Brevet FR2774336A1 — publié le 19990806

L'invention concerne une installation de climatisation pour l'espace avant et l'arrière, présentant chacun une zone de place assise droite et une zone de place assise gauche, de l'habitacle d'un véhicule, ins- tallation qui comprend une boîte de climatiseur dans laquelle sont disposés un évaporateur et un échangeur de chaleur et dans laquelle sont formées une chambre d'air froid située entre l'évaporateur et l'échangeur de chaleur, une chambre d'air chaud prévue à la suite de l'échangeur de chaleur et des chambres de mélange d'air raccordées à ces chambres par des liaisons pou- vant être commandées en vue de l'alimentation en air conditionné de I'espace avant et de l'arrière. Dans une installation connue de ce type, à possibilité de réglage individuel de la température pour l'espace avant et l'arrière (EP O 397 997 B1), I'échangeur de chaleur est orienté transversalement à l'évaporateur, de sorte que la chambre d'air froid, se raccordant à la face de sortie de l'évaporateur, s'étend également au-dessous de l'échangeur et que la chambre d'air chaud se trouve au-dessus de l'échangeur, la chambre d'air froid présentant deux sorties munies chacune d'un volet d'air pivotant et menant chacune à une chambre de mélange d'air. La chambre de mélange pour l'espace avant de l'habitacle est prévue directement dans le prolongement de la partie de la chambre d'air froid délimitée par la face terminale de l'échangeur dirigée vers l'évaporateur et peut alternativement être coupée et raccordée à la chambre d'air froid ou à la chambre d'air chaud par le premier volet d'air de la chambre d'air chaud, volet qui est concçu comme un volet de mélange d'air, I'agencement étant tel que I'ouverture progressive de la chambre d'air chaud s'accompagne de la fermeture progressive de la chambre d'air froid et inversement. La seconde chambre de mélange d'air, formée sur la face terminale de l'échangeur éloignée de l'évaporateur et associée à l'arrière de l'habitacle, peut alternativement être coupée et raccordée à la chambre d'air chaud et à la chambre d'air froid par le second volet d'air chaud, également conçu comme un volet de mélange d'air. Sur la face terminale de l'échangeur dirigée vers l'évaporateur, est disposé un volet d'air froid pivotant qui borne la partie de la chambre d'air froid délimitée par la face d'entrée d'air de l'échangeur par rapport à la partie restante, délimitée par l'évaporateur, de la chambre d'air froid. L'ouverture partielle de ce volet d'air froid détermine la fraction du courant d'air froid envoyée d'une part à la chambre de mélange pour l'arrière et d'autre part à la chambre de mélange pour l'espace avant de l'habitacle, une partie plus ou moins grande - suivant la position des volets de mélange de la fraction d'air froid envoyée à la chambre de mélange pour l'arrière étant dirigée à travers l'échangeur et disponible comme air chaud dans la chambre d'air chaud. Le volet d'air froid est relié par une tringlerie aux deux volets de mélange, également couplés entre eux, de sorte qu'un rapport de dépendance préfixé existe lors des ré- glages des volets. Avec cette conception de l'installation de climatisation, la température à l'arrière de l'habitacle est seulement réglable indépen- damment du réglage de la température à l'avant dans une mesure limitée puisque la régulation de la température à l'arrière est influencée par la position instantanée du volet d'air froid actionné pour la régulation de la température à l'avant. Par exemple, lorsque l'avant doit être chauffé au maximum, raison pour laquelle le volet d'air froid est complètement ouvert, le volet de mélange sur la chambre de mélange pour l'avant ferme complètement la chambre d'air froid et ouvre entièrement la chambre d'air chaud, et le volet de mélange sur la chambre de mélange pour l'arrière coupe complètement la chambre d'air chaud, en ouvrant donc au maximum la chambre d'air froid, avec le résultat que l'arrière de l'habitacle reçoit seulement de l'air froid. Par contre, en cas de réglage de la température de l'avant, I'arrière de l'habitacle reçoit différents courants d'air froids, suivant la position du volet d'air froid, et la température pour l'arrière doit être rajustée sans cesse. En outre, le courant d'air froid pour l'arrière s'échauffe progressivement sur l'échangeur de chaleur, parcouru d'air en permanence, de sorte que l'alimentation en air froid de l'arrière est affectée. Le but de l'invention est de créer une installation de climatisation, du type mentionné au début, avec laquelle il soit possible de régler individuellement la température à l'avant et à l'arrière de l'habitacle, et en plus pour la zone de place assise droite et la zone de place assise gauche dans chacun d'eux, sans influences et réactions réciproques. Conformément à l'invention, partant d'une installation du type générique spécifié au début, on obtient ce résultat par le fait qu'une chambre de mélange d'air individuelle est coordonnée à chaque zone de place assise dans l'espace avant et à l'arrière, et que, pour la liaison pouvant être commandée des quatre chambres de mélange d'air aux chambres d'air froid et d'air chaud, un volet d'air chaud et un volet d'air froid sont prévus sur chaque chambre de mélange d'air. L'installation de climatisation selon l'invention a l'avantage que, grâce à la coordination d'une chambre de mélange séparée à chaque zone de place assise à l'avant et à l'arrière et grâce à la coordination à chaque chambre de mélange d'une paire de volets, formant respectivement un volet d'air chaud et un volet d'air froid, en renonçant à un volet de mélange d'air à double effet, il devient possible d'obtenir une régulation de température à la fois totalement indépendante et très sensible dans les quatre zones de places assises, sans réactions réciproques. La capacité de l'échangeur de chaleur est en même temps utilisée de façon optimale. Des modes de réalisation avantageux de l'installation de climatisation selon l'invention, de même que des exécutions et des développements opportuns de l'invention, ressortent de ce qui va suivre. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les volets d'air (volet d'air froid et volet d'air chaud) appartenant à une chambre de mélange d'air, sont couplés entre eux, par un couplage forcé, de manière qu'un volet libère au maximum l'admission qui lui est co- ordonnée de la chambre de mélange lorsque l'autre volet recouvre complètement l'admission qui lui est coordonnée de la chambre de mélange et inversement. Ainsi, il suffit d'un seul élément d'ajustement de la température pour chaque place. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, I'évaporateur et l'échangeur de chaleur délimitent la chambre d'air froid sur des côtés opposés par leurs faces traversées d'air, orientées à peu près parallèlement, et, parmi les admissions d'air froid pouvant être commandées par les volets d'air froid des quatre chambres de mélange d'air, deux admissions sont disposées chaque fois au-dessus de l'échangeur de chaleur et deux admissions sont disposées chaque fois au- dessous de cet échangeur, les chambres de mélange étant situées de préférence dans des plans parallèles ou formant un angle aigu avec les faces traversées d'air de l'échangeur. Cette disposition procure une forme compacte de l'installation de climatisation et on évite en même temps qu'un courant d'air froid permanent balaie l'échangeur et soit de ce fait échauffé. D'autres caractéristiques de l'invention prévoient que - parmi les admissions d'air froid pouvant être commandées par les volets d'air froid des quatre chambres de mélange, deux admissions sont chaque fois juxtaposées dans un plan parallèle aux faces traversées d'air de l'échangeur de chaleur ou formant un angle obtus avec ces faces; - parmi les admissions d'air chaud pouvant être commandées par les volets d'air chaud des quatre chambres de mélange, deux admissions sont chaque fois juxtaposées dans un plan renfermant un angle aigu avec la face traversée d'air à la sortie de l'échangeur de chaleur. Un mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit que, à partir des deux chambres de mélange pour l'espace avant de l'habitacle, un conduit d'air bifurque chaque fois vers des ouvertures de sortie gauches et un autre vers des ouvertures de sortie droites dans l'espace des pieds des occupants, et un conduit d'air bifurque chaque fois vers des ouvertures de sortie gauches et un autre vers des ouvertures de sortie droites dans le plan médian à l'avant de l'habitacle, et qu'un conduit d'air froid, pouvant être commandé par un volet d'obturation, mène chaque fois de la chambre d'air froid aux deux conduits d'air menant au plan médian à l'avant. Par cette disposition au niveau de la construction, la température dans le plan médian du côté gauche et du côté droit de l'espace avant de l'habitacle peut, en plus, être abaissée de façon ciblée par rapport à la température dans l'espace des pieds des passagers à l'avant, ce qui procure une sensation agréable aux occupants du véhicule et contribue à améliorer le confort de la climatisation. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, à partir des deux chambres de mélange pour l'arrière de l'habitacle bifurquent respectivement un conduit d'air menant à des ouvertures de sortie gauches dans le plan médian à l'arrière et un conduit menant à des ouvertures de sortie droites dans le plan médian à l'arrière, ainsi qu'un conduit d'air menant à des ouvertures de sortie gauches et un conduit d'air menant à des ouvertures de sortie droites dans l'espace pour les pieds des passagers à l'arrière de l'habitacle, et un conduit d'air froid, pouvant être commandé par un volet d'obturation, mène chaque fois à partir de la chambre d'air froid aux deux conduits d'air menant au plan médian à l'arrière. Grâce à ces dispositions au niveau de la construction, la température du côté gauche et du côté droit dans le plan médian peut également être abaissée par rapport à la température dans l'espace des pieds, ce qui représente une améliora- tion du confort de climatisation pour les utilisateurs de la banquette arrière. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, les volets d'air (volets d'air chaud, volets d'air froid) appartenant aux chambres de mélange d'air pour l'arrière, sont couplés aux volets d'air (volets d'air chaud, volets d'air froid) appartenant aux chambres de mélange d'air pour l'espace avant. Bien que la régulation autonome de la température à l'arrière de l'habitacle soit ainsi restreinte à certaines limites, on économise des éléments d'ajustement séparés pour les deux places arrière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins schématiques annexés, sur lesquels: la Figure 1 est une coupe longitudinale d'une boîte de climatiseur, à laquelle est raccordé un ventilateur, d'une installation de climatisation pour l'habitacle d'une voiture de tourisme; - la Figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Figure 1; et - la Figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Figure 1. L'installation de climatisation montrée pour l'habitacle d'un véhicule automobile, en particulier d'une voiture de tourisme, comprend une boîte de climatiseur 11, représentée en coupe sur la Figure 1, au côté entrée de laquelle est raccordé un ventilateur 12 et dont le côté sortie présente une pluralité de tubulures de sortie d'air pour le raccordement d'ouvertures ou bouches de sortie d'air réparties dans l'habitacle. Pour la cli- matisation de l'habitacle, celui-ci est partagé en quatre zones de places assises dont deux sont situées respectivement à gauche et à droite du milieu de l'habitacle dans l'espace avant et les deux autres sont situées respectivement à gauche et à droite du milieu de l'habitacle à l'arrière. Les ouvertures de sortie d'air branchées sur l'installation de climatisation et réalisées sous la forme de buses, sont réparties sur les quatre zones de places assises dans l'habitacle et raccordées à différentes tubulures de sortie d'air de la boîte de climatiseur il. Toutes les tubulures de sortie d'air 13 - 17 visibles sur la Figure 1, sont présentes en deux exemplaires, un pour la moitié gauche et l'autre pour la moitié droite du véhicule. La tubulure de sortie d'air 13 est destinée au raccordement de buses de dégivrage situées à gauche sous le pare-brise de l'habitacle; la tubulure de sortie d'air 14 est destinée au raccordement des buses de sortie d'air situées à gauche dans le plan médian de l'espace avant de l'habitacle; la tubulure de sortie d'air 15 est destinée au raccordement des buses de sortie d'air situées à gauche dans l'espace pour les pieds des passagers à l'avant de l'habitacle; la tubulure de sortie d'air 16 est destinée au raccordement des buses de sortie d'air situées à gauche dans le plan médian à l'arrière de l'habitacle; et la tubulure de sortie d'air 17 est destinée au raccordement des buses de sortie d'air situées à gauche dans l'espace pour les pieds des passagers à l'arrière de l'habitacle. Les tubulures de sortie d'air servant aux mêmes buses de sortie d'air, mais dans la moitié droite du véhicule, et que l'on peut voir partiellement sur les Figures 2 et 3, ont des références pourvues d'un accent. C'est ainsi que la tubulure de sortie d'air 14' (Figure 3) mène aux buses de sortie d'air situées du côté droit dans le plan médian à l'arrière et que la tubulure de sortie d'air 16' (Figure 2) mène aux buses de sortie d'air situées à droite dans le plan médian de l'arrière de l'habitacle. Dans chacune des tubulures de sortie 13 - 17 et 13' - 17', est monté pivotant un volet d'obturation 18 qui peut être actionné manuellement et sert à la régulation du débit d'air sortant des différentes buses. À l'intérieur de la boîte de climatiseur 11, un évaporateur 19 et un échangeur de chaleur 20 sont disposés l'un derrière l'autre, dans la direction d'écoulement de l'air, de manière que leurs faces traversées d'air soient parallèles et renferment entre elles une chambre d'air froid 21. Un orifice d'écoulement d'eau 22 est prévu dans le fond de la chambre 21 pour la sortie d'eau de condensation qui s'est déposée. Sur le côté arrière de l'échangeur 20, côté qui est éloigné de la chambre d'air froid 21, est formée une chambre d'air chaud 23 à laquelle se raccordent, vers le haut, une paire de chambres de mélange d'air 24 et 24' ainsi que, vers le bas, une paire de chambres de mélange d'air 25 et 25'. Chacune des chambres de mélange 24, 24', 25, 25' est coordonnée à une zone de place assise et sert à son ali- mentation en air climatisé individuellement. Dans ce but, les tubulures de sortie 14 et 15 bifurquent de la chambre de mélange 24, les tubulures de sortie 14' et 15' bifurquent de la chambre de mélange 24', les tubulures de sortie 16 et 17 bifurquent de la chambre de mélange 25 et les tubulures de sortie 16' et 17' bifurquent de la chambre de mélange 25'. Les chambres de mélange 24, 24' ou 25, 25' appartenant chaque fois à une paire, sont de réalisation identique, de sorte qu'on décrira ci-après seulement la réalisation et l'équipement des chambres de mélange 24, 25, mais la description est applicable de la même manière aux chambres de mélange 24', 25', dont les composants portent tous les mêmes références, mais marquées en plus d'un accent. Chaque chambre de mélange 24, 25 est raccordée par une admission 241 ou 251 à la chambre d'air chaud 23. Chaque admission 241 ou 251 est pourvue d'un volet d'air chaud 26 ou 27 au moyen duquel le débit d'air chaud venant de la chambre d'air chaud 23 et pénétrant dans la chambre de mélange 24 ou 25 est réglable entre 0 et 100%. Dans l'exemple montré ici, les volets d'air chaud 26, 27 sont réalisés, à la façon de ce qu'on appelle des obturateurs à persiennes, d'une pluralité de lamelles individuelles pivotantes 28 placées les unes à côté des autres. La chambre de mélange 24 se prolonge, au-dessus de l'échangeur 20, jusqu'à la chambre d'air froid 21, et la chambre de mélange 25 pour l'arrière est raccordée sous l'échangeur 20 à la chambre d'air froid 21. Les admissions d'air froid 242 et 252 des chambres de mélange 24, 25, admissions qui sont adjacentes à la chambre d'air froid 21, sont munies chacune d'un volet d'air froid 30 ou 31 capable de fermer et d'ouvrir l'admission concernée par- tiellement jusqu'à complètement, avec toute position intermédiaire entre les deux réglages extrêmes. Dans cet exemple, les volets d'air froid 30, 31, comme les volets d'air chaud 26, 27, sont réalisés, à la façon des obturateurs à persiennes, d'une pluralité de lamelles individuelles pivotantes 29 placées les unes à côté des autres. Tandis que les plans des admissions d'air chaud 241, 251 sont orientés sous un angle aigu par rapport aux faces traversées d'air de l'échangeur de chaleur 20 et que les volets d'air chaud 26, 27 forment en quelque sorte les côtés de l'angle droit d'un triangle rectangle isocèle, les plans des admissions d'air froid 242, 252 sont parallèles aux faces traversées d'air de l'échangeur 20. Il est possible aussi, en variante, que les plans des admissions d'air froid 242, 252 soient orientés sous un angle obtus par rapport aux faces traversées d'air de l'échangeur 20. Les volets d'air appartenant à chacune des chambres de mélange 24 ou 25 (le volet d'air chaud 26 et le volet d'air froid 30 ou le volet d'air chaud 27 et le volet d'air froid 31), sont mutuellement couplés, par un couplage forcé, de manière qu'un volet ouvre au maximum l'admis- sion coordonnée de la chambre de mélange 24 ou 25 lorsque l'autre volet recouvre complètement l'admission coordonnée de la chambre de mélange 24 ou 25, et inversement. Le couplage forcé du volet d'air chaud 26 avec le volet d'air froid 30 et du volet d'air chaud 27 avec le volet d'air froid 31, est symbolisé chaque fois, sur le dessin, par une roue de commande 32 ou 33 indiquée en trait discontinu et actionnée par une commande de réglage 34 ou 35. Ces commandes sont pilotées par un dispositif de pilotage, non représenté ici, en fonction du réglage de température préfixé pour les zones de places assises respectives à l'avant et à l'arrière de l'habitacle. De la chambre d'air froid 21 est bifurqué en plus un conduit d'air froid 36 équipé d'un volet d'obturation 37 et débouchant dans la tubulure de sortie d'air 14 pour le côté gauche du plan médian à l'avant de l'ha- bitacle. En ouvrant plus ou moins largement le volet d'obturation 37, I'air conditionné s'écoulant de la chambre de mélange 24 dans le plan médian gauche de la zone de la place assise gauche à l'avant, peut être réduit plus ou moins par rapport à l'air s'écoulant dans l'espace pour les pieds, ce qui améliore le confort de la climatisation pour le passager avant dans cette zone. Un conduit d'air froid 38, équipé d'un volet d'obturation 39, contourne de la même manière l'admission d'air froid 252 pour la chambre de mélange , en passant sous cette admission. Le conduit d'air froid 38 débouche dans la tubulure de sortie d'air 16 pour le plan médian gauche de l'arrière de l'habitacle et permet de la même façon l'abaissement de la température dans ce plan de l'arrière, comparativement à l'air provenant également de la chambre de mélange 25 et s'écoulant à travers la tubulure de sortie 17 dans l'espace pour les pieds du côté gauche de l'arrière. Les mêmes conduits d'air froid 36' et 38' sont prévus de la même façon pour les zones des places assises du côté droit à l'avant et à l'arrière. En outre, les volets d'air 26, 27, 30, 31 des chambres de mélange 24, 25, ainsi que les volets d'air 26', 27', 30', 31' des deux chambres de mélange 24' et 25', peuvent chaque fois être couplés entre eux, par un couplage forcé, de sorte qu'on peut faire chaque fois l'économie d'une commande de réglage. Dans une exécution simplifiée, on renonce aux tubulures de raccordement séparées 17 et 17' pour l'espace des pieds de l'arrière, de sorte que seulement de l'air pour le plan médian de l'arrière est prélevé par les tubulures de raccordement 16 et 16' dans les chambres de mélange 25 et 25'. R E V E N D I C A T I ONS 1. Installation de climatisation pour l'espace avant et l'arrière, présentant chacun une zone de place assise droite et une zone de place assise gauche, de l'habitacle d'un véhicule, installation qui comprend une boîte de climatiseur dans laquelle sont disposés un évaporateur et un échangeur de chaleur et dans laquelle sont formées une chambre d'air froid située entre l'évaporateur et l'échangeur de chaleur, une chambre d'air chaud prévue à la suite de l'échangeur de chaleur et des chambres de mélange d'air raccordées à ces chambres par des liaisons pouvant être commandées en vue de l'alimentation en air conditionné de l'espace avant et de l'arrière, caractérisée en ce qu'une chambre de mélange d'air individuelle (24, 24', 25, 25') est coordonnée à chaque zone de place assise dans l'espace avant et à l'arrière, et que, pour la liaison pouvant être commandée des quatre chambres de mélange d'air (24, 24', 25, 25') aux chambres d'air froid et d'air chaud (21, 23), un volet d'air chaud (26, 26', 27, 27') et un volet d'air froid (30, 30', 31, 31') sont prévus sur chaque chambre de mélange d'air (24, 24', 25, 25'). 2. Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les volets d'air (volet d'air froid et volet d'air chaud) appartenant à une chambre de mélange d'air (24 ou 25), sont couplés entre eux, par un couplage forcé, de manière qu'un volet (26, 30 ou 27, 31) libère au maximum l'admission qui lui est coordonnée de la chambre de mélange (24 ou 25) lorsque l'autre volet (27, 31 ou 26, 30) recouvre complètement l'admission qui lui est coordonnée de la chambre de mélange (24 ou 25) et inversement. 3. Installation de climatisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'évaporateur (19) et l'échangeur de chaleur (20) délimitent la chambre d'air froid (21) sur des côtés opposés par leurs faces traversées d'air, orientées à peu près parallèlement, et que, parmi les admissions d'air froid pouvant être commandées par les volets d'air froid (30, 30', 31, 31') des quatre chambres de mélange (24, 24', 25, 25'), deux admissions sont disposées chaque fois au-dessus de l'échangeur de chaleur (20) et deux admissions sont disposées chaque fois au-dessous de l'échangeur de chaleur (20). 4. Installation de climatisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que, parmi les admissions d'air froid (242, 252) pouvant être commandées par les volets d'air froid (30, 30', 31, 31') des quatre chambres de mélange (24, 24', 25, 25'), deux admissions sont chaque fois juxtaposées dans un plan parallèle aux faces traversées d'air de l'échangeur de chaleur (20) ou formant un angle obtus avec ces faces. 5. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 - 4, caractérisée en ce que, parmi les admissions d'air chaud (241, 251) pouvant être commandées par les volets d'air chaud (26, 26', 27, 27') des quatre chambres de mélange (24, 25), deux admissions sont chaque fois juxtaposées dans un plan renfermant un angle aigu avec la face traversée d'air à la sortie de l'échangeur de chaleur (20). 6. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 - , caractérisée en ce que les volets d'air (26, 26', 27, 27', 30, 30', 31, 31') sont réalisés comme des obturateurs à persiennes. 7. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 - 6, caractérisée en ce que, à partir des deux chambres de mélange (24, 24') pour l'espace avant de l'habitacle, un conduit d'air (14, 14', 15) bifurque chaque fois vers des ouvertures de sortie gauches et un autre vers des ouvertures de sortie droites dans l'espace des pieds des occupants et un conduit d'air (14, 14', 15) bifurque chaque fois vers des ouvertures de sortie gauches et un autre vers des ouvertures de sortie droites dans le plan médian à l'avant de l'habitacle, et qu'un conduit d'air froid (36, 36'), pouvant être commandé par un volet d'obturation (37, 37'), mène chaque fois de la chambre d'air froid (21) aux deux conduits d'air (14, 14') menant au plan médian à l'avant. 8. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 - 7, caractérisée en ce que, à partir des deux chambres de mélange (25, 25') pour l'arrière de l'habitacle, un conduit d'air (16, 16') bifurque chaque fois vers des ouvertures de sortie gauches et un autre vers des ouvertures de sortie droites dans le plan médian à l'arrière, et qu'un conduit d'air froid (38), pouvant être commandé par un volet d'obturation (39), mène chaque fois de la chambre d'air froid (21) aux deux conduits d'air (16, 16') menant au plan médian à l'arrière. 9. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 - 8, caractérisée en ce qu'un conduit d'air (17, 17') menant à des ouvertures il de sortie gauches et un autre à des ouvertures de sortie droites dans l'es- pace des pieds des passagers, bifurquent de chaque chambre de mélange d'air (25, 25') pour l'arrière de l'habitacle. 10. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 - 9, caractérisée en ce que les volets d'air (volets d'air chaud 27, 27', volets d'air froid 31, 31') appartenant aux chambres de mélange (25, 25') pour l'arrière, sont couplés aux volets d'air (volets d'air chaud 26, 26', volets d'air froid 30, 30') appartenant aux chambres de mélange (24, 24') pour l'espace avant.