Brevet FR2618386A1 — publié le 19890127

Installation de climatisation" L'invention part d'une installation de cli- matisation pour climatiser l'intérieur d'un véhicule, installation de climatisation comportant une installa- tion de refroidissement comprenant un évaporateur et une installation de chauffage comprenant un échangeur thermique de chauffage, l'échangeur thermique de chauffage étant disposé à la suite de l'évaporateur dans une circulation d'air amenée à l'intérieur du vé- hicule, l'installation de climatisation comportant également un dispositif de réglage qui comprend un dé- tecteur interne détectant la. température réelle de l'intérieur du véhicule, un émetteur de valeur de con- signe prédéfinissant la température de consigne de l'intérieur du véhicule et un détecteur de l'évapora- teur détectant la température réelle de l'évaporateur, le dispositif de réglage engendrant en fonction des signaux de sortie de ces différents organes, des gran- deurs de réglage pour un premier organe de réglage as- surant la régulation de l'évaporateur et pour un se- cond organe de réglage assurant la régulation de l'é- changeur thermique de chauffage, et l'installation de climatisation comportant également un dispositif de commutation susceptible d'être commuté par un disposi- tif de commande pour changer le mode de fonctionnement en passant d'une régulation uniquement par refroidis- sement à une régulation par refroidissement avec chauffage antagoniste et inversement, auquel cas une grandeur de réglage dépendant de la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la tempé- rature intérieure du véhicule, est appliquée, dans une première position de commutation du dispositif de com- mutation, au premier organe de réglage (régulation glissante du refroidissement) et, dans une deuxième position de commutation du dispositif de commutation, au second organe de réglage (chauffage antagoniste). Dans une installation de climatisation con- nue de ce type (DE-OS 29 52 210), lorsque l'installa- tion de chauffage est hors circuit dans la première position de commutation du dispositif de commutation, la température de l'évaporateur est cor-,andée par mise en circuit et hors circuit du compresseur de l'instal- ation de refroidissement. Ce mode de fonctionnement de l'installation de climatisation est dénommé "régu- lation glissante du refroidissement". Aucun effet no- table de déshumidification de l'air de l'intérieur du véhicule n'est toutefois obtenu dans ce mode de fonc- tionnement. Le dispositif de commutation est commuté dans sa seconde position de commutation par un dispo- sitif de commande comprenant un détecteur d'humidité, ce dispositif de commande engendrant un signal de com- mutation en fonction de l'humidité de l'air à l'inté- rieur du véhicule et/ou du dépôt d'humidité sur les surfaces internes des glaces du véhicule. Dans la se- conde position de commutation du dispositif de commu- tation, la température de l'évaporateur est réglée sur la plus basse valeur admissible, en général OC, et la température interne souhaitée pour le véhicule est ré- glée par chauffage ultérieur de l'air refroidi. Ce mode de fonctionnement de l'installation de climatisa- tion est dénommé "régulation du refroidissement avec chauffage antagoniste" ou bien "fonctionnement en ré- chauffage". Dans ce type de fonctionnement, on obtient une bonne déshumidification de l'air à l'intérieur du véhicule, mais avec une consommation élevée d'énergie d e au fait que le refroidissement est à sa puissance maximale. L'invention a pour but de remédier à ces in- convénients des installations connues. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion en ce que l'installation de climatisation est ca- ractérisée en ce que, dans la seconde position de com- mutation du dispositif de commutation, une grandeur de réglage dépendant de la différence entre la valeur réelle de la température de l'évaporateur et une va- leur prédéfinie est appliquée au premier organe de ré- glage (fonctionnement en réchauffage modéré), et que le dispositif de commande pour le dispositif de com- mutation engendre un signal de commutation de façon que le dispositif de commutation, pour une valeur réelle de la température extérieure supérieure à la valeur de consigne de la température interne du véhi- cule, prenne sa première position de commutation, tandis -que pour une valeur réelle de la temperature extérieure qui se situe entre environ O0C et la va- leur de consigne de la température interne du véhicu- le, le dispositif de commutation prend.sa seconde position de commutation. Avantages de l'invention - L'installation de climatisation conforme à l'invention et comportant les caractéristiques défi- nies ci-dessus, présente l'avantage de combiner le "fonctionnement en réchauffage" avec un effet satis- faisant de déshumidification et avec une régulation glissante de refroidissement s'accompagnant d'une consommation réduite d'énergie. Dans ce fonctionne- ment, appelé "fonctionnement en semi réchauffage" ou "fonctionnement en réchauffage modéré", les conditions de déshumidification sont maintenues de façon optimale et simultanément la consommation d'énergie est réduite uniquement par un abaissement approprié de la tempéra- ture de l'évaporateur. Deux types de fonctionnement en semi-réchauffage peuvent alors être envisagés, qui permettent tous deux d'obtenir les mêmes résultats sa- tisfaisants en ce qui concerne la déshumidification avec une faible consommation d'énergie. La valeur pré- définie est dans l'un des cas, égale à la valeur réel- le, réduite d'une quantité fixe, de la température ex- térieure, et elle est, dans l'autre cas, égale à la valeur de consigne, réduite d'une quantité fixe, de la température interne du véhicule. Avantageusement, cet- te quantité fixe est dans le premier cas, d'environ C, et dans le second cas, d'environ 80C. En liant la commutation des modes de fonc- tionnement à la température de consigne de l'intérieur du véhicule, on crée une zone de transition glissante entre l'un et l'autre des types de fonctionnement, au- quel cas, un effet de déshumidification utilisable est encore obtenu même dans la zone de la régulation glis- sante de refroidissement. Dans chacun de ces modes d'exploitation, la fonction de l'installation de cli- matisation est assurée de façon optimale, cette installation fonctionnant indépendamment de l'inter- vention d'un opérateur. Dessins - L'invention va être exposée plus en détail dans la description ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'une installation de climatisation pour climatiser l'inté- rieur d'un véhicule automobile, - la figure 2 est un diagramme de la tempé- rature Tv de l'évaporateur enfonction de la tempéra- ture extérieure TA. Description de l'exemple de réalisation - L'installation de climatisation représentée sous forme de schéma par blocs sur la figure i compor- te une installation de refroidissement connue en soi et une installation de chauffage également connue en soi, installations dont seuls les échangeurs thermi- ques sont respectivement représentés, à savoir l'éva- porateur 10, également appelé échangeur thermique de refroidissement de l'installation de refroidissement et l'échangeur thermique de chauffage 11 de l'instal- lation de chauffage, qui est disposé à la suite de l'évaporateur 10 dans la circulation d'air amenée à l'intérieur du véhicule automobile. La température de l'évaporateur 10, comme aussi celle de l'échangeur thermique de chauffage 11, est réglable, et il est prévu à cet effet, un dispositif de réglage 12 qui coopère avec un détecteur intérieur 13 détectant la température réelle T'ist de l'intérieur du véhicule, avec un émetteur de valeur de consigne 14 prédéfinis- sant la température de consigne TlslI de l'intérieur du véhicule, avec un détecteur extérieur 15 détectant la température extérieure TA et avec un détecteur 16 de l'évaporateur détectant la température réelle Tv de l'évaporateur 10. En fonction des signaux de sortie de ces détecteurs et de l'émetteur de valeur de consigne, le dispositif de réglage 12 engendre des grandeurs de réglage pour un premier organe de réglage 17 qui assu- re la régulation de l'évaporateur 10 et pour un second organe de réglage 18 qui assure la régulation de l'é- changeur thermique de chauffage 11. L'organe de régla- ge 17 peut, par exemple être représenté par un coupla- ge électrique qui met en circuit et hors circuit, le compresseur dans le circuit de refroidissement de l'é- vaporateur 10, pour régler ainsi à la valeur souhai- tée, la température Tv de cet évaporateur. L'organe de réglage 18 peut par exemple être un clapet thermique commandé par un moteur qui laisse passer plus ou moins de gaz d'échappement chaud à travers l'échangeur ther- mique 11, et règle ainsi la température de celui-ci. De façon plus détaillée, le dispositif de réglage 12 est constitué par un premier régulateur 19 qui, à partir de l'écart de réglage entre la tempéra- ture de consigne TIscll et la température réelle Tiist de l'intérieur du véhicule, engendre une grandeur de réglage et l'applique à une première entrée 201 d'un dispositif de commutation 20. Un second régulateur 21 forme à partir de l'écart entre la température réelle Tv de l'évaporateur 10 et une grandeur de sortie d'un dispositif de formation de différences 22, une gran- deur de commande qui est appliquée à la seconde entrée 202 du dispositif de commutation 20. Au formateur de différences 22 est appliquée, dans l'exemple de réali- sation de la figure 1, la température extérieure TA et une grandeur constante x, qui est à peu près égale à 6 C ou bien 6 K. Le dispositif de commutation 20 est amené de sa première position de commutation représen- tée sur la figure 1 dans une seconde position de com- mutation (indiquée en tirets sur la figure 1), ou in- versement, par le signal de sortie d'un comparateur 23. Dans la première position de commutation, la sor- tie du premier régulateur 19 est reliée au premier or- gane de réglage 17 pour l'évaporateur 10. Dans la se- conde position de commutation du dispositif de commu- tation 20, d'une part, la sortie du régulateur 19 est reliée à l'entrée du second organe de réglage 18 pour l'échangeur thermique de chauffage 11, et, d'autre part, la sortie du second régulateur 21 est reliée à l'entrée du premier organe de réglage 17 pour l'évapo- rateur 10. A l'une des entrées du comparateur 23 est appliqué le signal de sortie de l'émetteur de valeur de consigne 14, tandis qu'à l'autre entrée du compara- teur 23 est appliqué le signal de sortie du détecteur extérieur 15. Si ce dernier signal est supérieur au signal de l'émetteur de valeur de consigne, c'est-à- dire si la température extérieure TA est plus élevée que la valeur de consigne réglée T:sol: de la tempéra- ture intérieure du véhicule, alors le dispositif de commutation 20 prend sa première position de commuta- tion représentée en trait plein sur la figure 1. Si, inversement, la température extérieure TA s'abaisse au-dessous de la température de consigne réglée T:so:i, le signal de sortie du comparateur 23 prend la logique L et le dispositif de commutation 20 est amené dans sa seconde position de commutation représentée en tirets. Le mode de fonctionnement de l'installation de-climatisation qui vient d'être décrite peut être exposé comme suit, en se référant au diagramme repré- senté sur la figure 2: Tant que la température extérieure TA est supérieure à la température de consigne prédéfinie TIsio: de l'intérieur du véhicule, et qu'en conséquen- ce, le dispositif de commutation 20 reste dans sa po- sition représentée en trait plein sur la figure 1, il s'opère, alors que l'échangeur thermique de chauffage 11 est hors circuit, ce que l'on appelle une régula- tion glissante de refroidissement, dans laquelle la température Tv del'évaporateur 10 est réglée en fonc- tion de l'écart de réglage entre la température de consigne TIso1,l et la température réelle Tiist de l'intérieur du véhicule. Si la température extérieure TA se situe en- tre 0 C et la température de consigne réglée TIsol1 de l'intérieur du véhicule, le signal de sortie du comparateur 23 assure le maintien du dispositif de commutation 20 dans sa seconde position de commutation représentée en tirets sur la figure 1. La régulation de l'échangeur thermique de chauffage 11 devient alors efficace, et la température de cet échangeur thermique de chauffage 11 est réglée en fonction de l'écart de réglage entre la température de consigne T8so11 et la température réelle T4ist de l'intérieur du véhicule. Simultanément la température Tv de l'évaporateur 10 est réglée de façon qu'elle soit toujours décalée d'u- ne valeur constante prédéfinie x1 au-dessous de la température extérieure TA. Ceci est obtenu en ce que, à côté du signal de sortie du détecteur 16 de l'évapo- rateur, il est appliqué au régulateur 21, une grandeur d'entrée qui est décalée de la quantité x, soit 6'C, au-dessous de la température extérieure TA. L'évolu- tion de la température Tv de l'évaporateur en fonction de la température extérieure TA est représentée sur la figure 2 par la courbe 1. On peut voir clairement que, au voisinage d'environ 0 C, ici à peu près à partir de 2"C, jusqu'à la température de valeur de consigne Tl- sol prédéfinie, la température Tv de l'évaporateur est toujours décalée de la quantité x1 au-dessous de la température extérieure TA. Grâce à cet abaissement limité de la température Tv de l'évaporateur, avant un réchauffement par l'échangeur thermique de chauffage 11 de l'air amené à l'intérieur du véhicule, on ob- tient une bonne déshumidification pour une consomma- tion d'énergie supportable. Selon une variante du dispositif de circuit qui vient d'être décrit, la liaison entre une entrée du formateur de différences 22 et la sortie du détec- teur extérieur 15 peut être supprimée et être rempla- cée par une liaison entre cette entrée du formateur de différences 22 et la sortie de l'émetteur de valeur de consigne 14. A l'autre entrée du formateur de diffé- rences 22 est appliquée une valeur de tension fixe, qui correspond à une température de x2, soit 8'C. Dans ce cas, l'évolution de la température Tv de l'évapora- teur en fonction de la température extérieure TA est représentée sur le diagramme de la figure 2 par la courbe 2. On peut voir clairement, que lorsqu'on at- teint une température Tv de l'évaporateur, qui est dé- calée de la quantité x2 au-dessous de la température de consigne T1sóc0, la température de l'évaporateur se. maintient à cette valeur Tv, même pour une temperature extérieure TA plus élevée. REVENDICATIONS 1.Installation de climatisation pour clima- tiser l'intérieur d'un véhicule, installation de cli- matisation comportant une installation de refroidisse- ment comprenant un évaporateur et une installation de chauffage comprenant un échangeur thermique de chauf- fage, l'échangeur thermique de chauffage étant disposé à la suite de l'évaporateur dans une circulation d'air amenée à l'intérieur du véhicule, l'installation de climatisation comportant également un dispositif de réglage qui comprend un détecteur interne détectant la température réelle de l'intérieur du véhicule, un émetteur de valeur de consigne prédéfinissant la tem- pérature de consigne de l'intérieur du véhicule et un détecteur de l'évaporateur détectant la température réelle de l'évaporateur, le dispositif de réglage en- gendrant en fonction des signaux de sortie de ces dif- férents organes, des grandeurs de réglage pour un pre- mier organe de réglage assurant la régulation de l'é- vaporateur et pour un second organe de réglage assu- rant la régulation de l' échangeur thermique de chauf- fage, et l'installation de climatisation comportant également un dispositif de commutation susceptible d'être commuté par un dispositif de commande pour changer le mode de fonctionnement en passant d'une ré- gulation uniquement par refroidissement à une régula- tion par refroidissement avec chauffage antagoniste et inversement, auquel cas une grandeur de réglage dépen- dant de la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la température intérieure du véhi- cule, est appliquée, dans une première position de commutation du dispositif de commutation, au premier organe de réglage (régulation glissante du refroidis- sement) et, dans une deuxième position de commutation du dispositif de commutation, au second organe de ré- glage (chauffage antagoniste), installation de clima- tisation.caractérisée en ce que, dans la seconde posi- tion de commutation du dispositif de commutation (20), une grandeur de réglage dépendant de la différence en- tre la valeur réelle de la température (Tv) de l'éva- porateur et une valeur prédéfinie est appliquée au premier organe de réglage (17) (fonctionnement en ré- chauffage modéré), et que le dispositif de commande (23) pour le dispositif de commutation (20) engendre un signal de commutation de façon que le dispositif de commutation (20), pour une valeur réelle de la tempé- rature extérieure (TA) supérieure à la valeur de con- signe de la température interne du véhicule (TISO11), prenne sa première position de commutation (régulation glissante du refroidissement), tandis que pour une va- leur réelle de la température extérieure (TA) qui se situe entre environ 0C et la valeur de consigne de la température interne du véhicule (T:sz::), le disposi- tif de commutation (20).prend sa seconde position de commutation (fonctionnement en réchauffage modéré). 2.- Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande (23) est relié à un détecteur extérieur (15) détectant la température extérieure (TA), et que la valeur prédéfinie est égale à la valeur réelle, ré- duite d'une quantité fixe (x,), de la température ex- térieure (TA). 3.- Installation de climatisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la quantité fixe (x1) est environ de 6 C. 4.- Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande (23) est relié au générateur de valeur de consigne (14), et que la valeur prédéfinie est égale à la valeur de consigne, réduite d'une quantité fixe (x2), de la température interne du véhicule (TIso,,). 5.- Installation de climatisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la quantité fixe (x2) est d'environ 8 C.