Brevet FR3003808A1 — publié le 20141003

Groupe de climatisation compact avec récupération des condensats pour le rafraîchissement d'une enceinte La présente invention concerne d'une manière générale un groupe de climatisation d'une enceinte tel qu'un habitacle de véhicule notamment de véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un groupe de climatisation d'un habitacle de véhicule automobile utilisant des condensats pour rafraîchir l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle. Généralement, dans des groupes de climatisation de véhicule automobile, un fluide caloporteur est d'abord comprimé, ensuite dirigé vers un détendeur qui donne directement dans un évaporateur où le fluide s'évapore alors en absorbant des calories. Dans l'ensemble de l'évaporateur, y compris sur sa surface extérieure, se forment des condensats extraits de l'air ambiant. Ces condensats froids consistent essentiellement en eau et en quelques éléments qui se trouvent dans l'air ambiant. La demande de brevet FR2944481 divulgue un groupe de climatisation de véhicule automobile comprenant un évaporateur, un rafraîchisseur d'air et un bac de récupération des condensats qui se forment sur l'évaporateur dans lequel une canalisation achemine les condensats du bac de récupération vers un rafraîchisseur d'air. Cette solution est relativement encombrante et difficilement intégrable dans un groupe de climatisation de véhicule automobile dont la compacité est recherchée. Un but de la présente invention est de proposer une solution compacte de groupe de climatisation comportant une source d'humidification de l'air d'une enceinte par nébulisation, intégrée dans le carter du groupe de climatisation. Un autre but est de fournir une solution de stérilisation des condensats avant nébulisation également intégrée dans le carter du groupe de climatisation. A cet effet la présente invention a pour objet un groupe de climatisation d'une enceinte comprenant un corps creux définissant un carter à l'intérieur duquel sont logés un générateur d'air pulsé, une unité d'évaporation, une unité de chauffage et un réservoir de récupération des condensats qui se forment sur l'unité d'évaporation. Le groupe de climatisation selon l'invention est caractérisé en ce que l'unité de chauffage et l'unité d'évaporation sont disposées, au-dessus du réservoir à condensats, en regard l'une de l'autre, et de part et d'autre de l'axe médian du carter ; axe passant sensiblement par le milieu du réservoir à condensats, et en ce qu'une unité de nébulisation est disposée dans le réservoir à condensats sur ou, au voisinage, du fond du carter, apte à transformer une partie des condensats en vapeur d'eau pour l'humification de l'enceinte. Selon une autre caractéristique, le groupe de climatisation comporte une première chambre d'entrée d'air comprenant le générateur d'air pulsé et une unité d'évaporation disposée en sortie de ladite première chambre, en amont du générateur d'air pulsé ; l'unité d'évaporation étant inclinée par rapport à l'axe médian du carter de manière à laisser s'écouler les condensats par gravité dans le réservoir à condensats, dans une deuxième chambre définie par le fond du carter, via un espace de communication délimité latéralement par l'unité d'évaporation et la paroi extérieure du carter, et une troisième chambre délimitée par l'unité d'évaporation et l'unité de chauffage ; ladite troisième chambre communiquant avec la deuxième chambre contenant les condensats. Selon une autre caractéristique, l'unité de chauffage est inclinée par rapport à l'axe médian du carter. Selon une autre caractéristique, l'unité de chauffage est inclinée par rapport à l'axe médian du carter selon un angle plus grand que celui formé par l'unité d'évaporation par rapport à l'axe médian. Selon une autre caractéristique, le réservoir à condensats correspond au fond du carter, et l'unité de nébulisation repose sur le fond du carter. Selon une autre caractéristique, un filtre à particules est disposé sous l'unité d'évaporation et dans la continuité de l'unité d'évaporation, en fermant l'espace de communication entre la première chambre et la deuxième chambre. Selon une autre caractéristique, le groupe de climatisation comporte une unité de commande apte à commander l'unité de nébulisation en fonction des conditions extérieures, et/ou du degré d'humidité à l'intérieur de l'enceinte et/ou d'une demande de puissance frigorifique déterminée. Selon une autre caractéristique, le réservoir de condensats est équipé d'une vanne de purge pour rejeter tout ou partie des condensats vers l'extérieur du groupe de climatisation. Selon une autre caractéristique, le groupe de climatisation comporte, en outre, une unité de stérilisation disposée dans le réservoir à condensats. Selon une autre caractéristique, l'enceinte est un habitacle de véhicule automobile. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, mais de façon non limitative au regard de la figure unique annexée qui montre un schéma de principe du fonctionnement du groupe de climatisation, selon une coupe transversale, d'un mode de réalisation de l'invention, appliqué à un véhicule automobile. Sur la figure, des flèches symbolisent la circulation du flux d'air à l'intérieur du groupe de climatisation. Comme on le voit sur la figure, le groupe de climatisation ou climatiseur 1 selon l'invention comprend, à l'exception des éléments non représentés tel qu'un compresseur, un radiateur, un ventilateur, etc., un corps creux, définissant un carter 2, étanche à l'air et à l'eau, s'étendant suivant une direction sensiblement verticale dans un plan vertical PV. Le carter 2 est muni d'un conduit d'entrée d'air 3, disposé dans la partie supérieure gauche du carter 2, en référence à la figure, et apte à acheminer l'air prélevé à l'extérieur du véhicule dans le carter 2. Le conduit d'entrée d'air 3 comporte une bouche d'entrée d'air 4 apte à coopérer avec l'auvent de pare-brise APB. Le carter 2 est muni, d'autre part, d'un conduit de sortie d'air 5, disposé dans la partie supérieure droite du carter 2, en référence à la figure, et apte à conduire l'air ayant traversé le carter 2 jusqu' à l'habitacle H du véhicule via une bouche de sortie d'air 6. Les conduits, respectivement d'entrée 3 et de sortie d'air 5, s'étendent d'abord de manière adjacente, à partir du carter 2, dans sa partie supérieure, et s'écartent ensuite progressivement pour rejoindre respectivement l'auvent de pare-brise APB, pour le conduit d'entrée d'air 3, et l'habitacle H, pour le conduit de sortie d'air 5. Le carter 2 comporte, dans une première chambre 7, dite d'entrée d'air, située dans sa partie supérieure, un générateur d'air pulsé 8, sensiblement aligné sur la partie adjacente des deux conduits d'air 3 et 5. Le raccordement du conduit d'entrée d'air 3 avec la première chambre 7 définit un col de cygne par lequel entre l'air qui est aspiré et accéléré par le générateur d'air pulsé 8. Le carter 2 comporte ensuite une unité d'évaporation 9, de forme générale parallélépipédique rectangle, fermant partiellement la sortie de la première chambre 7 et disposée sous le générateur d'air pulsé 8 en étant orientée de manière sensiblement inclinée par rapport à l'axe médian ZZ' appartenant au plan vertical PV. La grande face extérieure de l'unité d'évaporation 9, recevant le flux d'air, génère des condensats à partir de l'air ambiant (effet de « plaque froide »), ces condensats étant composés essentiellement d'eau froide. Cette eau froide, par gravité, s'écoule le long de la grande face inclinée de l'unité d'évaporation 9 et est ensuite récupérée dans une deuxième chambre 10 du carter 2 communiquant avec la partie inférieure de la première chambre 7. Cette deuxième chambre 10 est formée par la partie inférieure, ou fond, du carter 2 qui fait alors office de bac ou réservoir à condensats 11. La deuxième chambre 10 du carter 2, communique avec une troisième chambre 12 située au-dessus d'elle. La troisième chambre 12 est délimitée d'une part, par la face de l'unité d'évaporation 9, opposée à celle générant les condensats 11 et, d'autre part, par une unité de chauffage 13 de forme générale parallélépipédique rectangle. L'unité de chauffage 13 et l'unité d'évaporation 9 sont disposées, au-dessus du réservoir 10 à condensats 11, en regard l'une de l'autre, et de part et d'autre de l'axe médian ZZ'. L'unité de chauffage 13 est disposée à proximité de l'unité d'évaporation 9 en étant également inclinée par rapport à l'axe médian ZZ' du carter 2 mais selon un angle plus grand que celui formé par l'unité d'évaporation 9 par rapport à ce même axe médian ZZ'. L'axe médian ZZ' passe sensiblement par le milieu de la deuxième chambre ou fond 10 du carter 2, servant de réservoir aux condensats 11. Une quatrième chambre 14 s'étend ensuite de l'autre côté de l'unité de chauffage 13 vers la partie supérieure du carter 2, via le conduit de sortie 5, quasiment sans discontinuité de telle sorte que la quatrième chambre 14 et le conduit de sortie 5 peuvent être confondus. L'agencement particulier des différentes chambres 7, 10, 12 et 14 entre elles et celui du générateur d'air pulsé 8 et des unités d'évaporation 9 et de chauffage 13 à l'intérieur du carter 2, participe à la compacité et l'efficacité du groupe de climatisation 1. La majeure partie de l'air provenant de l'extérieur par la première chambre 7, traverse l'unité d'évaporation 9 et après s'être refroidie, traverse la troisième chambre 12 pour y être réchauffée par l'unité de chauffage 13. Le coude formé par le fond du carter 2 impose une circulation d'air du bas vers le haut du carter 2 en venant lécher la deuxième chambre 10 au passage. Une plus faible partie de l'air, provenant de la première chambre 7, passe par un espace de communication 15 entre la première chambre 7 et la deuxième chambre 10. Cet espace 15, délimité d'un côté par l'extrémité inférieure de l'unité d'évaporation 9 et de l'autre, par la paroi extérieure du carter 2, est fermé par un filtre à particules 16. Ce filtre 16 a pour but d'éliminer les impuretés et autres objets étrangers pouvant être amenés de l'extérieur. Les condensats 11, issus du contact de l'air extérieur avec la surface de l'unité d'évaporation 9, peuvent être porteurs de nombreuses bactéries non filtrées par le filtre à particules 16 et ces bactéries peuvent stagner dans le réservoir 10 et être à l'origine de mauvaises odeurs dans l'habitacle H. Pour éviter cela, une ou plusieurs unités de stérilisation à base de lampe UV, ioniseur ou autre, sont disposées dans le réservoir 10 dont au moins une 17 est disposée de préférence sensiblement en-dessous du filtre à particules 16. Un capteur de niveau des condensats 18 est disposé dans le réservoir 10 pour mesurer le niveau des condensats 11 et activer l'unité de stérilisation 17 quand un niveau maximum de condensats 11 est atteint dans le réservoir 10. Ce même capteur 18, ou un autre du même type, peuvent activer l'ouverture d'une vanne de vidange 19 disposée dans le fond du réservoir 10 pour rejeter tout ou partie des condensats 11 vers l'extérieur du groupe de climatisation 1. La réserve de condensats 11 est avantageusement exploitée pour fournir une prestation supplémentaire de rafraîchissement de l'habitacle H directement à partir du groupe de climatisation 1 sans adjonction d'eau supplémentaire qui est donc auto-suffisant. A cet effet, une unité de nébulisation 20 est disposée dans le réservoir 10 de condensats 11 sur ou au voisinage du fond du carter 2. Cette unité 20 est constituée de préférence d'un élément, membrane ou céramique piézo-électrique, apte à vibrer lorsqu'il est excité par un signal électrique de fréquence élevée, dans le domaine des ultra-sons. La vibration de l'élément piézoélectrique, immergé dans les condensats 11, génère de fines particules ou gouttelettes d'eau sous forme d'un brouillard qui sous l'effet de l'appel d'air provoqué par la circulation d'air à l'intérieur du carter 2, se propage de la deuxième chambre 10 vers les troisième 12 et quatrième chambres 14 jusque dans l'habitacle H. Quand le niveau de condensats 11 atteint un niveau maximum dans le réservoir 10, le capteur 18 émet un signal à destination d'une unité de contrôle 21 pour activer la vanne de vidange 19, afin d'éviter tout débordement du réservoir 10 dans l'habitacle H. Une commande logique (non représentée) est adaptée au juste besoin de la prestation de rafraîchissement de l'habitacle H en fonction des conditions extérieures (température, ensoleillement), du degré d'humidité à l'intérieur de l'habitacle H, de la demande de puissance frigorifique (débit d'air) et pour éviter la rétention d'eau dans l'unité de nébulisation 20 lorsque cette dernière est à l'arrêt. Quand le calculateur d'habitacle, non représenté, détecte la nécessité d'augmenter l'humidité de l'air dans l'habitacle H, par exemple quand la température extérieure dépasse un certain niveau, le calculateur transmet un signal à l'unité de contrôle 21 qui commande l'activation de l'unité de nébulisation piézoélectrique 20. Un capteur d'humidité 22 situé dans l'habitacle ou à l'entrée du groupe de climatisation permet de réguler la nébulisation et d'arrêter la nébulisation quand le degré d'humidité mesuré a atteint une consigne déterminée. Ceci permet donc l'utilisation d'un groupe moto ventilateur plus petit pour une même prestation de rafraîchissement et apporte un gain massique de l'ensemble du groupe de climatisation et une réduction de la consommation en énergie. REVENDICATIONS1. Groupe de climatisation (1) d'une enceinte (H) comprenant un corps creux définissant un carter (2) à l'intérieur duquel sont logés un générateur d'air pulsé (8), une unité d'évaporation (9), une unité de chauffage (13) et un réservoir (10) de récupération des condensats (11) qui se forment sur l'unité d'évaporation (9), caractérisé en ce que l'unité de chauffage (13) et l'unité d'évaporation (9) sont disposées, au-dessus du réservoir (10) à condensats (11) , en regard l'une de l'autre, et de part et d'autre de l'axe médian (ZZ') du carter (2) ; axe passant sensiblement par le milieu du réservoir (10) à condensats (11), et en ce qu'une unité de nébulisation (20) est disposée dans le réservoir (10) à condensats (11) sur ou, au voisinage, du fond du carter (2), apte à transformer une partie des condensats en vapeur d'eau pour l'humification de l'enceinte (H). 2. Groupe de climatisation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une première chambre d'entrée d'air (7) comprenant le générateur d'air pulsé (8) et une unité d'évaporation (9) disposée en sortie de ladite première chambre (7), en amont du générateur d'air pulsé (8) ; l'unité d'évaporation (9) étant inclinée par rapport à l'axe médian (ZZ') du carter (2) de manière à laisser s'écouler les condensats (11) par gravité dans le réservoir (10) à condensats (11), dans une deuxième chambre (10) définie par le fond du carter (2), via un espace de communication (15) délimité latéralement par l'unité d'évaporation (9) et la paroi extérieure du carter (2), et une troisième chambre (12) délimitée par l'unité d'évaporation (9) et l'unité de chauffage ; ladite troisième chambre (12) communiquant avec la deuxième chambre (10) contenant les condensats (11). 3. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de chauffage (13) est inclinée par rapport à l'axe médian (ZZ') du carter (2). 4. Groupe de climatisation (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de chauffage (13) est inclinée par rapport à l'axe médian (ZZ') du carter (2) selon un angle plus grand que celui formé par l'unité d'évaporation (9) par rapport à l'axe médian (ZZ'). 5. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (10) à condensats (11) correspond au fond du carter (2), et en ce que l'unité de nébulisation (20) repose sur le fond du carter (2). 6. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un filtre à particules (16) est disposé sous l'unité d'évaporation (9) et dans la continuité de l'unité d'évaporation (9), en fermant l'espace de communication (15) entre la première chambre (7) et la deuxième chambre (10). 7. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande (21) apte à commander l'unité de nébulisation (20) en fonction des conditions extérieures, et/ou du degré d'humidité à l'intérieur de l'enceinte (H) et/ou d'une demande de puissance frigorifique déterminée. 8. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (10) de condensats (11) est équipé d'une vanne de purge (19) pour rejeter tout ou partie des condensats (11) vers l'extérieur du groupe de climatisation (1). 9. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de stérilisation (17) disposée dans le réservoir (10) à condensats (11). 10. Groupe de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (H) est un habitacle de véhicule automobile.