EP3016811A1 - Dispositif de conditionnement thermique de fluide pour véhicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation correspondant - Google Patents

Dispositif de conditionnement thermique de fluide pour véhicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation correspondant

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Publication number
EP3016811A1
EP3016811A1 EP14733145.8A EP14733145A EP3016811A1 EP 3016811 A1 EP3016811 A1 EP 3016811A1 EP 14733145 A EP14733145 A EP 14733145A EP 3016811 A1 EP3016811 A1 EP 3016811A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
fluid
heating
envelope
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14733145.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Frédéric PIERRON
José Leborgne
Laurent Tellier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3016811A1 publication Critical patent/EP3016811A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2221—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating an intermediate liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/08—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
    • F24H3/081—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0052—Details for air heaters
    • F24H9/0057—Guiding means
    • F24H9/0063—Guiding means in air channels
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
    • B60H2001/2271—Heat exchangers, burners, ignition devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/02—Heaters specially designed for de-icing or protection against icing

Definitions

  • Thermal fluid conditioning device for a motor vehicle and corresponding heating and / or air conditioning device
  • the invention relates to a fluid thermal conditioning device, such as an electric fluid heating device for a motor vehicle.
  • the invention applies more particularly to heating and / or air conditioning apparatus for motor vehicles comprising such a heating device.
  • the heating of the air for heating the passenger compartment is ensured by the passage of a flow of air through a heat exchanger, more precisely by a heat exchange between the air flow and a fluid .
  • This is usually the coolant in the case of a heat engine.
  • Such a heating mode may be unsuitable or insufficient to ensure heating of the passenger compartment of a motor vehicle, as well as demisting and defrosting.
  • a rapid and efficient heating mode of the passenger compartment of the vehicle in particular to ensure a warming of the passenger compartment or defrosting or demisting the vehicle before use in very cold environment or when a very fast rise of the vehicle temperature is desired.
  • the heating function is no longer performed by the circulation of the cooling fluid in the heat exchanger.
  • this heating mode may also be inadequate or insufficient to ensure rapid and efficient heating of the passenger compartment of the vehicle.
  • an air conditioning loop operating in a heat pump mode.
  • the air conditioning loop conventionally to cool a flow of air with a refrigerant is in this case, used to heat the air flow.
  • this mode of heating too may be inappropriate or insufficient.
  • the performance of the air conditioning loop heat pump depends on outdoor weather conditions. For example, when an outside air temperature is too low, this air can not be used as a source of thermal energy.
  • a known solution is to add to the heat exchanger or the water circuit or the air conditioning loop, an additional electric heating device.
  • the additional electric heating device may be adapted to heat upstream the fluid, such as the cooling fluid for the heat engine, or the water of the heating water circuit of the passenger compartment of the electric vehicle or the cooling fluid. of the air conditioning loop.
  • the fluid such as the cooling fluid for the heat engine, or the water of the heating water circuit of the passenger compartment of the electric vehicle or the cooling fluid. of the air conditioning loop.
  • the additional electric heating device comprises one or more heating modules in contact with the fluid to be heated.
  • the fluid to be heated such as water can stagnate on the walls of the heating tube, and start boiling. Indeed, the further one moves away from the center of the heating tube the lower the flow velocity of the fluid.
  • a heating module comprises a core and a heating element made in the form of a casing, for example a cylindrical envelope surrounding the core, in order to define a fluid guiding circuit between the core and the cylindrical envelope.
  • the cylindrical envelope is therefore the source of thermal energy.
  • the heating element or envelope may have electric heating means for example, one or more heating resistors made by screen printing in the form of resistive tracks on the outer surface of the heating element.
  • a known solution is to generate a helical movement of the fluid flowing in the guide circuit.
  • the heat exchange is thus increased between the heating element, for example in the form of a cylindrical envelope, and the fluid circulating inside this cylindrical envelope.
  • the core has on its outer surface a substantially helical groove.
  • Such a nucleus is therefore of complex realization.
  • the invention therefore aims to provide a thermal conditioning device, including an electric heating device having an improved heat exchange efficiency while reducing the pressure losses.
  • the subject of the invention is an electrical thermal conditioning device for a fluid for a motor vehicle, said device comprising at least one thermal module comprising:
  • a core comprising a core body
  • an envelope capable of being electrically powered so as to form a thermal source and arranged around the core so as to define a circuit for guiding the fluid to be thermally conditioned, the guiding circuit being defined between the body of the core and the envelope,
  • the casing is arranged around the core at a distance from the core body of between 0.5 mm and 8 mm.
  • the range of distance between the core and the casing makes it possible in a simple manner to guarantee, in the case of a heating device, that the casing transfers to the fluid a maximum of heat energy produced by the casing.
  • the device is equally applicable for removing heat from the fluid.
  • This device also has the advantage of creating low pressure losses in the fluid circuit at flow rates up to 1000 L / h or 1500 L / h.
  • Said device may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • the casing is arranged around the body of the core at a lateral distance from the body of the core;
  • a thermal module extends along a longitudinal axis and the distance between the core body and the envelope of a thermal module is substantially constant over the length of the envelope;
  • the body of the core and the envelope of a thermal module are respectively substantially cylindrical in shape;
  • the envelope comprises at least one electric heating resistor
  • the outer surface of the core body is substantially smooth
  • the core of a thermal module has a fluid inlet end and a fluid outlet end opposite the inlet end;
  • the core comprises a predefined number of spacers disposed between the core body and an input or output end of the core;
  • the invention also relates to an apparatus for heating and / or air conditioning for a motor vehicle, characterized in that it comprises a thermal conditioning device as defined above.
  • FIG. 1 represents a perspective view of an electric fluid heating device for a motor vehicle according to the present invention, partially represented in transparency,
  • FIG. 2 represents the electric heating device of FIG. 1 shown in full at which one has removed a fluid outlet housing
  • FIG. 3 schematically represents the core of a heating module of the heating device
  • FIG. 4 is a view in partial section and in perspective of the core of FIG. 3, and
  • FIG. 5 is a schematic top view illustrating the core body of Figures 3 and 4 and a heating jacket arranged around the core body.
  • FIG. 1 represents a thermal conditioning device 1 such as an electric fluid heating device for a motor vehicle for a heating and / or air conditioning device.
  • a thermal conditioning device 1 such as an electric fluid heating device for a motor vehicle for a heating and / or air conditioning device.
  • the electric heating device 1 is for example an additional heating device for heating a fluid arranged in a heating circuit of a vehicle fluid for heating the passenger compartment.
  • the electric heating device 1 is arranged upstream of a heat exchanger of an air conditioning loop capable of operating in a heat pump, so as to heat the refrigerant.
  • the electric heating device 1 is arranged upstream of a heat exchanger using the cooling fluid of a heat engine as heat transfer fluid.
  • the invention can also be applied to a device for cooling a fluid.
  • the electric heating device 1 shown comprises at least one heating module 3a, 3b, here a first heating module 3a and a second heating module 3b.
  • the electric heating device comprises a single heating module, or more than two heating modules as required.
  • the electric heating device 1 may also comprise a control means 5 for controlling the power supply of the heating modules 3a, 3b.
  • the electric heater 1 may comprise a fluid inlet housing 9b fluidly communicating (i.e., there is fluid communication) with the heating modules. 3a, 3b for the admission of the fluid to be heated, and a fluid outlet housing 9a fluidly communicating with the heating modules 3a, 3b for the evacuation of the heated fluid.
  • a heating module 3a, 3b comprises:
  • the heating module 3a, 3b may be of substantially longitudinal shape and extend along a longitudinal axis A.
  • the core 11 and the envelope 13a, 13b are for example respectively of substantially cylindrical shape and extend along the longitudinal axis
  • the core 11 and the envelope 13a, 13b may be concentric.
  • the heating module 3a, 3b thus has a substantially cylindrical shape defined by the envelope 13a, 13b.
  • the core 11 and the envelope 13a, 13b define a guide circuit 15 for the fluid to be heated, such as liquid.
  • each heating module 3a, 3b comprises a fluid guiding circuit 15 between the core 11 and the envelope 13a, 13b respectively.
  • the core 11 which can be seen more clearly in FIGS. 3 and 4, has a core body 12 for defining the guide circuit 15.
  • the guide circuit 15 is defined around the outer surface of the body 12 of the core 11, it is therefore outside the core 11 and inside the envelope 13a or 13b associated with a heating module 3a, 3b.
  • the outer surface of the body 12 of the core 11 and the inner surface of the envelope 13a or 13b associated define a circulation volume of the fluid to be heated around the core 11.
  • the outer surface of the body 12 of the core may be substantially smooth, that is to say without groove or rib provided to generate a particular movement of the fluid around the core 11.
  • the envelope 13a, 13b associated with the core 11 of a heating module 3a, 3b is arranged around the body 12 of the core 11 with a distance e schematically in FIGS. 4 and 5, between 0.5mm and 8mm . This is a lateral distance e in the illustrated example.
  • This distance e forms a gap between the outer surface of the body 12 of the core and the inner surface of the casing 13a, 13b making it possible to define the volume of the guiding circuit 15.
  • the distance e is constant over the entire length of the envelope 13a, 13b in the illustrated example, so that the volume of the guide circuit 15 is constant.
  • the distance range between the body 12 of the core and the envelope 13a, 13b associated with 0.5 mm to 8 mm defining the volume of the guide circuit 15 offers an exchange satisfactory thermal between the fluid and the envelope 13a, 13b while minimizing pressure losses.
  • the volume of the guiding circuit 15 thus defined is small enough so that the fluid passes quickly enough and absorbs heat and large enough for the pressure losses to decrease.
  • This range therefore defines a guide circuit volume 15 making it possible to always ensure thermal transfer between the casing 13a, 13b and the fluid flowing in the guiding circuit 15 by minimizing the pressure drops.
  • the core 11 of the heating module 3a, 3b may have a fluid inlet end 23a, 23b fluidly communicating with the input box 9b and the guide circuit 15 between the core 11 and the envelope 13a, 13b associated.
  • an inlet end 23a, 23b of the core 11 of a heating module 3a, 3b may have an opening which defines a fluid passage section for the admission of the fluid into the guide circuit 15 of the associated heating module 3a, 3b.
  • the opening may be central and wide to allow uniform distribution of the fluid to the guide circuit 15.
  • the inlet end 23a, 23b may have a substantially annular shape.
  • the distribution of the fluid is substantially annular and uniform as illustrated by the arrows in FIG.
  • the core 11 of the heating module 3a, 3b may have a fluid outlet end 24a, 24b fluidly communicating with the outlet housing 9a and the guide circuit 15 between the core 11 and the envelope 13a, 13b associated.
  • the outlet end 24a, 24b allows the evacuation of the fluid having circulated in the guiding circuit 15 out of the heating module 3a, 3b.
  • the outlet end 24a, 24b may also have an opening 26 in fluid communication with the guide circuit 15 which defines a passage section for the fluid having circulated in the guide circuit 15 to be discharged.
  • the outlet end 24a, 24b of the core 11 of a heating module 3a, 3b may be substantially symmetrical at the input end 23a, 23b.
  • the outlet end 24a, 24b may also be substantially annular in shape.
  • inlet end 23a, 23b and the outlet end 24a, 24b of a heating module 3a, 3b are opposite, more precisely longitudinally opposite.
  • the fluid coming from the fluid inlet box 9b can circulate in the circulation volume defined by the guiding circuit 15 between the core 11 and the envelope 13a, 13b associated with a heating module 3a, 3b being introduced through the opening for the defined fluid passage of the inlet end 23a, 23b. And, at the fluid outlet, fluid flowing in the guide circuit 15 is directed toward the outlet end 24a, 24b of the core 11, so as to be exhausted via the outlet housing 9a.
  • a heating module 3a, 3b may comprise a predefined number of spacers 35 arranged between the inlet end 23a, 23b of the core 11 and the core body 12.
  • the struts 35 may be arranged on the outer periphery of the end surface of the body 12 of the core facing the inlet end 23a, 23b and on the outer periphery of the end of entrance 23a, 23b opposite.
  • the spacers 35 may be evenly distributed in a predefined angular pitch. Of course, the spacers 35 may be unevenly distributed.
  • spacers 35 may belong to the core 11 and be made in one piece with the core 11 of the heating module 3a, 3b.
  • the spacers 35 make it possible to define lateral windows 36 through which the fluid admitted by the opening for the passage of fluid from the inlet end 23a, 23b of the core 11 joins the guiding circuit 15 defined between the core body 12 and the envelope 13a, 13b associated.
  • the windows 36 thus provide the fluidic communication between the opening for the fluid passage of the inlet end 23a, 23b and the guide circuit 15.
  • the fluid arriving through the inlet end 23a, 23b of the core 11 is directed towards the guide circuit 15 defined between the outer surface of the body 12 of the core 11 and the inner surface of the casing 13a, 13b, and waters the entire guide circuit 15 over its entire surface.
  • spacers 35 may be provided between the body 12 of the core 11 and the outlet end 24a, 24b by defining windows 36 through which the fluid having circulated in the guiding circuit 15 meets the opening for the fluid passage of the outlet end 24a, 24b.
  • the windows 36 provide fluid communication between the guide circuit 15 and the opening for fluid passage from the outlet end 24a, 24b.
  • the fluid follows a linear movement in the guiding circuit 15, substantially parallel to the longitudinal axis A.
  • a different movement, for example twisting or helical movement, of the fluid can be generated upstream of the guiding circuit 15 of the fluid.
  • the spacers 35 can be arranged following the movement, for example the spinning of the fluid around the axis A, so that this movement of the fluid continues along the guide circuit 15 around the core 11.
  • the spacers 35 are therefore in the path of the fluid and may form disturbances of the fluid flow.
  • the spacers 35 are advantageously arranged and shaped so as not to "break" the movement of the fluid.
  • the spacers 35 may furthermore have a deflector function by being arranged to guide the fluid arriving at the inlet end 23a, 23b of the core 11 towards the guiding circuit 15.
  • the spacers 35 arranged between the body 12 of the core and the outlet end 24a, 24b of the core 11 may have a deflector function and guide the fluid having circulated in the guide circuit 15 towards the outlet end 24a, 24b.
  • the spacers 35 are made in the form of substantially convex tongues or blade-shaped.
  • the core 11 may further comprise a central deflector 37 arranged substantially in the center of the end surface of the body 12 of the core facing the inlet end 23a, 23b of the core 11.
  • the central deflector 37 also participates in guiding and distributing the flow of the fluid admitted by the inlet end 23a, 23b of the core 11 to the guiding circuit 15 via the windows 36.
  • the central deflector 37 has for example a form of substantially rounded nipple.
  • a central deflector 37 may be arranged on the end surface of the body 12 of the core facing the outlet end 24a, 24b of the core 11.
  • the envelope 13a, 13b is able to be electrically powered and when it is electrically powered forms a thermal source, for example a heating source in the case of a heating module 3a, 3b.
  • the envelope 13a, 13b is then called heating envelope 13a, 13b.
  • the envelope 13a, 13b is controlled by the control means 5 ( Figure 2) to heat in the example described the fluid flowing in the guide circuit 15 by heat exchange between the heating jacket 13a, 13b and the fluid.
  • an envelope 13a, 13b has at least one electric heating means such as a heating resistor 17.
  • a heating resistor 17 can be made in the form of a resistive track 17.
  • a heating envelope 13a, 13b has two electric heating means made in the form of two resistive tracks 17.
  • the two resistive tracks 17 may extend parallel at least partially over the height of the envelope 13a, 13b.
  • the two resistive tracks 17 are for example nested one inside the other or intertwined.
  • the resistive tracks 17 are for example made by screen printing on the outer surface of the envelope 13a, 13b, that is to say on the surface opposite to the inner surface of the envelope 13a, 13b facing the body 12 of the core 11 defining the guiding circuit 15.
  • the resistive tracks 17 are therefore out of the guide circuit 15 of the fluid to be heated.
  • the heat produced by the resistance or resistors 17 is directly transmitted to the fluid to be heated through the wall of the corresponding heating jacket 13a or 13b, which minimizes heat losses and reduces the thermal inertia of the device. the fluid can therefore be heated rapidly.
  • control means 5 control the heating envelopes 13a, 13b by controlling the supply of the heating resistors 17, formed as resistive tracks 17 in this example.
  • connection terminals 18 are provided electrically connected to the ends of the resistive tracks 17.
  • the control means 5 is electrically connected to these connection terminals 18.
  • a temperature sensor (not shown in the figures) may be provided for measuring the temperature of an associated heating element 13a, 13b. It can be a thermistor, such as a "CTN” probe for Negative Temperature Coefficient or "NTC” for the English “Negative Temperature Coefficient”, whose resistance decreases uniformly with temperature. This temperature sensor can be brazed or welded to the outer surface of the envelope 13a, 13b associated.
  • control means 5 controls the supply of the heating resistors 17 as a function of a heating set point and the temperature measured by the temperature sensor.
  • the control means 5 of the envelope 13a, 13b may include an electrical circuit support 19, such as a printed circuit board (or PCB in English for "Printed circuit board").
  • the electrical circuit support 19 carries electronic and / or electrical components. Examples include, for example, one or more electrical current switches for controlling the power supply of the heating elements 13a, 13b, a microcontroller, electrical connectors connecting the heating resistors 17 to the electrical current switches, high voltage power connectors and a low power connector voltage and data bus.
  • means for positioning the electrical circuit support 19 may be provided, such as clipping means arranged for example at the four corners of the electrical circuit support 19.
  • clipping means arranged for example at the four corners of the electrical circuit support 19.
  • these heating modules 3a, 3b may be identical.
  • the two heating modules 3a, 3b are arranged side by side substantially parallel.
  • the side-by-side arrangement makes it possible to reduce the size of the heating device 1 in the longitudinal direction.
  • this arrangement has a low heating inertia and a low pressure drop.
  • the fluid outlet housing 9a may have substantially the same shape as the inlet housing fluid 9b.
  • the input and output boxes 9b and 9a are connected symmetrically to the two opposite ends of the heating modules 3a, 3b.
  • the two input and output boxes 9b, 9a respectively comprise a fluid circulation channel 25 for the admission or the evacuation of the fluid, communicating with the guiding circuit 15 of the first module of FIG. heating 3a and with the guide circuit 15 of the second heating module 3b.
  • the fluid inlet and outlet housings 9b, 9a also comprise a projecting tubing 29 for admission or discharge of fluid.
  • the tubing 29 of each housing 9a, 9b is common for the two heating modules 3a, 3b.
  • a heating module 3a, 3b comprising a core 11 as defined above and a heating envelope 13a, 13b arranged around the core 11 at a distance e of the order of 0.5mm to 8mm from the body 12 of the core 11, ensures a high-performance heat exchange between the fluid to be heated and the heating envelope 13a, 13b to meet the need for heating demand while minimizing pressure losses.
  • the core 11 with an inlet end 23a, 23b as previously described defining a central and wide passage section for the admission of the fluid into the guide circuit 15 allows a uniform distribution of the fluid to be heated in the circuit. guide 15 and thus contributes to the improvement of the heat exchange between the fluid flowing in this guide circuit 15 and the heating envelope 13a, 13b.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de conditionnement thermique d'un fluide pour véhicule automobile, ledit dispositif comprenant au moins un module thermique (3a, 3b) comprenant : - un noyau (11) comprenant un corps de noyau (12), et - une enveloppe (13a, 13b) : apte à être alimentée électriquement de manière à former une source thermique et agencée autour du noyau (11) de manière à définir un circuit de guidage (15) du fluide à conditionner thermiquement, le circuit de guidage (15) étant défini entre le corps (12) du noyau (11) et l'enveloppe (13a, 13b), Selon l'invention, l'enveloppe (13a, 13b) est agencée autour du noyau (11) à une distance (e) du corps (12) du noyau (11) comprise entre 0,5 mm et 8 mm. L'invention concerne également un appareil de chauffage et/ou climatisation comprenant un tel dispositif.

Description

Dispositif de conditionnement thermique de fluide pour véhicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation correspondant
L'invention concerne un dispositif de conditionnement thermique de fluide, tel qu'un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile. L'invention s'applique plus particulièrement aux appareils de chauffage et/ou de climatisation de véhicules automobiles comportant un tel dispositif de chauffage.
De façon habituelle, le réchauffage de l'air destiné au chauffage de l'habitacle est assuré par le passage d'un flux d'air à travers un échangeur thermique, plus précisément par un échange thermique entre le flux d'air et un fluide. Il s'agit généralement du fluide de refroidissement dans le cas d'un moteur thermique.
Un tel mode de chauffage peut s'avérer inadapté ou insuffisant pour garantir un chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, ainsi qu'un désembuage et un dégivrage.
Toutefois, un mode de chauffage rapide et efficace de l'habitacle du véhicule, en particulier pour assurer un réchauffement de l'habitacle ou de dégivrage ou de désembuage du véhicule avant utilisation en environnement très froid ou encore lorsqu'une montée très rapide de la température est souhaitée.
En outre, dans le cas d'un véhicule électrique, la fonction de chauffage n'est plus réalisée par la circulation du fluide de refroidissement dans échangeur thermique. On peut cependant prévoir un circuit d'eau pour le chauffage de l'habitacle, mais ce mode de chauffage peut aussi s'avérer inadapté ou insuffisant pour garantir un chauffage rapide et efficace de l'habitacle du véhicule.
Par ailleurs, afin de réduire l'encombrement et le coût d'un circuit d'eau supplémentaire, il est également connu d'utiliser pour le véhicule électrique, une boucle de climatisation fonctionnant en un mode de pompe à chaleur. Ainsi, la boucle de climatisation permettant classiquement de refroidir un flux d'air à l'aide d'un fluide réfrigérant est dans ce cas, utilisée de façon à réchauffer le flux d'air.
Toutefois, ce mode de chauffage aussi peut s'avérer inadapté ou insuffisant. En effet, les performances de la boucle de climatisation en pompe à chaleur dépendent des conditions climatiques extérieures. Par exemple, lorsqu'une température d'air extérieur est trop basse, cet air ne peut pas être utilisé comme source d'énergie thermique.
Une solution connue consiste à adjoindre à l'échangeur thermique ou au circuit d'eau ou encore à la boucle de climatisation, un dispositif de chauffage électrique additionnel.
Le dispositif de chauffage électrique additionnel peut être adapté pour chauffer en amont le fluide, tel que le fluide de refroidissement pour le moteur thermique, ou l'eau du circuit d'eau de chauffage de l'habitacle du véhicule électrique ou encore le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation.
De façon connue, le dispositif de chauffage électrique additionnel comporte un ou plusieurs modules de chauffe en contact avec le fluide à chauffer.
Dans le cas d'un module de chauffe comportant un tube chauffant sans noyau disposé à l'intérieur de ce tube chauffant, le fluide à chauffer tel que de l'eau peut stagner sur les parois du tube chauffant, et se mettre à bouillir. En effet, plus on s'éloigne du centre du tube chauffant plus la vitesse de passage du fluide est faible.
Selon une solution connue, un module de chauffe comporte un noyau et un élément chauffant réalisé sous la forme d'une enveloppe par exemple cylindrique entourant le noyau, afin de définir un circuit de guidage du fluide entre le noyau et l'enveloppe cylindrique. L'enveloppe cylindrique est donc la source d'énergie thermique. L'élément chauffant ou enveloppe peut présenter des moyens électriques de chauffe par exemple, une ou plusieurs résistances chauffantes réalisées par sérigraphie sous forme de pistes résistives sur la surface externe de l'élément chauffant.
Dans ce cas la vitesse de passage du fluide est plus grande et le fluide à proximité des parois internes de l'enveloppe est chauffé sans arriver à ébullition.
Toutefois, si le volume du circuit de guidage défini entre le corps du noyau et l'enveloppe est trop étroit, la vitesse de passage du fluide augmente augmentant ainsi les pertes de charge.
Mais au contraire, si la distance entre le noyau et l'enveloppe chauffante est trop grande, cela diminue le transfert thermique entre l'enveloppe cylindrique et le fluide.
Afin d'augmenter le rendement de l'échange thermique entre l'élément chauffant et le fluide circulant entre le noyau et l'élément chauffant, une solution connue est de générer un mouvement hélicoïdal du fluide circulant dans le circuit de guidage. On augmente ainsi l'échange thermique entre l'élément chauffant par exemple sous forme d'enveloppe cylindrique et le fluide circulant à l'intérieur de cette enveloppe cylindrique.
Pour ce faire, il a été proposé que le noyau présente sur sa surface externe une rainure sensiblement hélicoïdale. Un tel noyau est donc de réalisation complexe.
Cette rainure hélicoïdale permet de forcer le tournoiement du fluide. Toutefois, avec une telle solution il a été constaté un manque d'homogénéité de vitesses à l'entrée du circuit de guidage du fluide et une perte de charge élevée.
L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif de conditionnement thermique, notamment un dispositif de chauffage électrique ayant un rendement d'échange thermique amélioré tout en diminuant les pertes de charge.
À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de conditionnement thermique électrique d'un fluide pour véhicule automobile, ledit dispositif comprenant au moins un module thermique comprenant :
- un noyau comprenant un corps de noyau, et
- une enveloppe apte à être alimentée électriquement de manière à former une source thermique et agencée autour du noyau de manière à définir un circuit de guidage du fluide à conditionner thermiquement, le circuit de guidage étant défini entre le corps du noyau et l'enveloppe,
caractérisé en ce que l'enveloppe est agencée autour du noyau à une distance du corps du noyau comprise entre 0,5 mm et 8 mm. La plage de distance entre le noyau et l'enveloppe, permet de façon simple de garantir dans le cas d'un dispositif de chauffage, que l'enveloppe cède au fluide un maximum d'énergie thermique produite par l'enveloppe.
Le dispositif s'applique aussi bien pour enlever de la chaleur au fluide.
Ce dispositif présente aussi l'avantage de créer peu de pertes de charge dans le circuit du fluide à des débits pouvant aller jusqu'à 1000 L/h voire 1500 L/h. Ledit dispositif peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- l'enveloppe est agencée autour du corps du noyau à une distance latérale par rapport au corps du noyau ;
- un module thermique s'étend selon un axe longitudinal et la distance entre le corps du noyau et l'enveloppe d'un module thermique est sensiblement constante sur la longueur de l'enveloppe ;
- le corps du noyau et l'enveloppe d'un module thermique sont respectivement de forme sensiblement cylindrique ;
- l'enveloppe comprend au moins une résistance chauffante électrique ;
- la surface externe du corps du noyau est sensiblement lisse ;
- le noyau d'un module thermique présente une extrémité d'entrée de fluide et une extrémité de sortie de fluide opposée à l'extrémité d'entrée ;
- le noyau comprend un nombre prédéfini d'entretoises disposées entre le corps du noyau et une extrémité d'entrée ou de sortie du noyau ;
- ledit dispositif est agencé dans un circuit de chauffage de l'habitacle dudit véhicule. L'invention concerne également un appareil de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de conditionnement thermique tel que défini précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile selon la présente invention, partiellement représenté en transparence,
- la figure 2 représente le dispositif de chauffage électrique de la figure 1 représenté en plein auquel on a ôté un boîtier de sortie de fluide,
- la figure 3 représente de façon schématique le noyau d'un module de chauffe du dispositif de chauffage,
- la figure 4 est une vue en coupe partielle et en perspective du noyau de la figure 3, et
- la figure 5 est une vue schématique de dessus illustrant le corps du noyau des figures 3 et 4 et une enveloppe chauffante agencée autour du corps du noyau.
Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.
La figure 1 représente un dispositif de conditionnement thermique 1 tel qu'un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile pour un appareil de chauffage et/ou climatisation.
Le dispositif de chauffage électrique 1 est par exemple un dispositif de chauffage additionnel permettant de chauffer un fluide agencé dans un circuit de chauffage d'un fluide du véhicule pour le chauffage de l'habitacle.
Selon un exemple, le dispositif de chauffage électrique 1 est disposé en amont d'un échangeur thermique d'une boucle de climatisation apte à fonctionner en pompe à chaleur, de façon à chauffer le fluide réfrigérant.
Selon encore un autre exemple, le dispositif de chauffage électrique 1 est agencé en amont d'un échangeur thermique utilisant le fluide de refroidissement d'un moteur thermique comme fluide caloporteur.
On pourrait aussi prévoir un tel dispositif de chauffage électrique 1 en amont d'un échangeur thermique destiné à la régulation thermique d'un dispositif de stockage de l'énergie électrique, parfois qualifié d'ensemble de batteries, pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride.
L'invention peut aussi s'appliquer à un dispositif permettant de refroidir un fluide. Le dispositif de chauffage électrique 1 représenté comprend au moins un module de chauffe 3 a, 3b, ici un premier module de chauffe 3 a et un deuxième module de chauffe 3b.
Bien entendu, on peut prévoir que le dispositif de chauffage électrique comprenne un seul module de chauffe, ou plus de deux modules de chauffe selon les besoins.
Le dispositif de chauffage électrique 1 peut comprendre également un moyen de commande 5 pour contrôler l'alimentation électrique des modules de chauffe 3a, 3b.
De plus, le dispositif de chauffage électrique 1 peut comprendre un boîtier d'entrée de fluide 9b communiquant fluidiquement (c'est-à-dire qu'il y a une communication par l'intermédiaire d'un fluide) avec les modules de chauffe 3a, 3b pour l'admission du fluide à chauffer, et un boîtier de sortie de fluide 9a communiquant fluidiquement avec les modules de chauffe 3a, 3b pour l'évacuation du fluide chauffé. En se référant à la figure 2, un module de chauffe 3a, 3b comporte :
- un noyau 11 ayant un corps 12 de noyau, et
- une enveloppe 13a, 13b agencée de manière à entourer le corps 12 du noyau 11.
Le module de chauffe 3 a, 3b peut être de forme sensiblement longitudinale et s'étendre selon un axe longitudinal A.
Dans l'exemple illustré, le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b sont par exemple respectivement de forme sensiblement cylindrique et s'étendent selon l'axe longitudinal
A. Le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b peuvent être concentriques.
Le module de chauffe 3 a, 3b présente donc une forme sensiblement cylindrique définie par l'enveloppe 13a, 13b.
Le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b définissent un circuit de guidage 15 du fluide à chauffer, tel que du liquide.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, chaque module de chauffe 3a, 3b comprend un circuit de guidage 15 du fluide entre le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b respective. Plus particulièrement le noyau 11 mieux visible sur les figures 3 et 4, présente un corps 12 de noyau 11 permettant de définir le circuit de guidage 15.
Le circuit de guidage 15 est défini autour de la surface externe du corps 12 du noyau 11, il est donc à l'extérieur du noyau 11 et à l'intérieur de l'enveloppe 13a ou 13b associée d'un module de chauffe 3a, 3b. En d'autres termes, la surface externe du corps 12 du noyau 11 et la surface interne de l'enveloppe 13a ou 13b associée, définissent un volume de circulation du fluide à chauffer autour du noyau 11.
La surface externe du corps 12 du noyau peut être sensiblement lisse, c'est-à- dire sans rainure ou nervure prévues pour générer un mouvement particulier du fluide autour du noyau 11.
En variante, on peut prévoir sur la surface externe du corps 12 du noyau 11 des moyens de perturbation de l'écoulement du fluide pour améliorer l'échange thermique, à titre d'exemple on peut prévoir une surface externe alvéolée, ou encore nervurée.
En outre, l'enveloppe 13a, 13b associée au noyau 11 d'un module de chauffe 3a, 3b est agencée autour du corps 12 du noyau 11 avec une distance e schématisée sur les figures 4 et 5, comprise entre 0,5mm et 8mm. Il s'agit d'une distance e latérale dans l'exemple illustré.
Cette distance e forme un écart entre la surface externe du corps 12 du noyau et la surface interne de l'enveloppe 13a, 13b permettant de définir le volume du circuit de guidage 15.
La distance e est constante sur toute la longueur de l'enveloppe 13a, 13b dans l'exemple illustré, de sorte que le volume du circuit de guidage 15 est constant.
De plus, la plage de 0,5mm à 8mm offre un compromis intéressant en termes d'échange thermique et de pertes de charge.
En effet, avec un circuit de guidage du fluide étroit, la vitesse de passage du fluide augmente, et la vitesse augmentant les pertes de charge augmentent. Et au contraire, avec un circuit de guidage du fluide à chauffer trop grand, les pertes de charge baissent, mais l'échange thermique entre le fluide et l'enveloppe n'est pas performant.
La plage de distance entre le corps 12 du noyau et l'enveloppe 13a, 13b associée de 0,5 mm à 8 mm définissant le volume du circuit de guidage 15 offre un échange thermique satisfaisant entre le fluide et l'enveloppe 13a, 13b tout en minimisant les pertes de charge. Le volume du circuit de guidage 15 ainsi défini est suffisamment petit pour que le fluide passe suffisamment vite et absorbe de la chaleur et suffisamment grand pour que les pertes de charge diminuent.
Cette plage définit donc un volume de circuit de guidage 15 permettant de toujours assurer un transfert thermique entre l'enveloppe 13a, 13b et le fluide circulant dans le circuit de guidage 15 en minimisant les pertes de charge.
Par ailleurs, afin de permettre l'admission du fluide dans un module de chauffe 3a, 3b, le noyau 11 du module de chauffe 3a, 3b peut présenter une extrémité d'entrée de fluide 23a, 23b communiquant fluidiquement avec le boîtier d'entrée 9b et le circuit de guidage 15 entre le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b associée.
Dans l'exemple illustré, une extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 d'un module de chauffe 3a, 3b peut présenter une ouverture qui définit une section de passage de fluide pour l'admission du fluide dans le circuit de guidage 15 du module de chauffe 3a, 3b associé. L'ouverture peut être centrale et large pour permettre de répartir uniformément le fluide vers le circuit de guidage 15.
Du fait de la forme cylindrique du noyau 11, l'extrémité d'entrée 23a, 23b peut présenter une forme sensiblement annulaire. Dans ce cas, la répartition du fluide se fait de manière sensiblement annulaire et uniforme comme illustré par les flèches sur la figure 3.
De même, afin de permettre l'évacuation du fluide hors du module de chauffe 3a, 3b, le noyau 11 du module de chauffe 3a, 3b peut présenter une extrémité de sortie de fluide 24a, 24b communiquant fluidiquement avec le boîtier de sortie 9a et le circuit de guidage 15 entre le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b associée. L'extrémité de sortie 24a, 24b permet l'évacuation du fluide ayant circulé dans le circuit de guidage 15 hors du module de chauffe 3 a, 3b.
À cet effet, l'extrémité de sortie 24a, 24b peut également présenter une ouverture 26 en communication fluidique avec le circuit de guidage 15 qui définit une section de passage pour le fluide ayant circulé dans le circuit de guidage 15 à évacuer. L' extrémité de sortie 24a, 24b du noyau 11 d'un module de chauffe 3a, 3b peut- être sensiblement symétrique à l'extrémité d'entrée 23a, 23b. De ce fait, l'extrémité de sortie 24a, 24b peut également être de forme sensiblement annulaire.
En outre, l'extrémité d'entrée 23a, 23b et l'extrémité de sortie 24a, 24b d'un module de chauffe 3a, 3b sont opposées, plus précisément longitudinalement opposées.
Ainsi, le fluide provenant du boîtier d'entrée de fluide 9b peut circuler dans le volume de circulation défini par le circuit de guidage 15 entre le noyau 11 et l'enveloppe 13a, 13b associée d'un module de chauffe 3a, 3b en étant introduit par l'ouverture pour le passage de fluide définie de l'extrémité d'entrée 23a, 23b. Et, au niveau de la sortie du fluide, le fluide ayant circulé dans le circuit de guidage 15 est dirigé vers l'extrémité de sortie 24a, 24b du noyau 11, de façon à être évacué via le boîtier de sortie 9a.
De plus, un module de chauffe 3a, 3b peut comporter un nombre prédéfini d' entretoises 35 agencées entre l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 et le corps de noyau 12.
À titre d'exemple, les entretoises 35 peuvent être agencées sur la périphérie externe de la surface d'extrémité du corps 12 du noyau en regard de l'extrémité d'entrée 23a, 23b et sur la périphérie externe de l'extrémité d'entrée 23a, 23b en regard.
Les entretoises 35 peuvent être réparties régulièrement selon un pas angulaire prédéfini. Bien sûr, les entretoises 35 peuvent être réparties irrégulièrement.
De façon avantageuse, de telles entretoises 35 peuvent appartenir au noyau 11 et être réalisées d'une seule pièce avec le noyau 11 du module de chauffe 3a, 3b.
Les entretoises 35 permettent de définir des fenêtres latérales 36 par lesquelles le fluide admis par l'ouverture pour le passage de fluide de l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 rejoint le circuit de guidage 15 défini entre le corps de noyau 12 et l'enveloppe 13a, 13b associée. Les fenêtres 36 assurent donc la communication fluidique entre l'ouverture pour le passage de fluide de l'extrémité d'entrée 23a, 23b et le circuit de guidage 15.
Le fluide arrivant par l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 est dirigé vers le circuit de guidage 15 défini entre la surface externe du corps 12 du noyau 11 et la surface interne de l'enveloppe 13a, 13b, et arrose l'ensemble du circuit de guidage 15 sur toute sa surface.
De façon analogue, de telles entretoises 35 peuvent être prévues entre le corps 12 du noyau 11 et l'extrémité de sortie 24a, 24b en définissant des fenêtres 36 par lesquelles le fluide ayant circulé dans le circuit de guidage 15 rejoint l'ouverture pour le passage de fluide de l'extrémité de sortie 24a, 24b. Dans ce cas, les fenêtres 36 assurent la communication fluidique entre le circuit de guidage 15 et l'ouverture pour le passage de fluide de l'extrémité de sortie 24a, 24b.
La circulation du fluide depuis l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 d'un module de chauffe 3a, 3b, dans le circuit de guidage 15, puis par l'extrémité de sortie 24a, 24b est schématisée par les flèches sur la figure 3.
Selon la représentation illustrée sur la figure 3, le fluide suit un mouvement linéaire dans le circuit de guidage 15, de façon sensiblement parallèle à l'axe longitudinal A.
En variante, un mouvement différent, par exemple de tournoiement ou hélicoïdal, du fluide peut être généré en amont du circuit de guidage 15 du fluide. Dans ce cas, les entretoises 35 peuvent être agencées en suivant le mouvement par exemple le tournoiement du fluide autour de l'axe A, de sorte que ce mouvement du fluide se poursuit le long du circuit de guidage 15 autour du noyau 11.
Les entretoises 35 se trouvent donc dans la trajectoire du fluide et risquent de former des perturbations de l'écoulement du fluide.
Afin de remédier à cet inconvénient, les entretoises 35 sont avantageusement agencées et conformées pour ne pas « casser » le mouvement du fluide.
Les entretoises 35 peuvent de plus avoir une fonction de déflecteur en étant agencées de manière à guider le fluide arrivant au niveau de l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 vers le circuit de guidage 15.
Inversement, les entretoises 35 agencées entre le corps 12 du noyau et l'extrémité de sortie 24a, 24b du noyau 11 peuvent avoir une fonction de déflecteur et guider le fluide ayant circulé dans le circuit de guidage 15 vers l'extrémité de sortie 24a, 24b.
Selon l'exemple illustré sur les figures 3 et 4, les entretoises 35 sont réalisées sous la forme de languettes sensiblement convexes, ou en forme d'aube. Selon l'exemple illustré, le noyau 11 peut encore comprendre un déflecteur central 37 agencé sensiblement au centre de la surface d'extrémité du corps 12 du noyau en regard de l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11. Le déflecteur central 37 participe également au guidage et à la répartition de l'écoulement du fluide admis par l'extrémité d'entrée 23a, 23b du noyau 11 vers le circuit de guidage 15 via les fenêtres 36.
Le déflecteur central 37 présente par exemple une forme de téton sensiblement arrondie.
De façon symétrique, un déflecteur central 37 peut être agencé sur la surface d'extrémité du corps 12 du noyau en regard de l'extrémité de sortie 24a, 24b du noyau 11.
L'enveloppe 13a, 13b est apte à être alimentée électriquement et lorsqu'elle est alimentée électriquement forme une source thermique, par exemple une source chauffante dans le cas d'un module de chauffe 3a, 3b. L'enveloppe 13a, 13b est alors nommée enveloppe chauffante 13 a, 13b.
L'enveloppe 13a, 13b est commandée par le moyen de commande 5 (figure 2) pour chauffer dans l'exemple décrit le fluide circulant dans le circuit de guidage 15 par échange de chaleur entre l'enveloppe chauffante 13a, 13b et le fluide.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, une enveloppe 13a, 13b, présente au moins un moyen électrique de chauffe tel qu'une résistance chauffante 17. Une résistance chauffante 17 peut être réalisée sous la forme d'une piste résistive 17. Selon l'exemple de réalisation représenté, une enveloppe chauffante 13a, 13b présente deux moyens électriques de chauffe réalisés sous la forme de deux pistes résistives 17.
Les deux pistes résistives 17 peuvent s'étendre parallèlement au moins partiellement sur la hauteur de l'enveloppe 13a, 13b. Les deux pistes résistives 17 sont par exemple imbriquées l'une dans l'autre ou entrelacées.
Les pistes résistives 17 sont par exemple réalisées par sérigraphie sur la surface externe de l'enveloppe 13a, 13b, c'est-à-dire sur la surface opposée à la surface interne de l'enveloppe 13a, 13b en regard du corps 12 du noyau 11 définissant le circuit de guidage 15. Les pistes résistives 17 sont donc hors du circuit de guidage 15 du fluide à chauffer.
Grâce à ce mode de réalisation la chaleur produite par la ou les résistances 17 est directement transmise au fluide à chauffer à travers la paroi de l'enveloppe chauffante 13a ou 13b correspondante, ce qui minimise les pertes thermiques et réduit l'inertie thermique du dispositif, le fluide peut dès lors être chauffé rapidement.
Le moyen de commande 5 contrôle dans ce cas les enveloppes chauffantes 13a, 13b en contrôlant l'alimentation des résistances chauffantes 17, réalisées sous forme de pistes résistives 17 dans cet exemple.
À cet effet les pistes résistives 17 sont connectées au moyen de commande 5. On prévoit pour ce faire des bornes de connexion 18 électriquement reliées aux extrémités des pistes résistives 17. Le moyen de commande 5 est connecté électriquement à ces bornes de connexion 18.
En outre, on peut prévoir un capteur de température (non représenté sur les figures) pour mesurer la température d'un élément chauffant 13a, 13b associé. Il peut s'agir d'une thermistance, telle qu'une sonde « CTN » pour Coefficient de Température Négatif ou « NTC » pour l'anglais « Négative Température Coefficient », dont la résistance diminue de façon uniforme avec la température. Ce capteur de température peut être brasé ou soudé sur la surface externe de l'enveloppe 13a, 13b associé.
Dans ce cas, le moyen de commande 5 contrôle l'alimentation des résistances chauffantes 17 en fonction d'une consigne de chauffage et de la température mesurée par le capteur de température.
Le moyen de commande 5 de l'enveloppe 13a, 13b, peut comporter un support de circuit électrique 19, tel qu'une carte à circuit imprimé (ou PCB en anglais pour « Printed circuit board »). Le support de circuit électrique 19 porte des composants électroniques et/ou électriques. On peut citer notamment à titre d'exemple un ou des interrupteurs de courant électrique pour contrôler l'alimentation électrique des éléments chauffants 13a, 13b, un micro-contrôleur, des connecteurs électriques reliant les résistances chauffantes 17 aux interrupteurs de courant électrique, des connecteurs d'alimentation haute tension et un connecteur d'alimentation basse tension et de bus de données.
On peut prévoir de plus des moyens de positionnement du support de circuit électrique 19 tels que des moyens de clipsage par exemple agencés aux quatre coins du support de circuit électrique 19. Par ailleurs, dans le cas d'un dispositif de chauffage 1 comprenant plusieurs modules de chauffe, deux dans l'exemple illustré, ces modules de chauffe 3a, 3b peuvent être identiques.
Selon le mode de réalisation illustré, les deux modules de chauffe 3a, 3b sont disposés côte à côte de façon sensiblement parallèle.
Bien entendu, d'autres agencements sont envisageables, par exemple en disposant les deux modules de chauffe 3a, 3b bout à bout dans le sens longitudinal des modules de chauffe 3a, 3b.
La disposition côte à côte permet de réduire l'encombrement du dispositif de chauffage 1 dans le sens longitudinal. De plus, cet agencement présente une faible inertie de chauffe et une faible perte de charge.
Par ailleurs, en ce qui concerne les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide 9b, 9a, comme on peut le voir sur la figure 1, le boîtier de sortie de fluide 9a peut présenter sensiblement la même forme que le boîtier d'entrée de fluide 9b.
Les boîtiers d'entrée 9b et de sortie 9a sont selon cet exemple raccordés symétriquement, aux deux extrémités opposées des modules de chauffe 3a, 3b.
Selon le mode de réalisation illustré, les deux boîtiers d'entrée et de sortie 9b, 9a comprennent respectivement un canal de circulation de fluide 25 pour l'admission ou l'évacuation du fluide, communiquant avec le circuit de guidage 15 du premier module de chauffe 3a et avec le circuit de guidage 15 du deuxième module de chauffe 3b. Les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide 9b, 9a comportent également une tubulure saillante 29 d'admission ou d'évacuation de fluide. La tubulure 29 de chaque boîtier 9a, 9b est commune pour les deux modules de chauffe 3 a, 3b.
L'écoulement du fluide s'effectue ainsi depuis la tubulure 29 pour l'admission du fluide du boîtier d'entrée 9b, dans le canal de circulation de fluide 25 du boîtier d'entrée 9b, puis en parallèle dans les circuits de guidage 15 des modules de chauffe 3a, 3b et ressort dans le canal de circulation de fluide 25 du boîtier de sortie 9a puis par la tubulure 29 pour l'évacuation du fluide du boîtier de sortie 9a. On comprend donc qu'un module de chauffe 3a, 3b comprenant un noyau 11 tel que défini précédemment et une enveloppe chauffante 13a, 13b agencée autour du noyau 11 à une distance e de l'ordre de 0,5mm à 8mm du corps 12 du noyau 11, permet d'assurer un échange thermique performant entre le fluide à chauffer et l'enveloppe chauffante 13a, 13b pour répondre au besoin de chauffage demandé tout en minimisant les pertes de charge.
En outre le noyau 11 avec une extrémité d'entrée 23a, 23b telle que décrite précédemment définissant une section de passage centrale et large pour l'admission du fluide dans le circuit de guidage 15 permet une répartition uniforme du fluide à chauffer dans le circuit de guidage 15 et participe ainsi à l'amélioration de l'échange thermique entre le fluide circulant dans ce circuit de guidage 15 et l'enveloppe chauffante 13a, 13b.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de conditionnement thermique (1) électrique d'un fluide pour véhicule automobile, ledit dispositif comprenant au moins un module thermique (3a, 3b) comprenant :
- un noyau (11) comprenant un corps de noyau (12), et
- une enveloppe (13a, 13b) : apte à être alimentée électriquement de manière à former une source thermique et agencée autour du noyau (11) de manière à définir un circuit de guidage (15) du fluide à conditionner thermiquement, le circuit de guidage (15) étant défini entre le corps (12) du noyau (11) et l'enveloppe (13a, 13b), caractérisé en ce que l'enveloppe (13a, 13b) est agencée autour du noyau (11) à une distance (e) du corps (12) du noyau (11) comprise entre 0,5mm et 8mm.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'enveloppe (13a, 13b) est agencée autour du corps (12) du noyau (11) à une distance (e) latérale par rapport au corps (12) du noyau (11).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel un module thermique (3a, 3b) s'étend selon un axe longitudinal (A) et la distance (e) entre le corps (12) du noyau (11) et l'enveloppe (13a, 13b) d'un module thermique (3a, 3b) est sensiblement constante sur la longueur de l'enveloppe (13a, 13b).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (12) du noyau (11) et l'enveloppe (13a, 13b) d'un module thermique (3a, 3b) sont respectivement de forme sensiblement cylindrique.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe (13a, 13b) comprend au moins une résistance chauffante électrique.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface externe du corps (12) du noyau (11) est sensiblement lisse.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le noyau (11) d'un module thermique (3a, 3b) présente une extrémité d'entrée de fluide (23a, 23b) et une extrémité de sortie de fluide (24a, 24b) opposée à l'extrémité d'entrée (23a, 23b).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le noyau (11) comprend un nombre prédéfini d'entretoises (35) disposées entre le corps du noyau (12) et une extrémité d'entrée (23a, 23b) ou de sortie (24a, 24b) du noyau (11).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, agencé dans un circuit de chauffage de l'habitacle dudit véhicule.
10. Appareil de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de conditionnement thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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