Brevet FR2843074A1 — publié le 20040206

i APPAREIL DE CHAUFFAGE ETIOU DE CLIMATISATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UNE PLURALITE D'ECHANGEURS THERMIQUES L'invention se rapporte à un appareil de chauffage et/ou de climatisation pour véhicule automobile comprenant une pluralité d'échangeurs thermiques. Les appareils de chauffage et/ou de climatisation qui sont montés sur les véhicules automobiles pour réchauffer ou refroidir leur habitacle comprennent en général, à l'intérieur d'un conduit principal et selon le sens de circulation de l'air, un puiseur d'air, un évaporateur pour refroidir l'air propulsé, un radiateur pour réchauffer de manière adaptée l'air refroidit, et éventuellement un élément de chauffage supplémentaire tel qu'une résistance électrique. L'inconvénient majeur de ce type d'appareil provient du fait 15 qu'une telle configuration des différents éléments prend beaucoup de place dans l'appareil. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose de modifier la configuration de l'appareil et des éléments le constituant, en introduisant notamment plusieurs échangeurs thermiques parallèles. Plus précisément, l'invention a pour objet un appareil de chauffage et/ou de climatisation pour véhicule automobile comprenant au moins, à l'intérieur d'un conduit de circulation d'air: - un pulseur, et - un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement de l'air propulsé par le pulseur, dans lequel le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement de l'air comprend: - au moins trois échangeurs thermiques montés en série sur la circulation de l'air, en particulier en configuration parallèle les uns par rapport aux autres et perpendiculairement au sens de circulation de l'air pulsé, lesdits échangeurs étant alimentés par deux circuits d'alimentation chaud et froid véhiculant un même type de fluide, - un circuit de transport du fluide présentant au moins deux vannes de distribution dudit fluide en direction des échangeurs thermiques afin de refroidir ou réchauffer l'air pulsé, la première vanne de distribution étant reliée, en entrée et/ou en sortie, au premier et deuxième échangeurs thermiques pris selon le sens de circulation de l'air pulsé. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les vannes de distribution sont reliées aux différents échangeurs thermiques pour que: dans un premier mode de fonctionnement de refroidissement de l'air pulsé, le fluide froid circule à la fois dans tous les échangeurs thermiques à l'exception d'un, et - dans un second mode de fonctionnement de réchauffage de 10 l'air pulsé, le fluide chaud circule à la fois dans au moins deux échangeurs thermiques. Avantageusement, dans le premier mode de fonctionnement: - la première vanne de distribution est alimentée en fluide froid, qu'elle distribue à la fois à l'entrée du premier échangeur thermique et à l'entrée du deuxième échangeur thermique, et - la deuxième vanne de distribution est alimentée en fluide chaud, qu'elle distribue uniquement à l'entrée du troisième échangeur thermique. Plus spécifiquement, dans le second mode de fonctionnement: - la première vanne de distribution est alimentée en fluide froid qu'elle distribue uniquement à l'entrée du premier échangeur thermique, et - la deuxième vanne de distribution est alimentée en fluide chaud qu'elle distribue à la fois à l'entrée du deuxième échangeur thermique et à l'entrée du troisième échangeur thermique. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention le circuit de transport de fluide comprend en outre une troisième vanne de distribution reliée, en entrée et/ou en sortie, au premier et au deuxième échangeurs thermiques. Préférentiellement, dans un premier mode de fonctionnement de refroidissement de l'air puisé: - la première vanne de distribution est alimentée en fluide froid, qu'elle distribue à l'entrée du deuxième échangeur thermique, - la troisième vanne de distribution est alimentée en fluide froid provenant de la sortie du deuxième échangeur thermique et qu'elle distribue à l'entrée du premier échangeur thermique, - le troisième échangeur thermique est alimenté directement en fluide chaud, et - la deuxième vanne de distribution est alimentée en fluide chaud provenant de la sortie du troisième échangeur thermique. Plus particulièrement, dans un second mode de fonctionnement de réchauffage de l'air pulsé: - la première vanne de distribution est alimentée en fluide froid qu'elle distribue à l'entrée du premier échangeur thermique, - le troisième échangeur thermique est alimenté directement en fluide chaud, - la deuxième vanne de distribution est alimentée en fluide chaud provenant de la sortie du troisième échangeur thermique qu'elle distribue à l'entrée du deuxième échangeur thermique, et - la troisième vanne de distribution est alimentée en fluide chaud provenant de la sortie du deuxième échangeur thermique. De préférence, les vannes de distribution sont des vannes à trois voies et le fluide transporté est de l'eau. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple qui représentent respectivement: - la figure 1, une vue schématique d'un appareil de climatisation de type conventionnel; - la figure 2, une vue schématique de l'appareil de climatisation conforme à l'invention muni d'un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement d'air; - la figure 3, une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'appareil, dans un premier mode de fonctionnement; - la figure 4, une vue similaire à la figure 3 dans laquelle l'appareil est dans un second mode de fonctionnement; - la figure 5, une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'appareil, dans un premier mode de fonctionnement; et - la figure 6, une vue similaire à la figure 5 dans laquelle l'appareil est dans un premier mode de fonctionnement. La figure 1 illustre un appareil de climatisation 1 de type connu 35 et tel qu'on peut le trouver sur de nombreux véhicules. Cet appareil comprend, à l'intérieur d'un conduit de circulation d'air 2, un pulseur 3, un évaporateur 4, un volet de mixage 5 et un radiateur 6. L'air propulsé par le puiseur 3 traverse l'évaporateur 4 pour être refroidit, puis est orienté soit au travers du radiateur pour être plus ou moins réchauffé, afin d'être tiède ou chaud, soit est orienté à l'écart du radiateur pour rester frais. Comme cela est visible, ce type d'appareil est particulièrement volumineux. La figure 2 illustre un appareil de climatisation et/ou de chauffage 1 conforme à l'invention. Cet appareil 1 comprend, à l'intérieur d'un conduit de circulation d'air 2, un pulseur 3 et un dispositif de chauffage et ou de refroidissement 8 de l'air puisé. Ce dispositif 8 comprend trois échangeurs thermiques 10, 20 et 30 montés en série sur l'air pulsé, par exemple en configuration parallèle les uns par rapport aux autres, et un circuit 40 destiné à alimenter les échangeurs thermiques à l'aide d'un fluide chaud ou froid tel que de l'eau. Le circuit 40 comprend deux vannes de distribution 42 et 44 a 15 trois voies. La première vanne de distribution 42 est alimentée en fluide froid tandis que la deuxième vanne de distribution 44 est alimentée en fluide chaud, ces deux fluides pouvant être distribués simultanément ou en alternance. Dans un premier mode de fonctionnement du dispositif 8 tel qu'illustré par la figure 3, qui est le mode de refroidissement de l'air pulsé, la première vanne de distribution 42 est dans une première position dans laquelle elle alimente en fluide froid à la fois l'entrée 12 du premier échangeur thermique 10 et l'entrée 22 du deuxième échangeur thermique 20, tandis que la deuxième vanne de distribution 44 est dans une première position dans laquelle elle alimente en fluide chaud l'entrée 32 du troisième échangeur thermique 30. Ainsi, les deux échangeurs thermiques 10 et 20 alimentés en eau froide fonctionnent en série sur l'air et en parallèle sur l'eau pour obtenir de l'air pulsé refroidit à la température désirée. En réglant les débits respectifs de fluide chaud et froid traversant les différents échangeurs thermiques, il est 30 possible de moduler la température de l'air de quelques degrés. Le troisième échangeur thermique 30 permet ainsi de réchauffer l'air, si nécessaire. Dans un second mode de fonctionnement du dispositif 8 tel qu'illustré par la figure 4, qui est le mode de réchauffage de l'air pulsé, la première vanne de distribution 42 est dans une seconde position dans laquelle elle alimente en fluide froid uniquement l'entrée 12 du premier échangeur thermique 10, tandis que la deuxième vanne de distribution 44 est dans une seconde position dans laquelle elle alimente en fluide chaud à la fois l'entrée du deuxième échangeur thermique 20 et l'entrée du troisième échangeur thermique 30. Les deux échangeurs thermiques 20 et 30 alimentés en eau chaude fonctionnent alors en série sur l'air pulsé et en parallèle sur l'eau pour réchauffer l'air pulsé à la température désirée. En réglant les débits respectifs de fluide chaud et froid traversant les différents échangeurs thermiques, il est possible de moduler la température de l'air de quelques degrés. Le premier échangeur thermique 10 permet ainsi de déshumidifier si nécessaire l'air avant de le réchauffer. Une variante de réalisation du dispositif 8 de chauffage et/ou de refroidissement est représentée sur les figures 5 et 6. Dans cette variante, une troisième vanne de distribution 46 est prévue dans le circuit 40. La première vanne de distribution 42 est reliée aux échangeurs thermiques 10 et 20, la deuxième vanne de distribution 44 est reliée aux échangeurs thermiques 20 et 30 et la troisième vanne de distribution 46 est reliée aux échangeurs thermiques 10 et 20. Dans un premier mode de fonctionnement du dispositif 8 tel qu'illustré par la figure 5, qui est le mode de refroidissement de l'air pulsé, la première vanne de distribution 42 est dans une première position dans laquelle elle alimente en fluide froid l'entrée 22 du deuxième échangeur thermique 20. Le fluide froid circule dans le deuxième échangeur thermique 20 et sort par sa sortie 24 en direction de la troisième vanne de distribution 46 qui se trouve dans sa première position. Le fluide froid traverse la troisième vanne 25 de distribution 46, se dirige vers l'entrée 12 du premier échangeur thermique , traverse ledit premier échangeur thermique 10 puis sort de celui-ci par sa sortie 14. Ce type d'agencement permet d'obtenir un écoulement air/fluide froid à contre courant, améliorant ainsi la capacité d'échange thermique du dispositif. L'entrée 32 du troisième échangeur thermique 30 est alimentée directement en fluide chaud pour former un circuit indépendant. Le fluide chaud traverse le troisième échangeur thermique et sort de celui-ci par sa sortie 34 afin de se diriger vers la deuxième vanne de distribution 44 qui se trouve dans sa première position. Ainsi, les deux échangeurs thermiques 10 et 20 alimentés en fluide froid fonctionnent en série pour obtenir de l'air pulsé refroidit'à la température désirée. L'échangeur thermique 30, alimenté en fluide chaud, permet d'assurer un réchauffage de l'air avec un échangeur sec. Dans un second mode de fonctionnement du dispositif 8 tel qu'illustré par la figure 6, qui est le mode de réchauffage de l'air pulsé, la première vanne de distribution 42 est dans une seconde position dans laquelle elle alimente en fluide froid l'entrée 12 du premier échangeur thermique 10 pour former un circuit froid indépendant. Le fluide froid traverse le premier échangeur thermique 10 et sort par sa sortie 14. Le fluide chaud pénètre quant à lui par l'entrée 32 du troisième échangeur thermique 30, traverse ledit troisième échangeur thermique 30 et sort de celui-ci par sa sortie 34 afin de se diriger vers la deuxième vanne de distribution 44 qui se trouve dans sa seconde position. Le fluide chaud pénètre alors dans le deuxième échangeur thermique 20 par son entrée 22, traverse ledit deuxième échangeur thermique et sort de celui-ci par sa sortie 24 afin de se diriger vers la troisième vanne 15 de distribution 46 qui se trouve dans sa seconde position. Ce type d'agencement permet d'obtenir un écoulement air/fluide chaud à contre courant, améliorant ainsi la capacité d'échange thermique du dispositif. Ainsi, les deux échangeurs thermiques 20 et 30 alimentés en fluide chaud fonctionnent en série pour réchauffer l'air pulsé à la température désirée. Les différents modes de réalisation de la présente invention tels que présentés permettent, en plus d'un réglage précis de la température de l'air puisé, d'obtenir une diminution notable du volume général du dispositif et des dimensions respectives de chaque échangeur, ainsi que la suppression du volet de mixage. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Ainsi, dans le premier mode de réalisation illustré par les figures 3 et 4, il est possible d'inverser les sources de fluide alimentant les 30 vannes de distribution de sorte que, en mode de fonctionnement de réchauffage de l'air pulsé, le fluide chaud circule dans les premier et deuxième échangeurs thermiques et le fluide froid circule dans le troisième échangeur thermique, ou bien, en mode de fonctionnement de refroidissement de l'air pulser, le fluide froid circule dans le deuxième et le troisième échangeurs thermiques et le fluide chaud circule dans le premier échangeur thermique. Il est également envisageable d'alimenter les deux vannes de distribution soit en fluide chaud, soit en fluide froid. Ces deux variantes peuvent bien entendu s'appliquer facilement au mode de réalisation des figures 5 et 6. Enfin, l'appareil décrit ci-avant présente trois échangeurs et deux ou trois vannes de distribution mais il peut parfaitement comprendre n échangeurs et n ou n-1 vannes de distribution, avec n supérieur ou égal à quatre, et, de façon préférentielle, l'échangeur le plus en aval de l'appareil est toujours alimenté en fluide chaud. REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage et/ou de climatisation pour véhicule automobile comprenant au moins, à l'intérieur d'un conduit (2) de circulation d'air: - un pulseur (3), et - un dispositif (8) de chauffage et/ou de refroidissement de l'air propulsé par le pulseur (3), caractérisé en ce que le dispositif (8) de chauffage et/ou de refroidissement de l'air comprend: - au moins trois échangeurs thermiques (10, 20, 30) montés en série sur la circulation de l'air et alimentés par deux circuits d'alimentation chaud et froid véhiculant le même type de fluide, et - un circuit (40) de transport du fluide présentant au moins deux vannes (42, 44) de distribution dudit fluide en direction des échangeurs 15 thermiques (10, 20, 30) afin de refroidir ou réchauffer l'air pulsé, la première vanne de distribution (42) étant reliée, en entrée et/ou en sortie, au premier (10) et deuxième (20) échangeurs thermiques pris selon le sens de circulation de l'air pulsé. 2. Appareil de chauffage et/ou de climatisation selon la revendication 1, dans lequel les échangeurs thermiques (10, 20, 30) sont montés en configuration parallèle les uns par rapports aux autres, en particulier perpendiculairement au sens de circulation de l'air pulsé. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les vannes de distribution (42, 44) sont reliées aux différents échangeurs thermiques de sorte que: - dans un premier mode de fonctionnement de refroidissement de l'air pulsé, le fluide froid circule à la fois dans tous les échangeurs thermiques (10; 20; 30) à l'exception d'un, et - dans un second mode de fonctionnement de réchauffage de 30 l'air pulsé, le fluide chaud circule à la fois dans au moins deux échangeurs thermiques (10; 20; 30). 4. Appareil selon la revendication 3 et comprenant trois échangeurs thermiques (10, 20, 30), caractérisé en ce que, dans le premier mode de fonctionnement: - la première vanne de distribution (42) est alimentée en fluide froid qu'elle distribue à la fois à l'entrée (12) du premier échangeur thermique (10) et à l'entrée (22) du deuxième échangeur thermique (20), et - la deuxième vanne de distribution (44) est alimentée en fluide chaud qu'elle distribue uniquement à l'entrée (32) du troisième échangeur thermique (30). 5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, dans le second mode de fonctionnement: - la première vanne de distribution (42) est alimentée en fluide froid qu'elle distribue uniquement à l'entrée (12) du premier échangeur thermique (10), et - la deuxième vanne de distribution (44) est alimentée en fluide chaud qu'elle distribue à la fois à l'entrée (22) du deuxième échangeur thermique (20) et à l'entrée (32) du troisième échangeur thermique (30). 6. Appareil selon la revendication 3 et comprenant trois échangeurs thermiques (10, 20, 30), caractérisé en ce que le circuit de transport de fluide (40) comprend en outre une troisième vanne de distribution (46) reliée, en entrée et/ou en sortie, au premier (10) et au deuxième (20) échangeurs thermiques. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans le premier mode de fonctionnement: - la première vanne de distribution (42) est alimentée en fluide froid qu'elle distribue à l'entrée (22) du deuxième échangeur thermique (20), - la troisième vanne de distribution (46) est alimentée en fluide 25 froid provenant de la sortie (24) du deuxième échangeur thermique (20) et qu'elle distribue à l'entrée (12) du premier échangeur thermique (10), - le troisième échangeur thermique (30) est alimenté directement en fluide chaud, et - la deuxième vanne de distribution (44) est alimentée en fluide chaud provenant de la sortie (34) du troisième échangeur thermique (30). 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, dans le second mode de fonctionnement: - la première vanne de distribution (42) est alimentée en fluide froid qu'elle distribue à l'entrée (12) du premier échangeur thermique (10), - le troisième échangeur thermique (30) est alimenté directement en fluide chaud, - la deuxième vanne de distribution (44) est alimentée en fluide chaud provenant de la sortie (34) du troisième échangeur thermique (30) qu'elle distribue à l'entrée (22) du deuxième échangeur thermique (20), et - la troisième vanne de distribution (46) est alimentée en fluide chaud provenant de la sortie (24) du deuxième échangeur thermique (20). 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les vannes de distribution (42, 44; 46) sont des vannes à trois voies. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide transporté est de l'eau.