Brevet FR2464841A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne un dispositif pour chauffer, ventiler et rafraichir les grands espaces des véhicules, en particulier les espaces réservés aux voyageurs dans les autobus. Ledit dispositif consiste en un carter à placer dans le toit et qui présente une entrée d'air et deux sorties dair qui débouchent dans deux canaux situés au-dessous du toit du véhicule. Dans le carter sont disposés en série ltévaporateur dXune installation de climatisation, des ventilateurs et des échangeurs de chaleur. Le carter présente une zone entrée alimentée en air climatisable en circulation et/ou en air frais à débit réglable par un organe obturateur. À cette zone se raccorde un ventilateur et une zone comprenant une ouverture de dérivation obturable.Cette dernière zone est suivie d'une zone de sortie comportant les échangeurs de chaleur, ltouverture de dérivation pouvant être obturée en fonction de la différence de pression entre la zone dtentrde et la zone de sortie, au moyen d'un organe obturateur à fonctionnement automatique. Dans un dispositif connu de ce type, la zone comprenant les ventilateurs et l'ouverture de dérivation englobe trois groupes fonctionnels situés côte i côte et dont chacun présente au moins un ventilateur réglable séparément et, au-dessus de celui-ci, l'ouverture de dérivation obturable en fonction de la pression. En aval de chacun des groupes fonctionnels situes extErienrement et séparés par des cloisons longitudinales est disposé un échangeur de chaleur, le réglage de la température de l'air dans les canaux du toit étant assuré au moyen de thermostats, qui règlent la température de l'eau dans les échangeurs de chaleur affectés respectivement à ces groupes. D'autre part, les ventilateurs sont assez largement calculés, de façon qu'ils aient un diamètre relativement important, lequel détermine dans une large mesure la hauteur du carter du dispositif. Le grand débit d'air fourni par les ventilateurs de grande capacité et qui traverse les échangeurs de chaleur rend malaisé un réglage sensible de la température en ce sens que la température de l'eau des échangeurs de chaleur doit être modifiée de façon hyperproportionnelle lorsqu'une modification relativement minime de la température de l'air dans les canaux du toit parait opportune, en particulier lorsqu'elle est provoquée par les thermostats préréglés.Il s'ensuit que le circuit de réglage entre en jeu d'une façon relativement fréquente, avec, chaque fois, une mise en marche et un arrêt de l'alimentation en eau des échangeurs de chaleur, ce qui a des répercussions sur le circuit de refroidissement. Il peut se manifester ainsi des défauts de stabilité, et un abaissement ou une élévation requises de la température de l'air dans les canaux du toit ne peut devenir effective qu'avec retard. Partant de ce qui précède, la présente invention a pour objectif d'améliorer les possiblités de réglage du dispositif pour chauffer, ventiler et rafraîchir et, en particulier, de sieplifier le réglage, ainsi que de stabiliser l'alimentation des canaux du toit en air chaud et en air froid. Pour atteindre cet objectif dans le système décrit en détail dans le préambule, l'inventibn propose une- dis- position consistant en ce qu'il est prévu, entre d'une part, une paroi portant les ventilateurs et comportant l'ouverture de dérivation, et d'autre part, les échangeurs de chaleur, un espace qui s'détend sur toute la largeur du carter et en ce qu'au moins une fente à air secondaire est prévue parallèlement aux échangeurs de chaleur. Ceci offre l'avantage que les deux tiers environ du volume d'air introduit dans les canaux du toit traversent ltéchangeur de chaleur, tandis que le tiers restant pénètre directement dans les canaux du toit, en passant à côté des échangeurs de chaleur, après avoir été intimement mélangé, en aval de ceux-ci, avec l'air réchauffé. On obtient ainsi qucen dépit de la température élevée -800C environ- de l'eau dans les échangeurs de-chaleur, la température moyenne de l'air dans les canaux est comprise dans les limites souhaitées dans la pratique, soit de 30 à 350C, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des dispositifs de réglage dispendieux ou supplémentaires pour le volume de liteau ou la température de celle-ci.Il est donc inutile de prévoir un système de réglage caté eau, excepté un système OUVERTS FERME.Le réglage de la température de l'air dans les canaux du toit est assuré par des thermostats disposés dans ceuxci et qui règlent les ventilateurs en leur imposant la pleine vitesse de rotation ou la moitié de celle-ci, le nombre de paliers de réglage pouvant être augmenté par retranchement ou par adjonction de ventilateurs individuels. Les thermostats peuvent intervenir en fonction de la température extérieure. Lorsqu'il s'agit d'élever la température de l'air dans les canaux, il suffit d'abaisser la puissance de soufflage en réduisant la vitesse et/ou en déconnectant des ventilateurs individnels. Lorsque les passagers ferment les ajutages de sorties d'air du côté exposé au soleil par exemple, la supression ainsi créée se résorbe à travers l'espace transversal du carter et élève automatiquement la puissance de la climatisation sur l'autre côté du véhicule. Aucun ventilateur ne risque une surcharge. Ltinvention permet d'adopter des échangeurs de chaleur de dimensions moindres que Jusqu'à présent, dis position dont un - A des avantages et non le moindre, consiste à permettre une réduction du poids.Sur toute la largeur du carter sont fixds,à la paroi, constituée en paroi de montage, de nombreux ventilateurs plus petits, ce qui permet de réduire la hauteur hors tout de l'ensemble du dispositif et d'accroître le débit d'air dans les canaux du toit, en particulier lorsque le clapet médian de sortie d'air est fermé et que les ventilateurs médians alimentent également les canaux du toit. Il est avantageux de prévoir, du côté sortie du c-arter, des cadres orientés dans la direction des canaux latéraux du toit et qui, tout en laissant subsister des fentes à air secondaire, accueillent chacun un échangeur de chaleur. Les fentes à air secondaire sont avantageusement situées au-dessus et au-dessous de chaque échangeur de chaleur, la fente à air secondaire située au-dessous de l'échangeur de chaleur étant limitée par un prolongement rectiligne du fond qui s'élève obliquement. Ceci offre l'avantage d'un meilleur brassage lors de la marche en chauffage. Le clapet de sortie d'air peut entre monté de façon à pouvoir basculer vers l'extérieur. A ce clapet peut se raccorder une chambre de distribution aplatie en forme de cuvette, qui se prolonge vers le haut en direction du -et jusqu'au- toit de 11 espace réservé aux voyageurs et s'étend vers l'extérieur en conséquence. Il en résulte en premier lieu, en combinaison avec le fond, également prolongé vers le haut du carter, l'avantage d'un plus grand dégagement au toit dans la partie antérieure de l'espace réservé aux voyageurs. D'autre part, dans la zone médiane, le flux d'air est dirigé directement contre la sous-face du toit et possède une plus grande portée.Lorsqu'on ferme le clapet de sortie d'air, la totalité du débit d'air des ventilateurs est automatiquement envoyée dans les canaux du toit. Les dessins annexés représentent des exemples de réalisation de l'invention, qui seront exposés en détail dans la description qui suit. Dans ces dessins la figure 1 représente le dispositif monté dans la partie antérieure d'un autobus, au-dessous du toit, la paroi supérieure du carter étant enlevée La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, et La figure 4 représente un autre exemple de rdalisa- tion de la zone de sortie d'air du dispositif. Dans la figure 1 on a représenté d'une manière schématique un espace 10 réservé aux voyageurs d'un autobus pour longues distances, qui comprend une paroi frontale 11, des parois latérales 12 et un toit 13. La paroi frontale présente une grille d'entrée d'air 14 ouverte dans le sens de la marche. Le dispositif pour chauffer, ventiler et rafraîchir est disposé à l'intérieur de l'espace 10 réservé aux voyageurs, sous le toit 13, immédiatement derrière la paroi frontale 11, et comprend un carter 15. Le carter 15 se compose de parois latérales 16, d'une paroi antérieure sensiblement verticale 17, d'une paroi de montage 18, parallèle à celle-ci, d'une paroi supérieure 19 et d'un fond amovible 20. Un évaporateur 21 d'une installation de climatisation non représentée dans son ensemble, s'étend en travers du carter 15. Au-dessous de l'évaporateur 21 est prévue sur le fond 20, une rigole de collecte d'eau 22. Devant l'dva- portateur 21 est située, entre celui oui et la paroi avant verticale 17, une zone d'entrée d'air 23, qui présente une ouverture d'entrée d'air en circulation 24, obturable an moyen d'un clapet flexible 25, lequel est fixé par un côté, en 26, au fond 20, de telle manière qu'il puisse basculer librement sous l'effet de la différence de pression entre 11 habitacle 10 et la zone d'entrée d'air 23. L'ouverture d'entrée d'air en circulation 24 est utilement munie de barreaux parallèles 27 de fil métallique rond, qui constituent dans une certaine mesure un guidage et un appui pour le clapet flexible 25 au-dessus de 1'ou- verture 24, sans opposer une résistance importante à 1'air en circulation. La zone d'entrée d'air 23 est en outre pourvue d'une ouverture d'entrée d'air frais 28, ouverture formée dans la paroi frontale 17 du carter 15 et située dans l'alignement de la grille d'entrée d'air 14. Au-dessus de l'ouverture d'entrée d'air 28 est fixé à la paroi frontale 17, un point d'attache à articulation 29 pour un clapet basculant 30.Le clapet 30 porte à chacune de ses deux extrémités, à peu près au milieu de sa largeur, un point d'attache à articulation 31 pour la connexion d'une tige de piston 32 appartenant à un piston moteur pneumatique 33. Les cylindres moteurs 33 peuvent être commandés d'une manière progressive. Cette commande peut être effectuée au moyen de thermostas, ce système -où les thermostats peuvent être remplacés par d'autres palpeurs- permettant de régler le rapport entre l'air en circulation et l'air frais. On peut également concevoir une télécommande manuelle à partir du siège du conducteur. L'évaporateur est suivi d'une zone 34 qui, dans exemple de réalisation représenté, comprend quatre ventilateurs radiaux 36 à double flux, entraînés par des moteurs 35. Les ventilateurs sont entraînés deux à deux par un seul moteur 35. Le nombre des ventilateurs peut être choisi à volonté, compte tenu de la largeur disponible du carter 15, et l'on peut employer exclusivement ou principalement des ventilateurs à commande motrice individuelle. Les raccords de refoulement 37 des ventilateurs 36 sont bridés à la paroi de montage 18, laquelle présente utilement une légère obliquité. Ceci est également avantageux dans le cas où l'on prévoit, dans la paroi de montage 18, une ouverture de dérivation allongée 38, obturable au moyen d'un clapet flexible 39.Le clapet flexible 39 dégage l'ouverture 38 en fonction de la diffé- rence de pression entre la zone 34 et un espace 40, qui s'étend, de l'autre côté de la paroi de montage 18, sur toute la largeur du carter 15 et qui est limité par une paroi postérieure 41 de celui-ci. A la paroi postérieure 41 se raccordent à travers des échangeurs de chaleur 43, des canaux 42 du toit, qui règnent dans le sens longitudinal de l'autobus et présentent des ajutages de sortie d'air, non représentés, disposés chacun à proximité d'un siège pour voyageur. Au fond amovible 20 se raccorde, derrière la rigole d'évacuation d'eau 22, un fond 44 qui s'étend obliquement vers le haut et qui se prolonge d'abord jusqu'à la paroi postérieure 41, à laquelle se raccordent des ailes 45 qui font le tour des faces extérieures du carter 15. Dans chacune des deux ailes qui ceinturent le carter peut être inséré depuis l'extérieur un échangeur de chaleur 43, dont les raccords à eau, non représentés, peuvent être orientés en direction des canaux du toit, les échangeurs de chaleur pouvant être tournés, en vue du transport, de façon que les raccords à eau soient orientés vers l'intérieur de espace 40. Sur la paroi postérieure 41 est prévu, entre les échangeurs de chaleur 43, un clapet de sortie d'air 47, monté à basculement autour d'un axe 46. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce clapet bascule vers l'ex- térieur. A cette fin, il est prévu au milieu du clapet 47 une attache à articulation 48, à laquelle est articu lée une tige de piston 49 d'un organe de réglage 50. La tige de piston 49 traverse à jeu la paroi de montage 18. L'organe de réglage 50 est de préférence un cylindre moteur pneumatique commandé d'une façon progressive. A titre de variante, il peut comporter seulement deux positions, à savoir les positions extrêmes qui correspondent à la position d'ouverture et à la position de fermeture du clapet de sortie d'air 47. Au clapet 47 se raccorde une chambre de distribution aplatie 51 en forme de cuvette, qui va en s'élevant en direction du toit 13 de l'habitacle 10, cette chambre s'élargissant en dven- tail parallèlement aux couvercles latéraux 52 des canaux 42 du toit et se terminant par une bordure 53, qui s'étend parallèlement au toit 13. On obtient de cette façon un flux d'une grande portée qui alimente à peu près la totalité de l'habitacle 10 en air de refroidissement, sans créer un courant dtair. La chambre de distribution 51 en forme d'auge est avantageusement constituée en matière synthétique armée de fibres de verre. Les couvercles 52 servent avantageusement d'éléments de transition vers les canaux 42 du toit. Ils sont amovibles, afin de permettre la mise en place et l'enlève- ment des échangeurs de chaleur 43 en accédant par l'extérieur. Les bordures continues 45 forment chacune un cadre qui entoure ltéchangeur de chaleur 43 de telle manière que les fentes à air secondaire 54 et 55 demeurent dégagées au-dessus et au-dessous de celui-ci. La fente à air secondaire 54 située au-dessous de l'échangeur de chaleur 43 est limitée par un prolongement rectiligne du fond 44 qui s'élève obliquement. La fente à air secondaire 55 située au-dessus de l'échangeur de chaleur 43 est formée par un prolongement de la paroi supérieure du carter 15 et peut comporter une partie orientée à angle 56, qui fait dévier en direction de la surface d'aval de l'échangeur de chaleur 43, le flux d'air passant en 55.L'air traversant l'échangeur de chaleur 43 se mélange ainsi intimement en aval de celui-ci, dans la zone intiale du canal 42 du toit, aux courants d'air secondaire 54, 55. il s'ensuit que lorsque - pendant la marche en chauffage - la température baisse dans le canal 42 du toit, les thermostats règlent automatiquement les ventilateurs 36 dans les canaux 42 du toit, de façon que les moteurs 35 tournent à la moitié de leur vitesse, de sorte que le volume d'air refoulé diminue, la diminution de l'alimentation des échangeurs de chaleur ayant pour effet d'élever la température de l'air dans les canaux 42 dn toit. De plus, certains ventilateurs 36 peuvent être tout à fait déconnectés par les thermostats. A titre de variante, le réglage de la vitesse des moteurs 35 des ventilateurs 36 peut être assuré d'une façon complémentaire par des sondes manométriques disposées à l'intdrieur des canaux 42 du toit et réagissant à la différence entre la pression extérieure et la pression intérieure des canaux. Lorsque, en particulier dans la période transitoire, pendant la marche en rafraîchissement, les voyageurs ferment les ajutages de sortie d'air sur le côté de l'autobus qui n'est pas exposé an soleil, la supression ainsi créée se résorbe d'elle-même à travers l'espace 40, d'où accroissement de la vitesse du flux au niveau des ajutages de sortie d'air du coté exposé au soleil, ce qui est ressenti agréablement par les voyageurs. Une surcharge des ventilateurs est empêchée dans tous les cas. D'autre part, les canaux du toit peuvent être pourvus de fentes longitudinales, non représentées, orientées vers le toit 19 et/ou les fenêtres latérales. Ces fentes pourraient être rendues obturables au moyen de tiroirs longitudinaux à commande centralisée. Dans le fond 44 qui oblique vers le haut, on peut prévoir, entre la paroi de montage 18 et la paroi postérieure 41, des ajutages de sortie d'air, non représentés, pour la climatisation du siège du conducteur et/ou du siège du convoyeur. Un réglage de la température ou du débit de l'eau alimentant les échangeurs de chaleur 43 est tout à fait éliminé. Ainsi qu'il ressort de la figure 1, les échangeurs de chaleur 43 sont affleurés à la face intérieure de la paroi postérieure rectiligne 41 du carter 9. A titre de variante, et comme montré dans la figure 4, la paroi postérieure 41t du carter 15, peut être bombée vers l'extérieur, notamment sur les côtés, les échangeurs de chaleur 43' étant alors placés obliquexent en cons4 quence, ce qui favorise le flux. Dans cet exemple de réalisation, les échangeurs de chaleur 43' peuvent être retirés latéralement. Les bords latéraux de la chambre de distribution 91 en forme d'auge, non représentée dans la figure 4, sont adaptés en conséquence. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour chauffer, ventiler et rafraîchir les grands espaces des véhicules, en particulier les espaces réservés aux voyageurs dans les autobus, dispositif consistant en un carter à placer dans le toit et qui présente une entrée d'air et deux sorties d'air qui débouchent dans deux canaux situés au-dessous du toit du véhicule, carter dans lequel sont disposés en série l'évaporateur d'une installation de climatisation, des ventilateurs et des échangeurs de chaleur, ledit carter présentant une zone d'entrée alimentée en air climatisable en circulation et/ou en air frais à débit réglable par un organe obturateur, zone à laquelle se raccorde un ventilateur et une zone comprenant une ouverture de dérivation obturable, cette dernière zone étant suivie d'une zone de sortie comportant les échangeurs de chaleur, ltouverture de dérivation pouvant être obturée en fonction de la différence de pression entre la zone d'entrée et la zone de sortie, au moyen d'un organe obturateur à fonctionnement automatique, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre d'une part, une paroi (18) portant les ventilateurs (36) et comportant l'ouverture de dérivation (38)et d'autre part, les échangeurs de chaleur (43), un espace (40) qui s'étend sur toute la largeur du carter (15) et en ce qu' au moins une fente à air secondaire (54,55) est prévue parallèlement aux échangeurs de chaleur (43). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des cadres (45) orientés dans la direction des canaux latéraux (42) du toit sont formés sur le côté de sortie du carter (15), cadres dans lesquels les échangeurs de chaleur (43) peuvent être insérds depuis l'extérieur, en laissant subsister au moins une fente à air secondaire (54,55). 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que deux fentes à air secondaire (54,55) sont prévues respectivement au-dessous et au-dessus de chaque échangeur de chaleur (43). 4.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fond (44) de l'espace (40) s'élève obliquement en direction des échangeurs de chaleur (43). 5.- Dispositif suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le fente à air secondaire (54) située au-dessous de l'échangeur de chaleur (43) est limitée par un prolongement rectiligne du fond (44) qui s'élève obliquement. 6.- Dispositif suivant la revendication 3,caractérisé en ce que la fente à air secondaire (55) située au-dessus de l'échangeur de chaleur (43) est limitée par une saillie telle qu'une surface déviée, un coude, etc... prévue à l'extrémité du plafond (19) ou du cadre (45) solidaire du carter (vis). 7.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur (43) sont affleurés à la face intérieure de la paroi postérieure rectiligne (41) du carter (15). 8.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi postérieure (41') du carter (vis) est déviée vers l'extérieur, en particulier sur les cotés, les échangeurs de chaleur (43') étant disposés obliquement en conséquence, deune façon qui favorise l'écoulement du flux. 9.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments de transition (52) sont raccordés aux cadres (45), éléments qui concentrent le flux d'air en direction du canal (42) correspondant du toit et qui peuvent entre enlevés, en accédant à partir de l'habitacle (10), en vue du montage et du démontage des échangeurs de chaleur (43). 10.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'espace (40) situé entre les échangeurs de chaleur (43) est pourvu d'un clapet de sortie d'air (47). 11.- Dispositif suivant la revendication 10,caractérisé en ce que le clapet de sortie d'air (47) peut être basculé vers l'extérieur. 12.- Dispositif suivant l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qutune chambre de distribution aplatie (51) en forme d'auge se raccorde au clapet de sortie d'air (47), chambre qui s'élève obliquement en direction du toit (13) de l'habitacle (10) et s'élargit vers l'extérieur d'une manière correspondante. 13.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est prévu dans chaque canal (42) du toit un thermostat pour le réglage de la vitesse et/ou pour la connexion et la déconnexion d'au moins certains ventilateurs (36) individuels. 14.- Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce qutil est prévu dans au moins un des canaux (42) du toit, en plus du thermostat, une sonde manométrique pour le réglage de la vitesse et/ou pour la connexion et la déconnexion d'au moins certains ventilateurs (36) individuels.