FR3056946A1 - Ensemble de conditionnement thermique pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Ensemble (10) de conditionnement thermique comprenant, - un dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, - un compartiment (16) destiné à recevoir un récipient (18) à refroidir ou réchauffer agencé à distance dudit dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Selon l'invention, l'ensemble (10) de conditionnement thermique comprend - un élément thermoélectrique (28) interposé entre ledit compartiment (16) et ledit dispositif (12).
Description
(54) ENSEMBLE DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE.
FR 3 056 946 - A1
Ensemble (10) de conditionnement thermique comprenant,
- un dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile,
- un compartiment (16) destiné à recevoir un récipient (18) à refroidir ou réchauffer agencé à distance dudit dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
Selon l'invention, l'ensemble (10) de conditionnement thermique comprend
- un élément thermoélectrique (28) interposé entre ledit compartiment (16) et ledit dispositif (12).
Ensemble de conditionnement thermique pour véhicule automobile
Domaine Technique de l’invention
L’invention concerne un ensemble de conditionnement thermique pour véhicule automobile comprenant un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation et un compartiment destiné à recevoir un récipient à refroidir/réchauffer.
Etat de la technique antérieur
Un véhicule automobile est couramment équipé d’un dispositif de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour réguler les paramètres aérothermiques d’un flux d’air destiné à être distribué à l’intérieur de l’habitacle du véhicule. Les véhicules automobiles peuvent comprendre en outre un module additionnel destiné à refroidir/réchauffer spécifiquement certaines parties de l’habitacle ou certains éléments présents dans l’habitacle. Nous pouvons, par exemple, citer le document US20070090256 qui décrit un compartiment destiné à refroidir un récipient pour boisson telle une cannette.
Bien que de tels modules permettent de refroidir ou réchauffer des aliments en fonction des consignes de l’utilisateur, ils présentent toutefois des performances limitées en termes de capacités de refroidissement. En effet, en période de fortes chaleur (en été), ces modules additionnels peinent à maintenir les aliments à une température suffisamment basse (environ 4Ό).
Exposé de l’invention
La présente invention vise à résoudre cet inconvénient en proposant un module additionnel qui puissent maintenir les aliments (nourriture, boisson) à une température basse (environ 4°C) et ce quelles que soit les conditions climatiques extérieures.
Pour cela, l’invention propose un ensemble de conditionnement thermique comprenant,
- un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile comprenant au moins un échangeur de chaleur apte à refroidir ou réchauffer un flux d’air, un compartiment destiné à recevoir un récipient à refroidir ou réchauffer agencé à distance dudit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
Selon l’invention l’ensemble de conditionnement thermique comprend
- un élément thermoélectrique interposé entre ledit compartiment et ledit dispositif.
De cette manière, l’objet selon l’invention permet un échange thermique entre le compartiment et le flux d’air issu du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation par l’intermédiaire de l’élément thermoélectrique. Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation ayant une capacité de refroidissement et de réchauffement élevée, ce qui permet de refroidir ou réchauffer plus efficacement le compartiment, et par extension les aliments.
Des modes de réalisations particuliers selon l’invention proposent que :
le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend au moins un échangeur de chaleur apte à refroidir ou réchauffer un flux d’air ;
le compartiment et l’élément thermoélectrique sont reliés par l’intermédiaire d’un conduit apte à acheminer un flux d’air provenant du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, l’élément thermoélectrique étant agencé en partie à l’intérieur dudit conduit ;
l’élément thermoélectrique est une cellule de Peltier ;
l’élément thermoélectrique comprend un premier radiateur et un second radiateur, chaque radiateur étant agencé de part et d’autre de la cellule de Peltier, le premier radiateur étant agencé à l’intérieur du compartiment et le deuxième radiateur étant agencé à l’intérieur du conduit ;
un pulseur additionnel est agencé au sein du conduit et en amont de l’élément thermoélectrique ;
un pulseur est agencé à l’intérieur du compartiment ; un volet est agencé au sein du conduit ; le compartiment comprend un isolant thermique ;
est agencé un système de régulation apte à maintenir un débit d’air au sein du conduit compris entre 10 et 18 m3/h et à gérer l’alimentation du pulseur additionnel et de l’élément thermoélectrique pour avoir une alimentation comprise entre 30 et 50 W.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un ensemble de conditionnement thermique tel que décrit précédemment. Un mode de réalisation particulier selon l’invention propose également que l’élément thermoélectrique est alimenté par la batterie du véhicule automobile.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées :
la figure 1 illustre schématiquement une partie de l’ensemble de conditionnement thermique selon l’invention selon un mode de fonctionnement; la figure 2 illustre schématiquement une partie de l’ensemble de conditionnement thermique selon l’invention selon un autre mode de fonctionnement;
- la figure 3 illustre schématiquement une partie de l’ensemble de conditionnement thermique selon l’invention selon un autre mode de réalisation.
Description détaillée des modes de réalisation
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
Les termes amont et aval sont employés ici par rapport à la direction de l’écoulement du flux d’air au sein de l’ensemble de conditionnement thermique.
Pour obtenir un ensemble de conditionnement thermique avec une capacité de refroidissement ou réchauffement optimale, l’invention telle qu’illustrée à la figure 1, propose un ensemble de conditionnement thermique 10 comprenant un dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile et un compartiment 16 destiné à recevoir un récipient 18 à refroidir/réchauffer.
Le dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend un boîtier 20 définissant un canal d’écoulement 3 d’un flux air généré par un pulseur 24 et dans lequel sont logés des moyens de traitement thermique du flux d’air destiné à être distribué dans l’habitacle. Les moyens de traitement thermique comprennent un premier échangeur de chaleur 14 apte à refroidir le flux d’air et un second échangeur de chaleur 22 apte à réchauffer le flux d’air. Le premier échangeur de chaleur 14 correspond ici à un évaporateur et le second échangeur de chaleur 22 à un radiateur de chauffage. Le radiateur 22, comme illustré sur les figures 1 ou 2, être couplé à un radiateur électrique additionnel 60 destiné à réchauffer le flux d’air de manière plus rapide, notamment lors du démarrage du véhicule.
L’ensemble de conditionnement thermique 10 selon l’invention comprend en outre un compartiment 16 destiné à recevoir un récipient 18 à refroidir/réchauffer. Le récipient 18 à refroidir/réchauffer correspond par exemple à une canette ou une bouteille. Le compartiment 16 comprend une enveloppe 26 présentant une enceinte avec une ouverture de manière à accueillir le récipient 18, et ce de manière étanche. Le compartiment 16 est relié au dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation de manière à garantir les échanges thermiques entre les deux sous-ensembles.
Afin de garantir des températures satisfaisantes à l’intérieur du compartiment 16 l’ensemble de conditionnement thermique 10 comprend un élément thermoélectrique 28 interposé entre le compartiment 16 et ledit dispositif 12. Ainsi, l’élément thermoélectrique 28 provoque le transfert de calories entre les deux sous-ensembles 12,16, selon la polarité du l’élément thermoélectrique 28. Bien évidemment, lorsque le dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation réchauffe le flux d’air le compartiment 16 et le récipient 18 contenu dans le compartiment 16 sont réchauffés, et de manière analogue lorsque dispositif 12 refroidit le flux d’air le compartiment 16 et le récipient 18 sont ainsi être refroidis. Pour cela le compartiment 16 et l’élément thermoélectrique 28 sont reliés par l’intermédiaire d’un conduit 38 apte à acheminer un flux d’air provenant du dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation, l’élément thermoélectrique 28 étant agencé en partie à l’intérieur dudit conduit 38. L’élément thermoélectrique 28 est agencé au niveau de l’enveloppe 26 et du conduit 38, ou plus précisément, l’enveloppe 26 et le conduit 38 comprennent chacun une ouverture dans laquelle a été introduit l’élément thermoélectrique 28 de manière à ce que ce dernier corresponde en partie à l’interface entre l’intérieur du conduit 38 et l’intérieur de l’enveloppe 26. En d’autres termes, le conduit 38 présente une partie qui est tangente à l’enveloppe 26, ou accolée à celle-ci, de manière à que l’intérieur du conduit 38 et l’intérieur de l’enveloppe 26 soient juxtaposés avec l’élément thermoélectrique 28 étant interposé entre les deux intérieurs.
L’élément thermoélectrique 28 selon l’invention est une cellule Peltier. Un module Peltier, ou cellule à effet Peltier, correspond à un ensemble comprenant deux plaques une dite plaque froide 34 et une dite plaque chaude 36, selon la polarité du courant. Lesdites plaques 34,36 peuvent par exemple correspondre à des plaques en céramique thermiquement conductrices mais électriquement isolantes. Entre ces deux plaques 34,36, est agencée une myriade de semi-conducteurs de type positif ou négatif avec des conducteurs, par exemple des plaques de cuivre, interposés entre chaque semi-conducteur. L’ensemble est alimenté en électricité par une source indépendante. Par exemple, l’élément thermoélectrique 28 est alimenté par la batterie du véhicule automobile, et ce de manière à provoquer un phénomène physique de déplacement de chaleur en présence du courant électrique. L'une desdites plaques 34,36 se refroidit tandis que l'autre se réchauffe.
L’élément thermoélectrique 28 comprend en outre un premier radiateur 30 et un second radiateur 32, chaque radiateur 30,32 étant agencé de part et d’autre de la cellule de Peltier et plus précisément un radiateur 30,32 est fixé à une plaque 34,36. Comme illustré sur la figure 1, le premier radiateur 30 est fixé sur la plaque dite froide 34 et est agencé à l’intérieur du conduit 38 tandis que le deuxième radiateur 32 est fixé sur la plaque dite chaude 36 agencé à l’intérieur du compartiment 16.
Selon la configuration illustrée à la figure 1, le dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation refroidit le flux d’air, celui-ci est alors acheminé à travers le conduit 38 de manière à ce que le premier radiateur 30 soit en contact d’un flux d’air froid. L’élément thermoélectrique 28 provoque alors un échange thermique entre le flux d’air froid situé dans le conduit 38 et l’intérieur de l’enveloppe 26, où est situé le récipient 18, permettant ainsi de refroidir ce dernier pour avoir une boisson ou tout autre contenu aux consignes de l’utilisateur.
Selon la configuration illustrée à la figure 2, le dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation réchauffe le flux d’air, celui-ci est alors acheminé à travers le conduit 38 de manière à ce que le premier radiateur 30 soit en contact d’un flux d’air chaud. L’élément thermoélectrique 28 favorise alors un échange thermique entre le flux d’air réchauffé situé dans conduit 38 et l’intérieur de l’enveloppe 26, où est situé le récipient 18, permettant ainsi de réchauffer ce dernier pour avoir une boisson ou tout autre contenu aux consignes de l’utilisateur.
Tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend ici deux sorties 40,42. La sortie 40 permet d’orienter le flux d’air vers une partie supérieure de l’habitacle, telles que les buses de ventilation centrales et les buses de dégivrages, tandis que la sortie 42 permet d’orienter le flux d’air vers une partie inférieure de l’habitacle telles que les buses des pieds. Selon le mode de réalisation illustré, le conduit est relié à la sortie 42 de manière à acheminer l’air vers l’élément thermoélectrique 28. Ainsi, il est possible de refroidir/réchauffer le récipient 18 de manière simple sans changer la structure du boitier 20 du dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Le conduit 38 comprend une entrée 54 et une sortie 52. Comme illustré aux figures 1 et 2, la sortie 42 oriente le flux d’air vers deux canaux, plus précisément vers l’entrée 54 du conduit 38 afin d’acheminer l’air vers l’ensemble 10 de conditionnement thermique et vers un conduit 56 qui mène l’air vers les buses des pieds.
Selon différents modes de réalisation, il est également possible d’agencer l’entrée 54 du conduit 38 à différents emplacements au sein du dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Par exemple, si l’utilisateur ne souhaite avoir un ensemble de conditionnement thermique 10 qui ne serve qu’à refroidir ses aliments, l’entrée 54 du conduit 38 est alors agencée directement en aval de l’évaporateur 14 et en amont du radiateur 22 comme illustré sur la figure 3. De manière analogue, selon un mode de réalisation non illustré, si l’utilisateur ne souhaite avoir un ensemble de conditionnement thermique 10 qui ne serve qu’à réchauffer ses aliments, l’entrée 54 du conduit 38 est alors agencée directement en aval du radiateur 22 et en amont d’une chambre de mixage 44, correspondant à la partie du dispositif 12 de chauffage, ventilation et/ou climatisation où la partie du flux d’air ayant traversé l’évaporateur 14 se mélange avec la partie du flux d’air ayant traversé le radiateur 22 selon les proportions définies par un volet de mixage.
Afin de favoriser les échanges thermiques au sein de l’élément thermoélectrique 28, il convient d’avoir un flux d’air avec une température basse/haute et avec un débit suffisamment élevé. Bien que le pulseur 24 dudit dispositif 12 soit en mesure d’assurer un tel débit, l’ensemble de conditionnement thermique 10 selon l’invention comprend un pulseur 46 additionnel au sein du conduit 38, plus particulièrement en aval de l’entrée 54 du conduit 38 et en amont de l’élément thermoélectrique 28. Ainsi le pulseur 46 additionnel permet d’assurer un débit d’air élevé de l’ordre de 14 m3/h favorisant les échanges thermiques entre le flux d’air et le récipient 18. Avec un tel agencement, le conduit 38 comprend une partie intermédiaire en forme de volute 58 dans lequel est agencé le pulseur 46 additionnel.
Le récipient 18 est agencé dans un compartiment 16. Il y a donc un échange thermique entre le récipient 18 et le fluide contenu au sein du compartiment 16. Le fluide contenu au sein du compartiment 16 correspond ici à de l’air, mais il est envisageable d’utiliser d’autres matériaux tels que de l’eau ou autres liquides thermiquement conducteurs afin de favoriser les échanges thermiques, ces liquides étant contenu de manière étanche au sein de l’enveloppe 26. Le fluide contenu au sein du compartiment 16 est au contact du deuxième radiateur 32 de l’élément thermoélectrique 28. II y a donc un échange thermique entre le flux d’air présent dans le conduit 38 et le fluide contenu dans le compartiment 16, ce dernier qui échange thermiquement avec le récipient 18. Afin de favoriser les échanges thermiques au sein de l’élément thermoélectrique 28, le compartiment 16 comprend un isolant thermique agencé sur l’ensemble des parois du compartiment 16.
Si le fluide contenu dans le compartiment 16 correspond à de l’air, il est possible d’agencer un pulseur 48 à l’intérieur du compartiment 16 afin de brasser l’air et de favoriser les échanges thermiques. Le pulseur 48 est préférentiellement de petite taille afin d’être contenu dans l’enveloppe 26 en occupant le moins de volume possible, un pulseur de type micro-fan est mieux adapté.
Selon l’invention, il est possible d’agencer un volet 50 au sein du conduit 38, permettant de réguler le débit d’air circulant au sein du conduit 38. Tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, le volet 50 est agencé en amont du pulseur 46 additionnel, au niveau de l’entrée 54 du conduit 38. Bien évidemment, le volet 50 peut être de type papillon, tambour, ou encore drapeau et peut également être agencé en aval du pulseur 46 additionnel. La régulation du débit d’air peut aussi être assurée uniquement par variation de la tension d’alimentation du pulseur.
Le conduit 38 comprend une sortie 52, où le flux d’air est évacué après avoir thermiquement échangé avec le premier radiateur 30. Cette évacuation de calorie peut être agencée à divers endroits non gênants pour les occupants du véhicule, nous pouvons citer à titre d’exemple, sous les sièges des passagers avant, en dehors du véhicule, ou encore dans l’habitacle au niveau du côté inférieur des portières.
Selon un mode de réalisation non illustré, il est également possible d’agencer un petit échangeur de chaleur au sein du conduit 38 en aval du pulseur 46 additionnel et en amont de l’élément thermoélectrique 28. Par exemple, si l’utilisateur ne souhaite avoir un ensemble 10 de conditionnement thermique qui ne serve qu’à refroidir ses aliments, l’échangeur de chaleur agencé dans le conduit 38 peut être un évaporateur.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel ensemble 10 de conditionnement thermique. Le véhicule automobile selon l’invention comprend une source électrique sous la forme d’une batterie électrique. L’élément thermoélectrique 28 selon l’invention est alimenté par la batterie du véhicule automobile. L’ensemble de conditionnement thermique 10 comprend en outre un interrupteur entre la batterie du véhicule et l’élément thermoélectrique 28 de manière à éteindre l’ensemble thermoélectrique lorsque celui-ci n’est pas utilisé. II est également possible d’associer l’interrupteur à divers capteurs, comme par exemple un capteur détectant la présente d’un récipient 18 au sein du compartiment 16. Dans ce cas, s’il n’y a pas de récipient 18 au sein du compartiment 16, l’interrupteur coupe l’alimentation de l’élément thermoélectrique 28. Selon un autre mode de réalisation, il est également possible d’associer l’interrupteur au volet 50 agencé au sein du conduit 38, de manière à ce que si le volet 50 est dans une position extrême où il obture intégralement le conduit 38, l’interrupteur coupe l’alimentation de l’élément thermoélectrique 28. Nous pouvons aussi prévoir un interrupteur qui puisse couper l’alimentation du pulseur 46 additionnel et de l’élément thermoélectrique 28 simultanément. Bien évidemment, l’objet selon l’invention prévoit également un interrupteur pour l’alimentation du pulseur 48 agencé au sein de l’enveloppe 26. L’interrupteur pour le pulseur 48 peut aussi être couplé à l’élément thermoélectrique 28 ou encore le pulseur 46 additionnel.
II est aussi possible de prévoir un système de régulation couplé au circuit imprimé électronique, ou PCB (de l’anglais Printed Circuit Board), du pulseur 46 additionnel et à l’alimentation de la cellule de Peltier. Ce système de régulation peut par exemple actionner le pulseur 46 additionnel de manière à avoir un débit d’air au sein du conduit 38 compris entre 10 et 18 m3/h, plus particulièrement 14 m3/h, ainsi que gérer l’alimentation du pulseur 46 additionnel et de l’élément thermoélectrique 28 pour avoir une alimentation comprise entre 30 et 50 W et plus particulièrement 42 W.
II est aussi possible de prévoir la présence d’un capteur de température à l’intérieur du compartiment 16, le système de régulation prenant ainsi en compte cette information pour éviter le givrage à l’intérieur du compartiment 16. Un autre capteur de température à l’intérieur du conduit 38 peut aussi être utile pour réguler la tension aux bornes de la cellule de Peltier et/ou le débit du flux d’air circulant au sein du conduit 38.
Claims (12)
- Revendications1. Ensemble (10) de conditionnement thermique comprenant,- un dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, un compartiment (16) destiné à recevoir un récipient (18) à refroidir ou réchauffer agencé à distance dudit dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation, caractérisé en ce que l’ensemble (10) de conditionnement thermique comprend- un élément thermoélectrique (28) interposé entre ledit compartiment (16) et ledit dispositif (12).
- 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend au moins un échangeur de chaleur (14,22) apte à refroidir ou réchauffer un flux d’air.
- 3. Ensemble selon l’une des revendication 1 ou 2, dans lequel le compartiment (16) et l’élément thermoélectrique (28) sont reliés par l’intermédiaire d’un conduit (38) apte à acheminer un flux d’air provenant du dispositif (12) de chauffage, ventilation et/ou climatisation, l’élément thermoélectrique (28) étant agencé en partie à l’intérieur dudit conduit (38).
- 4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément thermoélectrique (28) est une cellule de Peltier.
- 5. Ensemble selon la revendication 4 dépendante de la revendication 3, dans lequel l’élément thermoélectrique (28) comprend un premier radiateur (30) et un second radiateur (32), chaque radiateur (30,32) étant agencé de part et d’autre de la cellule de Peltier, le premier radiateur (30) étant agencé à l’intérieur du compartiment (16) et le deuxième radiateur (32) étant agencé à l’intérieur du conduit (38).
- 6. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel est agencé un pulseur (46) additionnel au sein du conduit (38) et en amont de l’élément thermoélectrique (28).
- 7. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel est agencé un pulseur (48) à l’intérieur du compartiment (16).
- 8. Ensemble selon l’une des revendications 3 à 7, dans lequel un volet (50) est agencé au sein du conduit (38).5
- 9. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le compartiment (16) comprend un isolant thermique.
- 10. Ensemble selon l’une des revendications 6 à 9, dans lequel est agencé un système de régulation apte à maintenir un débit d’air au sein du conduit (38) compris entre 1010 et 18 m3/h et à gérer l’alimentation du pulseur (46) additionnel et de l’élément thermoélectrique (28) pour avoir une alimentation comprise entre 30 et 50 W.
- 11. Véhicule automobile comprenant un ensemble (10) de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10.
- 12. Véhicule automobile selon la revendication 11, dans lequel l’élément thermoélectrique (28) est alimenté par la batterie du véhicule automobile.1/220 14 22 60 56
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