WO2013034275A1 - Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile, et appareil de chauffage et/ou de climatisation associe - Google Patents

Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile, et appareil de chauffage et/ou de climatisation associe Download PDF

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heating
liquid
cylindrical enclosure
control means
enclosure
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Frédéric PIERRON
Laurent Tellier
José Leborgne
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Valeo Systemes Thermiques
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    • F01P2070/00—Details
    • F01P2070/04—Details using electrical heating elements

Definitions

  • Electric heating device for a motor vehicle and associated heating and / or air-conditioning apparatus
  • the invention relates to an electric heating device for a motor vehicle.
  • the invention applies more particularly to heating and / or air conditioning of motor vehicles.
  • the heating of the air for heating the passenger compartment of a motor vehicle, as well as demisting and defrosting is ensured by passing an air flow through a heat exchanger, plus precisely by a heat exchange between the flow of air and a liquid.
  • this is the coolant in the case of a heat engine.
  • this heating mode may be unsuitable or insufficient to ensure a rapid and efficient heating of the passenger compartment, in particular to ensure a warming of the passenger compartment or defrosting or demisting before use of the vehicle in very cold environment or again when a very rapid rise in temperature is desired.
  • the heating function is no longer performed by the circulation of the coolant in the heat exchanger.
  • a water circuit can be provided for heating the passenger compartment.
  • This mode of heating may also be inadequate or insufficient to ensure a rapid and efficient heating of the passenger compartment of the vehicle.
  • the air conditioning loop in heat pump mode for the electric vehicle.
  • the air conditioning loop conventionally to cool a flow of air with a refrigerant, is in this case used to heat the air flow. It is necessary to do this to use an evaporator of the air conditioning loop as a condenser.
  • COP3E CONFIRMATION depend on outdoor weather conditions; and in case of outside air with a temperature 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.
  • Such an electric heating device may be adapted to heat upstream the liquid, such as the coolant for the heat engine, or the water for the heating water circuit of the passenger compartment of the electric vehicle or the fluid refrigerant of the air conditioning loop.
  • the liquid such as the coolant for the heat engine, or the water for the heating water circuit of the passenger compartment of the electric vehicle or the fluid refrigerant of the air conditioning loop.
  • the invention therefore aims to provide an electric heater with a small footprint and to reduce the pressure drop.
  • the subject of the invention is an electric liquid heating device for a motor vehicle, said heating device comprising at least one heating module for said liquid, characterized in that said at least one heating module comprises:
  • a substantially cylindrical enclosure having at least one heating means for said liquid and delimiting a guide circuit for the liquid to be heated, and
  • a means for controlling said at least one heating means arranged opposite one end of said cylindrical enclosure.
  • the heating device may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • said device comprises at least one liquid inlet channel and at least one liquid outlet channel communicating with said guide circuit for said liquid, and formed in said device in a manner substantially perpendicular to the longitudinal axis of said cylindrical enclosure;
  • said cylindrical enclosure has at least one resistive track connected to said control means
  • said at least one heating module comprises a core arranged inside said cylindrical enclosure, so as to define a circuit for guiding said liquid between said core and said cylindrical enclosure;
  • said core has a generally substantially cylindrical shape
  • said core has at least one external groove facing said cylindrical enclosure, for example of substantially helical or circular shape;
  • said core has an inner hollow communicating with said guide circuit so as to serve as a reserve for said heated liquid and expansion tank.
  • said cylindrical chamber has at least one opening in which is arranged said at least one heating means
  • said input and output channels open into a circuit for guiding said liquid defined around said cylindrical enclosure.
  • said at least one heating means comprises heating elements with a positive temperature coefficient
  • said cylindrical enclosure comprises a support of said control means made in one piece with said cylindrical enclosure;
  • said device comprises a partition extending inside said cylindrical enclosure
  • said inlet and outlet channels open into said cylindrical enclosure
  • said partition is made in one piece with a support of said control means
  • said inlet and outlet channels extend substantially radially with respect to said cylindrical enclosure
  • said input and output channels are arranged protruding with respect to said heating module
  • said inlet and outlet channels are arranged in opposite directions on two opposite sides of said heating module;
  • said device comprises a protective cover of said control means
  • the invention also relates to a heating and / or air conditioning device for a motor vehicle, characterized in that it comprises an electric heating device as defined above.
  • FIG. 1 is a diagrammatic and simplified representation of a motor vehicle heating apparatus comprising an additional electric heating device
  • FIG. 2 is a sectional view of the heating device according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a sectional view of the heating device according to a second embodiment for the entry and the exit of the fluid
  • FIG. 4 is a sectional view of the heater according to a third embodiment.
  • Figure 1 schematically shows a part of a heater and / or air conditioning 1 of a motor vehicle, comprising a water heating circuit 3 for heating the passenger compartment of an electric vehicle.
  • This heating apparatus comprises, upstream of the water heating circuit 3, an additional electrical heating device 5 for heating the water before entering the heating circuit 3.
  • the electric heating device 5 is disposed upstream of the evaporator of an air conditioning loop capable of operating in heat pump mode, so as to heat the refrigerant.
  • Such an electric heating device 5 could also be provided upstream of a heat exchanger using the cooling fluid of the heat engine as a coolant.
  • the heating device 5 comprises:
  • the heating module 7 is received in an associated housing of the heating device 5.
  • This heating module 7 has a generally cylindrical general shape.
  • the heating module 7 comprises a central core 11 and a substantially cylindrical enclosure 13 having a heating means and surrounding the central core 11.
  • the central core 11 and the enclosure 13 define a guide circuit 15 for the liquid to be heated between the central core 11 and the enclosure 13.
  • the outer surface of the central core 11 and the inner surface of the enclosure 13 define a circulation volume of the liquid to be heated. Elements for disturbing the flow of the liquid in the guiding circuit 15 could be provided so as to increase the heat exchange between the liquid and the enclosure 13.
  • the central core 11 can be made in the form of a hollow body.
  • This hollow in other words the internal cavity 12 of the core 11, plays advantageously the role of expansion tank.
  • Such an internal cavity 12 makes it possible to absorb the variations in the volume of the liquid due to the heating of this liquid.
  • the inner cavity 12 of the central core 11 forms a reserve or storage means of the heated liquid or heat transfer fluid.
  • the central core 11 has a passage 16 communicating between the guiding circuit 15 of the liquid and the cavity 12 inside the central core 11.
  • this means of storing the heated liquid allows the hydraulic circuit comprising such a heating device 5 to absorb the expansion of the heated fluid, as shown in FIG. 2.
  • the internal cavity 12 contains air in its upper part and this air is able to compress under the effect of the expansion of the water.
  • the upper part of the internal cavity 12 with reference to FIG. 2 is delimited schematically and simplified by the dotted lines.
  • Core 11 may further include expansion control means.
  • This control means may for example be of the type of at least one calibrated passage through which the heat transfer fluid is able to circulate.
  • the expansion control means may comprise a movable partition slidable along the inner cavity 12 of the core 11 according to the expansion of the fluid.
  • the central core 11 is for example of substantially cylindrical shape.
  • the core 11 has a substantially constant section or conversely scalable.
  • the core 11 has on its outer surface, that is to say facing the inner surface of the chamber 13, an outer groove 17 substantially helical. Because of this helical groove 17, the guide circuit 15 defines a substantially helical path.
  • the outer surface of the core 11 is without groove, so as to define an axial guide circuit parallel to the longitudinal axis A.
  • the core 11 may have on its outer surface, a plurality of circular grooves.
  • a communication orifice is provided at each circular groove so that the inside of the core 11 communicates with the guiding circuit 15.
  • the liquid entering a heating module 7 flows to the inside the core 11 and around the core 11 in a circular manner.
  • the chamber 13 is of course made in the form of a hollow body so as to receive the central core 11 inside the enclosure 13.
  • the central core 11 and the enclosure 13 may be concentric.
  • the enclosure 13 comprises heating elements controlled by the control means 9 for heating the liquid by heat exchange between the enclosure 13 and the liquid flowing in the guide circuit 15.
  • the enclosure 13 may for example have at least one resistive track connected to the control means 9 of the heating module 7.
  • the resistive track or tracks are for example made by screen printing on the external surface of the enclosure 13, that is to say opposite to the surface of the enclosure 13 facing the central core 11.
  • the enclosure 13 may comprise sealing means 18 arranged at the ends of the enclosure 13.
  • the heating means of the enclosure 13 is for example configured for a power of the order of 2, 3, 4 or 6kW depending on the application.
  • the heating device 5 further comprises at least one liquid inlet 19 and at least one liquid outlet 21 communicating with the guiding circuit 15 to allow the liquid to flow into the heating module 7.
  • These input 19 and output 21 are for example made in the form of respectively inlet 19 and outlet pipe 21.
  • the inlet and outlet pipes 19 and 19, for example, are respectively arranged projecting with respect to the heating device 5.
  • these inlet and outlet channels 23 and 25 also project from the body of the heating device 5 receiving the heating module 7.
  • the inlet pipe 19 has an inlet channel 23 for the admission of the liquid.
  • the outlet pipe 21 has an outlet channel 25 for discharging the liquid.
  • the inlet and outlet channels 23 may, for example, respectively formed in the body of the device 5 perpendicular to the longitudinal axis A of the cylindrical enclosure 13.
  • the inlet and outlet channels 23 are respectively formed in the body of the device 5 perpendicular to the longitudinal axis A of the heating module 7.
  • the inlet and outlet channels 23 extend for example substantially radially with respect to the cylindrical enclosure 13 and the core 11, and thus according to this example with respect to the heating module 7.
  • the input and output channels 23 may be arranged on two opposite sides of the heating module.
  • the inlet and outlet channels 23 and 25 may also be arranged in an opposite manner, that is to say at the two opposite ends of the device 5, as in the example of FIG. 2.
  • control means 9 may in turn comprise at least one electrical circuit support such as a printed circuit board 27, PCB in English for "Printed circuit board”, and electronic and / or electrical components 29 carried by the support 27.
  • electrical circuit support such as a printed circuit board 27, PCB in English for "Printed circuit board”
  • electronic and / or electrical components 29 carried by the support 27.
  • These electronic and / or electrical components may for example comprise a microcontroller and electrical contacts connected to the resistive tracks of the enclosure 13.
  • the electrical contacts are for example carried by an opposite face of the PCB support 27 to the bearing face. for example the microcontroller.
  • the support 27 can still carry at least one connector 31 of power and signal.
  • the heating device 5 may further comprise a protective cover 33 of the control means 9.
  • This cover 33 has an opening for passing the connector 31.
  • the control means 9 is disposed at a longitudinal end of the cylindrical chamber 13 carrying the heating means.
  • control means 9 is placed at the end of the housing of the heating device 5 receiving the heating module 7.
  • the device 5 then comprises a support 35 of the control means 9 arranged to close this housing receiving the heating module 7.
  • the support 35 of the control means 9 may be arranged in abutment against the core 11 of the heating module 7 as illustrated by the example of FIG. 2.
  • a sealing means 37 can be provided between the protective cover 33 of the control means 9 and the support 35 of the control means 9. This is, for example, an O-ring 37.
  • a heating device 5 thus produced makes it possible to limit the pressure drop while at the same time having a small footprint compared with certain solutions of the prior art.
  • a second embodiment of the heating device 105 shown diagrammatically in FIG. 3 differs from the first embodiment in that the heating module 107 no longer has a central core surrounded by the cylindrical enclosure 113.
  • the enclosure 113 has at least one opening 139 in which a heating means 114 is arranged.
  • the inlet 123 and outlet 125 channels open into the heating device 105 around the enclosure 113.
  • the enclosure 113 defines a liquid guiding circuit around the enclosure 113 receiving the means ( s) heating 114.
  • the heated liquid reserve is around the enclosure 113.
  • the heating means 114 may comprise heating elements with a positive temperature coefficient. We speak of PTC heaters for English "Positive Temperature Coefficient”.
  • PTC heating elements The number of PTC heating elements is chosen according to the power required according to the application.
  • a PTC heating element may for example be configured for a power of about 500 W to lkW.
  • Each heating means 114 has two terminals 141 for connecting the PTC heating elements to electrical potentials via the control means 109.
  • the heating is by immersion of the PTC heating elements.
  • the support 135 of the control means 109 is for example made in one piece with the cylindrical enclosure 113.
  • the enclosure 113 of the heating module 107 thus ensures:
  • a heater 105 thus produced further reduces the pressure drop, and the transfer of calories is increased.
  • a third embodiment of the heating device 205 is illustrated in a simplified manner in FIG. 4.
  • This third embodiment differs from the first embodiment in that the heating module 207 also does not have a central core surrounded by the cylindrical enclosure 213 to define the guiding circuit between the core and the enclosure.
  • the cylindrical enclosure 213 is for example in abutment against the internal walls of the body of the device 205, and the inlet channels 223 and outlet 225 open into the enclosure cylindrical 213.
  • the guide circuit 215 is thus defined inside the cylindrical enclosure
  • the device 205 further comprises a partition 243 which extends inside the cylindrical enclosure 213.
  • the partition 243 By extending inside the enclosure 213, the partition 243 creates turbulence of the flow of the liquid to be heated. These turbulences make it possible to improve the heat exchange.
  • this partition 243 can be made in one piece with the support 235 of the control means 209.
  • the support 235 then ensures:
  • a heating device 205 made according to this third embodiment makes it possible to further reduce the pressure drop with respect to the first and second embodiments.
  • liquid reserve heated inside the cylindrical chamber 213 has a greater capacity compared to the second embodiment.
  • transfer of calories is also improved compared to the second embodiment.
  • a heating device 5, 105, 205 made according to any one of the embodiments previously described with one or more heating modules 7, 107, 207 as described making it possible to define a guiding circuit inside the heating module 7, 107, 207 makes it possible to limit the pressure drop while having a small footprint.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique de liquide pour véhicule automobile, ledit dispositif de chauffage comprenant au moins un module de chauffe dudit liquide, caractérisé en ce que ledit au moins un module de chauffe comprend : une enceinte (13,113,213) sensiblement cylindrique présentant au moins un moyen de chauffe (114) dudit liquide et délimitant un circuit de guidage (15,115,215) du liquide à chauffer, et un moyen de commande (9,109,209) dudit au moins un moyen de chauffe (114) agencé en regard d'une extrémité de ladite enceinte cylindrique (13,113,213).

Description

Dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile, et appareil de chauffage et/ou de climatisation associé
L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile. L'invention s'applique plus particulièrement aux appareils de chauffage et/ou climatisation de véhicules automobiles.
De façon habituelle, le réchauffage de l'air destiné au chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, ainsi qu'au désembuage et au dégivrage est assuré par passage d'un flux d'air à travers un échangeur de chaleur, plus précisément par un échange de chaleur entre le flux d'air et un liquide.
En général, il s'agit du liquide de refroidissement dans le cas d'un moteur thermique.
Toutefois, ce mode de chauffage peut s'avérer inadapté ou insuffisant pour garantir un chauffage rapide et efficace de l'habitacle du véhicule, en particulier pour assurer un réchauffement de l'habitacle ou dégivrage ou désembuage avant utilisation du véhicule en environnement très froid ou encore lorsqu'une montée très rapide de la température est souhaitée.
Dans le cas d'un véhicule électrique, la fonction de chauffage n'est plus réalisée par la circulation du liquide de refroidissement dans l'échangeur de chaleur.
On peut prévoir un circuit d'eau pour le chauffage de l'habitacle.
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 du fait du circuit d'eau supplémentaire, il est également connu d'utiliser pour le véhicule électrique, une boucle de climatisation fonctionnant en mode 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. Il convient pour ce faire d'utiliser un évaporateur de la boucle de climatisation comme un condenseur.
Toutefois, ce mode de chauffage aussi peut s'avérer inadapté ou insuffisant. En effet, les performances de la boucle de climatisation en mode pompe à chaleur
COP3E DE CONFIRMATION dépendent des conditions climatiques extérieures; et en cas d'air extérieur avec une température trop basse cet air ne peut pas être utilisé comme source d'énergie thermique.
Pour pallier ces inconvénients de l'art antérieur, une solution connue consiste à adjoindre à l'échangeur de chaleur ou au circuit d'eau ou encore à la boucle de climatisation, un dispositif de chauffage électrique additionnel.
Un tel dispositif de chauffage électrique peut être adapté pour chauffer en amont le liquide, tel que le liquide de refroidissement pour le moteur thermique, ou l'eau pour le circuit d'eau de chauffage de l'habitacle du véhicule électrique ou encore le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation.
Cependant, les dispositifs de chauffage électriques connus peuvent présenter une perte de charge importante.
L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif de chauffage électrique avec un encombrement réduit et permettant de réduire la perte de charge.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage électrique de liquide pour véhicule automobile, ledit dispositif de chauffage comprenant au moins un module de chauffe dudit liquide, caractérisé en ce que ledit au moins un module de chauffe comprend :
- une enceinte sensiblement cylindrique présentant au moins un moyen de chauffe dudit liquide et délimitant un circuit de guidage du liquide à chauffer, et
- un moyen de commande dudit au moins un moyen de chauffe agencé en regard d'une extrémité de ladite enceinte cylindrique.
Le dispositif de chauffage peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- ledit dispositif comporte au moins un canal d'entrée de liquide et au moins un canal de sortie de liquide communiquant avec ledit circuit de guidage dudit liquide, et ménagés dans ledit dispositif de façon sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de ladite enceinte cylindrique ;
- ladite enceinte cylindrique présente au moins une piste résistive connectée audit moyen de commande ;
- ledit au moins un module de chauffe comprend un noyau agencé à l'intérieur de ladite enceinte cylindrique, de manière à définir un circuit de guidage dudit liquide entre ledit noyau et ladite enceinte cylindrique ;
- ledit noyau présente une forme générale sensiblement cylindrique ;
- ledit noyau présente au moins une rainure externe en regard de ladite enceinte cylindrique, par exemple de forme sensiblement hélicoïdale ou circulaire ;
- ledit noyau présente un creux intérieur communiquant avec ledit circuit de guidage de manière à faire office de réserve dudit liquide chauffé et de vase d'expansion.
- ladite enceinte cylindrique présente au moins une ouverture dans laquelle est agencé ledit au moins un moyen de chauffe ;
- lesdits canaux d'entrée et de sortie débouchent dans un circuit de guidage dudit liquide défini autour de ladite enceinte cylindrique. ;
- ledit au moins un moyen de chauffe comporte des éléments chauffants à coefficient de température positif ;
- ladite enceinte cylindrique comporte un support dudit moyen de commande réalisé d'une seule pièce avec ladite enceinte cylindrique ;
- ledit dispositif comporte une cloison s'étendant à l'intérieur de ladite enceinte cylindrique ;
- lesdits canaux d'entrée et de sortie débouchent à l'intérieur de ladite enceinte cylindrique ;
- ladite cloison est réalisée d'une seule pièce avec un support dudit moyen de commande ;
- lesdits canaux d'entrée et de sortie s'étendent sensiblement radialement par rapport à ladite enceinte cylindrique ;
- lesdits canaux d'entrée et de sortie sont agencés en formant saillie par rapport audit module de chauffe ;
- lesdits canaux d'entrée et de sortie sont agencés de façon opposée sur deux côtés opposés dudit module de chauffe ;
- ledit dispositif comporte un couvercle de protection dudit moyen de commande ;
- ledit dispositif comporte des moyens d'étanchéité entre ledit couvercle de protection et le support dudit moyen de commande. L'invention concerne également un appareil de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de chauffage électrique 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 de façon schématique et simplifiée un appareil de chauffage de véhicule automobile comprenant un dispositif de chauffage électrique additionnel,
- la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de chauffage selon un premier mode de réalisation,
- la figure 3 est une vue en coupe du dispositif de chauffage selon un deuxième mode de réalisation pour l'entrée et la sortie du fluide, et
- la figure 4 est une vue en coupe du dispositif de chauffage selon un troisième mode de réalisation.
Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.
Les éléments des figures 3 et 4 correspondants aux éléments de la figure 2 portent les mêmes références précédées respectivement d'une centaine 1 et 2.
La figure 1 montre de façon schématique une partie d'un appareil de chauffage et/ou climatisation 1 de véhicule automobile, comprenant un circuit de chauffage d'eau 3 pour le chauffage de l'habitacle d'un véhicule électrique.
Cet appareil de chauffage comprend en amont du circuit de chauffage d'eau 3 un dispositif de chauffage électrique 5 additionnel pour chauffer l'eau avant son entrée dans le circuit de chauffage 3.
On a représenté ici le cas d'un circuit d'eau pour le chauffage de l'habitacle d'un véhicule électrique. Bien entendu, on peut aussi prévoir que le dispositif de chauffage électrique 5 soit disposé en amont de l'évaporateur d'une boucle de climatisation apte à fonctionner en mode pompe à chaleur, de façon à chauffer le fluide réfrigérant.
On pourrait encore prévoir un tel dispositif de chauffage électrique 5 en amont d'un échangeur de chaleur utilisant le liquide de refroidissement du moteur thermique comme liquide caloporteur.
On pourrait aussi prévoir un tel dispositif de chauffage électrique 5 en amont d'un échangeur de chaleur 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.
En référence à la figure 2, on décrit maintenant plus en détail un premier mode de réalisation de ce dispositif de chauffage électrique 5.
Le dispositif de chauffage 5 comporte :
- un module de chauffe 7, et
- un moyen de commande 9 du module de chauffe 7.
Le module de chauffe 7 est reçu dans un logement associé du dispositif de chauffage 5.
Ce module de chauffe 7 présente une forme générale sensiblement cylindrique. Le module de chauffe 7 comprend un noyau central 11 et une enceinte 13 de forme sensiblement cylindrique présentant un moyen de chauffe et entourant le noyau central 11.
Le noyau central 11 et l'enceinte 13 définissent un circuit de guidage 15 du liquide à chauffer entre le noyau central 11 et l'enceinte 13.
Ainsi, la surface externe du noyau central 11 et la surface interne de l'enceinte 13 définissent un volume de circulation du liquide à chauffer. On pourrait prévoir des éléments de perturbation de l'écoulement du liquide dans le circuit de guidage 15 de façon à augmenter l'échange thermique entre le liquide et l'enceinte 13.
Le noyau central 11 peut être réalisé sous la forme d'un corps creux.
Ce creux, autrement dit la cavité interne 12 du noyau 11, joue avantageusement le rôle de vase d'expansion. Une telle cavité interne 12 permet d'absorber les variations de volume du liquide dues au chauffage de ce liquide.
En effet, la cavité interne 12 du noyau central 11 forme une réserve ou moyen de stockage du liquide chauffé ou fluide caloporteur. À cet effet, le noyau central 11 présente un passage 16 communiquant entre le circuit de guidage 15 du liquide et la cavité 12 à l'intérieur du noyau central 11.
Et, ce moyen de stockage du liquide chauffé permet au circuit hydraulique comportant un tel dispositif de chauffage 5 d'absorber l'expansion du fluide chauffé, comme représenté sur la figure 2.
Plus précisément, la cavité interne 12 contient de l'air dans sa partie supérieure et cet air est apte à se comprimer sous l'effet de l'expansion de l'eau. La partie supérieure de la cavité interne 12 en référence à la figure 2, est délimitée de façon schématique et simplifiée par les pointillés.
Le noyau 11 peut comprendre en outre un moyen de contrôle de l'expansion. Ce moyen de contrôle peut par exemple être du type d'au moins un passage calibré au travers duquel le fluide caloporteur est apte à circuler. Selon cette variante non illustrée, on peut prévoir pour ce faire, une cloison fixée à l'extrémité du noyau 11, définissant ainsi un volume interne du vase d'expansion, et pourvu d'au moins un passage calibré au travers duquel le fluide caloporteur est apte à circuler.
Selon une autre variante non représentée, le moyen de contrôle de l'expansion peut comporter une cloison mobile apte à coulisser le long de la cavité interne 12 du noyau 11 selon l'expansion du fluide.
Par ailleurs, on peut par exemple prévoir une réserve du liquide chauffé de l'ordre de 0,4 à 0,5L.
Le noyau central 11 est par exemple de forme sensiblement cylindrique.
On peut prévoir que le noyau 11 présente une section sensiblement constante ou au contraire évolutive.
Avec une section sensiblement constante du noyau central 11 , le liquide s'écoule avec une vitesse constante dans le circuit de guidage 15.
Au contraire, avec une section évolutive la vitesse d'écoulement est modifiée le long du circuit de guidage 15.
En outre, selon le mode de réalisation illustré, le noyau 11 présente sur sa surface externe^ c'est-à-dire en regard de la surface interne de l'enceinte 13, une rainure externe 17 sensiblement hélicoïdale. Du fait de cette rainure hélicoïdale 17, le circuit de guidage 15 définit un trajet sensiblement hélicoïdal.
Bien entendu, on pourrait prévoir en variante que la surface externe du noyau 11 soit sans rainure, de manière à définir un circuit de guidage axial parallèlement à l'axe longitudinal A.
Selon encore une autre variante non représentée, le noyau 11 peut présenter sur sa surface externe, une pluralité de rainures circulaires. Dans ce cas, on prévoit un orifice de communication au niveau de chaque rainure circulaire de sorte que l'intérieur du noyau 11 communique avec le circuit de guidage 15. Ainsi, le liquide pénétrant dans un module de chauffe 7 s'écoule à l'intérieur du noyau 11 et autour du noyau 11 de façon circulaire.
L'enceinte 13 est quant à elle bien entendu réalisée sous la forme d'un corps creux de façon à recevoir le noyau central 11 à l'intérieur de l'enceinte 13.
Le noyau central 11 et l'enceinte 13 peuvent être concentriques.
Comme dit précédemment, l'enceinte 13 comprend des éléments chauffants commandés par le moyen de commande 9 pour chauffer le liquide par échange de chaleur entre l'enceinte 13 et le liquide circulant dans le circuit de guidage 15.
L'enceinte 13 peut par exemple présenter au moins une piste résistive connectée au moyen de commande 9 du module de chauffe 7.
La ou les pistes résistives sont par exemple réalisées par sérigraphie sur la surface externe de l'enceinte 13, c'est-à-dire opposée à la surface de l'enceinte 13 en regard du noyau central 11.
De plus, l'enceinte 13 peut comporter des moyens d'étanchéité 18 agencés au niveau des extrémités de l'enceinte 13.
Pour cet exemple de réalisation, le moyen de chauffe de l'enceinte 13 est par exemple configuré pour une puissance de l'ordre de 2, 3, 4 ou encore 6kW en fonction de l'application. Le dispositif de chauffage 5 comporte en outre au moins une entrée de liquide 19 et au moins une sortie 21 de liquide communiquant avec le circuit de guidage 15 pour permettre l'écoulement du liquide dans le module de chauffe 7.
Ces entrée 19 et sortie 21 sont par exemple réalisées sous la forme de tubulures respectivement d'entrée 19 et de sortie 21.
Les tubulures d'entrée 19 et de sortie 21 sont par exemple respectivement agencées en saillie par rapport au dispositif de chauffage 5. Dans l'exemple illustré, ces canaux d'entrée 23 et de sortie 25 forment également une saillie par rapport au corps du dispositif de chauffe 5 recevant le module de chauffe 7.
La tubulure d'entrée 19 présente un canal d'entrée 23 pour l'admission du liquide. De même, la tubulure de sortie 21 présente un canal de sortie 25 pour l'évacuation du liquide.
Les canaux d'entrée 23 et de sortie 25 peuvent par exemple respectivement ménagés dans le corps du dispositif 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal A de l'enceinte cylindrique 13.
Selon l'exemple illustré, les canaux d'entrée 23 et de sortie 25 sont respectivement ménagés dans le corps du dispositif 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal A du module de chauffe 7.
Les canaux d'entrée 23 et de sortie 25 s'étendent par exemple sensiblement radialement par rapport à l'enceinte cylindrique 13 et au noyau 11, et donc selon cet exemple par rapport au module de chauffe 7.
En outre, les canaux d'entrée 23 et de sortie 25 peuvent être agencés sur deux côtés opposés du module de chauffe. Les canaux d'entrée 23 et de sortie 25 peuvent aussi être agencés de façon opposée, c'est-à-dire aux deux extrémités opposées du dispositif 5, comme dans l'exemple de la figure 2.
Par ailleurs, le moyen de commande 9 peut quant à lui comporter au moins un support de circuit électrique tel qu'une carte à circuit imprimé 27, PCB en anglais pour "Printed circuit board", et des composants électroniques et/ou électriques 29 portés par le support 27. Ces composants électroniques et/ou électriques peuvent par exemple comporter un microcontrôleur et des contacts électriques connectés aux pistes résistives de l'enceinte 13. Les contacts électriques sont par exemple portés par une face opposée du support PCB 27 à la face portant par exemple le microcontrôleur.
Le support 27 peut encore porter au moins un connecteur 31 d'alimentation et de signal.
Le dispositif de chauffage 5 peut comporter en outre un couvercle de protection 33 du moyen de commande 9. Ce couvercle 33 présente une ouverture pour laisser passer le connecteur 31.
Le moyen de commande 9 est disposé à une extrémité longitudinale de l'enceinte cylindrique 13 portant le moyen de chauffe.
Dans ce cas, le moyen de commande 9 est placé au niveau de l'extrémité du logement du dispositif de chauffage 5 recevant le module de chauffe 7. Le dispositif 5 comporte alors un support 35 du moyen de commande 9 agencé de manière à fermer ce logement recevant le module de chauffe 7.
Le support 35 du moyen de commande 9 peut être agencé en appui contre le noyau 11 du module de chauffe 7 comme l'illustre l'exemple de la figure 2.
De plus, le couvercle de protection 33 du moyen de commande 9 est fixé à ce support 35 du moyen de commande 9.
On peut prévoir en outre, un moyen d'étanchéité 37 entre le couvercle de protection 33 du moyen de commande 9 et le support 35 du moyen de commande 9. Il s'agit par exemple d'un joint torique 37.
Un dispositif de chauffage 5 ainsi réalisé permet de limiter la perte de charge tout en présentant un encombrement réduit par rapport à certaines solutions de l'art antérieur.
Un deuxième mode de réalisation du dispositif de chauffage 105 représenté de façon schématique sur la figure 3 diffère du premier mode de réalisation, par le fait que le module de chauffe 107 ne présente plus un noyau central entouré par l'enceinte cylindrique 113. Au contraire dans ce deuxième mode de réalisation, l'enceinte 113 présente au moins une ouverture 139 dans laquelle est agencé un moyen de chauffe 114.
Les canaux d'entrée 123 et de sortie 125 débouchent dans le dispositif de chauffage 105 autour de l'enceinte 113. Ainsi, l'enceinte 113 définit un circuit de guidage du liquide autour de l'enceinte 113 recevant le(s) moyen(s) de chauffe 114.
Dans ce cas, la réserve de liquide chauffé est autour de l'enceinte 113.
En outre, dans ce deuxième mode de réalisation, les moyens de chauffe 114 peuvent comporter des éléments chauffants à coefficient de température positif. On parle d'éléments chauffants PTC pour l'anglais "Positive Température Coefficient".
Ces éléments chauffants PTC sont protégés contre des échauffements excessifs ou contre une surintensité.
, Le nombre d'éléments chauffants PTC est choisi en fonction de la puissance requise suivant l'application. Un élément chauffant PTC peut par exemple être configuré pour une puissance de l'ordre de 500 W à lkW.
Chaque moyen de chauffe 114 présente deux terminaux 141 pour relier les éléments chauffants PTC à des potentiels électriques, via le moyen de commande 109.
Ainsi, le chauffage se fait par immersion des éléments chauffants PTC.
En outre, le support 135 du moyen de commande 109 est par exemple réalisé d'une seule pièce avec l'enceinte cylindrique 113.
Selon ce deuxième mode de réalisation, l'enceinte 113 du module de chauffe 107 assure donc à la fois :
- une fonction de réception des moyens de chauffe 114,
- une fonction de fermeture du logement du dispositif 105 recevant le module de chauffe 107, et encore
- une fonction de support du moyen de commande 109 du module de chauffe 107.
Un dispositif de chauffage 105 ainsi réalisé permet de diminuer encore la perte de charge, et le transfert des calories est augmenté. Enfin un troisième mode de réalisation du dispositif de chauffage 205 est illustré de façon simplifiée sur la figure 4.
Ce troisième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation par le fait que le module de chauffe 207 ne présente pas non plus de noyau central entouré par l'enceinte cylindrique 213 pour définir le circuit de guidage entre le noyau et l'enceinte.
Au contraire, dans ce troisième mode de réalisation, l'enceinte cylindrique 213 est par exemple en appui contre les parois internes du corps du dispositif 205, et les canaux d'entrée 223 et de sortie 225 débouchent à l'intérieur de l'enceinte cylindrique 213.
Le circuit de guidage 215 est donc défini à l'intérieur de l'enceinte cylindrique
213.
Le dispositif 205 comporte en outre une cloison 243 qui s'étend à l'intérieur de l'enceinte cylindrique 213.
En s'étendant à l'intérieur de l'enceinte 213, la cloison 243 crée des turbulences de l'écoulement du liquide à chauffer. Ces turbulences permettent d'améliorer l'échange thermique.
De plus, cette cloison 243 peut être réalisée d'une seule pièce avec le support 235 du moyen de commande 209.
Dans ce cas, le support 235 assure alors à la fois :
- une fonction de support du moyen de commande du module de chauffe 207,
- une fonction de fermeture du logement du dispositif 205 recevant le module de chauffe 207, et encore
- une fonction de perturbation de l'écoulement du liquide dans le circuit de guidage 215.
Un dispositif de chauffage 205 réalisé selon ce troisième mode de réalisation permet de diminuer encore la perte de charge par rapport aux premier et deuxième modes de réalisation.
En outre, la réserve de liquide chauffé à l'intérieur de l'enceinte cylindrique 213 présente une plus grande contenance par rapport au deuxième mode de réalisation. Enfin, le transfert des calories est également amélioré par rapport au deuxième mode de réalisation.
On comprend donc qu'un dispositif de chauffage 5,105,205 réalisé selon l'un quelconque des modes de réalisation précédemment décrit avec un ou plusieurs modules de chauffe 7,107,207 tels que décrits permettant de définir un circuit de guidage à l'intérieur du module de chauffe 7,107,207 permet de limiter la perte de charge tout en présentant un encombrement réduit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de chauffage électrique de liquide pour véhicule automobile, ledit dispositif de chauffage comprenant au moins un module de chauffe dudit liquide, caractérisé en ce que ledit au moins un module de chauffe comprend :
- une enceinte (13,113,213) sensiblement cylindrique présentant au moins un moyen de chauffe (114) dudit liquide et délimitant un circuit de guidage ( 15 , 115 ,215) du liquide à chauffer, et
- un moyen de commande (9, 109, 209) dudit au moins un moyen de chauffe (114) agencé en regard d'une extrémité de ladite enceinte cylindrique (13, 113, 213).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un canal d'entrée (23,123, 223) de liquide et au moins un canal de sortie (25,125, 225) de liquide communiquant avec ledit circuit de guidage (15,115, 215) dudit liquide, et ménagés dans ledit dispositif de façon sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) de ladite enceinte cylindrique (13,113, 213).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite enceinte cylindrique (13, 213) présente au moins une piste résistive connectée audit moyen de commande (9, 209).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un module de chauffe (7) comprend un noyau (11) agencé à l'intérieur de ladite enceinte cylindrique (13), de manière à définir un circuit de guidage (15) dudit liquide entre ledit noyau (11) et ladite enceinte cylindrique (13).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit noyau (11) présente une forme générale sensiblement cylindrique.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit noyau (11) présente au moins une rainure externe (17) en regard de ladite enceinte cylindrique, par exemple de forme sensiblement hélicoïdale ou circulaire.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit noyau (11) présente un creux intérieur communiquant avec ledit circuit de guidage (15) de manière à faire office de réserve dudit liquide chauffé et de vase d'expansion.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite enceinte cylindrique (113) présente au moins une ouverture (139) dans laquelle est agencé ledit au moins un moyen de chauffe (114).
9. Dispositif selon la revendication 2 prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits canaux d'entrée (123) et de sortie (125) débouchent dans un circuit de guidage (115) dudit liquide défini autour de ladite enceinte cylindrique (113).
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de chauffe (114) comporte des éléments chauffants à coefficient de température positif.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ladite . enceinte cylindrique (113) comporte un support (135) dudit moyen de commande (109) réalisé d'une seule pièce avec ladite enceinte cylindrique (113).
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison (243) s'étendant à l'intérieur de ladite enceinte cylindrique (213).
13. Dispositif selon la revendication 2 prise en combinaison avec la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits canaux d'entrée (223) et de sortie (225) débouchent à l'intérieur de ladite enceinte cylindrique (213).
14. Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ladite cloison (243) est réalisée d'une seule pièce avec un support (235) dudit moyen de commande (209).
15. Dispositif selon la revendication 2 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits canaux d'entrée (23, 123, 223) et de sortie (25, 125, 225) s'étendent sensiblement radialement par rapport à ladite enceinte cylindrique (13, 113, 213).
16. Dispositif selon la revendication 2 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits canaux d'entrée (23, 123, 223) et de sortie (25, 125, 225) sont agencés en formant saillie par rapport audit module de chauffe (7, 107,207).
17. Dispositif selon la revendication 2 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits canaux d'entrée (23, 123, 223) et de sortie (25, 125, 225) sont agencés de façon opposée sur deux côtés opposés dudit module de chauffe (7, 107, 207).
18. Dispositif selon la revendication 2 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle (33, 133,233) de protection dudit moyen de commande (9, 109, 209).
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité (37, 137, 237) entre ledit couvercle (33, 133, 233) de protection et le support (35, 135, 235) dudit moyen de commande (9, 109, 209).
20. Appareil de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de chauffage (5, 105, 205) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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