Brevet FR2824388A1 — publié le 20021108

écoulement laminaire. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule. L'invention est relative à un générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule. Dans sa demande de brevet français n 00.02366 du 24 février 2000, non encore publiée, et concernant un dispositif modulable pour la conservation et le réchauffement de plateaux-repas, la déposante a décrit l'adjonction, à l'évaporateur d'un groupe frigorifique, d'un accumulateur de froid comprenant, en alternance avec le circuit réfrigérant provenant d'un compresseur, des tubes fermés remplis par un matériau accumulateur de lo frigories, tel que chlorure de sodium, glycol, alcool, qui, refroidi par le gaz réfrigérant en circulation, libère les frigories stockées à l'arrêt du compresseur, par exemple, lors du déplacement de l'enceinte mobile contenant les plateaux- repas. Dans sa demande internationale déposée le 21/02/2001 sous le n PCT/ IB 01/ 00227, non encore publiée, et relative à un générateur de froid pour installation de conservation et de climatisation, la déposante a adapté l'accumulateur de froid aux besoins de la climatisation d'un véhicule en précisant que le circuit d'échange pouvait être mêlé avec celui du circuit de réfrigération dans la même structure à ailettes de l'évaporateur ou, au 2 0 contraire, être disposé dans un ou plusieurs éléments accumulateurs indépendants de l'évaporateur, mais disposé en aval du flux d'air qui le traverse, pour absorber une partie du froid porté par ce flux, après traversée de l'évaporateur, et pour le restituer à l'arrêt de l'évaporateur, en utilisant les moyens générant le flux d'air. La multiplication des accumulateurs a été envisagée pour augmenter la quantité de fluide stockant les frigories afin de la porter à une valeur suffisante pour qu'elle puisse restituer du froid pendant plusieurs heures d'arrêt du véhicule. Si cette solution est techniquement réalisable, elle nécessite de fabriquer des accumulateurs spéciaux, donc plus onéreux que les 3 0 évaporateurs standards, et ne permet pas d'utiliser les structures des évaporateurs standards en les adaptant car, dans celles-ci, la capacité du serpentin d'échange est de l'ordre de 1,5 litre et implique donc d'envisager des batteries de 6 à 10 éléments pour obtenir un volume de stockage suffisant du fluide accumulateur. La présente invention a pour but de remédier à cela en augmentant la quantité de fluide accumulateur de frigories sans avoir à multiplier le nombre d'accumulateurs, afin qu'une installation de climatisation de véhicule puisse, à l'arrêt du véhicule et de l'installation frigorifique, assurer le maintien en température de l'habitacle d'un véhicule pendant plusieurs heures, et cela avec une faible consommation énergique. A cet effet, dans le générateur de froid selon l'invention, le circuit d'échange de l'accumulateur disposé dans une structure d'échange à ailettes est relié à une réserve calorifugée de fluide accumulateur de froid par deux conduits, respectivement, d'arrivée et de retour, dont l'un est équipé d'une pompe de circulation générant un flux de fluide allant du circuit d'échange à la 0 réserve, puis inversement, cette pompe étant alimentée par un circuit électrique dont la fermeture est contrôlée par des moyens de réqulation réagissant à au moins un capteur de température disposé dans l'habitacle du véhicule. Ainsi, la quantité de fluide stockée ne dépend pas du nombre d'éléments accumulateurs, mais uniquement de la capacité de la réserve qui, en raison de son indépendance avec le circuit d'échange de l'accumulateur, est éloignée de ce dernier et disposée dans une zone moins encombrée du véhicule, et par conséquent peut présenter un volume satisfaisant aux besoins. Dans une forme d'exécution, le circuit de l'installation frigorifique, 2 0 allant à et revenant de la structure d'échange à ailettes, comporte une dérivation circulant dans la réserve contenant le liquide accumulateur de froid. Cet aménagement permet d'accélérer la charge en froid de la réserve. Avantageusement, les moyens de régulation comprennent aussi un capteur de température détectant la température du fluide dans la réserve, un circuit électrique allant à la commande des moyens entranant le compresseur de l'installation frigorifique et des moyens commandant l'arrêt de ce compresseur, dès que la température dans la réserve atteint une valeur correspondant à la charge maximale de l'accumulateur de froid. 3 0 Avec cette régulation supplémentaire, dès que la réserve de frigories est à sa charge maximale, I'installation frigorifique est arrêtée et la climatisation est assurée uniquement par maintien en fonctionnement des moyens générant le flux d'air, celui ci se chargeant en frigories dans la structure à ailettes de l'évaporateur sur le seul circuit d'échange de I'accumulateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du générateur de froid selon l'invention. Figure 1 est une vue schématique d'une première forme d'exécution de l'installation de climatisation mettant en _uvre le générateur de froid selon l'invention, Figure 2 est une vue en perspective illustrant l'implantation de l'installation dans un véhicule automobile, Figure 3 est une vue partielle en perspective d'une forme 0 d'exécution d'un évaporateur à double circuit d'échange. Figure 4 est une vue schématique d'une deuxième forme d'exécution de l'installation de climatisation. Figure 5 est une vue partielle en perspective de l'habitacle d'un véhicule équipé d'une variante de réalisation de l'installation de figure 4. Figure 6 est une vue partielle en coupe transversale d'une forme d"exécution de la réserve lorsqu'elle contient tout ou partie du circuit d'échange de l'installation frigorifique. De façon connue, I'installation frigorifique pour la climatisation d'un véhicule comprend, comme montré à la figure 1, un compresseur 1 entrané, avec interposition d'un embrayage électromagnétique 2, par une transmission par poulie et courroie, non représentée, prélevant le mouvement du moteur du véhicule. Du compresseur 1 part un conduit 5 allant à un condenseur 6 et aboutit un conduit 7 provenant d'un évaporateur 8. Le condenseur 6 est relié par un conduit 9 à un réservoir 10, lui-même raccordé par un conduit 12 à un détendeur 13. Le détendeur communique par un conduit 14 avec le serpentin tubulaire 15 de l'évaporateur 8, serpentin dont une autre extrémité est raccordée au conduit 7. Ce serpentin constitue le circuit d'échange du groupe frigorifique et est lié aux ailettes d'une structure à ailettes. Dans la forme d'exécution représentée figure 1, I'évaporateur 8 contient également le serpentin 16 du circuit d'échange d'un accumulateur de frigories et des moyens générant un flux d'air orienté à travers les serpentins et 16, tels qu'une turbine double 17. Cette turbine 17 est entranée par un moteur électrique 18 et est disposée dans un carter isolant 21 avec les serpentins 15 et 16 portés par ia structure à ailettes. Les bouches d'entrée et de sortie du carter sont équipées de filtres désinfectants et bactéricides, amovibles et interchangeables, et, éventuellement, de volets automatiques s'ouvrant lorsque la turbine est active. Selon l'invention, le serpentin 16 du circuit d'échange de l'accumulateur est relié à une réserve 19 remplie par un liquide 20 apte à accumuier des frigories telles que chlorure de sodium, eau glycolée,... La réserve 19 est calorifugée par un revêtement isolant thermique 22, comporte un orifice de remplissage 23 avec bouchon 24 et est reliée au serpentin 16 par un conduit d'arrivée 25 et par un conduit de retour 26, tous les deux revêtus d'un isolant thermique. Sur le conduit 25, est disposée une pompe électrique 27, dont le circuit d'alimentation 28 est sous le contrôle d'un bo^'tier de commande et de régulation 29, lui-même relié par un circuit 30 à un capteur de température 32 disposé dans l'habitacle. Le botier 29 contrôle également le circuit d'alimentation 33 du moteur électrique 18 entranant la turbine 17. Lorsque l'installation frigorifique est en fonctionnement, le froid généré par le serpentin 15 de l'évaporateur 8 est transmis par la turbine 17 dans l'habitacle du véhicule et simultanément transmis sur le serpentin 16 du circuit d'échange de l'accumulateur. Quand la pompe 27 est en fonctionnement, le fluide contenu dans ce serpentin s'échange avec celui contenu dans la réserve 19, de sorte que, peu à peu, le contenu de la réserve est porté à la température à laquelle sa charge est maximale. Cette température est détectée par un capteur 35 qui est relié par un circuit 36 au bo^'tier de commande et de régulation 29, agissant par un circuit 37 sur la commande de l'embrayage électromagnétique 2, dans le sens de l'arrêt du compresseur 1. A partir de là, et si le besoin dans l'habitacle du véhicule n'est pas satisfait, la pompe 27 continue à faire circuler le fluide accumulateur de frigories, afin que ce fluide, parvenant dans l'évaporateur 8, passe en phase de restitution en cédant une partie de ses frigories au flux d'air généré par la turbine 17 qui continue également à fonctionner. Dés que la température dans l'habitacle atteint la valeur affichée, la pompe 27 est arrêtée. Dans ce cas elle forme un bouchon s'opposant au transfert de frigories entre la réserve et l'évaporateur. Tant que l'accumulation de frigories dans la réserve 19 est suffisante, la climatisation est assurée par restitution de ces frigories. Par contre, dès que la température dans la réserve 19 atteint une valeur de seuil inférieure, I'installation frigorifique est remise en fonctionnement, de façon à satisfaire les besoins de la climatisation et, simultanément, assurer le rechargement de la réserve 19. Lorsque le véhicule est à l'arrêt, cas dans lequel l'installation frigorifique est également arrêtée, le maintien en température de l'habitacle est assuré uniquement par l'accumulation de frigories stockées dans la réserve 19 en fonction des demandes, et en mettant en mouvement la pompe 27 et le moteur électrique 18 entranant la turbine 17. Le botier 29 peut, à cette fin, être équipé d'une commande séquentielle, provoquant l'alimentation de la pompe 27 et du moteur 18 quelques minutes, par exemple 2 minutes, toutes les 15 minutes. Dans ces conditions et avec un fluide accumulateur fournissant le maximum d'accumulation à -5 C, tel que mélange aqueux de chlorure de sodium, glycol, alcool, antigel, une réserve 19 contenant entre 10 et 15 litres de ce fluide, para^'t suffisante pour satisfaire au maintien en température de I'habitacle d'un véhicule à l'arrêt pendant 4 heures. La figure 2 montre que, grâce à l'indépendance entre l'évaporateur 8 et la réserve 19, ces deux éléments peuvent être disposés côte à côte, mais aussi en étant espacés en fonction des disponibilités dans le coffre avant du véhicule. 2 o Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, pour réduire le temps d'accumulation de frigories dans la réserve 19, les conduits, respectivement 14 et 7 allant au serpentin 15 du circuit frigorifique et en revenant, traversent la réserve 19 et comportent, dans cette réserve, un circuit dérivé 15a. Ainsi, lors du fonctionnement de l'installation frigorifique, ce circuit dérivé, conformé ou non au serpentin, cède au fluide accumulateur une partie des frigories du fluide frigorigène qui le parcourt et accélère le refroidissement du liquide 20 contenu dans cette réserve. Dans la forme d'exécution représentée figure 1 et comme montré plus en détails à la figure 3, le serpentin 15 du circuit frigorifique est disposé avec le serpentin 16 de circulation du fluide accumulateur dans une même structure d'échange composée d'ailettes parallèles 40 mais les mêmes résultats peuvent être obtenus, à l'encombrement près, en disposant le serpentin 16 dans une structure à ailettes 40, distincte de celle de l'échangeur 8 du circuit frigorifique, et disposée en aval de cet échangeur, par rapport au sens de circulation du flux généré par la turbine 17. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, le serpentin b formant le circuit d'échange de l'installation frigorifique est disposé en totalité dans la réserve 19a, de sorte que seul le circuit d'échange 16a de l'accumulateur est disposé dans la structure à ailettes 8a. Ainsi, la production de frigories par la détente du gaz de l'installation frigorifique est concentrée dans la réserve 19a et la climatisation est assurée uniquement par passage du flux d'air orienté sur le circuit d'échange 16a de l'accumulateur. Dans cette application l'arrêt de la pompe 27 isole la réserve 19a de la structure 8a et permet, par exemple, de recharger la réserve 19a par le serpentin 15a du 0 circuit frigorifique sans que des frigories soient consommées par le serpentin 16a pour la climatisation, ce qui réduit le temps de recharge. Exceptée ces différences, les moyens mis en _uvre sont les mêmes que ceux décrits dans la forme d'exécution précédente. La figure 5 montre une variante de l'installation de figure 4 mais pouvant aussi s'appliquer à l'installation de figure 1. En effet, le circuit réfrigérant de l'accumulateur est muni d'une dérivation 44 sous la forme d'un serpentin qui, alimenté par une pompe de circulation 41, est disposé dans une enceinte calorifugée 42 constituant bar réfrigéré. Avec un fluide accumulateur de frigories porté à - 5 C, ce réfrigérateur peut fabriquer des glaçons dans un compartiment 43 de l'enceinte 42. Cette dernière peut, comme représenté, être située dans ou sous le tableau de bord, mais aussi entre deux sièges, dans le dossier d'un siège, ou dans le coffre à bagages du véhicule. Bien entendu, la pompe 41 est sous le contrôle d'un thermostat disposé dans l'enceinte 42. Dans la forme d'exécution représentée figure 6 la réserve 19b contenant soit le serpentin de la dérivation 15a du circuit provenant du compresseur 1, soit la totalité du serpentin 15b formant le circuit de détente et d'échange provenant de ce compresseur, est munie de cloisons internes 46 réparties en chicanes et délimitant un circuit préférentiel pour le fluide accumulateur de frigories provenant de la structure d'échange à ailettes 8 par le conduit de retour 26. Ainsi ce fluide, ayant perdu de ses frigories par passage dans la structure 8, ne se mèle pas immédiatement avec la totalité du fluide stocké dans la réserve 19b, et en particulier avec celui aspiré par la pompe 27, mais au contraire chemine dans la réserve en se refroidissant progressivement par contact avec le serpentin 15a ou 15b qui est réparti en consèquence dans cette réserve. REVENDICATIONS 1. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule, comportant: - un groupe frigorifique diffusant du froid par un circuit coopérant avec une structure d'échange à ailettes (8) et dont le compresseur est entraîné par le moteur du véhicule avec interposition d'un embrayage électromagnétique (2), - des moyens (17) générant un flux d'air orienté dans un carter isolant contient un fluide accumulateur de froid se chargeant des frigories générées par le circuit du groupe frigorifique pour les restituer à la demande dans le flux d'air orienté, - une réserve calorifugée (19) de fluide accumulateur de froid reiiée à l'accumulateur par un conduit d'arrivée (25) et par un conduit de retour (26), dont l'un est équipé d'une pompe (27), - et des moyens de régulation (29) réagissant à au moins un capteur de température (32) disposé dans l'habitacle, caractérisé en ce que l'accumulateur de froid (16) contient un fluide accumulateur, tel qu'un mélange aqueux de chlorure de sodium, glycol, alcool, antigel, tandis que les moyens de régulation sont reliés par un circuit électrique (36) à un capteur de température (35) détectant la température dans la réserve (19) et par un circuit électrique (37) à l'embrayage électromagnétique (2) du compresseur (1), de manière à assurer la régulation de la température dans l'habitacle, en alimentant ou non la pompe (27) et les moyens (17) générant le flux d'air, quand le moteur du véhicule est à l'arrêt, et en plus, l'embrayage (2) du compresseur (1) quand le moteur fonctionne. 2. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit (7, 14) de l'installation frigorifique allant à et revenant de la structure d'échange à aileffes (8), comporte une dérivation (15a) disposée dans la réserve (19) contenant le liquide (20) accumulateur de froid. 3. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit d'échange (15b) du groupe frigorifique est disposé en totalité dans la réserve (19a) de fluide accumulateur de froid. 4. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de l'accumulateur comprend une dérivation (44) disposée dans une enceinte calorifugée (42) formant réfrigérateur de bord et comportant un compartiment de fabrication de glaçons. 5. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que la structure d'échange à ailettes (8, 8a), son ou ses circuits d'échange (16, 15) et ses moyens (17) générant un flux d'air orienté sont disposés dans un carter (21) dont les bouches respectivement d'entrée et de sortie sont équipées de filtres désinfectants et bactéricides. 6. Générateur de froid pour installation de climatisation de véhicule selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la réserve (19b) est munie de cloisons internes (46) réparties en chicanes et délimitant un circuit préférentiel pour le fluide accumulateur de frigories provenant de la structure d'échange à ailettes (8) par le conduit de retour (26) et cheminant dans cette réserve en se refroidissant progressivement par contact avec le serpentin (15a ou 15b) alimenté par le groupe frigorifique et