WO2016116462A1 - Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur - Google Patents

Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur Download PDF

Info

Publication number
WO2016116462A1
WO2016116462A1 PCT/EP2016/051039 EP2016051039W WO2016116462A1 WO 2016116462 A1 WO2016116462 A1 WO 2016116462A1 EP 2016051039 W EP2016051039 W EP 2016051039W WO 2016116462 A1 WO2016116462 A1 WO 2016116462A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exchanger
heating element
conditioning device
heat
tubes
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/051039
Other languages
English (en)
Inventor
Josselin GOUR
Bernard Aoun
Laurent Tellier
Kamel Azzouz
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Priority to JP2017538440A priority Critical patent/JP2018503794A/ja
Priority to EP16701019.8A priority patent/EP3247957A1/fr
Publication of WO2016116462A1 publication Critical patent/WO2016116462A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/08—Removing frost by electric heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/006—Preventing deposits of ice
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/24—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor being self-supporting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system

Definitions

  • Heat exchanger and thermal conditioning device for a motor vehicle comprising such an exchanger
  • the present invention relates to a heat exchanger for a thermal conditioning device, in particular for the passenger compartment of a motor vehicle.
  • the invention finds its application more particularly in the context of electric or hybrid motor vehicles.
  • a conventional air conditioning loop which is capable of operating as a heat pump to heat the air of the passenger compartment from the calories extracted from the vehicle. outside air.
  • a loop comprises a heat exchanger at the front of the vehicle, a heat exchanger located in the passenger compartment, the circulation of the fluid in the loop being activated by a compressor.
  • the front heat exchanger operates as an evaporator and the passenger compartment heat exchanger as a condenser; in the cooling mode, the functions of the exchangers are reversed.
  • the object of the invention is to overcome these disadvantages by providing a solution avoiding any stoppage of operation of the heat pump and making it possible to minimize the modifications made to the air conditioning device as to the front heat exchanger, thus also minimizing the cost system design.
  • the subject of the invention is a heat exchanger adapted to operate as an evaporator in a thermal conditioning device traversed by a refrigerant fluid, the exchanger comprising at least one bundle in which the cooling fluid circulates, the exchanger comprising at least one heating element disposed in the vicinity of the beam and capable of heating the beam.
  • the beam provides a heat exchange between the fluid and an incident air flow
  • the heating element is used to heat the tubes of the evaporator and so defrost them.
  • the heating element comprises at least one electrical resistance
  • the electrical resistance is a thermistor with a positive temperature coefficient
  • the heating element comprises at least a plurality of resistors connected in parallel between two electrical connections, forming a bar,
  • the beam comprises tubes in which the coolant circulates
  • the beam comprises fins arranged between the tubes, in thermal contact with the latter,
  • At least one of the bars is carried by at least one of the fins, said exchanger comprises a plurality of bars carried by the fins,
  • the strips are arranged in the bundle so as to ensure a substantially uniform heating of the bundle
  • the strips extend substantially along a width of the bundle along said tubes, the strips are distributed between two front halves of said bundle, in alignment with each other and / or in staggered rows,
  • said strips occupy a front surface of less than 5%, or even 1%, of a frontal surface of the beam.
  • the invention also relates to a thermal conditioning device comprising a heat exchanger as described above, capable of operating as an evaporator.
  • said device comprises means for controlling the heating element, ensuring the commissioning of the heating element.
  • FIG. 6 an exemplary embodiment of PTC resistors mounted in strips
  • FIG. 1 represents a schematic diagram of a thermal conditioning device, in particular intended for a passenger compartment of a motor vehicle, using the exchanger according to the invention.
  • this device will be described in the context of its application to a motor vehicle.
  • the conditioning device mainly comprises a first heat exchanger 1, a second heat exchanger 7, a compressor 10 and a pressure reducer 4. These various elements are connected in a loop by pipes 5 to be traversed by a refrigerant fluid circulating in the pipes 5 .
  • the first exchanger 1 is disposed at the front of the vehicle, generally under the hood on the front of the vehicle, and is traversed by the refrigerant fluid.
  • the exchanger 1 is intended to maximize a heat exchange between the refrigerant and a flow of outside air 3 from the front of the vehicle, through its calender.
  • the device may comprise a fan 2, for example disengageable, operated when the air flow 3 becomes insufficient.
  • the second exchanger 7 is disposed in the passenger compartment of the vehicle, generally in a housing 6 called HVAC (for "Heating, Ventilation and Air Conditioning” or heating, ventilation and air conditioning in English), and is also traversed by the refrigerant. It is intended to maximize the heat exchange between the refrigerant and the air of the passenger compartment, which is shown entering the HVAC 6 by an arrow 8 and emerging by an arrow 9.
  • HVAC Heating, Ventilation and Air Conditioning
  • the preceding elements form a loop adapted to operate in conventional air conditioning loop: in this case, the fluid refrigerant travels the loop in the direction of the arrows 12; the passenger compartment exchanger 7 then operates as an evaporator, causing the evaporation of the refrigerant which subtracts calories from the air in the passenger compartment, thus cooling the latter.
  • the refrigerant fluid in the gaseous state is then compressed in a compressor 10 and then transmitted to the exchanger before 1.
  • the latter then operates as a condenser, causing the condensation of the fluid which gives calories to the outside air, before returning to the evaporator 7 via a pressure reducer 4.
  • the loop described above is also adapted for operation in a heat pump, operation in which the functions of the exchangers 1 and 7 are reversed, and the direction of travel of the loop (arrows 1 1): the exchanger before 1 operates in an evaporator to take calories from the outside air, calories that the fluid returns to the air of the passenger compartment through the exchanger 7 which then operates as a condenser. More specifically, the refrigerant fluid brought to the gaseous state by the front exchanger 1 is compressed by the compressor 10 before being condensed in the exchanger 7, then again expanded to return to the exchanger 1.
  • FIG. 1 is a schematic diagram: in general, in this kind of loop capable of having two distinct modes of operation, two different circuits are provided, the switching between the two modes being carried out by passing through one tubing circuit to the other by means of controlled valves (not shown).
  • FIG. 2 represents a partial front view of an embodiment of the exchanger according to the invention.
  • the exchanger 1 comprises a set of tubes 20, substantially parallel to each other and in which circulates the coolant.
  • the tubes 20 are for example substantially parallel to each other and mounted in parallel between two fluid collectors to which they are connected, only the right collector, referenced 21, being visible in FIG. 2.
  • the visible face in FIG. 2 is the front face, disposed on the side of the air inlet 3 (FIG. 1) and situated in a plane marked xO.sub.z of an orthonormal reference Oxyz.
  • the tubes 20 are, for example, flattened tubes along the xOy plane and extend in the Ox direction.
  • the collectors extend along the Oz axis.
  • the tubes 20 are each formed by two plates shaped to be joined together sealingly, to define an interior space where the coolant can circulate.
  • fins 22 also called spacers, each consisting for example of a thin strip, made of a good thermal conductive material and formed accordion.
  • the fins 22 are in thermal contact with the adjacent tubes 20 and their function is to increase the heat exchange between the outside air, propagating along the axis Oy, and the fluid flowing in the tubes 20.
  • the exchanger 1 further comprises at least one heating element 23 disposed in the vicinity of the beam and intended to heat the beam to melt the frost that can cover this beam.
  • the heating element 23 is formed by a set of electrical resistors, preferably thermistors with a positive temperature coefficient, or CTP, ie thermistors whose resistance increases with temperature.
  • Figure 6 shows, seen in partial section in the plane xOz, an embodiment of the heating element 23 by a PTC strip.
  • FIG. 6 is therefore a set of PTCs 60, for example in the form of blocks, arranged side by side and electrically connected, for example in parallel, by conducting strips 61 and 62 arranged on either side of the terminals. 60.
  • the assembly forms a bar, preferably covered with a material 63 electrically insulating.
  • the PTC strip 23 is disposed on the beam 26 itself. More specifically, it is carried by the fins 22 as illustrated in FIGS. 3, 4 and 5.
  • FIG. 3 represents a schematic view, in the xOz plane, of a fin 22 in which cuts have been made such that they can receive the CTP bar 23.
  • Figure 4 is the same diagram as that of Figure 3, but with the PTC bar 23 disposed in the fins.
  • FIG. 5 is a partial sectional view in the yOz plane of the beam 26 of FIG. 2, on which there are shown two tubes 20 enclosing a portion of a fin 22.
  • the fin 22 has the cutout 30 on that of its sides which is situated on the side of the incident external air 3.
  • the bar 23 is disposed in the cutout 30.
  • the fin 22 has a second cutout 31 on the opposite side to the preceding one, the cutout 31 receiving a second CTP bar 27.
  • This insertion mode of the PTC strip 23 in the fins 22 has the advantage of being easily adaptable to existing exchanger models, without requiring a review of the design of the exchanger.
  • FIG. 2 also shows control means 25 of the PTC strip 23, electrically connected to connections 24 of the strip 23, connections to which are connected for example the conductive strips 61 and 62 of FIG.
  • the control means 25 ensure the commissioning of the CTP 23 when it is necessary to defrost the beam 26. For this purpose, they receive on an input 28 or the parameters indicating that icing occurs.
  • the preceding parameters may be those (or derived from those) that trigger the operation of the fan 2 ( Figure 1) when it is controlled. It is possible, for example, to consider as parameters the propulsion engine temperature, the air conditioning requirements displayed, etc. It may also be the operating parameters of the loop of FIG. 1, in particular those which allow the passage of the mode. air conditioning in heat pump mode. They can also be reduced to means for measuring the air temperature in the vicinity of the exchanger 1.
  • FIGS 7, 8 and 9 are diagrams illustrating different possible locations of PTC strips in the beam of the exchanger.
  • the lines can be distributed in the following way: the first line (bars 71 and 72) at L / 6 of the upper edge, the second line (bars 73 and 74) to L / 3 of the previous line, and the third line (bars 75 and 76) to L / 3 of the previous line, and thus to L / 6 of the lower edge.
  • each line is formed by a single strip, respectively marked in the previous order, 81, 82 and 83.
  • FIG. 9 A third variant, allowing an even greater uniformization of the heating, is illustrated in FIG. 9: 6 CTP strips 91 - 96 are arranged no more in facing relation to form three lines as in FIG. 7, but in staggered rows. , or staircase.
  • the section in the plane xOz of the PTC array (s) 23 will advantageously be limited to about 5% of the total area of the beam 26, and preferably less than 1% of this area. total surface.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Echangeur de chaleur adapté pour fonctionner en évaporateur dans un dispositif de conditionnement thermique du type pompe à chaleur, l'échangeur (1) comportant un faisceau (26) dans lequel circule un fluide réfrigérant. L'échangeur comporte en outre au moins un élément chauffant (23), disposé au voisinage du faisceau (26) et apte à le chauffer aux fins de dégivrage.

Description

Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour un dispositif de conditionnement thermique, notamment destiné à l'habitacle d'un véhicule automobile.
L'invention trouve son application plus particulièrement dans le cadre des véhicules automobiles électriques ou hybrides.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
Actuellement, les constructeurs automobiles développent des véhicules qui fonctionnent à partir de nouvelles sources d'énergie, en complément ou en remplacement des moteurs thermiques. En particulier, il est proposé des véhicules dont la propulsion est réalisée à partir de l'énergie électrique en tout (véhicules électriques) ou en partie (véhicules dits hybrides).
La capacité de stockage des batteries actuelles étant limitée, les équipements de tels véhicules doivent être adaptés pour limiter leur consommation électrique, qui s'effectue au détriment de l'autonomie du véhicule.
C'est ainsi qu'il est nécessaire d'assurer le confort thermique des passagers de l'habitacle du véhicule, et notamment d'assurer le chauffage de l'habitacle en l'absence d'un moteur thermique générateur de chaleur, sans que ce conditionnement thermique ne nuise à l'autonomie du véhicule de manière trop importante. Cela restreint notamment le recours à un radiateur électrique pour chauffer l'habitacle.
Dans cet environnement, il est connu d'utiliser comme dispositif de conditionnement thermique de l'habitacle, une boucle de climatisation classique qui est capable de fonctionner en pompe à chaleur pour chauffer l'air de l'habitacle à partir des calories extraites de l'air extérieur. Une telle boucle comporte un échangeur de chaleur à l'avant du véhicule, un échangeur de chaleur situé dans l'habitacle, la circulation du fluide dans la boucle étant activée par un compresseur. Dans le mode pompe à chaleur, l'échangeur avant fonctionne en évaporateur et l'échangeur habitacle, en condenseur ; dans le mode climatisation, les fonctions des échangeurs sont inversées.
Toutefois, lorsque la température extérieure est basse (à partir de 3Ό) et quand l'hygrométrie de l'air est élevée, l'eau contenue dans l'air se condense sur l'échangeur de chaleur situé à l'avant du véhicule, qui fonctionne alors en évaporateur dans le mode pompe à chaleur, et se transforme en givre. L'accumulation de givre sur l'évaporateur obstrue le passage de l'air, dégrade l'échange thermique et s'accompagne d'une perte de puissance du dispositif de conditionnement. De plus, il existe un risque d'endommagement de ce dispositif, lié à une possible infiltration d'air dans le circuit, qui nécessite alors d'arrêter la pompe à chaleur et procéder au dégivrage de l'évaporateur.
BREF RESUME DE L'INVENTION
L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en procurant une solution évitant tout arrêt de fonctionnement de la pompe à chaleur et permettant de minimiser les modifications apportées au dispositif de conditionnement d'air comme à l'échangeur avant, minimisant ainsi également le coût de conception du système. A cet effet, l'invention a pour objet un échangeur de chaleur adapté pour fonctionner en évaporateur dans un dispositif de conditionnement thermique parcouru par un fluide réfrigérant, l'échangeur comportant au moins un faisceau dans lequel circule le fluide réfrigérant, l'échangeur comportant au moins un élément chauffant, disposé au voisinage du faisceau et apte à chauffer le faisceau.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le faisceau assure un échange thermique entre le fluide et un flux d'air incident,
De la sorte, lorsque le dispositif de conditionnement d'air fonctionne en pompe à chaleur, et l'échangeur avant en évaporateur, et lorsque l'évaporateur se givre, l'élément chauffant permet de chauffer les tubes de l'évaporateur et ainsi de les dégivrer.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
-l'élément chauffant comporte au moins une résistance électrique,
- la résistance électrique est une thermistance à coefficient de température positif,
- l'élément chauffant comporte au moins une pluralité de résistances montées en parallèle entre deux connexions électriques, formant une barrette,
- le faisceau comporte des tubes dans lesquels circule le fluide réfrigérant,
- le faisceau comporte des ailettes disposées entre les tubes, en contact thermique avec ces derniers,
- au moins l'une des barrettes est portée par au moins l'une des ailettes, - ledit échangeur comporte une pluralité de barrettes portées par les ailettes,
- les barrettes sont disposées dans le faisceau de sorte à assurer un chauffage sensiblement uniforme du faisceau,
- les barrettes s'étendent parallèlement aux tubes,
- les barrettes s'étendent sensiblement selon une largeur du faisceau le long desdits tubes, - les barrettes sont réparties entre deux moitiés frontales dudit faisceau, dans l'alignement les unes des autres et/ou en quinconce,
- lesdites barrettes occupent une surface frontale inférieure à 5%, voire 1 % d'une surface frontale du faisceau.
L'invention concerne également un dispositif de conditionnement thermique comportant un échangeur de chaleur tel que décrit plus haut, apte à fonctionner en évaporateur. Selon un aspect de l'invention, ledit dispositif comporte des moyens de commande de l'élément chauffant, assurant la mise en service de l'élément chauffant.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent :
- la figure 1 , un schéma de principe d'un dispositif de conditionnement thermique utilisant l'échangeur selon l'invention ;
- la figure 2, une vue de face partielle d'un mode de réalisation de l'échangeur selon l'invention ;
- les figures 3, 4 et 5, des schémas explicatifs d'un mode de réalisation du montage d'éléments chauffants dans les ailettes de l'échangeur selon l'invention ;
- la figure 6, un exemple de réalisation de résistances de type CTP montées en barrettes ;
- les figures 7, 8 et 9, différentes variantes de montage d'éléments chauffants dans l'échangeur selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues sont désignés par les mêmes références.
La figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif de conditionnement thermique, notamment destiné à un habitacle de véhicule automobile, utilisant l'échangeur selon l'invention.
Pour simplifier, ce dispositif sera décrit dans le cadre de son application à un véhicule automobile.
Le dispositif de conditionnement comporte principalement un premier échangeur thermique 1 , un deuxième échangeur thermique 7, un compresseur 10 et un détendeur 4. Ces différents éléments sont connectés en boucle par des tubulures 5 pour être parcourus par un fluide réfrigérant, circulant dans les tubulures 5.
Le premier échangeur 1 est disposé à l'avant du véhicule, en général sous le capot en face avant du véhicule, et il est traversé par le fluide réfrigérant. L'échangeur 1 est destiné à maximiser un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air extérieur 3 provenant de l'avant du véhicule, à travers sa calendre. Pour augmenter le flux d'air, le dispositif peut comporter un ventilateur 2, par exemple débrayable, mis en fonctionnement lorsque le débit d'air 3 devient insuffisant.
Le deuxième échangeur 7 est disposé dans l'habitacle du véhicule, en général dans un boîtier 6 appelé HVAC (pour « Heating, Ventilation and Air Conditioning » ou chauffage, ventilation et climatisation en anglais), et est également traversé par le fluide réfrigérant. Il est destiné à maximiser l'échange thermique entre le fluide réfrigérant et l'air de l'habitacle, qu'on a représenté entrant dans l'HVAC 6 par une flèche 8 et en ressortant par une flèche 9.
Les éléments précédents forment une boucle adaptée pour fonctionner en boucle de climatisation classique : dans ce cas, le fluide réfrigérant parcourt la boucle dans le sens des flèches 12 ; l'échangeur habitacle 7 fonctionne alors en évaporateur, entraînant l'évaporation du fluide réfrigérant qui soustrait des calories à l'air de l'habitacle, refroidissant ainsi ce dernier. Le fluide réfrigérant à l'état gazeux est ensuite comprimé dans un compresseur 10 puis transmis à l'échangeur avant 1 . Ce dernier fonctionne alors en condenseur, entraînant la condensation du fluide qui donne des calories à l'air extérieur, avant retour à l'évaporateur 7 via un détendeur 4.
La boucle décrite ci-dessus est également adaptée pour un fonctionnement en pompe à chaleur, fonctionnement dans lequel les fonctions des échangeurs 1 et 7 sont inversées, ainsi que le sens de parcours de la boucle (flèches 1 1 ) : l'échangeur avant 1 fonctionne en évaporateur pour prélever des calories à l'air extérieur, calories que le fluide restitue à l'air de l'habitacle par l'intermédiaire de l'échangeur 7 qui fonctionne alors en condenseur. Plus précisément, le fluide réfrigérant porté à l'état gazeux par l'échangeur avant 1 est comprimé par le compresseur 10 avant d'être condensé dans l'échangeur 7, puis à nouveau détendu pour retourner dans l'échangeur 1 .
Le schéma de la figure 1 est un schéma de principe : en général, dans ce genre de boucle susceptible d'avoir deux modes de fonctionnement distincts, il est prévu deux circuits différents, la commutation entre les deux modes s'effectuant par passage d'un circuit de tubulures à l'autre au moyen de vannes commandées (non représentées).
Comme indiqué plus haut, lorsque la boucle fonctionne en pompe à chaleur et l'échangeur avant 1 en évaporateur, ce dernier se recouvre de givre lorsque la température de l'air extérieur 3 est basse et son hygrométrie est élevée, dégradant l'échange thermique air-fluide réfrigérant et par suite l'efficacité du dispositif de conditionnement thermique. La figure 2 représente une vue de face partielle d'un mode de réalisation de l'échangeur selon l'invention.
Dans ce mode de réalisation, l'échangeur 1 comporte un ensemble de tubes 20, sensiblement parallèles entre eux et dans lesquels circule le fluide réfrigérant. Les tubes 20 sont par exemple sensiblement parallèles entre eux et montés en parallèle entre deux collecteurs de fluide auxquels ils sont reliés, seul le collecteur de droite, référencé 21 , étant visible sur la figure 2.
La face visible sur la figure 2 est la face avant, disposée du côté de l'arrivée d'air 3 (figure 1 ) et située dans un plan repéré xOz d'un repère orthonormé Oxyz. Les tubes 20 sont par exemple des tubes aplatis selon le plan xOy et s'étendent dans la direction Ox. Les collecteurs s'étendent selon l'axe Oz.
Dans une variante de réalisation, les tubes 20 sont formés chacun par deux plaques conformées pour être réunies entre elles de façon étanche, pour définir un espace intérieur où le fluide réfrigérant peut circuler.
Entre les tubes 20 sont placées des ailettes 22, aussi appelées intercalaires, constituées chacune par exemple d'une bande mince, réalisée en un matériau bon conducteur thermique et formée en accordéon. Les ailettes 22 sont en contact thermique avec les tubes 20 adjacents et ont pour fonction d'augmenter l'échange thermique entre l'air extérieur, se propageant selon l'axe Oy, et le fluide circulant dans les tubes 20.
L'ensemble tubes 20 et ailettes 22 forment ce qu'on appelle le faisceau de l'échangeur, repéré 26, responsable de l'échange thermique entre l'air et le fluide réfrigérant.
Selon l'invention, l'échangeur 1 comporte en outre au moins un élément chauffant 23, disposé au voisinage du faisceau et destiné à chauffer le faisceau pour faire fondre le givre qui peut recouvrir ce faisceau. Avantageusement, l'élément chauffant 23 est formé par un ensemble de résistances électriques, de préférence des thermistances à coefficient de température positif, ou CTP, c'est à dire des thermistances dont la résistance augmente avec la température.
La figure 6 représente, vu en coupe partielle dans le plan xOz, un mode de réalisation de l'élément chauffant 23 par une barrette de CTP.
Sur la figure 6 est donc représenté un ensemble de CTP 60, se présentant par exemple sous la forme de pavés, disposés côte à côte et reliés électriquement par exemple en parallèle par des bandes conductrices 61 et 62, disposées de part et d'autre des pavés 60. L'ensemble forme une barrette, de préférence recouverte d'un matériau 63 isolant électriquement.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, la barrette de CTP 23 est disposée sur le faisceau 26 lui-même. Plus précisément, elle est portée par les ailettes 22 comme illustré sur les figures 3, 4 et 5.
La figure 3 représente une vue schématique, dans le plan xOz, d'une ailette 22 dans laquelle on a réalisé des découpes 30 telles qu'elles puissent recevoir la barrette de CTP 23.
La figure 4 est le même schéma que celui de la figure 3, mais avec la barrette de CTP 23 disposée dans les ailettes.
La figure 5 est une vue en coupe partielle dans le plan yOz du faisceau 26 de la figure 2, sur laquelle on a représenté deux tubes 20 enserrant une partie d'une ailette 22.
L'ailette 22 présente la découpe 30 sur celui de ses côtés qui est située du côté de l'air extérieur incident 3. La barrette 23 est disposée dans la découpe 30.
Dans une variante de réalisation qui est représentée sur la figure 5, l'ailette 22 présente une seconde découpe 31 sur le côté opposé au précédent, la découpe 31 recevant une seconde barrette de CTP 27. Ce mode d'insertion de la barrette de CTP 23 dans les ailettes 22 présente l'avantage d'être aisément adaptable à des modèles d'échangeurs existants, sans obliger à revoir la conception de l'échangeur.
Sur la figure 2, on a représenté également des moyens de commande 25 de la barrette de CTP 23, connectés électriquement à des connexions 24 de la barrette 23, connexions auxquelles sont reliées par exemple les bandes conductrices 61 et 62 de la figure 6.
Les moyens de commande 25 assurent la mise en service des CTP 23 lorsqu'il est nécessaire de procéder au dégivrage du faisceau 26. A cet effet, ils reçoivent sur une entrée 28 le ou les paramètres indiquant qu'un givrage se produit. Les paramètres précédents peuvent être ceux (ou dérivés de ceux) qui déclenchent le fonctionnement du ventilateur 2 (figure 1 ) lorsque celui-ci est piloté. On peut, par exemple, considérer comme paramètres la température du moteur de propulsion, les besoins de climatisation affichés, .... Ce peut être également les paramètres de fonctionnement de la boucle de la figure 1 , notamment ceux qui permettent le passage du mode climatisation au mode pompe à chaleur. Ils peuvent encore se réduire à des moyens de mesure de la température de l'air au voisinage de l'échangeur 1 .
Les figures 7, 8 et 9 sont des schémas illustrant différentes implantations possibles de barrettes de CTP dans le faisceau de l'échangeur.
Afin de dégivrer au mieux l'ensemble de l'échangeur de chaleur, il est avantageux de le chauffer de la façon la plus uniforme possible et, pour cela, d'utiliser une pluralité de barrettes de CTP telles que 23.
Dans une première variante représentée sur la figure 7, 6 barrettes 23 sont disposées dans le faisceau 26, vu dans le plan xOz, formant 3 lignes parallèles à l'axe Ox, chaque ligne étant formée par deux barrettes. De plus, si L est la dimension du faisceau selon l'axe Oz, les lignes peuvent être distribuées de la façon suivante : la première ligne (barrettes 71 et 72) à L/6 du bord supérieur, la deuxième ligne (barrettes 73 et 74) à L/3 de la ligne précédente, et la troisième ligne (barrettes 75 et 76) à L/3 de la ligne précédente, et donc à L/6 du bord inférieur.
Dans une deuxième variante représentée sur la figure 8, on retrouve une disposition en trois lignes comme sur la figure 7, mais ici chaque ligne est formée par une barrette unique, repérées respectivement dans l'ordre précédent, 81 , 82 et 83.
Une troisième variante, permettant une uniformisation du chauffage encore plus grande, est illustrée sur la figure 9 : 6 barrettes de CTP 91 - 96 sont disposées non plus en vis-à-vis pour former trois lignes comme dans la figure 7, mais en quinconce, ou escalier.
Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation, la section dans le plan xOz de la ou des barrettes CTP 23 sera avantageusement limitée à environ 5% de la surface totale du faisceau 26, et de préférence inférieure à 1 % de cette surface totale.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Echangeur de chaleur (1 ) adapté pour fonctionner en évaporateur dans un dispositif de conditionnement thermique parcouru par un fluide réfrigérant, l'échangeur comportant au moins un faisceau (26) dans lequel circule le fluide réfrigérant,
l'échangeur étant caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un élément chauffant (23), disposé au voisinage du faisceau (26) et apte à chauffer le faisceau.
2. Echangeur selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que l'élément chauffant (23) comporte au moins une résistance électrique (60).
3. Echangeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la résistance électrique (60) est une thermistance à coefficient de température positif.
4. Echangeur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'élément chauffant (23) comporte au moins une pluralité des résistances (60) montées en parallèle entre deux connexions électriques (61 , 62), formant une barrette.
5. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le faisceau (26) comporte des tubes (20) dans lesquels circule le fluide réfrigérant, et des ailettes (22) disposées entre les tubes (20), en contact thermique avec lesdits tubes (20).
6. Echangeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des barrettes (23) est portée par au moins l'une des ailettes (22).
7. Echangeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de barrettes portées par les ailettes (22).
8. Echangeur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les barrettes sont disposées dans le faisceau (23) de sorte à assurer un chauffage sensiblement uniforme du faisceau.
9. Dispositif de conditionnement thermique, caractérisé par le fait qu'il comporte un échangeur de chaleur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, apte à fonctionner en évaporateur.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de commande (25) de l'élément chauffant (23), assurant la mise en service de l'élément chauffant.
PCT/EP2016/051039 2015-01-21 2016-01-19 Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur WO2016116462A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017538440A JP2018503794A (ja) 2015-01-21 2016-01-19 熱交換器および当該交換器を備えた自動車両用の温度調節装置
EP16701019.8A EP3247957A1 (fr) 2015-01-21 2016-01-19 Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1550464 2015-01-21
FR1550464A FR3031803B1 (fr) 2015-01-21 2015-01-21 Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour vehicule automobile comportant un tel echangeur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016116462A1 true WO2016116462A1 (fr) 2016-07-28

Family

ID=53269633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/051039 WO2016116462A1 (fr) 2015-01-21 2016-01-19 Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3247957A1 (fr)
JP (1) JP2018503794A (fr)
FR (1) FR3031803B1 (fr)
WO (1) WO2016116462A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112944594B (zh) * 2021-01-29 2023-04-14 青岛海尔空调器有限总公司 用于空调除霜控制的方法及装置、空调

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432211A (en) * 1980-11-17 1984-02-21 Hitachi, Ltd. Defrosting apparatus
WO2005052474A2 (fr) * 2003-11-28 2005-06-09 Lg Electronics Inc. Batte de golf pour swing de golf centrifuge
WO2007045677A1 (fr) * 2005-10-20 2007-04-26 I.R.C.A. S.P.A. - Industria Resistenze Corazzate E Affini Evaporateur a ailettes pour installations frigorifiques pourvu d'un dispositif de degivrage
WO2013076004A2 (fr) * 2011-11-24 2013-05-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Évaporateur pour appareil de froid et appareil de froid

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918365A (ja) * 1982-07-21 1984-01-30 株式会社日立製作所 除霜制御装置
JPH0253628A (ja) * 1988-08-17 1990-02-22 Texas Instr Japan Ltd 空気加熱装置
JPH06281201A (ja) * 1993-03-26 1994-10-07 Sharp Corp 空気調和機
JPH07205646A (ja) * 1994-01-26 1995-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 車両用ヒートポンプ式空調装置
KR101225977B1 (ko) * 2007-06-14 2013-01-24 엘지전자 주식회사 공기조화기 및 그 제어 방법
JP5447842B2 (ja) * 2009-03-23 2014-03-19 日本軽金属株式会社 コルゲートフィン式熱交換器の排水構造
US20100249498A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Tyco Healthcare Group Lp Endoscopic Apparatus for Manipulating Tissue
JP2013208938A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 車室外熱交換器の着霜回避装置及び車両用空調装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432211A (en) * 1980-11-17 1984-02-21 Hitachi, Ltd. Defrosting apparatus
WO2005052474A2 (fr) * 2003-11-28 2005-06-09 Lg Electronics Inc. Batte de golf pour swing de golf centrifuge
WO2007045677A1 (fr) * 2005-10-20 2007-04-26 I.R.C.A. S.P.A. - Industria Resistenze Corazzate E Affini Evaporateur a ailettes pour installations frigorifiques pourvu d'un dispositif de degivrage
WO2013076004A2 (fr) * 2011-11-24 2013-05-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Évaporateur pour appareil de froid et appareil de froid

Also Published As

Publication number Publication date
FR3031803B1 (fr) 2018-08-10
JP2018503794A (ja) 2018-02-08
FR3031803A1 (fr) 2016-07-22
EP3247957A1 (fr) 2017-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2791596B1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique d'une chaîne de traction et d'un habitacle de véhicule
EP3080523B1 (fr) Dispositif électrique de conditionnement thermique de fluide pour véhicule automobile, et appareil de chauffage et/ou de climatisation associé
EP2831514B1 (fr) Dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile, et appareil de ventilation chauffage et/ou de climatisation associé
EP2985561B1 (fr) Echangeur thermique et dispositif de gestion thermique correspondant
EP2516937B1 (fr) Dispositif de chauffage electrique et appareil de chauffage correspondant
EP2819863B1 (fr) Dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation associé
FR2943775A1 (fr) Echangeur de stockage pourvu d'un materiau stockeur et boucle de climatisation ou circuit de refroidissement comprenant un tel echangeur.
WO2012019952A1 (fr) Echangeur de chaleur comprenant un element chauffant serigraphie
EP2901088A2 (fr) Dispositif de conditionnement thermique de fluide pour vehicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation correspondant
FR2963408A1 (fr) Systeme de climatisation, notamment d'un vehicule automobile, comprenant une boucle de climatisation et une boucle secondaire cooperant avec la boucle de climatisation
WO2015000994A1 (fr) Dispositif de chauffage de fluide pour vehicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation correspondant
EP3247957A1 (fr) Echangeur de chaleur et dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile comportant un tel échangeur
WO2015086969A1 (fr) Système de chauffage, ventilation et climatisation d'air pour véhicule hybride
FR3073609B1 (fr) Canal pour echangeur thermique d'un vehicule automobile
FR3027849A1 (fr) Architecture d'une pompe a chaleur
EP0876080A1 (fr) Dispositif de chauffage à éléments résistifs à coefficient de température positif
FR2878316A1 (fr) Dispositif de chauffage electrique, notamment pour appareil de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation de vehicule
WO2015000735A1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique de fluide pour véhicule automobile et appareil de chauffage et/ou de climatisation correspondant
WO2022268581A1 (fr) Dispositif de régulation thermique d'au moins un composant électrique et/ou électronique
FR2995670A3 (fr) Echangeur thermique ayant une partie condenseur et une partie radiateur basse temperature
WO2023057214A1 (fr) Dispositif de chauffage electrique et installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation correspondante
FR3075334A1 (fr) Echangeur de chaleur pour vehicule a dispositif de dissipation electriquement chauffant
FR2993507A1 (fr) Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile, et appareil de ventilation chauffage et/ou de climatisation associe
FR3077334A1 (fr) Dispositif de ventilation pour vehicule automobile
WO2019150051A1 (fr) Dispositif de ventilation pour vehicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16701019

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2016701019

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017538440

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE