Brevet FR3030020A1 — publié le 20160617

Dispositif de rafraîchissement et d'humidification de l'air La présente invention concerne un dispositif de rafraîchissement et 5 d'humidification de l'air d'une enceinte. Un dispositif de rafraîchissement et d'humidification procure, d'une part, un taux d'humidité optimal dans une enceinte et, d'autre part, une amélioration du rafraîchissement de l'air, par exemple en complément d'un climatiseur. À cet effet, le dispositif nébulise de l'eau dans l'enceinte. L'eau de 10 nébulisation est expulsée, généralement par une tête de nébulisation. Les microgouttes d'eau ainsi émises s'évaporent pratiquement instantanément en entraînant un abaissement de la température dans l'enceinte grâce à la chaleur latente de vaporisation absorbée. Un tel dispositif est particulièrement adapté au rafraîchissement et à 15 l'humidification d'un habitacle d'un véhicule automobile. Par la suite, on considère l'enceinte comme étant un habitacle de véhicule. Souvent, l'eau utilisée comme liquide de nébulisation est issue d'un conduit ou d'un réservoir dans lesquels peuvent s'accumuler des germes, tels que des bactéries. Or, les microgouttes d'eau expulsées par le dispositif de 20 nébulisation peuvent véhiculer ces germes et ceux-ci peuvent facilement être inhalés par les occupants de l'habitacle. Par conséquent, il est important de pouvoir décontaminer l'eau de nébulisation avant son expulsion dans l'habitacle. Cette décontamination peut être réalisée, par exemple, par l'exposition du liquide de nébulisation à une haute température sur une 25 certaine période de temps. Cependant, il existe un risque que tout le liquide nébulisé ne soit pas décontaminé. Ceci peut être le cas notamment lorsque du liquide déjà décontaminé est stagnant dans un conduit ou un réservoir en aval du lieu de la décontamination et en amont de la tête de nébulisation pendant une période d'arrêt du dispositif, pendant laquelle le liquide décontaminé 30 auparavant peut être contaminé de nouveau par la prolifération de germes dans ce conduit ou réservoir. Lorsque le dispositif redémarre, ce liquide contaminé peut alors être nébulisé. 3030020 2 Il est donc nécessaire de disposer d'un dispositif de rafraîchissement et d'humidification de l'air d'une enceinte garantissant la décontamination de la totalité du liquide de nébulisation expulsé, pendant toute la période de fonctionnement du dispositif. Pour répondre à cet objectif, l'invention a pour premier objet un dispositif de rafraîchissement et d'humidification de l'air d'une enceinte, le dispositif comprenant une tête de nébulisation pour expulser un liquide de nébulisation et une chambre de décontamination alimentée en liquide de nébulisation préférentiellement par au moins un conduit d'arrivée. La chambre de décontamination est délimitée par une paroi qui est au moins partiellement en contact avec la tête de nébulisation, de manière à ne laisser subsister aucun espace de stagnation du liquide entre la chambre de décontamination et la tête de nébulisation. Ceci signifie que la chambre et la tête sont en contact direct. En effet, la chambre de décontamination et la tête de nébulisation forment un assemblage solidaire, ces deux éléments étant agencés côte à côte sans espace entre eux. De cette manière, le liquide de nébulisation est nébulisé directement après avoir été décontaminé dans la chambre de décontamination. Il n'y pas de distance à parcourir par le liquide entre la décontamination et la nébulisation. Ainsi, lors d'un redémarrage du dispositif, le liquide ayant stagné dans la chambre, directement en amont de la tête de nébulisation, est décontaminé avant d'être nébulisé. Le risque de la nébulisation de liquide non décontaminé est entièrement écarté, tout le liquide nébulisé étant décontaminé. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'enceinte est l'habitacle d'un véhicule automobile. Le liquide de nébulisation peut ainsi être un condensat d'un échangeur thermique tel qu'un évaporateur d'un système de conditionnement d'air du véhicule automobile. Grâce au dispositif selon l'invention, les occupants du véhicule peuvent alors bénéficier d'une humidification optimale de l'air dans l'habitacle. De plus, pour les occupants des places situées à l'arrière du véhicule, où le système de conditionnement d'air est généralement moins efficace pour ventiler de l'air rafraîchi, le rafraîchissement est considérablement amélioré. 3030020 3 Selon un mode de réalisation, la chambre de décontamination est une chambre chauffante. Avantageusement, le moyen de chauffage externe est adapté pour chauffer le liquide de nébulisation dans la chambre de décontamination à une température d'au moins 80°C. À cette température, la 5 plupart des germes contenus dans le liquide de nébulisation sont éliminés. Le liquide nébulisé, par exemple dans l'habitacle d'un véhicule automobile, est alors d'une qualité sanitaire suffisante pour ne pas contaminer l'air dans l'enceinte. De manière préférentielle, la paroi de la chambre chauffante est en un 10 matériau conducteur de la chaleur, et la paroi est chauffée par un moyen de chauffage externe. Le liquide de nébulisation est chauffé à la température souhaitée par la paroi qui distribue la chaleur émise par le moyen de chauffage externe autour du volume du liquide de nébulisation, ce qui rend le chauffage plus rapide et efficace. Aussi, en cas d'une panne du moyen de chauffage 15 externe, il peut être réparé ou remplacé aisément. Avantageusement, le moyen de chauffage externe comprend une pierre chauffante à effet CTP. Par exemple, la paroi de la chambre chauffante peut être en un matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité, et la pierre chauffante à effet CTP peut être posée entre une première électrode et 20 la paroi qui sert de seconde électrode. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - la pierre CTP est posée sur la paroi de la chambre, la chaleur produite par la pierre CTP étant conduite par la paroi de la chambre et ainsi 25 transmise au liquide de nébulisation contenu dans la chambre ; - la pierre CTP est alimentée en électricité par deux électrodes ; - la première électrode est posée directement sur la pierre CTP ; - la première électrode est isolée électriquement de la seconde électrode par une pièce isolante en matériau plastique ; 3030020 4 - la pierre CTP, la première électrode et la pièce isolante sont tenues en place sur la paroi de la chambre chauffante par la seconde électrode qui entoure le tout ; - la seconde électrode agit comme une borne à ressort pour contacter 5 électriquement la paroi de la chambre, la paroi étant à la fois en contact avec la pierre CTP et la seconde électrode, la paroi ayant la fonction de la seconde électrode pour alimenter la pierre CTP ; - les électrodes comportent chacune une languette permettant aux électrodes d'être contactées avec des fils électriques ; 10 - la première électrode est raccordée à + 12 V de la batterie basse tension du véhicule, et la seconde électrode est raccordée à la masse. Selon un mode de réalisation, le moyen de chauffage externe comprend un élément résistif. L'élément résistif peut, par exemple, être constitué d'une bobine de fil conducteur chauffant enroulé autour de la 15 chambre de décontamination. De tels éléments ont une résistance mécanique et une durée de vie élevées. Avantageusement, le moyen de chauffage externe comprend également un capteur de température du liquide de nébulisation dans la chambre de décontamination, le capteur étant relié à un circuit de régulation 20 afin de garder la température du liquide de nébulisation au-dessus d'une valeur prédéterminée. Selon un mode de réalisation, la tête de nébulisation est de type piézoélectrique. Ce type de tête est particulièrement économique en consommation d'énergie, et son bruit de fonctionnement est très faible. 25 De manière préférentielle, la paroi de la chambre de décontamination est en aluminium. L'aluminium répond à l'exigence de réduction de poids, ce qui est particulièrement important, notamment, dans le domaine de l'automobile. De manière avantageuse, la chambre de décontamination est 30 également reliée à un conduit d'évacuation du liquide de nébulisation. Dans le 3030020 5 cas où la tête de nébulisation est de type piézoélectrique, celle-ci est susceptible, par la vibration rapide de sa membrane, de produire des bulles d'air dans le liquide de nébulisation. Ce liquide peut alors être évacué de la chambre de décontamination et remplacé par du liquide dépourvu d'air. 5 L'invention a pour deuxième objet un système de rafraîchissement et d'humidification de l'air d'une enceinte, le système comprenant un dispositif selon le premier objet de l'invention et un réservoir de liquide de nébulisation relié au dit dispositif par au moins un conduit d'arrivée. 10 L'invention et les avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de l'invention, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de rafraîchissement et d'humidification de l'air selon un mode de réalisation 15 de l'invention, et la figure 2 montre une vue latérale, en coupe, du dispositif selon le mode de réalisation de la figure 1. Par la suite, il est considéré un dispositif de rafraîchissement et 20 d'humidification de l'air pour un véhicule d'automobile. L'habitacle du véhicule est pris comme exemple pour toute autre enceinte possible. La figure 1 montre un dispositif de rafraîchissement et d'humidification de l'air selon un mode de réalisation de l'invention en perspective. La figure 2 montre une vue latérale en coupe de ce mode de réalisation du dispositif. Par 25 la suite, référence est faite aux deux figures. Le dispositif 1 de rafraîchissement et d'humidification de l'air comprend une tête 2 de nébulisation et une chambre 3 de décontamination. Dans le mode de réalisation présenté, la chambre 3 de décontamination est une chambre chauffante 3. La chambre chauffante 3 est délimitée pas une paroi 5 30 de forme essentiellement cylindrique. La paroi 5 de la chambre 3 est réalisée 3030020 6 en un matériau qui est à la fois conducteur thermique et conducteur électrique. Elle est, de préférence, en métal, et plus préférentiellement en aluminium. La chambre chauffante 3 contient un liquide de nébulisation susceptible d'être expulsé par la tête 2 de nébulisation. Le liquide de 5 nébulisation est, de préférence, de l'eau. Selon l'invention, la paroi 5 de la chambre 3 de décontamination est en contact avec la tête 2 de nébulisation. Cela signifie que la chambre chauffante 3 et la tête 2 de nébulisation forment un assemblage solidaire, la chambre 3 étant directement attachée à la tête 2 de nébulisation. Ainsi, le liquide de 10 nébulisation se trouvant dans la chambre 3 est directement nébulisé après avoir été chauffé. En amont de la nébulisation, le liquide ne parcourt pas de distance au cours de laquelle il pourrait être contaminé de nouveau après avoir été décontaminé, notamment dans le cas d'un arrêt du dispositif. Ainsi, tout le liquide nébulisé est décontaminé. 15 Plus particulièrement en référence à la figure 2, la tête 2 de nébulisation comporte une zone d'accueil 2a du liquide de nébulisation, par laquelle le liquide de nébulisation rentre dans la tête 2. La tête 2 comporte en outre une zone de nébulisation 2b de laquelle le liquide est expulsé. La chambre chauffante 3 est fixée à la tête 2 de nébulisation au moyen de deux 20 joints toriques 14, 15. Les joints toriques 14, 15 sont placés sur la paroi de la zone d'accueil 2a, celle-ci étant entièrement introduite dans la chambre chauffante 3. La paroi 5 de la chambre chauffante 3 bute sur un épaulement 2c de la tête de nébulisation. Les joints toriques 14, 15 sont, par exemple, en caoutchouc synthétique. Ils assurent l'étanchéité entre la chambre chauffante 25 3 et la tête 2 de nébulisation. La tête 2 de nébulisation est, de préférence, de type piézoélectrique. Dans ce type de nébuliseur, un transducteur piézoélectrique (non représenté) met en vibration une membrane perforée 13. La membrane perforée 13 se trouve à l'extrémité de la zone de nébulisation 2b de la tête 2 et constitue une 30 barrière entre le liquide et l'air de l'enceinte. Le liquide de nébulisation étant en contact avec la membrane 13 vibrante, celui-ci est expulsé à travers les perforations vers l'extérieur de la tête 2. Des microgouttelettes sont alors 3030020 7 crées. Elles ont un diamètre, par exemple, d'environ 5 - 10 dam. La fréquence de vibration de la membrane 13 est de quelques dizaines de kHz. La taille des microgouttelettes et le débit d'expulsion sont modulables selon les spécificités de l'enceinte concernée et la nature du liquide de nébulisation. 5 Dans le mode de réalisation représenté dans les figures 1 et 2, la chambre chauffante 3 est alimentée en liquide de nébulisation par un conduit d'arrivée (non représenté). Le conduit d'arrivée est raccordé à la chambre chauffante 3 par un premier manchon 11. Le liquide de nébulisation peut provenir d'un réservoir (non représenté) prévu à cet effet et indépendant de 10 tout autre circuit ou unité du véhicule. Alternativement, le liquide de nébulisation peut également provenir d'un échangeur thermique tel qu'un évaporateur d'un système de conditionnement de l'air (non représenté) du véhicule dans lequel de l'eau s'est condensée. Le système de rafraîchissement et d'humidification de l'air d'une enceinte selon l'invention comprend le 15 dispositif 1 selon l'invention et un réservoir de liquide de nébulisation relié au dispositif 1 par au moins le conduit d'arrivée. En référence aux figures 1 et 2, la chambre chauffante 3 est chauffée par une pierre 4 à coefficient de température positif (CTP) (appelée pierre CTP par la suite) en tant que moyen de chauffage externe. La pierre CTP 4 est 20 posée sur la paroi 5 de la chambre 3. La chaleur produite par la pierre CTP 4 est conduite par la paroi 5 de la chambre 3 et ainsi transmise au liquide de nébulisation contenu dans la chambre 3. La pierre CTP 4 est alimentée en électricité par deux électrodes 6, 7. La première électrode 6 est posée directement sur la pierre CTP 4. La première électrode 6 est isolée 25 électriquement de la seconde électrode 7 par une pièce isolante 8 en matériau plastique. La pierre CTP 4, la première électrode 6 et la pièce isolante 8 sont tenues en place sur la paroi 5 de la chambre chauffante 3 par la seconde électrode 7 qui entoure le tout et tient les éléments 4, 6, 8 en place. La seconde électrode 7 agit comme une borne à ressort pour contacter 30 électriquement la paroi 5 de la chambre 3, la paroi 5 étant à la fois en contact avec la pierre CTP 4 et la seconde électrode 7. Ainsi, la paroi 5 a la fonction de la seconde électrode pour alimenter la pierre CTP 4. Les électrodes 6, 7 3030020 8 comportent chacune une languette 9, 10 permettant aux électrodes 6, 7 d'être contactées avec des fils électriques (non représentés). Par exemple, la première électrode 6 est raccordée à + 12 V de la batterie basse tension du véhicule, et la seconde électrode 7 est raccordée à la masse. 5 De manière alternative, le moyen de chauffage externe peut comprendre un élément résistif (non représenté). L'élément résistif peut, par exemple, être constitué d'un fil conducteur chauffant enroulé autour de la chambre chauffante 3 dont la paroi 5 est en un matériau conducteur de la chaleur. 10 De manière avantageuse, le moyen de chauffage externe comprend également un capteur de température (non représenté). Celui-ci est utilisé pour mesurer la température du liquide de nébulisation dans la chambre chauffante 3. Le capteur de température est relié à un circuit de régulation (non représenté) permettant de garder la température du liquide de 15 nébulisation au-dessus d'une valeur prédéterminée. De préférence, la valeur prédéterminée de la température du liquide de nébulisation dans la chambre chauffante 3 est d'environ 80°C. À cette température, la plupart des germes contenus dans le liquide de nébulisation sont éliminés. De plus, l'eau ne subit pas de changement de phase, de sorte que l'eau puisse s'évaporer une fois 20 nébulisée dans l'habitacle. Plusieurs types de cycles ou boucles de chauffage sont possibles. Par exemple, le liquide peut être chauffé périodiquement jusqu'à environ 90°C sous le contrôle du circuit de régulation. Après l'arrêt du chauffage, la température du liquide s'abaisse, et quand celle-ci atteint environ 80°C, le chauffage est rallumé pour chauffer le liquide à environ 90°C, 25 et ainsi de suite. Le liquide de nébulisation est expulsé chaud. Les microgouttelettes s'évaporent pratiquement instantanément. Ainsi, il n'y a pas de risque d'une sensation désagréable ou de brûlure pour les occupants de l'habitacle. La valeur de la chaleur latente absorbée lors de l'évaporation est grande 30 comparée à la valeur de l'énergie thermique contenue dans le liquide nébulisé. 3030020 9 Selon le mode de réalisation représenté dans les figures 1 et 2, la chambre chauffante 3 est reliée à un conduit d'évacuation (non représenté) du liquide de nébulisation. Le conduit d'évacuation est raccordé à la chambre chauffante 3 par un deuxième manchon 12. Lorsqu'une tête 2 de nébulisation 5 piézoélectrique est utilisée, la vibration rapide de la membrane 13 de la tête 2 peut conduire à l'introduction de bulles d'air dans le liquide de nébulisation. Le liquide contenant les bulles d'air peut alors être évacué par le conduit d'évacuation, et du liquide dépourvu d'air peut être réintroduit dans la chambre chauffante 3 par le conduit d'arrivée. L'efficacité de la nébulisation 10 est ainsi augmentée. Le dispositif et le système selon la présente invention sont également adaptés pour la nébulisation d'autres liquides que de l'eau pour l'humidification et le rafraîchissement. Il est, par exemple, envisageable de nébuliser des parfums d'ambiance ou des désodorisants dans des enceintes telles que 15 l'habitacle d'un véhicule. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de rafraîchissement et d'humidification de l'air d'une enceinte, le dispositif (1) comprenant une tête (2) de nébulisation pour expulser un liquide de nébulisation et une chambre (3) de décontamination alimentée en liquide de nébulisation, caractérisé en ce que la chambre (3) de décontamination est délimitée par une paroi (5) qui est au moins partiellement en contact avec la tête (2) de nébulisation, de manière à ne laisser subsister aucun espace de stagnation du liquide entre la chambre (3) de décontamination et la tête (2) de nébulisation. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la chambre (3) de décontamination est une chambre chauffante (3). 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, dans lequel la paroi (5) de la chambre chauffante (3) est en un matériau conducteur de la chaleur, et la paroi (5) est chauffée par un moyen (4, 6, 7) de chauffage externe. 4. Dispositif (1) selon la revendication 3, dans lequel le moyen (4, 6, 7) de chauffage externe comprend une pierre chauffante (4) à effet CTP. 5. Dispositif (1) selon la revendication 4, dans lequel la paroi (5) de la chambre chauffante (3) est en un matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité, la pierre chauffante (4) à effet CTP étant posée entre une première électrode (6) et la paroi (5) qui sert de seconde électrode. 6. Dispositif (1) selon la revendication 3, dans lequel le moyen de chauffage externe comprend un élément résistif. 7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 3 à 6, dans lequel le moyen (4, 6, 7) de chauffage externe est adapté pour chauffer le liquide de nébulisation dans la chambre chauffante (3) à une température d'au moins 80°C. 3030020 11 8. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tête (2) de nébulisation est de type piézoélectrique. 9. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la paroi (5) de la chambre (3) de décontamination est en aluminium. 5 10.Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la chambre (3) de décontamination est reliée à un conduit d'évacuation du liquide de nébulisation. 11.Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le liquide de nébulisation est un condensat d'un échangeur thermique d'un 10 système de conditionnement d'air de véhicule automobile. 12.Système de rafraîchissement et d'humidification de l'air d'une enceinte, le système comprenant un dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes et un réservoir de liquide de nébulisation relié au dispositif (1) par au moins un conduit d'arrivée. 15