Brevet FR2792255A1 — publié le 20001020

CONDITIONNEUR D'AIR POUR CABINES DE VÉHICULES DE TRANSPORT ET SON PROCÉDE D'INSTALLATION SUR UN TOIT INCLINE - La présente invention concerne la climatisation de cabines de camions et peut éventuellement s'étendre à d'autres types de véhicules de transport de marchandises à moyenne et à grande distance, des machines de voirie et agricoles et à d'autres moyens de transport. Plus particulièrement, l'invention concerne un climatiseur/conditionneur d'air du type monté sur le toit de la cabine et pourvu d'une prise d'air de l'extérieur, l'air étant refroidi et amené à circuler dans la cabine. Le refroidissement comporte généralement le passage de l'air par un radiateur/évaporateur réalisé en un matériau poreux qui se maintient humide, ledit évaporateur remplissant une double fonction: d'une part, celle d' échangeur thermique, pour prendre la chaleur de l'air, et, d'autre part, celle d'humidificateur, pour donner une sensation de refroidissement apparent de l'air. La cabine est réfrigérée du fait de la température plus basse de l'air climatisé et par l'évaporation de l'humidité entraînée dans ledit air. La présente invention concerne spécifiquement la caractéristique de l'évaporateur en matière d'humidification. Ces équipements de climatisation sont intéressants en raison de leur coût réduit et de leur nécessité limitée d'entretien par rapport aux conditionneurs d'air traditionnels. En outre, ils ne nécessitent aucune prise de force provenant du moteur du camion, ce qui constitue une économie en matière de fonctionnement et en plus ne réduit pas la puissance du véhicule destinée à sa propre locomotion. Ces climatiseurs peuvent être également adaptés à d'autres usages, tels que, par exemple, des logements provisoires et/ou précaires dans des chantiers de construction. Dans ce type d'installations statiques, on a l'avantage d'éviter l'utilisation des compresseurs et la consommation d'énergie électrique. Les climatiseurs du type mentionné ci-dessus sont connus dans le marché. Ces équipements disposent d'un réservoir d'eau et d'une pompe faisant circuler l'eau vers l'évaporateur pour le maintenir humide. Un électroventilateur fait passer l'air provenant de la prise d'air vers l'intérieur de la cabine, à travers l'évaporateur, o l'air est conditionné, cédant de la chaleur et absorbant de l'humidité. Ces équipements ont du succès du point de vue commercial en vertu de leur simplicité et des avantages mentionnés ci-dessus. Les brevets argentin n 235 114 et américain n US-A-3 867 486 décrivent des climatiseurs ayant les caractéristiques précitées. La Figure 1 du dessin annexé représente une vue schématique d'une unité de climatisation typique qui se conforme de façon générale aux caractéristiques du brevet argentin n 235 114. Cette unité, comprend un boîtier en matière plastique 1 dont le front comporte une grille 12 pour la prise d'air. L'air est aspiré par un évaporateur 7 tubulaire à paroi latérale poreuse, l'air refroidi sortant vers la cabine par une gorge 11 réalisée sur la base du boîtier, au travers d'un orifice réalisé dans le toit. L'eau humectante provient d'un réservoir externe 29 et est fournie, à l'aide d'une pompe 31 et d'un tuyau 6 d'un diamètre de 8 mm, à un serpentin 5, situé dans le boîtier 1, qui dose ladite eau sur la paroi de l'évaporateur 7. L'eau de retour tombe dans le fond d'une cuvette collectrice 14, d'o elle est retournée au réservoir 29, en descendant, à l'aide d'un tuyau 15 d'un diamètre de 13 mm dont les extrémités sont connectées respectivement à la partie arrière de l'unité de climatisation et à la paroi supérieure du réservoir 29, l'extrémité inférieure du tuyau 15 pénétrant quelques 20 mm dans le réservoir 29. Les camions modernes sont conçus en faisant tout particulièrement attention aux caractéristiques aérodynamiques de leurs formes extérieures, étant donné qu'ils sont plus rapides que les modèles précédents et afin de réduire la consommation de combustible. A cet effet, les toits des nouvelles cabines sont inclinés vers l'avant pour faciliter la pénétration et réduire la charge décélérante. Ces lignes modernes font que, lors du montage d'un climatiseur tel que celui qui vient d'être décrit, le climatiseur doive être incliné vers l'avant suivant la pente du toit. L'inconvénient qui se pose le plus fréquemment lors de l'installation des climatiseurs dans des unités ayant le toit de la cabine incliné vers l'avant, est comment faire retourner vers le réservoir l'eau en trop recueillie de l'évaporateur, étant donné que le tuyau de retour situé sur la partie arrière du climatiseur se trouverait à un niveau plus haut que celui de l'eau recueillie et ne permettrait pas la descente permanente de l'eau (voir à titre de référence l'importante note présentée à la page 11 du manuel pour l'installation du climatiseur VIESA). Des raisons esthétiques et d'interférence avec la prise d'air extérieur excluent la possibilité de réinstaller le tuyau de retour pour qu'il sorte par la partie avant de l'unité de climatisation. Dans le cas du brevet US 3 867 486, le réservoir se trouve dans le boîtier du climatiseur; cependant, le problème persiste du fait que le tuyau de recirculation ne reste pas connecté à la partie basse du réservoir. Par conséquent, les installateurs ont actuellement deux options faisables pour surmonter cet inconvénient. La première option, la plus simple, consiste à élever la partie avant de l'unité, ce qui affecte la ligne du dessin du point de vue aérodynamique et esthétique. L'autre option consiste à ajouter une deuxième pompe pour surmonter la différence de niveau par le pompage de l'eau de retour. Cette deuxième solution comporte l'addition d'un autre composant mobile, ce qui a une incidence sur le coût et les travaux d'entretien, notamment considérant que les aspects les plus avantageux de ces équipements sont leur simplicité et leur économie. Par conséquent, la présente invention a pour but d'apporter une solution efficace et esthétique au problème du retour de l'eau dans des unités de climatisation installées sur les toits des cabines inclinées. L'invention a également pour but de fournir un système de retour d'eau sans aucune pompe supplémentaire dans des climatiseurs installés avec une inclinaison vers l'avant. L'invention a aussi pour but de faciliter la circulation de l'eau de retour vers la partie arrière du climatiseur sans en élever la partie avant, le climatiseur restant donc dans sa position naturelle tout au long de la ligne du toit de la cabine. Pour atteindre les buts précités et d'autres buts et avantages qui seront mis en évidence au cours de la description qui va suivre, la présente invention propose ingénieusement l'élimination de la connexion du tuyau de retour à la paroi supérieure du réservoir d'eau, le retour étant réalisé à l'aide d'un tuyau connecté à la sortie de la pompe, couplé en parallèle avec le tuyau de pression qui alimente l'évaporateur. Avantageusement, la pompe fonctionne de façon intermittente sur la base d'un cycle de travail prédéterminé pour maintenir l'évaporateur mouillé dans les limites d'humidité pratiques. Par ailleurs, la section du tuyau de retour, qui est plus petite, aussi bien du point de vue réel qu'effectif, que la section d'alimentation du serpentin, est dimensionnée de telle sorte que chaque cycle de travail de la pompe soit suffisant pour la purger avec une entrée minimale d'eau à la cuvette collectrice. Le cycle de travail de la pompe est de moins de 10%, de préférence de 1:12 environ. De cette manière, dans chaque cycle de travail, la pompe fournit au serpentin un débit plus grand d'eau du réservoir, à l'aide du tuyau le plus grand, afin d'humidifier efficacement l'évaporateur, et un débit plus petit d'eau vers la cuvette, suffisant pour purger le tuyau le plus petit, celui de retour, de telle sorte que ce dernier siphonne de l'eau de retour depuis la cuvette vers le réservoir durant les cycles de repos de la pompe. Outre le fait qu'elle résout d'une manière efficace le problème posé plus haut, la présente invention a l'avantage de ne pas contraindre de modifier les aspects constructifs du climatiseur et d'être par ailleurs applicable à des modèles d'unités existantes en procédant au changement du tuyau de retour et sa connection du côté du réservoir. La présente invention a donc pour objet un conditionneur d'air pour les cabines des véhicules de transport et d'autres postes de pilotage, comprenant un boîtier pourvu d'une prise d'air extérieur qui est aspiré à travers un évaporateur à paroi poreuse, l'air étant conditionné avant de sortir vers la cabine ou le poste de pilotage, ledit évaporateur étant alimenté par un doseur recevant de l'eau humectante provenant d'un réservoir installé à un niveau inférieur audit évaporateur, à l'aide d'une pompe dont la sortie est connectée audit doseur par l'intermédiaire d'un tuyau d'alimentation, alors que l'eau de retour dudit évaporateur tombe sur un collecteur d'o elle est retournée au réservoir au moyen d'un tuyau, caractérisé par le fait que ledit tuyau de retour dispose d'une extrémité supérieure connectée à une partie basse dudit collecteur et d'une extrémité inférieure connectée à ladite sortie de la pompe, de même que l'extrémité inférieure dudit tuyau d'alimentation, ladite pompe disposant d'une commande intermittente prédéterminée. Conformément à différentes caractéristiques particulières du conditionneur d'air selon l'invention: - ledit tuyau de retour a une section plus petite que celle dudit tuyau d'alimentation; - ledit tuyau de retour dispose d'une vanne de limitation du débit ascendant; - ledit tuyau de retour traverse la partie arrière dudit boîtier et son extrémité supérieure s'étend jusqu'à la partie avant dudit collecteur; et - ladite sortie de la pompe est connectée à un raccord étant à la fois connecté aux extrémités respectives inférieures des tuyaux d'alimentation et de retour. La présente invention a également pour objet un procédé d'installation d'un conditionneur d'air tel que défini ci-dessus sur un toit incliné de la cabine ou du poste de pilotage, caractérisé par le fait qu'il comporte les opérations consistant à: (a) connecter le tuyau de retour d'eau entre la partie basse du collecteur de l'évaporateur et la sortie de la pompe du réservoir d'eau; et (b) faire fonctionner ladite pompe avec une commande intermittente au moyen de laquelle la durée des cycles de travail est dimensionnée pour purger ledit tuyau de retour. Conformément à différentes caractéristiques particulières du procédé selon l'invention: le débit d'eau circulant par ledit tuyau d'alimentation est considérablement plus grand que le débit d'eau circulant par ledit tuyau de retour durant le cycle de travail de la dite pompe; - le cycle de travail de ladite pompe est de moins de 10%; - ledit cycle de travail est de l'ordre de 1:12; et - on installe ledit conditionneur d'air en position inclinée vers l'avant, une section du tuyau de retour étant ascendante. - L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'une mode de réalisation, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la Figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un climatiseur selon l'invention dans un mode de réalisation préférentiel; et - la Figure 3 représente un diagramme en fonction du temps concernant le fonctionnement du climatiseur de la Figure 2. Le climatiseur représenté sur la Figure 2 comprend un boîtier 1 pourvu d'une grille 12 pour la prise d'air. L'air est aspiré par un évaporateur tubulaire 7 qui peut être cylindrique ou quadrilatéral par exemple, à l'aide d'un électroventilateur à deux turbines 19. La paroi latérale de l'évaporateur 7, de préférence cylindrique, comprend des copeaux de bois à caractéristiques appropriées ou d'autre matériau poreux humidifiable 8, maintenu en état humidifié par un serpentin 5 qui présente une pluralité d'orifices répartis sur le périmètre de l'évaporateur 7. Le passage d'air chaud fait évaporer l'eau contenue dans le matériau de bois poreux 8, l'air sortant donc refroidi et humidifié, c'est-à-dire conditionné, par une grille 23 pourvue de déflecteurs qui est située dans le toit de la cabine 43. Un réservoir externe 29, d'une capacité de 24 litres environ, réalisé en matériau non-translucide pour éviter la formation de mousse, fournit de l'eau humectante au serpentin 5, l'eau étant pompée à travers un tuyau 6 vers le haut en direction du boîtier 1 du climatiseur à l'aide d'une pompe 31 couplée à l'un des coins inférieurs du réservoir 29. Un filtre d'une superficie de 250 cm2, attaché à l'angle interne formé par les trois parois qui contiennent de façon externe la pompe 31, retient les particules étrangères et protège le mécanisme de la pompe 31. L'excès d'eau de l'évaporateur 7 tombe sur une cuvette annulaire porteévaporateur 45 d'o elle est retournée par un tuyau 15' au réservoir 29. Selon la présente invention, l'extrémité inférieure du tuyau de retour 15' de l'excès d'eau de l'évaporateur 7 est connectée à la sortie de la pompe 31 conjointement avec l'extrémité inférieure du tuyau d'alimentation du serpentin 5. A cet effet, un raccord T 47 est connecté au raccord de sortie de la pompe 31, depuis lequel les deux tuyaux 6 et 15' sont élevés vers le boîtier 1 du climatiseur. Le tuyau 6 d'alimentation de l'évaporateur 7 est connecté, de même que dans l'installation conventionnelle, au serpentin de distribution 5, alors qu'un tuyau de retour 15', d'un diamètre de 6,4 mm, par exemple, accompagne le tuyau d'alimentation 6 jusqu'au boîtier 1, pénètre dans l'intérieur de ce dernier et s'étend au long de la base du boîtier 1 jusqu'à ce que son extrémité correspondante soit connectée à un raccord 14 situé dans la partie avant, soit le niveau le plus bas, de la cuvette collectrice 45. La pompe 31 fonctionne de façon intermittente conformément à un rapport de travail prédéterminé afin de maintenir le matériau poreux 8 suffisamment humidifié pour qu'il transpire et pour faire évaporer ainsi continuellement de l'humidité du courant d'eau entrant. Dans un mode de réalisation, la pompe 31 fonctionne automatiquement avec des cycles de travail de l'ordre des 35 secondes alternant avec des cycles de repos de 7 minutes environ. Durant le cycle de travail, la pompe 31 démarre et déplace deux débits d'eau: un débit plus grand, de façon ascendante (flèche A) par le tuyau d'alimentation 6 du serpentin 5, pour que celui-ci dose ledit débit d'une manière homogène vers l'évaporateur 7, humidifiant ainsi l'élément poreux 8, et un débit d'eau plus petit, également de façon ascendante (flèche P) par le tuyau de retour 15', suffisant pour purger complètement la pompe après le cycle de travail. A ce moment-là, la pompe 31 s'arrête et la circulation d'eau par ce tuyau 6 cesse. Le tuyau de retour 15' est plein d'eau et fait couler l'eau de la cuvette collectrice, surmontant ainsi par effet siphon la différence de niveau ascendante 48 vers le coude 49 formé en vertu de l'inclinaison vers l'avant du boîtier 1 du climatiseur, l'eau suivant la ligne du toit de la cabine, puis descendant (flèche R) vers le réservoir 29, passant par la pompe 31 arrêtée. Le diagramme en fonction du temps de la Figure 3 représente un exemple de fonctionnement du climatiseur. Le cycle de travail TA, durant lequel la pompe 31 travaille, est de 36 secondes, durant lesquelles l'eau est pompée depuis le réservoir 29 par les deux tuyaux 6 et 15', ce qui permet de vérifier que le tuyau de retour 15' met un temps Tp de 8 secondes pour être purgé. Durant cet intervalle TA, le débit s'écoulant par le tuyau d'alimentation 6 est de 1,4 à 1,0 cm3/min, alors que le débit s'écoulant par le tuyau de retour 15' est corrélativement de 0,4 à 0,9 cm3/min (ces mesures pouvant varier en fonction de la section du tuyau de retour 15' et du rapport entre la section du tuyau de retour ' et la section du tuyau d'alimentation 6, ainsi qu'en fonction de la colonne d'eau qui était de 1,8 mètre pour lesdites mesures). Lorsque la pompe 31 s'arrête, l'eau de la cuvette collectrice 45 commence à s'écouler durant une période de temps TR de 74 secondes, suivie d'un temps d'attente TE relativement long jusqu'à ce que le cycle de travail recommence. Logiquement, aussi bien la durée de ces cycles que le rapport de travail entre eux peuvent être adaptés à différents modes de fonctionnement, tels que par exemple la température ambiante moyenne et la vitesse du ventilateur 19, entre autres facteurs. Le tuyau de retour 15' pourrait avoir une section plus petite que le tuyau d'alimentation 6 du serpentin 5, par exemple un diamètre de 4 mm à 8 mm, puisque le cycle de travail imposé donne le temps suffisant pour épuiser l'eau de la cuvette 45. Toutefois, pour réduire la possibilité de bouchages du fait de l'utilisation d'une section plus petite, il est préférable d'utiliser des tuyaux 6 et 15' ayant la même section, telle que par exemple d'un diamètre de 12,7 mm, et d'incorporer dans la conduite de retour 15' une vanne de limitation permettant une montée lente et une descente rapide de l'eau. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple et peut faire l'objet de diverses modifications, variantes et additions. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. Par exemple, le raccord 47 ne doit pas nécessairement être situé juste à la sortie de la pompe 31, mais il peut se trouver plus près du boîtier du climatiseur, pourvu qu'il soit à un niveau suffisamment plus bas que le raccord 14 de vidage de la cuvette collectrice 45. La solution proposée est applicable non seulement aux climatiseurs inclinés vers l'avant avec écoulement de retour vers l'arrière, mais aussi aux climatiseurs ayant n'importe quelle inclinaison prédéterminée, en situant le raccord de retour 14 au niveau inférieur du moyen collecteur 45 de l'excès d'eau. REVENDICATIONS 1 - Conditionneur d'air pour les cabines des véhicules de transport et d'autres postes de pilotage, comprenant un boîtier (1) pourvu d'une prise d'air extérieur qui est aspiré à travers un évaporateur (7) à paroi poreuse, l'air étant conditionné avant de sortir vers la cabine ou le poste de pilotage, ledit évaporateur (7) étant alimenté par un doseur recevant de l'eau humectante provenant d'un réservoir (29) installé à un niveau inférieur audit évaporateur (7), à l'aide d'une pompe (31) dont la sortie est connectée audit doseur par l'intermédiaire d'un tuyau d'alimentation (6), alors que l'eau de retour dudit évaporateur tombe sur un collecteur (45) d'o elle est retournée au réservoir (29) au moyen d'un tuyau (15), caractérisé par le fait que ledit tuyau de retour (15') dispose d'une extrémité supérieure (14) connectée à une partie basse dudit collecteur (45) et d'une extrémité inférieure connectée à ladite sortie de la pompe (31), de même que l'extrémité inférieure dudit tuyau d'alimentation (6), ladite pompe (31) disposant d'une commande intermittente prédéterminée. 2 - Conditionneur d'air selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit tuyau de retour (15') a une section plus petite que celle dudit tuyau d'alimentation (6). 3 - Conditionneur d'air selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit tuyau de retour (15') dispose d'une vanne de limitation du débit ascendant. 4 - Conditionneur d'air selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit tuyau de retour (15') traverse la partie arrière dudit boitier (1) et son extrémité supérieure s'étend jusqu'à la partie avant dudit collecteur (45). - Conditionneur d'air selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite sortie de la pompe (31) est connectée à un raccord étant à la fois connecté aux extrémités respectives inférieures des tuyaux d'alimentation (6) et de retour (15'). 6 - Procédé d'installation d'un conditionneur d'air tel que défini à l'une des revendications 1 à 5 sur un toit incliné de la cabine ou du] poste de pilotage, caractérisé par le fait qu'il comporte les opérations consistant à: (a) connecter le tuyau de retour d'eau (15') entre la partie basse du collecteur (45) de l'évaporateur (7) et la sortie de la pompe (31) du réservoir d'eau (29); et (b) faire fonctionner ladite pompe (31) avec une commande intermittente au moyen de laquelle la durée des cycles de travail est dimensionnée pour purger ledit tuyau de retour (15'). 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le débit d'eau circulant par ledit tuyau d'alimentation (6) est considérablement plus grand que le débit d'eau circulant par ledit tuyau de retour (15') durant le cycle de travail de la dite pompe (31). 8 - Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que le cycle de travail de ladite pompe (31) est de moins de 10%. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit cycle de travail est de l'ordre de 1:12. - Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'on installe ledit conditionneur d'air en position inclinée vers l'avant, une section du tuyau de retour (15') étant ascendante.