du mouvement de
réglage de l'organe de commande.
D'après un développement avantageux de l'invention, l'organe de commande d'air froid est réalisé sous la forme d'un volet pivotant disposé dans
le canal d'air froid.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'organe de commande d'air chaud est réalisé sous la forme d'une fermeture à jalousie disposée directement au niveau de la surface de sortie d'air de l'échangeur de chaleur et comportant un grand nombre d'ailettes pivotantes disposées côte à côte de manière équidistante les unes des autres, et que l'on fait pivoter en commun, et qui se chevauchent mutuellement en position de
fermeture de la fermeture à jalousie.
D'après un mode de réalisation particulier de l'invention, pour réaliser une climatisation séparée du côté droit et du côté gauche de l'habitacle, on prévoit deux chambres de mélange d'air dont l'entrée d'air chaud de chacune couvre respectivement la moitié de la surface de sortie d'air de l'échangeur de chaleur, et dont l'entrée d'air froid de chacune forme respectivement l'embouchure d'un canal d'air froid conduisant respectivement latéralement à gauche et à droite autour de l'échangeur de chaleur, et à chaque entrée d'air
froid est disposé un volet de guidage d'air.
Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail au regard d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés, qui montrent respectivement de manière schématique: Fig.1 une coupe longitudinale le long de la ligne I-I de la figure 2, d'une installation de climatisation pour une voiture de tourisme, Fig.2 une coupe le long de la ligne II-II de la figure 1. L'installation de climatisation représentée sur la figure 1, pour climatiser l'habitacle d'une voiture de tourisme en guise d'exemple de réalisation pour un véhicule d'un type plus général, comprend un caisson de climatisation 10 dans lequel peut être soufflé, à l'aide d'un ventilateur ici non représenté, un écoulement d'air qui traverse ensuite successivement, dans le caisson de climatisation 10, un évaporateur 11 pour refroidir l'écoulement d'air et un échangeur de
chaleur 12 pour échauffer l'écoulement d'air.
L'évaporateur 11, qui de manière connue est inséré dans le circuit de fluide de refroidissement d'une installation de réfrigération, couvre la totalité de la section transversale de passage du caisson de climatisation 10. L'échangeur de chaleur 12, étroitement voisin de l'évaporateur 11 et disposé en aval de l'évaporateur 11, est traversé continuellement par un écoulement de fluide chauffant, en règle générale l'eau de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule, ceci indépendamment du mode de fonctionnement
actif de l'installation de climatisation.
Sur le côté supérieur de l'échangeur de chaleur est prévue une dérivation 13 commandée par un volet de dérivation 14. Suivant la position du volet de dérivation 14, une quantité plus ou moins importante d'air froid est amenée, de l'espace intermédiaire 15 entre l'évaporateur 11 et l'échangeur de chaleur 12, directement dans un canal d'air 16 qui peut être raccordé à une buse de sortie d'air disposée sur la
planche de bord dans l'habitacle.
Dans l'exemple de réalisation d'une installation de climatisation montré sur les figures 1 et 2, qui doit permettre une climatisation séparée de la moitié droite et de la moitié gauche de l'habitacle, c'est à dire du côté conducteur et du côté passager, sont prévus deux canaux d'air 16 qui sont reliés respectivement à l'une de deux buses centrales disposées côte à côte sur la planche de bord. Chaque canal d'air 16 est en outre en communication avec la sortie de l'une de deux chambres de mélange d'air 17, 18 réalisées côte à côte dans le caisson de climatisation 10, directement après l'échangeur de chaleur 12 en se référant au sens de l'écoulement de l'air. Chaque chambre de mélange d'air 17 et respectivement 18 présente une entrée d'air chaud 19 et respectivement 20 ainsi qu'une entrée d'air froid 21 et respectivement 22. Chaque entrée d'air chaud 19 et respectivement 20 couvre ici la moitié de la surface de sortie d'air 122 de l'échangeur de chaleur 12, et dans chaque entrée d'air froid 21 et respectivement 22 débouche un canal d'air froid 23, 24 qui conduit latéralement le long de l'échangeur de
chaleur 12, jusque dans l'espace intermédiaire 15.
Chaque entrée d'air chaud 19 et respectivement 20 est équipée d'un organe de commande d'air chaud 25 et respectivement 26, et chaque entrée d'air froid 21 et respectivement 22 est pourvue d'un organe de commande d'air froid 27 et respectivement 28, qui commandent la section transversale d'ouverture des entrées respectives 19 à 22 considérées. Chaque organe de commande d'air chaud 25 et respectivement 26 est ici réalisé sous la forme d'une fermeture à jalousie 29 de faible encombrement, qui comporte un grand nombre d'ailettes pivotantes 30 disposées côte à côte de manière équidistante les unes des autres, directement au niveau de la surface de sortie d'air 122 de l'échangeur de chaleur 12, que l'on fait pivoter en commun, et qui se chevauchent mutuellement en position de fermeture de la fermeture à jalousie 29 en fermant ainsi toute la surface de sortie d'air 122 de l'échangeur de chaleur 12. Chaque organe de commande d'air froid 27 et respectivement 28 est formé par un volet pivotant 31 qui dans l'exemple de réalisation est disposé dans le canal d'air froid associé 23 et respectivement 24, et qui, dans une de ses positions extrêmes de pivotement, ferme la section transversale du canal (représenté en pointillés sur la figure 2), et, dans l'autre position extrême de pivotement, libère totalement cette section transversale du canal (représenté en trait continu sur la figure 2). Dans le mode de fonctionnement "chauffage maximal" de l'installation de chauffage, les organes de commande d'air froid 27, 28 sont fermés et les organes
de commande d'air chaud 25, 26 sont ouverts au maximum.
Dans le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", les organes de commande d'air chaud 25, 26 sont complètement fermés et les organes de commande
d'air froid 27, 28 sont ouverts au maximum.
Comme l'échangeur de chaleur 12 est traversé continuellement par le fluide chauffant, même dans le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", l'air s'écoulant le long du côté avant de l'échangeur de chaleur 12 jusqu'aux entrées 231 et 241 des canaux d'air froid 23, 24 est inévitablement échauffé. En vue de réduire un tel échauffement de l'écoulement d'air de refroidissement jusqu'à un minimum admissible, sur le côté avant ou le côté entrée d'air de l'échangeur de chaleur 12, dirigé vers l'évaporateur 11, sont disposés deux volets de guidage d'air 32, 33 à l'entrée 231 et respectivement 241 du canal d'air 23 et respectivement 24, leur axe de pivotement 321 et respectivement 331 s'étendant le long de la paroi de délimitation intérieure du canal d'air froid 23 et respectivement 24, dans un plan vertical, parallèlement à l'échangeur de chaleur 12. Il est possible de faire pivoter chaque volet de guidage d'air 32 et respectivement 33 dans deux positions extrêmes de pivotement, la conception du volet de guidage d'air étant telle que dans sa première position extrême de pivotement prise pour le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", il ne couvre qu'une zone partielle de la surface d'entrée d'air 121 de l'échangeur de chaleur 12, et prenne une orientation qui produit la déviation de l'écoulement d'air vers l'entrée 231 et respectivement 241 du canal d'air froid 23 et respectivement 24. Cette première position extrême de pivotement des volets de guidage d'air 32, 33 est représentée en trait continu sur la figure 2. Par contre, dans son autre position extrême de pivotement, que prend le volet de guidage d'air 32 et respectivement 33 pour le mode de fonctionnement "chauffage maximal", la surface d'entrée d'air 121 de l'échangeur de chaleur 12 est totalement libérée, et l'entrée 231 et respectivement 241 du canal d'air froid correspondant 23 et respectivement 24 est couverte au moins partiellement, le volet de guidage d'air 32 présentant une orientation telle que l'air qui s'écoule à travers l'évaporateur 11 à proximité de la zone de paroi soit dévié vers l'échangeur de chaleur 12. Ainsi, dans le mode de fonctionnement "chauffage maximal", la surface d'entrée d'air 121 de l'échangeur de chaleur 12 est à nouveau totalement libérée, et comme la formation de tourbillons est évitée dans la zone d'entrée des canaux d'air froid 23, 24, la résistance à l'écoulement de l'air est en outre réduite à l'intérieur du caisson de
climatisation 10.
Comme l'indique en outre la figure 2, en pointillés, les volets de guidage d'air 32, 33 sont couplés mécaniquement à l'organe de commande d'air froid 27 et respectivement 28, et sont transférés, lors de l'ouverture ou de la fermeture des organes de commande d'air froid 27, 28, dans la position extrême de pivotement respectivement correspondante. Sur la figure 1 est représentée la position des organes de commande 25 et 27 pour le mode de fonctionnement "chauffage maximal", et sur la figure 2 est représentée la position des organes de commande 25, 26 et 27, 28 ainsi que des volets de guidage d'air 32, 33, en trait continu pour le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", et en pointillés pour le mode de fonctionnement "chauffage
maximal".
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment. Si l'exigence d'une climatisation séparée pour le côté conducteur et le côté passager n'est pas imposée, alors l'un des canaux d'air 16 et l'une des chambres de mélange 17 et 18 sont supprimés. La chambre de mélange d'air restante 17 ou 18 s'étend alors sur la totalité de la surface de sortie d'air 122 de l'échangeur de chaleur 12. Chaque sortie de chambre de mélange d'air, entrée d'air chaud, entrée d'air froid et canal d'air froid n'existe qu'unitairement. De la même manière, il n'existe qu'un seul organe de commande d'air chaud et un seul organe de commande d'air froid, ainsi qu'un seul volet de guidage
d'air.
Le couplage mécanique entre les volets de guidage d'air 32, 33 et les organes de commande d'air froid 27, 28 peut également être remplacé par un couplage électrique. Le mouvement de pivotement des volets de guidage d'air 32, 33 du mode de fonctionnement "refroidissement maximal" vers le mode de fonctionnement "chauffage maximal" et inversement peut également être dérivé de l'actionnement des organes de commande d'air chaud 25, 26, qui de préférence sont couplés aux organes
de commande d'air froid 27, 28.
Claims (8)
1. Installation de climatisation pour un habitacle d'un véhicule, comprenant un évaporateur (11) disposé dans un écoulement d'air et destiné à refroidir l'écoulement d'air, un échangeur de chaleur (12) traversé continuellement par l'écoulement du fluide chauffant, disposé en aval de l'évaporateur (11) et destiné à échauffer l'écoulement d'air, comportant également au moins une chambre de mélange d'air (17, 18) directement adjacente au côté de la sortie d'air de l'échangeur de chaleur (12) et présentant une entrée d'air chaud (19, 20) couvrant au moins une partie de la surface de sortie d'air (122) de l'échangeur de chaleur (12) et une entrée d'air froid (21, 22) qui forme l'embouchure d'un canal d'air froid (23, 24) conduisant autour de l'échangeur de chaleur (12), et comportant également un organe de commande d'air chaud (25, 26) réglant la section d'ouverture de l'entrée d'air chaud (19, 20) et un organe de commande d'air froid (27, 28) réglant la section d'ouverture de l'entrée d'air froid
(21, 22),
caractérisée en ce que sur le côté entrée d'air de l'échangeur de chaleur (12), dirigé vers l'évaporateur (11), à l'entrée (231, 241) du canal d'air froid (23, 24) est disposé un volet de guidage d'air (32, 33) que l'on peut faire pivoter dans deux positions extrêmes de pivotement, la disposition du volet de guidage d'air étant telle que dans sa première position extrême de pivotement prise pour le mode de fonctionnement "refroidissement maximal", il ne couvre qu'une zone partielle de la surface d'entrée d'air (121) de l'échangeur de chaleur (12), et prenne une orientation qui produit la déviation de l'écoulement d'air vers
l'entrée (231, 241) du canal d'air froid (23, 24).
2. Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volet de guidage d'air (32, 33), dans sa deuxième position extrême de pivotement prise pour le mode de fonctionnement "chauffage maximal", couvre au moins partiellement la zone d'entrée du canal d'air froid (23, 24) et prend une orientation qui produit une déviation de l'écoulement d'air vers la surface d'entrée d'air
(121) de l'échangeur de chaleur (12).
3. Installation de climatisation selon l'une
des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'axe
de pivotement (321, 331) du volet de guidage d'air (32, 33) est disposé le long de la paroi de délimitation intérieure du canal d'air froid (23, 24), dans l'entrée
de canal d'air froid (231, 241).
4. Installation de climatisation selon l'une
des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que pour le
mode de fonctionnement "refroidissement maximal", l'entrée d'air chaud (19, 20) de la chambre de mélange d'air (17, 18) est totalement fermée et l'entrée d'air froid (21, 22) de la chambre de mélange d'air (17, 18) est totalement ouverte, et en ce que pour le mode "chauffage maximal", l'entrée d'air chaud (19, 20) de la chambre de mélange d'air (17, 18) est totalement ouverte et l'entrée d'air froid (21, 22) de la chambre de
mélange d'air (17, 18) est totalement fermée.
5. Installation de climatisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le volet de guidage d'air (32, 33) est couplé électriquement ou mécaniquement à l'un au moins des organes de commande (25 à 28) pour l'entrée d'air froid et d'air chaud (19 à 22) de la chambre de mélange d'air (17, 18), de façon telle que son mouvement de pivotement soit dérivé du
mouvement de réglage de l'organe de commande (25 à 28).
6. Installation de climatisation selon l'une
des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que
l'organe de commande d'air froid (27, 28) est réalisé sous la forme d'un volet pivotant (31) disposé dans le
canal d'air froid (23, 24).
7. Installation de climatisation selon l'une
des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que
l'organe de commande d'air chaud (25, 26) est réalisé sous la forme d'une fermeture à jalousie (29) disposée directement au niveau de la surface de sortie d'air (122) de l'échangeur de chaleur (12) et comportant un grand nombre d'ailettes pivotantes (30) disposées côte à côte de manière équidistante les unes des autres, et que l'on fait pivoter en commun, et qui se chevauchent mutuellement en position de fermeture de la fermeture à
jalousie (29).
8. Installation de climatisation selon l'une
des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que pour
réaliser une climatisation séparée du côté droit et du côté gauche de l'habitacle, sont prévues deux chambres de mélange d'air (17, 18) dont l'entrée d'air chaud (19, ) de chacune couvre respectivement la moitié de la surface de sortie d'air (122) de l'échangeur de chaleur (12), et dont l'entrée d'air froid (21, 22) de chacune forme respectivement l'embouchure d'un canal d'air froid (23, 24) conduisant respectivement latéralement à gauche et à droite autour de l'échangeur de chaleur (12), et en ce qu'à chaque entrée d'air froid (231, 241) est disposé
un volet de guidage d'air (32, 33).
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