WO2021123551A1 - Module de ventilation pour véhicule automobile à turbomachine tangentielle - Google Patents

Module de ventilation pour véhicule automobile à turbomachine tangentielle Download PDF

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WO2021123551A1
WO2021123551A1 PCT/FR2020/052308 FR2020052308W WO2021123551A1 WO 2021123551 A1 WO2021123551 A1 WO 2021123551A1 FR 2020052308 W FR2020052308 W FR 2020052308W WO 2021123551 A1 WO2021123551 A1 WO 2021123551A1
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ventilation
air
module
turbomachine
motor vehicle
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Inventor
Kamel Azzouz
Sébastien Garnier
Amrid MAMMERI
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H1/00028—Constructional lay-out of the devices in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00457—Ventilation unit, e.g. combined with a radiator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D17/04—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal of transverse-flow type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0018—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by fans
    • F24F1/0025—Cross-flow or tangential fans

Definitions

  • the invention relates to a ventilation module for a ventilation, heating and / or air conditioning system, with a tangential turbomachine.
  • HVAC Heating Ventilation and Air-Conditioning
  • An HVAC unit essentially comprises a centrifugal fan (also called a “blower” or “blower”), responsible for setting in motion the flow of air ejected towards the passenger compartment.
  • the HVAC box may have other elements.
  • the HVAC box may in particular include an evaporator making it possible to generate a flow of fresh air; and a radiator to generate a flow of hot air.
  • peripheral parts to the HVAC box, of the HVAC system we include in particular one or more air intake vents of the HVAC system, generally arranged under a cowl grille of the motor vehicle, and one or more vents. air outlet of the HVAC system, generally placed in the passenger compartment and / or in the dashboard of the motor vehicle.
  • the fan used in this HVAC system is particularly bulky, which hinders the integration of the HVAC system in various motor vehicles.
  • the invention aims to provide an improved ventilation device for an HVAC system. Disclosure of the invention
  • the invention relates to a ventilation module for a ventilation, heating and / or air conditioning system, comprising at least one tangential turbomachine provided with paddle wheels comprising blades mounted to move around it. an axis of rotation.
  • At least one turbomachine is used which makes it possible to obtain a better distributed air flow in the ventilation system.
  • the ventilation module according to the invention makes it possible to obtain a flow rate equivalent to the flow rate of a known centrifugal fan, with a smaller footprint.
  • the module comprises a housing for receiving said at least one tangential turbomachine.
  • the housing comprises an opening forming the air inlet of the ventilation module.
  • the housing comprises a wall for guiding an air flow.
  • the housing forms a cassette intended to be integral with a main body of a ventilation, heating and / or air conditioning system for a motor vehicle.
  • the module comprises more than one tangential turbomachine, for example two turbomachines, in particular extending parallel to one another.
  • the subject of the invention is also a ventilation, heating and / or air conditioning system, comprising the module as described above in all its combinations.
  • the system comprises at least one heat exchanger.
  • said at least one tangential turbomachine is arranged so as to create an air flow near the at least one heat exchanger.
  • said at least one turbomachine is arranged upstream of the heat exchanger relative to the direction of flow of said air flow in the system.
  • the heat exchanger is a heating radiator.
  • the system comprises connections for circulating the liquid fluid in the radiator.
  • the system comprises a main body, the main body being a housing inside which a flow of air can circulate from the radiator to the outlets.
  • the system comprises an evaporator.
  • the system comprises a mixing chamber at the outlet of the evaporator so as to ensure a recombination of air flow between an air flow that has passed through the evaporator and an air flow having bypassed the evaporator.
  • the system includes flaps to control the passage of air through the outlets.
  • the cooling module is closed to the outside of the system except for the opening.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heating, air conditioning and / or ventilation system provided with a ventilation module according to the present invention
  • FIG. 2 is another perspective view of the system of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view similar to the view of FIG. 3, a housing of the ventilation module not being illustrated; and [0030] [Fig. 4] is a longitudinal sectional view of the system of FIG. 1.
  • the X direction corresponds to a longitudinal direction of travel of the motor vehicle.
  • the direction Y, transverse is defined as being perpendicular to the longitudinal direction X. More specifically, the longitudinal and transverse directions X and Y may for example belong substantially to a substantially horizontal plane.
  • the Z direction corresponds in turn to a vertical direction.
  • FIG. 1 to 4 there is illustrated a ventilation, heating, and / or air conditioning system 100 equipped with a ventilation module 22.
  • the system 100 is intended to supply a motor vehicle interior with air at a temperature chosen by the occupants of the vehicle, called the comfort temperature.
  • the ventilation module 22 comprises at least one tangential turbomachine associated with at least one heat exchanger.
  • the module comprises a single heat exchanger 26 with which a single tangential turbomachine 30 is associated.
  • the tangential turbomachine 30 comprises a plurality of impellers 32 provided with blades 34 rotatably mounted around a shaft 36 extending along an axis of rotation A30.
  • the shaft 36 extends parallel to the transverse axis Y.
  • the ventilation module 22 also comprises a housing 40 of at least the turbomachine 30.
  • the housing 40 comprises a portion 38 forming the volute of the tangential turbomachine 30 and an air guide portion 42.
  • the air guide portion 42 and the volute 38 are integral, so that the housing constitutes a cassette with which the system 100 is equipped.
  • the cassette is integral with a main body 102 of the system 100, as will be detailed later.
  • the guide portion 42 serves to guide the air in the system 100 from the turbomachine 30 to the exchanger 26.
  • the volute 38 accommodates the tangential turbomachine 30 and to guide from an opening 44 to the guide portion 42, visible in FIG. 2.
  • the opening 44 forms the entry of an air flow F into the system 100.
  • the opening 44 extends longitudinally along the Y axis.
  • the heat exchanger 26 has a generally parallelepipedal shape.
  • a length L of the exchanger extends along the Y direction, the exchanger being inclined in a plane (X, Z).
  • the exchanger 26 is arranged downstream relative to the direction of flow of the air flow F in the system 100.
  • the heat exchanger 26 is an evaporator which makes it possible to heat the air of the system 100.
  • Connections 46, 48 circulate the liquid fluid in the evaporator 26.
  • the air flow F enters the system 100 through the opening 44 of the module 22, being sucked in by the turbomachine 30.
  • the air flow F then passes through the evaporator 26 where it is optionally heated before entering the main body 102 of the system 100, now described in more detail.
  • the guide wall 42 ensures on the one hand that the air flow F enters the module 22 only through the opening 44 and on the other hand that the air flow F goes from the evaporator 26 into the main body 102.
  • the main body 102 is a housing inside which the air flow F circulates from the evaporator 26 to the outlet ports 50, 52, 54 respectively to a part low (called exit feet), a central column and a windshield of the vehicle.
  • the system 100 also includes a radiator 56 for cooling and drying the air.
  • a channel 58 allows air to pass through the radiator 56 while a channel 60 allows air to bypass the radiator 56, the proportions of air passing through and bypassing the radiator 56 depending on the comfort temperature, and on the initial temperature and / or humidity (s) of the air flow F entering the system 100.
  • a chamber of mixing 62 ensures a recombination of the air flow which then goes to the outlet ports 50 and / or 52 and / or 54.
  • the system 100 advantageously comprises flaps to control the passage of air through the outlet ports .
  • the air flow F from the module 22 circulates in the channel 58 and / or 60 before being recombined in the mixing chamber 62. It then leaves the system 100, at the comfort temperature, via the vents 50 to 54, towards the vehicle interior.
  • the ventilation module 22 is compact, which ensures that the system 100 is more compact.
  • module 22 since module 22 is closed to the outside of system 100 with the exception of opening 44, system 100 is particularly quiet.
  • turbomachine for example two turbomachines, for example parallel to one another.

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Abstract

Module de ventilation pour un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, comprenant au moins une turbomachine tangentielle (30) munie de roues à aubes (32) comprenant des pales (34) montées mobiles autour d'un axe de rotation.

Description

MODULE DE VENTILATION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE À TURBOMACHINE TANGENTIELLE
Domaine technique
[0001] L’invention se rapporte à un module de ventilation pour un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, à turbomachine tangentielle.
Technique antérieure
[0002] Sur les véhicules automobiles, un système dit de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation est responsable du chauffage, de la ventilation et/ou de la climatisation lorsqu’elle est présente. Ce système est parfois désigné par l’acronyme HVAC (de l’anglais « Heat Ventilation and Air-Conditioning »). Ce système HVAC comprend différentes fonctions relatives au traitement de l’air dans l’habitacle du véhicule. Le système HVAC comprend ainsi différentes pièces contribuant aux différentes fonctions qui sont soit intégrées dans un boitier dit boitier HVAC, soient en périphérie du boitier HVAC.
[0003] Un boitier HVAC comporte essentiellement un ventilateur centrifuge (également appelé « pulseur » ou « blower »), responsable de la mise en mouvement du flux d’air éjecté vers l’habitacle. Cependant, le boitier HVAC peut comporter d’autres éléments. Ainsi, le boitier HVAC peut notamment comporter un évaporateur permettant de générer un flux d’air frais ; et un radiateur permettant de générer un flux d’air chaud.
[0004] Parmi les pièces périphériques au boitier HVAC, du système HVAC, on comprend notamment une ou plusieurs bouches d’entrée d’air du système HVAC, généralement disposées sous une grille d’auvent du véhicule automobile, et une ou plusieurs bouches de sortie d’air du système HVAC, généralement disposées dans l’habitacle et/ou dans le tableau de bord du véhicule automobile.
[0005] Le ventilateur mis en oeuvre dans ce système HVAC est particulièrement encombrant, ce qui nuit à l’intégration du système HVAC dans les différents véhicules automobiles.
[0006] L’invention vise à proposer un dispositif perfectionné de ventilation pour un système HVAC. Exposé de l’invention
[0007] À cet effet, l’invention a pour objet un module de ventilation pour un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, comprenant au moins une turbomachine tangentielle munie de roues à aubes comprenant des pales montées mobiles autour d’un axe de rotation.
[0008] Ainsi, avantageusement, on met en oeuvre au moins une turbomachine qui permet d’obtenir un flux d’air mieux réparti dans le système de ventilation.
[0009] En outre, le module de ventilation selon l’invention permet d’obtenir un débit équivalent au débit d’un ventilateur centrifuge connu, avec un encombrement moindre.
[0010] Selon un autre aspect, le module comprend un logement de réception de ladite au moins une turbomachine tangentielle.
[0011 ] Selon un autre aspect, le logement comprend une ouverture formant entrée d’air du module de ventilation. [0012] Selon un autre aspect, le logement comprend une paroi de guidage d’un flux d’air.
[0013] Selon un autre aspect, le logement forme une cassette destinée à être solidaire d’un corps principal d’un système de ventilation, chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile. [0014] Selon un autre aspect, le module comprend plus d’une turbomachine tangentielle, par exemple deux turbomachines, notamment s’étendant parallèlement l’une à l’autre.
[0015] L’invention a également pour objet un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, comprenant le module tel que décrit ci-avant dans toutes ses combinaisons.
[0016] Selon un autre aspect, le système comprend au moins un échangeur thermique. [0017] Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine tangentielle est agencée de sorte à créer un flux d’air à proximité de l‘au moins un échangeur thermique.
[0018] Selon un autre aspect, ladite au moins une turbomachine est disposée en amont de l’échangeur thermique relativement au sens d’écoulement dudit flux d’air dans le système.
[0019] Selon un autre aspect, l’échangeur thermique est un radiateur de chauffage.
[0020] Selon un autre aspect, le système comprend des connexions de circulation du fluide liquide dans le radiateur. [0021] Selon un autre aspect, le système comprend un corps principal, le corps principal étant un boîtier à l’intérieur duquel un flux d’air peut circuler depuis le radiateur vers des bouches de sortie.
[0022] Selon un autre aspect, le système comprend un évaporateur.
[0023] Selon un autre aspect, le système comprend une chambre de mixage à la sortie de l’évaporateur de sorte à assurer une recombinaison de flux d’air entre un flux d’air ayant traversé l’évaporateur et un flux d’air ayant contourné l’évaporateur.
[0024] Selon un autre aspect, le système comprend des volets pour contrôler le passage d’air à travers les bouches de sorties.
[0025] Selon un autre aspect, le module de refroidissement est fermé sur l’extérieur du système à l’exception de l’ouverture.
Brève description des dessins
[0026] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : [0027] [Fig. 1 ] est une vue en perspective d’un système de chauffage, climatisation et/ou ventilation muni d’un module de ventilation selon la présente invention ;
[0028] [Fig. 2] est une autre vue en perspective du système de la figure 1 ;
[0029] [Fig. 3] est une vue similaire à la vue de la figure 3, un logement du module de ventilation n’étant pas illustré ; et [0030] [Fig. 4] est une vue en coupe longitudinale du système de la figure 1 .
Description de modes de réalisation
[0031] Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la présente description, ces éléments ne sont pas décrits en détails dans chaque mode de réalisation. Au contraire, seules les différences entre les variantes de réalisation sont décrites en détails.
[0032] Sur les figures, on a illustré des repères (X, Y, Z). La direction X correspond à une direction, longitudinale, d’avancement du véhicule automobile. La direction Y, transversale, est définie comme étant perpendiculaire à la direction longitudinale X. Plus spécifiquement, les directions longitudinale et transversale X et Y sont peuvent par exemple appartenir sensiblement à un plan sensiblement horizontal. La direction Z correspond quant à elle à une direction verticale.
[0033] Sur les figures 1 à 4, on a illustré un système de ventilation, chauffage, et/ou climatisation 100 équipé d’un module de ventilation 22.
[0034] Le système 100 est destiné à alimenter un habitacle de véhicule automobile en air à une température choisie par les occupants du véhicule, dite température de confort.
[0035] Le module de ventilation 22 comprend au moins une turbomachine tangentielle associée à au moins un échangeur thermique. Sur les figures, le module comprend un unique échangeur thermique 26 auquel est associée une unique turbomachine tangentielle 30.
[0036] Comme visible sur la figure 3, la turbomachine tangentielle 30 comprend une pluralité de roues à aubes 32 munies de pales 34 montées rotatives autour d’un arbre 36 s’étendant le long d’un axe de rotation A30. Sur le mode de réalisation illustré, l’arbre 36 s’étend parallèlement à l’axe transversal Y.
[0037] Le module de ventilation 22 comprend également un logement 40 d’au moins la turbomachine 30. Le logement 40 comprend une portion 38 formant volute de la turbomachine tangentielle 30 et une portion de guidage d’air 42. [0038] Comme il ressort des figures, la portion de guidage d’air 42 et la volute 38 sont solidaires, de sorte que le logement constitue une cassette dont est équipé le système 100. La cassette est solidaire d’un corps principal 102 du système 100, comme il sera détaillé ultérieurement.
[0039] La portion de guidage 42 permet de guider l’air dans le système 100 depuis la turbomachine 30 jusqu’à l’échangeur 26. La volute 38 permet de loger la turbomachine tangentielle 30 et de guider depuis une ouverture 44 jusqu’à la portion de guidage 42, visible sur la figure 2. L’ouverture 44 forme l’entrée d’un flux d’air F dans le système 100. L’ouverture 44 s’étend longitudinalement le long de l’axe Y.
[0040] Comme il ressort des figures, l’échangeur thermique 26 présente une forme générale parallélépipédique. Une longueur L de l’échangeur s’étend le long de la direction Y, l’échangeur étant incliné dans un plan (X, Z). L’échangeur 26 est disposé en aval relativement au sens d’écoulement du flux d’air F dans le système 100. Préférentiellement, l’échangeur thermique 26 est un évaporateur qui permet de chauffer l’air du système 100. Des connexions 46, 48 font circuler le fluide liquide dans l’évaporateur 26.
[0041] Ainsi, comme il ressort de la description qui précède, le flux d’air F pénètre dans le système 100 par l’ouverture 44 du module 22, en étant aspiré par la turbomachine 30. Le flux d’air F traverse ensuite l’évaporateur 26 où il est éventuellement chauffé avant de pénétrer dans le corps principal 102 du système 100, maintenant décrit plus en détail. On note que la paroi de guidage 42 assure d’une part que le flux d’air F entre dans le module 22 uniquement par l’ouverture 44 et d’autre part que le flux d’air F se dirige depuis l’évaporateur 26 jusque dans le corps principal 102.
[0042] Comme visible sur les figures, le corps principal 102 est un boîtier à l’intérieur duquel le flux d’air F circule depuis l’évaporateur 26 vers des bouches de sortie 50, 52, 54 à destination respectivement d’une partie basse (dite sortie pieds), d’une colonne centrale et d’un pare-brise du véhicule.
[0043] Comme illustré sur la figure 4, le système 100 comprend également un radiateur 56 pour refroidir et assécher l’air. Un canal 58 permet à l’air de traverser le radiateur 56 tandis qu’un canal 60 permet à l’air de contourner le radiateur 56, les proportions d’air traversant et contournant le radiateur 56 dépendant de la température de confort, et de la température et/ou humidité initiale(s) du flux d’air F entrant dans le système 100. A la sortie du radiateur, une chambre de mixage 62 assure une recombinaison du flux d’air qui se dirige ensuite jusqu’aux bouches de sortie 50 et/ou 52 et/ou 54. Le système 100 comprend avantageusement des volets pour contrôler le passage d’air à travers les bouches de sorties.
[0044] Le flux d’air F issu du module 22 circule dans le canal 58 et/ou 60 avant d’être recombiné dans la chambre de mixage 62. Il quitte ensuite le système 100, à la température de confort, via les bouches de sortie 50 à 54, vers l’habitacle du véhicule.
[0045] Ainsi, le module de ventilation 22 selon la présente invention est peu encombrant, ce qui assure que le système 100 soit plus compact. Le module 22, grâce à la turbomachine tangentielle et au positionnement du radiateur par rapport à la turbomachine, assure également une circulation homogène de l’air dans le radiateur, encore améliorée par le guidage de l’air depuis le module 22 jusque dans le corps principal 102, ce qui garantit une plus grande efficacité du système 100 et un meilleur confort des utilisateurs du véhicule. De surcroît, le module 22 étant fermé sur l’extérieur du système 100 à l’exception de l’ouverture 44, le système 100 est particulièrement peu bruyant.
[0046] Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation illustré. En particulier, on peut prévoir plus d’une turbomachine tangentielle, par exemple deux turbomachines, par exemple parallèles l’une à l’autre.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Module de ventilation pour un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, comprenant au moins une turbomachine tangentielle (30) munie de roues à aubes (32) comprenant des pales (34) mobiles autour d’un axe de rotation (A30).
[Revendication 2] Module selon la revendication précédente, comprenant un logement (40) de réception de ladite au moins une turbomachine tangentielle (30).
[Revendication 3] Module selon la revendication précédente, dans lequel le logement (40) comprend une ouverture (44) formant entrée d’air du module de ventilation (22).
[Revendication 4] Module selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel le logement (40) comprend une paroi (42) de guidage d’un flux d’air (F).
[Revendication 5] Module selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le logement forme une cassette destinée à être solidaire d’un corps principal d’un système de ventilation, chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile.
[Revendication 6] Système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour un véhicule automobile, comprenant un module de ventilation selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[Revendication 7] Système selon la revendication précédente, comprenant au moins un échangeur thermique (26, 56).
[Revendication 8] Système selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une turbomachine tangentielle (30) est agencée de sorte à créer un flux d’air (F) à proximité dudit au moins un échangeur thermique (26).
[Revendication 9] Système selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une turbomachine (30) est disposée en amont de l’échangeur thermique (26) relativement au sens d’écoulement dudit flux d’air (F) dans le système.
[Revendication 10] Système selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel l’échangeur thermique (26) est un évaporateur.
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