FR2777225A1 - Installation de chauffage ou de climatisation pour vehicules comportant un echangeur de chaleur dans un conduit d'air et au moins une chambre de melange d'air - Google Patents
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Abstract
La chambre de mélange d'air d'une telle installation possède des ouvertures d'entrée d'air chaud et d'air froid et au moins un obturateur commandant ces ouvertures. Une vanne d'arrêt est placée dans l'amenée ou l'évacuation du caloporteur de l'échangeur de chaleur.Afin de diminuer la résistance à l'écoulement de l'air dans tous les modes de fonctionnement, en particulier en refroidissement maximal, l'ouverture d'entrée d'air chaud (21) est placée en aval de l'échangeur (13), et un dispositif (28) pour commander l'obturateur (23) et la vanne d'arrêt (16) est conçu pour qu'il fasse passer l'obturateur (23) à une position ouverte dégageant complètement l'ouverture d'entrée d'air chaud (21) à la suite de la fermeture de la vanne d'arrêt (16).Applicable aux voitures de tourisme.
Description
L'invention concerne une installation de chauffage ou de climatisation
pour véhicules, comprenant un échangeur de chaleur dans lequel s'écoule un caloporteur et qui est placé dans un canal d'air pouvant être traversé d'air, au moins une chambre de mélange d'air présentant une ouverture d'entrée pour l'air traversant l'échangeur de chaleur (ouverture d'entrée d'air chaud) et une ouverture d'entrée pour de l'air contournant l'échangeur de chaleur (ouverture d'entrée d'air froid), au moins un obturateur commandant les sections de passage des ouvertures d'entrée de la chambre de mélange d'air, une vanne d'arrêt placée dans l'amenée du caloporteur à l'échangeur ou dans l'évacuation du caloporteur à partir de l'échangeur de chaleur, ainsi qu'un dispositif de commande pour actionner l'obturateur et la vanne d'arrêt, dispositif de commande qui ferme la vanne
d'arrêt à la fermeture de l'ouverture d'entrée d'air chaud.
Dans une installation connue de chauffage ou de climatisation de ce type pour véhicules automobiles (DE 31 51 263 A1), applicable notamment aux voitures de tourisme, I'ouverture d'entrée d'air chaud de la chambre de mélange d'air est disposée sur le côté avant de l'échangeur de chaleur dans le flux d'air, donc sur sa face d'entrée d'air, et l'ouverture d'entrée d'air froid est disposée inclinée sous un angle aigu supérieur à 60 environ par rapport à elle. Les deux ouvertures d'entrée sont commandées par un seul volet d'air, monté pivotant, qui ferme complètement, alternativement, I'ouverture d'entrée d'air froid et l'ouverture d'entrée d'air chaud dans l'une des deux positions de fin de course de pivotement. Le dispositif de commande pour commander le volet d'air et la vanne d'arrêt comporte un levier d'actionnement calé sur l'axe de pivotement du volet d'air, ainsi qu'un levier de pivotement qui est solidarisé en rotation avec l'axe du robinet de la vanne d'arrêt. Sur le levier de pivotement, est formée une surface de glissement courbe, en forme de cercle, sur laquelle le levier d'actionnement glisse par son extrémité libre, et un embout dépasse de la surface de glissement à la fin de celle-ci. Lorsque le volet occupe l'une de ses positions de fin de course de pivotement, celle dans laquelle il recouvre complètement l'ouverture d'entrée d'air froid, la vanne d'arrêt est ouverte et l'installation de chauffage ou de climatisation chauffe au maximum. Quand le volet d'air est amené à son autre position de fin de course de pivotement, ce qui peut être produit par moteur ou manuellement, I'ouverture d'entrée d'air froid est dégagée de plus en plus et une quantité croissante d'air froid est ajoutée en mélange à l'air chaud dans la chambre de mélange, jusqu'à ce que soit atteinte une température désirée de l'air mélangé. Au cours du pivotement du volet, I'extrémité libre du levier d'actionnement glisse le long de la surface de glissement en arc de cercle, sans actionner le levier de pivotement. Quand le volet est amené à son autre position de fin de course de pivotement, dans laquelle il ferme complètement l'ouverture d'entrée d'air chaud, le levier d'actionnement s'applique, peu avant que cette position de fin de course ne soit atteinte, contre l'embout et déplace celui-ci, ce qui fait pivoter le levier de pivotement, de sorte que le robinet de la vanne d'arrêt est tourné à la position de fermeture. La vanne est alors fermée et l'ouverture d'entrée d'air chaud est complètement recouverte, de sorte que l'air ne peut plus traverser l'échangeur de chaleur et que tout le flux d'air atteint la chambre de mélange à travers l'ouverture d'entrée d'air froid. L'installation de chauffage ou de climatisation est alors réglée au refroidissement maximal par de l'air extérieur ou par de l'air soufflé par un ventilateur et refroidi au moyen d'un évaporateur. La disposition décrite du volet d'air en amont de la face d'entrée d'air de l'échangeur de chaleur implique, soit une grande section du conduit d'air en amont de l'échangeur et par suite une boîte de climatiseur de grand volume, soit une arrivée d'air défavorable sur l'échangeur et par suite une haute résistance à l'écoulement d'air à
l'intérieur du conduit dans le mode de chauffage.
Dans le cas d'une installation de climatisation pour véhicules automobiles qui est également connue (DE 35 26 518 C2), le dispositif de commande comporte un ordinateur qui pilote à la fois un dispositif d'actionnement d'eau et un volet d'air installé en amont de l'échangeur de chaleur. Le volet d'air est de nouveau conçu pour que, dans l'une de ses positions de fin de course de pivotement, il recouvre complètement I'ouverture d'entrée d'air froid et, dans son autre position de fin de course de pivotement, il recouvre complètement l'ouverture d'entrée d'air chaud et par conséquent toute la surface de traversée d'air de l'échangeur. Dans la position "refroidissement maximal" de l'installation de climatisation, en plus
du recouvrement de l'ouverture d'entrée d'air chaud, un volet supplé-
mentaire est commandé de manière qu'un bipasse contournant la chambre de mélange soit ouvert, ce qui diminue par conséquent la résistance
opposée à l'écoulement de l'air dans le conduit.
L'invention vise à créer une installation de chauffage ou de climatisation, du type mentionné au début, dans laquelle le conduit d'écoulement oppose seulement une faible résistance à l'écoulement du flux d'air dans tous les modes de fonctionnement, et qui autorise une forme compacte de la boîte de guidage d'air ou de climatiseur recevant le conduit d'écoulement. Conformément à l'invention, partant d'une installation de chauffage ou de climatisation du type générique indiqué au début, on obtient ce résultat par le fait que l'ouverture d'entrée d'air chaud, commandée par l'obturateur, est disposée derrière (en aval de) l'échangeur de chaleur, et le dispositif de commande est conçu pour que, à la suite de la fermeture de la vanne d'arrêt, il fasse passer l'obturateur à une position
ouverte dégageant complètement l'ouverture d'entrée d'air chaud.
L'installation de chauffage ou de climatisation selon l'invention a l'avantage qu'en raison de la disposition de l'ouverture d'entrée d'air chaud de la chambre de mélange en aval de la face de sortie d'air de l'échangeur de chaleur, on obtient un écoulement rectiligne de l'air vers et à travers l'échangeur, sans déviation ni changement de direction du flux d'air, de sorte que la résistance interne opposée par l'installation à l'écoulement de l'air est faible. En outre, dans le mode de refroidissement maximal, grâce au dégagement commandé de l'ouverture d'entrée d'air chaud après la fermeture de la vanne d'arrêt pour le caloporteur, l'air froid arrive non seulement à travers l'ouverture d'entrée d'air froid, mais aussi à travers l'échangeur froid et l'ouverture d'entrée d'air chaud. Il en résulte, dans cette phase de fonctionnement o un très haut débit d'air est désiré, un agrandissement considérable de la section de passage disponible pour l'entrée de l'air dans la chambre de mélange, de sorte que la résistance à l'écoulement diminue. Le bruit produit par l'écoulement d'air est ainsi réduit et le ventilateur engendrant le flux d'air peut également tourner à une plus
petite vitesse, ce qui s'accompagne de nouveau d'une diminution du bruit.
Des modes de réalisation avantageux de l'installation de chauffage ou de climatisation selon l'invention et des développements
opportuns de l'invention découlent de ce qui va suivre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront plus clairement de la description suivante d'exemples de
réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 est une vue d'en haut schématique, en coupe, d'une boîte de climatiseur d'une installation de chauffage ou de climatisation selon l'invention; - la Figure 2 est un diagramme pour le réglage de la section de passage des ouvertures d'entrée d'air chaud et d'air froid d'une chambre de mélange dans la boîte de climatiseur selon la Figure 1 en fonction de la course de réglage d'un dispositif de commande; et - la Figure 3 montre partiellement une partie de la
représentation selon la Figure 1 pour un autre exemple de réalisation.
La boîte de climatiseur 10 d'une installation de chauffage ou de climatisation pour un véhicule automobile, représentée schématiquement par une vue d'en haut, en coupe, sur la Figure 1, est raccordée de façon connue à un ventilateur 11 et contient, disposés l'un après l'autre dans le sens de l'écoulement de l'air, un évaporateur 12 dans lequel circule un fluide frigorigène et un échangeur de chaleur 13 auquel est raccordé le circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule automobile. L'amenée d'eau de refroidissement à l'échangeur 13 est désignée sur la Figure 1 par 14 et l'évacuation de l'eau de refroidissement à partir de cet échangeur est désignée par 15. L'amenée d'eau 14 contient une vanne d'arrêt 16 pour couper la circulation d'eau de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur 13; cette vanne pourrait être installée aussi,
en variante, dans l'évacuation d'eau 15.
Sur le côté arrière de l'échangeur 13, sont formées deux chambres de mélange d'air 17, 18 disposées l'une à côté de l'autre et séparées l'une de l'autre par une cloison 19, qui servent à l'alimentation en air du côté gauche et du côté droit respectivement de l'habitacle du véhicule et présentent, dans ce but, des tubulures de sortie d'air 20 appropriées. Les chambres de mélange d'air 17 et 18 sont de réalisation identique et équipées des mêmes éléments pour la commande de l'air, de sorte qu'on se référera seulement, dans ce qui va suivre, à la chambre de mélange 17, sa
description étant cependant applicable aussi à la chambre de mélange d'air
18. La chambre de mélange 17 présente une ouverture d'air chaud 21 disposée derrière l'échangeur de chaleur 13 et située directement sur la face de sortie d'air 131 de cet échangeur, de même qu'une ouverture d'entrée d'air froid 22 disposée à côté de l'échangeur 13 et par l'intermédiaire de laquelle de l'air froid, venant directement de l'évaporateur 12 et contournant l'échangeur 13, peut entrer dans la chambre de mélange 17. À chacune des ouvertures d'entrée 21, 22 est coordonné un obturateur
23 ou 24 pour commander la section de passage de l'ouverture concernée.
Dans l'exemple selon la Figure 1, I'obturateur 23 de l'ouverture d'entrée d'air chaud 21 est réalisé comme un obturateur à persiennes qui fait gagner de la place et possède un grand nombre d'étroites lamelles pivotantes placées les unes à côté des autres et capables de recouvrir ensemble l'ouverture d'entrée d'air chaud 21. L'obturateur 24 pour l'ouverture d'entrée d'air froid 22 est réalisé comme un volet d'air 26 monté sur un axe
de pivotement 27 lui-même monté pivotant dans la boîte de climatiseur 10.
Dans cet exemple, un obturateur individuel 23 ou 24 est donc coordonné à chacune des ouvertures d'entrée 21, 22. Selon un mode de réalisation de l'invention, pour aérer séparément une zone climatisée gauche et une zone climatisée droite dans le véhicule, on prévoit deux chambres de mélange d'air 17 et 18 présentant chacune deux ouvertures d'entrée 21, 22 et deux obturateurs 23, 24 commandant respectivement ces deux ouvertures d'entrée. Les deux obturateurs 23, 24 et la vanne d'arrêt 16 dans l'amenée d'eau de refroidissement 14 de l'échangeur 13 sont commandés par un dispositif de commande 28 suivant une caractéristique comme celle représentée sur la Figure 2. La section de passage des deux ouvertures d'entrée 21, 22 est indiquée sur l'axe y du diagramme, o "OUVERTE" correspond à une ouverture d'entrée 21 ou 22 complètement ouverte et "FERMEE" correspond à une ouverture d'entrée 21 ou 22 fermée. La course de réglage s du dispositif de commande 28 est indiquée sur l'axe x. La droite a en trait continu représente la caractéristique de commande pour l'ouverture d'entrée d'air chaud 21 et la droite b en trait mixte représente la caractéristique de commande pour l'ouverture d'entrée d'air froid 22. À la position initiale du dispositif de commande 28 (sO), I'ouverture d'entrée d'air chaud 21 est complètement ouverte et l'ouverture d'entrée d'air froid 22 est complètement fermée. La vanne d'arrêt 16 est ouverte et l'installation de chauffage ou de climatisation est dans le mode de fonctionnement "chauffage maximal" si l'eau de refroidissement avait été échauffée précédemment. Si le dispositif de commande 28 est activé dans cette situation, l'ouverture d'entrée d'air chaud 21 est fermée de façon continue à mesure que la course de réglage s croît, et l'ouverture d'entrée d'air froid 22 est ouverte de façon continue. Dans le mode "refroidissement maximal" (course de réglage s2), I'ouverture d'entrée d'air chaud 21 est complètement fermée et l'ouverture d'entrée d'air froid 22 est ouverte au maximum. L'installation de chauffage ou de climatisation se trouve à présent dans le mode "refroidissement maximal". Ainsi que cela ressort de la Figure 2, I'ouverture d'entrée d'air chaud 21 est déjà fermée après que la course de réglage s! ait été effectuée, donc après une course de réglage à laquelle l'ouverture d'entrée d'air froid 22 n'est pas encore complètement ouverte. Dans la plage de réglage entre s! et s2, le dispositif de commande 28 ferme la vanne d'arrêt 16 dans l'amenée d'eau de refroidissement 14 de l'échangeur de chaleur 13. Quand le dispositif de commande 28 a atteint sa course de réglage s2, cette course est suivie d'une phase consécutive dans
laquelle le dispositif de commande 28 effectue la course de réglage As.
Dans cette phase, I'ouverture d'entrée d'air chaud 21 est rouverte complètement. L'ouverture d'entrée d'air chaud 21 atteint cette situation après la course de réglage s3. La réouverture de ladite ouverture d'entrée d'air chaud 21 a l'avantage que dans le mode "refroidissement maximal" de l'installation de chauffage ou de climatisation, dans lequel un débit d'air maximal est souhaitable pour obtenir un refroidissement rapide, I'ouverture d'entrée d'air chaud 21 derrière l'échangeur de chaleur 13 mis hors service à ce moment - est disponible en plus comme ouverture d'entrée d'air, ce qui diminue la résistance opposée à l'écoulement de l'air dans la boîte de climatiseur 10. Cette très grande section de passage, obtenue dans le mode de refroidissement pour aérer le véhicule à travers les deux chambres de mélange d'air 17 et 18, procurant cette faible résistance à l'écoulement de la boîte de climatiseur, a d'une part pour conséquence que le bruit produit par l'air dans ce mode de fonctionnement est faible, et autorise d'autre part
une plus faible vitesse de rotation du ventilateur.
Dans l'exemple de réalisation selon la Figure 1, le dispositif de commande 28 comporte une came 30 mue par un moteur électrique 29 et portant une piste de commande 31. À cette piste sont couplés plusieurs leviers d'actionnement, désignés par 32, 33 et 34, qui sont coordonnés dans cet ordre à l'obturateur 23 de l'ouverture d'entrée d'air chaud 21, l'obturateur 24 de l'ouverture d'entrée d'air froid 22 et le tiroir de la vanne d'arrêt 16. La piste de commande 31 est réalisée de manière que lorsque la came 30 est tournée, les obturateurs 23, 24 et la vanne d'arrêt 16 soient
actionnés, par l'intermédiaire des leviers 32 - 34, comme décrit précédem-
ment en référence au diagramme de commande de la Figure 2. Dans l'exemple selon la Figure 1, la piste de commande 31 est réalisée sous la forme d'une rainure dans laquelle les leviers d'actionnement 32 - 34 s'engagent par des tiges de commande. La piste 31 est cependant réalisable aussi sous la forme d'une trajectoire courbe ou d'un profil de came contre lequel les extrémités des leviers d'actionnement 32 - 34 sont appliquées
sous l'effet d'une force.
Dans le cas de la boîte de climatiseur 10 représentée partiellement par une vue d'en haut et en coupe sur la Figure 3 et correspondant à une variante de réalisation de l'installation de chauffage ou de climatisation, l'ouverture d'entrée d'air chaud 21 et l'ouverture d'air froid 22 de la chambre de mélange d'air 17 ou 18 sont commandées par un seul obturateur, réalisé dans cet exemple sous la forme d'un volet d'air 35. Ce volet est monté pivotant autour d'un axe de pivotement 36 fixé le long d'un bord arrière de l'échangeur de chaleur 13 dans la boîte de climatiseur 10. La disposition des ouvertures d'entrée 21, 22 est accordée à la zone de pivotement du volet d'air 35, de manière que ce volet ferme complètement l'ouverture d'entrée d'air froid 22 dans l'une de ses positions de fin de course de pivotement (représentée en trait continu sur la Figure 3), et qu'il ferme complètement l'ouverture d'entrée d'air chaud 21 dans son autre position de fin de course de pivotement (représentée en trait discontinu sur la Figure 3). Le volet d'air 35 présente, en outre, une position médiane (représentée en trait mixte sur la Figure 3) située entre les deux positions de fin de course de pivotement et dans laquelle ce volet dégage au maximum les deux ouvertures d'entrée 21 et 22. Le volet 35 est couplé de la même façon que celle décrite précédemment au dispositif de commande 28, lequel commande ce volet, en combinaison avec la vanne d'arrêt 16 dans l'amenée d'eau de refroidissement 14 de l'échangeur 13, suivant le diagramme de commande selon la Figure 2, comme décrit dans ce qui précède. Pour aérer séparément une zone climatisée gauche et une zone climatisée droite dans le véhicule, il est possible de prévoir de nouveau deux chambres de mélange 17 et 18 présentant chacune deux ouvertures d'entrée 21, 22 et un volet d'air commandant ces deux ouvertures pour
chaque côté.
En variante par rapport au dispositif de commande 28 qui vient d'être décrit, on peut prévoir aussi des servomoteurs électriques, tant pour les obturateurs 23, 24 que pour le tiroir de la vanne d'arrêt 16, qui sont pilotés de la façon décrite par une unité de commande électronique à
travers des lignes électriques de transmission de signaux.
Claims (9)
1. Installation de chauffage ou de climatisation pour véhicules, comprenant un échangeur de chaleur dans lequel s'écoule un caloporteur et qui est placé dans un canal d'air pouvant être traversé d'air, au moins une chambre de mélange d'air présentant une ouverture d'entrée pour l'air traversant l'échangeur de chaleur (ouverture d'entrée d'air chaud) et une ouverture d'entrée pour de l'air contournant l'échangeur de chaleur (ouverture d'entrée d'air froid), au moins un obturateur commandant les sections de passage des ouvertures d'entrée de la chambre de mélange d'air, une vanne d'arrêt placée dans l'amenée du caloporteur à l'échangeur ou dans l'évacuation du caloporteur à partir de l'échangeur de chaleur, ainsi qu'un dispositif de commande pour actionner l'obturateur et la vanne d'arrêt, dispositif de commande qui ferme la vanne d'arrêt à la fermeture de l'ouverture d'entrée d'air chaud, caractérisée en ce que l'ouverture d'entrée d'air chaud (21), commandée par l'obturateur (23), est disposée derrière l'échangeur de chaleur (13), et le dispositif de commande (28) est conçu pour que, à la suite de la fermeture de la vanne d'arrêt (16), il fasse passer l'obturateur (23) à une position ouverte dégageant complètement
l'ouverture d'entrée d'air chaud (21).
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur est réalisé comme un volet d'air (35) monté pivotant autour d'un axe de pivotement (36), et les ouvertures d'entrée (21, 22) sont disposées dans la chambre de mélange d'air (18) de manière que le volet d'air (35) ferme complètement, alternativement, l'une des ouvertures d'entrée (21, 22) dans l'une de deux positions de fin de course de pivotement, et dégage au maximum les deux ouvertures d'entrée (21, 22) dans une position en pivotement se trouvant entre les positions de fin de
course de pivotement (Fig. 3).
3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que, pour aérer séparément une zone climatisée gauche et une zone climatisée droite dans le véhicule, on a prévu deux chambres de mélange d'air (17, 18) présentant chacune deux ouvertures d'entrée (21, 22) et un
volet d'air (36) commandant ces ouvertures.
4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un obturateur individuel (23, 24) est coordonné à chaque ouverture
d'entrée (21, 22).
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que, pour aérer séparément une zone climatisée gauche et une zone climatisée droite dans le véhicule, on a prévu deux chambres de mélange d'air (17, 18) présentant chacune deux ouvertures d'entrée (21, 22) et deux obturateurs (23, 24) commandant respectivement les deux ouvertures
d'entrée (21, 22).
6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les ouvertures d'entrée d'air chaud (21) sont situées directement sur la face de sortie d'air (131) de l'échangeur de chaleur (13), et les obturateurs (23) commandant l'ouverture d'entrée d'air chaud (21) sont réalisés chacun comme un obturateur à persiennes (25) possédant un grand nombre de lamelles obturatrices pivotantes placées les unes à côté des
autres et capables de recouvrir ensemble l'ouverture d'entrée (21).
7. Installation selon l'une des revendications 4 - 6,
caractérisée en ce que les obturateurs (24) commandant les ouvertures
d'entrée d'air froid (22) sont réalisés comme des volets d'air (26) pivotants.
8. Installation selon l'une des revendications 1 - 7,
caractérisée en ce qu'un servomoteur électrique est coordonné à la vanne d'arrêt (16) et à chaque obturateur (23, 24) en vue de son actionnement, et
que les servomoteurs sont raccordés au dispositif de commande.
9. Installations selon l'une des revendications 1 - 7,
caractérisée en ce que le dispositif de commande (28) comporte une came (30) mue par un moteur (29), et qu'un levier d'actionnement (34) pour la vanne d'arrêt (16) et un levier d'actionnement (32, 33) pour chaque obturateur (23, 24) sont couplés à une piste de commande (31) formée sur
la came (30).
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