FR2915135A1 - Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation avec gestion de l'humidite de l'air. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, en particulier de l'habitacle d'un véhicule automobile. Un filtre dessicant (7), destiné à déshumidifier l'air circulant (5) à l'intérieur du dispositif, est implanté en amont de l'évaporateur (2). Ceci permet de diminuer les besoins en énergie de l'évaporateur (2) et par la suite d'augmenter sa capacité de refroidissement. L'invention est particulièrement adaptée pour accompagner la technologie d'évaporateurs stockeurs en raison d'une diminution considérable de la part d'énergie stockée utilisée pour déshumidifier l'air.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE, VENTILATION ET/OU CLIMATISATION AVEC GESTION DE

L'HUMIDITE DE L'AIR.

L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage, 5 ventilation et/ou climatisation, en particulier de l'habitacle d'un véhicule automobile.

Généralement, un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend au moins un échangeur thermique dans 10 lesquels circule un fluide caloporteur. Cet échangeur a pour fonction d'assurer un échange thermique entre le fluide caloporteur circulant dans l'échangeur, et un autre fluide traversant l'échangeur, qui est habituellement un flux d'air dont la température doit être gérée pour assurer le confort 15 dans l'habitacle du véhicule automobile. Selon un exemple de réalisation, cet échangeur thermique est formé par une pluralité de tubes.

D'un point de vue thermique, le confort se définit par le 20 contrôle de la température et de l'humidité dans l'habitacle du véhicule automobile par rapport une consigne fixée par les passagers. La consigne est fixée à partir du tableau de commande, désigné aussi comme calculateur confort, qui régule toutes les fonctions du dispositif de climatisation 25 pour maîtriser les caractéristiques thermo-physiques du flux d'air, en particulier la température, l'humidité, le débit ...

Dans le cas où le dispositif est intégré dans un système de climatisation de véhicule automobile, il comprend 30 habituellement deux échangeurs thermiques, à savoir un évaporateur relié à un circuit de climatisation et un radiateur de chauffage relié à un circuit de refroidissement du moteur qui est parcouru par un fluide caloporteur, en particulier de l'eau glycolée.

Dans un circuit de climatisation, dit 'cycle à compression', une boucle comprend un compresseur, un condenseur, un organe de détente et un évaporateur, disposés dans cet ordre en considérant le sens de circulation du fluide réfrigérant.

L'évaporateur échange des calories avec l'air à traiter thermiquement de telle sorte que le réfrigérant se vaporise et passe totalement en phase gazeuse. Au cours de cette transformation, l'énergie prélevée à l'air permet de le refroidir. Le compresseur est entraîné, par exemple, par le moteur à combustion interne. Il aspire et monte en pression le réfrigérant en phase gazeuse. Le condenseur évacue vers l'environnement extérieur la chaleur accumulée par le réfrigérant lors du passage dans l'évaporateur et du compresseur. De plus, il sous refroidit le réfrigérant de manière à le passer totalement en phase liquide. L'organe de détente assure une chute de pression brutale du réfrigérant, contrôle la surchauffe en sortie d'évaporateur et contrôle le débit de réfrigérant.

L'évaporateur est traversé par un fluide réfrigérant, tandis que le fluide traversant extérieurement l'évaporateur est de l'air destiné à être soufflé dans l'habitacle du véhicule. L'échange thermique dans l'évaporateur se fait alors entre l'air et le fluide réfrigérant. Cet échange, qui a pour but de rafraîchir et déshumidifier l'air soufflé dans l'habitacle, utilise l'énergie latente de vaporisation du fluide réfrigérant.

Les conditions de température et de pression régnant dans l'évaporateur côté réfrigérant sont telles que celui-ci se vaporise spontanément. Pour ce changement d'état, il a quand même besoin d'un apport d'énergie effectué par l'air, ce qui a pour effet de refroidir ce dernier. Si de plus, la température des parois métalliques de l'évaporateur est en dessous de la température de rosée de l'air, l'eau contenue dans celui-ci se condense et s'évacue par gravité. En sortie d'évaporateur, l'air est sec.

Le flux d'air refroidi et déshumidifié issu de l'évaporateur est ensuite envoyé dans l'habitacle, soit directement, soit indirectement après échange thermique avec le radiateur de chauffage pour le réchauffer.

Il peut être intéressant en effet, dans certaines circonstances, de refroidir l'air pour le déshumidifier et de le réchauffer ensuite de manière à produire un flux d'air chaud et sec à envoyer dans l'habitacle, notamment pour éviter la formation de buée sur le pare-brise.

Afin de gérer le flux d'air soufflé dans l'habitacle, les dispositifs de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicules automobiles connus sont habituellement équipés d'un pulseur, encore appelé soufflante. Un pulseur comprend un moteur électrique entraînant une turbine pour assurer la mise en mouvement du flux d'air. La majorité des dispositifs de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicules automobiles actuels, le pulseur se situe en amont de l'évaporateur mentionné ci-dessus. Ainsi, le rafraîchissement de l'air est assuré avant l'entrée de l'air dans l'habitacle.

Lorsque l'air pulsé est humide, il s'ensuit une demande accrue, au niveau de l'évaporateur, en termes de capacité de refroidissement. Dans le cas général, cela se traduit soit par un appel d'énergie augmenté et par conséquent une consommation de carburant plus élevée, soit par le fait que l'air pulsé est moins bien refroidi. Ce dernier cas se rencontre tout particulièrement avec les véhicules de type dit "Stop & Go" (Arrêt et Roulage), où le moteur est arrêté lorsque le véhicule est immobile. Le maintien du confort dans l'habitacle ne peut plus alors être assuré par le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. En effet, le fluide réfrigérant qui traverse l'évaporateur est habituellement mis en mouvement par un compresseur qui est entraîné par le moteur du véhicule. Afin d'améliorer la situation décrite précédemment, des dispositifs spécifiques ont été développés pour satisfaire ces besoins. Ils sont décrits notamment dans les documents FR2878613, FR2878614 et WO20060599005.

Dans les documents précités, l'évaporateur comprend en outre des cavités remplies d'un matériau à changement de phase destiné à restituer du froid au flux d'air traversant l'évaporateur lorsque ce dernier n'est pas opérationnel du fait que le compresseur est arrêté. Cet évaporateur particulier est aussi appelé "évaporateur stockeur".

La présente invention vient améliorer la situation. En particulier, pour un "évaporateur stockeur", dont l'effet et le gain sont limités dans le temps, la présente invention permet une optimisation de l'utilisation de cette énergie stockée en assurant, pour tout ou partie, la fonction de déshumidification de l'air en amont de l'évaporateur. De cette façon, la durée de maintien du confort sans redémarrage du moteur, afin de faire circuler le fluide réfrigérant, peut être rallongé.

Afin de surmonter les inconvénients cités précédemment, il est proposé d'implanter, dans le dispositif, un filtre dessicant destiné à déshumidifier l'air passant par l'évaporateur. Le filtre dessicant, qui peut être monté dans un boîtier, est placé en amont de l'évaporateur. Selon une alternative de réalisation, il est disposé plus particulièrement entre la volute du pulseur d'air et l'évaporateur.

Il est bien connu, qu'il s'avère avantageux de faire intervenir des procédés de dessication chimique (adsorption pour un solide, absorption pour une solution aqueuse, ...), dans les systèmes de climatisation. Notamment, de tels procédés sont utilisés dans les bâtiments pour réduire l'humidité et plus spécifiquement pour la production de froid dans les systèmes de climatisation à sorption. Un des avantages visés par ces systèmes, étant de diminuer les besoins en énergie de l'évaporateur. Des tentatives d'implantation dans un véhicule automobile existent mais aucune n'a pour l'instant abouti à un compromis coût/performances acceptable. L'invention comble ce vide dans l'état de la technique et propose à cet effet un dispositif répondant aux exigences de coûts tout en étant performant.

Concrètement, l'invention s'applique à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant un pulseur propre à envoyer un flux d'air au travers d'un boîtier logeant au moins un évaporateur pour produire un flux d'air refroidi à envoyer dans l'habitacle.

Selon l'invention, un filtre dessicant est disposé en amont de l'évaporateur. De façon préférentielle, il est agencé sur le trajet du flux d'air. Le filtre est positionné pour interagir avec le flux d'air, en évitant que des pertes de charge soient accrues. Une solution particulièrement avantageuse consiste à positionner le filtre de façon à ce qu'il soit léché par le flux d'air, ce dernier affleurant le filtre dessicant. Dans cet exemple de réalisation, le filtre dessicant est disposé sur une paroi du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Selon un mode de réalisation alternatif, le filtre dessicant est agencé dans le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de façon à être traversé par le flux d'air

Ceci permet de diminuer les besoins en énergie de l'évaporateur, dans les limites des capacités de dessication du filtre. Il sera généralement nécessaire de régénérer le filtre et/ou sa substance absorbante. Pour ceci, il peut être fait appel à une solution aqueuse absorbante contenant des sels dessicants (par exemple, bromure de lithium (LiBr), chlorure de lithium (LiCl), chlorure de calcium (CaC12)...) .

Préférentiellement, la substance réactive utilisée dans l'invention est une solution aqueuse de chlorure de calcium (CaC12). Les avantages et caractéristiques de cette solution seront détaillés plus loin.

Selon un mode préféré de l'invention le filtre mentionné précédemment comprend un matériau poreux permettant le ruissellement du fluide dessicant. Il peut s'agir d'un papier de cellulose qui, après avoir subi un processus d'imprégnation, présente un certain nombre d'avantages.

L'invention proposée est particulièrement adaptée pour 5 accompagner la technologie actuelle des évaporateurs stockeurs.

En effet, comme rappelé, la circulation du fluide réfrigérant à l'intérieur d'un circuit de climatisation de 10 véhicule automobile est assurée par un compresseur. Ce compresseur, est directement entraîné par le moteur du véhicule. Par conséquent, lorsque le moteur du véhicule est arrêté, la circulation du fluide réfrigérant cesse. Ainsi, l'échange thermique entre l'air et le fluide caloporteur ne 15 peut s'opérer. L'air soufflé dans l'habitacle n'est alors plus rafraîchi. Cette situation est problématique car la technologie récente d'automobiles prévoit, afin de diminuer la consommation de carburant, l'arrêt automatique du moteur lorsque le véhicule s'immobilise (véhicules du type "Stop & 20 Go"). Ce faisant, l'habitacle est privé d'air rafraîchi. Les brevets cités ci-dessus décrivent des réservoirs de matériau de stockage thermique associés à l'échangeur thermique. Ce matériau de stockage thermique permet d'assurer, pendant un temps limité, la restitution de l'air froid lorsque le 25 moteur est coupé.

La présente invention a l'avantage de diminuer considérablement la part d'énergie stockée utilisée pour déshumidifier l'air passant par l'échangeur thermique, 30 notamment l'évaporateur. Par conséquent, la remontée en température de l'air est ralentie.

Selon un mode préférentiel, un mécanisme obturateur commandé est placé entre le filtre et le passage du flux d'air. Ainsi l'activation/désactivation de la fonction de dessication peut être commandée par ouverture/fermeture du mécanisme obturateur. Ce mécanisme obturateur peut se présenter sous forme de volets à persiennes. Ceci permet de créer un effet tourbillonnaire sur l'air entrant de manière à améliorer l'efficacité de la fonction de dessication.

De plus, l'invention présente une unité de purification des sels dessicants. Cette unité, située dans le compartiment moteur, se compose d'un système utilisant la chaleur dissipée dans le circuit du liquide de refroidissement du moteur. Elle fait intervenir un régénérateur, un séparateur vapeur d'eau-sel dessicant, un radiateur de refroidissement de la solution purifiée et une pompe.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après et des dessins annexés donnés à titre d'exemple sur lesquels: - La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile 25 selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 2 représente un matériau poreux utilisé dans la réalisation du filtre dessicant selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 représente le diagramme d'état d'une 30 solution de CaC12 à pression constante, - La figure 4 représente la courbe d'ébullition, sous pression constante (1 atm), d'une solution de CaC12 en fonction de la concentration en sels CaCl2, - La figure 5 représente un circuit schématique de l'unité de purification des sels dessicants selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 6 représente la courbe d'augmentation de température lors de la réaction exothermique d'absorption de dissolution de sels CaC12 dans l'eau, et - La figure 7 représente la courbe d'équilibre des tensions de vapeurs d'une solution de CaC12 avec l'humidité relative de l'environnement en fonction de la concentration en sels CaC12.

La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple. Il comprend un boîtier 100 dans laquelle est logé un pulseur 1, encore appelé groupe moto-ventilateur, destiné à produire un flux d'air pulsé à partir d'un flux d'air extérieur prélevé hors de l'habitacle et/ou d'un flux d'air intérieur prélevé dans l'habitacle. Ce pulseur assure aussi une mise en mouvement d'un flux d'air 5. Le flux d'air 5 est rafraîchi au niveau d'un évaporateur 2, qui est logé dans le boîtier 100 et est parcouru par un fluide réfrigérant, circulant dans un circuit dédié non représenté sur la figure 1.

L'évaporateur est dans l'exemple un évaporateur stockeur, mais l'invention s'applique aussi au cas d'un évaporateur simple.

L'enveloppe loge en outre un volet de répartition 11 qui permet de répartir de façon contrôlée le flux d'air issu de l'évaporateur entre une branche chaude contenant un radiateur de chauffage 3 et une branche froide dépourvue du radiateur 3. De façon optionnelle, la branche chaude contient également un radiateur additionnel 13, de préférence électrique et comprenant des éléments à coefficient de température positive (CTP), afin d'apporter un surplus de puissance de chauffage et/ou de fournir une capacité de chauffage lorsque le radiateur de chauffage 3 n'est pas encore à une température adéquate, en particulier en phase de démarrage du véhicule. Cela permet de produire un flux d'air mixé à température contrôlée qui est ensuite envoyé dans l'habitacle par des moyens de distribution non décrits en détail. Ces moyens de distribution sont capables de répartir l'air, à température contrôlée, entre différents conduits 4. Ces conduits 4 correspondent notamment à des sorties dégivrage/aération et des sorties pieds, qui permettent de diriger l'air pulsé dans différentes régions choisies de l'habitacle.

En amont de l'évaporateur 2 se situe un boîtier 6, placé latéralement sur le trajet d'air. Plus précisément, ce boîtier 6 se situe entre la volute du pulseur 1 et l'évaporateur 2, et occupe la surface arrière du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation Le boîtier 6 est avantageusement fixé à l'extérieur du boîtier 100 pour faciliter son remplacement et sa maintenance. Le boîtier 6 héberge un filtre dessicant 7 permettant de déshumidifier l'air provenant du pulseur, avant qu'il ne traverse l'évaporateur extérieurement.

Le filtre 7 est positionné de telle sorte à pouvoir être 30 léché par le flux d'air 5, avant que ce dernier n'atteigne l'évaporateur 2.

Dans le mode de réalisation décrit, le boîtier 6 présente un mécanisme obturateur 8 commandé par un organe de commande, non représenté sur la figure 1, et déplaçable entre une position ouverte et une position fermée. Ce mécanisme peut se présenter sous forme de volets à persiennes, comme représenté sur la figure 1. Toutefois, d'autres mécanismes obturateurs peuvent être envisagés. Les volets à persiennes présentent l'avantage de créer un effet légèrement tourbillonnaire sur le flux d'air, de manière à augmenter la surface de contact entre l'air et le filtre 7. L'efficacité de la fonction de dessication est ainsi améliorée. En position ouverte, le filtre dessicant 7 est constamment léché par le flux d'air. En position fermée, l'air provenant du pulseur traverse l'évaporateur sans être préalablement déshumidifié par le filtre 7. Le mécanisme obturateur 8 est particulièrement adapté pour les véhicules du type "Stop & Go". Ceci sera expliqué plus loin dans la présente description.

L'organe de commande des volets à persiennes mentionnés ci-dessus peut être un système de crémaillère, associé à un axe d'un actionneur pas-à-pas commandé via le faisceau électrique du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Par ailleurs, le faisceau électrique alimente et commande les moteurs des volets de mixage et de distribution à l'intérieur du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation.

Par rotation de l'axe de l'actionneur pas-à-pas, la crémaillère est déplacée en translation entraînant le déplacement angulaire des volets à persiennes entre la position d'ouverture et la position de fermeture.

Selon un mode de réalisation, le filtre dessicant 7 est constitué par un matériau poreux 9 sur lequel circule une solution dessicante 10, par exemple une solution aqueuse de CaC12. Ce type de matériau poreux 9 est représenté sur la figure 2.

Il est utilisé par exemple un papier en cellulose qui, après avoir subi un processus d'imprégnation, acquiert résistance et pouvoir d'absorption, et devient autoportant. Ce traitement le protège également de la décomposition et de la putréfaction, augmentant ainsi sa durée de vie. Il en découle des avantages aux plans économique et écologique.

Une solution dessicante est mise en circulation par une pompe, qui sera décrite ci-après, qui l'amène au-dessus du matériau poreux. Un distributeur permet d'irriguer une zone définie du matériau poreux, assurant ainsi le ruissellement de la solution le long du matériau. Ce ruissellement ou écoulement tel que décrit ici, s'opère de manière continue à l'aide d'un circuit fermé. L'irrigation continue du matériau poreux est rendue possible par la présence de deux tubulures entrée/sortie 12a et 12b. Comme il sera détaillé plus loin, ces deux tubulures peuvent être directement reliées à un circuit de purification de la solution dessicante.

Selon un mode préférentiel de l'invention, le fluide dessicant est une solution aqueuse de chlorure de calcium (CaC12), mais d'autres solutions aqueuses sont envisageables. L'utilisation d'une solution aqueuse de chlorure de calcium (CaC12), en tant que substance réactive, présente un certain nombre d'avantages. Parmi ceux-ci on peut citer:30 - non toxique pour les humains, ni par ingestion, ni par inhalation, - inodore, -température d'auto-inflammation élevée de l'ordre de 5 176 C, - aucun risque d'explosion, - compatibilité avec l'acier inoxydable, le cuivre et les matières plastiques.

10 La figure 3 représente le diagramme d'état d'une solution de CaCl2 à pression constante. Le mélange eau-CaC12 est un mélange péritectique caractérisé par une fusion non congruente. Lorsque la phase solide peut se présenter sous la forme de différentes architectures cristallines, par 15 exemple selon le présent exemple de réalisation, la réaction de fusion/cristallisation est dite non congruente, selon les conditions dans lesquelles elle s'opère. La courbe délimite les zones d'états, à savoir la zone d'état liquide et la zone d'état solide, respectivement représentées par "L" et 20 "S" sur la figure 3. L'état physique de la solution, à une température définie, dépend de la concentration en poids de CaC12. De plus, l'état solide peut présenter différents cristaux coexistant (à savoir par exemple: CaC12 hexahydraté, CaC12 tetrahydraté, CaCl2 dihydraté, glace...). 25 Les états physiques sont représentés sur la figure 3.

À une température de 20 C à 25 C, la concentration en poids de CaC12 entraînant une cristallisation est d'environ 42% en poids. Il est donc important de ne pas dépasser cette 30 concentration en CaC12 si l'on souhaite irriguer le filtre spécialisé décrit précédemment, sans risque d'obstruction par des cristaux. Préférentiellement, une concentration de 40% en poids est utilisée. Bien entendu, cette valeur nominale (40%) varie, si l'on choisit d'utiliser une solution dessicante autre qu'un mélange eau-CaC12 comme par exemple des solutions eau-LiBr ou eau-LiCl.

La figure 4 représente la courbe d'ébullition, à pression constante de 1 atm, d'une solution de CaC12 en fonction de la concentration en sels CaC12. Comme mentionné plus haut, selon un mode préférentiel de l'invention, le dispositif chauffage, ventilation et/ou climatisation est pourvu d'une unité de purification des sels dessicants. Le système de purification prévoit, pour cela, de porter à ébullition la solution dessicante. À une concentration en poids d'environ 40%, la température d'ébullition d'une solution de CaC12 se situe aux alentours de 120 C, en particulier 118 C.

Le chlorure de calcium (CaC12) est à la fois hygroscopique et déliquescent. Le sel solide a la capacité d'absorber l'humidité de l'air en même temps qu'il se dissout. La solution produite continue à absorber l'humidité jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint entre la tension de vapeur de la solution et celle de l'air.

Par conséquent: - si l'humidité de l'air augmente, le pouvoir 25 d'absorption de la solution augmente. - si l'humidité diminue, l'eau s'évapore depuis la solution dans l'air.

Le tableau 1 ci-dessous donne les quantités de sel anhydre 30 CaC12 nécessaires pour déshumidifier l'air en amont de l'évaporateur pour différentes humidités d'air et la concentration finale en sel de la solution résultante dans les conditions suivantes: - Température d'air sec: 25 C - Débit d'air: 450 kg/h (max) - Durée de réaction: 2 min Humidité Humidité Quantité Quantité Concentration Quantité relative en spécifique d'eau pour d'eau en sels de la de sels entrée à 25 C 450kg/h et 2 absorbée par solution nécessaire d'air (%) (g/kg air minutes de CaCl2 anhydre finale (%) (g) sec) soufflage (g) (kg/kg) 70 13.9 209 2,7 25,6 77 65 12,9 194 2,4 28,3 81 60 11,9 179 2,1 31,1 85 55 10,9 164 1,8 33.8 91 50 9,9 149 1,6 36 93 45 8,9 134 1,5 37,8 89 40 7,9 119 1,4 39,5 85 35 6,9 104 1,3 41,7 _ 80 _ _ 5,9 89 1,2 43,9 74 30 Tableau 1: Quantité de sels CaC12 anhydre nécessaire pour la déshumidification.

Le Tableau 1 montre que, selon ce mode de réalisation, l'invention est d'autant plus efficace que le taux d'humidité de l'air est important. De plus, il apparaît clairement que la concentration en sels de la solution finale (% en poids), s'éloigne de la valeur nominale (-40%). Pour conserver une concentration en sels efficace pour la déshumidification de l'air, et pour ne pas se voir confronté à un problème de cristallisation, il sera nécessaire de faire appel au système de purification décrit plus loin.

Les viscosités des solutions aqueuses de chlorure de calcium augmentent de façon exponentielle à isotempérature avec la concentration des sels CaC12. Ce paramètre est donc déterminant pour le dimensionnement de la pompe d'entraînement d'une solution purifiée. Le tableau 2 ci-dessous montre les viscosités absolues de solution aqueuses de chlorure de calcium de différentes concentrations à différentes températures.

Température C % CaC12 - - - - - - -20 -10 0 10 20h 30 40 50 60 70 80 90 100 0 - - 1.77 1.29 1.02 0.79 0.67 0.53 0.46 0.40 0.34 0.30 0.26 - - 1.84 1.35 1.07 0.82 0.73 0.57 0.51 0.45 0.39 0.35 0.28 - - 2.13 1.52 1.16 0.93 0.86 0.64 0.57 0.51 0.47 0.42 0.35 - 4.09 2.50 1.84 1.40 1.20 1.03 0.76 0.68 0.62 -0.55 0.49 0.42 - 4.97 3.12 2.33 1.81 1.54 1.22 0.99 0.85 0.74 0.68 0.59 0.49 9.94 6.32 4.04 3.07 2.38 1.97 1.54 1.27 1.07 0.90 0. 82 0.70 0.59 14.3 9.04 5.77 4.30 3.33 2.62 2.07 1.73 1.43 1.24 1.01 0.89 0. 73 - -8.83 6.62 4.99 3.87 3.07 2.54 2.17 1.82 1.46 1.22 1.03 - - - 11.7 8.48 6.39 4.90 4.00 3.26 2.72 2.15 1.74 1.52 - - - - - 11.5 8.90 6.57 5.24 4. 25 3.39 2.77 2.33 - - - - - - 11.8 9.24 7.45 5.97 4.95 4.28 Tableau 2: Viscosités absolues de CaC12 (en centipoises - cp)

Selon un mode de réalisation, la viscosité absolue de la 5 solution aqueuse de CaC12 est comprise entre 9cp et 6cp, plus préférentiellement d'environ 8,5cp.

La figure 5 représente un circuit schématique de l'unité de purification des sels dessicants selon l'invention. Cette 10 unité se définit par un système de purification utilisant la chaleur dissipée dans le circuit 28 du liquide de refroidissement du moteur 30 (habituellement de l'eau additionnée de glycole). Elle se situe dans le compartiment moteur et utilise un régénérateur 20, un séparateur 21, un 15 radiateur de refroidissement de la solution dessicante purifiée 25 et une pompe 24.

Par ailleurs, le régénérateur 20 est intégré au circuit de refroidissement 40 du moteur 30. Ce circuit de 20 refroidissement 40 est parcouru par le liquide refroidissement et comprend un radiateur de refroidissement 31 disposé en face avant du véhicule et balayé par un flux d'air (non représenté) afin de dissiper la chaleur collecté dans le moteur 30 et convoyé par le liquide de 25 refroidissement.

Sur une branche de dérivation du circuit de refroidissement 40, est agencé un radiateur de chauffage 32 traversé par le fluide de refroidissement moteur afin de chauffer le flux d'air destiné à alimenter l'habitacle du véhicule.

Le contrôle du refroidissement du moteur 40 se fait par l'intermédiaire d'un thermostat 33 permettant de maintenir en permanence un beau niveau de refroidissement du moteur 30.

Ainsi disposé, le régénérateur 20 porte à ébullition la solution dessicante, assurant ainsi une évacuation de la vapeur d'eau 23 au niveau du séparateur 21. Optionnellement, une résistance électrique peut être ajoutée au régénérateur pour fournir une source de chaleur supplémentaire et par conséquent faciliter l'ébullition de la solution dessicante.

Le liquide de refroidissement du moteur 30 (par exemple de 20 l'eau glycolée) a une température se situant en général aux alentours de 90 C lorsque le moteur 30 est chaud. Une résistance électrique additionnelle 29 est donc nécessaire au niveau du régénérateur 20 pour porter la température de la solution aqueuse de CaC12 jusqu'à 118 C, température d'ébullition d'une solution de CaCl2. Cette résistance électrique additionnelle 29 est alimentée par le réseau électrique du véhicule. De façon particulièrement avantageuse, la résistance électrique additionnelle 29 est alimentée uniquement lors des phases de roulage du véhicule.

L'utilisation du liquide de refroidissement du moteur 30 comme source principale de chaleur dans le régénérateur 20 se justifie par la récupération d'énergie perdue par le moteur, gratuite et disponible et la consommation électrique réduite qu'elle permet.

Ce mode de fonctionnement est tout particulièrement approprié aux véhicules du type "Stop & Go" puisque le système de mise en veille du moteur n'est actif que lorsque le moteur est chaud donc lorsque l'eau de refroidissement moteur a atteint sa température maximale.

Si l'on se réfère à la figure 4, pour revenir à une concentration nominalede 40% en poids de CaC12 dans la solution aqueuse, il sera nécessaire de porter la température jusqu'à 118 C. Si l'on dépasse cette température, des cristaux de sel commenceraient à apparaître. Ceci n'est pas souhaitable afin de préserver, par ailleurs, le fonctionnement de la pompe.

Lorsque la température est maintenue à 118 C, l'excédent d'eau se vaporise et la solution atteint un état d'équilibre à 40% de concentration en poids. Il s'agit donc d'une action de purification ou d'augmentation de la concentration en sel tout en évitant le dépôt ou cristallisation.

La solution dessicante purifiée 22, c'est-à-dire une solution dont la concentration en sels se situe à une valeur nominale définie, passe par la suite au travers d'un radiateur de refroidissement 25, de façon préférentielle disposé à l'avant du véhicule automobile, où elle peut être, par exemple, refroidie à l'aide d'un courant d'air 26.

La circulation de la solution dessicante est assurée par la pompe 24 située sur le circuit de purification.

Une fois que la solution dessicante est purifiée et refroidie, elle peut ensuite être reconduite en direction du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, afin de reprendre sa fonction de déshumidification de l'air.

Pour cela, selon un mode de réalisation de l'invention, la solution rejoint le boîtier 6 via la tubulure d'entrée 12a afin de ruisseler le long du matériau poreux comme il a été détaillé plus haut.

Le dispositif décrit précédemment est donc un système à absorption en circuit ouvert et se consacre, d'une part à la gestion de l'humidité en amont de l'évaporateur, et d'autre part à la régénération de la substance absorbante.

Pour éviter la cristallisation des sels dessicants, il est important de contrôler la concentration en sels de la solution en sortie de manière à revenir toujours à la valeur de concentration nominale en sortie. Un appareil de mesure (non représenté sur la figure 5) dédié au contrôle continu de la concentration ainsi qu'un asservissement sur la température au régénérateur doit donc être envisagé.

Ainsi, il est possible de disposer en sortie du régénérateur, comprenant de façon préférentielle une résistance électrique 29, un capteur de température type thermocouple (non représenté sur la figure 5), plongé dans la solution eau - CaC12. Ce capteur de température est connecté au calculateur confort du système de climatisation (tableau de commandes) afin de réguler à tout instant la puissance fournie à la résistance électrique. On maintient ainsi la température en sortie du régénérateur constante à une valeur de 118 C maximum.

Le mécanisme obturateur 8, détaillé plus haut est particulièrement adapté pour les véhicules du type "Stop & Go". Comme il a déjà été décrit, la technologie récente d'automobile prévoit l'arrêt automatique du moteur lorsqu'un véhicule s'immobilise. Le moteur étant arrêté, le compresseur ne permet plus la circulation du fluide réfrigérant, celle-ci cesse donc à l'intérieur du circuit de climatisation, et par la suite, l'alimentation en air refroidi de l'habitacle du véhicule est limitée par la capacité de refroidissement du matériau de stockage thermique. L'option de placer un mécanisme obturateur 8 permet de commander l'accessibilité du filtre 7 par le flux d'air 5 et ainsi d'alterner entre: - une phase de déshumidification de l'air (phase 15 d'arrêt ou "stop"), et - une phase de purification/régénération de la solution dessicante (phase de roulage ou "go").

En effet, pendant la phase d'arrêt le mécanisme obturateur 8 20 se trouve en position ouverte (cette variante est représenté sur la figure 1). Le filtre dessicant 7 est alors constamment léché par le flux d'air 5 et assure sa déshumidification. La solution dessicante s'enrichit donc en eau et, en conséquence, sa concentration s'éloigne de la 25 valeur nominale (tableau 1).

Pendant la phase de roulage le mécanisme obturateur 8 se trouve en position fermée. Le flux d'air 5 ne vient alors plus lécher le filtre dessicant 7 et par conséquent la 30 solution dessicante ne s'enrichit plus en eau. L'évacuation de la vapeur d'eau 23 au niveau du séparateur 21 engendre la concentration des sels dessicants en phase aqueuse et permet 21 ainsi le retour à une valeur de concentration en sels nominale.

Compte tenu des propriétés physico-chimiques des solutions dessicantes et notamment d'une solution aqueuses de CaC12, les facteurs limitants pour le choix de la valeur nominale de concentration de sels sont: la limite de cristallisation des sels à la température opérante (environ 42% en poids à 25 C pour 10 une solution aqueuses de CaC12), - la viscosité de la solution (dimensionnement de la pompe), - la température de régénération (régénérateur) - la plage d'utilisation du système (humidité relative 15 de l'air) - la température de dissolution lors de la réaction d'absorption (exothermique)

Par l'adjonction d'une résistance électrique au niveau du 20 régénérateur, la valeur maximale admissible de concentration en sels CaCl2 se situe autour de 40% en poids. La température d'eau en sortie du régénérateur (118 C) est pilotée par la résistance électrique. La puissance électrique fournie est asservie par le calculateur confort. 25 Cependant, on note que l'efficacité de l'invention est particulièrement pertinente pour des humidités relatives de l'air supérieurs à 40%.

30 La courbe d'équilibre des tensions de vapeur de la solution dessicante avec l'humidité relative de l'environnement en fonction de la concentration en sels de CaC12, est représentée sur la figure 7.

L'invention permet donc : - de réduire la quantité de matériau à changement de phase dans l'évaporateur pour un effet équivalent ou - à iso quantité de matériau à changement de phase, de prolonger le temps de maintien du confort par une diminution de la pente de montée en température de l'air en aval évaporateur.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment mais englobe toutes les réalisations que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications annexées.

Claims (13)

Revendications

1. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant un pulseur (1) propre à envoyer un flux d'air (5) au travers d'un boîtier (100) logeant au moins un évaporateur (2) pour refroidir le flux d'air (5) à envoyer dans l'habitacle, caractérisé en ce qu'un filtre dessicant (7) est disposé en amont de l'évaporateur (2) pour diminuer les besoins en énergie de l'évaporateur.

2. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre dessicant (7) est positionné pour être léché par le flux d'air (5).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le filtre dessicant (7) comprend un matériau poreux 20 (9) permettant le ruissellement d'un fluide dessicant (10).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fluide dessicant (10) est une solution aqueuse contenant des sels dessicants.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient des sels dessicants choisis parmi bromure de lithium, chlorure de lithium et chlorure de calcium. 30 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide dessicant (10) est une solution aqueuse de chlorure de calcium. 23 25

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la concentration en chlorure de calcium dans la solution aqueuse de chlorure de calcium est inférieure à 42% en poids et préférentiellement d'environ 40% en poids.

7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la viscosité absolue de la solution aqueuse de chlorure de calcium est comprise entre 9cp et 6cp, et plus préférentiellement d'environ 8,5cp.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un mécanisme obturateur (8) commandé et déplaçable entre une position ouverte et une position fermée est placé entre le filtre dessicant (7) et le passage du flux d'air (5).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mécanisme obturateur (8) est du type volets à 20 persiennes.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les volets à persiennes sont commandés par un actionneur, en particulier du type pas-à-pas. 25

11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le mécanisme obturateur (8) en position ouverte est apte à créer un effet tourbillonnaire sur le flux d'air (5) de manière à augmenter la surface de 30 contact entre le flux d'air (5) entrant et le filtre dessicant (7).

12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif est pourvu d'une unité de purification pour la régénération du filtre dessicant (7).

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'unité de purification comprend, en circuit fermé: - un régénérateur (20), - un séparateur vapeur d'eau-fluide dessicant (21), 10 - un radiateur de refroidissement de solution purifiée (25), - une pompe (24). 17. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce 15 que le fluide dessicant (10) est porté à ébullition afin de revenir à une valeur de concentration nominale prédéfinie. 18. Dispositif l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'unité de purification utilise la chaleur 20 dissipée dans le circuit de liquide de refroidissement moteur (28) du véhicule automobile. 19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans les véhicules du 25 type "Stop & Go" (Arrêt et Roulage). 20. Dispositif selon la revendication 16 prise en combinaison avec la revendication 7, caractérisé en ce que le mécanisme obturateur (8) est en position fermée pendant 30 la phase de roulage et en position ouverte en phase d'arrêt.