WO2019122616A1 - Dispositif de chauffage electrique avec station d'accueil des electrodes - Google Patents

Dispositif de chauffage electrique avec station d'accueil des electrodes Download PDF

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WO2019122616A1
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heating device
electrodes
docking station
heating
electronic card
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PCT/FR2018/053250
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Yann COUAPEL
Erwan Gogmos
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Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
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    • 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

  • the invention relates to a heating device for an air conditioning unit, comprising a docking station for the heating electrodes.
  • the invention also relates to an air conditioning unit comprising such a heating device.
  • the invention relates to a method of mechanical and electrical connection of the electrodes of the heating device.
  • the invention will find applications, particularly in the field of motor vehicles.
  • Electric heating devices are known to be integrated in vehicle air conditioning units. These are either additional radiators, combined with heating radiators covered by a heat transfer fluid, in vehicles with a combustion engine or main radiators, in electric or hybrid vehicles.
  • Such heating devices comprise a heating body accommodating heating units provided with heating elements supplied with electric current by electrodes. For reasons of electrical safety, it may be necessary to insulate the heating elements and their feed electrodes from the outside.
  • the heating units comprise tubes inside which are located the heating elements and their electrodes, the inner surface of the tubes being provided with an electrically insulating layer to isolate the heating elements and their electrodes.
  • These heating devices comprise a distribution unit capable of controlling the current flowing in the heating units, in particular via an electronic card.
  • switches are welded to control the current flowing in the electrodes.
  • Each switch is electrically connected on the one hand to the electronic card, and on the other hand to an electrode.
  • the present invention aims to overcome the various disadvantages mentioned above, by means of a heating device for electrical and mechanical connection between the heating body and the distribution unit which is simple to implement and which ensures proper positioning of all parts at the time of connection, as well as for the entire life of the heater and this with a limitation of relative movements between parts to avoid vibration problems and improve the reliability of the heating device.
  • a heating device for an air conditioning box comprising, in a conventional manner, a heating body supplied with current via a distribution unit for heating an air flow passing through said heating body, the heating element comprising an alignment of tubes in which are:
  • the distribution unit comprises a docking station for the electrodes, said docking station having a plurality of housings accommodating the electrodes and in which there are means for mechanical and electrical connection of the electrodes. electrodes to the distribution unit.
  • the main idea of this invention is to provide a docking station, which is the intermediary between the parts belonging to the heating body and the parts belonging to the distribution unit, and which must be connected to each other.
  • this docking station makes it possible to correctly position the electrodes, with a view to their connection.
  • the docking station makes it possible to correctly position mechanical and electrical connection means, which will be described later.
  • the docking station thus constitutes a stable base, which serves as a reference for positioning the various parts.
  • said means for mechanical and electrical connection of the electrodes to the distribution unit consist of switches positioned on the one hand in the housings and on the other hand fixed on an electronic power supply card belonging to the distribution unit : the docking station thus allows these switches to be held in position so that the mechanical and electrical connection can take place under the best conditions.
  • each housing comprises a central orifice through which the switch protrudes, said orifice being dimensioned so as to keep the switch in position when it is fixed on the electronic card.
  • each switch has a first electrical connection face to the electronic card, provided with at least one pin that can be soldered on the card, and a second electrical connection face to the electrode, with a female endpiece in which insert a male end of the electrode.
  • each electrode comprises a free end on which the male end is located, the male end pieces of the two electrodes relating to a heating element being arranged in staggered rows.
  • the docking station has two staggered housing according to the arrangement of the male end of the two corresponding electrodes.
  • the male end of the electrode is inserted into the female end of the switch, said switch comprising at least one flexible blade able to exert pressure on the male end of the electrode so as to hold it in position and make the electrical connection.
  • the male end of the electrode consists of a tab, said switch having a plurality of flexible blades exerting a support on either side of said tab.
  • each housing comprises means for guiding the electrode.
  • Said guide means consist of two pads located on either side of the housing and whose faces vis-à-vis are beveled towards the center of the housing so as to form guide rails of the electrode.
  • said docking station consists of a bar extending over the entire length of the heating body, according to the alignment of the electrodes.
  • the docking station comprises as many housings as electrodes present in the heating body, each housing accommodating an electrode.
  • the docking station has two rows of housing, the housing of a row being offset from the housing of the other row.
  • said docking station is perforated between the adjacent dwellings.
  • the docking station is made of electrically insulating material, plastic type.
  • the docking station comprises a face vis-à-vis the electronic card, said face being provided with a longitudinal central rib resting on the electronic card.
  • the docking station has, apart from the rib, one or spaces between the docking station and the electronic card, so as to allow other components to be soldered to the electronic card, under the station Home.
  • the invention also relates to an air conditioning unit comprising a heating device as described above. And finally, the invention relates to a method of mechanical and electrical connection of an electrode of a heating device as described above. In this case, this process comprises the following steps:
  • FIG. 1 illustrates in perspective a heating device according to the invention, with a heating body and a distribution unit,
  • FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1 showing more particularly the junction between the heating body and the distribution unit,
  • FIG. 3 shows FIG. 2, but without an electronic card
  • FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 3, showing the lower face of the docking station according to the invention
  • FIG. 5 shows in perspective the upper face of the docking station according to the invention, with the connection of the electrodes
  • FIG. 6 is a top view, in perspective, of part of the docking station
  • FIG. 7 is a top view of the entire docking station
  • FIGS. 8 to 11 illustrate in detail a switch
  • FIGS. 12 and 13 show, in perspective, the connection between an electrode and a switch
  • Figure 14 illustrates, in perspective, a free end of an electrode in a possible configuration.
  • the invention relates to an electric heater 1.
  • a heating device 1 said high voltage, that is to say intended to be supplied by a direct current (DC) or AC (AC) having a voltage greater than 60 V, especially between 60 and 1000 V, more particularly between 180 and 600 V, and / or for releasing a heating power on the air or an electric power consumption greater than 2 kW, in particular between 2 kW and 10 kW.
  • DC direct current
  • AC AC
  • Said heating device 1 comprises a heating body 2 supplied with electric power to heat a flow of air passing through said heating body 2.
  • Said heating body 2 here has a substantially parallelepipedal configuration, extending on the surface. It is intended to be positioned transversely to the flow of air to be heated. More specifically, said air flow is intended to be oriented perpendicular to said heating body 2, that is to say perpendicularly to the plane of FIG. 1.
  • the heating body 2 is formed by a succession of aligned metal tubes 4. Inside each tube 4, there are heating elements 8 traversed by said current.
  • the heating elements 8 are, for example, PTC resistors (for positive temperature coefficient). These heating elements 8 are particularly visible in FIG. 13.
  • Electrodes 9 are located on either side of the heating elements 8 for their power supply. More particularly, each heating element 8 is surrounded by a positive electrode 9 and a negative electrode 9.
  • layers 12 of electrically insulating and thermally conductive materials are located between each electrode 9 and is an inside wall of the tube 4.
  • Each set - tube 4 / heating elements 8 / electrodes 9 - forms what is called a heating unit.
  • Said heating units are selectively powered.
  • each heating unit is supplied with current independently of the others and can therefore be traversed by a different current, especially by its current intensity. going through the other heating units.
  • the value of the current in play here is in particular the value of the average current or the effective current.
  • the heating body 2 may comprise heat sinks 13, for example fins, in thermal contact relation with the tubes 4.
  • the heat sinks 13 are positioned, in particular, between said tubes 4. For the sake of clarity, only certain dissipators 13 extending from the end tubes 4 have been shown, so as not to overload FIG. 1.
  • Said heating body 2 comprises a frame 5, in particular made of plastic, accommodating said heating units and serving to hold said tubes 4.
  • the tubes 4 are also held in position by means of intermediate plates 22.
  • the heating device 1 further comprises a distribution unit 3 able to control the current flowing in said heating body 2.
  • Said distribution unit 3 is advantageously configured to control the current supplying the heating body 2, in particular the different heating units, in particular by means of controlled switches 15, making it possible respectively to control a flow of current in each of the heating units. heated.
  • These switches 15 are mounted on an electronic card 1 1 in the form of a T.
  • a docking station 6 is provided and located just above the upper face of the electronic card January 1. This docking station 6 is particularly visible in FIG. 3 where the electronic card 1 1 is not shown for clarity.
  • This docking station 6 is thus disposed at the junction between, on the one hand, the heating body 2 with its heating units, and on the other hand the distribution unit 3 with its electronic card 1 1.
  • docking station 6 consists of an intermediate base facilitating the electrical and mechanical connection of the heating body 2 to the distribution unit 3. As can be seen in FIG. 4, this station 6 accommodates on one side the electrodes 9 protruding from the tubes 4, and on the other hand the switches 15 able to be soldered to the electronic card 11.
  • the docking station 6 has a lower face vis-à-vis the electronic card 1 1, and an upper face vis-à-vis the tubes 4.
  • the docking station 6 consists of a bar, or a strip, extending over the entire length of the heating body 2, according to the alignment of the electrodes 9 at the outlet of the tube 4.
  • This underside is provided with a central rib 23 and oriented longitudinally along the docking station 6.
  • This rib 23 is adapted to rest on the upper surface of the electronic card 1 1, so as to have a plane contact between the docking station 6 and the electronic card 1 1.
  • This plane contact firstly makes it possible to position the docking station 6 above the electronic card 1 1 in a stable manner.
  • the docking station 6 makes it possible to increase the mechanical strength of the electronic card 1 1 according to two principles:
  • this space is dimensioned so as to allow other components of to be welded to the electronic card 1 1, under the docking station 6.
  • the upper face, as for it, illustrated in FIGS. 5 to 7, comprises a plurality of housings 17 accommodating the electrodes 9 and in which there are means of mechanical and electrical connection of the electrodes 9 to the distribution unit 3, corresponding to the switches 15.
  • each housing 17 is a central orifice in which a switch 15 is inserted.
  • This switch 15 is more particularly shown in FIGS. 8 to 1 1. It is a conventional switch 15, with a first face 19 of electrical connection to the electronic card 1 1, provided with two pins 7 capable of being welded to the card 1 1, and with a second face 18 of electrical connection to the electrode 9, with a female end acting as quick coupling.
  • this socket has a plurality of flexible blades 20 able to exert a pressure on the electrode 9 which enters. In this case, there are four flexible blades 20 on either side of the electrode 9 which comes to rely on she.
  • the positioning of the flexible blades 20 of water and of the electrode 9 makes it possible to center the electrode 9 and maintain it in the centered position, unlike a configuration of a female end where there would be only blades 20
  • each flexible blade has a zigzag shape, making it possible to have several points of support on the electrode 9. In particular, each zigzag tip 21 bears on the electrode 9.
  • guide pads 14 extend on either side of the central orifice in the direction of the tubes 4. These studs 14 are intended to guide the electrode 9 to its insertion in the switch 15.
  • the faces 14a of the studs situated opposite each other are bevelled in the direction of the central orifice so as to form guide ramps of the electrode 9 towards the central orifice where is located the switch 15.
  • the faces 14b of the studs 14 facing each other between two successive housings 17 are oriented perpendicularly to the docking station 6.
  • the docking station 6 comprises as many housings 17 as 9 electrodes present in the heating body 2, each housing 17 accommodating an electrode 9.
  • the electrodes 9 each comprise a free end protruding from the tubes 4.
  • Each free end comprises a male endpiece 10 adapted to fit into the female end of the switch 15.
  • This male endpiece 10 can be formed in one piece with the 9, or may consist of a separate piece mounted on the electrode 9, as is the case in the example shown in Figures 13 and 14.
  • the male end 10 corresponds to a leg having a first end 10a is mounted and riveted on the electrode 9 for example and whose second end 10b enters the socket of the switch 15.
  • the male tips 10 of the two electrodes 9 extend in the axial direction of the tube 4 but with a transverse offset.
  • the male tips 10 are thus located in staggered rows.
  • the docking station 6 has two housings 17 staggered according to the arrangement of the male tips 10 of the two electrodes 9 corresponding, one positive and the other negative.
  • the switches 15 inserted in these housings 17 are spaced apart from each other since it is important to maintain an isolation distance between the switches belonging to the positive current line and the switches 15. belonging to the negative current line.
  • the docking station 6 has two rows 6a, 6b of housing 17, the housing 17 of a row 6a being offset from the housing 17 of the other row 6b.
  • One of the rows of housings 17 is on a positive current line to which the positive electrodes 9 are connected and the other row is on a negative current line to which the negative electrodes 9 are connected.
  • the docking station 6 is perforated between the adjacent housing 17, via windows 16. This allows the use of a minimum of material and obtaining a light bar.
  • the docking station 6 is designed in an electrically insulating material of the plastic type. Such a material also allows good resistance to temperature, non-flammability and moisture.
  • the docking station 6 is obtained by molding or by plastic injection.
  • connection between the heating body 2 and the distribution unit 3 is carried out as follows.
  • the docking station 6 is positioned on the electronic card 1 1, so that its rib 23 bears on the upper surface of the card 1 1.
  • the switches 15 are inserted in the housings 17 provided for this purpose, and more precisely in the holes of the housings 17.
  • the pins 7 of the switches 15 are then introduced into small holes provided For this purpose in the electronic card 1 1.
  • the switches 15 are then in a stable position in the housing 17 of the docking station 6, and it is possible to weld the pins 7 to the electronic card January 1.
  • the last step then consists in inserting the male tips 10 of the electrodes 9 in the switches 15 of the docking station 6.
  • This last step can be performed in a single gesture, via a rectilinear translation of the heating body 2 relative to the docking station 6, since a switch 15 is provided opposite each male endpiece 10.
  • the invention also relates to an air conditioning unit comprising a heating device 1 as described above.
  • Said air conditioning unit comprises a circulation body of the air flow inside which said heating device 1 is located.

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Abstract

Dispositif de chauffage 1 pour boîtier de climatisation, ledit dispositif de chauffage 1 comprenant un corps de chauffe 2 alimenté en courant via une unité de distribution 3 pour chauffer un flux d'air traversant ledit corps de chauffe 2, le corps de chauffe 2 comprenant un alignement de tubes 4 dans lesquels se trouvent : - des éléments de chauffe 8 parcourus par ledit courant; - des électrodes 9 situées de part et d'autre des éléments de chauffe 8 pour leur alimentation en courant électrique. Ce dispositif de chauffage 1 se caractérise en ce que l'unité de distribution 3 comprend une station d'accueil 6 des électrodes 9, ladite station d'accueil 6 présentant une pluralité de logements 17 accueillant les électrodes 9 et dans lesquels se trouvent des moyens de raccordement mécanique et électrique des électrodes 9 à l'unité de distribution 3.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE AVEC STATION D’ACCUEIL DES
ELECTRODES
Domaine de l’invention
L’invention concerne un dispositif de chauffage pour boîtier de climatisation, comprenant une station d’accueil pour les électrodes de chauffage. L’invention concerne également un boîtier de climatisation comprenant un tel dispositif de chauffage. Enfin, l’invention se rapporte à un procédé de raccordement mécanique et électrique des électrodes du dispositif de chauffage.
L’invention trouvera ses applications, notamment, dans le domaine des véhicules automobiles.
Etat de la technique
Il est connu des dispositifs de chauffage électrique destinés à être intégrés dans des boîtiers de climatisation de véhicule. Il s’agit soit de radiateurs additionnels, combinés avec des radiateurs de chauffage parcourus par un fluide caloporteur, dans les véhicules à moteur thermique, soit de radiateurs principaux, dans les véhicules électriques ou hybrides.
De tels dispositifs de chauffage comprennent un corps de chauffe accueillant des unités de chauffe munis d’éléments chauffants alimentés en courant électrique par des électrodes. Pour des raisons de sécurité électrique, il peut être nécessaire d’isoler les éléments chauffants et leurs électrodes d’alimentation de l’extérieur. Pour cela les unités de chauffe comprennent des tubes à l’intérieur desquels sont situés les éléments chauffant et leurs électrodes, la surface intérieure des tubes étant dotée d’une couche isolante électriquement afin d’isoler les éléments chauffant et leurs électrodes.
Ces dispositifs de chauffage comprennent une unité de distribution capable de commander le courant circulant dans les unités de chauffe via notamment une carte électronique.
Sur cette carte électronique, sont soudés des commutateurs permettant de contrôler le courant circulant dans les électrodes. Chaque commutateur est raccordé électriquement d’une part à la carte électronique, et d’autre part à une électrode.
Ce double raccordement n’est pas évident à opérer sur les lignes de production. En particulier, le maintien en position du commutateur pour son soudage sur la carte électronique n’est pas simple à mettre en place, et ce dernier risque de ne pas être exactement orienté comme il le faut, et le raccordement des électrodes dans un second temps est d’autant plus délicat à effectuer.
En effet, outre le raccordement électrique, il existe également un raccordement mécanique à opérer entre chaque commutateur et la carte électronique, pour que toutes les pièces soient correctement positionnées les unes par rapport aux autres aussi bien au moment de leur assemblage que pour toute la durée de vie du dispositif de chauffage de manière générale.
Résumé de l’invention
La présente invention a pour objectif de pallier les différents inconvénients énoncés ci-dessus, au moyen d’un dispositif de chauffage permettant un raccordement électrique et mécanique entre le corps de chauffe et l’unité de distribution qui soit simple de mise en oeuvre et qui assure un positionnement correct de toutes les pièces au moment du raccordement, ainsi que pour toute la durée de vie du dispositif de chauffage et cela avec une limitation des mouvements relatifs entre les pièces afin d’éviter des problèmes vibratoires et d’améliorer la fiabilité du dispositif de chauffage.
Ce but est atteint grâce à un dispositif de chauffage pour boîtier de climatisation comportant, de façon classique, un corps de chauffe alimenté en courant via une unité de distribution pour chauffer un flux d’air traversant ledit corps de chauffe, le corps de chauffe comprenant un alignement de tubes dans lesquels se trouvent :
des éléments de chauffe parcourus par ledit courant ;
des électrodes situées de part et d’autre des éléments de chauffe pour leur alimentation en courant électrique.
Ce dispositif se caractérise à titre principal en ce que l’unité de distribution comprend une station d’accueil des électrodes, ladite station d’accueil présentant une pluralité de logements accueillant les électrodes et dans lesquels se trouvent des moyens de raccordement mécanique et électrique des électrodes à l’unité de distribution.
L’idée principale de cette invention consiste à prévoir une station d’accueil, qui fasse l’intermédiaire entre les pièces appartenant au corps de chauffe et les pièces appartenant à l’unité de distribution, et qui doivent être raccordées les unes aux autres. En l’espèce, cette station d’accueil permet de positionner correctement les électrodes, en vue de leur raccordement. De plus, la station d’accueil permet de positionner correctement des moyens de raccordement mécanique et électrique, qui seront décrits plus loin. La station d’accueil constitue ainsi une base stable, qui sert de référence pour le positionnement des différentes pièces.
Selon les différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- lesdits moyens de raccordement mécanique et électrique des électrodes à l’unité de distribution consistent en des commutateurs positionnés d’une part dans les logements et fixés d’autre part sur une carte électronique d’alimentation en courant appartenant à l’unité de distribution : la station d’accueil permet ainsi de maintenir en position ces commutateurs, afin que le raccordement mécanique et électrique puisse avoir lieu dans les meilleures conditions.
- chaque logement comporte un orifice central à travers lequel saille le commutateur, ledit orifice étant dimensionné de manière à maintenir en position le commutateur lors de sa fixation sur la carte électronique.
- chaque commutateur présente une première face de raccordement électrique à la carte électronique, dotée d’au moins une broche apte à être soudée sur la carte, et une seconde face de raccordement électrique à l’électrode, dotée d’un embout femelle dans laquelle s’insère un embout mâle de l’électrode.
- chaque électrode comporte une extrémité libre sur laquelle se trouve l’embout mâle, les embouts mâles des deux électrodes relatives à un élément de chauffe étant disposés en quinconce.
- pour chaque élément de chauffe, la station d’accueil présente deux logements en quinconce selon la disposition des embouts mâles des deux électrodes correspondantes.
- l’embout mâle de l’électrode s’insère dans l’embout femelle du commutateur, ledit commutateur comportant au moins une lame flexible apte à exercer une pression sur l’embout mâle de l’électrode de manière à la maintenir en position et réaliser la connexion électrique. - l’embout mâle de l’électrode consiste en une patte, ledit commutateur comportant une pluralité de lames flexibles exerçant un appui de part et d’autre de ladite patte.
- chaque logement comporte des moyens de guidage de l’électrode.
- lesdits moyens de guidage consistent en deux plots localisés de part et d’autre du logement et dont les faces en vis-à-vis sont biseautées en direction du centre du logement de manière à former des rampes de guidage de l’électrode.
- ladite station d’accueil consiste en une barre s’étendant sur toute la longueur du corps de chauffe, suivant l’alignement des électrodes.
- la station d’accueil comporte autant de logements que d’électrodes présentes dans le corps de chauffe, chaque logement accueillant une électrode.
- ladite station d’accueil présente deux rangées de logements, les logements d’une rangée étant décalés par rapport aux logements de l’autre rangée.
- ladite station d’accueil est ajourée entre les logements adjacents.
- la station d’accueil est conçue en matière isolante électriquement, du type plastique.
- la station d’accueil comporte une face en vis-à-vis de la carte électronique, ladite face étant dotée d’une nervure centrale longitudinale en appui sur la carte électronique.
- la station d’accueil comporte, en dehors de la nervure, un ou des espaces entre la station d’accueil et la carte électronique, de manière à permettre à d’autres composants d’être soudés à la carte électronique, sous la station d’accueil.
L’invention concerne aussi un boîtier de climatisation comprenant un dispositif de chauffage tel que décrit ci-dessus. Et enfin, l’invention se rapporte à un procédé de raccordement mécanique et électrique d’électrode d’un dispositif de chauffage tel que décrit ci-dessus. En l’occurrence, ce procédé comprend les étapes suivantes :
positionner la station d’accueil en appui sur une carte électronique ;
insérer des commutateurs dans des orifices successifs prévus à cet effet dans la station d’accueil puis dans la carte électronique jusqu’à leur maintien en position ;
souder les commutateurs à la carte électronique ;
enficher simultanément toutes les électrodes du corps de chauffe dans les commutateurs correspondants en un unique mouvement de translation du corps de chauffe par rapport à l’unité de distribution.
Présentation des figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d’au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.
Sur ces dessins :
- la figure 1 illustre en perspective un dispositif de chauffage selon l’invention, avec un corps de chauffe et une unité de distribution,
- la figure 2 est une vue agrandie de la figure 1 montrant plus particulièrement la jonction entre le corps de chauffe et l’unité de distribution,
- la figure 3 reprend la figure 2, mais sans carte électronique,
- la figure 4 est une vue agrandie de la figure 3, montrant la face inférieure de la station d’accueil selon l’invention,
- la figure 5 montre en perspective la face supérieure de la station d’accueil selon l’invention, avec le raccordement des électrodes,
- la figure 6 est une vue de dessus, en perspective, d’une partie de la station d’accueil,
- la figure 7 est une vue de dessus de l’intégralité de la station d’accueil,
- les figures 8 à 1 1 illustrent en détail un commutateur,
- les figures 12 et 13 montrent, en perspective, le raccordement entre une électrode et un commutateur,
la figure 14 illustre, en perspective, une extrémité libre d’une électrode selon une configuration possible. Description détaillée
En référence à la figure 1 , l’invention concerne un dispositif de chauffage 1 électrique. Il s’agit, par exemple, d’un dispositif de chauffage 1 , dit haute tension, c’est-à-dire destiné à être alimenté par un courant continu (DC) ou alternatif (AC) présentant une tension électrique supérieure à 60 V, notamment compris entre 60 et 1000 V, plus particulièrement compris entre 180 et 600 V, et/ou permettant de dégager une puissance de chauffe sur l’air ou une puissance électrique consommée supérieure à 2 kW, notamment comprise entre 2 kW et 10 kW.
Ledit dispositif de chauffage 1 comprend un corps de chauffe 2 alimenté en courant électrique pour chauffer un flux d’air traversant ledit corps de chauffe 2.
Ledit corps de chauffe 2 présente ici une configuration sensiblement parallélépipédique, s’étendant en surface. Il est destiné à être positionné de façon transversale au flux d’air à réchauffer. Plus précisément, ledit flux d’air est destiné à être orienté perpendiculairement audit corps de chauffe 2 , c’est-à-dire perpendiculairement au plan de la figure 1.
Le corps de chauffe 2 est formé par une succession de tubes 4 métalliques alignés. À l’intérieur de chaque tube 4, se trouvent des éléments de chauffe 8 parcourus par ledit courant. Les éléments de chauffe 8 sont, par exemple, des résistances à effet CTP (pour coefficient de température positif). Ces éléments de chauffe 8 sont particulièrement visibles en figure 13.
Des électrodes 9 sont situées de part et d’autre des éléments de chauffe 8 pour leur alimentation en courant électrique. Plus particulièrement, chaque élément de chauffe 8 est entouré d’une électrode 9 positive et d’une électrode 9 négative.
Afin d’isoler électriquement le tube 4 des électrodes 9 et des éléments de chauffe 8, des couches 12 de matières, électriquement isolantes et thermiquement conductrices, sont situées entre chaque électrode 9 est une paroi intérieure du tube 4.
Chaque ensemble - tube 4 / éléments de chauffe 8 / électrodes 9 - forme ce qu’on appelle une unité de chauffe.
Lesdites unités de chauffe sont alimentées sélectivement en courant. On entend par là que chaque unité de chauffe est alimentée en courant indépendamment des autres et peut donc être parcourue par un courant différent, notamment par son intensité, du courant parcourant les autres unités de chauffe. La valeur du courant en jeu ici est en particulier la valeur du courant moyen ou du courant efficace.
Pour en revenir à la figure 1 , le corps de chauffe 2 peut comprendre des dissipateurs 13 thermiques, par exemple des ailettes, en relation de contact thermique avec les tubes 4. Les dissipateurs 13 sont positionnés, notamment, entre lesdits tubes 4. Dans un souci de clarté, seuls certains dissipateurs 13 s’étendant des tubes 4 d’extrémité ont été représentés, afin de ne pas surcharger la figure 1.
Ledit corps de chauffe 2 comprend un cadre 5, notamment en matière plastique, accueillant lesdites unités de chauffe et servant au maintien desdits tubes 4. Les tubes 4 sont également maintenus en position au moyen de plaques intermédiaires 22.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage 1 comprend en outre une unité de distribution 3 apte à commander le courant circulant dans ledit corps de chauffe 2.
Ladite unité de distribution 3 est avantageusement configurée pour piloter le courant alimentant le corps de chauffe 2, en particulier les différentes unités de chauffe, notamment à l’aide de commutateurs 15 pilotés, permettant de contrôler respectivement une circulation de courant dans chacune des unités de chauffe. Ces commutateurs 15 (visibles en figures 4) sont montés sur une carte électronique 1 1 en forme de T.
Sur la figure 2, on aperçoit la face inférieure de la carte électronique 1 1 , avec une pluralité de broches 7 qui y sont soudées. Ces broches 7 appartiennent auxdits commutateurs 15.
Afin de pouvoir maintenir correctement en place les commutateurs 15 lors de leur fixation à la carte électronique 1 1 , une station d’accueil 6 est prévue et située juste au- dessus de la face supérieure de la carte électronique 1 1 . Cette station d’accueil 6 est notamment visible en figure 3 où la carte électronique 1 1 n’est pas représentée pour plus de clarté.
Cette station d’accueil 6 est ainsi disposée au niveau de la jonction entre, d’une part le corps de chauffe 2 avec ses unités de chauffe, et d’autre part l’unité de distribution 3 avec sa carte électronique 1 1. La station d’accueil 6 consiste en une base intermédiaire facilitant le raccordement électrique et mécanique du corps de chauffe 2 à l’unité de distribution 3. Comme cela est visible en figure 4, cette station 6 accueille d’un côté les électrodes 9 dépassant des tubes 4, et d’un autre côté les commutateurs 15 aptes à être soudés à la carte électronique 1 1 .
Plus précisément, la station d’accueil 6 comporte une face inférieure en vis-à-vis avec la carte électronique 1 1 , et une face supérieure en vis-à-vis avec les tubes 4. La station d’accueil 6 consiste en une barre, ou une réglette, s’étendant sur toute la longueur du corps de chauffe 2, suivant l’alignement des électrodes 9 en sortie de tube 4.
Cette face inférieure est dotée d’une nervure 23 centrale et orienté longitudinalement le long de la station d’accueil 6. Cette nervure 23 est apte à venir reposer sur la surface supérieure de la carte électronique 1 1 , de manière à avoir un contact plan entre la station d’accueil 6 et la carte électronique 1 1 . Ce contact plan permet premièrement de positionner la station d’accueil 6 au-dessus de la carte électronique 1 1 de façon stable. Par ailleurs la station d’accueil 6 permet d’augmenter la résistance mécanique de la carte électronique 1 1 selon deux principes :
- en augmentant la rigidité globale de la carte électronique 1 1 grâce au plus grand moment d’inertie de l’ensemble carte électronique 1 1 /station d’accueil 6 ;
- en agissant de plus comme une butée limitant la déformation, c’est-à-dire la flèche, de la carte électronique 1 1 en cas de vibration trop forte.
De part et d’autre de la nervure 23, il existe donc un espace entre la station d’accueil 6 et la carte électronique 1 1. Idéalement et si nécessaire, cet espace est dimensionné de manière à pouvoir permettre à d’autres composants d’être soudés à la carte électronique 1 1 , sous la station d’accueil 6.
La face supérieure quant à elle, illustrée aux figures 5 à 7, comporte une pluralité de logements 17 accueillant les électrodes 9 et dans lesquels se trouvent des moyens de raccordement mécaniques et électrique des électrodes 9 à l’unité de distribution 3, correspondant aux commutateurs 15. En effet, à l’intérieur de chaque logement 17 se trouve un orifice central dans lequel est inséré un commutateur 15.
Ce commutateur 15 est plus particulièrement représenté aux figures 8 à 1 1. Il s’agit d’un commutateur 15 classique, avec une première face 19 de raccordement électrique à la carte électronique 1 1 , dotée de deux broches 7 aptes être soudées sur la carte 1 1 , et avec une seconde face 18 de raccordement électrique à l’électrode 9, dotée d’un embout femelle faisant office de raccord rapide. En effet, cet embout femelle comporte une pluralité de lames 20 flexibles aptes à exercer une pression sur l’électrode 9 qui y pénètre. En l’occurrence, il existe quatre lames 20 flexibles de part et d’autre de l’électrode 9 qui vienne s’appuyer sur elle. Le positionnement des lames 20 flexibles de part et d’eau de l’électrode 9 permet de centrer l’électrode 9 et de la maintenir en position centrée, contrairement à une configuration d’embout femelle où il n’y aurait que des lames 20 flexibles d’un côté de l’électrode 9. De plus, comme cela est particulièrement visible en figure 1 1 , chaque lame 20 flexible à une forme en zigzag, permettant d’avoir plusieurs points d’appui 21 sur l’électrode 9. En particulier chaque pointe 21 de zigzag vient en appui sur l’électrode 9.
En revenant à la figure 6, il est bien visible que, pour chaque logement 17, des plots 14 de guidage s’étendent de part et d’autre de l’orifice central en direction des tubes 4. Ces plots 14 ont pour objectif de guider l’électrode 9 jusqu’à son insertion dans le commutateur 15.
Selon une configuration possible, pour chaque logement 17, les faces 14a des plots situées en vis-à-vis sont biseautées en direction de l’orifice central de manière à former des rampes de guidage de l’électrode 9 vers l’orifice central où se trouve le commutateur 15. Ces plots 14 dessinent ainsi un V à l’intérieur duquel s’insère l’électrode 9. Ce guidage des électrodes 9 permet d’améliorer l’assemblage entre le corps de chauffe 2 et l’unité de distribution 3.
Les faces 14b des plots 14 situées en vis-à-vis entre deux logements 17 successifs sont quant à elles orientées perpendiculairement à la station d’accueil 6.
De manière générale, la station d’accueil 6 comporte autant de logements 17 que d’électrodes 9 présentes dans le corps de chauffe 2, chaque logement 17 accueillant une électrode 9.
Plus précisément, les électrodes 9 comportent chacune une extrémité libre dépassant des tubes 4. Chaque extrémité libre comporte un embout mâle 10 apte à rentrer dans l’embout femelle du commutateur 15. Cet embout mâle 10 peut être formé d’une pièce avec l’électrode 9, ou peut consister en une pièce séparée montée sur l’électrode 9, comme cela est le cas dans l’exemple visible aux figures 13 et 14. Dans ce cas, l’embout mâle 10 correspond à une patte dont une première extrémité 10a est montée et rivetée sur l’électrode 9 par exemple et dont la deuxième extrémité 10b rentre dans l’embout femelle du commutateur 15.
Pour chaque unité de chauffe, les embouts mâles 10 des deux électrodes 9 s’étendent dans la direction axiale du tube 4 mais avec un décalage transversal. Les embouts mâles 10 sont ainsi localisés en quinconce.
Par conséquent, pour chaque tube 4, la station d’accueil 6 présente deux logements 17 en quinconce selon la disposition des embouts mâles 10 des deux électrodes 9 correspondantes, l’une positive et l’autre négative. De cette manière, les commutateurs 15 insérés dans ces logements 17 sont mis à distance l’un de l’autre, car il est important de respecter une distance d’isolement entre les commutateurs 15 appartenant à la ligne de courant positif et les commutateurs 15 appartenant à la ligne de courant négatif.
Ainsi, comme représenté en figure 7, la station d’accueil 6 présente deux rangées 6a, 6b de logements 17, les logements 17 d’une rangée 6a étant décalés par rapport aux logements 17 de l’autre rangée 6b. L’une des rangées de logements 17 se situe sur une ligne de courant positif à laquelle sont raccordées les électrodes 9 positives et l’autre rangée se situe sur une ligne de courant négatif à laquelle sont raccordées les électrodes 9 négatives.
La station d’accueil 6 est ajourée entre les logements 17 adjacents, via des fenêtres 16. Cela permet l’utilisation d’un minimum de matière et l’obtention d’une barre légère.
La station d’accueil 6 est conçue dans une matière isolante électriquement du type plastique. Une telle matière permet également une bonne résistance à la température, à l’ininflammabilité et à l’humidité.
La station d’accueil 6 est obtenue par moulage ou par injection plastique.
De façon concrète le raccordement entre le corps de chauffe 2 et l’unité de distribution 3 s’effectue de la manière suivante.
La station d’accueil 6 est positionnée sur la carte électronique 1 1 , de manière à ce que sa nervure 23 vienne en appui sur la surface supérieure de la carte 1 1. Lorsque la station d’accueil 6 et la carte 1 1 sont correctement positionnées l’une par rapport à l’autre, on introduit les commutateurs 15 dans les logements 17 prévus à cet effet, et plus précisément dans les orifices des logements 17. Les broches 7 des commutateurs 15 s’introduisent ensuite dans des petits trous prévus à cet effet dans la carte électronique 1 1. Les commutateurs 15 se retrouvent alors en position stable dans les logements 17 de la station d’accueil 6, et il possible de souder les broches 7 à la carte électronique 1 1.
La dernière étape consiste ensuite à insérer les embouts mâles 10 des électrodes 9 dans les commutateurs 15 de la station d’accueil 6. Cette dernière étape peut être réalisée en un seul geste, via une translation rectiligne du corps de chauffe 2 par rapport à la station d’accueil 6, étant donné qu’un commutateur 15 est prévu en vis-à-vis de chaque embout mâle 10.
Cet unique mouvement est notamment permis grâce au guidage des embouts mâles 10 via les plots 14 de guidage et grâce au raccord rapide prévu sur la première face 18 de raccordement du commutateur 15. En effet, il suffit de glisser l’embout mâle 10 dans la première face 18 de raccordement du commutateur 15 et les lames 20 flexibles viennent réaliser la connexion électrique ainsi que le raccordement mécanique de l’embout mâle 10 car elles exercent une pression sur lui de manière à le maintenir en position.
Avec un tel raccordement, les mouvements de la carte électronique 1 1 sont très limités, ce qui permet d’éviter les problèmes vibratoires, et d’améliorer la fiabilité de la carte électronique 1 1 , et du dispositif de chauffage 1 de manière générale.
L’invention concerne encore un boîtier de climatisation comprenant un dispositif de chauffage 1 tel que décrit plus haut. Ledit boîtier de climatisation comprend un corps de circulation du flux d’air à l’intérieur duquel ledit dispositif de chauffage 1 est situé.
En ce qui concerne la description ci-dessus, les relations dimensionnelles optimales pour les parties de l'invention, en incluant les variations de taille, de matériaux, de formes, de fonction et de modes de fonctionnement, d'assemblage et d'utilisation, sont considérées comme apparentes et évidentes pour l'homme du métier, et toutes les relations équivalentes à ce qui est illustré dans les dessins et ce qui est décrit dans le mémoire sont censées être incluses dans la présente invention.

Claims

Revendications
1. Dispositif de chauffage 1 pour boîtier de climatisation, ledit dispositif de chauffage 1 comprenant un corps de chauffe 2 alimenté en courant via une unité de distribution 3 pour chauffer un flux d’air traversant ledit corps de chauffe 2, le corps de chauffe 2 comprenant un alignement de tubes 4 dans lesquels se trouvent :
- des éléments de chauffe 8 parcourus par ledit courant ;
- des électrodes 9 situées de part et d’autre des éléments de chauffe 8 pour leur alimentation en courant électrique ;
ladite unité de distribution 3 comprenant une station d’accueil 6 des électrodes 9, ladite station d’accueil 6 présentant une pluralité de logements 17 accueillant les électrodes 9 et dans lesquels se trouvent des moyens de raccordement mécanique et électrique des électrodes 9 à l’unité de distribution 3, ledit dispositif de chauffage 1 étant caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement mécanique et électrique des électrodes 9 à l’unité de distribution 3 consistent en des commutateurs 15 positionnés d’une part dans les logements 17 et fixés d’autre part sur une carte électronique 1 1 d’alimentation en courant appartenant à l’unité de distribution 3.
2. Dispositif de chauffage 1 selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque logement 17 comporte un orifice central à travers lequel saille le commutateur, ledit orifice étant dimensionné de manière à maintenir en position le commutateur 15 lors de sa fixation sur la carte électronique 1 1.
3. Dispositif de chauffage 1 selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque commutateur 15 présente une première face 19 de raccordement électrique à la carte électronique 1 1 , dotée d’au moins une broche 7 apte à être soudée sur la carte 1 1 , et une seconde face 18 de raccordement électrique à l’électrode 9, dotée d’un embout femelle dans laquelle s’insère un embout mâle 10 de l’électrode 9.
4. Dispositif de chauffage 1 selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque électrode 9 comporte une extrémité libre sur laquelle se trouve l’embout mâle 10, les embouts mâles 10 des deux électrodes 9 relatives à un élément de chauffe 8 étant disposés en quinconce.
5. Dispositif de chauffage 1 selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, pour chaque élément de chauffe 8, la station d’accueil 6 présente deux logements 17 en quinconce selon la disposition des embouts mâles 10 des deux électrodes 9 correspondantes.
6. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l’embout mâle 10 de l’électrode 9 s’insère dans l’embout femelle du commutateur 15, ledit commutateur 15 comportant au moins une lame 20 flexible apte à exercer une pression sur l’embout mâle 10 de l’électrode 9 de manière à la maintenir en position et réaliser la connexion électrique.
7. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque logement 17 comporte des moyens de guidage de l’électrode 9.
8. Dispositif de chauffage 1 selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage consistent en deux plots 14 localisés de part et d’autre du logement 17 et dont les faces 14a en vis-à-vis sont biseautées en direction du centre du logement 17 de manière à former des rampes de guidage de l’électrode 9.
9. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite station d’accueil 6 consiste en une barre s’étendant sur toute la longueur du corps de chauffe 2, suivant l’alignement des électrodes 9.
10. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la station d’accueil 6 comporte autant de logements 17 que d’électrodes 9 présentes dans le corps de chauffe 2, chaque logement 17 accueillant une électrode 9.
1 1. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite station d’accueil 6 présente deux rangées 6a, 6b de logements 17, les logements 17 d’une rangée 6a étant décalés par rapport aux logements 17 de l’autre rangée 6b.
12. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la station d’accueil 6 comporte une face en vis-à-vis de la carte électronique 1 1 , ladite face étant dotée d’une nervure 23 centrale longitudinale en appui sur la carte électronique 1 1 .
13. Dispositif de chauffage 1 selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la station d’accueil 6 comporte, en dehors de la nervure 23, un ou des espaces entre la station d’accueil 6 et la carte électronique 1 1 , de manière à permettre à d’autres composants d’être soudés à la carte électronique 1 1 , sous la station d’accueil 6.
14. Boîtier de climatisation comprenant un dispositif de chauffage 1 selon l’une quelconque des revendications précédentes.
15. Procédé de raccordement mécanique et électrique d’électrodes 9 d’un dispositif de chauffage 1 tel que décrit dans l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- positionner la station d’accueil 6 en appui sur une carte électronique 1 1 ;
- insérer des commutateurs 15 dans des orifices successifs prévus à cet effet dans la station d’accueil 6 puis dans la carte électronique 1 1 jusqu’à leur maintien en position ;
- souder les commutateurs 15 à la carte électronique 1 1 ;
- enficher simultanément toutes les électrodes 9 du corps de chauffe 2 dans les commutateurs 15 correspondants en un unique mouvement de translation du corps de chauffe 2 par rapport à l’unité de distribution 3.
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