FR3136703A1 - Procede de desinfection d’un echangeur de pompe a chaleur de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE DESINFECTION D’UN ECHANGEUR DE POMPE A CHALEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé de désinfection d’un échangeur de chaleur (12) avec un air ambiant d’un habitacle de véhicule automobile, ledit échangeur de chaleur faisant partie d’une pompe à chaleur (2) dudit véhicule automobile et adjacent à un dispositif chauffant (18 ; 118) par résistance électrique, remarquable en ce que le procédé comprend une activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant, de manière à ce que l’échangeur de chaleur atteigne une température supérieure ou égale à 70°C durant au moins 2 min. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1)
Description
La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement le domaine de dépollution de l’air dans l’habitacle des véhicules automobiles.
Les systèmes de chauffage/climatisation constituent un élément de confort de plus en plus installé dans les véhicules automobiles actuels, en particulier les véhicules électriques, compte tenu de l'absence de moteur à combustion dont le refroidissement procure la chaleur nécessaire au chauffage. Les systèmes de chauffage/climatisation actuels correspondent généralement à une pompe à chaleur incluant plusieurs composants tels qu’un compresseur, un détendeur et deux échangeurs de chaleur, un de ces deux derniers comprend un ou plusieurs filtres permettant de filtrer l’air dirigé vers l’habitacle du véhicule automobile.
Pour le confort des occupants, les constructeurs automobiles sont de plus en plus attentifs à la qualité de l'air à l'intérieur de l'habitacle. Un des aspects diminuant la qualité de l'air perçue par les occupants est la présence d’odeurs désagréables.
En effet, il est connu que les odeurs proviennent des filtres et/ou des échangeurs contaminés par des bactéries, et notamment des bactéries du type psychrophiles et mésophiles se développant habituellement quand les températures sont comprises entre -5°C et 45°C.
Ce développement microbien causant la contamination de l’air dans l’habitacle peut être évité ou diminué par des moyens connus tels que des filtres à air et/ou des échangeurs comportant un revêtement antibactérien, l’intégration d’ioniseurs d’air, etc. Les solutions connues sont cependant relativement peu efficaces, car elles présentent une efficacité partielle qui diminue fortement dans le temps, ou alors elles sont très onéreuses, ce qui n'est pas compatible avec les contraintes économiques des constructeurs automobiles.
Le document de brevet publié FR 3 111 849 A1 divulgue un système de climatisation comprenant un évaporateur et un filtre à air disposé en amont de l’évaporateur et permettant de filtrer l’air dirigé vers l’habitacle d’un véhicule automobile, ledit système comprend, en outre, un élément chauffant agencé entre le filtre et l’évaporateur de manière à chauffer l’évaporateur et le sécher, réduisant ainsi le risque d’un développement microbien.
Cependant, la solution divulguée par le document présente une marge d’amélioration, car le chauffage de l’évaporateur du système de climatisation est incompatible avec une fonction de refroidissement. A cet effet, la solution du document ne permet d’assurer la désinfection de l’évaporateur que quand le système de climatisation est à l’arrêt. De plus, la montée en température de l’évaporateur par l’élément chauffant est lente, ce qui risque de rendre la désinfection moins efficace.
La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution efficace et économique permettant d’éviter aux systèmes de chauffage/climatisation de diffuser des odeurs désagréables dans l’habitacle des véhicules automobiles.
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de désinfection d’un échangeur de chaleur avec un air ambiant d’un habitacle de véhicule automobile, ledit échangeur de chaleur faisant partie d’une pompe à chaleur dudit véhicule automobile et adjacent à un dispositif chauffant par résistance électrique, remarquable en ce que le procédé comprend une activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant, de manière à ce que l’échangeur de chaleur atteigne une température supérieure ou égale à 70°C durant au moins 2 min.
Avantageusement, la pompe à chaleur est configurée pour produire de la chaleur dans l'échangeur de chaleur, ce dernier étant alors un condendeur.
Avantageusement, la pompe à chaleur et le dispositif chauffant sont à même de faire monter la température de l'échangeur de chaleur à environ 90°C (±10%). A cet effet, plus la température de l’échangeur de chaleur est élevée et plus la durée de stabilisation de ladite température est courte.
Selon un mode de réalisation, le véhicule automobile est à traction électrique avec des accumulateurs d’énergie électrique de traction rechargeables par branchement à un réseau électrique lorsque le véhicule automobile est à l’arrêt.
Selon un mode de réalisation, l’activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant est réalisée en pré-conditionnement ou en post-conditionnement du véhicule automobile, préférentiellement lorsque le véhicule automobile est branché au réseau électrique.
Selon un mode de réalisation, l’activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant est réalisée en pré-conditionnement du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure est inférieure ou égale à 15°C.
Selon un mode de réalisation, l’activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant est réalisée en roulage du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure est inférieure ou égale à 12°C.
Selon un mode de réalisation, l’activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant est réalisée en post-conditionnement du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure est comprise entre 15°C et 28°C.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une activation de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant, de manière à ce que l’échangeur de chaleur atteigne une température supérieure ou égale à 70°C durant au moins 2 min, en post-conditionnement du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure est supérieure à 28°C.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une pompe à chaleur comprenant un échangeur de chaleur avec un air ambiant d’un habitacle dudit véhicule automobile et adjacent à un dispositif chauffant par résistance électrique, dans lequel la pompe à chaleur et le dispositif chauffant sont activés suivant le procédé de l’invention.
Selon un mode de réalisation, la pompe à chaleur comprend au moins un filtre à air agencé en regard de l’échangeur, et le dispositif chauffant est disposé entre l’au moins un filtre et l’échangeur.
Selon un mode de réalisation, le dispositif chauffant correspond à un fil chauffant autorégulant.
Avantageusement, le procédé de la présente invention permet de coupler l’utilisation de la pompe à chaleur et le dispositif chauffant pour accélérer les temps de montée en température de manière à faire un « flash température » et bloquer les développements microbiens avec un effet létal permettant d’assurer une désinfection efficace de l’échangeur de chaleur ainsi que du filtre à air. Ainsi, les odeurs désagréables dans l’habitacle du véhicule automobile sont évitées.
La représente une vue schématique d’une pompe à chaleur 2 équipant un véhicule automobile. La pompe à chaleur 2 comprend un compresseur 6 permettant de comprimer un fluide frigorigène contenu dans un circuit fermé 8 augmentant ainsi sa pression et sa température, un détendeur 10 apte à détendre le fluide frigorigène de manière à faire baisser ce dernier en pression et en température.
La pompe à chaleur 2 comprend également deux échangeurs de chaleur 12, 14, dont notamment, un échangeur interne 12 et un échangeur externe 14 (les notions « interne » et « externe » font référence ici à la proximité de l’échangeur à l’habitacle du véhicule), permettant tous deux d’échanger la chaleur avec un environnement extérieur à la pompe à chaleur 2.
Dans la configuration illustrée à la , une flèche 10.1 illustre le sens de circulation du fluide frigorigène froid vers l’échangeur 14 et une flèche 6.1 illustre le sens de circulation du fluide frigorigène chaud dirigé vers l’échangeur 14. A cet effet, l’échangeur 12 joue le rôle d’un évaporateur et l’échangeur 14 assure un rôle de condenseur. Ainsi, la pompe à chaleur 2 permet d’assurer une fonction de chauffage de l’habitacle.
A cet égard, la pompe à chaleur 2 comprend, en outre, un ventilateur 16 apte à diffuser l’air en direction de l’habitacle du véhicule automobile.
Préférentiellement, l’échangeur interne 12 est du type « evapo/condenseur » permettant d’assurer des fonctions de climatisation et de chauffage. A cet effet, le détendeur 10 est de préférence un détendeur électronique apte à diriger le fluide frigorigène chaud directement vers l’échangeur 12. Dans cette configuration, des vannes et un ou éventuellement plusieurs circuits (non représentés) disposés en parallèle au circuit fermé 8 peuvent permettre le passage d’une fonction de chauffage à une fonction de climatisation de l’échangeur 12, et inversement.
Préférentiellement, l’échangeur interne 12 est contenu dans un boîtier 20 permettant l’encapsulage de ce dernier, ledit boîtier 20 comprend un ou préférentiellement deux filtres à air 22 communément désignés par filtre d’habitacle 22.
Dans cette configuration, un dispositif chauffant 18 à résistance électrique est agencé entre le filtre 22 et l’échangeur interne 12. A cet effet, deux modes de réalisation de l’agencement du dispositif chauffant 18 sont possibles et seront décrits dans cette description.
De manière avantageuse, le filtre 22 et l’échangeur 12 sont dépourvus de bactéries grâce à un procédé de désinfection conforme à l’invention et qui sera amplement détaillé plus loin dans la présente description.
La illustre une vue de face du dispositif chauffant 18 et de l’échangeur 12 de la selon un premier mode de réalisation.
L’échangeur interne 12 comprend une bordure 12.2 intégralement formée avec le corps de l’échangeur 12, ce dernier étant de préférence fabriqué en aluminium.
Préférentiellement, le dispositif chauffant 18 correspond à un fil chauffant autorégulant 18 pouvant être formé d’une matrice semi-conductrice insérée entre deux conducteurs, auxquels on applique une tension électrique. A cet égard, le fil chauffant peut être branché à une batterie 12v du véhicule automobile.
Le fil chauffant autorégulant 18 comprend de préférence une forme plate avec une largeur e d’au moins 5 mm et de préférentiellement 10 mm. Avantageusement, le fil chauffant autorégulant 18 est apte à monter à des températures pouvant aller jusqu’à 100°C, ce qui permet une transmission de la chaleur par conduction vers l’échangeur interne 12, favorisant ainsi la montée rapide de la température dudit échangeur 12.
De manière avantageuse, le fil 18 est sensiblement flexible ce qui lui permet de suivre le contour rectangulaire de l’échangeur 12.
La illustre une vue de face du fil chauffant autorégulant 118 de la selon un deuxième mode de réalisation. Le fil 118 de la est sensiblement similaire au fil 18 de la , mis à part sa forme qui est en forme de serpentin.
En effet, le fil 118 n’est pas en contact direct avec l’échangeur, mais plutôt en contact avec une grille de support 24 destinée à être agencée en regard et à distance de l’échangeur 12 et du filtre 22 de la .
La grille 24 peut être obtenue par fabrication additive. Préférentiellement, la grille 24 est fabriquée en polyamide, précisément en polyamide 11 (PA 11), permettant avantageusement de se clipser à l’intérieur du boîtier 20 de la . Toutefois, la grille 24 peut également être fabriquée en aluminium ou en un alliage apte à résister à des températures avoisinant les 100°C.
Dans cette configuration, la transmission de chaleur du fil 118 vers l’échangeur interne est principalement opérée par rayonnement. De manière avantageuse, la forme en serpentin du fil 118 permet de couvrir une surface importante de l’échangeur interne, cela permet d’accélérer la montée en température du filtre et de l’échangeur.
La est une représentation d’un procédé 200 de désinfection de l’échangeur de chaleur 12 et du filtre 22 de la .
Le procédé 200 permet d’activer une fonction de désinfection 230 de l’échangeur interne du véhicule automobile suivant quatre différentes phases de vie, dont notamment, une première phase de vie dans laquelle la température extérieure T est inférieure ou égale à 12°C. Dans cette configuration, la désinfection 230 est réalisée en roulage ou en pré-conditionnement du véhicule automobile, i.e., véhicule comprenant préférentiellement une batterie de traction et branché au réseau électrique préalablement au roulage.
Préférentiellement, une condition de calcul du seuil d’hygrométrie 210 peut être réalisée préalablement à la désinfection 230 de manière à éviter tout risque d’embuage du pare-brise du véhicule, la condition 210 comprend un calcul d’un écart entre une température de rosée et une température de pare-brise du véhicule, cet écart étant de préférence égal à 0°C.
La désinfection 230 est également réalisée uniquement en pré-conditionnement lors d’une deuxième phase de vie dans laquelle T est comprise entre 12°C et 15°C. En effet, la montée en température de l’échangeur interne risque d’augmenter la température de l’habitacle, la désinfection 230 est alors non souhaitable en conditions de roulage au-delà de 12°C.
Quand T dépasse 15°C, alors la désinfection 230 est réalisée uniquement en post-conditionnement, i.e., véhicule branché au réseau électrique postérieurement au roulage.
Au-delà d’une température extérieure T dépassant 28°C (quatrième phase de vie), il n’y pas de risque d’embuage, donc le calcul du seuil hygrométrique n’est pas nécessaire. Cependant, lors des deuxième et troisième phases de vie (T entre 12°C et 28°C), le calcul du seuil d’hygrométrie 220 est préférentiellement réalisé en déterminant, en valeur absolue, l’écart entre la température de rosée et la température de pare-brise, ledit écart devant être préférablement égal à 2°C.
Avantageusement, le calcul du seuil d’hygrométrie aux conditions 210 et 220 est réalisé au moyen d’un capteur de type « thermocouple » comprenant des moyens de détermination de seuils d’hygrométrie. Ce capteur est en contact direct avec le pare-brise et peut être agencé, par exemple, près d’un éventuel capteur de pluie.
Préférentiellement, la ventilation (assurée par le ventilateur 16 de la ) n’est activée que pendant le roulage du véhicule, de manière à favoriser la montée en température en pré-conditionnement et/ou en post-conditionnement.
Dans toutes les phases de vie, la désinfection 230 est préférentiellement assurée par une combinaison de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant. Toutefois, en post-conditionnement, une utilisation du dispositif chauffant uniquement peut être possible si le véhicule n’est pas branché au réseau électrique.
Avantageusement, la désinfection 230 lors du pré-conditionnement et/ou le post-conditionnement peut être démarrée automatiquement à une heure présélectionnée en utilisant une fonction de temporisation.
De manière avantageuse, lorsque le véhicule est branché au secteur, le compresseur de la pompe à chaleur est directement alimenté par le réseau électrique, rendant ainsi la désinfection 230 moins consommatrice en énergie électrique, ce qui permet d’augmenter l’autonomie du véhicule.
Lors de la désinfection 230, l’activation simultanée de la pompe à chaleur et du dispositif chauffant, permet d’atteindre une température au cœur de ces deux derniers pouvant dépasser 90°C. Cette température est stabilisée pendant au moins 2 min afin d’atteindre un effet létal efficace des différents microorganismes. A cet égard, il est à noter que plus la température de l’échangeur de chaleur est élevée et plus la durée de stabilisation de ladite température est courte. Par exemple, si la température atteinte est de 80°C, alors la stabilisation cette température est de 3 min, ou de 5 min si la température atteinte est de 70°C.
Avantageusement, le procédé de la présente invention permet d’accélérer la montée en température de l’échangeur et du filtre de manière à éradiquer de façon optimale les développements microbien (bactéries psychrophile) tout en maintenant une basse consommation électrique.
Claims (10)
- Procédé (200) de désinfection d’un échangeur de chaleur (12) avec un air ambiant d’un habitacle de véhicule automobile, ledit échangeur de chaleur (12) faisant partie d’une pompe à chaleur (2) dudit véhicule automobile et adjacent à un dispositif chauffant (18 ; 118) par résistance électrique,
caractérisé en ce que le procédé (200) comprend une activation simultanée de la pompe à chaleur (2) et du dispositif chauffant (18 ; 118), de manière à ce que l’échangeur de chaleur (12) atteigne une température supérieure ou égale à 70°C durant au moins 2 min. - Procédé (200) selon la revendication 1, dans lequel le véhicule automobile est à traction électrique avec des accumulateurs d’énergie électrique de traction rechargeables par branchement à un réseau électrique lorsque le véhicule automobile est à l’arrêt.
- Procédé (200) selon la revendication 2, dans lequel l’activation simultanée de la pompe à chaleur (2) et du dispositif chauffant (18 ; 118) est réalisée en pré-conditionnement ou en post-conditionnement du véhicule automobile, préférentiellement lorsque le véhicule automobile est branché au réseau électrique.
- Procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’activation simultanée de la pompe à chaleur (2) et du dispositif chauffant (18 ; 118) est réalisée en pré-conditionnement du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure (T) est inférieure ou égale à 15°C.
- Procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’activation simultanée de la pompe à chaleur (2) et du dispositif chauffant (18 ; 118) est réalisée en roulage du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure (T) est inférieure ou égale à 12°C.
- Procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’activation simultanée de la pompe à chaleur (2) et du dispositif chauffant (18 ; 118) est réalisée en post-conditionnement du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure (T) est comprise entre 15°C et 28°C.
- Procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant une activation de la pompe à chaleur (2) et du dispositif chauffant (18 ; 118), de manière à ce que l’échangeur de chaleur (2) atteigne une température supérieure ou égale à 70°C durant au moins 2 min, en post-conditionnement du véhicule automobile uniquement lorsque la température extérieure (T) est supérieure à 28°C.
- Véhicule automobile comprenant une pompe à chaleur (2) comprenant un échangeur de chaleur (12) avec un air ambiant d’un habitacle dudit véhicule automobile et adjacent à un dispositif chauffant (18 ; 118) par résistance électrique, dans lequel la pompe à chaleur (2) et le dispositif chauffant (18 ; 118) sont activés suivant le procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 7.
- Véhicule automobile selon la revendication 8, dans lequel la pompe à chaleur (2) comprend au moins un filtre à air (22) agencé en regard de l’échangeur (12), et le dispositif chauffant (18 ; 118) est disposé entre l’au moins un filtre (22) et l’échangeur (12).
- Véhicule automobile selon l’une des revendications 8 et 9, dans lequel le dispositif chauffant (18 ; 118) correspond à un fil chauffant autorégulant (18 ; 118).
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-
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