Brevet FR2851197A1 — publié le 20040820

DISPOSITIF DE VENTILATION ET DE CLIMATISATION DE VEHICULE La présente invention se rapporte aux dispositifs de ventilation et de climatisation de véhicules tels que véhicules de transport en commun. De tels dispositifs sont connus par exemple de la demande de brevet FR 2 825 325 au nom de la demanderesse relative à un dispositif s'intégrant 5 dans un pavillon de véhicule et faisant passer de l'air extérieur dans un évaporateur annulaire de climatiseur sous l'action d'une turbine, l'air refroidi étant diffusé à l'intérieur de l'habitacle par un diffuseur. Le document DE 40 37 133 pour sa part concerne un dispositif de ventilation et de climatisation pour lequel une prise d'air centrale dans 10 l'habitacle coaxiale à une prise d'air extérieur sont entourées d'une turbine annulaire soufflant l'air au travers d'un évaporateur annulaire vers des ouvertures de diffusion à l'intérieur de l'habitacle. La présente invention a pour but de perfectionner les dispositifs de ventilation et de climatisation avec mélangeurs notamment pour véhicules et 1 5 notamment de réaliser un dispositif offrant un filtrage et un refroidissement efficaces de l'air tout en permettant un mélange d'air extérieur et d'air intérieur. Pour cela l'invention concerne principalement un dispositif de ventilation et de climatisation d'un véhicule comportant un espace délimité entre le toit 20 du véhicule et au moins un élément de faux- plafond, le dispositif, qui comporte un évaporateur et une turbine aspirant l'air au travers de l'évaporateur pour le souffler vers un diffuseur, étant tel qu'au moins une entrée d'air extérieur et une entrée d'air intérieur sont ménagées respectivement dans le toit du véhicule et dans l'élément de faux-plafond, l'air intérieur et l'air extérieur étant mélangés dans l'espace délimité entre le toit et le faux-plafond en amont d'un élément filtrant lui même disposé en amont de l'évaporateur. L'évaporateur peut être un évaporateur annulaire disposé en périphérie de la turbine, le dispositif étant tel qu'une cloison de séparation, perpendiculaire à l'axe de l'évaporateur, disposée autour de la turbine, divise le volume délimité par la face cylindrique interne de l'évaporateur en créant une portion de volume supérieure et une portion de volume inférieure dans 10 l'espace délimité par l'évaporateur, causant un passage forcé de l'air au travers de la section de l'évaporateur. De manière particulièrement avantageuse, la cloison peut comporter un rebord périphérique, en appui contre une face interne de l'évaporateur, s'opposant à la sortie de l'air sur au moins une partie de la face interne de 15 l'évaporateur. En mode de réalisation particulier, le filtre est un filtre annulaire. Le filtre peut notamment être disposé dans l'espace délimité entre le toit et le faux-plafond, et être disposé sur une plaque support solidaire d'au moins une partie du diffuseur, le démontage du filtre étant réalisé par le démontage 20 du diffuseur et son extraction par le bas du faux- plafond du véhicule. Le dispositif de ventilation et de climatisation peut en particulier être tel que l'évaporateur est disposé dans un flasque prolongeant vers le haut une casserole de support de la turbine, la casserole comprenant des trous de passage pour l'air venant du filtre. Plus particulièrement, une couronne 25 annulaire de récupération d'eau de condensation peut être intercalée entre l'évaporateur et le flasque, la couronne évacuant l'eau de condensation à l'extérieur du véhicule par des trous dans le flasque. Notamment, le dispositif peut être tel que l'air entre dans une partie inférieure de la casserole, est dirigé dans une direction radiale centrifuge vers 30 l'évaporateur par la cloison de séparation, est contenu dans le volume de l'évaporateur par un rebord prolongeant verticalement la cloison et s'échappe au dessus dudit rebord vers la turbine selon une direction radiale centripète sous l'action de l'aspiration de la turbine. De manière avantageuse, une partie du dispositif comprenant le flasque et l'évaporateur est disposée au dessus du toit du véhicule et recouverte 5 d'une cloche de confinement, un joint d'étanchéité annulaire étant disposé entre un rebord extérieur du flasque et la cloche de confinement. Le dispositif peut être notamment fixé au toit par le flasque, la casserole étant située dans l'espace entre le toit et le faux-plafond, le diffuseur éventuellement central faisant saillie au dessous du plafond. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif en référence aux figures qui représentent: En figure 1 une vue éclatée perspective de différents constituants d'un dispositif de ventilation et de climatisation selon l'invention; En figure 2 une vue schématique en coupe d'un dispositif de ventilation et de climatisation selon l'invention En figure 3 Une vue en perspective coupe d'un bloc de ventilation et de climatisation d'un dispositif selon l'invention; En figure 4 un détail en perspective coupe du bloc selon la figure 3 Le dispositif de ventilation et de climatisation de véhicule schématisé en figure 2 comporte un évaporateur 1, une turbine 2 aspirant l'air au travers de l'évaporateur 1 pour le souffler vers un diffuseur 3 central selon l'exemple représenté. L'évaporateur 1 est de manière connue, relié par des tubes 30, 31 à un 25 groupe de réfrigération entraîné par le moteur du véhicule, par exemple tel que décrit dans le document FR 2 825 325 auquel il y a lieu de se référer. Un tel groupe comprend de manière traditionnelle un compresseur distribuant un fluide réfrigérant par des tubulures vers un ou plusieurs évaporateurs dans lesquels la détente du fluide cause un abaissement de la température. Le dispositif de ventilation et de climatisation selon l'invention a son principe de fonctionnement décrit en figure 2. Le dispositif comporte un circuit d'air créé par une turbine, la turbine comportant une entrée d'aspiration de l'air aspirant l'air du côté d'un évaporateur et une sortie soufflant l'air au travers d'un diffuseur. La turbine peut être une turbine à vitesse constante ou à régulation de vitesse, la vitesse de la turbine étant par exemple dans ce cas commandée par un système de régulation automatisé. En amont de la turbine, une première entrée 4 d'air extérieur est réalisée au niveau du toit du véhicule, cette entrée d'air pouvant être réglée par un dispositif de clapet 26. Une entrée 5 d'air intérieur est elle ménagée dans un élément de faux-plafond 7 qui peut soit être partie d'un faux plafond d'origine du véhicule ou un élément de faux plafond, éventuellement partiel, installé lors 10 de la pose du dispositif de ventilation et de climatisation. L'entrée d'air peut notamment comporter des lamelles de guidage du flux d'air. Sous l'action de la turbine 2, l'air intérieur et l'air extérieur, aspirés au travers de l'élément filtrant (ou filtre) 8, se mélangent en amont (par rapport au flux d'air) de cet élément filtrant 8 disposé en amont de l'évaporateur 1 lui 15 même disposé en amont de la turbine. L'évaporateur 1 plus particulièrement décrit en figure 1 est, selon l'exemple, un évaporateur annulaire torique. Afin de réaliser un dispositif compact, cet évaporateur 1 est disposé en périphérie de la turbine 2. Pour interdire un passage direct de l'air dans la turbine, une cloison 9 de 20 séparation, sous forme d'un disque perpendiculaire à l'axe de l'évaporateur 1, est disposée autour de la turbine 2 et s'étend jusqu'à la face interne 1i1 de l'évaporateur. Cette cloison divise le volume délimité par la face cylindrique interne de l'évaporateur en créant une portion de volume supérieure et une portion de volume inférieure dans l'espace délimité par l'évaporateur. Ainsi la 25 cloison 9 cause un passage forcé de l'air au travers de la section de l'évaporateur 1 en périphérie de cette cloison. Ainsi selon l'invention, l'air passe autour du disque formé par la cloison 9 et passe entre les lamelles de l'évaporateur pour être refroidi. En particulier, un mode de réalisation préférentiel prévoit que les 30 lamelles 27 de la partie active de l'évaporateur soient telles que leur hauteur dans l'axe de révolution de l'évaporateur soit supérieure à leur largeur (sens radial) ceci revenant à orienter la partie active de l'évaporateur dans le sens vertical, permettant ainsi à l'évaporateur d'offrir une grande surface active tout en restant de construction aisée. Cette orientation verticale de l'évaporateur est associée à un forçage du passage de l'air dans l'évaporateur afin d'accroître l'efficacité du dispositif. Pour ce faire, et afin d'augmenter la distance parcourue par l'air dans l'évaporateur en le canalisant dans l'évaporateur et augmenter l'efficacité du dispositif, la cloison 9 comporte avantageusement un rebord 10 périphérique, ce rebord étant mis en appui contre une face 1i1 interne de l'évaporateur 1. Ce rebord s'oppose ainsi à la sortie directe de l'air sur au moins une partie de 10 la face 11 interne de l'évaporateur 1. Il est à noter que le rebord 10 de la cloison 9 peut être prévu de hauteur non constante de façon à équilibrer les flux d'air dans le cas o la turbine 2 verticale est décentrée par rapport à l'évaporateur. La cloison peut par exemple être plus haute dans les zones proches de l'entrée d'air de la turbine 15 que dans les zones lointaines de cette entrée d'air. En figure 3 est plus particulièrement décrite la partie inférieure du dispositif. Pour une plus grande facilité de mise en oeuvre et pour permettre une bonne répartition du flux d'air entrant dans le dispositif, le filtre 8, avantageusement de forme annulaire, est disposé dans l'espace 12 délimité 20 entre le toit 6 et le faux-plafond 7 du véhicule. Selon cette figure le positionnement du dispositif par rapport au toit et au faux-plafond est représenté. Il est notamment visible sur cette figure que l'évaporateur 1 est disposé au dessus du toit du véhicule et donc disposé au moins partiellement au dessus d'un plan, constitué par le toit, délimitant le 25 filtre 8 en partie supérieure. Pour faciliter le remplacement du filtre, opération qui pour un autobus de transport urbain doit être faite environ toutes les deux semaines, le filtre est posé sur une plaque support 1 3 solidaire d'au moins une partie du diffuseur 3. Le diffuseur est par exemple fixé sous une casserole 14 portant la 30 turbine 2, l'évaporateur 1 et la cloison 9. Pour démonter et changer le filtre il suffit de démonter le diffuseur 3, l'extraire par le bas du faux-plafond 7 du véhicule, la plaque support portant le filtre 8 étant ainsi démontée avec le diffuseur 3. Dans l'optique d'une simplicité de montage éventuellement en post équipement d'un véhicule le dispositif de ventilation et de climatisation est 5 réalisé de manière compacte et, pour garder un volume important à l'évaporateur 1, celui-ci est disposé dans un flasque 15 prolongeant vers le haut une casserole 14 de support de la turbine 2. Le montage de ce sous ensemble est simple: la turbine est tout d'abord fixée dans la casserole 14, une couronne 1 6 de récupération d'eau de 10 condensation est posée sur le flasque 1 5 débordant de la casserole 14, l'évaporateur est inséré entre les parois verticales du flasque, la couronne 1 6 est ainsi intercalée entre l'évaporateur 1 et le flasque 1 5, puis la cloison horizontale 9 est positionnée dans l'espace intérieur à l'évaporateur. La couronne 1 6 est disposée sous l 'évaporateur comme décrit par 1 5 exemple dans la figure 4 qui représente un détail en crevé de la casserole 14 et d'une partie du flasque 1 5 qui comporte un bord horizontal et une paroi externe verticale 27 se terminant par un rebord extérieur 20. La partie inférieure de la paroi externe verticale 27 est percée de trous d 'évacuation d'eau 23 en regard de la couronne 1 6. La couronne 1 6 est munie d'une arête 20 interne 24 s'opposant à l'entrée d'eau dans le dispositif et une surface plane ou légèrement inclinée vers l'extérieur 25 qui permet à l'eau de s'évacuer par les trous 23 réalisés dans le flasque. On remarquera sur le détail de la figure 4 que l'évaporateur a une partie inférieure de sa face externe en appui contre la paroi verticale 27 du flasque 25 15. Ceci est notamment intéressant pour guider le flux d'air dans l'évaporateur. Selon la figure 3, la casserole 1 4 sert de bâti pour le maintien de la turbine 2 et au travers du flasque 1 5 de l'évaporateur l. Afin de permettre le passage de l'air dans la chambre constituée par l'espace inférieur à la cloison 30 9, la casserole 1 4 comprend des trous 1 7 de passage communiquant avec la zone délimitée par le filtre 8. Ainsi, l'air entre dans une partie inférieure de la casserole 1 4, est dirigé par la cloison 9 dans une direction radiale centrifuge vers l'évaporateur 1, est canalisé à l'intérieur de l'évaporateur 9, son parcours dans l'évaporateur étant allongé par le rebord 10 prolongeant verticalement la cloison 9, et s'échappe 5 au dessus du rebord 10 vers la turbine 2 selon une direction radiale centripète sous l'action de l'aspiration de la turbine 2. La turbine selon l'exemple est de type à entrée axiale 22 et soufflage radial et, afin de ne pas obturer partiellement l'entrée d'air de cette turbine tout en interdisant un passage d'air direct dans la partie inférieure délimitée par la cloison 9, cette dernière 10 comporte une forme inférieure 21 en creux en regard de l'entrée de la turbine. Un dispositif conforme au principe de l'invention pourrait utiliser une turbine à soufflage axial disposée dans ce cas horizontalement, la cloison conservant son action de guidage du flux d'air dans I 'épaisseur de l'évaporateur. Comme vu précédemment, une partie du dispositif comprenant 15 notamment le flasque 15 et l'évaporateur 1 est disposée au dessus du toit 6 du véhicule. Ainsi le flasque peut être posé sur le toit, la fixation du flasque sur le toit 6 réalisant la fixation du dispositif. Par contre, pour limiter les parties dépassant du toit, la casserole 14 est située dans l'espace entre le toit 6 et l'élément de faux-plafond 7 éventuellement rapporté avant la mise en 20 place du dispositif, le diffuseur 3 central dépassant normalement du fauxplafond vers le bas. Cette disposition à l'avantage de limiter la découpe du toit nécessaire pour installer le dispositif à une découpe circulaire du toit, une telle découpe ne créant pas de zone de faiblesse dans ce toit. Il y a évidemment lieu de confiner l'air tout au long de son parcours 25 depuis la zone de mélange jusqu'au diffuseur. Notamment pour maintenir la zone d'aspiration entre l'évaporateur i et la turbine 2 étanche, le dispositif est avantageusement recouvert d'une cloche 18 de confinement. Pour interdire tout passage d'air direct de l'extérieur vers la turbine, un joint 1 9 d'étanchéité annulaire est disposé entre un rebord extérieur 20 du flasque 1 5 et la cloche 30 1 8 de confinement. Par contre un interstice de passage pour l'eau de condensation venant de la couronne gouttière 1 6 est prévu entre la cloche de confinement et le toit. Eventuellement, il peut être prévu de garnir la partie inférieure du toit de matériaux d'isolation non représentés. Ainsi le dispositif de ventilation et de climatisation est compact du fait du logement de l'évaporateur et de la turbine dans un bâti constitué par la 5 casserole 14 et son flasque 15, peut être installé dans l'encombrement d'un dispositif de ventilation simple ou être monté en post équipement sur un autobus dépourvu de climatisation moyennant une simple découpe du toit et du faux plafond (ou installation d'un élément de faux plafond au moins dans une zone entourant le dispositif), l'installation d'un dispositif compresseur, de 10 canalisations amenant le fluide réfrigérant à l'évaporateur et du câblage électrique pour la turbine. De plus, le circuit d'air contraint dans l'évaporateur 1 offre au dispositif un bon rendement en regard de son encombrement. Selon l'exemple représenté le dispositif a une forme générale de 15 révolution, cette forme étant la plus adaptée pour simplifier les découpes dans le toit et le faux-plafond une autre forme (par exemple polygonale) des éléments tels que la casserole, le filtre, la cloison et l'évaporateur reste toutefois envisageable dans le cadre de l'invention. REVEN D I CATI 0 N S 1 - Dispositif de ventilation et de climatisation d'un véhicule, comportant un espace délimité entre un toit (6) et au moins un élément de faux-plafond (7), le dispositif comportant un évaporateur (1), une turbine (2) aspirant l'air au travers de l'évaporateur (1) pour le souffler vers un diffuseur 5 (3), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une entrée (4) d'air extérieur et une entrée (5) d'air intérieur ménagées respectivement dans le toit (6) du véhicule et dans l'élément de faux-plafond (7), l'air intérieur et l'air extérieur étant mélangés dans l'espace délimité entre le toit et le faux-plafond en amont d'un élément filtrant (8) lui même disposé en amont de l'évaporateur (1). 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'évaporateur (1) est un évaporateur annulaire disposé en périphérie de la turbine (2), une cloison (9) de séparation, perpendiculaire à l'axe de l'évaporateur (1), disposée autour de la turbine (2), divise le volume délimité par la face cylindrique interne (11) de l'évaporateur en créant une portion de 15 volume supérieure et une portion de volume inférieure dans l'espace délimité par l'évaporateur, causant ainsi un passage forcé de l'air au travers de la section de l'évaporateur 1. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la cloison (9) comporte un rebord (10) périphérique, en appui contre une face (1 1) 20 interne de l'évaporateur (1), s'opposant à la sortie de l'air sur au moins une partie de la face (1 1) interne de l'évaporateur (1). 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le rebord (10) de la cloison (9) est de hauteur non constante de façon à équilibrer les flux d'air dans le cas o la turbine (2) verticale est décentrée par rapport à 25 l'évaporateur. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le filtre (8) est un filtre annulaire. 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le filtre (8) est disposé dans l'espace (1 2) délimité entre le toit (6) et le faux plafond (7) du véhicule et est positionné sur une plaque support (13) solidaire d'au moins une partie du diffuseur (3), le démontage du filtre (8) étant réalisé par le démontage du diffuseur (3) et son extraction par le bas du faux-plafond (7) du véhicule. 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'évaporateur (1) est disposé dans un flasque (15) prolongeant vers le haut une casserole (14) de support de la turbine (2), la casserole (14) comprenant des trous (1 7) de passage pour l'air venant du filtre (8). 8- Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'une 1 0 couronne annulaire (1 6) de récupération d'eau de condensation étant intercalée entre l'évaporateur (1) et le flasque (15), la couronne (16) évacuant l'eau de condensation à l'extérieur du véhicule par des trous (23) dans le flasque (15). 9 - Dispositif selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que l'air 15 entre dans une partie inférieure de la casserole (14), est dirigé dans une direction radiale centrifuge vers l'évaporateur (1) et s'échappe au dessus dudit rebord (1 0> vers la turbine (2) selon une direction radiale centripète sous l'action de l'aspiration de la turbine (2). 1 0 - Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce 20 que une partie du dispositif comprenant le flasque (1 5) et l'évaporateur (1) est disposée au dessus du toit (6) du véhicule et recouverte d'une cloche (18) de confinement, un joint (19) d'étanchéité annulaire étant disposé entre un rebord extérieur (20) du flasque (15) et la cloche (18) de confinement. 11 - Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10 caractérisé en ce 25 qu'il est fixé au toit (6) par le flasque (15), la casserole (14) étant située dans l'espace entre le toit (6) et le faux-plafond (7), le diffuseur (3) central faisant saillie au dessous du plafond. 1 2 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3) est un diffuseur central.