Brevet FR2580558A1 — publié le 19861024

La présente invention concerne un dispositif de chauffage et/ ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule, avec un canal d'alimentation en air et plusieurs orifices de sortie débouchant dans l'habitacle; un élément chauffant divisé en deux parties disposées avec écartement dans un tronçon du canal et délimitant entre elles un orifice pour le passage direct de l'air d'alimentation; et des moyens réglables de répartition du débit d'air en circulation en débits partiels traversant d'abord l'élément chauffant et/ou circulant directement vers les orifices de sortie. Des dispositifs du type précité, tels qu'ils sont par exemple décrits dans la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n" 25 30 133, sont utilisés en divers modes de fonctionnement. Il est pour ce faire nécessaire qu'en aval de l'évaporateur, l'air frais incident soit non seulement dirigé dans l'élément chauffant, mais aussi sur ce dernier par un canal distinct. Une construction compacte de tels dispositifs étant exigée dans un véhicule, une ou plusieurs déviations sont nécessaires sur un trajet ou les deux, ctest-à-dire pour l'air frais et l'air chaud, et ne peuvent etre réalisées que dans des conditions aérodynamiques défavorables. Il en résulte un accroissement de la résistance à l'air et par suite une diminution du débit d'air. Une stratification thermique est actuellement exigée dans l'habitacle de véhicules modernes, c'est-à-dire la production de températures différentes suivant la hauteur de l'habitacle. Une chambre est donc nécessaire pour effectuer un mélange d'air chaud et d'air froid. Cette chambre n'étant possible dans les dispositifs connus qu'à l'aide d'une structure relativement complexe, on renonce en pratique à une stratification thermique dirigée. Une stratification thermique simplifiée n'est en général obtenue qu'en dirigeant de l'air frais pur dans la zone du tableau de bord du véhiculé. L'invention vise à réaliser un dispositif du type précité de façon à obtenir des trajets aérodynamiques favorables pour l'alimentation non seulement en air d'appoint, mais aussi en air chaud, de sorte que la résistance interne à l'air est diminuée. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, des organes d'arrêt sont montés dans le tronçon du canal et ferment ou dégagent totalement ou partiellement l'écoulement vers les parties de l'élément chauffant et l'orifice de passage. Cette réalisation donne des trajets aérodynamiquement favorables pour l'alimentation tant en air frais qu'en air chaud, sans déviation notable. La résistance à l'air du dispositif est ainsi faible et permet donc une augmentation du débit d'air. Les divers modes de chauffage et de refroidissement sont avantageusement ajustables. Selon une autre caractéristique de l'invention, des éléments de séparation sont montés en aval des parties de l'élément chauffant et de l'orifice de passage, et forment des canaux aboutissant à des orifices de sortie différents. Un guidage aérodynamique des flux d'air est ainsi possible en aval de l'élément chauffant et de l'orifice de passage. Dans une première forme de réalisation et selon une autre caractéristique de l'invention, des cloisons sont disposées dans le prolongement des bords latéraux de l'orifice de passage. Une réalisation aérodynamique de l'alimentation en air frais est ainsi possible en mode chauffage. Selon une autre caractéristique de l'invention, une cloison au moins sensiblement centrée par rapport à l'orifice de passage le divise suivant la largeur en deux orifices à chacun desquels est affecté un organe d'arrêt. Une réalisation aérodynamique de deux zones à température différente est ainsi possible, par exemple sur les deux côtés d'un véhicule, qui sont refroidies ou chauffées à des valeurs différentes ou alimentées différemment en air d'appoint. Selon une autre caractéristique de l'invention, une cloison, disposée à la suite des parties de l'élément chauffant et de l'orifice de passage, divise les flux d'air sortants suivant la hauteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes d'arrêt affectés à l'orifice de passage sont subdivisés en fonction de la cloison divisant les flux d'air suivant la hauteur. Cette réalisation permet d'obtenir au total quatre zones distinctes à tempé rature différente, à savoir deux sur chaque côté du véhicule présentant une stratification thermique suivant la hauteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément chauffant est équipé d'une régulation du fluide de chauffage. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le fluide de chauffage alimente indépendamment les parties de l'élément chauffant. Il en résulte de nouvelles possibilités d'obtention de températures différentes dans les diverses zones. Lorsque des eléments chauffants à régulation de l'air sont prévus, dans lesquels le fluide de chauffage chaud circule en permanence, il est utile de prévoir une dérivation supplémentaire de l'air sur l'élément chauffant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention en mode chauffage; la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 en mode refroidissement; la figure 3 représente un dispositif selon figures 1 et 2, légèrement modifié avec chauffage et refroidissement simultanés; la figure 4 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention, avec séparation de l'air suivant la hauteur en aval de l'élément chauffant; la figure 5 est une coupe horizontale suivant l'axe V-V de la partie supérieure de la figure 4; et la figure 6 est une coupe horizontale suivant l'axe VI-VI de la partie inférieure de la figure 4. Le dispositif représenté aux figures 1 à 3 pour le chauffage ou le refroidissement d'une voiture de tourisme comporte un corps 20, réalisé de préférence en plusieurs parties et en matière plastique, dans lequel sont logés un évaporateur 2 d'un équipement frigorifique non représenté et un élément chauffant en deux parties 3 et 4. L'élément chauffant est équipé d'une régulation du fluide de chauffage non représentée, c'est-à-dire d'une régulation qui, en cas de besoin, alimente l'élément chauffant en fluide de chauffage, de préférence le fluide de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Un dispositif de chauffage seulement est obtenu en supprimant l'évaporateur 2. Le corps 20 forme en amont de l'évaporateur un canal d'alimentation 1, auquel est affectée une soufflante d'air non représentée, qui aspire l'air d'appoint sous forme d'air frais extérieur ou d'air en circulation. Les deux parties 3 et 4 de l'élément chauffant sont disposées côte à cote avec un écartement, de façon à former un orifice de passage 10. Les sections des parties 3 et 4 de l'élément chauffant et de l'orifice de passage 10 sont au moins sensiblement égales, c'est-à-dire que les parties 3 et 4 et l'orifice de passage 10 représentent chacun un tiers environ de la section totale. Entre l'évaporateur 2 d'une part et les parties 3, 4 de l'élément chauffant et l'orifice de passage 10 d'autre part, le corps 20 forme un troncon de canal 9 dans lequel sont disposés deux organes répartiteurs d'air, sous forme de volets 5 et 6 qui pivotent sur des axes verticaux 11 et 12 et sont articulés sur les parties 3 et 4 de l'élément chauffant, au voisinage des bords de l'orifice de passage 10.Des arêtes d'étanchéité 18 et 19, formées par les parois latérales du corps 20, et une portée de joint 17 centrale, faisant suite à l'évaporateur 2, sont affectées aux volets d'air 5 et 6. La position des volets d'air 5 et 6 permet la réalisation simple de divers modes de fonctionnement du dispositif. Sur la figure 1, les deux volets d'air 5 et 6 sont basculés de façon à s'appliquer sur la portée de joint centrale 17, de sorte que l'orifice de passage 10 est isolé de l'évaporateur 2. Cette position permet un mode de chauffage pur du dispositif. L'équipement frigorifique est coupé, de sorte que l'évaporateur 2 n'influence pas l'air d'appoint incident. L'élément chauffant à deux parties 3 et 4 est alimenté par un fluide de chauffage, de sorte que l'air d'appoint circulant dans les parties 3 et 4 est chauffé pour donner de l'air chaud. Dans une première forme de réalisation, les parties 3 et 4 de l'élément chauffant sont chargées également par le fluide de chauffage.Dans une autre forme de réalisation, les parties 3 et 4 sont chargées indépendamment par des débits indépendants du fluide de chauffage et produisent ainsi un-échauffement différent de l'air d'appoint incident. Dans la représentation selon figure 2, les volets d'air sont basculés sur leur autre position limite, dans laquelle ils s'appliquent sur les arêtes d'étanchéité 18 et 19 du corps 20. Ils isolent ainsi les parties 3 et 4 de l'élément chauffant par rapport à l'air d'appoint. L'écoulement vers l'orifice de passage 10 est totalement dégagé. Cette position permet de réaliser un mode de refroidissement pur, dans lequel l'équipement frigorifique de l'évaporateur 2 est branché. Tout l'air d'appoint refroidi circule dans l'orifice de passage 10 entre les deux parties 3 et 4 de l'élément chauffant. Les positions intermédiaires des volets d'air 5 et 6, telles que celles représentées sur la figure 3, permettent de réaliser un mode mixte, car l'air d'appoint circulant dans l'évaporateur 2 est divisé en débit partiel circulant dans les parties 3 et 4 de l'élé- ment chauffant et l'orifice de passage 10. Les volets d'air 5 et 6 peuvent être réglés indépendamment comme le montre la figure 3. Dans la forme de réalisation selon la figure 3, des cloisons 13 et 14 sont disposées dans le prolongement des bords latéraux de l'orifice de passage 10 et divisent le corps 20 en trois canaux 21, 22 et 23 en aval des parties 9 et 4 de l'élément chauffant et de l'orifice de passage.10. Les deux canaux extérieurs 21 et 23 répartissent l'air chaud entre les divers orifices de sortie d'air dans l'habitacle du véhicule. Le canal central 22, faisant suite à l'orifice de passage 10, répartit l'air froid. Dans ce cas, l'équipement frigorifique de l'évaporateur 2 peut être branché et les parties 3 et 4 de l'élément chauffant alimentées par le fluide de chauffage. L'air d'alimentation est alors chauffé et refroidi simultanément. La figure 4 est une coupe longitudinale d'un dispositif dont le principe de constitution est identique à celui du dispositif selon les figures 1 à 3. Le corps 20 comporte au voisinage de l'évaporateur 2 et de l'élément chauffant en deux parties 3 et 4 un tronçon de canal 9 à section rectangulaire plate, limitée par l'évaporateur d'un côté et l'élément chauffant en deux parties 3 et 4 de l'autre. Comme le montrent les figures 1 à 3 et 4, l'évapo- rateur 2 et les parties 3 et 4 de l'élément chauffant sont disposés dans des plans parallèles et de préférence verticaux. L'évaporateur 2 présente un volume et une section de passage supérieurs à ceux des deux parties 3 et 4 de l'élément chauffant. Une échancrure est prévue dans le tronçon de canal 9 pour la séparation-de l'eau condensée. La conception de la forme de réalisation selon figures 4 à 6 est, suivant le sens d'écoulement de l'air d'alimentation, identique à celle des formes de réalisation selon figures 1 à 3, jusqu'en aval des parties 3 et 4 de l'élément chauffant et de l'orifice de passage 10, de sorte que la description des figures 1 à 3 s'applique également dans ce cas. Une cloison verticale 15 est disposée en aval de l'orifice de passage 10 et le divise en deux orifices contigus. Un volet d'air 7, 8 est affecté à chacun de ces orifices, est fixé par des rotules ou des charnières sur l'extrémité antérieure de la cloison 15 et peut obturer totalement ou partiellement la partie correspondante de l'orifice de passage 10. Comme le montre la figure 4, une cloison horizontale 16 divise le corps 20 en aval de l'élément chauffant, constitué par deux parties 3 et 4 écartées, et de l'orifice de passage. Il en résulte au total, en aval de l'élément chauffant et de l'orifice de passage 10, quatre canaux séparés 24, 25, 26 et 27 qui aboutissent à des orifices différents de sortie d'air. Les volets d'air 7 et 8 sont subdivisés suivant la hauteur au voisinage de la cloison 16, de sorte que les canaux 24 et 25 comprennent des volets d'air 7 et 8 et les canaux 26 et 27 situés en dessous des volets d'air 7' et 8'. Tous ces volets d'air 5, 6, 7, 8, 7' et 8' sont réglables individuellement et indépendamment. Les canaux 24 à 27 sont reliés à des orifices de sortie de façon que les canaux 24 et 26 sont affectés à un côté du véhicule et les canaux 25 et 27 à l'autre côté.Les canaux 24 et 25 aboutissent à des orifices de sortie supérieurs, sensiblement situés au voisinage du tableau de bord d'une voiture de tourisme, tandis que les canaux 26 et 27 aboutissent à des orifices de sortie situés au voisinage du plancher. Comme le montrer les figures 5 et 6, cette disposition permet d'obtenir quatre zones à température différente selon la position des volets d'air 5, 6, 7, 8, 7' et 8'. La figure 5 montre que la position du volet d'air 5 dirige une fraction relativement importante de l'air d'alimentation dans le canal 24 par l'évaporateur 2 et la partie 3 de l'élément chauffant. Le volet 7 étant ouvert, une fraction d'air froid s'écoule simultanément de l'évaporateur dans le canal 24 par l'orifice de passage 10. Une fraction d'air d'alimentation chauffée s'écoule de l'évaporateur dans le canal 25 par la partie 4 de l'élément chauffant. Une fraction d'air froid circule en outre dans l'orifice de passage 10 quand le volet 8 est ouvert. Un mélange air froid-air chaud est ainsi présent dans les deux canaux 24 à 25, mais à des températures différentes par suite de la position des volets d'air 5 et 6. Le canal inférieur 26, à gauche sur la figure 6, ne contient que de l'air chaud car le volet 7' obture la zone de l'orifice de passage 10 qui l'alimente. Le canal inférieur droit 27 contient un mélange air froide-air chaud, dont la proportion d'air froid est toutefois réduite par rapport à celle du mélange dans le canal 25, par suite de la position du volet d'air 8'. La position précédemment décrite des volets d'air 5, 6, 7, 8 et 7', 8' se traduit par non seulement une température différente dans quatre zones, mais aussi une stratification thermique suivant la hauteur. Le canal 26, affecté au côté gauche et aboutissant à des orifices de sortie d'air au voisinage du plancher, ne contient que de l'air chaud. Le canal 24, également affecté au côté gauche et aboutissant à des orifices de sortie d'air au voisinage du tableau de bord, contient un mélange air froid-air chaud, de sorte qu'une stratification thermique est produite du côté gauche. Il en est de même pour le côté droit. Le canal 27 affecté aux orifices de sortie d'air au plancher contient un mélange air froid-air chaud avec une fraction relativement importante d'air chaud et une fraction relativement faible d'air froid. Le canal 25 également affecté au côté droit contient par contre un mélange air froid-air chaud avec une fraction plus importante d'air froid du fait de la plus grande ouverture du volet d'air 8. La description précédente montre que l'élément chauffant est divisé en deux parties 3 et 4 disposées côte à côte avec un écartement. Il va de soi que deux éléments chauffants indépendants, correspondant aux parties 3 et 4, peuvent être prévus sans devoir être rassemblés en une unité constructive par des éléments de liaison quelconques. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de chauffage et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule, avec un canal d'alimentation en air d'appoint et plusieurs orifices de sortie débouchant dans l'habitacle; un élément chauffant divisé en deux parties disposées avec écartement dans un tronçon du canal et délimitant entre elles un orifice pour le passage direct de l'air d'alimentation; et des moyens réglables de répartition du débit d'air en circulation, ledit dispositif étant caractérisé par des organes d'arrêt (5, 6) montés dans le tronçon du canal et fermant ou dégageant totalement ou partiellement l'écoulement vers les parties (3, 4) de l'élément chauffant et l'orifice de passage (10). 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que deux volets répartiteurs (5, 6), pivotant sur des axes (11, 12) au voisinage des bords de l'orifice de passage (10), sont montés dans le tronçon (9) du canal. 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la section de l'orifice de passage (10) est au moins sensiblement égale à celle de chacune des deux parties (3, 4) de l'élément chauffant, qui présentent de préférence les mêmes dimensions. 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des éléments de séparation (13, 14, 15, 16) sont montés en aval des parties (3, 4) de l'élément chauffant et de l'orifice de passage, et forment des canaux aboutissant à des orifices de sortie différents. 5. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce que des cloisons (13, 14) sont disposées dans le prolongement des bords latéraux de l'orifice de passage (10). 6. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce qu'une cloison (15) au moins sensiblement centrée par rapport à l'orifice de passage (10) le divise suivant la largeur en deux orifices à chacun desquels est affecté un organe d'arrêt (7, 8). 7. Dispositif selon une des revendications 4 ou 6, caractérisé en ce qu'une cloison (16), disposée à la suite des parties (3, 4) de l'élément chauffant et de l'orifice de passage (10), divise les flux d'air sortants suivant la hauteur. 8. Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que les organes d'arrêt (7, 8) affectés à l'orifice de passage (10) sont subdivisés en fonction de la cloison (16) divisant les flux d'air suivant la hauteur. 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que tous les organes d'arrêt (5, 6, 7, 8) sont réglables indépendamment les uns des autres. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les organes d'arrêt 5, 6, 7, 8 et/ou leurs dispositifs de commande sont disposés sur les bases ou les boîtes à eau des parties (3, 4) de l'élément chauffant et de préférence intégrés dans ces dernières. 11. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'élément chauffant (3, 4) est équipé d'une régulation du fluide de chauffage. 12. Dispositif selon revendication 11, caractérisé en ce que le fluide de chauffage alimente indépendamment les parties (3, 4) de l'élément chauffant.