Brevet FR2728512A1 — publié le 19960628

Boitier de chaufface et distribution d'air, notamment pour dispositif de chauffage et/ou de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne un boitier de chauffage et distribution d'air, notamment pour dispositif de chauffage et/ou de climatisation de véhicule automobile, et plus particu- lièrement les dispositifs éauipés d'échangeur de chaleur à débit de fluide chaud variable. Elle concerne plus précisément un boîtier de chauffage et distribution d'air du type comprenant une entrée d'air, au moins une sortie d'aération médiane, au moins une sortie d'aération pieds, et un échangeur de chaleur définissant dans le boîtier une chambre amont et une chambre aval. Dans les boîtiers de chauffage et distribution d'air connus, un groupe motoventilateur alimente en air frais provenant de l'extérieur de l'habitacle du véhicule, ou en air recirculé provenant de l'intérieur de l'habitacle, l'entrée d'air du boîtier. L'air s'écoule dans une conduite logée en amont de l'é- changeur et débouche sur un volet de distribution destiné à gérer la répartition du flux d'air arrivant, en deux parties. Une première partie est destinée à alimenter en air frais une chambre de mélange, et une deuxième partie est destinée à traverser l'échangeur de chaleur afin d'être réchauffée. Une fois la seconde partie d'air réchauffée, elle est canalisée de la chambre aval vers la chambre de mélange. Dans la chambre de mélange, les deux parties d'air précitées ne sont que partiellement mélangées. En fait, l'air se trouve sous forme de couches stratifiées, la couche la plus haute étant la plus froide. A la sortie de cette chambre, l'air peut être aiguillé par au moins un volet de distribu- tion vers une sortie d'aération médiane et/ou une sortie d'aération pieds. La sortie d'aération médiane alimente une ou plusieurs bou- ches d'aération logées dans la planche avant du véhicule. La sortie d'aération pieds alimente des bouches d'aérations logées dans l'habitacle au niveau des emplacements prévus pour les pieds des passagers. En positionnant la sortie d'aération médiane sensiblement en regard des couches d'air les plus froides (position haute), et la sortie d'aération pieds sensiblement en regard des couches d'air les plus chaudes (position basse), il est possible d'obtenir un gradient de température entre l'air qui alimente les bouches d'aération médianes et les bouches d'aération pieds. Le système est dit à deux niveaux ("bi- level" en anglais). Cependant, dans ce type de configuration, la différence de température obtenue entre les différentes bouches n'est pas suffisamment importante, ce qui nuit au confort des passa- gers du véhicule. De plus, la répartition d'air, qui est effectuée par le volet de distribution logé en amont de la chambre amont, n'autorise pas un réglage précis de la température de l'air au niveau de la chambre de mélange. En conséquence, un but de l'invention est de procurer un boîtier de chauffage et distribution d'air du type défini en introduction, qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs de la technique antérieure. L'invention propose à cet effet un boîtier de chauffage et distribution d'air du type défini en introduction dans lequel la sortie d'aération médiane est alimentée en air conjointement par une première branche venant de la chambre amont et contrôlée par un volet d'aération amont, et par une deuxième branche venant de la chambre aval et contrôlée par un volet d'aération aval. Par ailleurs, on prévoit que la sortie d'aération pieds soit alimentée en air, issu de l'échangeur de chaleur, par la chambre aval. Ainsi, en utilisant une branche froide et une branche chaude contrôlées respectivement par un volet d'aération amont et un volet d'aération aval, il est désormais possible de régler très précisément la température de l'air au niveau de la sortie d'aération médiane. De plus, étant donné que la sortie d'aération pieds est alimentée en air chaud par la chambre aval, il est possible de faire varier le gradient de température entre la sortie d'aération pieds et la sortie d'aération médiane, en fonction des besoins des passagers du véhicule. Avantageusement, les première et seconde branches débouchent dans une chambre de mélange propre à mélanger les flux d'air issus respectivement des chambres amont et aval, ladite chambre de mélange débouchant sur la sortie d'aération médiane. De la sorte, on homogénéise l'air froid et l'air chaud issus respectivement des chambres amont et aval, avant qu'ils n'atteignent les bouches d'aération médianes, ce qui permet d'améliorer encore le contrôle de la température de l'air. De façon particulièrement avantageuse, le volet de réglage d'aération amont est un volet à déplacement progressif pouvant prendre une multiplicité de positions intermédiaires comprises entre une position initiale "fermé" interdisant le passage de l'air de la chambre amont vers la sortie d'aéra- tion médiane, et une position finale "ouvert" autorisant le passage d'une partie prédéterminée de l'air de la chambre amont vers la sortie d'aération médiane, chaque position intermédiaire autorisant le passage d'une fraction donnée de la partie prédéterminée. On peut également prévoir que le volet d'aération aval soit un volet à déplacement de type "tout ou rien" pouvant prendre une position "fermé" interdisant le passage de l'air de la chambre aval vers la sortie d'aération médiane, et une position "ouvert" autorisant le passage d'une partie de l'air de la chambre aval vers la sortie d'aération médiane. Selon une autre caractéristique de l'invention, le boîtier loge en outre des moyens de commande des volets d'aération amont et aval propres à assurer le réglage conjoint des positions respectives des volets d'aération amont et aval, pour régler la température du mélange d'air dans la chambre de mélange. Ainsi, il est possible de régler le gradient de température en ne faisant appel qu'à un seul organe de commande, ce qui simplifie notablement l'utilisation du dispositif de chauffage et climatisation qui intègre l'invention. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le boîtier comprend également un volet d'aération pieds propre à contrôler le débit d'air au niveau de la sortie d'aération pieds. Ainsi, il est non seulement possible de régler le gradient de température entre les sorties d'aération pieds et médiane, mais également de gérer le volume d'air à distri- buer au niveau des pieds des passagers. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on prévoit une sortie dégivrage alimentée par la chambre amont et contrôlée par un volet de dégivrage. De la sorte, l'air destiné au dégivrage est prélevé direc- tement dans la chambre aval, là o il est le plus chaud, et sans qu'il ne soit nécessaire d'utiliser des conduits rapportés supplémentaires, ce qui permet d'améliorer l'efficacité du dégivrage. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, l'échangeur de chaleur est parcouru par un fluide chaud à débit variable. Ce type d'échangeur de chaleur permet de renforcer le contrôle de l'aérothermie de l'habitacle, puisqu'il autorise à la fois le contrôle du débit d'air et de la température au niveau de chacune des sorties d'aération et/ou dégivrage. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 illustre de façon schématique l'invention dans un premier mode de fonctionnement; et - la figure 3 illustre de façon schématique l'invention dans un deuxième mode de fonctionnement. Le dispositif de chauffage-ventilation et/ou de climatisa- tion de l'habitacle d'un véhicule automobile, tel que représenté à la figure 1, comprend un boîtier 1 de chauffage et distribution d'air limité par des parois principales s'étendant perpendiculairement au plan du dessin, et par des parois d'extrémités s'étendant parallèlement au plan du dessin (non représentées sur la figure). Le boîtier 1 comporte une entrée d'air 3 reliée à un conduit d'entrée 4 propre à acheminer de l'air froid au niveau d'un évaporateur 5 précédé par un filtre 6. Par ailleurs, le boîtier 1 définit sur une partie "avant" de la surface externe de la paroi 2 supérieure un évidement 28 propre à loger une partie au moins d'un groupe moto-ventila- teur GMV. Cet évidement 28 est réalisé par conformation de la partie supérieure avant (en référence à la partie avant du véhicu- le) de la paroi externe 2 du boîtier 1, de telle sorte que sa forme soit conjuguée de la forme d'une partie au moins du groupe moto-ventilateur GMV. Le groupe moto-ventilateur GMV comprend un pulseur 8 alimenté de façon axiale (perpendiculairement au plan de la figure 1). L'air pulsé qui ressort du pulseur 8 est injecté dans une volute 9 qui s'enroule autour du pulseur 8 en formant une spirale, dont la forme est conjuguée de celle de l'évidement 28. Cette volute 9 se termine par une sortie 10 qui coopère avec l'entrée d'air 3 du boîtier 1. L'air issu du groupe moto-ventilateur GMV, après avoir traversé le filtre 6 puis l'évaporateur 5, qui sont logés dans le boitier 1 en position sensiblement verticale en dessous de l'évidement 28 qui loge le groupe moto-ventila- teur GMV, débouche dans une chambre amont 11 qui communique d'une part avec un échangeur de chaleur 12 logé en position sensiblement verticale, et sensiblement parallèle à l'évapo- rateur 5, et d'autre part, avec une première branche de transmission 13 d'air froid. A la jonction de la chambre 11 et de la première branche de distribution 13 se trouve logé un volet d'aération amont 14, propre à régler le débit d'air frais à l'intérieur de cette première branche 13. L'air qui-traverse l'échangeur de chaleur 12 débouche dans une chambre aval 15 qui communique avec trois autres branches de distribution d'air. Une première branche 18 permet d'acheminer une première partie de l'air issu de la chambre aval 15 au niveau d'une sortie d'air de dégivrage 29 propre à alimenter en air généralement chaud des conduits de dégivrage débouchant au niveau du pare-brise du véhicule. Le volume d'air qui pénètre dans cette première chambre 18 est réglé par un volet de dégivrage 20. Une seconde branche 16 permet d'acheminer une seconde partie de l'air issu de la chambre aval 15 au niveau d'une sortie d'aération médiane 19, laquelle est connectée à des bouches d'aération centrales et à des bouches d'aération latérales logées dans la planche de bord du véhicule et propres à distribuer de l'air dans la partie avant de l'habitacle H. Le volume d'air qui circule dans cette seconde branche 16 est réglé par un volet d'aération aval 17 disposé à la jonction de la chambre aval 15 et de l'entrée de cette seconde branche 16. Une troisième branche (non représentée sur la figure 1) permet d'acheminer de l'air au niveau de sorties d'aération "pieds" 21 et 22 logées sur la face externe dans la partie inférieure du boîtier 1. Ces sorties d'aération pieds sont alimentées respectivement par deux sous-branches 23 et 24 issues de la troisième branche. La première sortie d'aération pieds 22, qui est alimentée par la première sous- branche 24, est propre à distribuer de l'air dans un conduit débouchant au niveau de l'emplacement prévu pour les pieds des passagers dans la partie avant de l'habitacle H. La seconde sortie d'aération pieds 21, qui est alimentée par la seconde sous-branche 23, est propre à distribuer de l'air dans un conduit débouchant au niveau de l'emplacement prévu pour les pieds des passagers dans la partie arrière de l'habitacle H. Pour répartir le volume d'air respectivement destiné aux première 22 et seconde 21 sorties d'aération pieds, le boîtier 1 comprend un volet d'aération pieds 25 disposé dans la chambre aval 15 à la jonction entre la troisième branche et les deux sous-branches 23 et 24. Ainsi, il est possible de faire varier la proportion des volumes d'air qui seront distribués au niveau des pieds des passagers avant et arrière du véhicule. Les volets d'aération amont 14 et aval 17 sont respecti- vement déplaçables entre une position de fermeture PC et une position d'ouverture PO. Le volet de réglage d'aération amont 14 est un volet à déplacement progressif pouvant prendre une multiplicité de positions intermédiaires comprises entre la position initiale "fermé" PC interdisant le passage de l'air de la chambre amont 14 vers la sortie d'aération médiane 19, et la position finale "ouvert" PO autorisant le passage d'une partie prédéterminée de l'air de la chambre amont 15 vers la sortie d'aération médiane 19, chaque position intermédiaire autorisant le passage d'une fraction donnée de la partie prédéterminée. Le volet d'aération aval 17 est un volet à déplacement de type "tout ou rien" pouvant prendre soit la position "fermé" PC interdisant le passage de l'air de la chambre aval 15 vers la sortie d'aération médiane 19, soit la position "ouvert" PO autorisant le passage d'une partie de l'air de la chambre aval 15 vers la sortie d'aération médiane 19. L'ensemble des volets d'aération ou de dégivrage 14, 17, 20 et 25 forme un jeu de volets de distribution qui est, dans l'exemple décrit, commandé par un groupe moto-réducteur 26 logé au-dessus de l'échangeur de chaleur 12. Ainsi, en regroupant en un seul groupe moto-réducteur l'ensemble des éléments assurant la rotation des volets de distribution, on obtient un gain important en volume à l'intérieur du boîtier, ce qui rend ce dispositif de chauffage et/ou climatisation plus compact. Par ailleurs, afin d'obtenir, au niveau de la sortie d'aé- ration médiane 19, de l'air homogène en température, l'in- vention prévoit que la première branche 16 et la branche de transmission d'air froid 13 débouchent dans une chambre de mélange 30. De la sorte, il est possible de mélanger l'air froid et l'air chaud issus respectivement des chambres amont 11 et aval 15, avant qu'ils n'atteignent chacun de leur côté la sortie d'aération médiane 19. Lorsque l'on souhaite obtenir une température donnée au niveau des bouches d'aération centrales et latérales, il suffit donc de régler les positions respectives des volets d'aération amont 14 et aval 17. Dans le but de simplifier ce double positionnement, l'in- vention prévoit des moyens de commande, incluant le groupe motoréducteur 26, propres à assurer le réglage conjoint des positions respectives des volets d'aération amont 14 et aval 17. Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de commande sont aptes à assurer au moins 3 réglages conjoints prédéfinis dont: - un premier réglage dans lequel le volet d'aération amont 14 est dans sa position initiale fermé et le volet d'aéra- tion aval 17 est dans sa position fermé; - un second réglage dans lequel le volet d'aération aval 17 est dans sa position ouvert et le volet d'aération amont 14 est dans l'une de ses positions intermédiaires; et un troisième réglage dans lequel le volet d'aération amont 14 est dans sa position finale ouvert et le volet d'aération aval 17 est dans sa position ouvert. Pour décrire les modes de fonctionnement du dispositif selon l'invention, on se réfère aux figures 2 et 3. La figure 2 illustre une configuration du dispositif dans laquelle le volet d'aération amont 14 est en position fermé, et le volet d'aération pieds 25 est en position ouvert. Dans cette configuration, l'air ne peut pas pénétrer dans la branche de transmission d'air froid 13. L'air est donc contraint à traverser, dans sa totalité, l'échangeur de chaleur 12, selon la flèche A, et débouche dans la chambre aval 15. Le volet d'aération pieds 25 étant en position ouvert, l'air peut alors pénétrer dans les première 24 et seconde 23 sous-branches afin d'alimenter les sorties d'aération pieds avant 22 et arrière 21. Par ailleurs, dans la configuration illustrée par la figure 2, le volet d'aération aval 17 est également en position ouvert. En conséquence, une partie de l'air ayant pénétré dans la chambre aval 15 (selon la flèche A) s'engouffre dans la première branche 16, qui débouche dans la chambre de mélange 30 (selon la flèche B). L'air est alors transmis à la sortie d'air médiane 19. Dans cette première configuration, la température de l'air qui sort respectivement au niveau de la sortie d'aération médiane 19, et des sorties d'aération pieds 21 et 22, est à la même température puisque le volet d'aération amont 14 est fermé. On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre un mode de fonctionnement autorisant une différence de température entre l'air qui est distribué au niveau de la sortie d'aération 19 et l'air qui est distribué au niveau des sorties d'aération pieds 21 et 22. Cette situation est obtenue lorsque, d'une part le volet d'aération pieds 25 est en position ouvert, et d'autre part on positionne le volet d'aération amont 14 dans une position intermédiaire ou en position finale ouvert, tout en posi- tionnant le volet d'aération aval 17 dans sa position ouvert. Ainsi, une partie de l'air froid qui débouche dans la chambre amont 11, et qui dépend de la position choisie pour le volet d'aération amont 14, va être directement introduite dans la branche de transmission 13 (selon la flèche C), sans être réchauffée au travers de l'échangeur de chaleur 12. Le volet d'aération aval 17 étant ouvert, une partie de l'air ayant débouché dans la chambre aval 15 (selon la flèche A) après s'être réchauffé lors de la traversée de l'échangeur de chaleur 12, pénètre dans la seconde branche 16 et débouche dans la chambre de mélange 30 (selon la flèche D), o il est alors mélangé avec l'air froid qui provient de la chambre amont 11. En conséquence, l'air qui se trouve dans la chambre de mélange 30 a une température inférieure à celle de l'air qui se trouve dans la chambre aval 15. Cette différence de température sera d'autant plus grande que le volet d'aéra- tion amont sera ouvert. Ainsi, on réalise un dispositif dans lequel il est possible d'établir un système d'aération à deux niveaux de températu- re, puisque la température de l'air qui est distribué au niveau des sorties d'aération pieds 21 et 22, et qui est la même que celle de la chambre aval 15, est toujours supé- rieure ou égale à celle de l'air qui est distribuée au niveau de la sortie d'aération médiane 19. Bien évidemment, de très nombreuses autres combinaisons peuvent être envisagées, comme par exemple la fermeture complète du volet d'aération pieds combinée à l'ouverture complète du volet d'aération amont 14 et à l'ouverture du volet d'aération amont 17, ce qui permet une distribution d'air de température mitigée au niveau des bouches d'aéra- tion centrales et latérales. Il est parfaitement possible d'envisager que les deux volets d'aération amont 14 et aval 17 puissent posséder une multiplicité de positions intermédiaires. Cette situation autoriserait un contrôle encore meilleur de la température de l'air mélangé destiné à alimenter la sortie médiane 19. Ce nouveau type de dispositif de chauffage et/ou de climati- sation de véhicule automobile est particulièrement adapté aux échangeurs de chaleur 12 à débit de fluide chaud varia- ble, dans lesquels la température de l'air en sortie dudit échangeur de chaleur peut être directement ajustée au niveau du tableau de commande en jouant sur le débit du fluide chaud. Une telle solution autorise un meilleur contrôle du gradient de température désiré par le passager qui pilote les moyens de commande du dispositif de chauffage et/ou climatisation du véhicule. Revendications 1. - Boîtier de chauffage et distribution d'air (1) du type comprenant une entree d'air (3), au moins une sortie d'aé- ration médiane (19), au moins une sortie d'aération pieds (21, 22), et un échangeur de chaleur (12) définissant dans le boîtier (1) une chambre amont (11) et une chambre aval (15), caractérisé en ce que la sortie d'aération médiane (19) est alimentée en air conjointement par une première branche (13) venant de la chambre amont (11) et contrôlée par un volet d'aération amont (14), et par une deuxième branche (16) venant de la chambre aval (15) et contrôlée par un volet d'aération aval (17), et en ce que la sortie d'aération pieds (21, 22) est alimentée en air, issu de l'échangeur de chaleur, par la chambre aval (15). 2.- Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première (13) et seconde (16) branches débouchent dans une chambre de mélange (30) propre à mélanger les flux d'air issus respectivement des chambres amont (11) et aval (15), ladite chambre de mélange (30) débouchant sur la sortie d'aération médiane (19). 3.- Boîtier selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que les volets d'aération amont (14) et aval (17) sont respectivement déplaçables entre une position de fermeture (PC) et une position d'ouverture (PO). 4.- Boîtier selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le volet de réglage d'aération amont (14) est un volet à déplacement progressif pouvant prendre une multiplicité de positions intermédiaires comprises entre une position initiale "fermé" (PC) interdisant le passage de l'air de la chambre amont (11) vers la sortie d'aération médiane (19), et une position finale "ouvert" (PO) autorisant le passage d'une partie prédéterminée de l'air de la chambre amont (11) vers la sortie d'aération médiane (19), chaque position intermédiaire autorisant le passage d'une fraction donnée de la partie prédéterminée. 5.- Boîtier selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que le volet d'aération aval (17) est un volet à déplacement de type "tout ou rien" pouvant prendre une position "fermé" (PC) interdisant le passage de l'air de la chambre aval (15) vers la sortie d'aération médiane (19), et une position "ouvert" (PO) autorisant le passage d'une partie de l'air de la chambre aval (15) vers la sortie d'aération médiane (19). 6.- Boîtier selon l'une des revendications 3 à 5, carac- térisé en ce qu'il loge en outre des moyens de commande (26) des volets d'aération amont (14) et aval (17) propres à assurer le réglage conjoint des positions respectives des volets d'aération amont (14) et aval (17), pour régler la temperature du mélange d'air dans la chambre de mélange (30). 7.- Boîtier selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande (26) sont aptes à assurer au moins 3 réglages conjoints prédéfinis dont: - un premier réglage dans lequel le volet d'aération amont (14) est dans sa position initiale fermé (PC) et le volet d'aération aval (17) est dans sa position fermé (PC); - un second réglage dans lequel le volet d'aération aval (17) est dans sa position ouvert et le volet d'aération amont (14) est dans l'une de ses positions intermédiaires; et un troisième réglage dans lequel le volet d'aération amont (14) est dans sa position finale ouvert et le volet d'aéra- tion aval (17) est dans sa position ouvert. 8.- Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un volet d'aéra- tion pieds (25) propre à contrôler le débit d'air au niveau de la sortie d'aération pieds (21, 22). 9.- Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également une sortie dégivrage (29) alimentée par la chambre amont (11) et contrôlée par un volet de dégivrage (20).5 10.- Boîtier selon l'une des revendications 1 à 9, carac- térisé en ce que l'échangeur de chaleur (12) est parcouru par un fluide chaud à débit variable.