Brevet FR2920111A1 — publié le 20090227

Installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation apte à être montée sur un châssis d'un véhicule automobile. Domaine technique de l'invention. La présente invention est du domaine des installations de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation destinées à équiper un véhicule automobile. Elle a pour objet une installation d'une boucle de climatisation apte à être montée sur un châssis du véhicule. 10 Etat de la technique. Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation pour réchauffer et/ou refroidir un flux d'air 15 préalablement à la distribution de celui-ci à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. A cette fin, l'installation comprend une boucle de climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant. Ce dernier est susceptible d'être soit un fluide sous-critique, tel qu'un hydrocarbure ou un hydrofluorocarbone, en particulier 1,1,1,2 Tétrafluoroéthane (R134a), soit un fluide supercritique, tel qu'un composé 20 organique, en particulier le dioxyde de carbone (R744). Le fluide réfrigérant subit un cycle thermodynamique à partir de sa circulation successive à travers divers éléments de la boucle de climatisation. Les éléments sont notamment au moins un compresseur, un condenseur ou un refroidisseur de 25 gaz, un évaporateur, un échangeur de chaleur interne et un organe de détente, tel qu'une vanne de détente thermostatique ou analogue. L'intégration d'un condenseur ou d"un refroidisseur de gaz est en fonction de la nature du réfrigérant. Ainsi, on utilisera de préférence un condenseur pour un fluide sous critique et un refroidisseur de gaz dans le cas d'un fluide super critique. 30 Les éléments sont reliés entre eux par l'intermédiaire de canalisations véhiculant le fluide réfrigérant. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circule depuis le5 compresseur, selon le sens de circulation du fluide et d'ans l'ordre suivant, vers le condenseur ou le refroidisseur de gaz, puis vers une première entrée de l'échangeur de chaleur interne. Il gagne alors l'organe de détente, puis l'évaporateur. Enfin, il entre par une deuxième entrée de l'échangeur de chaleur interne avant de retourner au compresseur. Un échangeur de chaleur interne est notamment un échangeur de chaleur tubulaire. Selon un exemple de réalisation, il est principalement constitué d'une pluralité de plaques empilées parallèlement les unes sur les autres selon un plan général d'extension de l'échangeur. Les boucles de climatisation connues méritent d'être améliorées du point de vue de leur puissance frigorifique, c'est-à-dire leur aptitude à refroidir le plus possible et le plus rapidement possible le flux d'air préalablement à sa distribution à l'intérieur de l'habitacle, mais aussi du point de vue de leur performance énergétique, c'est-à-dire le rendement énergétique qu'elles présentent au regard de leur consommation énergétique. Une telle amélioration doit néanmoins prendre en compte un encombrement de la boucle de climatisation qui est souhaité le plus réduit possible. En effet, il est courant de placer les éléments de la boucle de climatisation à l'intérieur d'un compartiment moteur localisé sous le capot du véhicule. Le compartiment moteur est un espace du véhicule séparé de l'habitacle par l'intermédiaire d'un tablier ou paroi pare-feu destiné(e) à isoler l'habitacle des nuisances ou perturbations sonores et/ou thermiques se trouvant à l'intérieur du compartiment moteur. Le compartiment moteur logeant des organes essentiels à la motorisation du véhicule, l'espace disponible pour les éléments de la boucle de climatisation est restreint. Une telle amélioration doit aussi prendre en compte une adaptabilité et une modularité de la boucle de climatisation que l'on souhaite les plus importantes possibles pour permettre l'installation d'une même boucle de climatisation à l'intérieur de compartiments moteur d'une gamme variée de véhicules. En d'autres termes, les éléments et les canalisations d'une boucle de climatisation sont souhaités les plus adaptables possible à des configurations variées du compartiment moteur et/ou des organes logés dans celui-ci. Plus particulièrement, il est souhaité une boucle de climatisation qui comportent des canalisations dont l'agencement soit sensiblement identique ou tout au moins aisément adaptable à la configuration d'un compartiment moteur de divers véhicules. Il en ressort finalement que les éléments de la boucle de climatisation sont rapportés à l'intérieur du véhicule et sont assemblés entre eux à partir de la mise en oeuvre d'une installation qui mérite d'être améliorée, conférant néanmoins à la boucle de climatisation une puissance frigorifique et une performance énergétique satisfaisantes, sans pour autant augmenter son encombrement et nécessiter des adaptations conséquentes de l'agencement de la boucle pour son implantation à l'intérieur d'un véhicule présentant un agencement relativement quelconque des organes qu'il comporte. Objet de l'invention. Le but de la présente invention est de proposer une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant divers d'éléments d'une boucle de climatisation. L'installation est apte à être montée sur un châssis d'un véhicule automobile. Selon la présente invention, l'installation permet de rapporter aisément les éléments sur le châssis et d'assembler rapidement les différents éléments entre eux. Une telle installation n'affecte pas par ailleurs la puissance frigorifique et la performance énergétique de la boucle de climatisation, tout en permettant de réduire son encombrement et en autorisant une implantation à l'intérieur d'un véhicule dont les organes qu'il comporte sont agencés d'une manière relativement quelconque. L'installation de la présente invention est une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation apte à être montée sur un châssis d'un véhicule automobile comportant un compartiment moteur et un habitacle. L'installation comprend une boucle de climatisation avec au moins un compresseur, un condenseur ou un refroidisseur de gaz, un évaporateur, un échangeur de chaleur interne et un organe de détente. Le châssis comprend un tablier séparant le compartiment moteur et l'habitacle du véhicule. Selon la présente invention, l'installation comporte des moyens de maintien de l'échangeur de chaleur interne à l'intérieur du compartiment moteur selon un premier plan général d'extension qui forme avec un deuxième plan général 10 d'extension du tablier un angle compris entre 0 et 30 . Ces agencements sont tels que l'encombrement généré par la boucle de climatisation est réduit au maximum en mettant à profit un espace situé à proximité du tablier pour recevoir l'échangeur de chaleur interne. Ce dernier 15 s'étend selon le premier plan général d'extension qui est avantageusement faiblement incliné par rapport au deuxième plan d'extension général du tablier. II en résulte à la fois une minimisation de l'encombrement généré par la boucle de climatisation et une aisance pour les opérations de montage et de démontage dudit échangeur. 20 L'angle formé entre les premier et deuxième plans généraux d'extension est avantageusement compris entre 0 et 15 . Ces dispositions permettent l'obtention du meilleur compromis entre la minimisation de l'encombrement et une facilité satisfaisante de montage et de démontage dudit échangeur. Alternativement, les premier et deuxième plans généraux d'extension sont préférentiellement parallèles. II en résulte une optimisation de l'encombrement de la boucle de climatisation. 30 L'installation comporte avantageusement des moyens de fixation de l'organe de détente de part et d'autre du tablier. 25 Ainsi, l'ensemble cle ces dispositions permet de disposer l'organe de détente au moins partiellement à l'intérieur d'un espace résiduel ménagé entre le tablier et l'échangeur de chaleur interne pour minimiser encore l'encombrement généré par la boucle de climatisation. L'installation comporte préférentiellement des moyens d'immobilisation de l'évaporateur à l'intérieur de l'habitacle. Ces dispositions visent encore à diminuer l'encombrement de la boucle de 10 climatisation à l'intérieur du compartiment moteur en privilégiant l'implantation de l'évaporateur à l'intérieur de l'habitacle, c'est-à-dire de l'autre côté du tablier par rapport à l'échangeur de chaleur interne. Elles permettent d'améliorer la puissance frigorifique et la performance énergétique de la boucle de climatisation en facilitant le refroidissement d'un flux d'air à délivrer à l'intérieur de l'habitacle à 15 partir de son éloignement des organes du véhicule et/ou de l'installation susceptibles de délivrer de la chaleur. L'installation comporte avantageusement des premiers moyens de raccordement de l'échangeur de chaleur interne avec l'organe de détente et des deuxièmes 20 moyens de raccordement entre d'une part l'échangeur de chaleur interne et d'autre part le condenseur ou le refroidisseur de gaz et le compresseur. Selon une première variante de réalisation, les premiers et deuxièmes moyens de raccordement sont orientés selon des première et deuxième directions 25 respectives qui sont parallèles. De préférence, les première et deuxième directions sont orthogonales au premier plan d'extension général. 30 Selon une deuxième variante de réalisation, les premiers et deuxièmes moyens de raccordement sont orientés selon des première et deuxième directions respectives qui sont concourantes.5 Les premiers et deuxièmes moyens de raccordement sont préférentiellement orientés selon des première et deuxième directions respectives qui sont orthogonales. Les premiers et deuxièmes moyens de raccordement sont avantageusement rapportés sur l'échangeur de chaleur interne à deux faces respectives opposées de ce dernier. 10 Description des figures. La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lecture de la description qui va être faite de variantes de réalisation en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : 15 La figure 1 est une illustration schématique d'une installation apte à être montée sur un châssis d'un véhicule automobile, La figure 2 est une illustration schématique d'une boucle de climatisation comprenant un échangeur de chaleur interne, Les figures 3 et 4 sont respectivement une vue de dessus et une vue de 20 face d'un tablier du véhicule sur lequel est rapporté un élément de la boucle de climatisation représentée en figure 2, Les figures 5 et 6 sont des vues de dessus d'un échangeur de chaleur interne intégré à la boucle de climatisation illustrée en figure 2 selon deux variantes respectives de réalisation. 25 Dans l'ensemble de la description qui va être faite, les exemples de réalisation intègrent un refroidisseur de gaz. Toutefois, ce composant peut être substitué par un condenseur. Ces agencements alternatifs font partie intégrante de la présente invention. L'intégration d'un condenseur ou d'un refroidisseur de gaz est en 30 fonction de la nature du réfrigérant. Ainsi, on utilisera de préférence un condenseur pour un fluide sous critique et un refroidisseur de gaz dans le cas d'un fluide super critique.5 Sur la figure 1, un véhicule automobile 1 est équipé d'une installation 2 de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation apte à produire un flux d'air 6 à température souhaité dans un habitacle 3 du véhicule 1. L'habitacle 3 est un premier volume interne du véhicule 1 à l'intérieur duquel un utilisateur est susceptible de prendre place. Le véhicule 1 comporte un deuxième volume interne à l'intérieur duquel sont notamment logés des organes essentiels à la motorisation du véhicule 1, tels qu'un moteur thermique par exemple. Ce deuxième volume interne constitue un compartiment moteur 4. Le compartiment moteur 4 et l'habitacle 3 du véhicule 1 sont séparés l'un de l'autre par un tablier 5 qui procure une isolation phonique et thermique pour l'utilisateur au regard d'éventuels nuisances phoniques et thermiques générées à l'intérieur du compartiment moteur 4. Le tablier 5 est constitué d'une cloison globalement plane s'étendant entre le compartiment moteur 4 et l'habitacle 3 du véhicule 1. Pour refroidir le flux d'air 6 destiné à être délivré par l'installation 2 à l'intérieur de l'habitacle 3, l'installation 2 comporte une boucle de climatisation 7, telle que celle représentée sur la figure 2. La boucle de climatisation 7 comprend une pluralité d'éléments dont au moins un compresseur 9, un condenseur 10 ou un refroidisseur de gaz 10, un évaporateur 11, un échangeur de chaleur interne 12 et un organe de détente 13, tel qu'une vanne de détente thermostatique ou analogue. L'échangeur de chaleur interne 12 est notamment un échangeur tubulaire de conformation parallélépipédique s'étendant selon un premier plan général d'extension 14. De façon préférentielle, la cloison du tablier 5 se prolonge toute la largeur du véhicule afin de constituer une séparation étanche entre les premier et deuxième volumes internes du véhicule 1 et s'étend selon un deuxième plan général d'extension 20. La boucle de climatisation 7 est susceptible de comporter d'autres éléments tels qu'une bouteille associée au refroidisseur de gaz et/ou un accumulateur associé à l'évaporateur. Un fluide réfrigérant circule à l'intérieur de la boucle de climatisation 7 depuis le compresseur 9 vers le condenseur ou refroidisseur de gaz 10, puis vers une première entrée 15' de l'échangeur de chaleur interne 12. Le fluide réfrigérant parcourt l'échangeur de chaleur interne 12 et gagne l'organe de détente 13 depuis une première sortie 16' de l'échangeur de chaleur interne 12. II entre dans l'évaporateur 11. Il pénètre alors par une deuxième entrée 15" dans l'échangeur de chaleur interne 12 pour retourner finalement au compresseur 9 à partir d'une deuxième sortie 16" de l'échangeur de chaleur interne 12. Les éléments de la boucle de climatisation 7 sont rapportés sur un châssis 17 du véhicule 1 à partir de la mise en oeuvre de l'installation 2. Les dispositifs de rnontage connus de l'art antérieur méritent d'être améliorés non seulement au regard de l'encombrement global qu'il génère, mais aussi au regard d'une modularité d"assemblage des éléments sur le châssis 17 qui est susceptible d'être de conformation différente selon les modèle de véhicules, tout en préservant une puissance frigorifique et une performance énergétique de la boucle de climatisation 7, sans pour autant rendre le montage des éléments de la boucle de climatisation 7 sur le châssis 17 complexes et faciliter les opérations de maintenance. Selon la présente invention, l'installation 2 comporte des moyens de maintien 19 de l'échangeur de chaleur interne 12 selon une position privilégiée dans laquelle le premier plan général d'extension 14 de l'échangeur de chaleur interne 12 et le deuxième plan général d'extension 20 du tablier 5 forme un angle 21. L'angle 21 est préférentiellement compris entre 0 et 30 . De façon particulièrement avantageuse, l'angle 21 est compris entre 0 et 15 . Selon une variante de réalisation, l'angle 21 est sensiblement égal à 0 . Dans ce dernier cas, le premier plan général d'extension 14 et le deuxième plan général d'extension 20 sont parallèles. Les moyens de maintien 19 sont par exemple constitués d'attaches qui relient l'échangeur de chaleur interne 12 au tablier 5. Les moyens de maintien 19 sont fixés au tablier 5 et à l'échangeur de chaleur interne 12 afin de le maintenir selon la position privilégiée décrite précédemment. Les moyens de maintien 19 sont aussi susceptibles d'être agencés en un tiroir de réception de l'échangeur de chaleur interne 12. Le tiroir est orienté de manière à maintenir l'échangeur de chaleur interne 12 selon la position privilégiée décrite précédemment. Finalement, les moyens de maintien 19 sont constitués de moyens de nature relativement quelconque qui sont aptes à garder l'échangeur de chaleur interne 12 dans la position privilégiée décrite précédemment. Selon une alternative de réalisation, l'installation 2 comporte également des moyens d'immobilisation 22 de l'évaporateur 11 à l'intérieur de l'habitacle 3. Les moyens d'immobilisation 22 de l'évaporateur 11 sont susceptibles d'être des moyens semblables aux moyens de maintien 19 de l'échangeur de chaleur interne 12. Selon un autre mode de réalisation, en se reportant également sur les figures 3 et 4, l'installation 2 comporte également des moyens de fixation 23 de l'organe de détente 13 de part et d'autre du tablier 5, de telle sorte qu'une première fraction 24 de l'organe de détente 13 soit placée à l'intérieur de l'habitacle 3 et qu'une deuxième fraction 25 de l'organe de détente 13 soit placée à l'intérieur du compartiment moteur 4. De tels moyens de fixation 23 sont constitués, notamment, par un emboîtement de l'organe de détente 13 à l'intérieur d'un orifice 26 ménagé à travers le tablier 5. Eventuellement, les moyens de fixation 23 sont complétés de moyens d'immobilisation semblables aux attaches décrites précédemment. Accessoirement les moyens de fixation 23 sont associés à un joint d'étanchéité 27 ménagé à la périphérie de l'organe de détente 13. Le joint d'étanchéité 27 permet de ne pas affecter l'isolation phonique et thermique entre le compartiment moteur 4 et l'habitacle 3. Sur les figures 5 et 6, l'installation 2 comporte des premiers moyens de raccordement 28 cle l'échangeur de chaleur interne 12 avec l'organe de détente 13 et des deuxièmes moyens de raccordement 29 entre l'échangeur thermique 12 et le condenseur ou le refroidisseur de gaz 10 et le compresseur 9. Les premiers moyens de raccordement 28 comprennent par exemple un connecteur mâle 30 tandis que les deuxièmes moyens de raccordement 29 comprennent par exemple un connecteur femelle 31. Les connecteurs mâle 30 et femelle 31 sont rapportés sur l'échangeur de chaleur interne 12 à deux faces respectives opposées 32 et 33 de l'échangeur de chaleur interne 12. Les premiers moyens de raccordement 28 sont orientés selon une première direction 34 qui est orthogonale au premier plan général d'extension 14 de l'échangeur de chaleur interne 12. Alternativement et tel que représenté sur la figure 5, les deuxièmes moyens de raccordement 29 sont orientés selon une deuxième direction 35 qui est également orthogonale au premier plan général d'extension 14 de l'échangeur de chaleur interne 12. Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 6, les deuxièmes moyens de raccordement 29 sont orientés selon une deuxième direction 35 qui est parallèle au premier plan général d'extension 14 de l'échangeur de chaleur interne 12. L'objet de la présente invention telle que décrit en relation avec les différents exemples détaillés précédemment est de réaliser une installation conférant à la boucle de climatisation une puissance frigorifique et une performance énergétique satisfaisantes, sans pour autant augmenter son encombrement et nécessiter des adaptations conséquentes de l'agencement de la boucle pour son implantation à l'intérieur d'un véhicule présentant un agencement relativement quelconque des organes qui y sont intégrés . La présente invention trouve une application particulière dans les installations de chauffage, ventilation et/ou climatisation et en particulier dans le domaine des équipements des véhicules automobiles. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple et englobe d'autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre des revendications et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment. Revendications 1.- Installation (2) de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation apte à être montée sur un châssis (17) d'un véhicule automobile (1) comportant un compartiment moteur (4) et un habitacle (3), l'installation (2) comprenant une boucle de climatisation (7) avec au moins un compresseur (9), un condenseur ou refroidisseur de gaz (10), un évaporateur (11), un échangeur de chaleur interne (12) et un organe de détente (13), le châssis (17) comprenant un tablier (5) séparant le compartiment moteur (4) et de l'habitacle (3) du véhicule (1), caractérisé en ce que l'installation (2) comporte des moyens de maintien (19) de l'échangeur de chaleur interne (12) à l'intérieur du compartiment moteur (4) selon un premier plan général d'extension (14) qui forme avec un deuxième plan général d'extension (20) du tablier (5) un angle (21) compris entre 0 et 30 . 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (21) formé entre les premier (14) et deuxième (20) plans généraux d'extension est compris entre 0 et 15 . 3.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier (14) et deuxième (20) plans généraux d'extension sont parallèles. 25 4.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de fixation (23) de l'organe de détente (13) de part et d'autre du tablier (5). 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens d'immobilisation (22) de l'évaporateur (11) à l'intérieur de l'habitacle (3). 1220 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte des premiers moyens de raccordement (28) de l'échangeur de chaleur interne (12) avec l'organe de détente (13) et des deuxièmes moyens de raccordement (29) entre l'échangeur de chaleur interne (12) et le condenseur ou refroidisseur de gaz (10) et le compresseur (9). 7.- Installation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premiers (28) et deuxièmes (29) moyens de raccordement sont orientés selon des première (34) et deuxième (35) directions respectives qui sont parallèles. 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que les première (34) et deuxième (35) directions sont orthogonales au premier plan d'extension général (14). 9.- Installation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premiers (28) et deuxièmes (29) moyens de raccordement sont orientés selon des première (34) et deuxième (35) directions respectives qui sont concourantes. 20 10.- Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce que les premiers (28) et deuxièmes (29) moyens de raccordement sont orientés selon des première (34) et deuxième (35) directions respectives qui sont orthogonales. 11.- Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en 25 ce que les premiers (28) et deuxièmes (29) moyens de raccordement sont rapportés sur l'échangeur de chaleur interne (12) à deux faces respectives opposées (32,33) de ce dernier (12).15