FR3065916A1 - Conduit d'admission d'air poreux pour hvac - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un conduit 3 d'admission d'air pour une installation 1 de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile, ledit conduit 3 étant adapté pour acheminer un flux d'air vers un pulseur 4 d'air de ladite installation 1. Selon l'invention, ledit conduit 3 comprend au moins une paroi 8 constituée d'un matériau poreux perméable à l'air.

Description

@ Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES Société par actions simplifiée.

® Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES.

® CONDUIT D'ADMISSION D'AIR POREUX POUR HVAC.

(57) L'invention concerne un conduit 3 d'admission d'air pour une installation 1 de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile, ledit conduit 3 étant adapté pour acheminer un flux d'air vers un pulseur 4 d'air de ladite installation 1. Selon l'invention, ledit conduit 3 comprend au moins une paroi 8 constituée d'un matériau poreux perméable à l'air.

FR 3 065 916 - A1

1. Domaine

La présente invention est relative aux conduits utilisés pour transporter de l'air dans les véhicules automobiles.

L'invention s'applique plus particulièrement à un tel conduit qui est utilisé dans une installation de chauffage, ventilation et/ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, souvent dénommée HVAC (pour Heating, Ventilation and AirConditioning en anglais, et Bloc de chauffage, ventilation et air conditionné en français), et désignée ci-après installation de conditionnement thermique.

2. Art antérieur

Les installations de conditionnement thermique de véhicule, en captant de l'air extérieur pour le diffuser au sein de l'habitacle, jouent un rôle déterminant en matière de chauffage, de climatisation, et de désembuage des vitres de l'habitacle. Ces installations, d'une taille relativement importante, sont conçues pour être installées dans le compartiment moteur du véhicule, sous le tableau de bord.

Tel que représenté par les figures 1 et 2, une installation de conditionnement thermique 1 comprend typiquement une unité d'admission 2 d'air ayant une entrée d'aspiration d'air extérieur 2b, destinée à aspirer de l'air prélevé à l'extérieur du véhicule, et une entrée d'aspiration d'air intérieur 2a, destinée à reconditionner de l'air provenant de l'habitacle du véhicule.

L'air de l'habitacle étant en général déjà à une température optimale de confort, un tel recyclage de l'air intérieur permet donc de réduire la consommation énergétique de l'installation de conditionnement thermique 1. Ces deux entrées d'air 2a et 2b peuvent être fermées et libérées sélectivement chacune par un volet d'air séparé.

L'entrée d'air extérieur 2b peut alternativement être orientée vers l'espace de sous-sol du véhicule ou vers la partie inférieure du pare-brise. Dans le second cas, elle est typiquement reliée à un filtre à air et à un séparateur dont la fonction est de séparer l'eau de pluie de l'air prélevé à l'extérieur, au-dessous du pare-brise.

Ces deux entrées d'air 2a et 2b sont reliées via un conduit d'admission 3 à la paroi supérieure d'une enveloppe de volute en spirale 4a contenant un pulseur 4 d'air entraîné autour d'un axe central.

La paroi supérieure de l'enveloppe de volute en spirale 4a est sensiblement plate et comprend en son centre un orifice d'aspiration axiale destiné à communiquer avec le conduit d'admission 3. L'enveloppe de volute 4a est essentiellement coaxiale à l'axe du pulseur 4, bien que l'extrémité inférieure de sa paroi latérale forme une spirale de rayon croissant, adaptée pour orienter progressivement le flux d'air vers une ouverture d'échappement tangentielle.

Le flux d'air mis sous pression par le pulseur 4 est par la suite acheminé via un boîtier de conditionnement 5 vers un radiateur destiné à chauffer le flux d'air avant de le distribuer dans l'habitacle via des bouches de distribution 6.

De manière connue, une installation de conditionnement thermique peut alternativement être centrée ou semi-centrée, en fonction que le pulseur 4 soit intégré au sein-même de l'installation de conditionnement thermique ou soit déporté sur l'une de ses faces latérales.

Les bouches de distribution 6 comprennent généralement au moins une bouche de dégivrage/désembuage du pare-brise, au moins une bouche de dégivrage/désembuage des vitres latérales, au moins une bouche d'aération située sur la planche de bord et au moins une bouche s'ouvrant vers la partie inférieure de l'habitacle.

Dans le cas où l'installation de conditionnement thermique est équipée d'une option climatisation, elle comprend un évaporateur ayant pour fonction de refroidir et de déshumidifier le flux d'air. De manière avantageuse, l'évaporateur est placé en amont du radiateur, ce qui permet, si on le désire, de refroidir l'air pour le déshumidifier, avant de le réchauffer.

Une installation de conditionnement thermique 1 et plus précisément une unité d'admission d'air 2 selon l'état de la technique présente plusieurs inconvénients.

Lorsque de l'air est aspiré via l'unité d'admission d'air 2, et notamment via son conduit d'admission 3, du bruit peut être généré aussi bien par l'air aspiré lui-même que par le pulseur 4.

Compte tenu du fait que l'orifice d'aspiration d'air intérieur 2a est en communication avec l'habitacle du véhicule, ce bruit peut aisément se propager à l'intérieur du véhicule et constituer une nuisance sonore considérable pour les passagers.

Il est à noter, par ailleurs, que ce même orifice génère des pertes de charge non négligeable.

Dans ce contexte, la présente invention vise à fournir un conduit d'admission d'air amélioré pour une installation de conditionnement thermique de véhicule, permettant de résoudre les inconvénients précédemment mentionnés, tout en étant léger, compact, et aisément assemblable.

3. Résumé

La technique proposée répond à ce besoin. Plus particulièrement, dans au moins un mode de réalisation, la technique proposée se rapporte à un conduit d'admission d'air pour une installation de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile, ledit conduit étant adapté pour acheminer un flux d'air vers un pulseur/des moyens d'aspiration d'air de ladite installation, ledit conduit étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi constituée d'un matériau poreux perméable à l'air.

De manière connue et tel que décrit ci-dessus, une telle installation comprend au moins un échangeur thermique, un pulseur d'air destiné à souffler de l'air sous pression vers cet échangeur thermique, et un boîtier de conditionnement ayant pour fonction d'acheminer l'air sous pression du pulseur vers l'échangeur thermique. De manière connue, le pulseur d'air est alimenté en air via une unité d'admission d'air agencée en amont de ce dernier dans le sens d'écoulement du flux d'air. Cette unité d'admission comprend en particulier un conduit d'admission ayant pour fonction d'acheminer l'air capté à l'intérieur et/ou à l'extérieur du véhicule vers le pulseur. Le pulseur d'air, une fois en marche, aspire alors un flux d'air prélevé à l'extérieur et/ou à l'intérieur du véhicule via le conduit d'admission d'air, créant ainsi une dépression à l'intérieur de ce dernier.

Un conduit d'admission d'air selon l'invention comprend au moins une paroi constituée d'un matériau poreux perméable à l'air, c'est-à-dire ayant une structure poreuse ouverte dans laquelle les pores sont reliés entre eux et forment des canaux très fins laissant passer l'air. En d'autres termes, ce conduit d'admission comprend au moins une portion de surface constituée d'un matériau poreux perméable à l'air.

La surface poreuse d'un conduit d'admission selon l'invention est perméable à l'air qui se trouve à l'extérieur du conduit, et permet ainsi un passage d'air entre l'extérieur et l'intérieur du conduit. Lorsque l'intérieur du conduit est en dépression (c'est-à-dire lorsque la pression à l'intérieur du conduit est inférieure à la pression à l'extérieur du conduit), un flux d'air provenant de l'extérieur du conduit, et notamment de l'habitacle du véhicule, peut être aspiré au travers de cette paroi poreuse à l'intérieur du conduit, puis dans le pulseur. Un tel conduit permet donc de capter un flux d'air provenant de l'intérieur du véhicule sans qu'un orifice d'aspiration dédié ne soit mis en œuvre.

L'invention repose donc sur un concept nouveau et inventif consistant à fournir un conduit d'admission d'air permettant un recyclage partiel permanent de l'air contenu dans l'habitacle, tout en minimisant les émissions acoustiques vers l'intérieur de l'habitacle (ce qui améliore le confort des passagers du véhicule), ainsi que les pertes de charge au sein du conduit.

La paroi poreuse d'un conduit selon l'invention se substitue en effet à l'orifice d'aspiration d'air intérieur réalisé dans les conduits de l'état de la technique, cet orifice étant à la fois source de pertes de charge et source de bruits.

Selon un aspect particulier de l'invention, la porosité dudit matériau poreux est supérieure à 0.8.

La porosité est le rapport entre le volume des pores et le volume total d'un milieu poreux. Une porosité supérieure à 0.8 représente une condition favorable à l'obtention d'une paroi poreuse présentant une perméabilité à l'air satisfaisante pour permettre le recyclage partiel de l'air de l'habitacle.

Selon un aspect particulier de l'invention, le diamètre des pores est compris entre 10 et 100 micromètres.

Un tel diamètre de pore représente une condition favorable à l'obtention d'une paroi poreuse présentant une perméabilité à l'air satisfaisante pour permettre le recyclage partiel de l'air de l'habitacle.

Selon un aspect particulier de l'invention, le conduit d'admission est adapté pour que le rapport entre l'air capté à l'intérieur du véhicule et l'air acheminé par ledit conduit soit compris entre 2 et 25%, préférentiellement entre 7 et 20%. En d'autres termes, le conduit présente un taux de recyclage en air prélevé à l'intérieur du véhicule, et notamment dans l'habitacle, compris entre 2 et 25%, préférentiellement entre 7 et 20% de l'air acheminé par le conduit.

Plusieurs paramètres sont considérés pour faire varier le taux de recyclage en air prélevé à l'intérieur du véhicule, tels que :

• la tortuosité, qui désigne le rapport entre la diffusion de l'air dans un espace libre et la diffusion de l'air à travers le matériau poreux, • la résistance à l'écoulement de l'air, • la dimension des pores et les liaisons existantes entre les pores.

Un conduit d'admission selon l'invention permet ainsi d'améliorer le taux de recyclage en air de l'HVAC ou en d'autres termes, de prélever davantage d'air à l'intérieur du véhicule. A la différence de l'air extérieur, l'air de l'habitacle présente déjà approximativement la température ainsi que le degré de pureté d'air souhaité en sortie d'HVAC. La mise en œuvre d'un conduit d'admission ayant un taux de recyclage amélioré permet donc d'une part de préserver davantage le filtre à air installé au niveau de l'admission, et d'autre part de réduire la quantité d'énergie nécessaire au conditionnement thermique de l'air par l'HVAC, et plus généralement de réduire la consommation énergétique du véhicule.

Selon un aspect particulier de l'invention, le matériau poreux est du polypropylène.

Le polypropylène présente l'avantage d'être léger, tout en ayant une résistance mécanique satisfaisante au regard de son utilisation. II est de plus adapté pour des procédés de fabrication d'un conduit relativement aisés à mettre en œuvre, tel que le surmoulage.

Selon un aspect particulier de l'invention, le conduit d'admission comprend des lèvres d'assemblage avec ledit pulseur.

Un tel conduit d'admission d'air peut ainsi être assemblé au pulseur par collage ou sertissage. Ces procédés de fixation sont particulièrement adaptés aux matériaux poreux pour lesquelles les techniques de fixation propres aux assemblages de type métal/métal (e.g. soudage, brasage) ne s'appliquent pas.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite paroi comprend au moins une nervure de rigidification.

Ceci permet de renforcer mécaniquement le conduit d'admission, tout en limitant le gain en masse de ce dernier.

Selon un aspect particulier de l'invention, ladite paroi présente au moins deux zones présentant des valeurs de perméabilité à l'air différentes.

Dans le cadre d'une paroi présentant au moins deux zones présentant des valeurs de perméabilité à l'air différentes, le passage de l'air recyclé dans l'habitacle sera maximal au niveau de la zone la plus perméable. Le choix de l'emplacement de cette zone permet donc de positionner l'entrée d'air sur la paroi, en s'affranchissant au moins partiellement des contraintes liées à la structure de la paroi poreuse, et de celle des pièces localisées dans son environnement immédiat.

Selon un aspect particulier, ladite paroi présente au moins deux zones de porosité différentes.

Tel que décrit ci-dessus, la perméabilité à l'air de la paroi augmente avec son degré de porosité, et inversement. Dans le cadre d'une paroi présentant au moins deux zones de porosité différentes ou en d'autres termes, plusieurs degrés de porosité, le choix de l'emplacement de la zone la plus poreuse permet donc de positionner avantageusement l'entrée d'air sur la paroi.

Selon un aspect particulier, ladite paroi présente au moins deux zones d'épaisseur différentes.

Tel que décrit ci-dessus, la perméabilité à l'air de la paroi diminue lorsque son épaisseur augmente, et inversement. Dans le cadre d'une paroi présentant au moins deux zones d'épaisseur différentes, le choix de l'emplacement de la zone la moins épaisse permet donc de positionner avantageusement l'entrée d'air sur la paroi.

L'invention concerne également une unité d'admission d'air, caractérisée en ce qu'elle comprend un conduit d'admission d'air tel que celui décrit-ci-dessus.

L'invention concerne également une installation de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comprend une telle unité d'admission d'air.

L'invention se rapporte de plus à l'utilisation d'un matériau poreux perméable à l'air pour la fabrication d'un conduit d'admission d'air pour une installation de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un conduit d'admission d'air pour une installation de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile, ledit procédé comprenant une étape de thermoformage d'au moins une paroi de conduit, ladite paroi étant constituée d'un matériau poreux perméable à l'air.

Selon un aspect particulier, ladite étape de thermoformage est mise en œuvre avec différents indices de compression.

II est ainsi possible d'obtenir une paroi poreuse présentant des variations d'épaisseur et/ou de porosité.

4. Figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, à savoir :

Figure 1 - Vue de face d'une installation de conditionnement thermique de l'habitacle d'un véhicule, selon l'état de la technique,

Figure 2 - Vue arrière de l'installation de la Figure 1,

Figures 3 - Représentation schématique de la partie inférieure d'un conduit d'admission selon un mode de réalisation de l'invention,

Figure 4 - Représentation schématique de côté d'un conduit d'admission selon un mode de réalisation de l'invention,

Figures 5a et 5b - Représentations schématiques en perspective d'un conduit d'admission selon un mode de réalisation de l'invention.

Les différents éléments illustrés par les figures ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle réelle, l'accent étant davantage porté sur la représentation du fonctionnement général de l'invention.

5. Description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention

Plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention sont présentés dans la suite de la description. II est bien entendu que la présente invention n'est nullement limitée par ces modes de réalisation particuliers et que d'autres modes de réalisation peuvent parfaitement être mis en œuvre.

L'invention repose sur un principe général consistant à fournir un conduit d'admission d'air permettant un recyclage partiel permanent de l'air contenu dans l'habitacle, tout en minimisant les émissions acoustiques vers l'intérieur de l'habitacle, ce qui améliore le confort des passagers du véhicule, ainsi que les pertes de charge au sein du conduit.

Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de dessous et de côté d'un conduit d'admission 3 d'air selon un mode de réalisation de l'invention.

Un tel conduit 3 d'amenée d'air extérieur est mis en œuvre dans une installation de conditionnement thermique 1 et est destiné au transport d'air vers l'habitacle.

Comme illustré sur ces figures, le conduit d'admission 3 d'air présente plusieurs parois 8 en matériau poreux perméable à l'air, c'est-à-dire ayant des pores laissant passer l'air.

Dans ce mode de réalisation, le matériau poreux est en polyéthylène.

Selon des modes de réalisation alternatifs, ce matériau poreux peut également être du polypropylène ou tout autre matériau poreux perméable à l'air convenant à une utilisation au sein d'un HVAC.

Chaque paroi poreuse 8 permet un passage d'air entre l'extérieur et l'intérieur du conduit d'admission 3. Lorsque l'intérieur du conduit d'admission 3 est en dépression, un flux d'air provenant de l'extérieur du conduit d'admission 3, et notamment de l'habitacle du véhicule, peut être aspiré au travers de cette paroi poreuse 8 à l'intérieur du conduit d'admission 3, puis dans le pulseur 4 de l'installation de conditionnement thermique 1.

Le conduit d'admission 3 permet de capter un flux d'air provenant de l'intérieur du véhicule sans qu'un orifice d'aspiration dédié ne soit mis en œuvre. II permet, en outre, de recycler de façon permanente l'air contenu dans l'habitacle.

Les figures 5a et 5b sont des vues schématiques, en perspective, d'un conduit d'admission 3, selon un mode de réalisation alternatif de l'invention.

Le degré de porosité d'une paroi poreuse 8 est établi en fonction des besoins.

De manière avantageuse, le taux de recyclage en air prélevé à l'intérieur du véhicule est compris entre 2 et 25% de l'air acheminé par le conduit.

Plusieurs paramètres sont considérés pour faire varier le taux de recyclage en air prélevé à l'intérieur du véhicule, tels que :

• la tortuosité, • la résistance à l'écoulement de l'air, • la dimension des pores et les liaisons existantes entre les pores.

Le taux de recyclage amélioré obtenu permet d'une part de préserver davantage le filtre à air installé au niveau de l'admission, et d'autre part de réduire la quantité d'énergie nécessaire au conditionnement thermique de l'air par l'HVAC 1, et plus généralement de réduire la consommation énergétique du véhicule.

La ou les parois 8 poreuses du conduit peuvent être continues ou discontinues.

Elles sont formées par thermoformage. De manière alternative et notamment lorsque le matériau poreux utilisé est constitué de polypropylène, les parois 8 peuvent être formées par surmoulage. Ces techniques de fabrication peuvent être mises en œuvre avec différents indices de compression de sorte à obtenir une paroi poreuse 8 présentant des variations d'épaisseur et/ou de porosité. La perméabilité à l'air de la paroi 8 augmentant avec son degré de porosité, et diminuant lorsque son épaisseur augmente, il est ainsi possible d'obtenir une paroi poreuse 8 ayant au moins deux zones présentant des valeurs de perméabilité à l'air différentes. Le passage de l'air recyclé dans l'habitacle est maximal au niveau de ces zones les plus perméables.

L'obtention d'une paroi poreuse 8 présentant au moins deux zones de perméabilité différentes permet donc de positionner l'entrée d'air sur la paroi 8 en s'affranchissant au moins partiellement des contraintes liées à la structure de la paroi poreuse 8, et de celle des pièces localisées dans son environnement immédiat.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Conduit (3) d'admission d'air pour une installation (1) de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule automobile, ledit conduit (3) étant adapté pour acheminer un flux d'air vers un pulseur/des moyens d'aspiration (4) d'air de ladite installation (1), ledit conduit (3) étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi (8) constituée d'un matériau poreux perméable à l'air.
2. 2. Conduit (3) d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porosité dudit matériau poreux est supérieure à 0.8.
3. 3. Conduit (3) d'admission d'air selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diamètre des pores est compris entre 10 et 100 micromètres.
4. 4. Conduit (3) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est adapté pour que le rapport entre l'air capté à l'intérieur du véhicule et l'air acheminé par ledit conduit (3) soit compris entre 2 et 25%, préférentiellement entre 7 et 20%.
5. 5. Conduit (3) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau poreux est du polypropylène.
6. 6. Conduit (3) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite paroi (8) comprend au moins une nervure de rigidification.
7. 7. Conduit (3) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite paroi (8) présente au moins deux zones présentant des valeurs de perméabilité à l'air différentes.
8. 8. Conduit (3) d'admission d'air selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite paroi (8) présente au moins deux zones de porosité différentes.
9. 9. Unité (2) d'admission d'air, caractérisée en ce qu'elle comprend un conduit (3) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. 10. Installation (1) de conditionnement thermique d'un flux d'air pour véhicule

    5 automobile caractérisée en ce qu'elle comprend une unité (2) d'admission d'air selon la revendication 9.