Brevet FR2652784A1 — publié le 19910412

- _ _ _ L'invention concerne une installation de conditionnement d'air pour véhicule automobile. On connait déjà des installations de conditionnement d'air qui comprennent un évaporateur propre à être traversé par un flux d'air à traiter pour le refroidir et en extraire l'humidité avec formation d'un condensat, ainsi qu'un dispo- sitif de chauffage propre à réchauffer, le cas échéant, le flux d'air refroidi issu de l'évaporateur, afin de former un flux d'air traité ou conditionné propre à être envoyé dans l'habitacle du véhicule automobile. Une installation de ce type est connue notamment d'après le brevet français n 80-23807 publié sous le n 2 469 304, lequel prévoit aussi des moyens pour empêcher le givrage de l'évaporateur, tout en le faisant travailler à sa capaci- té de réfrigération maximale. Dans les installations connues de ce type, on obtient, en sortie de l'évaporateur, un flux d'air refroidi dont la teneur en humidité est d'autant plus faible que sa tempéra- ture est basse. L'humidité ainsi extraite du flux d'air lors de son passage à travers l'évaporateur forme un conden- sat qui est simplement évacué sous le véhicule automobile. Le flux d'air refroidi, à faible teneur en humidité, passe ensuite à travers le dispositif de chauffage pour l'amener à la température désirée, tout en conservant cependant la même teneur en humidité. Dans ces installations connues, l'évaporateur fait partie d'un circuit de réfrigération qui est parcouru par un fluide frigorigène et qui comprend aussi un condenseur. Quant au dispositif de chauffage, il s'agit habituellement d'un échangeur de chaleur traversé par le fluide de refroidisse- ment du moteur du véhicule automobile. Comme l'évaporateur travaille à sa capacité de réfrigération maximale, il en résulte que le flux d'air traité possède un très faible taux d'humidité, et cela quelle que soit la température de cet air, car le réglage de sa température ne modifie pas son degré d'humidité. Ces installations connues ont, par conséquent, pour inconvé- nient principal de procurer un flux d'air traité dont la teneur en humidité est beaucoup trop faible et, de surcroït, ne peut être réglée à volonté. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvé- nient. Elle propose, à cet effet, une installation de conditionne- ment d'air du type défini précédemment qui, selon l'inven- tion, comprend un réservoir propre à recueillir le condensat issu de l'évaporateur, des moyens de chauffage pour chauffer ce condensat et former de la vapeur d'eau, et des moyens pour injecter cette vapeur d'eau de manière contrôlée dans le flux d'air traité en aval du dispositif de chauffage, ce qui permet de régler le taux d'humidité du flux d'air traité. L'invention permet ainsi d'injecter, de manière contrôlée, de la vapeur d'eau dans le flux d'air traité, ce qui permet de régler son taux d'humidité et d'assurer un meilleur confort aux passagers du véhicule automobile. Avantageusement, les moyens d'injection de vapeur d'eau comprennent une pompe d'injection alimentant au moins une buse de pulvérisation placée en aval du dispositif de chauf- fage. De préférence, cette pompe d'injection est pilotée par une logique de commande en fonction de la température de la vapeur d'eau en aval du réservoir de condensat et en fonc- tion du taux d'humidité du flux d'air traité en aval du dispositif de chauffage. La logique de commande est alors reliée à un capteur de température de vapeur placé en sortie du réservoir de con- densat et à un capteur d'humidité placé en aval du disposi- tif de chauffage. Les moyens de chauffage du condensat utilisent, de préféren- ce, soit la chaleur fournie par les gaz d'échappement du moteur du véhicule, soit la chaleur fournie par un turbo- compresseur associé au moteur du véhicule automobile. Cependant, on peut faire appel à d'autres moyens de chauffa- ge, notamment à une résistance électrique qui serait placée dans le réservoir de condensat. Avantageusement, l'installation comprend un bac de récupéra- tion de condensat situé sous l'évaporateur et relié au ré- servoir de condensat. Le bac de récupération de condensat peut être relié directe- ment au réservoir de condensat. Toutefois, dans une forme de réalisation préférée de l'in- vention, ce bac de récupération est relié au réservoir de condensat par une conduite possédant une dérivation menant à un réservoir auxiliaire propre à recevoir l'excédent de condensat. Ainsi, dans une installation de conditionnement de ce type, dans laquelle l'évaporateur fait partie d'un circuit de réfrigération parcouru par un fluide frigorigène et comportant en outre un condenseur, le réservoir auxiliaire est raccordé à une conduite de sortie propre à envoyer le con- densat sur le condenseur pour le refroidir, ce qui améliore les performances de fonctionnement du circuit de réfrigé- ration. Dans la description qui suit, donnée seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une représentation schématique d'une ins- tallation de conditionnement d'air, conformément à la forme de réalisation préférée mentionnée ci-dessus; et - la figure 2 est une vue en coupe schématique selon la ligne II-II de la figure 1. L'installation de conditionnement d'air représentée aux figures 1 et 2 comprend un boitier 10 logeant un évaporateur 12 et un dispositif de chauffage 14. Le boîtier 10 est placé dans l'habitacle 16 d'un véhicule automobile, lequel habita- cle est séparé du compartiment moteur 18 par une cloison 20. Le boîtier 10 comprend une entrée 22 propre à recevoir un flux d'air à traiter, comme représenté par les flèches F et une sortie 24 par laquelle s'échappe un flux d'air traité ou conditionné comme représenté par les flèches G. Le flux d'air à traiter est formé d'air prélevé à l'exté- rieur du véhicule et/ou d'air recyclé prélevé dans l'habita- cle. Le flux d'!air traité est envoyé dans l'habitacle par des canalisations et des bouches appropriées. Le flux d'air à traiter traverse d'abord l'évaporateur 12, ce qui permet de le refroidir et d'en extraire l'humidité avec formation d'un condensat. Le flux d'air ainsi refroidi et à faible teneur en humidité passe ensuite à travers le dispositif de chauffage 14 ce qui permet de le réchauffer, le cas échéant, pour ajuster la température du flux d'air conditionné qui s'échappe par la sortie 24 du boîtier 10. L'évaporateur 12 fait partie d'un circuit de réfrigération (non représenté) qui comprend en outre un condenseur 26 et qui est parcouru par un fluide frigorigène, de manière en soi connue. Le dispositif de chauffage 14 est avantageusement constitué par un échangeur de chaleur formant radiateur de chauffage parcouru par le liquide de refroidissement du moteur du véhicule automobile. Le boîtier 10 avec son évaporateur 12 et son dispositif de chauffage 14, tel qu'il vient d'être décrit jusqu'à pré- sent, constitue une unité de conditionnement d'air en soi connue. Conformément à l'invention, le boîtier 12 forme, à sa base, un bac de récupération 28 constitué par un fond en forme d'entonnoir. Le bac 28 est propre à récupérer le condensat résultant de l'extraction de l'humidité du flux d'air re- froidi en traversant l'évaporateur 12. L'installation de l'invention comprend en outre une conduite qui relie le bac de récupération 28 à un réservoir 32 propre à recueillir le condensat issu de l'évaporateur 12 et préalablement recueilli dans le bac 28. Le condensat 34 recueilli dans le réservoir 32 est chauffé par des moyens de chauffage 36 (figure 2) qui utilisent avantageusement la chaleur fournie par les gaz d'échappement du moteur du véhicule automobile ou encore la chaleur fournie par un turbo-compresseur associé au moteur du véhicule automobile. En variante, ces moyens de chauffage pourraient être consti- tués par une résistance électrique noyée dans le condensat 34 à l'intérieur du réservoir 32. Grâce aux moyens de chauffage 36, on forme ainsi de la va- peur d'eau 37 qui s'échappe du sommet du réservoir 32 par une conduite 38 sur laquelle est intercalée une pompe d'in- jection 40. Cette pompe alimente au moins une buse de pulvé- risation 42 placée dans le boîtier 10 en aval du dispositif de chauffage 14 et en amont de la sortie 24 du boîtier. Cette buse 42 permet ainsi d'injecter, de manière contrôlée, de la vapeur d'eau dans le flux d'air traité en aval du dispositif de chauffage, pour régler à volonté le taux d'hu- midité du flux d'air traité. La pompe d'injection 40 est pilotée par une logique de com- mande 44 au travers d'une ligne de transmission 46. La logi- que de commande 44 est reliée, par l'intermédiaire d'une ligne 48, à un capteur de température 50 placé en sortie du réservoir 32. Ce capteur est propre à détecter la tempé- rature de la vapeur d'eau 37 résultant du chauffage du con- densat 34 dans le réservoir 32. La logique de commande 44 est en outre reliée par l'intermé- diaire d'une ligne 52, à un capteur d'humidité 54 placé en aval du dispositif de chauffage 14. Le capteur 54 est propre à détecter la teneur en humidité du flux d'air traité qui s'échappe du boîtier 10. Ainsi, la pompe d'injection 40 est pilotée par la logique de commande 44 en fonction de la température de la vapeur d'eau en aval du réservoir de condensat 32 et en fonction du taux d'humidité du flux d'air traité en aval du disposi- tif de chauffage 14. Conformément à l'invention, on préfère faire fonctionner l'évaporateur 12 à sa capacité maximale de réfrigération, ce qui permet d'obtenir en sortie de l'évaporateur, un flux d'air froid pratiquement sec. Ce flux d'air froid et sec est ensuite réchauffé, le cas échéant, par le dispositif de chauffage 14 pour régler sa température à la valeur vou- lue. Ensuite, la buse 42 permet d'injecter dans le flux d'air traité une quantité ajustable d'humidité pour régler à volonté le taux d'humidité de ce flux d'air, et cela en fonction des conditions souhaitées. La logique de commande 44 peut être réalisée et programmée de différentes manières en fonction des conditions d'utilisation souhaitées. Bien que la conduite 30 puisse relier directement le bac de récupération 28 au réservoir 32, on préfère, comme montré à la figure 1, prévoir une dérivation 56 sur cette conduite 30. Cette dérivation 56 part d'un point de dérivation 58, qui peut être contrôlé par une vanne (non représentée), et mène à un réservoir auxiliaire 60 propre à recevoir l'excédent du condensat. Le réservoir auxiliaire 60 est raccordé à une conduite de sortie 62 propre à envoyer du condensat sur le condenseur 26 du circuit de réfrigération pour le refroidir et améliorer ses capacités de fonctionne- ment, comme enseigné par le brevet US n 4 579 090. Par ailleurs, du sommet du réservoir auxiliaire 60, part une conduite 64 propre à évacuer l'excédent de condensat sous le véhicule automobile. Le point de dérivation 58 peut être contrôlé par une vanne commandée par un flotteur placé dans le réservoir 32. Ainsi, tant que le niveau du condensat 34 dans le réservoir 32 se situe en-dessous d'un seuil déterminé, le condensat est envoyé seulement dans le réservoir 32. Par contre, lorsque le niveau du condensat 34 atteint le seuil précité, le flot- teur pilote la vanne pour envoyer l'excès de condensat vers le réservoir auxiliaire 60. Cet excès de condensat peut alors être utilisé pour refroidir le condenseur 26 comme indiqué précédemment. L'installation de l'invention est susceptible de nombreuses variantes, notamment en ce qui concerne la réalisation de la logique de commande 44 qui pilote la pompe d'injection 40. Revendications 1. - Installation de conditionnement d'air pour véhicule automobile, comprenant un évaporateur (12) propre à être traversé par un flux d'air à traiter pour le refroidir et en extraire l'humidité avec formation d'un condensat, ainsi qu'un radiateur de chauffage (14) propre à réchauffer, le cas échéant, le flux d'air refroidi, de manière à fournir un flux d'air traité à envoyer dans l'habitacle (16) du véhicule, caractérisée en ce qu'il comprend un réservoir (32) propre à recueillir le condensat issu de l'évaporateur (12), des moyens de chauffage (36) pour chauffer ce conden- sat et former de la vapeur d'eau, et des moyens (40,42) pour injecter cette vapeur d'eau de manière contr8lée dans le flux d'air traité en aval du dispositif de chauffage (14), ce qui permet de régler le taux d'humidité du flux d'air traité. 2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour injecter la vapeur d'eau compren- nent une pompe d'injection (40) alimentant au moins une buse de pulvérisation (42) placée en aval du dispositif de chauffage (14). 3. - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pompe d'injection (40) est pilotée par une logique de commande (44) en fonction de la température de la vapeur d'eau en aval du réservoir (32) et en fonction du taux d'humidité du flux d'air traité en aval du disposi- tif de chauffage (14). 4. - Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la logique de commande (44) est reliée à un cap- teur de température de vapeur (50) placé en sortie du réser- voir du condensat (32) et à un capteur d'humidité (54) placé en aval du dispositif de chauffage (14). 5. - Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de chauffage (36) du con- densat utilisent la chaleur fournie par les gaz d'échappe- ment du moteur du véhicule automobile ou la chaleur fournie par un turbo-compresseur associé au moteur du véhicule auto- mobile. 6. - Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il comprend un bac de récupération de condensat (28) situé sous l'évaporateur (12) et relié au réservoir de condensat (32). 7. - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le bac de récupération de condensat (28) est relié directement au réservoir de condensat (32). 8. - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le bac de récupération de condensat (28) est relié au réservoir de condensat (32) par une conduite (30) possé- dant une dérivation (56) menant à un réservoir auxiliaire de condensat (60) propre à recevoir l'excédent du condensat. 9. - Installation selon la revendication 8, dans laquelle l'évaporateur (12) fait partie d'un circuit de réfrigération parcouru par un fluide frigorigène et comportant en outre un condenseur (26), caractérisée en ce que le réservoir auxiliaire (60) est raccordé à une conduite de sortie (62) propre à envoyer le condensat sur le condenseur (26) afin de le refroidir. 10. - Installation selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que le bac de récupération (28) forme la base d'un boîtier (10) qui loge l'évaporateur (12) et le dispositif de chauffage (14).