Brevet FR3035483A1 — publié le 20161028

DISPOSITIF D'EXTRACTION DE CORPUSCULES DE GRANDES MASSES CONTENUS DANS L'AIR EXTÉRIEUR ALIMENTANT UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE/CLIMATISATION D'UN SYSTÈME L'invention concerne les installations de chauffage/climatisation qui comprennent une entrée d'air extérieur et sont destinées à alimenter en air traité une enceinte d'un système, et plus précisément l'alimentation de telles installations en air extérieur. la On entend ici par « installation de chauffage/climatisation » soit une installation de chauffage, soit une installation de climatisation, soit encore une installation de chauffage et de climatisation. Comme le sait l'homme de l'art, l'air extérieur qui alimente certaines installations de chauffage/climatisation de systèmes (comme par exemple des 15 véhicules) comprend des corpuscules (poussières et particules fines) qui peuvent s'avérer potentiellement dangereux pour la santé des passagers lorsque leur concentration est importante. Afin de réduire la concentration de ces corpuscules, on équipe les installations de chauffage/climatisation de filtres de dépollution qui, pour certains, peuvent filtrer des particules fines dont 20 les dimensions sont inférieures à 0,1 um. Hélas, plus la concentration des corpuscules est importante, plus le filtre va s'encrasser rapidement et donc plus il va induire une perte de charge qui nuit au rendement de l'installation de chauffage/climatisation. Dans les environnements très pollués en corpuscules, les conducteurs des véhicules 25 sont donc contraints de remplacer fréquemment chaque filtre de dépollution, ce qui induit des frais réguliers et une perte de temps (du fait du temps passé pour prendre un rendez-vous dans un service après-vente, puis pour apporter et aller rechercher le véhicule, sans compter le temps d'immobilisation). L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation en 30 réalisant un filtrage de corpuscules en amont de l'entrée d'air extérieur de l'installation de chauffage/climatisation. 3035483 2 Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'extraction, destiné à équiper une installation de chauffage/climatisation ayant une entrée d'air extérieur et propre à alimenter en air traité une enceinte d'un système, et comprenant une turbine tangentielle comportant : 5 - une paroi définissant un espace central et comportant au moins une première ouverture propre à être traversée par de l'air extérieur contenant des corpuscules de masses différentes, au moins une deuxième ouverture propre à être couplée à l'entrée d'air extérieur, et au moins une troisième ouverture, et - un rotor logé dans l'espace central et propre, lorsqu'il est entraîné en rotation, à transférer l'air extérieur qu'il aspire par la première ouverture dans une zone périphérique, qui est située entre lui et une face interne de la paroi, tout en séparant par effet centrifuge les corpuscules en fonction de leurs masses respectives, de sorte que les corpuscules présentant des grandes masses soient plaqués contre cette face interne et qu'une partie au moins d'entre eux soit évacuée hors de l'espace central par la troisième ouverture. Grâce à ce filtrage d'une partie importante des corpuscules en amont de l'entrée d'air extérieur de l'installation de chauffage/climatisation, la vitesse d'encrassement des filtres de dépollution peut être notablement réduite. Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : la paroi peut comprendre sur sa face interne un rebord interne profilé et saillant dans l'espace central sur une partie aval qui délimite partiellement la troisième ouverture, de manière à augmenter la partie de corpuscules évacuée par la troisième ouverture ; la paroi peut comprendre sur une face externe, opposée à la face interne, au moins un rebord externe saillant à l'extérieur de l'espace central et délimitant une partie de la troisième ouverture, de manière à faciliter une évacuation lointaine des corpuscules ; la troisième ouverture peut s'étendre sensiblement sur toute la hauteur du rotor, laquelle est définie par rapport à une direction parallèle à un axe de rotation ; 3035483 3 il peut également comprendre des moyens de collection agencés pour collecter les corpuscules évacués par la troisième ouverture ; > les moyens de collection peuvent comprendre un conduit comportant une première extrémité, munie d'une pièce de couplage connectée 5 hermétiquement à la troisième ouverture, et au moins une seconde extrémité destinée à communiquer avec l'extérieur du véhicule ; > les moyens de collection peuvent comprendre un réceptacle hermétique solidarisé de façon amovible à la paroi au niveau de la troisième ouverture et comprenant une ouverture communiquant avec cette 10 dernière et avec un logement propre à stocker les corpuscules évacués. L'invention propose également une installation de chauffage/ climatisation, comportant une entrée d'air extérieur, propre à alimenter en air traité une enceinte d'un système, et comprenant au moins un dispositif d'extraction du type de celui présenté ci-avant et couplé à cette entrée d'air 15 extérieur. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins une enceinte définissant un habitacle et une installation de chauffage/climatisation du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à 20 l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe, un exemple de réalisation d'une installation de chauffage/ climatisation équipée d'un exemple de réalisation d'un dispositif 25 d'extraction selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'extraction selon l'invention, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan 30 perpendiculaire à un axe de rotation du rotor, le dispositif d'extraction de la figure 2, et la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une 3035483 4 petite partie de la partie de la turbine tangentielle du dispositif d'extraction des figures 2 et 3 qui comprend la troisième ouverture. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'extraction DE destiné à faire partie d'une installation de 5 chauffage/climatisation IC d'un système V. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le système V est un véhicule de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système, et notamment les véhicules (terrestres, 10 maritimes (ou fluviaux), ou aériens), les installations, éventuellement de type industriel, et les bâtiments, dès lors qu'ils (qu'elles) comprennent au moins une enceinte destinée à être alimentée en air traité par une installation de chauffage/climatisation. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non 15 limitatif, que l'installation de chauffage/climatisation IC assure non seulement le chauffage mais également la climatisation. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'installation de chauffage/climatisation. Elle concerne en effet également les installations qui n'assurent que le chauffage et les installations qui n'assurent que la climatisation. 20 On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur la figure 1 un exemple d'installation de chauffage/climatisation IC implantée dans un véhicule V et comprenant un dispositif d'extraction DE selon l'invention. Ici, l'installation de chauffage/climatisation IC est implantée dans le compartiment moteur CO du véhicule V et destinée à alimenter l'enceinte (ici un habitacle) H 25 en air traité. Comme illustré, cette installation (de chauffage/climatisation) IC comprend notamment un dispositif d'extraction DE, un pulseur PU, une boucle froide (ou boucle de climatisation) BF, une boucle chaude (ou boucle de chauffage) BC, un volet d'alimentation VA, et un volet de mixage VM. 30 Le pulseur PU est alimenté en air issu de l'extérieur de l'habitacle H et/ou en air issu de l'intérieur de l'habitacle H (ou air recirculé (ou recyclé)) par le volet d'alimentation (ou d'entrée d'air) VA. L'air extérieur est issu d'un 3035483 5 premier conduit d'alimentation Cl, et l'air recirculé est issu de l'habitacle H via un second conduit d'alimentation C2. L'entrée de ce premier conduit d'alimentation Cl constitue l'entrée d'air extérieur EA de l'installation IC. L'air extérieur contient des espèces chimiques sous forme gazeuse et 5 sous forme solide. Les espèces chimiques sous forme solide sont ici appelées corpuscules (poussières et particules fines). Ces corpuscules ont des dimensions et des masses différentes et leurs concentrations peuvent varier fortement d'une zone géographique à une autre. La position du volet d'alimentation VA, et donc les proportions d'air 1 o extérieur et d'air recirculé qui alimentent l'installation IC (et notamment son pulseur PU), est/sont contrôlée(s) par un calculateur CS qui gère l'installation IC. La boucle froide BF est alimentée en air par le pulseur PU, et destinée à refroidir cet air d'alimentation. La sortie de la boucle froide BF est 15 couplée à un conduit qui alimente ici, d'une part, une chambre de mixage CM présentant une première entrée dont l'accès est contrôlé par le volet de mixage VM, et, d'autre part, la boucle chaude BC dont l'accès est contrôlé par le volet de mixage VM et la sortie alimente une seconde entrée de la chambre de mixage CM. 20 La boucle chaude BC est destinée à chauffer l'air qui est issu (ici) de la boucle froide BF et qui est destiné à l'habitacle H du véhicule V, éventuellement après un mélange avec de l'air moins chaud présent dans la chambre de mixage CM. La chambre de mixage CM est connectée à des conduits qui sont, ici, 25 destinés à alimenter des bouches de distribution placées dans l'habitacle H du véhicule V. Le volet de mixage VM est destiné à contrôler la répartition de l'air, qui est fourni par le volet d'alimentation VA, entre la chambre de mixage CM et les moyens de chauffage de la boucle chaude BC. Il permet donc de 30 mélanger (ou mixer) de façon contrôlée une partie de l'air qui a traversé la boucle froide BF (éventuellement en fonctionnement) et l'air qui a traversé la boucle chaude BC. Sa position dépend du mode de fonctionnement de l'installation IC. 3035483 6 L'installation IC comprend également au moins un filtre de dépollution FD chargé de filtrer une ou plusieurs espèces chimiques (sous forme gazeuse ou solide (corpuscules)) présentes dans l'air extérieur et/ou l'air recirculé. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, ce filtre de dépollution FD 5 est installé entre la sortie du pulseur PU et l'entrée de la boucle froide BC. Mais il pourrait être installé en d'autres endroits de l'installation IC, et notamment en aval du volet d'alimentation VA, avant l'entrée du pulseur PU. Comme illustré sur les figures 1 à 3, un dispositif d'extraction DE, selon l'invention, comprend au moins une turbine tangentielle TT comportant 1 o une paroi PT et un rotor RT. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, le dispositif d'extraction DE est couplé, via un conduit de couplage CC, à une grille d'auvent GA qui est installée à la base du pare-brise du véhicule V. Il est donc installé entre cette grille d'auvent GA et l'entrée d'air extérieur EA du premier 15 conduit d'alimentation Cl. Mais dans une variante de réalisation le dispositif d'extraction DE pourrait être connecté à une extrémité d'un conduit ayant au moins une autre extrémité débouchant à l'extérieur du véhicule V en un autre endroit que la grille d'auvent GA pour éviter une recirculation des corpuscules éjectés. Dans cette variante le dispositif d'extraction DE peut être légèrement 20 déporté par rapport à l'entrée d'air extérieur EA du premier conduit d'alimentation Cl. La paroi PT de la turbine tangentielle TT définit un espace central EC et comporte au moins une première ouverture 01 propre à être traversée par de l'air extérieur contenant des corpuscules de masses différentes, au moins 25 une deuxième ouverture 02 propre à être couplée à l'entrée d'air extérieur EA (éventuellement via un conduit de couplage), et au moins une troisième ouverture 03. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, le dispositif d'extraction DE ne comprend qu'une seule première ouverture 01, qu'une 30 seule deuxième ouverture 02, et qu'une seule troisième ouverture 03. Mais il pourrait comprendre au moins deux premières ouvertures 01 alimentées par des conduits différents, et/ou au moins deux deuxièmes ouvertures 02 couplées à l'entrée d'air extérieur EA via des conduits de couplage, et/ou au 3035483 7 moins deux troisièmes ouvertures 03. Le rotor RT de la turbine tangentielle TT est logé dans l'espace central EC et est entraîné en rotation autour d'un axe de rotation AR par un moteur électrique non représenté et par exemple commandé par le 5 calculateur CS. L'espace libre qui est situé entre le rotor RT et la face interne FI de la paroi PT est ici appelé zone périphérique ZP. Ce rotor RT comprend des ailettes profilées AT qui permettent, lorsqu'il est entraîné en rotation, d'aspirer l'air et de le transférer sensiblement « tangentiellement » dans la zone périphérique ZP. 10 Ce rotor RT est agencé, lorsqu'il est entraîné en rotation, pour transférer l'air extérieur, qu'il aspire par la (chaque) première ouverture 01, dans la zone périphérique ZP (flèche Fi de la figure 3), tout en séparant par effet centrifuge les corpuscules en fonction de leurs masses respectives. Il est en effet rappelé que la force centrifuge subie par un corpuscule expulsé du 15 rotor RT est égale au produit de la masse de ce corpuscule par l'accélération centrifuge conférée par le rotor RT. Par conséquent, les corpuscules qui présentent des grandes masses sont plaqués par la force centrifuge qu'ils subissent contre la face interne FI de la paroi PT et donc une partie au moins d'entre eux est évacuée hors de l'espace central EC par la (chaque) troisième 20 ouverture 03 (flèche F2 de la figure 3). En fait, plus la masse d'un corpuscule est grande, plus ce corpuscule se retrouve éloigné du rotor RT et donc plus il se retrouve près de la face interne FI de la paroi PT. Une partie relativement importante des corpuscules présents dans l'air extérieur peut ainsi être sensiblement plaquée contre la 25 face interne FI de la paroi PT et donc évacuée par la (chaque) troisième ouverture 03. Le reste de l'air extérieur (avec les autres corpuscules non évacués et donc présentant des petites et moyennes masses) poursuit donc son trajet jusqu'à la deuxième ouverture 02 afin d'alimenter l'entrée d'air extérieur EA du premier conduit d'alimentation Cl. Ce reste d'air extérieur 30 comportant une concentration de corpuscules notablement moins importante que celle de l'air présent à l'extérieur du véhicule V, la vitesse d'encrassement du (de chaque) filtre de dépollution FD peut donc être notablement réduite. Afin d'optimiser la collection de corpuscules, il est préférable que la 3035483 8 troisième ouverture 03 s'étende sensiblement sur toute la hauteur du rotor RT, laquelle est définie par rapport à une direction dr, qui est parallèle à l'axe de rotation AR. Cela permet en effet d'évacuer les corpuscules sur toute la hauteur du rotor RT. 5 Comme cela est illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, la paroi PT peut avantageusement comprendre sur sa face interne FI un rebord interne RI profilé et saillant dans l'espace central EC sur une partie aval qui délimite partiellement la (chaque) troisième ouverture 03. La notion « d'aval » est ici considérée par rapport au sens de circulation du flux d'air extérieur 1 o dans la zone périphérique ZP, lequel est matérialisé par la flèche F1 sur la figure 3. Ce rebord interne RI permet d'augmenter la partie de corpuscules évacuée par la (chaque) troisième ouverture 03. On comprendra en effet que le rebord interne RI intercepte le flux d'air extérieur sur une épaisseur sensiblement égale à la distance qui sépare son extrémité libre de la face 15 interne FI et donc permet de collecter des corpuscules dont les masses appartiennent à un intervalle de valeurs plus important. De préférence, ce rebord interne RI, qui définit une espèce d'écope d'évacuation, s'étend sur toute la hauteur de la partie aval de la troisième ouverture 03. Par ailleurs, pour optimiser la collection et l'évacuation des 20 corpuscules, il est avantageux que le rebord interne RI présente une forme arrondie avec une concavité orientée vers le flux d'air transféré (flèche F1), comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 4. Egalement comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, la paroi PT peut avantageusement comprendre sur une face externe FE, qui est 25 opposée à sa face interne FI, au moins un rebord externe REj saillant à l'extérieur de l'espace central EC et délimitant une partie de la troisième ouverture 03. Cela permet en effet de faciliter une évacuation lointaine des corpuscules par rapport à la troisième ouverture 03. De préférence, chaque rebord externe REj s'étend sur toute la 30 hauteur de la partie aval ou amont de la troisième ouverture 03. Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 4, la paroi PT comprend sur sa face externe FE deux rebords externes RE1 et RE2 (j = 1 ou 2) bordant respectivement les parties aval et amont de la troisième ouverture 3035483 9 03. Mais elle pourrait ne comporter qu'un seul rebord externe RE1 ou RE2 bordant la partie aval ou amont de la troisième ouverture 03. On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que le dispositif d'extraction DE peut également et avantageusement comprendre 5 des moyens de collection MC agencés pour collecter les corpuscules qui sont évacués par la (chaque) troisième ouverture 03. Cela évite en effet de rejeter les corpuscules dans le compartiment moteur CO, ce qui contribuerait à l'encrasser et à rendre potentiellement dangereuses les interventions dans ce dernier (CO). 10 Dans le mode de réalisation illustré non limitativement sur la figure 1, les moyens de collection MC comprennent un réceptacle hermétique solidarisé de façon amovible à la paroi PT au niveau de la troisième ouverture 03 et comprenant une ouverture qui communique avec cette dernière (03) et avec un logement qui est propre à stocker les corpuscules évacués. Ce 15 logement peut être défini dans une sous-partie du volume intérieur du réceptacle MC ou bien il peut être défini dans l'intégralité du volume intérieur du réceptacle MC. La solidarisation de ce réceptacle MC peut se faire, par exemple, par clippage ou vissage. L'herméticité du réceptacle MC est facilitée par la présence des rebords externes REj. On comprendra que ce mode de 20 réalisation est destiné à éviter avantageusement de rejeter à l'extérieur du véhicule V les corpuscules évacués par la (chaque) troisième ouverture 03, de manière à ne pas polluer l'environnement. Cependant ce mode de réalisation nécessite que le réceptacle MC soit régulièrement remplacé (ou simplement vidé), par exemple par un technicien dans un service après-vente 25 ou par l'usager. En fait, cela dépendra notamment de la taille du réceptacle MC, du taux de remplissage, et du niveau de pollution dans la zone géographique dans laquelle circule le véhicule. Mais dans une variante de réalisation non représentée, les moyens de collection MC pourraient ne comprendre qu'un conduit comportant une 30 première extrémité, munie d'une pièce de couplage connectée hermétiquement à la troisième ouverture 03, et au moins une seconde extrémité destinée à communiquer avec l'extérieur du véhicule V. On comprendra que cette variante est destinée à rejeter à l'extérieur du véhicule 3035483 10 V les corpuscules évacués par la (chaque) troisième ouverture 03. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - elle permet d'augmenter notablement la durée de vie des filtres de dépollution, 5 - elle permet de rendre les filtres de dépollution plus performants. REVENDICATIONS1. Dispositif d'extraction (DE) pour une installation de chauffage/ climatisation (IC) ayant une entrée d'air extérieur (EA) et propre à alimenter en air traité une enceinte (H) d'un système (V), caractérisé en ce qu'il comprend une turbine tangentielle (TT) comprenant i) une paroi (PT) définissant un espace central (EC) et comportant au moins une première ouverture (01) propre à être traversée par de l'air extérieur contenant des 1 o corpuscules de masses différentes, au moins une deuxième ouverture (02) propre à être couplée à ladite entrée d'air extérieur (EA), et au moins une troisième ouverture (03), et ii) un rotor (RT) logé dans ledit espace central (EC) et propre, lorsqu'il est entraîné en rotation, à transférer l'air extérieur qu'il aspire par ladite première ouverture (01) dans une zone périphérique (ZP) 15 située entre lui et une face interne (FI) de ladite paroi (PT) tout en séparant par effet centrifuge lesdits corpuscules en fonction de leurs masses respectives, de sorte que lesdits corpuscules présentant des grandes masses soient plaqués contre ladite face interne (FI) et qu'une partie au moins d'entre eux soit évacuée hors dudit espace central (EC) par ladite troisième ouverture 20 (03). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi (PT) comprend sur sa face interne (FI) un rebord interne (RI) profilé et saillant dans ledit espace central (EC) sur une partie aval délimitant partiellement ladite troisième ouverture (03), de manière à augmenter ladite partie de 25 corpuscules évacuée par ladite troisième ouverture (03). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite paroi (PT) comprend sur une face externe (FI), opposée à ladite face interne (FI), au moins un rebord externe (REj) saillant à l'extérieur dudit espace central (EC) et délimitant une partie de ladite troisième ouverture (03), 30 de manière à faciliter une évacuation lointaine desdits corpuscules. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite troisième ouverture (03) s'étend sensiblement sur toute la hauteur dudit rotor (RT), laquelle est définie par rapport à une direction parallèle à un axe 3035483 12 de rotation (AR). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de collection (MC) agencés pour collecter lesdits corpuscules évacués par ladite troisième ouverture (03). 5 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de collection (MC) comprennent un conduit comportant une première extrémité, munie d'une pièce de couplage connectée hermétiquement à ladite troisième ouverture (03), et au moins une seconde extrémité destinée à communiquer avec l'extérieur dudit véhicule (V). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de collection (MC) comprennent un réceptacle hermétique solidarisé de façon amovible à ladite paroi (PT) au niveau de ladite troisième ouverture (03) et comprenant une ouverture communiquant avec cette dernière (03) et avec un logement propre à stocker lesdits corpuscules évacués. 8. Installation de chauffage/climatisation (IC) comportant une entrée d'air extérieur (EA) et propre à alimenter en air traité une enceinte (H) d'un système (V), caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'extraction (DE) selon l'une des revendications précédentes et couplé à ladite entrée d'air extérieur (EA). 9. Véhicule (V) comprenant au moins une enceinte (H) définissant un habitacle, caractérisé en ce qu'il comprend une installation de chauffage/climatisation (IC) selon la revendication 8. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.