Brevet FR2977834A1 — publié le 20130118

INSTALLATION DE CHAUFFAGE/CLIMATISATION DE VÉHICULE À MOYENS DE PULVÉRISATION DE LIQUIDE ANTIGIVRE POUR EMPÊCHER LE GIVRAGE DE L'ÉCHANGEUR DE CHALEUR L'invention concerne les installations de chauffage/climatisation qui équipent certains véhicules, éventuellement de type automobile, et plus précisément celles qui constituent des pompes à chaleur capables de fonctionner en mode chauffage, ainsi qu'éventuellement en mode réfrigération Zo lorsqu'elles sont réversibles. Comme le sait l'homme de l'art une installation de chauffage/climatisation de véhicule de type pompe à chaleur (éventuellement réversible) comporte au moins : - un compresseur qui est propre à chauffer et pressuriser un fluide 15 frigorigène, - un condenseur qui est propre, en mode chauffage, à contribuer au chauffage d'un air dit intérieur par échange avec le fluide frigorigène issu du compresseur, - un détendeur qui est propre, en mode chauffage, à dépressuriser le fluide 20 frigorigène, - un échangeur qui est propre, en mode chauffage, à réchauffer le fluide frigorigène qui est issu du détendeur par échange avec un air dit extérieur pour alimenter le compresseur. Lorsque la température de l'air extérieur est froide, voire très froide, la 25 température de la surface externe de l'échangeur, qui est chargé du réchauffage du fluide frigorigène, peut devenir inférieure à la température de sublimation et solidification de l'eau qui est contenue dans l'air extérieur (point de congélation), en raison des calories qu'il capture dans l'air extérieur. Il en résulte une formation de givre sur une partie au moins de la surface externe 30 de l'échangeur, notamment sur sa face avant qui reçoit l'air extérieur. On notera que la vitesse est un important accélérateur de formation de givre en présence de basses températures et dans le cas d'une présence de givre antérieure. Ce givrage induit une perte de charge du flux d'air extérieur par rapport à des conditions climatiques normales à iso-vitesse de véhicule et isotempérature extérieure. Par conséquent, plus le givrage est important, plus il induit une baisse de performance de l'installation de chauffage/climatisation (réductions de la puissance thermique et du coefficient de performance (ou COP)). Dans certaines conditions, le givrage peut même entraîner l'arrêt complet du fonctionnement de l'installation de chauffage/climatisation. Plusieurs solutions ont été proposées dans les documents brevet FR 2525330, GB 988874 et US 5,586,448 pour améliorer la situation. Mais aucune d'entre elles ne s'avère réellement satisfaisante du fait qu'elles imposent de modifier fortement l'évaporateur et/ou d'adjoindre à l'évaporateur un dispositif de chauffage électrique additionnel ou un sous-refroidisseur contigu destiné à constituer une source de chaleur propre à réduire la probabilité qu'il givre Il a également été proposé de détecter la formation de givre sur l'évaporateur au moyen d'un capteur dédié et d'utiliser les informations fournies par ce capteur pour mettre en oeuvre une stratégie de dégivrage. L'utilisation d'un capteur dédié additionnel augmente le coût de l'installation de chauffage/ climatisation. En outre, lorsque ce capteur dédié est défaillant il devient impossible de mettre en oeuvre la stratégie de dégivrage. L'invention a donc pour but de proposer une installation de chauffage/ climatisation de véhicule qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients précités. Elle propose plus précisément à cet effet une installation de chauffage/climatisation de véhicule, du type de celle présentée dans l'introduction et comprenant en outre des moyens de pulvérisation, alimentés avec un liquide qui présente une température de sublimation et de solidification strictement inférieure à la température de surface extérieure minimale de son échangeur, et agencés pour pulvériser ce liquide sur une partie au moins d'une surface extérieure de son échangeur lorsque ce dernier fonctionne en mode chauffage. On comprendra que grâce à ces moyens de pulvérisation particuliers, on peut mettre en oeuvre soit une stratégie de pulvérisation préventive destinée à éviter le givrage, avant qu'il ne se produise, soit permettre un dégivrage, notamment lorsqu'un givrage s'est produit lors d'un arrêt du véhicule, éventuellement selon les conditions et/ou le type de liquide antigivre pulvérisé. L'installation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de pulvérisation peuvent comprendre au moins une buse qui est agencée pour pulvériser le liquide antigivre sur une partie au moins d'une face avant de son échangeur qui est traversée par l'air extérieur ; - elle peut comprendre des moyens d'alimentation comportant au moins un circuit d'alimentation connecté aux moyens de pulvérisation, et une pompe agencée pour injecter sur ordre dans le circuit d'alimentation du liquide antigivre stocké dans un réceptacle ; - le réceptacle peut être un réservoir appartenant à un circuit de nettoyage de vitre du véhicule ; - en variante, les moyens d'alimentation peuvent comprendre le réceptacle ; - le réceptacle peut être choisi parmi (au moins) un réservoir dédié, un collecteur agencé pour collecter des condensats produits par l'installation et dans lequel est placé un additif propre à transformer les condensats en ledit liquide antigivre, un collecteur agencé pour collecter le liquide antigivre ayant été pulvérisé sur l'échangeur et tombé de ce dernier par ruissellement, et un collecteur agencé pour collecter des écoulements liquides ayant ruisselés sur le pare-brise du véhicule et dans lequel est placé un additif propre à transformer ces écoulements en ledit liquide antigivre ; o l'additif peut être un produit chimique ou un solide miscible. - lorsqu'elle est en outre agencée pour fonctionner en mode réfrigération et qu'elle comprend un évaporateur dit interne, ses moyens de pulvérisation peuvent être agencés pour pulvériser le liquide antigivre sur cet évaporateur interne et/ou sur le condenseur qui sert alors d'évaporateur en mode réfrigération. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, comprenant une installation de chauffage/climatisation du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un premier exemple de réalisation d'une installation de chauffage/climatisation selon l'invention, et - la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement un second exemple de réalisation d'une installation de chauffage/climatisation selon l'invention. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer une installation de chauffage/ climatisation IC de véhicule V, de type pompe à chaleur (éventuellement réversible). Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de chauffage/climatisation IC fait partie d'un véhicule V de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre ou maritime (ou fluvial) ou encore aéronautique. On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2 une voiture V équipée d'une installation de chauffage/climatisation IC selon l'invention. Une installation de chauffage/climatisation IC, selon l'invention, est destinée à fonctionner en mode chauffage, mais elle pourrait également fonctionner en mode réfrigération. Comme illustré, elle comprend notamment un compresseur CP, un condenseur CD, un détendeur DT et un échangeur EE. Le compresseur CP est chargé de chauffer et de pressuriser un fluide frigorigène qui est issu de l'échangeur EE dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 2). Le condenseur CD est chargé de contribuer au chauffage d'un air dit intérieur (qui provient ici de l'intérieur de l'habitacle du véhicule V) par échange avec le fluide frigorigène qui a été transformé en gaz chaud et pressurisé par le compresseur CP. De préférence, ce condenseur CD est dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène issu du compresseur CP, dans le mode chauffage, de sorte qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide et partiellement refroidi lors de l'échange avec l'air intérieur. Ce dimensionnement est destiné à permettre au condenseur CD de transférer de façon optimale les calories du fluide frigorigène (chaud et pressurisé) qu'il reçoit sur son entrée, de sorte que l'installation IC dispose dans le mode chauffage d'une puissance maximale de chauffage. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, le condenseur CD est de type gaz/air. Il est donc chargé de chauffer l'air intérieur qui le traverse par échange avec le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui circule dans ses conduits ou entre ses plaques empilées. Le détendeur DT est chargé de dépressuriser le fluide frigorigène, sous forme au moins majoritairement liquide qui est issu du condenseur CD, avant qu'il n'alimente l'échangeur EE. Il délivre donc un liquide refroidi et dépressurisé (ou basse pression). L'échangeur EE intervient au moins dans le mode chauffage. Il constitue une pompe à chaleur (éventuellement réversible). Dans le mode chauffage (illustré sur les figures 1 et 2), l'échangeur EE agit en tant qu'évaporateur et est chargé de réchauffer le fluide frigorigène (liquide refroidi et dépressurisé) qui est issu du détendeur DT par échange avec l'air extérieur (froid), matérialisé par la flèche F. En d'autres termes, l'échangeur EE absorbe des calories qui sont contenues dans l'air extérieur qui l'atteint par sa face avant FV (flèche F) puis le traverse. Il délivre alors en sortie un fluide frigorigène, en phase gazeuse et légèrement réchauffé, qui est destiné à alimenter le compresseur CP. On notera que si l'installation fonctionne en mode réfrigération (non illustré), l'échangeur (EE) agit en tant que condenseur et est chargé de refroidir le fluide frigorigène (gaz chaud et pressurisé) qui est issu du compresseur CP par échange avec l'air extérieur (chaud), c'est-à-dire transfert de calories dans l'air extérieur. Il délivre alors en sortie un fluide frigorigène, en phase liquide partiellement refroidi, qui est destiné à alimenter le « condenseur » CD, qui agit cette fois en tant qu'évaporateur, via le détendeur DT. Selon l'invention, l'installation IC comprend également des moyens de pulvérisation MP qui, d'une part, sont alimentés avec un liquide, dit antigivre, qui présente une température de sublimation et de solidification TSS qui est strictement inférieure à une température de surface extérieure minimale TSm de l'échangeur EE, et, d'autre part, sont agencés pour pulvériser ce liquide antigivre sur une partie au moins de la surface extérieure de l'échangeur EE (c'est-à-dire celle qui est léchée par le flux d'air extérieur) lorsque l'échangeur EE fonctionne en mode chauffage. La pulvérisation peut être déclenchée de façon préventive, par exemple lorsque la température de l'air extérieur devient strictement inférieure à une température seuil voisine de quelques degrés centigrades (par exemple 5°C), et/ou en cas de détection d'un givrage de l'échangeur EE, ou bien de façon périodique. Le déclenchement peut être décidé par le calculateur qui gère le chauffage/climatisation au sein du véhicule V, par exemple. Comme illustré sur les figures 1 et 2, les moyens de pulvérisation MP comprennent au moins une buse agencée pour pulvériser le liquide antigivre sur une partie au moins de la face avant FV de l'échangeur EE (laquelle est traversée par l'air extérieur). On notera que plusieurs buses peuvent être utilisées en parallèle, soit au niveau de la face avant FV (mais en plusieurs endroits différents), soit sur la face avant FV et la face arrière (qui est opposée à la face avant FV), voire même dans la zone « interne » de l'échangeur EE qui est située entre ses faces avant FV et arrière. Par exemple, on peut pulvériser au moins 20% de la surface de la face avant FV. A titre d'exemple, les buses des moyens de pulvérisation MP peuvent être similaires à celles (BP) qui sont utilisées pour la pulvérisation de liquide de nettoyage sur le pare-brise PB du véhicule V et qui font partie du circuit de nettoyage de vitre (ou lave-glace) du véhicule V. Il est rappelé que ce dernier circuit de nettoyage (ou lave-glace) comprend également un réservoir R1 stockant du liquide de nettoyage et une pompe P1 qui est chargée de prélever du liquide de nettoyage dans le réservoir R1 pour le transmettre sous pression aux buses BP, qui sont généralement situées au voisinage de la base du pare-brise PB. Egalement comme illustré sur les figures 1 et 2, l'installation IC peut comprendre des moyens d'alimentation MA qui comporte au moins un circuit d'alimentation CA connecté aux moyens de pulvérisation MP, et une pompe P2 qui est agencée pour injecter sur ordre dans le circuit d'alimentation CA du liquide antigivre qui est stocké dans un réceptacle R1 ou R2 (selon le mode de réalisation choisi). On entend ici par « circuit d'alimentation » un ou plusieurs conduits, éventuellement subdivisé(s) en plusieurs sous-conduits lorsque plusieurs buses MP doivent être alimentées. On notera que dans le premier exemple illustré sur la figure 1, les moyens d'alimentation MA comprennent le réceptacle R2 qui stocke le liquide antigivre. Un tel réceptacle R2 peut être, par exemple : - un réservoir qui est dédié exclusivement à la fonction de dégivrage (ou antigivre) et qui contient le liquide antigivre (comme par exemple un liquide antigel similaire à celui utilisé dans le circuit de nettoyage de vitre (ou lave-glace) comme illustré non limitativement sur la figure 1). Par exemple, on peut utiliser un liquide antigel tel que l'éthylène glycol, le glycérol, le méthanol, l'isopropanol ou un mélange de tels liquides, ou - un collecteur qui est agencé pour collecter les condensats qui sont produits par l'installation IC et dans lequel est placé un additif propre à transformer ces condensats collectés en liquide antigivre, ou - un collecteur qui est placé sous l'échangeur EE et agencé pour collecter le liquide antigivre qui a été pulvérisé sur lui et qui est tombé de ce dernier (EE) par ruissellement, ou encore - un collecteur qui est agencé pour collecter des écoulements liquides qui ont ruisselés sur le pare-brise PB du véhicule V et dans lequel est placé un additif propre à transformer ces écoulements en liquide antigivre. L'additif précité peut être, par exemple, un produit chimique, comme par exemple l'éthylène glycol, le glycérol, le méthanol, l'isopropanol ou un mélange de produits précités, ou bien un solide miscible, comme par exemple un sel. Dans le second exemple illustré sur la figure 2, le réceptacle R1 qui stocke le liquide antigivre est le réservoir qui appartient au circuit de nettoyage de vitre (ou lave-glace) du véhicule V. Dans ce cas, la pompe P2 des moyens d'alimentation MA est couplée au réservoir R1 et le liquide antigivre est le liquide antigel qui est utilisé dans le circuit de nettoyage de vitre (ou lave-glace). On notera que dans une variante de réalisation la pompe P2 et la pompe P1 pourraient être confondues, et dans ce cas il est avantageux que la pompe P1 comporte deux sorties dédiées respectivement aux buses de pare-brise BP et aux buses antigivre MP et dont les accès sont contrôlés par un volet motorisé à au moins deux positions de manière à alimenter soit les 15 buses de pare-brise BP soit les buses antigivre MP. On notera également que si l'installation IC fonctionne également en mode réfrigération et qu'elle comprend un évaporateur dit interne (par opposition avec l'échangeur EE qui est dit externe du fait qu'il est traversé par l'air extérieur), les moyens de pulvérisation MP peuvent être également 20 agencés pour pulvériser du liquide antigivre sur cet évaporateur interne et/ou sur le condenseur CD (qui sert alors d'évaporateur en mode réfrigération) afin de favoriser la condensation. Il suffit pour ce faire de compléter les moyens de pulvérisation MP décrits dans les exemples précédents, en référence aux figures 1 et 2, en leur adjoignant, au voisinage immédiat de l'évaporateur 25 interne et/ou du condenseur CD, des buses de pulvérisation couplées au circuit d'alimentation CA. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation d'installation de chauffage/climatisation de véhicule, et de véhicule décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager 30 l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Installation de chauffage/climatisation (IC) de véhicule (V) comprenant i) un compresseur (CP) propre à chauffer et pressuriser un fluide frigorigène, ii) un condenseur (CD) propre, en mode chauffage, à chauffer un air dit intérieur par échange avec ledit fluide frigorigène issu dudit compresseur (CP), iii) un détendeur (DT) propre, en mode chauffage, à dépressuriser ledit fluide frigorigène, et iv) un échangeur (EE) propre, en mode chauffage, à réchauffer ledit fluide frigorigène issu dudit détendeur (DT) par échange avec un air dit extérieur pour alimenter ledit compresseur (CP), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de pulvérisation (MP) alimentés avec un liquide présentant une température de sublimation et de solidification strictement inférieure à une température de surface extérieure minimale dudit échangeur (EE) et agencés pour pulvériser ledit liquide sur une partie au moins d'une surface extérieure dudit échangeur (EE) lorsque ce dernier (EE) fonctionne en mode chauffage. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de pulvérisation (MP) comprennent au moins une buse agencée pour pulvériser ledit liquide sur une partie au moins d'une face avant (FV) dudit échangeur (EE) qui est traversée par ledit air extérieur. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'alimentation (MA) comportant au moins un circuit d'alimentation (CA) connecté auxdits moyens de pulvérisation (MP), et une pompe (P2) agencée pour injecter sur ordre dans ledit circuit d'alimentation (CA) du liquide stocké dans un réceptacle (R1 ; R2). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit réceptacle (R1) est un réservoir appartenant à un circuit de nettoyage de vitre dudit véhicule (V). 5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens d'alimentation (MA) comprennent ledit réceptacle (R2). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit réceptacle (R2) est choisi dans un groupe comprenant au moins un réservoirdédié, un collecteur agencé pour collecter des condensats produits par ladite installation (IC) et dans lequel est placé un additif propre à transformer lesdits condensats en ledit liquide, un collecteur agencé pour collecter ledit liquide ayant été pulvérisé sur ledit échangeur (EE) et tombé de ce dernier par ruissellement, et un collecteur agencé pour collecter des écoulements liquides ayant ruisselés sur un pare-brise dudit véhicule (V) et dans lequel est placé un additif propre à transformer lesdits écoulements en ledit liquide. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit additif est choisi dans un groupe comprenant au moins un produit chimique et un solide miscible. 8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, lorsqu'elle est en outre agencée pour fonctionner en mode réfrigération et qu'elle comprend un évaporateur dit interne, lesdits moyens de pulvérisation (MP) sont agencés pour pulvériser ledit liquide sur ledit évaporateur interne et/ou sur ledit condenseur (CD) qui sert alors d'évaporateur en mode réfrigération. 9. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une installation de chauffage/climatisation (IC) selon l'une des revendications précédentes.