Brevet FR3058095A1 — publié le 20180504

Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant des moyens de filtration d'air La présente invention concerne les installations de chauffage, ventilation et climatisation de l'habitacle des véhicules automobiles, souvent dénommées "HVAC" (pour "Heating, Ventilation and Air-Conditioning" en anglais, et "Bloc de chauffage, ventilation et air conditionné" en français), et plus particulièrement un dispositif pour limiter l'apparition d'odeurs dans une telle installation. Les installations de chauffage, ventilation et climatisation de véhicules comprennent classiquement une entrée d'air alimentée en air extérieur, un pulseur qui envoie cet air dans un boîtier de traitement et de distribution d'air qui contient un évaporateur de climatisation et un radiateur de chauffage, et un ou plusieurs circuits de distribution introduisant l'air dans l'habitacle par des bouches de diffusion. Dans certains cas, l'installation comprend un conduit de dérivation (ou canal de "by-pass") qui est relié en amont de l'évaporateur et contourne ce dernier. Ce conduit de dérivation loge un volet mobile de régulation qui permet de doser la portion d'air extérieur qui emprunte ce conduit de dérivation, ce qui permet à l'habitacle d'être alimenté sélectivement : - soit par de l'air extérieur non traité, -soit par de l'air extérieur qui a traversé l'évaporateur et le radiateur éventuellement, - soit par les deux, en fonction du confort aérothermique souhaité par le ou les occupants du véhicule. Ces installations impliquent la filtration de l'air entrant dans l'habitacle pour assurer aux occupants une bonne qualité de l'air. En effet, l'air en provenance de l'extérieur est pollué et contient également des agents allergènes 3058095 2 (particules, pollen, poussières,...). Pour ce faire, il est habituellement prévu un filtre d'habitacle situé en amont des sorties d'air débouchant dans l'habitacle et en aval des moyens de traitement de l'air (évaporateur, radiateur,...). Malgré la mise en oeuvre de ce filtre d'habitacle, des mauvaises odeurs 5 peuvent apparaître dans l'habitacle lorsque la climatisation est en fonctionnement. Ces odeurs sont dues notamment au développement de microorganismes (bactéries, levures, moisissures) au niveau de l'évaporateur. En effet, en raison de la température basse des surfaces de l'évaporateur exposées au flux d'air extérieur, l'humidité contenue dans ce dernier tend à se 10 déposer sur ces surfaces, ce qui entraîne l'apparition de souillures sur les parois externes humides de l'évaporateur, favorisant le développement de microorganismes. L'invention a pour but d'empêcher, dans les installations de climatisation, le développement de tels micro-organismes dont la croissance, favorisée par la 15 présence d'humidité, donne lieu à la production d'odeurs. Elle propose, à cet effet, un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant : - un conduit d'admission d'air, - un évaporateur destiné à refroidir l'air provenant du conduit 20 d'admission, avant sa distribution dans l'habitacle, - un moyen déflecteur propre à dévier une partie au moins de l'air provenant du conduit d'admission vers un conduit auxiliaire contournant l'évaporateur. Selon l'invention, ledit dispositif comprend un dispositif de filtration de 25 l'air, disposé en amont de l'évaporateur et du conduit auxiliaire par rapport au sens de circulation de l'air, de sorte à filtrer l'air destiné à circuler au travers de l'évaporateur et/ou dans le conduit auxiliaire. 3058095 3 L'invention repose ainsi sur un concept nouveau et inventif consistant à monter au moins un filtre à air en amont de l'évaporateur et du conduit auxiliaire de by-pass par rapport au sens de circulation de l'air. Ce filtre assure la fonction de filtration pour les deux canaux de circulation 5 d'air extérieur provenant du conduit d'admission, à savoir : - le circuit de traitement de l'air, comprenant l'évaporateur notamment, propre à produire de l'air froid ou chaud, et - le conduit de dérivation contournant le circuit de traitement de l'air muni d'un volet de réglage adapté pour autoriser ou empêcher le passage de l'air dans 10 ce conduit. Les bactéries présentes dans l'air extérieur se retrouvent ainsi piégées dans le filtre, ce qui permet d'empêcher au niveau de l'évaporateur le développement de micro-organismes susceptibles d'engendrer de mauvaises odeurs qui peuvent indisposer les passagers du véhicule. 15 Cette solution permet des gains importants de consommation. Ainsi, la consommation de la boucle de climatisation peut ainsi être réduite de 10 à 20% en conditions de faible charge thermique, sans impact sur le confort des occupants. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air 20 comprend un média filtrant qui s'étend au moins en partie parallèlement au plan de l'évaporateur orienté vers le conduit d'admission. Selon un aspect particulier de l'invention, le média filtrant est porté par au moins deux parois latérales dans lesquelles sont ménagée une encoche de sorte à pouvoir incliner une première portion du dispositif de filtration de l'air par 25 rapport à une deuxième portion. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air comprend un média filtrant qui s'étend de façon inclinée par rapport au plan de l'évaporateur orienté vers le conduit d'admission. 3058095 4 Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air comprend un média filtrant de forme courbe. Selon un aspect particulier de l'invention, le média filtrant comprend une hauteur réduite dans sa partie supérieure disposée à proximité de l'entrée du 5 conduit auxiliaire. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air comprend un média filtrant les particules sur lequel est ajoutée, sauf sur sa partie supérieure, une couche de charbon actif filtrant les gaz. Le filtre présente une structure non-uniforme. Ceci permet de minimiser 10 les pertes de charge de l'air passant par le conduit auxiliaire et contournant l'évaporateur. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air comprend un média filtrant les particules sur lequel est ajoutée une couche de charbon actif filtrant les gaz et dont la densité varie le long d'une face du média 15 filtrant. Un gradient de charbon est disposé sur le média filtrant les particules. La partie supérieure du filtre présente, par exemple, entre 1/3 et 2/3 de moins de charbon que la partie inférieure. L'ensemble du filtre est ainsi apte à filtrer les gaz, avec une efficacité moindre en partie supérieure du filtre. 20 Selon un aspect particulier de l'invention, une extrémité du dispositif de filtration de l'air vient en appui contre une paroi séparant le conduit d'admission dudit conduit auxiliaire. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air comprend un premier média filtrant disposé en regard l'évaporateur et un 25 deuxième média filtrant disposé au moins en partie en regard du conduit auxiliaire. Un premier filtre peut être prévu pour filtrer l'air destiné à traverser l'évaporateur et un deuxième filtre, relié au premier ou posé sur ce dernier, peut être prévu pour filtrer l'air destiné à circuler dans le conduit auxiliaire. 3058095 5 Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de filtration de l'air comprend au moins un média filtrant plissé. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend des moyens d'aspiration d'air pour 5 aspirer de l'air dans le conduit d'admission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après, fournie à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - les figures 1A et 2A illustrent chacune une installation de chauffage, 10 ventilation et/ou climatisation d'un véhicule automobile au sein de laquelle l'invention est mise en oeuvre ; - la figure 1B est une vue de détail de l'installation de la figure 1A montrant un premier type de filtre à air ; - la figure 2B est une vue de détail de l'installation de la figure 2A montrant 15 un deuxième type de filtre à air ; - les figures 3A à 3D sont des vues schématiques montrant différents types de filtre adaptés pour mettre en oeuvre l'invention dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Sur la figure 1A, on peut voir une installation 1 de ventilation, chauffage 20 et/ou climatisation d'un véhicule motorisé, du type HVAC, laquelle est bien connue de l'homme de l'art. Comme illustré sur la vue de détail de la figure 1B, cette installation 1 comportant un conduit d'amenée d'air extérieur, ou conduit d'admission, 10 et un boîtier de traitement et de distribution d'air 20 logeant notamment un 25 évaporateur 201 de climatisation et un radiateur de chauffage 202 dont l'accès est contrôlé par un volet de mixage 50 monté pivotant autour d'un axe. L'installation comprend, en outre, des moyens d'aspiration d'air (non représentés) pour aspirer de l'air par le conduit d'admission 10. 3058095 6 L'installation 1 comprend, par ailleurs, un conduit de dérivation (ou canal de "by-pass") 30 qui contourne l'évaporateur 201. Une extrémité (correspondant à l'entrée) du conduit de dérivation 30 débouche en amont de l'évaporateur 201, au niveau du conduit d'admission, 10. L'autre extrémité (correspondant à la 5 sortie) du conduit de dérivation 30 débouche dans une chambre de mélange 40 menant à l'habitacle du véhicule (non illustré). Ce conduit de dérivation 30 loge, dans ce mode de réalisation, un volet 301 mobile de régulation du débit de l'air (ou volet de "by-pass") qui emprunte ce conduit de dérivation 30. Le volet 301, qui est monté pivotant autour d'un axe, 10 est commandé par une logique de commande (non illustrée) qui est apte à le faire passer d'une première position de fermeture dans laquelle il obstrue le conduit de dérivation 30 et empêche l'air extérieur provenant du conduit d'admission 10 d'y circuler, et une seconde position d'ouverture dans laquelle il ouvre le conduit de dérivation 30 de sorte à ce que de l'air extérieur puisse y 15 circuler. Le volet 301 peut aussi occuper des positions intermédiaires. Lorsque le volet 301 est fermé, le flux d'air extérieur qui circule dans le conduit d'admission 10 traverse l'évaporateur 201 uniquement (flux F2 illustré par une flèche), et/ou l'évaporateur 201 et le radiateur de chauffage 202 (flux F3 illustré par une flèche), et pénètre ensuite dans la chambre de mélange 40 20 communiquant avec l'habitacle du véhicule. En d'autres termes, le flux d'air extérieur refroidi par l'évaporateur 201 (flux F2), et à faible teneur en humidité, pénètre dans la chambre de mélange 40 où il est éventuellement mélangé à l'air issu du radiateur de chauffage 202 (flux F3), par le biais du volet de mixage 50, avant d'être distribué dans l'habitacle du 25 véhicule grâce à des canalisations et des bouches de distribution appropriées. Lorsque le volet 301 est ouvert, le flux d'air extérieur qui circule dans le conduit d'admission 10 passe dans le conduit de dérivation 30 (flux F1 illustré par une flèche) sans traverser l'évaporateur 201. 3058095 7 Le dispositif de filtration, ou filtre, 60 proposé est positionné en amont de l'évaporateur 201 et du conduit de dérivation 30, dans le conduit d'admission 10. Il est disposé en regard de la portion plane de l'évaporateur 201 orientée vers le conduit d'admission 10. 5 Dans le mode de réalisation de la figure 1B, une première portion de la partie supérieure du filtre 60 obture l'entrée du conduit de dérivation 30 et une deuxième portion vient en appui contre une paroi 101 séparant le conduit d'admission 10 de l'entrée du conduit de dérivation 30. Dans le mode de réalisation de la figure 2B, la forme du filtre 60 est 10 différente de celle de la figure 1B. Une portion de la partie supérieure du filtre 60 vient en appui contre la paroi 101 séparant le conduit d'admission 10 de l'entrée du conduit de dérivation 30, une autre portion obstruant partiellement l'entrée du conduit de dérivation 30. Dans les deux cas de figure, et quel que soit la position du volet 301, l'air 15 provenant du conduit d'admission 10 est filtré par le filtre 60 avant d'être dirigé dans l'habitacle. En particulier, l'air destiné à circuler dans le conduit de dérivation 30 traverse la partie supérieure 601 du filtre 60. Le filtre 60 a pour fonction de filtrer l'air prélevé à l'extérieur du véhicule pollué par des particules extérieures, favorisant ainsi un intérieur plus sain du 20 véhicule. L'air filtré peut toutefois être de l'air recyclé partiellement ou totalement, selon la position d'un volet d'entrée d'air situé en amont du ventilateur des moyens d'aspiration d'air. La filtration de l'air en amont de l'évaporateur 201 et du conduit de 25 dérivation 30 permet de purifier l'air entrant dans l'habitacle, mais également de réduire significativement les populations bactériennes au niveau de l'évaporateur 201, de sorte à minimiser les réactions allergiques ainsi que les mauvaises odeurs pouvant causer des désagréments au conducteur et aux passagers du véhicule automobile. 3058095 8 Le filtre 60 peut être changé facilement, son changement permettant d'assurer la qualité de la filtration et d'éviter des pertes de charge importantes. En fonction de la position du conduit de dérivation 30 par rapport à l'évaporateur 201, le filtre 60 présente une forme adaptée pour recouvrir au 5 moins en partie l'entrée du conduit de dérivation 30 en empêchant toute fuite d'air périphérique. Plus précisément, le filtre 60 présente une forme adaptée pour qu'il soit positionné perpendiculairement à l'axe d'entrée du conduit de dérivation 30, dont le diamètre est, par exemple, compris entre 10 et 30 mm. Les figures 3A à 3D illustrent plusieurs exemples non limitatifs de 10 structure de filtre pouvant être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention. Le filtre 60 comprend un média filtrant obtenu par découpage dans une nappe de grande dimension et par pliage en accordéon de ce morceau (on parle de filtre plissé) de sorte à maximiser la surface filtrante. Le média filtrant est porté par au moins deux parois (en mousse, feutrine 15 ou plastique), dites latérales, sensiblement parallèles entre elles et perpendiculaires à la direction des lignes de pliage du média filtrant. Le média filtrant est relié aux parois de façon connue en soi, notamment par une opération de soudure (par infra-rouge), surmoulage ou collage. On notera que, dans l'exemple de la figure 3A, le média filtrant et les 20 parois s'étendent dans un volume de forme générale parallélépipédique aplatie, les deux grandes faces de ce volume délimitant respectivement des faces passantes d'entrée et de sortie d'air. La hauteur « h » du filtre est, par exemple, de l'ordre de 30 mm. Le filtre 60 peut être décalé ou non, c'est-à-dire qu'il peut être non- 25 parallèle ou parallèle au plan amont de l'évaporateur 201 orienté vers le conduit d'admission 10. Dans l'exemple de la figure 3A, le filtre 60 est incliné par rapport au plan amont de l'évaporateur 201. C'est également le cas sur la figure 2B. 3058095 9 Dans une variante, il peut s'étendre parallèlement au plan amont de l'évaporateur 201. C'est le cas sur la figure 1B. Sur la figure 3A, le média filtrant du filtre 60 est porté par deux bandes en mousse (de type polypropylène (PP) ou polyéthylène (PE)) et relié à ces dernières 5 par soudage infra-rouge, ce qui permet au filtre 60 de conserver son inclinaison par rapport à l'évaporateur 201. Le média filtrant est constitué d'un média filtrant les particules sur lequel est ajoutée une couche de charbon actif filtrant les gaz. Du fait que, de façon connue, la couche de charbon actif a tendance à bloquer le flux d'air, la couche 10 de charbon actif n'est pas ajoutée sur la partie supérieure 601 du filtre 60. En d'autres termes, la structure du filtre 60 est du type « combiné » (particules et gaz), à l'exception de la partie supérieure 601 où la structure du filtre 60 est du type « particules » uniquement (le média filtrant n'est donc pas homogène sur toute sa surface). 15 Ainsi, le filtre 60 présente des plis (trois ou quatre par exemple) en partie supérieure 601 de type "passant", c'est-à-dire laissant passer une partie de l'air avec une perte de charge moindre que pour la partie restante du filtre 60. C'est cette partie supérieure 601 qui obture au moins en partie le conduit de dérivation 30. 20 Le flux d'air extérieur qui passe du conduit d'admission 10 vers le conduit de dérivation 30, via la partie supérieure 601 du filtre 60, est référencé F1 et illustré par deux flèches sur les figures 3A à 3D. Sur toutes ces figures, la partie supérieure 601 du filtre 60 est en partie disposée contre la paroi 101 séparant le conduit d'admission 10 du conduit de 25 dérivation 30. La partie inférieure 602 du filtre prend appui contre une paroi du conduit d'admission 10 de sorte à empêcher toute fuite d'air périphérique. Dans une variante, le média filtrant du type « particules » est recouvert sur toute sa surface d'une couche de charbon actif assurant une continuité de la filtration des gaz. Cette couche présente toutefois une densité non-uniforme, 3058095 10 comme par exemple 100g/m2 en partie supérieure 601 du filtre 60 et 300g/m2 en partie inférieure 602. Cette approche vise à minimiser le blocage du flux d'air destiné à traverser la partie supérieure 601 du filtre 60 vers le conduit de dérivation 30. 5 Dans l'exemple de la figure 3B, le filtre 60 est décalé en sa partie supérieure par rapport à l'évaporateur 201, c'est-à-dire qu'il n'est pas parallèle au plan amont de l'évaporateur 201. Il présente une hauteur réduite en partie supérieure 601 égale à 20 mm, la hauteur « h » du filtre en partie inférieure étant égale à 30mm. Cette hauteur réduite en partie supérieure 601 du filtre est 10 positionnée du côté du conduit d'admission 10 (ce qui est le cas sur la figure 3B) ou du côté de l'évaporateur 201. Dans cet exemple, le média filtrant plissé est porté par deux bandes en mousse (de type polypropylène (PP) ou polyéthylène (PE)) ou en feutrine reliées au média filtrant par soudage infra-rouge ou par collage respectivement, ce qui 15 permet au filtre 60 de conserver son inclinaison par rapport à l'évaporateur 201. Le média filtrant est constitué d'un média filtrant les particules sur lequel est ajouté une couche de charbon actif filtrant les gaz, sauf sur la partie supérieure 601. En d'autres termes, la structure du filtre 60 est du type « combiné » 20 (particules et gaz), à l'exception de la partie supérieure 601 où la structure du filtre 60 est du type « particules ». Dans une variante, le média filtrant du type « particules » est recouvert sur toute sa surface d'une couche de charbon actif (assurant une continuité de la filtration des gaz) présentant une densité non-uniforme, comme par exemple 25 100g/m2 en partie supérieure 601 du filtre 60 et 300g/m2 en partie inférieure 602. Dans l'exemple de la figure 3C, le filtre 60 est parallèle au plan de l'évaporateur 201 sur sa partie inférieure 602 et incliné sur partie supérieure 3058095 11 601. Cette inclinaison est obtenue par une encoche 603 s'étendant sur une partie de la hauteur du filtre 60. Le filtre 60 présente une hauteur réduite en partie supérieure (égale à 20mm, la hauteur « h » du filtre en partie inférieure étant égale à 30mm), cette 5 hauteur réduite étant positionnée du côté du conduit d'admission 10 (ce qui est le cas sur le figure 3C) ou du côté de l'évaporateur 201. La structure du filtre 60 est du type « combiné » (particules et gaz), à l'exception de la partie supérieure 601 où la structure du filtre 60 est du type « particules ». 10 Dans une variante, le média filtrant du type « particules » est recouvert sur toute sa surface d'une couche de charbon actif (assurant une continuité de la filtration des gaz) présentant une densité non-uniforme, comme par exemple 100g/m2 en partie supérieure 601 du filtre 60 et 300g/m2 en partie inférieure 602. 15 Selon un mode de réalisation particulier, le filtre 60 de la figure 3C présente un encadrement en plastique (matière polyéthylène (PE)) qui fixé au média filtrant par surmoulage et qui présente une encoche 603. La base, ou partie inférieure, 602 du filtre 60 présente ainsi une structure rigide et l'inclinaison de la partie supérieure 601 est aisément maintenue. 20 Selon un autre mode de réalisation, le filtre 60 de la figure 3C présente un encadrement sous la forme d'une bande de feutrine rigide présentant une encoche 603 afin de rendre l'inclinaison du filtre 60 possible. Dans l'exemple de la figure 3D, le filtre 60 est de forme courbe, en l'absence de toute contrainte mécanique, de sorte à ce qu'il soit écarté de 25 l'évaporateur 201 en sa partie supérieure 601 et qu'il puisse venir en appui contre la paroi 101. Le média filtrant est porté par deux bandes en mousse (de type PE) de faible masse volumique et de faible épaisseur de sorte à pouvoir aisément courber le filtre 60. 3058095 12 Dans les exemples des figures 3C et 3D, le filtre 60 présente une hauteur réduite en partie supérieure (égale à 20mm, la hauteur « h » du filtre en partie inférieure étant égale à 30mm), cette hauteur réduite étant positionnée du côté du conduit d'admission 10 (ce qui est le cas sur les figures 3C et 3D) ou du côté 5 de l'évaporateur 201. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant : - un conduit d'admission (10) d'air, - un évaporateur (201) destiné à refroidir l'air provenant du conduit d'admission (10), avant sa distribution dans l'habitacle, - un moyen déflecteur (301) propre à dévier une partie au moins de l'air provenant du conduit d'admission (10) vers un conduit auxiliaire (30) contournant l'évaporateur (201), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de filtration de l'air (60), disposé en amont de l'évaporateur (201) et du conduit auxiliaire (30) par rapport au sens de circulation de l'air, de sorte à filtrer l'air destiné à circuler au travers de l'évaporateur (201) et/ou dans le conduit auxiliaire (30). 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend un média filtrant qui s'étend au moins en partie parallèlement au plan de l'évaporateur (201) orienté vers le conduit d'admission (10). 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le média filtrant est porté par au moins deux parois latérales dans lesquelles sont ménagée une encoche (603) de sorte à pouvoir incliner une première portion du dispositif de filtration de l'air (60) par rapport à une deuxième portion. 4. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend un média filtrant qui s'étend de façon inclinée par rapport au plan de l'évaporateur (201) orienté vers le conduit d'admission (10). 25 3058095 14 5. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend un média filtrant de forme courbe. 6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le 5 média filtrant comprend une hauteur (h) réduite dans sa partie supérieure (601) disposée à proximité de l'entrée du conduit auxiliaire (30). 7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend un média filtrant les particules sur 10 lequel est ajoutée, sauf sur sa partie supérieure (601), une couche de charbon actif filtrant les gaz. 8. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend un média filtrant les particules sur 15 lequel est ajoutée une couche de charbon actif filtrant les gaz et dont la densité varie le long d'une face du média filtrant. 9. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une extrémité du dispositif de filtration de l'air (60) vient en appui contre une 20 paroi (101) séparant le conduit d'admission (10) dudit conduit auxiliaire (30). 10. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend un premier média filtrant disposé en regard l'évaporateur (201) et un deuxième média filtrant disposé au moins en partie en regard du conduit auxiliaire (30). 11. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de filtration de l'air (60) comprend au moins un média filtrant plissé. 3058095 15 12. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'aspiration d'air pour aspirer de l'air dans le conduit d'admission (10).