FR3092463A1 - Corps de chauffe pour dispositif de chauffage électrique et de circulation d’un liquide - Google Patents

Abstract

Corps de chauffe pour dispositif de chauffage électrique et de circulation d’un liquide Elément chauffant (3) pour dispositif de chauffage électrique (2) d’un liquide caloporteur qui comprend une première portion enroulée (4), comprenant au moins une spire et une deuxième portion enroulée (5) constituée d’au moins une spire, caractérisé en ce que au moins une spire de la deuxième portion enroulée (5) est intercalée, selon une direction définie par un axe d’enroulement (100), dans une spire de la première portion enroulée (4). En particulier, les première et deuxième portions enroulées (4, 5) peuvent être agencées de sorte que leurs trajectoires contribuent à confiner et à minimiser les champs magnétiques générés par les courants électriques traversant chaque portion enroulée de l’élément chauffant.

Description

Corps de chauffe pour dispositif de chauffage électrique et de circulation d’un liquide

Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs électriques de chauffage et de circulation d’un liquide, notamment pour une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un habitacle d’un véhicule automobile. Plus particulièrement, l’invention porte sur les dispositifs de chauffage électrique utilisés pour de telles installations dans des véhicules automobiles, électriques ou hybrides, équipés d’un réseau d’alimentation électrique haute tension.

Le chauffage de l’air destiné au traitement thermique de l’habitacle d’un véhicule automobile à moteur thermique est assuré par échange de chaleur entre un flux d’air et un liquide caloporteur, par le biais d’un échangeur thermique. Dans le cas des véhicules hybrides ou électriques, on connait des dispositifs de chauffage électrique qui forment une source de calories et dans lesquels on fait circuler un courant électrique pour monter en température un élément chauffant embarqué dans ce dispositif de chauffage. Le liquide caloporteur à chauffer traverse ainsi le dispositif de chauffage et est mis au contact de l’élément chauffant, il s’effectue alors un échange de calories entre l’élément chauffant et le liquide caloporteur destiné au chauffage de l’habitacle, qui chauffe alors à son tour.

L'élément chauffant consiste habituellement en des moyens électriques de chauffe, par exemple une ou plusieurs résistances chauffantes. Afin d’obtenir une puissance de chauffe suffisante pour le fonctionnement souhaité, on peut être amené à multiplier les éléments chauffants dans un même dispositif de chauffage électrique.

La multiplication du nombre d’éléments chauffants peut s’accompagner de contraintes. En effet, le passage du courant électrique au sein d’un élément chauffant engendre, dans l'espace environnant, un champ magnétique. Ce phénomène se traduit par une accumulation locale d'énergie sous forme de lignes de flux magnétique. Lorsque plusieurs éléments chauffants électriques sont présents, le courant électrique passant au sein d’un premier élément chauffant génère un champ d’induction magnétique auquel tout autre élément chauffant avoisinant sera soumis.

La valeur de l’inductance mutuelle de ces éléments chauffants dépend de caractéristiques telles que leur géométrie, leur nombre de spires et leurs positions relatives. Au sein d’un dispositif de chauffage électrique, il est donc nécessaire de diminuer cette inductance mutuelle afin de prévenir tout risque de contamination magnétique de l’environnement du dispositif de chauffage électrique.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à proposer un corps de chauffe dont l’élément chauffant est agencé de manière à réduire ou annuler le champ magnétique généré par chaque élément chauffant. Dans la présente invention, chaque champ magnétique généré est instantanément annulé, ou minimisé, par un champ magnétique opposé d’intensité égale, ou sensiblement égale. De la sorte, les champs magnétiques globalement générés sont minimisés et confinés au sein du dispositif de chauffage.

L’objet de la présente invention concerne un élément chauffant pour dispositif de chauffage électrique d’un liquide caloporteur, tel que de l’eau glycolée, comprenant une première portion enroulée centrée sur un axe d’enroulement, hélicoïdale et comprenant au moins une spire, et une deuxième portion enroulée hélicoïdale comprenant au moins une spire, la deuxième portion enroulée étant reliée à la première portion enroulée par un segment de l’élément chauffant. L’élément chauffant comprend également une première section terminale d’alimentation connectée à la première portion enroulée et une deuxième section terminale d’alimentation connectée à la deuxième portion enroulée. Le corps de chauffe est reconnaissable en ce que au moins une spire de la deuxième portion enroulée est intercalée, selon la direction définie par l’axe d’enroulement, dans une spire de la première portion enroulée.

Par convention, dans tout le présent document, le qualificatif « longitudinal » s’applique à la direction dans laquelle s’étend l’axe d’enroulement de la première portion enroulée. Ainsi, au moins une spire de la deuxième portion enroulée est longitudinalement intercalée dans une spire de la première portion enroulée.

L’élément chauffant de la présente invention est destiné à un dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile hybride ou électrique et est, en particulier, conçu pour opérer avec une alimentation électrique dite de haute tension, généralement supérieure à 50V. Par élément chauffant, on entend par exemple une ou plusieurs résistances électriques qui pourront être montées électriquement en série ou en parallèle.

L’élément chauffant est ainsi, selon un mode de réalisation particulier, un élément tubulaire hélicoïdal. L’élément chauffant effectue, au niveau de sa première et de sa deuxième portion enroulée, un mouvement combinant une translation et une rotation autour d’un axe de manière à former une hélice de diamètre spécifique, définissant l’élément chauffant. Dans le cas de la présente invention, on qualifiera cet axe d’axe d’enroulement de la portion concernée, chaque axe d’enroulement étant propre à une portion enroulée.

Selon la présente invention, la première et la deuxième portion enroulée de l’élément chauffant sont agencées de sorte que les spires de la deuxième portion enroulée soient disposées entre les spires de la première portion enroulée, adoptant ainsi une configuration intercalée, ou sensiblement intercalée. Par spire, on entend un enroulement de l’hélice de la portion enroulée correspondant à une rotation complète, c’est-à-dire à une rotation de 360°, tandis qu’une demi-spire correspond à une rotation de 180°. Ainsi la configuration intercalée d’au moins une spire de la deuxième portion enroulée dans une spire de la première portion enroulée de l’élément chauffant signifie que lesdites spires sont imbriquées. Autrement dit, la deuxième portion enroulée de l’élément chauffant est agencée de sorte qu’au moins une de ses spires soit longitudinalement encadrée par deux demi-spires successives de la première portion enroulée du même élément chauffant.

Selon une caractéristique de la présente invention, la deuxième portion enroulée est centrée sur un axe d’enroulement confondu avec l’axe d’enroulement de la première portion enroulée. Les deux portions enroulées sont alors concentriques.

En particulier, les points d’une portion enroulée les plus éloignés de l’axe d’enroulement s’inscrivent dans une surface, dite surface extérieure de la portion enroulée. De la même manière, les points d’une portion enroulée les plus proches de l’axe d’enroulement s’inscrivent dans une surface dite surface intérieure de la portion enroulée.

Selon une configuration de l’invention, la deuxième portion enroulée est agencée de sorte que sa trajectoire hélicoïdale est identique, ou sensiblement identique, à celle de la première portion enroulée. Les trajectoires hélicoïdales des différentes portions enroulées peuvent, par exemple, être caractérisées par des diamètres variables. En effet, la première portion enroulée est définie par un premier diamètre et la deuxième portion enroulée est définie par un diamètre, appelé deuxième diamètre. Ces diamètres correspondent au diamètre d’un disque, situé dans un plan orthogonal à l’axe d’enroulement de la portion enroulée considérée, ce disque résultant de la projection des points de la surface extérieure de la portion enroulée sur ledit plan orthogonal.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier diamètre, définissant la première portion enroulée, et le deuxième diamètre, définissant la deuxième portion enroulée, sont égaux. Ainsi, l’ensemble des spires de la première et de la deuxièmes portion enroulée présente un diamètre identique, ou sensiblement identique, dans l’intégralité de l’élément chauffant.

Les portions enroulées de l’élément chauffant sont également définies par un pas, c’est-à-dire un intervalle régulier séparant deux spires successives d’une même portion enroulée. En particulier, la première portion enroulée peut présenter un premier pas égal à un deuxième pas de la deuxième portion enroulée. Le pas est mesuré selon un axe parallèle, ou sensiblement parallèle, à l’axe d’enroulement. Il correspond à la distance séparant deux points compris dans des surfaces extérieures de deux spires successives de la portion enroulée considérée.

Alternativement, la deuxième portion enroulée peut être agencée de sorte qu’elle présente un deuxième pas inférieur au premier pas de la première portion enroulée et de sorte qu’au moins deux spires successives de la deuxième portion enroulée soient longitudinalement comprises entre deux spires successives de la première portion enroulée.

La valeur du pas séparant deux spires d’une même portion enroulée est étroitement liée à la valeur d’un écartement séparant deux spires adjacentes. On qualifiera ainsi d’écartement la distance séparant une spire de la deuxième portion enroulée d’une spire adjacente de la première portion enroulée l’encadrant. Cette distance est mesurée selon un protocole similaire à celui exposé pour la mesure du pas, selon la direction définie par un axe parallèle à l’axe d’enroulement de la première portion enroulée, entre des points respectivement compris dans les surfaces extérieures de chacune de ces spires.

Selon une caractéristique de l’invention, l’écartement existant entre une spire de la première portion enroulée et une spire de la deuxième portion enroulée doit être défini de manière à prévenir tout contact entre les portions différentes portions enroulées. Par exemple, la présente invention peut être réalisée avec un écartement égal, ou sensiblement égal, à la moitié du premier pas de la première portion enroulée.

On définira enfin le sens d’enroulement des différentes portions enroulées de l’élément chauffant. Le sens d’enroulement correspond au sens, horaire ou antihoraire, du déplacement effectué par la portion considérée, en évoluant le long de l’axe d’enroulement, vu depuis les sections terminales d’alimentation dudit élément chauffant. Ainsi pour la première portion enroulée on considère le déplacement effectué depuis la première section terminale d’alimentation jusqu’au segment de l’élément chauffant. Similairement on évalue le sens d’enroulement de la deuxième portion enroulée de l’élément chauffant en progressant depuis la deuxième section terminale d’alimentation jusqu’au segment.

Notamment, la première portion enroulée s’étend dans un premier sens d’enroulement, par exemple antihoraire, et la deuxième portion enroulée s’enroule dans un deuxième sens d’enroulement, identique au premier sens d’enroulement. Ainsi, lorsqu’on considère le sens du courant électrique passant à travers deux spires adjacentes, c’est-à-dire une spire de la première portion enroulée et une spire de la deuxième portion enroulée qui lui est adjacente, on constate que ces courants électriques évoluent, suivant le sens d’enroulement des différentes portions enroulées, selon des directions similaires, ou sensiblement similaires, mais dans des sens opposés. De par la configuration particulière des première portion enroulée et deuxième portion enroulée de l’élément chauffant les champs magnétiques générés par ces courants électriques vont s’annuler, minimisant ainsi le champ magnétique globalement généré par l’élément chauffant et prévenant toute contamination magnétique de l’environnement du dispositif de chauffage.

La présente invention comprend également un corps de chauffe comprenant une pluralité d’éléments chauffants. Selon une caractéristique de l’invention le corps de chauffe comprend un premier élément chauffant, présentant des caractéristiques telles qu’exposé précédemment, et un deuxième élément chauffant hélicoïdale, le premier élément chauffant étant configuré de manière à être disposé autour du deuxième élément chauffant. Autrement dit, le deuxième élément chauffant hélicoïdale est défini par un diamètre inférieur au diamètre du premier élément chauffant, un tel agencement contribuant à réduire l’encombrement qui pourrait résulter de l’ajout d’un deuxième élément chauffant.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième élément chauffant peut également être configuré de manière à présenter des caractéristiques telles que précédemment exposée. Dans un tel corps de chauffe, le premier élément chauffant et le deuxième élément chauffant peuvent ainsi adopter des configurations sensiblement similaires ou identiques. Autrement dit, le deuxième élément chauffant comprend, par exemple, une première portion enroulée, centrée sur un axe d’enroulement et hélicoïdale, cette portion enroulée comprenant au moins une spire, et une deuxième portion enroulée, hélicoïdale, comprenant au moins une spire. La deuxième portion enroulée du deuxième élément chauffant étant reliée à sa première portion enroulée par un segment du deuxième élément chauffant. Additionnellement, le deuxième élément chauffant comprend une première section terminale d’alimentation connectée à la première portion enroulée et une deuxième section terminale d’alimentation connectée à la deuxième portion enroulée. Comme le premier élément chauffant, le deuxième élément chauffant est configuré de sorte qu’au moins une spire de sa deuxième portion enroulée soit longitudinalement intercalée dans une spire de la première portion enroulée.

Les différents éléments chauffants pourront être disposés de façon variable l’un par rapport à l’autre. On peut, notamment, adopter une configuration dans laquelle le premier et le deuxième élément chauffant sont concentriques, et s’étendent autour d’un axe d’enroulement commun. De cette manière, les éléments chauffants définissent un espace de circulation régulier autour des différents éléments chauffants lorsque le corps de chauffe est intégré au dispositif de chauffage électrique.

Dans une telle configuration, on considère que les éléments chauffants sont concentriques lorsque les axes d’enroulement de la portion enroulée présentant le diamètre le plus grand pour chaque élément chauffant sont confondus. Lorsque, pour chaque élément chauffant, la première portion enroulée et la deuxième portion enroulée ont des diamètres identiques, on entendra par « concentrique » le fait que l’ensemble des axes d’enroulement des portions enroulées de chaque élément chauffant sont confondus.

Un tel agencement des différents éléments chauffants contribue à limiter l’encombrement résultant de l’addition d’éléments chauffants dans le corps de chauffe. Ces éléments chauffants n’entrent néanmoins pas en contact les uns avec les autres, que ce soit au niveau de leurs sections terminales d’alimentation ou de leurs portions enroulées respectives, qui restent séparées les unes des autres.

Selon une caractéristique de l’invention, le sens d’enroulement de la première portion enroulée du premier élément chauffant peut être opposé au sens d’enroulement de la première portion enroulée du deuxième élément chauffant. Il en va ainsi de même pour les deuxièmes portions enroulées de chaque élément chauffant. Selon une alternative, le sens d’enroulement de la première portion enroulée de chaque élément chauffant peut être identique, par exemple antihoraire, l’ensemble des premières portions enroulées et des deuxièmes portions enroulées des différents éléments chauffants présentant alors un même sens d’enroulement.

Les première et deuxième portions enroulées d’un même élément chauffant sont jointes par un segment, sensiblement courbe, de l’élément chauffant. Ce segment peut, par exemple, adopter la forme d’une boucle comprenant deux coudes, le segment ne s’inscrivant pas dans la trajectoire hélicoïdale de la première portion enroulée ou de la deuxième portion enroulée.

Lorsque le corps de chauffe comprend au moins deux éléments chauffants, ces segments peuvent présenter des agencements sensiblement identiques, par exemple un ensemble de deux coudes encadrant une portion du segment s’étendant dans une direction sensiblement longitudinale. Particulièrement, les portions des segments des différents éléments chauffant peuvent être disposées afin d’être parallèles l’une à l’autre.

La présente invention comprend également un dispositif de chauffage électrique intégrant un élément chauffant ou un corps de chauffe tel que précédemment exposé. Le dispositif de chauffage électrique comprend au moins un socle, porteur de l’élément chauffant ou du corps de chauffe, et un boitier fixé sur ledit socle, le socle et le boitier délimitant une chambre dans laquelle s’étend au moins un élément chauffant.

Le socle est préférentiellement muni d’orifices permettant l’insertion et la fixation, de manière étanche, des différents éléments chauffants. Afin de prévenir la déformation du socle, porteur des différents éléments chauffants, lesdits éléments comprennent, dans leurs sections terminales d’alimentation, une zone non chauffante, située au niveau de leur siège d’insertion dans le socle, les autres zones de l’élément chauffant étant, par exemple, toutes chauffantes.

Selon la présente invention, chaque élément chauffant comprend une première section terminale d’alimentation et une deuxième section terminale d’alimentation. Ces sections terminales d’alimentation s’étendent préférentiellement depuis les premières et deuxièmes portions enroulées de chaque élément chauffant jusqu’au socle et traversent ce dernier. Elles peuvent également être munies, à leur extrémité libre, d’une cosse permettant la connexion de l’élément chauffant au système électrique.

Lorsque le dispositif de chauffage électrique est assemblé, le boitier vient se fixer sur le socle, délimitant ainsi une chambre dans laquelle s’étendent le ou les éléments chauffants de la présente invention. Le ou les éléments chauffants sont ainsi agencés de sorte que les points de la surface extérieure de la portion enroulée de diamètre le plus grand de chaque élément chauffant soient équidistants, ou sensiblement équidistants, d’une surface intérieure du boitier.

On définit de la sorte un espace de circulation d’un liquide caloporteur dans la chambre, un tel espace étant régulier d’un bout à l’autre de la chambre de manière à permettre une bonne répartition des volumes du liquide caloporteur. Le liquide caloporteur, par exemple de l’eau glycolée, destiné à être chauffé par le ou les éléments chauffants, va ainsi circuler dans la chambre, entre les portions d’élément chauffant, et, par contact avec l’élément chauffant, va monter en température.

Lorsque le dispositif de chauffage électrique comprend un corps de chauffe comprenant plusieurs éléments chauffants, par exemple deux, ces différents éléments chauffants s’étendent dans la chambre et depuis le socle, ledit socle étant préférentiellement disposé dans un plan sensiblement orthogonal, ou orthogonal, à l’axe d’enroulement d’au moins une portion enroulée d’un des éléments chauffants. Le premier élément chauffant s’étend alors, de préférence, sur une hauteur égale, ou sensiblement égale, à la hauteur du deuxième élément chauffant. Cette hauteur est égale à la distance mesurée entre le socle, dans lequel sont fixés les éléments chauffants, et une extrémité libre du corps de chauffe, selon l’axe d’enroulement des différents éléments chauffants.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :

- la figure 1 [Fig. 1] est une vue en perspective d’un élément chauffant et des courants électriques le traversant ;

- la figure 2 [Fig. 2] est une vue en perspective d’un corps de chauffe comprenant deux éléments chauffants et les courants électriques le traversant ;

- la figure 3 [Fig. 3] est une vue de dessous d’un corps de chauffe comprenant deux éléments chauffants, illustrant l’agencement relatif des différents éléments chauffants et de leurs sections terminales d’alimentation ;

- la figure 4 [Fig. 4] est une représentation schématique d’un dispositif de chauffage électrique intégrant un corps de chauffe comprenant par exemple deux éléments chauffants ;

La figure 1 illustre un élément chauffant 3, un tel élément chauffant 3 étant par exemple une résistance blindée. L’élément chauffant 3 peut être divisé en parties distinctes, délimitées par des démarcations 51, 52, 53 et 54. On observe ainsi une première section terminale d’alimentation 6 s’étendant de manière sensiblement longitudinale et rectiligne jusqu’à la démarcation 51, cette première section terminale d’alimentation 6 se poursuivant par une première portion enroulée 4, s’étendant des démarcations 51 à 52. Une deuxième portion enroulée 5, s’étendant entre les démarcations 53 et 54, est rattachée à la première portion enroulée 4 par l’intermédiaire d’un segment 8, délimité par les démarcations 52 et 53. Cette deuxième portion enroulée 5 se poursuit par une deuxième section terminale d’alimentation 7, destinée à être raccordée à un circuit électrique d’alimentation de l’élément chauffant 3. La deuxième section terminale d’alimentation 7 est, elle aussi, disposée de manière sensiblement longitudinale et rectiligne et elle s’étend sur une hauteur sensiblement supérieure à celle de la première section terminale d’alimentation 6.

Les jonctions entre les première et deuxième sections terminales d’alimentation 6, 7 et les première et deuxièmes portions enroulées 4, 5, respectivement, adoptent la forme d’un coude dont l’angle est supérieur à 90°. De façon similaire, le segment 8, joignant la première portion enroulée 4 et la deuxième portion enroulée 5, présente la forme d’une boucle comparable à un enchainement de deux coudes. Une portion du segment 8 peut également s’étendre selon un axe sensiblement longitudinal.

La première portion enroulée 4 de l’élément chauffant 3 forme un tube délimité par une trajectoire hélicoïdale formant une pluralité de spires, ou plus précisément une spire et une demi-spire. Ce tube hélicoïdal est assimilable à une hélice s’enroulant autour d’un axe, qu’on appellera axe d’enroulement 100. Cette première portion enroulée 4 est définie par un diamètre, appelé premier diamètre 400, et par un premier pas 40, tous deux constants dans l’entièreté de la première portion enroulée 4. Le premier diamètre 400 correspond au diamètre d’un disque situé dans un plan orthogonal à l’axe d’enroulement 100, ce disque résultant de la projection des points de la surface extérieure de la portion enroulée sur ledit plan orthogonal. Le premier pas 40 est obtenu en mesurant, selon un axe parallèle à l’axe d’enroulement 100, une distance séparant deux spires successives de la première portion enroulée. Plus précisément, on mesure la distance séparant deux points compris dans des surfaces extérieures de deux spires successives de la première portion enroulée 4, ces deux points étant les points des surfaces extérieures de chaque spire les plus éloignés de l’axe d’enroulement également compris dans l’axe parallèle à l’axe d’enroulement 100.

La deuxième portion enroulée 5 de l’élément chauffant 3 adopte un agencement similaire à celui de la première portion enroulée 4. Elle forme un tube, délimité par une trajectoire hélicoïdale, l’hélice formée s’enroulant autour d’un axe, appelé axe d’enroulement 200. La deuxième portion enroulée 5 est définie par un diamètre, appelé deuxième diamètre 500, constant dans l’ensemble de ladite deuxième portion enroulée 5, et d’un deuxième pas 50, lui aussi constant.

Dans l’exemple illustré dans la figure 1, la deuxième portion enroulée 5 a un deuxième diamètre 500 identique, ou sensiblement identique, au premier diamètre 400 de la première portion enroulée 4. L’axe d’enroulement 200, de la deuxième portion enroulée 5 est ainsi confondu avec l’axe d’enroulement 100 de la première portion enroulée 4 et la première et la deuxième portion enroulée 4, 5 sont concentriques.

Dans l’élément chauffant 3, le premier pas 40, séparant deux spires successives de la première portion enroulée 4, et le deuxième pas 50, séparant des spires successives de la deuxième portions enroulée 5, sont égaux ou sensiblement égaux.

La deuxième portion enroulée 5 est ainsi agencée de sorte qu’au moins une de ses spires soit longitudinalement disposée dans une spire de la première portion enroulée 4. On observe ainsi, en évoluant le long de l’axe d’enroulement 100 depuis les sections terminales 6, 7 une alternance entre une portion d’une spire de la première portion enroulée 4 et une portion d’une spire de la deuxième portion enroulée 5.

Particulièrement et tel qu’illustré dans la figure 1, au moins une spire de la deuxième portion enroulée 5 est disposée de sorte qu’elle soit longitudinalement équidistante des deux demi-spires formant une spire de la première portion enroulée 4 l’encadrant. Autrement formulé, un écartement 25 mesuré entre une spire de la deuxième portion enroulée 5 et une première demi-spire de la première portion enroulée 4 l’encadrant est égal à l’écartement 25 mesuré entre cette même spire de la deuxième portion enroulée 5 et la seconde demi-spire de la spire de la première portion enroulée 4 l’encadrant longitudinalement. Cet écartement 25 est mesuré selon la direction définie par un axe parallèle à l’axe d’enroulement 100 de la première portion enroulée 4, entre deux points respectivement compris dans les surfaces extérieures de chacune de ces spires. Notamment, dans l’exemple illustré, l’écartement 25 est sensiblement égal à la moitié du premier pas 40 de la première portion enroulée 4. Le premier pas 40 de la première portion enroulée et le deuxième pas 50 de la deuxième portion enroulée étant sensiblement égaux dans le cas illustré, cet écartement 25 sera aussi égal à la moitié du deuxième pas 50 de la deuxième portion enroulée 5.

La trajectoire hélicoïdale ainsi adoptée par la deuxième portion enroulée 5 est similaire, ou sensiblement similaire, à celle adoptée par la première portion enroulée 4, mais elle est longitudinalement décalée, selon un vecteur d’une longueur égale à la valeur de l’écartement 25. Les portions enroulées 4, 5 évoluent ainsi selon leur trajectoire propre, de sorte qu’elles n’entrent pas en contact l’une avec l’autre mais demeurent à proximité de sorte que les champs magnétiques générés par le courant électrique traversant l’une des portions enroulées 4, 5, représentés schématiquement par des flèches 65, soient minimisés voire annulés par les champs magnétiques générés par le courant électrique circulant dans la portion enroulée opposée 4, 5 du même élément chauffant 3.

Le sens d’enroulement des différentes portions enroulées 4, 5 est étroitement lié à la trajectoire adoptée par celles-ci. Dans l’élément chauffant 3 tel que représenté dans la figure 1, on définit le sens d’enroulement de chaque portion enroulée 4, 5 en se plaçant dans un plan orthogonal à l’axe d’enroulement 100 situé au niveau des première et deuxième sections terminales d’alimentation 6, 7 et en se déplaçant le long de chaque portion enroulée.

Ainsi, lorsque qu’on évolue depuis la première section terminale d’alimentation 6, ou depuis la démarcation 51, jusqu’à l’extrémité opposée de la première portion enroulée 4, ou jusqu’à la démarcation 52, on observe que la première portion enroulée 4 a un sens d’enroulement antihoraire. De façon similaire, en évoluant le long de la deuxième portion enroulée 5, depuis la démarcation 53 jusqu’à la démarcation 54, on constate que la deuxième portion enroulée 5 a également un sens d’enroulement antihoraire, c’est-à-dire un sens d’enroulement identique à celui de la première portion enroulée 4.

Cette représentation de l’élément chauffant n’est en rien limitative, l’élément chauffant 3 pourra être envisagé selon de nombreuses alternatives dans lesquelles, par exemple, la deuxième portion enroulée 5 présente un deuxième diamètre 500 différent du premier diamètre 400 de la première portion enroulée 4, de sorte que la deuxième portion enroulée 5 s’enroule autour ou à l’intérieur de la première portion enroulée 4. De façon similaire les premier pas 40 et deuxième pas 50, respectivement associés aux première et deuxièmes portions enroulées 4, 5 pourront différer.

Il est néanmoins nécessaire de garder à l’esprit que toute configuration équivalente ou alternative ne doit pas nuire à l’invention. Pour tout agencement alternatif, basé sur des variations de diamètres des portions enroulées ou de variation des pas desdites portions enroulées, il faudra considérer le courant électrique passant à travers deux spires adjacentes et conserver une configuration dans laquelle ces courants évoluent selon des sens opposés de sorte que les champs magnétiques qu’ils génèrent s’annulent, ou soient du moins minimisés.

La figure 2 présente en particulier un corps de chauffe 1 configuré pour comprendre deux éléments chauffants 9, 10. Un premier élément chauffant 9 correspond à l’élément chauffant 3 tel que précédemment exposé, il conserve ainsi les caractéristiques détaillées pour la figure 1. Ce premier élément chauffant 9 est agencé autour d’un deuxième élément chauffant 10, de forme hélicoïdale. Ce deuxième élément chauffant 10 est configuré de sorte qu’un diamètre, le plus grand parmi les diamètres des portions enroulées 104, 105 dudit deuxième élément chauffant 10, soit d’une part inférieur au diamètre le plus petit des première portion enroulée 94 et deuxième portion enroulée 95 du premier élément chauffant 9 et d’autre part suffisamment inférieur pour permettre que le premier élément chauffant 9 entoure le deuxième élément chauffant 10 sans qu’il n’y ait de contact entre le premier et le deuxième éléments chauffants 9, 10.

Le deuxième élément chauffant 10 présente des caractéristiques similaires à celles observées dans le premier élément chauffant 9. Il est ainsi composé successivement d’une première section terminale d’alimentation 106, d’une première portion enroulée 104, d’un segment 108, d’une deuxième portion enroulée 105 et enfin d’une deuxième section terminale d’alimentation 107.

Comme précédemment, la deuxième portion enroulée 105 du deuxième élément chauffant 10 est disposée de sorte qu’au moins une de ses spires soit longitudinalement intercalée dans une spire de la première portion enroulée 104 du deuxième élément chauffant 10.

Un exemple de l’agencement relatif des premier et deuxième éléments chauffants 9, 10 peut être observé sur les figures 2 et 3, le courant électrique traversant chaque élément chauffant étant représenté par les flèches 65. Dans l’exemple illustré, des première et deuxième portions enroulées 94, 95 du premier élément chauffant 9 présentent un diamètre égal ou sensiblement égal, qu’on définira comme étant un diamètre du premier élément chauffant 600. De même les première et deuxième portions enroulées du deuxième élément chauffant 10 présentent un diamètre égal ou sensiblement égal, qu’on définira comme étant un diamètre du deuxième élément chauffant 800, ce dernier étant inférieur au diamètre du premier élément chauffant 600. Les première et deuxième portions enroulées 104, 105 du deuxième élément chauffant 10 s’étendent autour d’un même axe d’enroulement 250, lequel est confondu avec un axe d’enroulement 1000 sur lequel sont centrées les première et deuxième portions enroulées 94, 95 du premier élément chauffant 9. Le premier et le deuxième élément chauffant 9, 10 s’étendent ainsi dans une direction longitudinale identique, ou sensiblement identique, parallèle à au moins l’un des axes d’enroulement 1000 ou 250 et sur une hauteur sensiblement égale.

Le premier élément chauffant 9 et le deuxième élément chauffant 10 sont ainsi concentriques, tel qu’illustré à la figure 2 ou à la figure 3, le deuxième élément chauffant 10 étant, dans cet exemple, centré de manière à ce que l’espace existant entre le premier et le deuxième élément chauffant 9, 10 soit régulier. Cet espace, délimité d’une part par les surfaces intérieures des première et deuxième portions enroulées 94, 95, du premier élément chauffant 9 et d’autre part par les surfaces extérieures des première et deuxième portions enroulées 104, 105 du deuxième élément chauffant 10, définit une zone annulaire 18 dans laquelle le liquide caloporteur peut circuler.

D’autres alternatives pourront être envisagées, par exemple dans lesquelles les différents éléments chauffants 9, 10 ne sont pas concentriques, ou dans lesquelles chaque portion enroulée 94, 95, 104, 105 s’étend autour d’un axe d’enroulement distinct.

De façon similaire, des valeurs telles que le pas des portions enroulées 94, 95, 104, 105 ou l’écartement 150 séparant les spires des premières portions enroulées 94, 104 des spires des deuxièmes portions enroulées 95, 105 pourront être variables selon la configuration désirée.

Ainsi, la figure 2 présente un corps de chauffe 1 dont le premier élément chauffant 9 reprend les caractéristiques de l’élément chauffant 3 exposé dans la figure 1. Le deuxième élément chauffant 10 est, quant à lui, configuré de sorte qu’un premier pas 130 de sa première portion enroulée 104 soit égal au deuxième pas 140 de sa deuxième portion enroulée 105, ces premier pas 130 et deuxième pas 140 mesurant la distance séparant deux points des surfaces extérieures de deux spires successives d’une même portion enroulée 104 ou 105 selon un axe parallèle à l’axe d’enroulement 250. Un écartement 150, mesuré selon le même principe et séparant une spire de la première portion enroulée 104 du deuxième élément chauffant 10 d’une spire adjacente de la deuxième portion enroulée 105 de ce même deuxième élément chauffant 10, peut être égal à la moitié du premier pas 130 ou du deuxième pas 140 de l’une quelconque des portions enroulées 104, 105.

Tel que représenté, le premier élément chauffant 9, et le deuxième élément chauffant 10 sont configurés de sorte que les pas des portions enroulées 94, 95 du premier élément chauffant 9, tels que visibles sur la figure 1, et les premier pas 130 et deuxième pas 140 des portions enroulées 104, 105 du deuxième élément chauffant sont sensiblement égaux. Additionnellement, l’écartement 150 du deuxième élément chauffant 10 est égal, ou sensiblement égal, à celui observé dans le premier élément chauffant 9.

Le sens d’enroulement de la première portion enroulée 104 du deuxième élément chauffant 10 est identique à celui de sa deuxième portion enroulée 105. En effet, lorsqu’on se positionne au niveau des premières et deuxièmes sections terminales d’alimentation 96, 97, 106 et 107 dans un plan perpendiculaire à l’axe d’enroulement 250 on constate que la première portion enroulée 104 du deuxième élément chauffant 10 évolue selon une rotation horaire et qu’il en est de même pour la deuxième portion enroulée 105 du deuxième élément chauffant 10.

De plus, dans le corps de chauffe 1 tel que représenté dans la figure 2, le sens d’enroulement des premières portions enroulées 94, 104 du premier et du deuxième élément chauffant 9, 10 est opposé. Il en va de même pour le sens d’enroulement des deuxièmes portions enroulées 95, 105 des différents éléments chauffants 9, 10. Une telle configuration ne sera néanmoins en rien limitative, et d’autres combinaisons pourront être envisagées.

Les premières sections terminales d’alimentation 96, 106 du premier élément chauffant 9 et du deuxième élément chauffant 10 sont disposées à proximité l’une de l’autre. Chaque première section terminale d’alimentation 96, 106 s’étend selon un axe sensiblement vertical, parallèle à l’un des axes d’enroulement du corps de chauffe, par exemple l’axe d’enroulement 250, et s’étendent sur une hauteur sensiblement égale avant de diverger, au niveau d’une première extrémité de chaque première portion enroulée 94, 104, dans des sens d’enroulement opposés. Les deuxièmes sections terminales d’alimentation 97, 107 s’étendent dans des directions longitudinales sensiblement parallèles à l’un quelconque des axes d’enroulement 1000 ou 250 présents dans le corps de chauffe 1, et donc dans une direction sensiblement parallèle à celle des premières sections terminales d’alimentation 96, 106.

Lorsque le corps de chauffe 1 comprend au moins deux éléments chauffants 9, 10, les segments 98, 108 joignant les premières portions enroulées 94, 104 aux deuxièmes portions enroulées 95, 105 présentent des agencements sensiblement identiques. Ces segments comprennent deux coudes encadrant une portion des segments 98, 108 s’étendant selon une direction longitudinale, ou sensiblement longitudinale ne s’inscrivant pas dans la trajectoire hélicoïdale des premières portions enroulées 94, 104 ou des deuxièmes portions enroulées 95, 105 du premier élément chauffant 9 et du deuxième élément chauffant 10.

La figure 4 illustre un dispositif de chauffage électrique 2 intégrant un corps de chauffe 1, comprenant deux éléments chauffants 9, 10, tel que précédemment exposé aux figures 2 ou 3. Le dispositif de chauffage électrique 2 comprend au moins un socle 11, porteur des deux éléments chauffants 9 et 10, et sur lequel vient se fixer un boitier 12. Le socle 11 et le boitier 12 délimitent ainsi une chambre 14 dans laquelle s’étendent, selon une direction sensiblement longitudinale, les différents éléments chauffants 9 et 10 et dans laquelle le liquide caloporteur à chauffer va circuler. Afin d’assurer l’étanchéité de la chambre 14, un joint d’étanchéité 13 de forme annulaire est disposé à la base du socle 11, dans une gorge de réception située entre le socle 11 et le boitier 12.

Chaque élément chauffant 9, 10 illustré comprend des première et deuxième sections terminales d’alimentation 96, 97, 106, 107, lesquelles sont insérées et fixées au niveau d’orifices 16 réalisés dans le socle 11. Ces fixations sont réalisées de manière étanche, de sorte que le liquide caloporteur circulant dans la chambre 15 ne puisse pas s’échapper. Les premières et deuxièmes sections terminales d’alimentation 96, 106, 97, 107 sont équipées, au niveau de leur extrémité, d’une cosse 15 permettant la connexion électrique du corps de chauffe 1 à l’alimentation électrique.

Les premières sections terminales d’alimentation 96, 106 sont disposées, dans le socle 2, à proximité l’un de l’autre. Ces premières sections terminales d’alimentation 96, 106 s’étendent dans la chambre 14, depuis le socle 11, selon un axe sensiblement longitudinal parallèle à au moins un axe d’enroulement 1000 ou 250 du corps de chauffe 1. Tel qu’illustré dans la figure 4, ces premières sections terminales d’alimentation 96, 106 s’étendent selon une direction sensiblement perpendiculaire au socle 11 et relient le socle 11 aux premières portions enroulées 94, 104 du premier et du deuxième élément chauffant 9, 10.

Les deuxièmes sections terminales d’alimentation 97, 107 présentent des caractéristiques sensiblement identiques à celles des premières sections terminales d’alimentation 96, 106. Les deuxièmes sections terminales d’alimentation 97, 107 s’étendent du socle 11 aux deuxièmes portions enroulées 95, 105 du premier et du deuxième élément chauffant 9, 10, selon une direction sensiblement parallèle à au moins un axe d’enroulement 1000 ou 250.

Les éléments chauffants 9, 10 s’étendent longitudinalement au sein de la chambre 14. En particulier, le premier élément chauffant 9, entourant le deuxième élément chauffant 10, peut être centré dans la chambre 14 du dispositif de chauffage électrique 2. Ainsi, les première et deuxième portions enroulées 94, 95 du premier élément chauffant 9 sont disposées de sorte que les points marquant les milieux verticaux de leurs surfaces extérieures soient équidistants, ou sensiblement équidistants, de la surface intérieure du boitier 12. Un tel agencement définit un espace de circulation du liquide caloporteur régulier d’un bout à l’autre de la chambre 14, permettant ainsi une bonne répartition de ses volumes.

On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention propose un corps de chauffe destiné à un dispositif de chauffage électrique, ce corps de chauffe étant configuré pour réduire les champs magnétiques générés par les éléments chauffants, électriques, dudit corps de chauffe. Ce corps de chauffe, destiné notamment à coopérer avec un appareil de chauffage et/ou de climatisation pour véhicule électrique ou hybride, voit la génération de champs magnétiques minimisée du fait de la configuration particulière du ou des différents éléments chauffants qu’elle comprend. Les différentes portions enroulées composant les éléments chauffants sont ainsi agencées de sorte que les courants électriques parcourant des portions enroulées adjacentes circulent selon des directions sensiblement identiques mais dans des sens opposés. Les champs magnétiques générés s’en retrouvent ainsi minimisés, voire annulés.

L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. En particulier le pas des portions enroulées, leur diamètre ou l’écartement existant entre différente portions enroulées peuvent être modifiés sans nuire à l’invention, dans la mesure où le dispositif de chauffage électrique pour véhicule, in fine, remplit les mêmes fonctionnalités que celles décrites dans ce document.

Claims (10)

1. Elément chauffant (3) pour dispositif de chauffage électrique (2) d’un liquide caloporteur comprenant une première portion enroulée (4) centrée sur un axe d’enroulement (100), hélicoïdale et comprenant au moins une spire, et une deuxième portion enroulée (5) hélicoïdale comprenant au moins une spire, la deuxième portion enroulée (5) étant reliée à la première portion enroulée (4) par un segment (8) de l’élément chauffant (3), l’élément chauffant (3) comprenant une première section terminale d’alimentation (6) connectée à la première portion enroulée (4) et une deuxième section terminale d’alimentation (7) connectée à la deuxième portion enroulée (5) caractérisé en ce que au moins une spire de la deuxième portion enroulée (5) est intercalée, selon la direction définie par l’axe d’enroulement (100), dans une spire de la première portion enroulée (4).
2. Elément chauffant (3) selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième portion enroulée (5) est centrée sur un axe d’enroulement (200) confondu avec l’axe d’enroulement (100) de la première portion enroulée (4).
3. Elément chauffant (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion enroulée (4) est définie par un premier diamètre (400) et la deuxième portion enroulée (5) est définie par un deuxième diamètre (500), ce premier diamètre (400) et ce deuxième diamètre (500) étant égaux.
4. Elément chauffant (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion enroulée (4) présente un premier pas (40) égale au deuxième pas (50) de la deuxième portion enroulée (5).
5. Elément chauffant (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion enroulée (4) s’enroule dans un premier sens d’enroulement, la deuxième portion enroulée (5) s’enroulant dans un deuxième sens d’enroulement, identique au premier sens d’enroulement.
6. Corps de chauffe (1) comprenant un premier élément chauffant (9) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et au moins un deuxième élément chauffant (10) hélicoïdal, le premier élément chauffant (9) étant configuré de manière à être disposé autour du deuxième élément chauffant (10).
7. Corps de chauffe (1) selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième élément chauffant (10) est configuré selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
8. Corps de chauffe (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le premier élément chauffant (9) et le deuxième élément chauffant (10) sont concentriques et s’étendent autour d’un axe d’enroulement (250).
9. Corps de chauffe (1) selon la revendication précédente, dans lequel le sens d’enroulement de la première portion enroulée (94) du premier élément chauffant (9) est opposé au sens d’enroulement de la première portion enroulée (104) du deuxième élément chauffant (10).
10. Dispositif de chauffage électrique (2) intégrant un élément chauffant (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 ou un corps de chauffe (1) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, ledit dispositif de chauffage électrique (2) comprenant également un socle (11) porteur de l’élément chauffant (3) ou du corps de chauffe (1) et un boitier (12) fixé sur ledit socle (11), le socle (11) et le boitier (12) délimitant une chambre (14) dans laquelle s’étend au moins un élément chauffant (3, 9 ou 10).