Brevet FR2734347A1 — publié le 19961122

Aaencement de régulation Dour climatiseur et climatiseur corresDondant. L'invention concerne un agencement de régulation pour climatiseur et un climatiseur, notamment pour véhicule de transport public terrestre, équipé d'un tel agencement. Comme il est connu, les climatiseurs et notamment ceux du genre évoqué ci-dessus sont susceptibles d'être confrontés à des conditions d'exploitation climatiques qui peuvent être très différentes, les unes des autres, en particulier en matière de température externe et de charge thermique. I1 est particulièrement important de réduire le risque de voir un certain nombre de phénomènes venir gravement perturber le fonctionnement d'un climatiseur et éventuellement l'endommager. Ainsi, il est classique d'arrêter le compresseur d'un climatiseur, lorsque la pression du fluide frigorigène dans le circuit prévu pour la circulation de ce fluide dans ce climatiseur atteint une valeur supérieure limite, au-delà de laquelle des risques de détérioration sont susceptibles de survenir, en particulier lorsque le climatiseur est confronté à une température d'entrée d'air trop élevée. I1 est aussi connu d'arrêter le compresseur d'un climatiseur, lorsqu'il existe des risques de givrage car ceux-ci sont susceptibles d'entraîner des dommages matériels, un dégivrage est alors usuellement prévu avant toute remise en marche du compresseur. Par ailleurs, il est habituel d'arrêter le compresseur d'un climatiseur lorsque la puissance frigorifique demandée est temporairement très faible et devient inférieure à une valeur minimale choisie, le compresseur est alors arrêté jusqu'au moment où il y a à nouveau une demande de puissance suffisante. Or il apparaît possible d'éviter ou d'au moins fortement réduire le nombre de ces arrêts qui sont préjudiciables à la durée de vie du matériel à la longue et qui demandent un surdimensionnement initial de la chaîne électrotechnique de commande du compresseur. Par ailleurs une meilleure régulation du fonctionnement du climatiseur est souhaitée, notamment lorsque ce dernier risque d'être soumis à des contraintes externes, notamment en température qui sont proches des limites admises pour un matériel donné. L'invention propose donc un agencement de régulation pour climatiseur, notamment pour climatiseur de véhicule de transport public terrestre, où le climatiseur comporte un dispositif évaporateur refroidisseur d'air, un dispositif condenseur à air et un dispositif compresseur, qui sont réunis en boucle par un circuit où circule un fluide frigorigène, ce circuit traversant une électrovanne et un détendeur thermostatique montés en série entre le dispositif condenseur et le dispositif évaporateur refroidisseur. Selon une caractéristique de l'invention, l'électrovanne est commandée par impulsions et cette commande s'effectue à partir d'une logique de régulation programmée recevant des informations de température et/ou de flux thermique en provenance d'au moins trois capteurs mesurant respectivement la température ambiante au niveau dit de reprise d'un volume climatisé, la température ou le flux thermique du fluide frigorigène à basse pression sortant du dispositif évaporateur refroidisseur à destination du dispositif compresseur et la température ou le flux thermique du fluide frigorigène à haute pression transmis du dispositif compresseur au dispositif condenseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les impulsions de commande d'électrovanne sont obtenues par mise en oeuvre d'un programme mémorisé de régulation assurant la couverture d'une plage pouvant atteindre 10% de la puissance frigorifique susceptible d'être fournie au niveau du dispositif évaporateur à partir des informations fournies par le capteur chargé de la surveillance de la zone sous basse pression du circuit où circule le fluide frigorigène, d'une plage d'étendue équivalente à la précédente à partir des informations fournies par le capteur chargé de la surveillance de la zone sous haute pression du circuit évoqué ci-dessus et d'une plage d'étendue comprise entre 10 et 100% de la puissance frigorifique mentionnée ci-dessus à partir des informations fournies par le capteur chargé de la surveillance au niveau dit de reprise dans le volume climatisé. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement de régulation met en oeuvre un programme de régulation mémorisé qui est de type auto-adaptatif et qui permet une adaptation automatique de la logique de régulation aux conditions réelles d'exploitation où se trouve à partir d'une phase d'étalonnage réalisée à la demande et sur site, au cours de laquelle des paramètres essentiels pour le bon fonctionnement du climatiseur sont obtenus à partir d'un premier cycle de fonctionnement du climatiseur après une mise en marche. L'invention propose également un climatiseur, notamment pour climatiseur de véhicule de transport public terrestre, qui comporte un agencement de régulation doté de caractéristiques telles que définies ci-dessus. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous. La figure unique présente un schéma de principe d'un exemple de climatiseur comportant un agencement de régulation selon l'invention. Le schéma présenté sur cette figure unique est relatif à un exemple de climatiseur plus particulièrement destiné à équiper un véhicule de transport public terrestre. Ce climatiseur comporte un dispositif évaporateur refroidisseur d'air 1, un dispositif condenseur à air 2 et un dispositif compresseur 3, qui sont réunis en boucle par un circuit où circule un fluide frigorigène et auxquels sont associés des équipements auxiliaires notamment de commande et de mesure qui sont précisés ci-dessous. Le dispositif évaporateur 1 est par exemple composé d'une ou de plusieurs unités de type à ailettes, il reçoit du fluide frigorigène à l'état liquide en provenance du dispositif condenseur 2, via un filtre déshydrateur 4, il est associé à un dispositif ventilateur 5 destiné à forcer l'air refroidi qui le traverse vers le ou les volumes à climatiser, ici symbolisé(s) par un carré en tireté référencé V. Le dispositif condenseur 2 est susceptible d'être composé d'une ou de plusieurs unités de même que le dispositif ventilateur 6. Ce dernier force la circulation de l'air qui traverse le dispositif condenseur 2 et qui est chargé d'évacuer les calories acquises par le fluide frigorigène lors de son passage dans le dispositif évaporateur 1 et au travers du dispositif compresseur 3. Ce dernier est ici supposé de type volumétrique rotatif, il comprime à haute pression le fluide frigorigène qu'il reçoit à basse pression et sous forme gazeuse du dispositif évaporateur 1. Une bouteille séparatrice liquide-gaz 7 est placée entre dispositif évaporateur 1 et dispositif compresseur 2, elle est chargée de retenir les gouttelettes éventuellement présentes dans le courant gazeux provenant du dispositif évaporateur, de manière à éviter que ces gouttelettes atteignent le dispositif compresseur 3 qu'elles seraient susceptibles de détériorer, notamment en cas de coup de liquide. Le filtre déshydrateur 4 est relié, d'une part, au dispositif condenseur 2 par l'intermédiaire d'une bouteille accumulatrice 8 servant de réserve de fluide frigorigène, sous pression et à l'état liquide, en sortie du dispositif condenseur. Il est relié, d'autre part, au dispositif évaporateur 1 par l'intermédiaire d'une électrovanne 9 fluidiquement montée en série avec un détendeur 10, ces deux équipements étant commandés l'un et l'autre par une logique 11 qui est par exemple organisée de manière connue en ellemême autour d'un microprocesseur, non représenté, dûment programmé et qui est chargée de superviser le fonctionnement du climatiseur. L'électrovanne 9 est d'un type autorisant une commande par impulsions. Dans une forme de réalisation, chaque impulsion commande une ouverture de l'électrovanne et la durée d'une ouverture est définie par la durée de l'impulsion qui l'occasionne. Il est alors prévu de fournir des impulsions à un rythme relativement élevé à l'électrovanne 9, par exemple de l'ordre d'une impulsion toutes les trente secondes. Dans une variante de réalisation les actions d'ouverture et la fermeture de l'électrovanne 9 sont prévues assurées par l'intermédiaire d'un moteur de type pas à pas commandé par envoi sporadique d'impulsions, lorsqu'une des actions mentionnées ci-dessus est nécessaire.La fermeture temporaire de l'électrovanne 9 entraîne une accumulation de liquide frigorigène en amont dans la partie haute pression du circuit où circule ce fluide et surtout une réduction de la pression en aval au niveau du dispositif évaporateur 1, ce qui entraîne une réduction de la puissance frigorifique développée par le climatiseur à ce niveau. Quelle que soit la solution technique retenue, il est prévu de faire commander l'électrovanne 9 par la logique 11 au travers d'un agencement de régulation. Celui-ci comporte ici des capteurs de mesure, tels 12, 12' et 12", associés au climatiseur, et une logique de régulation 13 elle-même associée ou, comme montré sur la figure, incorporée à la logique 11. La logique de régulation 13 reçoit les résultats de mesures effectuées par les capteurs et les traite selon une programmation, préférablement auto-adaptative, prédéterminée de manière à agir sur l'écoulement du fluide frigorigène au niveau de l'électrovanne 9 en fonction de commandes d'exploitation transmises à la logique 11 par l'utilisateur du climatiseur et des résultats des mesures effectuées par les capteurs au cours de l'exploitation du climatiseur. Le détendeur 10 est par exemple de type à commande thermostatique classique, il agit à titre de protection et permet de bloquer la circulation du fluide frigorigène du condenseur 2 vers l'évaporateur 1. Les capteurs, tels 12, 12', 12", de l'agencement de régulation sont ici montrés au nombre de trois, ce sont par exemple des appareils de mesure de température ou des fluxmètres thermiques. Ils comprennent respectivement au moins un capteur 12 chargé de mesurer la température ambiante au niveau dit de reprise dans le volume climatisé V, un capteur 12' mesurant la température ou préférablement le flux thermique du fluide frigorigène à basse pression sortant du dispositif évaporateur 1 à destination du dispositif compresseur et un capteur 12" mesurant la température ou préférablement le flux thermique du fluide frigorigène à haute pression transmis du dispositif compresseur 3 au dispositif condenseur 2. La logique de régulation 13 qui produit les impulsions de commande requises par l'électrovanne 9 en fonction des mesures reçues des capteurs est donc plus spécifiquement programmée pour assurer une régulation en tenant compte en des informations de température ou de flux fournies par les différents capteurs. Dans une forme préférée de réalisation cette régulation couvre une plage pouvant atteindre 10% de la puissance frigorifique susceptible d'être fournie au niveau du dispositif évaporateur 1 en tenant compte des informations obtenues du capteur 12' chargé de la surveillance au niveau basse pression du circuit où circule le fluide frigorigène.Les informations obtenues du capteur 12" chargé de la surveillance au niveau haute pression de ce même circuit de fluide frigorigène sont préférablement exploitées pour obtenir une régulation couvrant une plage d'étendue équivalente à la précédente. Les informations obtenues du capteur 12 chargé de la surveillance au niveau dit de reprise sont préférablement exploitées pour obtenir une régulation pouvant atteindre de 10 à 100% de la puissance frigorifique évoquée ci-dessus. Dans une forme préférée de réalisation, la production des impulsions de commande d'électrovanne 9 est réalisée par la logique de régulation 13 par mise en oeuvre d'un programme mémorisé permettant une adaptation automatique de cette logique aux conditions réelles d'exploitation où se trouve le système constitué par le climatiseur et le volume climatisé V dans un environnement donné et ce à un instant initial choisi suivant les besoins. Cette auto adaptation est ici réalisée à l'occasion d'une phase d'étalonnage intervenant en tout cas de nécessité, par exemple à la première mise en marche du climatiseur, ou suite à des modifications des conditions d'exploitation du climatiseur, ou encore éventuellement à chaque mise en marche. Au cours d'une telle phase d'étalonnage il est effectué une détermination de paramètres essentiels au bon fonctionnement du climatiseur affecté à un volume climatisé V déterminé dans un environnement donné. Cette phase s'étend par exemple au long d'un cycle de fonctionnement du climatiseur après mise en marche et jusqu'à une stabilisation de l'état du système constitué par le climatiseur et le volume climatisé V dans l'environnement donné, après une suite d'oscillations de cet état qui s'amortissent progressivement, lorsque le climatiseur se trouve dans des conditions pour lesquelles il a été prévu qu'il puisse fonctionner. Les paramètres comprennent notamment des paramètres de gain ou d'équivalent de gain, des paramètres de coefficient d'intégration et de dérivation qui sont déterminés en fonction de l'amortissement obtenu tel que constaté par des mesures appropriées, comme il est connu de l'homme de métier. REVENDICATIONS 1/ Agencement de régulation pour climatiseur, notamment pour climatiseur de véhicule de transport public terrestre, où le climatiseur comporte un dispositif évaporateur refroidisseur d'air (1), un dispositif condenseur à air (2) et un dispositif compresseur (3), qui sont réunis en boucle par un circuit où circule un fluide frigorigène, ce circuit traversant une électrovanne (9) et un détendeur thermostatique (10) montés en série entre le dispositif condenseur et le dispositif évaporateur refroidisseur, caractérisé en ce que l'électrovanne est commandée par impulsions, cette commande s'effectuant à partir d'une logique de régulation (13) programmée qui reçoit des informations en provenance d'au moins trois capteurs (12, 12', 12") mesurant respectivement la température ambiante au niveau dit de reprise d'un volume climatisé (V), la température et/ou le flux thermique du fluide frigorigène à basse pression sortant du dispositif évaporateur refroidisseur à destination du dispositif compresseur et la température et/ou le flux thermique du fluide frigorigène à haute pression transmis du dispositif compresseur au dispositif condenseur. 2/ Agencement de régulation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions de commande d'électrovanne sont obtenues par mise en oeuvre d'un programme mémorisé de régulation assurant la couverture d'une plage pouvant atteindre 10% de la puissance frigorifique susceptible d'être fournie au niveau du dispositif évaporateur à partir des informations fournies par le capteur (12') chargé de la surveillance de la zone sous basse pression du circuit où circule le fluide frigorigène, d'une plage d'étendue équivalente à la précédente à partir des informations fournies par le capteur (12") chargé de la surveillance de la zone sous haute pression du circuit évoqué ci-dessus et d'une plage d'étendue comprise entre 10 et 100% de la puissance frigorifique mentionnée ci-dessus à partir des informations fournies par le capteur (12") chargé de la surveillance au niveau dit de reprise dans le volume climatisé (V). 3/ Agencement de régulation, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un programme de régulation mémorisé qui est de type auto-adaptatif et qui permet une adaptation automatique de la logique de régulation aux conditions réelles d'exploitation où se trouve à partir d'une phase d'étalonnage réalisée à la demande et sur site, au cours de laquelle des paramètres essentiels pour le bon fonctionnement du climatiseur sont obtenus à partir d'un premier cycle de fonctionnement du climatiseur après une mise en marche. 4/ Agencement de régulation, selon au moins l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il engendre des impulsions de commande qui sont périodiques et modulées en durée. 5/ Agencement de régulation, selon au moins l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il engendre les impulsions de commande de manière sporadique à chaque fois qu'une commande de l'électrovanne est nécessaire. 6/ Climatiseur, notamment pour climatiseur de véhicule de transport public terrestre, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement de régulation selon au moins l'une des revendications 1 à 5.