Brevet FR2864806A1 — publié le 20050708

DISPOSITIF DE RAFFRAICHISSEMENT D'AIR COMPACT, NOTAMMENT POUR CLIMATISATION DE VEHICULE DE TRANSPORT EN COMMUN La présente invention concerne un dispositif de rafraîchissement d'air compact, notamment pour climatisation de véhicule de transport en commun, pouvant être intégré dans l'espace entre le faux plafond et le toit d'un tel véhicule. La réalisation de dispositifs de rafraîchissement d'air en toiture de véhicules de transport en commun est connue et, notamment, le document FR 2 825 325 Al concerne un dispositif de rafraîchissement d'air distribuant l'air dans un véhicule au moyen d'une ventilation forcée en pavillon et pourvu d'un module comprenant une turbine aspirant l'air au travers d'un évaporateur annulaire disposé autour de la turbine. Ce dispositif est surmonté d'un capot en forme de calotte dépassant du toit du véhicule et libérant une couronne d'aspiration. Un tel dispositif permet un refroidissement efficace de l'air aspiré au travers de l'évaporateur mais, a le désavantage de dépasser du toit du véhicule et d'être relativement bruyant, du fait de la proximité de la turbine avec les buses de soufflage de l'air refroidi dans l'habitacle du véhicule. La demande de brevet FR 01 01943 concerne un perfectionnement d'un dispositif de rafraîchissement d'air à évaporateur annulaire comme décrit dans le document FR 2 825 325 Al, ce perfectionnement comportant un circuit d'air en amont de l'évaporateur, permettant un mélange d'air extérieur et d'air intérieur au travers d'un élément filtrant commun. Ce dispositif conserve toutefois un encombrement vertical important. Le document DE 40 37 133 concerne un dispositif de rafraîchissement d'air comportant une turbine centrale aspirant de l'air intérieur et extérieur et soufflant 2864806 2 cet air radialement au travers d'un évaporateur annulaire, en direction de buses de soufflage disposées en couronne autour de l'évaporateur. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de rafraîchissement d'air, notamment pour véhicule de transport en commun, permettant de climatiser le véhicule, se logeant dans l'espace entre le pavillon et le plafond du véhicule, utilisant cet espace sans nécessiter de partie dépassant du pavillon du véhicule, destiné à réduire le niveau de bruit qu'il génère et permettant de limiter la consommation du véhicule par l'utilisation de circuits de réfrigération optimisés. Pour ce faire la présente invention concerne principalement un dispositif de rafraîchissement d'air compact, notamment pour climatisation de véhicule de transport en commun, comportant des buses de soufflage d'air au plafond du véhicule, une turbine et un premier évaporateur, disposé entre ladite turbine et au moins une desdites buses, pour lequel la turbine est une turbine de gavage, le premier évaporateur étant disposé dans une enceinte mise sous pression par la turbine et comportant les buses comme orifices de sortie, l'enceinte enfermant un premier circuit d'air entre la turbine et une première partie des buses et un second circuit d'air entre la turbine et une seconde partie des buses. Avantageusement, le premier évaporateur peut être disposé dans le premier circuit d'air, celui-ci pouvant comporter un premier ventilateur, dit de soufflage, en aval de la turbine et déviant un premier flux d'air dans le premier circuit d'air. Toujours selon l'invention, le premier ventilateur peut notamment être positionné en amont du premier évaporateur. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, les buses peuvent être réalisées à partir de tubes comportant une extrémité d'entrée d'air dans l'enceinte et une extrémité de sortie d'air dans le plafond, l'enceinte comportant un fond pourvu de trous en communication avec les extrémités de sortie d'air des tubes et une cloison horizontale séparant le premier circuit d'air du second circuit d'air, les entrées d'air des tubes de la première partie des buses débouchant au dessous de la cloison et les entrées d'air des tubes de la deuxième partie des buses débouchant au dessus de la cloison. La première partie des buses peut plus particulièrement comprendre une buse centrale et la seconde partie des buses comprendre une couronne de buses 2864806 3 périphériques autour de la buse centrale, le premier circuit d'air débouchant dans la buse centrale. Le dispositif peut comprendre un second évaporateur disposé dans le second circuit d'air et distribuant la deuxième partie des buses. Plus particulièrement, le second évaporateur peut être un évaporateur annulaire coaxial avec la couronne de buses périphériques, un second ventilateur formant coude dynamique étant disposé dans l'espace interne défini par le second évaporateur et dirigeant l'air du second circuit dans les buses périphériques au travers d'une casserole de distribution. De façon particulièrement avantageuse, l'enceinte est une enceinte de forme générale parallélépipédique se logeant entre le pavillon et le plafond du véhicule, la turbine de gavage étant disposée à distance des buses sur un côté latéral de l'enceinte. Toujours selon l'invention, le premier circuit d'air peut être constitué par une dérivation d'un flux d'air dans l'enceinte par des moyens de cloisonnement de l'enceinte et au travers d'un trou de passage entre un espace supérieur et un espace inférieur de l'enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif 20 de l'invention en référence aux figures qui représentent: En figure 1: Une vue en perspective éclatée d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; En figure 2: une vue en perspective coupe inférieure du dispositif de la figure 1; En figure 3: une vue en perspective coupe supérieure du dispositif de la figure 1 capot enlevé; En figure 4: un détail agrandi de la figure 3. Le dispositif de rafraîchissement d'air compact, constituant notamment une cassette de climatisation de véhicule de transport en commun, représenté plus particulièrement en figure 1 est constitué sous forme d'un caisson constitué d'un couvercle 18 pourvu de flancs 23 et d'un fond 11, ce fond 11 pouvant notamment constituer le plafond 2 intérieur du véhicule. Le caisson comporte des ouvertures 21, 22 d'entrée d'air pour alimenter une turbine 3. Le caisson est divisé, par une cloison 19 pourvue d'ouvertures en regard de la turbine 3, en une zone amont de 2864806 4 la turbine 3 et une zone aval, la zone aval constituant une enceinte 6 mise sous pression par la turbine 3. Le caisson selon l'invention est notamment d'une épaisseur réduite permettant de le loger dans l'espace entre le pavillon du véhicule et le plafond de la cabine du véhicule. En se référant plus particulièrement à la figure 2, l'enceinte comporte des ouvertures de sortie d'air sous forme de buses de soufflage d'air 1, 10 débouchant dans le plafond 2 du véhicule. Pour mettre l'enceinte 6 sous pression, la turbine 3 fonctionne en turbine de gavage en sorte de maintenir en surpression l'entrée des buses 1, 10, orifices de sortie de l'enceinte. Les buses 1, 10 de soufflage d'air se prolongent dans l'enceinte par des tubes qui seront décrits plus bas. Comme décrit en figure 1, l'enceinte contient un premier évaporateur 4 disposé entre ladite turbine 3 et au moins une desdites buses 1, 10, ce premier évaporateur étant disposé derrière un premier moyen de cloisonnement 15 constitué par un capot pourvu d'une ouverture en regard du premier évaporateur 4 et qui définit le début d'un premier circuit d'air 7a, 7b, 7c pour alimenter au moins l'une des buses 1, 10. Pour réaliser le premier circuit d'air conformément à l'invention, l'enceinte comporte un ensemble de moyens de cloisonnement qui commencent par la réalisation d'un sous caisson sur l'avant de l'évaporateur 4, au moyen du capot décrit précédemment qui continuent, sur l'arrière du premier évaporateur 4, par la réalisation d'un sous caisson arrière au moyen d'une cloison complémentaire 16 verticale qui, avec une partie de la cloison 19, du couvercle 18 et d'un flanc 22, constitue une zone fermée à l'exception d'un conduit de sortie d'air réalisé par un trou 17 de passage d'air réalisé dans une cloison 12 horizontale séparant l'enceinte 6 en deux parties 6a, 6b. Le premier circuit d'air 7a, 7b, 7c est donc un circuit dérivé passant sur un côté de l'enceinte puis sous la cloison de séparation 12 pour sortir par la buse centrale 10. Pour favoriser le passage d'un flux d'air dans le premier circuit d'air 7a, 7b, 7c, un premier ventilateur 9, dit de soufflage, en aval de la turbine 3 est fixé au capot 15 pour dévier un premier flux d'air dans le premier circuit d'air 7a, 7b, 7c au travers du premier évaporateur. Le premier ventilateur 9 est positionné en amont du premier évaporateur 4 et canalise une partie de l'air sous pression vers ce 2864806 5 dernier. II est à noter que ce premier ventilateur n'a pas besoin d'accélérer l'air mais sert simplement à canaliser un flux vers le premier évaporateur et le premier circuit. Les moyens de cloisonnement 15, 16, 12 de l'enceinte et le trou de passage 17 entre l'espace supérieur 6a et l'espace inférieur 6b de l'enceinte 6 constituent des moyens de dérivation d'un flux d'air dans le premier circuit. Le second circuit d'air 8a, 8b, 8c entre la turbine 3 et une seconde partie 1 des buses la, 1 b, 1c, ... est un circuit direct. Ce circuit s'effectue au dessus de la cloison horizontale 12. Les buses la, 1 b, 1c, . sont réalisées à partir de tubes comportant une extrémité d'entrée d'air dans l'enceinte 6 et une extrémité de sortie d'air dans le plafond 2 constitué par le fond 11 de l'enceinte. Le fond 11 est pourvu de trous en communication avec les extrémités de sortie d'air des tubes. Les buses la, lb, 1c, ... sont avantageusement disposées sur une couronne périphérique autour de la buse centrale 10. Les extrémités supérieures des tubes formant les buses sont solidaires d'une casserole de distribution 14 traversant la cloison horizontale 12...DTD: Pour diriger l'air dans les buses disposées en couronne et homogénéiser leur fonctionnement, un second ventilateur 13 formant coude dynamique est disposé au dessus de la casserole 14. Ce ventilateur 13 peut éventuellement être remplacé par une simple hélice passive mais peut aussi être pourvu d'un moteur commandé par un circuit apte à faire varier sa vitesse en vue d'accroître le débit d'air soufflé par les buses périphériques. Selon l'exemple, le second circuit est pourvu d'un second évaporateur 5 de type annulaire disposé au dessus de la cloison horizontale 12 et entourant la casserole 14 pour distribuer la seconde partie des buses. Cet évaporateur est coaxial avec la couronne de buses périphériques 1. Comme représenté notamment en figure 2, le couvercle 18 referme l'espace intérieur du second évaporateur 5 pour forcer le passage de l'air dans cet évaporateur 5. La disposition du second évaporateur 5, du second ventilateur 13, de la casserole 14 et des buses la, lb, 1c, ... est notamment visible sur la figure 3 constituée par une coupe en perspective du dispositif sans son couvercle. Le second évaporateur 5 peut être mis en fonction dans des phases de demande de refroidissement important de l'espace passager du véhicule puis être mis hors circuit, le maintien de la température étant réalisé par le premier évaporateur et la buse centrale. Un détail de construction des buses est représenté en figure 4, cette figure montrant le passage de l'air dans les deux circuits, le passage de l'air dans le premier circuit représenté par des lignes à doubles flèches 71 passant entre les buses périphériques la, 1 b, 1c, ... sous la casserole 14 pour ressortir par la buse centrale 10 se trouvant sous la cloison 12, le passage de l'air dans le deuxième circuit étant représenté par des lignes 81 à simples flèches passant au travers du deuxième ventilateur 13, de la casserole 14 et des buses périphériques la, lb, 1c,. Le dispositif est complété par un bac 25 de récupération des condensats des évaporateurs 4, 5, ce bac pouvant être réalisé séparément de la cloison horizontale comme représenté en figure 1 ou intégré à cette cloison selon l'exemple de la figure 3. Le dispositif selon l'invention est donc un dispositif compact réalisé à partir d'une enceinte 6 de forme générale parallélépipédique, formant une cassette totalement intégrée entre le pavillon et le plafond du véhicule, la turbine 3 de gavage étant disposée à distance des buses 1, 10 sur un côté latéral de l'enceinte et au dessus de la cloison 12 horizontale de façon à minimiser les nuisances sonores dues à cette turbine. L'enceinte est entièrement fermée hormis les entrées et sorties d'air au niveau de la turbine 3 et des buses 10, la, 1 b, .... Pour que le second circuit d'air passe entièrement par le second évaporateur, ce dernier a ses faces supérieure et inférieure en contact respectivement avec l'intérieur du couvercle 18 et la cloison horizontale 12 ou le bac 25 de récupération de condensats lui même posé sur la cloison 12. L'étanchéité entre l'espace supérieur 6a et l'espace inférieur 6b est réalisée par des garnitures en mousse telles que la garniture 24 disposée autour du second ventilateur 13 comme représenté en figure 3. Pour amener le fluide réfrigérant aux évaporateurs 4, 5, des canalisations passant au travers d'un flanc 23 du couvercle 18 sont prévues, le dispositif pouvant être fourni comme un module de plafond sous forme de cassette pré-montée avec des sorties de canalisations de fluide et des prises de raccordement électrique pour la turbine et les ventilateurs. 2864806 7 Cette construction en cassette permet d'équiper des véhicules de tailles différentes en choisissant simplement un nombre de cassettes adapté au volume du véhicule à climatiser. Le véhicule de transport en commun peut être pourvu de plusieurs dispositifs selon l'invention distribués au plafond du véhicule de manière similaire aux dispositifs de climatisation décrits dans le document FR 2 825 325 Al à la différence que les dispositifs selon la présente invention ne dépassent pas du pavillon du véhicule et se logent entièrement entre le pavillon et le plafond de la cabine du véhicule. Dans une telle configuration à plusieurs modules, le dispositif de rafraîchissement et ou de climatisation selon l'invention permet, du fait de sa configuration à deux circuits, d'optimiser le fonctionnement de la climatisation du véhicule et, en mode de maintien de température, de ne mettre en oeuvre un premier compresseur distribuant les premiers évaporateurs alors qu'en phase de réduction de température, un second compresseur est mis en fonction pour distribuer les seconds évaporateurs. Le premier évaporateur peut être notamment un évaporateur de puissance réduite de l'ordre de 1000 Watts alors que le second évaporateur est de puissance plus importante par exemple de l'ordre de 4000 Watts. La présente invention n'est bien entendu pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et notamment la turbine 3 constituée selon l'exemple d'une turbine double 3a, 3b à moteur commun 3c peut être remplacée par deux turbines commandées séparément pour moduler le flux d'air soufflé. 8 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de rafraîchissement d'air compact, notamment pour climatisation de véhicule de transport en commun, comportant des buses de soufflage d'air (1, 10) au plafond (2) du véhicule, une turbine (3) et un premier évaporateur (4), disposé entre ladite turbine (3) et au moins une desdites buses (1, 10), caractérisé en ce que la turbine (3) est une turbine de gavage, le premier évaporateur (4) étant disposé dans une enceinte (6) mise sous pression par la turbine (3) et comportant les buses (1, 10) comme orifices de sortie, l'enceinte (6) enfermant un premier circuit d'air (7a, 7b, 7c) entre la turbine (3) et une première partie (10) des buses et un second circuit d'air (8a, 8b, 8c) entre la turbine (3) et une seconde partie (1) des buses. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier évaporateur (4) est disposé dans le premier circuit d'air (7a, 7b, 7c). 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le premier circuit d'air (7a, 7b, 7c) comporte un premier ventilateur (9), dit de soufflage, en aval de la turbine (3) et déviant un premier flux d'air dans le premier circuit d'air (7a, 7b, 7c). 4 - Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le premier ventilateur (9) est positionné en amont du premier évaporateur (4) . - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les buses (1, 10) sont réalisées à partir de tubes comportant une extrémité d'entrée d'air dans l'enceinte (6) et une extrémité de sortie d'air dans le plafond (2), l'enceinte (6) comportant un fond (11) pourvu de trous en communication avec les extrémités de sortie d'air des tubes et une cloison horizontale (12) séparant le premier circuit d'air (7a, 7b, 7c) du second circuit d'air (8a, 8b, 8c), les entrées d'air des tubes de la première partie (10) des buses débouchant au dessous de la cloison (12) et les entrées d'air des tubes de la deuxième partie (1) des buses débouchant au dessus de la cloison (12). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la première partie (10) des buses comprend une buse centrale et la seconde partie (1) des buses comprend une couronne de buses 2864806 9 périphériques autour de la buse centrale, le premier circuit d'air (7a, 7b, 7c) débouchant dans la buse centrale. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un second évaporateur (5) disposé dans le second circuit d'air (8a, 8b, 8c) distribuant la deuxième partie (1) des buses. 8 - Dispositif selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le second évaporateur (5) est un évaporateur annulaire coaxial avec la couronne de buses périphériques (1), un second ventilateur (13) formant coude dynamique étant disposé dans l'espace interne défini par le second évaporateur (5) et dirigeant l'air du second circuit dans les buses périphériques (1) au travers d'une casserole de distribution (14). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'enceinte (6) est une enceinte de forme générale parallélépipédique se logeant entre le pavillon et le plafond du véhicule, la turbine (3) de gavage étant disposée à distance des buses (1, 10) sur un côté latéral de l'enceinte. - Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que le premier circuit d'air (7a, 7b, 7c) est constitué par une dérivation d'un flux d'air dans l'enceinte par des moyens de cloisonnement (15, 16, 12) de l'enceinte et au travers d'un trou de passage (17) entre un espace supérieur (6a) et un espace inférieur (6b) de l'enceinte (6).