WO2019155161A1 - Dispositif de chauffage electrique additionnel configure pour chauffer un flux d'air circulant dans un boitier d'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de vehicule - Google Patents

Dispositif de chauffage electrique additionnel configure pour chauffer un flux d'air circulant dans un boitier d'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de vehicule Download PDF

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WO2019155161A1
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frame
thermal protection
protection device
face
additional electric
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Application number
PCT/FR2019/050264
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Frédéric PIERRON
Rawane Seck
Serif KARAASLAN
Antonin PECHAR
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Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system

Definitions

  • the field of the present invention is that of additional electric heating devices for vehicles.
  • the invention is more particularly applicable to ventilation, heating, and / or air conditioning systems for motor vehicles comprising such devices for heating an air flow.
  • heat exchanger can in particular be housed in a ventilation, heating, and / or air conditioning installation otherwise known as HVAC installation, for the acronym "Heating, Ventilating and Air-Conditioning".
  • the heating of a flow of air from outside and circulating within these HVAC installations may be unsuitable or insufficient. Indeed, when the flow of air from outside has a temperature too low, this air flow can not be heated to a temperature sufficient to warm the cabin and can not be used alone as a source of thermal energy.
  • a known solution to overcome this drawback of the prior art is to complete the HVAC installation of an additional electric heating device.
  • the additional electric heating devices comprise a frame, in which are housed heating elements electrically powered via a suitable connector at the periphery of said frame.
  • the frame serves as a support for the heating elements and the associated electrical connection, and it allows also to the additional electric heater to be fixed within the HVAC installation of the vehicle.
  • the heating elements consist of metallic fins that capture and conduct the heat generated by PTC-type ceramic stones, for the acronym "Positive Temperature Coefficient", ceramic stones with which the fins are in direct contact.
  • the PTC elements and the fins return their heat to the flow of air flowing on their contact: at the output of the additional electric heating device in operation, the air flow is hotter than at its entrance.
  • the ceramic stones of the additional electric heating device have a surface heat of up to 150 to 170 °, the metal fins on contact being 5 to 10 ° C lower than the ceramic stones.
  • Such additional electric heating device can be adapted to heat the air flow upstream of an air distribution circuit supplying the passenger compartment of the vehicle.
  • an additional electrical heating device is included within a housing of the installation. HVAC inside which is arranged the air distribution circuit so as to distribute multiple outputs in the passenger compartment.
  • the additional electric heating device is located across the air flow distribution circuit of the housing of the HVAC installation and in particular one or more airflow partitioning walls made in the housing. and participating in forming this circuit.
  • the additional electric heating device When the additional electric heating device is actuated, it thus allows to heat the air flow before it is divided into a plurality of flows flowing on either side of the partitioning walls.
  • the resulting air flows are directed towards different zones in the passenger compartment of the vehicle, in particular two zones at the front and at the rear of the passenger compartment, each of these zones can also be subdivided on the left. and the right of the cockpit.
  • the housings HVAC installation are dimensioned to the fair and it follows that within the air distribution circuit, some of the air flow partitioning walls are located in the immediate vicinity of the additional electrical heating device. The optimal position of these walls is difficult to obtain because resulting from a compromise between two antagonistic constraints.
  • these partitioning walls are directly exposed to the heat released by the additional electric heating device, whereas they are conventionally made of a plastic that does not have any particular thermal resistance. HVAC installation enclosure designers shall provide for the spacing of these partition walls from reasonable distances away from the heating elements to prevent these partition walls from degrading by deformation under the action of heat, for example softening or being burned on the surface.
  • partitioning walls are arranged closer to the additional electric heating device to prevent that once out of the heating element, the heated air flow does not borrow directly one or the other subdivisions of the distribution circuit, but first footprint a common space before being oriented by the presence of partitioning wall. This would result in a disturbed distribution of the air flow in one or the other subdivision of the distribution circuit and therefore an inadequate distribution of hot air between the areas of the passenger compartment.
  • compartmental walls near the heating elements implies that they are implemented so as not to exceed 145 ° C, again so as not to damage the elements arranged in the immediate environment of the device.
  • additional electric heating may not be used at its maximum power, but clamped in order to preserve certain internal walls of the housing of the HVAC installation.
  • the object of the present invention is therefore to solve the disadvantages described above by designing an additional electric heating device. enabling an optimization of its heating power and the redistribution of the heated air flow within the air distribution circuit supplying the passenger compartment of the vehicle, and making it possible to improve the space requirement of the HVAC installation box in which it is integrated because of a greater proximity with the walls of partitioning of air flows internal to this housing.
  • the subject of the invention is therefore an additional electrical heating device configured to heat a flow of air circulating in a housing for ventilation, heating and / or air conditioning of the vehicle, the device comprising at least one heating element housed in a housing formed in a frame along a main longitudinal elongation axis, the frame comprising a first openwork face of airflow inlet openings and a second openwork face of airflow outlet openings.
  • the frame also comprises at least one thermal protection device carried by the second face of the frame and arranged through at least one of the airflow outlet openings, said thermal protection device being intended for next to a wall of the HVAC box.
  • the thermal protection device has a width, in a longitudinal direction substantially parallel to the main longitudinal elongation axis of the housing, of value between 2 and 10 millimeters, preferably between 5 and 10 millimeters.
  • Ventilation, heating and / or air conditioning systems for vehicles may be supplemented with additional electric airflow heaters.
  • additional electric heating devices according to the invention are intended to be included in the plastic housing of the HVAC installation, in the path of the air flow circulating there, closer to its partition walls.
  • the housing of the HVAC installation can be made of a polypropylene type plastic (PP).
  • the additional electric heating device for airflow has a frame carrying large openings allowing a facilitated circulation of the airflow to be heated through the device, since a first input face to a second exit face of the frame, arranged in parallel.
  • At least one housing, hollow, is delimited between these two faces of the frame to accommodate at least one heating element.
  • the housing extends along a longitudinal principal elongation axis, perpendicular to the flow of air flow, serving as a reference for the measures described below. It should be noted that all the housings and heating elements carried by the same additional electric heating device have the same orientation, along the longitudinal principal lengthening axis previously described.
  • housings In the case of a plurality of housings, these can be contiguous, separated two by two by a longitudinal thin wall, which participate in delimiting the two adjacent housings, or be separated by a portion forming a bar, openwork, devoid of elements. heating but leaving free the flow of air.
  • the air flow circulates globally laminar through the frame borrowing in particular its openings in the two opposite faces of the frame: the air enters via a first airflow inlet face and spring, heated via a second airflow outlet face.
  • the openings extend in the plane of the first or second face in transverse and longitudinal directions, so that the flow of air through the heater passes through at least one heating element.
  • the frame is also carrying at least one thermal protection device extending through at least one airflow outlet opening. Said device prevents the heating of an HVAC box wall facing the heating element.
  • This thermal protection device must be sized according to the desired isolation. Thus, its width, which is appreciable with respect to the longitudinal main longitudinal axis of the housing, is characterized by a width of between 2 and millimeters. The width of the thermal protection device is measured in the same axis as the longitudinal principal elongation axis of the housing. Preferably, the width of the thermal protection device may be between 5 and 10 millimeters.
  • the heating element disposed in the dedicated housing, along the same axis as said housing, comprises at least one ceramic element and a metal structure for heat dissipation.
  • the metal heat dissipation structure comprises at least one corrugated metal fin.
  • the ceramic element is a positive temperature coefficient element "PTC" (Positive Temperature Coefficient).
  • the ceramic element is configured to generate high temperatures, of the order of 120 ° C in the presence of ventilation, these temperatures can even reach 145 ° C, see 170 ° C in case of low ventilation or lack of ventilation.
  • the heat produced by the ceramic element is transmitted by contact to the conductive metal heat dissipation structure, the surface of the metal structure then being at a temperature of 5 to 10 ° C. less than the temperature of the ceramic element at his contact.
  • These surface temperatures achieved by the heating elements allow a significant heat gain for the air circulating within the additional electric heating device. It is to achieve these temperatures, without being detrimental to the integrity of the housing of the HVAC installation in which these heating elements are integrated, that the additional electric heating device according to the invention is endowed with one or more thermal protection devices.
  • the frame of the additional electric vehicle airflow heater is made of a heat resistant plastic material. Indeed, this frame is in the immediate vicinity of the heating elements: the constituent material of said frame must therefore have heat resistance properties so that the heating element (s) can be used in full heating without damaging the constituents of the device additional electric heating.
  • the plastic material may in particular be polybutylene terephthalate (PBT) or polyamide (PA), for example PA66.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PA polyamide
  • Polybutylene terephthalate is known for be resistant to temperatures up to 225 ° C.
  • thermal protection device in the frame of the additional electric heating device is of interest in thermally insulating the elements adjacent to the heating elements constituting the housing of the HVAC installation in which said electric heating device additional is integrated.
  • These adjacent elements are made of a thermosensitive plastic material that can melt if exposed to a temperature exceeding 145 ° C, see 120 ° C.
  • the position of the thermal protection device on the frame is an essential parameter.
  • each protection device is positioned on the second face of the electric heating device being interposed between the heating element and each airflow partitioning wall adjacent thereto, in order to prevent their deterioration.
  • Each protective device is thus arranged on the hot air passage at the outlet of the device brought to meet the edge closest to the partition wall adjacent to the heating element, to absorb a portion of the calories of the hot air flow in this zone.
  • Each protection device thus provides a face to the heating element, and another face to the partition wall adjacent to the heating element.
  • the interposition of the protective device creates a thermal insulation of this partition wall and thus reduces the distance between the airflow compartment partition wall of the HVAC installation and the additional electric heating device, without fear of seeing the airflow partitioning wall of the housing of the HVAC installation deforms due to the heat generated by the heating elements, for example by softening and / or undergoing a surface burn.
  • the size of the HVAC installation integrating the additional electric heating device according to the invention can be reduced, offering the possibility of obtaining a more compact assembly than was allowed. thermally the prior art.
  • the thermal protection device is median to the housing and extends along an axis perpendicular to the main longitudinal elongation axis of the housing perpendicular to the flow of air flow.
  • This particular positioning of the thermal protection device is relative to the positioning of the partition wall that it claims to isolate from the heating element.
  • the partition walls may be arranged to divide the flow into a plurality of equivalent streams relative to each other, especially when it is intended to distribute air flows to globally homogeneous volumes within the passenger compartment.
  • the partitioning wall will be arranged so as to come opposite a central zone for the passage of hot air, and thus facing the center housing of the heating elements along the main longitudinal elongation axis, these heating elements being all arranged along the longitudinal principal elongation axis, in a transverse series.
  • the thermal protection device is here positioned in the middle part of the housing.
  • the orientation of the thermal protection device follows the same reasoning: the partition wall is disposed in a plane parallel to the air flow, perpendicularly to a longitudinal principal axis of elongation of the housing.
  • the orientation of the thermal protection device, facing the plane formed by the partitioning wall can therefore advantageously be perpendicular to the longitudinal main longitudinal axis of the housing when this orientation allows, when the HVAC installation box is mounted, to arrange the thermal protection device facing the partition wall.
  • the frame comprises at least one thermal protection device and a stiffening rib carried by the first or second face of the frame, the stiffening rib having a width whose value is less than the value of the width of the thermal protection device. More particularly, the width of the stiffening rib may be less than 2 millimeters, being recalled that the thermal protection device has a dimension, substantially in the same direction, preferably between 5 and 10 millimeters.
  • the function of the thermal protection device is to isolate the partition wall adjacent to the additional electric heating device by blocking the circulation of hot air flow towards the edge closest to the compartmentalization wall, and for this purpose the thermal protection device is made only on the side of said partition wall, namely on the second face of the frame of the additional electric heating device corresponding to the hot air outlet.
  • stiffening ribs described below, have a role in the structure of the frame, and are therefore found indistinctly on both sides.
  • the frame is consolidated in its perforated structure by stiffening ribs.
  • stiffening ribs extend on the faces of the frame along an axis secant to the axis of longitudinal main elongation of the housing of the heating elements. They are generally evenly distributed over the frame, and remain thin so as not to impede the flow of air through the additional electric heater.
  • the stiffening ribs In order to ensure the solidity of the faces of the frame without obstructing the passage of air, the stiffening ribs have a width which does not exceed 2 millimeters, width measured in a direction parallel to the axis of longitudinal principal elongation of the housing . These stiffening ribs are therefore distinguished from the rib forming the thermal protection device as previously described by different widths, and in particular smaller.
  • the thermal protection device comprises a groove.
  • the groove extends along a length of the thermal protection device, perpendicular to the main longitudinal elongation axis of the housing.
  • This groove is preferably worn by the external face of the thermal protection device, that is to say the face of the thermal protection device which is turned away from the frame and therefore towards the partition wall adjacent to the additional electrical heating device in the housing HVAC.
  • the groove in the thermal protection device is intended to accommodate the proximal end edge of the partition wall of the HVAC box, so as to bring this wall closer to the additional electric heating device, the thermal protection device allowing the avoid too much heat transfer.
  • This groove can be extended on the frame of the additional electrical heating device, on either side of the thermal protection device, so that it is not impeded by said frame its cooperation with the partition wall.
  • the thermal protection device consists of heat-resistant material at a temperature between 120 ° C and 170 ° C. More particularly, the thermal protection device may consist of a heat-resistant material at a temperature between 145 ° C and 170 ° C.
  • the heating elements can be implemented to achieve surface temperatures of 170 ° C, even if they can be used at lower temperatures, depending on the heating requirements of the circulating air flow. It has been found that problems of deformation of the partitioning walls may occur for hot air temperatures equal to or greater than 120 ° C. so that, according to the invention, each thermal protection device must therefore be advantageously made of a resistant material beyond this temperature of 120 ° C.
  • the heat-resistant material may be a plastic material, more particularly polybutylene terephthalate, or a heat-resistant plastic at values between 120 ° C, preferably 145 ° C, and 170 ° C. Usually, plastics are used in industry to make parts cheaply.
  • the thermal protection device as implemented in the invention may not consist of a single material.
  • the heat-resistant material is a two-material composition combining two types of plastics, or a two-material composition combining fiberglass and a plastic material, more particularly polypropylene.
  • the thermal protection device is constituted of a mixture heterogeneous bi material.
  • the two-material composition made of two different plastics can also be homogeneous, since the two plastics are miscible.
  • the two plastics has a high resistance to heat, in order to make its properties benefit the bi-material composition.
  • the two-material composition made of a plastic and another material
  • the addition of another material to the plastic gives it a better thermal resistance, making it possible to raise the melting point of said bi material composition compared to the plastic alone used in this composition.
  • fiberglass makes it possible to modify the heat-resistant properties of plastics, for example polypropylene. Fiberglass-filled polypropylene is indeed more heat-resistant than polypropylene alone.
  • the combination of these two materials also has an economic advantage, beyond the thermal advantage.
  • the thermal protection function must be ensured.
  • the second face of the thermal protection device must not reach a surface temperature greater than 145 ° C., while preserving the heat of the adjacent structures during the integration of the device. additional electric heating according to the invention in the housing of the HVAC installation.
  • the heating element is implemented to achieve in the additional electric heating device a surface temperature greater than 120 ° C., more particularly greater than 145 ° C. ° C, and maximum of 170 ° C. Due to the existence of thermal protection devices in the invention, it is indeed possible to operate the heating elements in full heating, and thus reach temperatures above 120 ° C, see above 145 ° C, 145 ° C. Indeed, at these temperatures, the heat-sensitive plastics used in HVAC installations, in particular for the HVAC box, deform, for example by softening and / or undergoing a surface burn.
  • the said thermal protection device interposed prevents the diffusion of heat to surrounding heat-sensitive structures. the heating element.
  • the thermal protection device is configured to make despite the heating surface of the heating element exceeding 120 ° C, see 145 ° C, up to a maximum of 170 ° C, the intrinsic properties of the heating element that can not be raised to its temperature above 170 ° C.
  • the thermal protection device carried by the second face of the frame of the additional electric heating device, can take different positions on this frame.
  • the thermal protection device protrudes from the second face of the frame, or the thermal protection device is located in the extension of the second face of the frame, more particularly is strictly included in a thickness defined by the second face of the frame.
  • the thermal protection device may exceed the plane constituted by the second face of the frame, or not exceed.
  • the plane including the external face of the thermal protection device is closer to the partition wall adjacent to the heating device additional electrical power than is the plane including the second face of the frame.
  • the plane including the outer face of the thermal protection device and the plane including the second face of the frame are merged and therefore equidistant from the partition wall of the housing of the HVAC installation.
  • the thermal protection device is an insert attached to the second face of the frame by a detent element disposed on the thermal protection device and intended to cooperate with the second face of the frame.
  • a structural arrangement of the second face of the frame thus allows to engage and maintain the thermal protection device, formed of an independent piece that is fixed on the second face of the frame.
  • the detent element is disposed on the inner face of the thermal protection device.
  • the second face of the frame and the inner face of the thermal protection device cooperate.
  • this snap-in element can be configured to cooperate with the second face of the frame by using the frame structure as it can be formed in the prior art, and for example by cooperating the latching elements with slots in structural webs positioned between the housing.
  • the frames do not have to see their modified structure to accommodate the thermal protection device according to the invention. This case makes it possible not to have to modify the operations and tools for manufacturing additional electric heating devices as used in the prior art.
  • the thermal protection device may be merged with the frame into a one-piece structure.
  • This structure is monobloc indicates that the thermal protection device and the frame can not be dissociated without the structure they form together is deteriorated.
  • the thermal protection device and the frame are therefore part of the same structural assembly.
  • the one-piece structure is obtained by molding.
  • a mold is shaped to serve as a print to the frame, this fingerprint for molding into an inseparable structure the first face, the second face, the stiffening ribs or ribs, and the thermal protection device or devices.
  • the injection of material is done in two stages: the injection of a secondary material into the structure of the impression used to mold the thermal protection device, is done after the injection. injection and cooling of a first material used to previously pour the other parts of the frame. In demolding, despite the coexistence of two different materials, the structure obtained is monobloc but bi material at the level of the thermal protection device.
  • the invention also relates to a vehicle airflow distribution assembly comprising an additional electric heating device comprising a frame having at least one thermal protection device and at least one stiffening rib, and at least one heating element housed in a housing of the frame, said dispensing assembly also comprising at least one airflow partitioning wall of a housing ventilation, heating and / or air-conditioning installation, the airflow partition wall comprising a proximal zone contiguous to the additional electrical heating device, which zone extends opposite a covering strip of the frame .
  • at least a portion of the cover strip interposed between the proximal zone and a heating element includes a thermal protection device.
  • a thermal protection device in the frame of the additional electric heating device included in such an air flow distribution assembly is of interest in the thermal insulation of the heat-sensitive elements adjacent to the heating elements.
  • the constituent elements of the HVAC box in which said additional electric heating device is integrated are to be considered, since made of a heat-sensitive plastic material that can undergo deformation if it is exposed to a temperature exceeding 145 ° C. see 120 ° C as previously described.
  • the airflow partition wall provided in the housing of the HVAC installation as presented above is the element positioned closest to the heating elements of the additional electric heating device.
  • This air flow partitioning wall comprises in particular a zone, called the proximal zone, disposed closest to said additional electric heating device.
  • the airflow partition wall is generally a planar structure whose proximal zone generally takes the form of a thin edge.
  • covering strip is meant a theoretical surface on the second face of the frame which corresponds to the projection of the proximal zone of the air flow partitioning wall on the additional electrical heating device. This covering strip, carried by the frame on the side of its second face, thus faces the proximal zone of the partition wall.
  • this covering strip On at least a portion of its surface interposed between the proximal zone of a partition wall and a heating element, that the thermal protection device (s) of the frame.
  • the thermal protection device (s) of the frame can be located as close as possible to the frame of the device. Additional electric heating, up to a distance of less than 1 millimeter, see immediate contact with it. This proximity favors the compactness of the HVAC installation, without compromising the integrity of its structure during the implementation of the heating elements.
  • this vehicle airflow distribution assembly has an additional electrical heating device in which a thermal protection device has a value width of preferably between 5 and 10 millimeters, the device for heating further comprising at least one stiffening rib having a width of less than the width of the thermal protection device, more particularly less than 2 mm width.
  • a thermal protection device has a value width of preferably between 5 and 10 millimeters
  • the device for heating further comprising at least one stiffening rib having a width of less than the width of the thermal protection device, more particularly less than 2 mm width.
  • the thermal protection device will be wider than the stiffening rib, preferably between 5 to 10 millimeters against 2 millimeter maximum.
  • the thermal protection device is only found on the second face of the frame, while a stiffening rib can be worn indifferently on the first or second face of the frame.
  • the stiffening ribs are arranged on the second face of the frame so as to be at a distance from the covering strip, at least in the parts of this covering strip overhanging a heating element, and so as not to interfere with the thermal protection device.
  • a stiffening rib can be in any zone on the side of the first face of the frame, it being understood that it does not have, by its structure, its position and its dimension, intended to thermally protect the proximal zone of the partitioning wall.
  • a groove is provided at a portion or the whole of the cover strip of the frame.
  • This groove formed where appropriate in the frame and made at least in the thermal protection device, is dimensioned to accommodate all or part of the proximal zone of the partition wall.
  • the groove will be fine accordingly.
  • This groove allows said air flow partitioning wall to be closer to the heating element, downstream thereof. From this configuration may result several effects: the groove can serve as a guiding means during assembly and help positioning the air flow compartment wall with respect to the additional electrical heating device and with respect to the protection device associated thermal.
  • This groove of the frame can thus serve as guiding means when mounting the additional electrical heating device within the housing of the HVAC installation, since it allows to slide the cover strip along the edge forming the zone.
  • proximal of the airflow partition wall the groove extending parallel to the edge of this wall.
  • the presence of a groove can also ensure the proper positioning of the airflow partition wall facing the thermal protection device during implementation. Because the airflow partition wall is a flat surface made of plastic material, it may be necessary to maintain it along each of its borders, to avoid its movement, for example following the vibrations induced during the movements of the vehicle. The poor positioning of the proximal zone of the air flow partitioning wall could induce its exposure to a heating element, since said proximal zone would no longer be opposite the thermal protection device. The maintenance of the proximal zone facing the thermal protection device then see its interest. This maintenance is allowed as soon as this proximal zone is inserted into the groove made of the covering strip.
  • the fact that the airflow partition wall is housed in this groove also allows a better sealing of the circuits delimited by said partitioning wall, and this as soon as the airflow outlet of the additional electric heating device .
  • the air flow at the outlet of the additional electric heating device may not be symmetrically distributed between the circulation circuits. differentiated.
  • the various circulation circuits of the air flow within the housing of the HVAC installation are directly defined downstream of the additional electrical heating device, their existing delimitation at the exit of the additional electric heating device, at its second face.
  • the dimensions of the thermal protection device are a function of the interface between the heating element and the cover strip, and the degree of thermal protection sought.
  • the surface occupied by the thermal protection device may refer to the surface of the internal face of said device, as to that of its external face, since these two faces do not exhibit significant dimensional variation with respect to each other. .
  • the thermal protection device occupies a variable surface, a maximum value that should not obstruct too much the openings in the second face of the frame, and a minimum value sufficient to provide thermal protection, even partial , from the proximal proximal area.
  • the thermal protection device has a surface of maximum value equivalent to 5% of the projected surface of the heating element on a plane defined by the second face of the frame, and it also presents an area of minimum value equivalent to the surface of the cover strip.
  • the maximum value of the surface of the thermal protection device is relative to the projected area covered by the heating element at the second face of the frame. This maximum value does not exceed 5% of this projected area, so that the flow of air passing through the additional electric heating device is not excessively blocked in its circulation, this flow remaining preferentially and globally laminar.
  • the minimum value of the surface of the thermal protection device is relative to the surface of the cover strip.
  • the minimum value of the surface of the thermal protection device is substantially equal to the surface of the cover strip.
  • the thermal protection device has a value width four times greater than the value of the width of the cover strip. It should be noted, as before, that the widths are measured along the longitudinal principal elongation axis of the heating element or elements, all the heating elements carried by the installation having the same orientation. By adopting a width of the thermal protection device four times greater than the width of the cover strip, the thermal protection device prevents the proximal zone of the airflow partitioning wall from both direct heating and thermal radiation. heating elements located opposite. A smaller area would thus have a reduced protection efficiency.
  • the thermal protection device takes a parallelepipedal shape having the following dimensions: a length at least equal to the length of the heating element being associated with it, a width four times equivalent to a thickness of the wall of compartmentalization measured at the level of the thin edge, and a thickness of 1.5 to 3 millimeters.
  • thickness means the dimension corresponding to the distance between the internal face and the external face of said thermal protection device, by width the dimension corresponding to the previously described value along the longitudinal principal elongation axis of the housing formed in the frame, and finally by length the dimension of the thermal protection device between two longitudinal walls of the frame delimiting a housing for receiving a heating element.
  • FIG. t is a sectional view, in perspective, of a housing of a ventilation system, heating and / or air conditioning in which an additional electrical heating device has been made visible, according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the additional electric heating device and of a partitioning wall equipping the housing illustrated in FIG.
  • FIG. 3 is a front view of an additional electric heating device forming a variant of that illustrated in FIG. 2, in particular in relation to the number of thermal protection devices provided on this additional electric heating device,
  • FIG. 4 is a diagrammatic view of an arrangement according to the invention with an additional electrical heating device placed opposite a partition wall of a housing of a ventilation, heating and / or air conditioning installation; ,
  • FIG. 5 is a view, in longitudinal section, of the additional electrical heating device and the partition wall of FIG. 4, illustrating a first embodiment of the invention
  • a vehicle airflow distribution assembly i comprises an additional electric heater 2 and a housing of a ventilation, heating and / or air conditioning system. , or HVAC box 3, presented in part only to observe the additional electric heater 2 inserted in this housing.
  • the path of the flow of air circulating within the HVAC box 3 is indicated by the arrows illustrated in FIG. 1.
  • the relative arrangement of the constituent elements of the distribution assembly 1 of airflow for a vehicle is here particularly appreciated by relative to a longitudinal principal elongation axis X of the additional electric heating device 2, perpendicular to the air flow brought to pass through this additional electric heating device.
  • the additional electric heating device 2 is provided with heating elements 4 housed in a frame 5.
  • the heating elements 4 have a generally elongated structure along the longitudinal principal elongation axis X. These heating elements 4 are contained as shown in FIG. in particular in FIG. 2, ceramic elements of the "positive temperature coefficient element” type, referred to as PTC elements 6, for the acronym “Positive Temperature Coefficient”. These PTC elements 6 generate heat for heating the airflow. As an indication, their surface temperature can be modulated to reach up to 170 ° C. Their heat is in particular transmitted to the air flow via metal heat dissipation structures in the form of fins 7 corrugated sheet. These fins 7 thus increase the heating surface of the heating element 4.
  • three fins 7 separated by two rows of PTC elements 6 constitute a first set of 8 heating elements 4, and two fins 7 separated by a row of elements PTC 6 constitute a second set 9 of heating elements 4.
  • These two sets 8,9 of heating elements 4, parallel to each other, are housed independently in the frame 5 of the additional electric heating device 2.
  • the frame 5 of the additional electric heating device 2 is of parallelepipedal structure and it has two principal perforated faces 10, 11, these main faces parallel to each other being in particular perpendicular to the flow of air when the frame is in position in the housing of the HVAC installation.
  • a first face 10 constitutes the airflow inlet face and the second face 11 constitutes the airflow outlet face.
  • the circulation of the air flow is allowed thanks to the perforated form of these two main faces, and more particularly the presence of openings 12, 13, among which airflow inlet openings 12 formed on the first face. 10 and the airflow outlet openings 13 formed on the second face 11. It is understood that the first face 10 and the associated airflow inlet openings 12 are not visible in FIGS. 3 and 4 as arranged opposite the second face 11 visible.
  • a first side 14 forms a longitudinal end edge through which the heating elements are inserted in the frame and a second side 15 forms a opposite a longitudinal end edge delimiting the bottom of the frame, these sides being respectively perpendicular to the main longitudinal axis of elongation X.
  • a first lateral portion 16 and a second lateral portion 17 form two opposite side edges, respectively parallel to the longitudinal main length axis X.
  • the frame 5 has recesses 18, 19 hollow sized to each receive one or more heating elements.
  • the housings 18, 19, here two in number in the illustrated example, are separated from a central portion 20 perforated to allow passage to a portion of the air flow, the central portion here taking the form of a bar provided with of a plurality of slots.
  • the housings 18, 19 and the central portion 20 extend along the longitudinal principal elongation axis X.
  • the first housing 18, extending along the first lateral portion 16 houses the first set of heating elements 8 4.
  • the second housing 19, extending along the second lateral portion 17, houses the second set 9 of heating elements 4.
  • two types of distinct elements are arranged across the openings 12, 13 formed in the frame 5 by overhanging the housings 18, 19, among which a first type of elements taking the form of stiffening ribs 21 and a second type of elements in the form of thermal protection device 22.
  • these two types of elements are distinguished in particular by their positioning on one side. either side of the frame and by their longitudinal dimension.
  • Various arrangements of these ribs are possible to form this reinforcement, being noted that they advantageously have an inclined orientation with respect to the normal to the longitudinal walls that they connect, in order to facilitate the transfer of forces from a wall to the wall. other.
  • Two intersecting stiffening ribs 21 may for example form braces connecting one or the other of the lateral parts 16, 17 of the frame 5 to the central part 20 of the frame 5. These stiffening ribs 21 are distributed over the two faces of the frame 5 homogeneously to stiffen the structure homogeneously.
  • Each stiffening rib consists of a bar whose thickness corresponds to the dimension in the main direction of the flow of air passing through the frame, the length corresponds to the distance between the zones of the longitudinal walls that it connects and the width corresponds to to the dimension along the axis perpendicular to the axes defined by the length and the thickness.
  • the width of the stiffening rib which extends along an axis parallel to or substantially parallel to the main longitudinal axis of elongation of the frame according to the orientation of the rib, has a value of less than 2 millimeters, this stiffening rib not having to penalize the passage of the flow of air.
  • One or more thermal protection devices 22 are also arranged across the passage of the air flow heated by the heating elements, extending transversely between the two longitudinal walls participating in delimiting a housing.
  • two thermal protection devices are provided so that each extends across a respective heating element housing.
  • Each thermal protection device differs from stiffening ribs at several points.
  • only the second face 11 of the frame 5 is provided with a thermal protection device 22 because of its role with respect to the hot air flow exiting through the airflow outlet opening 13 formed on this second face 11.
  • the thermal protection device has a width, that is to say a dimension along the longitudinal principal elongation axis X of the housing, preferably between 5 and 10 millimeters, the rib stiffener having a width whose value is less than the value of the width of the thermal protection device, and more particularly less than half the value of the width of the thermal protection device.
  • FIGS 1 and 2 show the thermal protection device 22 of parallelepipedal shape, located opposite a partition wall 23 of proximal air flow of the HVAC housing as will be described in more detail below.
  • the thermal protection devices are arranged in a median position on the frame, relative to the longitudinal dimension of the frame along the longitudinal principal elongation axis X common to the frame and the housing, to be opposite this partitioning wall. It is understood that the thermal protection devices could be arranged more or less close to the first and second sides 14, 15 forming the longitudinal end edges, without departing from the context of the invention, since the thermal protection devices are arranged next to the compartment wall of the HVAC box next to the additional electric heater.
  • the thermal protection device 22 has two planar faces and equivalent surfaces.
  • An inner face 24, here not visible, is oriented in direction of the heating elements 4. This inner face 24 directly receives the heat radiation from the heating elements 4.
  • an outer face 25 is in turn turned away from the frame and towards the wall compartment 23 of the air flow compartment of the HVAC box 3 caused to extend near the additional electric heating device.
  • the faces 24, 25 will be described hereinafter in FIGS. 5 to 9.
  • a connector 26 is attached by snapping on the frame 5. This connector 26 is located on the first side 14 of the frame 5 and closes the opening through which the heating elements are inserted into their respective housing. This connection 26 electrically connects the PTC elements 6 to supply electricity and ensure the regulation of their surface temperature.
  • the housing 3 of the ventilation system, heating and / or air conditioning which will be named including the HVAC housing.
  • the HVAC box 3 shown in FIG. 1 is configured to delimit within it a plurality of air distribution circuits 27. It comprises an inlet space 28 of the air flow and a plurality of partitioning wall for subdividing the flow of air into several exit spaces 29, 30.
  • Several compartments 31, 32 are thus formed and participate in directing the flow of air to the outside of the HVAC box 3, for example towards the front of the cockpit, left or right, or towards the rear of the cockpit.
  • the different compartments 31, 32 are distinguished by their position and their structure within the HVAC box 3 to form different air distribution circuits.
  • the additional electric heating device 2 is inserted laterally into the HVAC box 3, so as to be arranged across at least one air distribution circuit 27, and more particularly across a plurality of such circuits.
  • the frame 5 is supported on the HVAC housing 3 at its side portions 16, 17 in particular. Frame 5 is centered in the HVAC box 3 and oriented perpendicular to the path of the air flow.
  • a first type of compartments 31, or front compartments overhang the first set 8 of heating elements 4 of the additional electric heating device 2 and participate in the formation of an air distribution circuit 27 for the front seats of the vehicle, these front compartments being divided in two left and right assembly by a partition wall 23.
  • a second type of compartments 32, or rear compartments overhangs the second set 9 of heating elements 4 of the same heater additional electric 2.
  • the HVAC box is partitioned, in particular here by the presence of a movable flap 35, so that the air that is passed through the first set 8 of heating elements 4 is directed essentially towards the distribution circuit.
  • air 27 for the front seats, and therefore to the front compartments 31, while the air to pass through the second set 9 of heating elements 4 is directed essentially to an air distribution circuit for the rear seats , and therefore to the rear compartments 32.
  • the compartment wall 23 previously described that is to say integrated into the air distribution circuit 27 for the front seats of the vehicle, is disposed near the heating elements 4 of the device electric heater and is therefore shown in Figures 1 and 2 an electric heater with a single thermal protection device 22 arranged across the housing of the first game 8 of heating element.
  • the additional electric heater 2 could be provided with several thermal protection devices.
  • This partition wall 23 of airflow therefore comprises a zone called proximal zone 34, distinguished 2, 4, and 5 to 9, which is the zone of said wall which is closest to the additional electric heating device 2.
  • This proximal zone 34 takes the form of a thin edge, disposed as close to the thermal protection device 22. Due to this immediate proximity, the flow of air passing through the first set 8 of heating elements 4 is subdivided as soon as it leaves the frame 5, thus allowing a reliable distribution between the front compartments 31.
  • the additional electric heating device 2 is inserted laterally into the HVAC box 3 so that the sets of heating elements coincide with the corresponding air distribution circuit and so that the thermal protection device 22 is positioned directly opposite the edge forming the proximal zone 34 of the partition wall 23 of air flow.
  • the air flow represented by clear arrows, between in the HVAC box 3 by the inlet space 28 of the air flow, unique. It is conducted through the additional electric heating device 2 according to the invention, entering via the airflow inlet openings 12 formed on the first face 10 of the frame 5. This air flow is more particularly directed through the frame, in contact with the heating elements 4 electrically powered. The air flow is thus heated and leaves the frame 5 via the airflow outlet openings 13 formed on the second face 11 of the frame 5. This hot air flow, represented by dark arrows, then passes into downstream of the additional electric heating device 2, still in the air distribution circuit 27.
  • This heated air flow is distributed to the various compartments 31, 32 through the partitioning of the HVAC box 3. More particularly, the flow of air hot air is directed to one or the other compartments 31 of the first type passing from one side or the other of the partition wall 23. The flow of air then borrows one or the other outlet airflow spaces 29, 30 of the HVAC box 3, to be distributed in regions separate from the passenger compartment, for example towards the front left or right, or towards the rear of the passenger compartment.
  • FIG. 2 shows the partitioning wall 23 of airflow and in particular its proximal zone 34, and its cooperation with the thermal protection device 22 arranged across the first set of heating elements 8.
  • the flow of air passing through said thermal protection device 22 is represented according to the same codes as above, the air flow being hotter at its outlet than at its inlet thanks to the heating elements 4 transmitting their heat.
  • the thermal protection device 22 does not extend over the entire dimension of the edge forming the proximal zone 34 of the airflow compartmentalisation wall 23, but only in the portion of this proximal zone 34 opposite the first set 8 of heating elements 4.
  • the central portion 20 and the first lateral portion 16 of the frame 5, which border the housing 18 receiving the first set 8 of heating elements 4, and are traversed by a flow of air not directly heated by the heating elements 4, are for example devoid of thermal protection device 22 although overhung by a portion of the proximal zone 34 of the partition wall 23 of air flow.
  • FIGS. 2 and 3 show the differences mentioned above between the thermal protection device 22, which is essential in the additional electrical heating device according to the invention for the protection of the associated compartmentalization walls, and the stiffening ribs.
  • the stiffening ribs 21 although also overlooking the first set of 8 heating elements 4 bordered by the first side portion 16 of the frame 5, are not arranged opposite the partition wall 23 of flow proximal air, nor close to it.
  • the dimensions of these two structural elements are also distinctive: the stiffening rib 21 is thinner than the thermal protection device 22, in that they have a width less than half the width of the thermal protection device. It should be noted that only half of the thermal protection device 22 is visible in Figure 2, the other half, masked by the partition wall 23 of proximal air flow, being shown in transparency by dotted lines.
  • FIG. 3 differs from the above in that the additional electric heating device 2, which always comprises two sets 8, 9 of heating elements 4, formed in housings 18, 19 separated from a central portion 20, here comprises two thermal protection devices 22 formed on the second face 11 of the frame, that is to say the visible face of the frame in Figure 3.
  • the frame again comprises ribs of stiffening 21 forming a crosspiece disposed on either side of each of the thermal protection devices 22.
  • the additional electric heating device 2 presented in FIG. 3 has two thermal protection devices 22. They are aligned on the same axis, and perpendicular to the longitudinal principal elongation axis X.
  • the axis on which are arranged these thermal protection devices 22 coincide with a cover strip 38, denoted in dotted lines.
  • This covering strip 38 embodies the projection of a proximal zone 34 at the thin edge of an HVAC 3 airflow compartment partition wall 23 with which the additional electrical heating device 2 as shown in FIG. cooperate.
  • these two thermal protection devices 22 are intended to isolate the same partition wall 23 of air flow, in two distinct proximal zones 24, one overhanging the first set 8 of heating elements 4, the other overhanging the second set 9 of heating elements 4.
  • FIG. 4 The cooperation between this partition wall 23 of air flow and the additional electric heating device 2 shown in FIG. 3 is illustrated more particularly in FIG. 4.
  • the elements of the frame consisting of the first lateral part , the second lateral portion and the two outer faces of the two thermal protection devices 22 are not projecting relative to each other and align on the same plane surface.
  • the central portion 20 of the frame 5 is in turn recessed with respect to this plane, forming a recess in the structure of the frame 5.
  • the partition wall 23 of proximal air flow presented in this embodiment has a proximal zone 34 in the form of a thin edge and right facing the frame 5.
  • the assembly is arranged in the HVAC housing here not shown so that the thin edge of the partition wall is arranged closer to the outer faces of the two devices 22 and, if appropriate, resting against the outer faces in place of the cover strip 38, it being understood that the partition wall can only bear against the thermal protection devices if the mounting direction of the device additional electrical heating in the HVAC box allows it, ie if the direction of insertion of the device into the housing is perpendicular to the direction of finished by the thin edge.
  • FIGS. 5 to 9 show different examples of embodiments of the invention, implementing different forms of thermal protection devices 22 arranged in different arrangements on the second wall of the frame 5 and with or without contact with the thin edge. of the partition wall 23 of proximal air flow of the HVAC box 3.
  • the configurations presented are only a sample of the possibilities of realization, and are in no way limiting.
  • FIG. 1 For these five figures, there is shown schematically a portion of the first face 10 and the second face 11 of the frame 5 of the additional electrical heating device 2, and a housing 19 formed between these faces of the frame to accommodate a heating element PTC, comprising a fin 7 corrugated sheet.
  • This fin 7 is used to heat a flow of through air represented by the arrows.
  • the flow of air enters through an airflow inlet opening 12 and exits through an airflow outlet opening 13 formed respectively in the first face 10 and the second face 11 of the frame 5.
  • a thermal protection device 22 is carried by the second face 11 of the frame 5, and is interposed between the fin 7 and a partition wall 23 of air flow, the area of this wall nearest of the thermal protection device 22 being constituted of a proximal zone 34 in thin edge.
  • This thermal protection device 22 forms a parallelepiped having an inner face 24, facing the fin 7, and an outer face 25 opposite the first face 24, facing the proximal zone 34 of the partition wall 23 of proximal airflow.
  • the thickness 43 of this parallelepiped that is to say the dimension of one face to the other of the thermal protection device, has a value here equivalent to the thickness of one or the other wall of the frame 5, both of similar thickness; for example, the thermal protection device has a thickness of 1.5 to 3 millimeters.
  • the thermal protection device 22 is distinguished in particular by its width, that is to say, its dimension along the axis of longitudinal main elongation of the housing. More particularly and as has already been described above, the width 41 of the thermal protection device may have a value of between 2 and 10 millimeters, that is to say a width sufficient to hinder the heat generated by heating elements and thus protect the proximal zone of the partition wall of this flow of hot air. More particularly, the width of the thermal protection device may be between 5 and 10 millimeters.
  • the width 41 of the protective device is at least four times greater than the value of the width, in a corresponding direction, of the cover strip 38, which corresponds to the width of the thin edge forming the proximal zone of the partition wall.
  • FIG. 5 shows a sectional view of an additional electric heating device 2 according to a first embodiment of the invention.
  • the thermal protection device 22 is an insert on the frame 5, arranged projecting from the second face 11 of the frame 5 and thus remote from the housing 19.
  • This thermal protection device 22 cooperates with arrangements structural elements of the second face n of the frame 5 by means of a detent element 39 disposed on the inner face 24 of the thermal protection device 22, to be maintained there.
  • the thermal protection device 22 is engaged during assembly, at the four corners of its inner face 24 on the frame 5 in these structural arrangements, two of these structural arrangements being arranged on a side portion of the frame 5 and two others on a central portion 20 of the frame 5.
  • the proximal zone 34 of the compartmentalization wall is located near the thermal protection device 22, without being in contact with it.
  • Figure 6 shows a sectional view of an additional electric heating device 2 according to a second embodiment of the invention.
  • the thermal protection device 22 is located in the thickness of the frame 5, without projecting from it, so that the second face 11 of the frame 5 and the external face 25 of the thermal protection device 22 form a planar assembly.
  • the thermal protection device 22 is in this embodiment of the material forming the frame, constituting with it a monobloc structure.
  • the proximal zone 34 of the partitioning wall is in direct contact with the thermal protection device 22.
  • FIG 7 shows a sectional view of an additional electric heating device 2 according to a third embodiment of the invention.
  • the thermal protection device 22 is a bi-material part attached to the frame 5, arranged in the thickness thereof.
  • the thermal protection device is formed of a heat-resistant material, which in this case results from a bi-material composition combining two types of plastics, or a bi-material composition combining fiberglass and a plastic material, more particularly PP (polypropylene) type plastic, PBT (polybutylene terephthalate) or PA66 (polyamide).
  • PP polypropylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PA66 polyamide
  • the surface formed between the second face 11 of the frame 5 and the outer face 25 of the thermal protection device 22 form a generally flat assembly, with the exception of the area covered by the covering strip 38, forming a groove 40, at least on the thermal protection device 22, it being understood that this groove may be extended transversely on the central and / or lateral portions 16, 17 forming the frame.
  • This groove 40 is of dimension and shapes complementary to those of the proximal zone 34 of the compartmentalization wall 23 of proximal air flow which integrates, but does not support, to leave a game in particular mounting.
  • Figure 8 shows a sectional view of an additional electric heating device 2 according to a fourth embodiment of the invention.
  • the thermal protection device 22 and the second wall of the frame 5 form a one-piece assembly, but the thermal protection device protrudes from the frame, away from the housing 19.
  • the protective device thermal 22 carries a groove 40, cooperating with the proximal zone 34 of the partition wall 23 of proximal air flow without being in contact therewith.
  • Figure 9 shows a sectional view of an additional electric heater 2 according to a fifth embodiment of the invention.
  • the thermal protection device 22 and the second wall of the frame 5 form a one-piece assembly.
  • the thermal protection device 22 is here located in the thickness of the frame 5, without projecting from it, so that the second face 11 of the frame 5 and the external face 25 of the thermal protection device 22 form a planar assembly.
  • the thermal protection device 22 is perforated so as to present in a rectangular envelope of width equal to that which has been previously described, that is to say comprised in 2 and 10 millimeters, a series of days 42 separating one from the other solid portions 44 forming an obstacle to the diffusion of heat in accordance with the previous examples of thermal protection device 22.
  • these days 42 extend over the whole the length of the device With the proviso that the plurality of ribs thus formed by each of the solid portions form the thermal protection device.
  • the thermal protection device thus formed by the proximity of the successive solid portions 44 is as previously positioned in series opposite a partition wall 23.
  • Such a thermal protection device 22 will have the advantage of allowing the passage of a flow of air through said thermal protection device, while serving as a heat shield emanating from the fins 7 of the heating element.
  • FIGS. 5 to 9 the five exemplary embodiments of FIGS. 5 to 9 and the embodiments previously described with reference in particular to FIGS. 1 to 4 are not limiting of the invention and that characteristics of an embodiment could be combined with characteristics of another embodiment, since the frame of an additional electric heating device has at least one thermal protection device configured to provide thermal protection of a partition wall intended to be disposed closer to the device additional electric heating.
  • the present invention provides an additional electric heater for a vehicle configured to increase compactness and improve the efficiency of heat transfer, compared to existing models.
  • This additional electric heating device is intended in particular to be integrated in a ventilation device, heating and / or air conditioning for a vehicle, to form an air distribution distribution set with optimized dimensions because of the permitted proximity of constituent elements.
  • the efficiency of the circulation of the air flow is increased compared to prior art airflow distribution assemblies not incorporating a thermal protection device.
  • the invention can not be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configuration and any technical combination operating such means.
  • the shape of the additional electric heating device for The vehicle may be modified without detriment to the invention, since the additional electric heater for a vehicle, ultimately, performs the same functions as those described in this document.

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Abstract

Le dispositif comprend au moins un élément chauffant (4) logé dans un logement (18,19) ménagé dans un cadre (5) selon un axe d'allongement principal longitudinal (X), le cadre (5) comprenant une première face (10) ajourée d'ouvertures (12) d'entrée de flux d'air, une seconde face (n) ajourée d'ouvertures (13) de sortie de flux d'air. En outre, le cadre (5) comprend également au moins un dispositif de protection thermique (22) porté par la seconde face (n) et agencé au travers d'au moins une des ouvertures (13) de sortie de flux d'air, ledit dispositif de protection thermique étant destiné à venir en regard d'une paroi du boîtier. Et le dispositif de protection thermique (22) présente une largeur (41), selon une direction longitudinale sensiblement parallèle à l'axe d'allongement principal longitudinal (X) du logement, de valeur comprise entre 1 et 10 millimètres, de préférence entre 5 et 10 millimètres.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE ADDITIONNEL CONFIGURE POUR CHAUFFER UN FLUX D’AIR CIRCULANT DANS UN BOITIER D’INSTALLATION DE VENTILATION, DE CHAUFFAGE
ET/OU DE CLIMATISATION DE VEHICULE
Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs de chauffage électrique additionnels pour véhicule. L'invention s'applique plus particulièrement aux installations de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation de véhicules automobiles comportant de tels dispositifs permettant de réchauffer un flux d’air.
Il est connu que le réchauffage de l'air destiné au chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, ou encore permettant un désembuage ou dégivrage, soit assuré par le passage d'un flux d'air à travers un échangeur thermique. Cet échangeur thermique peut notamment être logé dans une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation autrement appelée installation HVAC, pour l’acronyme anglais « Heating, Ventilating and Air-Conditioning ».
Le chauffage d’un flux d’air provenant de l’extérieur et circulant au sein de ces installations HVAC peut être inadapté ou insuffisant. En effet, lorsque le flux d’air provenant de l’extérieur présente une température trop basse, ce flux d’air ne peut être porté à une température suffisante pour réchauffer l’habitacle et ne peut donc pas être utilisé seul comme source d'énergie thermique. Une solution connue pour palier à cet inconvénient de l’art antérieur est de compléter l’installation HVAC d’un dispositif de chauffage électrique additionnel. Les dispositifs de chauffage électrique additionnels comportent un cadre, dans lequel sont logés des éléments chauffants alimentés électriquement via une connectique appropriée en périphérie dudit cadre. Le cadre sert de support aux éléments chauffants et à la connectique électrique associée, et il permet également au dispositif de chauffage électrique additionnel d’être fixé au sein de l’installation HVAC du véhicule. Les éléments chauffants sont constitués d’ailettes métalliques captant et conduisant la chaleur générée par des pierres céramiques type éléments PTC, pour l’acronyme anglais « Positive Température Coefficient », pierres céramiques avec lesquelles les ailettes sont en contact direct. Les éléments PTC et les ailettes restituent leur chaleur au flux d’air circulant à leur contact : en sortie du dispositif de chauffage électrique additionnel en fonctionnement, le flux d’air est plus chaud qu’à son entrée. Les pierres céramiques du dispositif de chauffage électrique additionnel ont une chaleur de surface pouvant atteindre 150 à 170°, les ailettes métalliques à leur contact étant de température 5 à io°C moindre que les pierres céramiques.
Un tel dispositif électrique de chauffage additionnel peut être adapté pour chauffer le flux d’air en amont d’un circuit de distribution d’air alimentant l’habitacle du véhicule. De façon connue et dans un souci d’optimisation de l’espace occupé par les installations de de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation, un tel dispositif électrique de chauffage additionnel est inclus au sein d’un boîtier de l’installation HVAC à l’intérieur duquel est ménagé le circuit de distribution d’air de manière à distribuer des sorties multiples dans l’habitacle.
De façon particulière, le dispositif électrique de chauffage additionnel est situé à en travers du circuit de distribution du flux d’air du boîtier de l’installation HVAC et notamment d’une ou plusieurs parois de compartimentation de flux d’air réalisées dans le boîtier et participant à former ce circuit. Lorsque le dispositif électrique de chauffage additionnel est actionné, il permet ainsi de réchauffer le flux d’air avant que celui-ci ne soit divisé en une pluralité de flux circulant de part et d’autre des parois de compartimentation. De façon connue, les flux d’air résultants sont orientés vers différentes zones dans l’habitacle du véhicule, notamment deux zones à l’avant et à l’arrière de l’habitacle, chacune de ces zones pouvant également être subdivisée sur la gauche et la droite de l’habitacle.
Dans un contexte de recherche de réduction de l'encombrement, les boîtiers d’installation HVAC sont dimensionnés au plus juste et il en résulte qu’au sein du circuit de distribution d’air, certaines des parois de compartimentation de flux d’air sont situées à proximité immédiate du dispositif électrique de chauffage additionnel. La position optimale de ces parois est difficile à obtenir, car résultant d’un compromis entre deux contraintes antagonistes.
En premier lieu, ces parois de compartimentation sont directement exposées à la chaleur dégagée par le dispositif électrique de chauffage additionnel, alors qu’elles sont classiquement constituées d’un plastique ne présentant pas de résistance thermique particulière. Les concepteurs de boîtiers d’installation HVAC doivent prévoir d’éloigner ces parois de compartimentation à distance raisonnable des éléments chauffants afin d’éviter que ces parois de compartimentation ne se détériorent en se déformant sous l’action de la chaleur, par exemple en se ramollissant ou en étant brûlées en surface.
En second lieu, il convient que ces parois de compartimentation soient agencées au plus près du dispositif électrique de chauffage additionnel pour éviter qu’une fois sorti de l’élément chauffant, le flux d’air chauffé n’emprunte pas directement l’une ou l’autre des subdivisions du circuit de distribution, mais empreinte d’abord un espace commun avant d’être orienté par la présence de paroi de compartimentation. Il en résulterait une distribution perturbée du flux d’air dans l’une ou l’autre des subdivisions du circuit de distribution et donc une distribution inadaptée de l’air chaud entre les zones de l’habitacle.
Par ailleurs, la présence des parois de compartimentation à proximité des éléments chauffants implique que ces derniers soient mis en œuvre de manière à ne pas dépasser les 145°C, là encore pour ne pas détériorer les éléments disposés dans l’environnement immédiat du dispositif de chauffage électrique additionnel. Ainsi, le dispositif de chauffage électrique additionnel peut ne pas être utilisé à sa puissance maximale, mais bridé dans un souci de préservation de certaines parois internes du boîtier de l’installation HVAC.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus en concevant un dispositif électrique de chauffage additionnel permettant une optimisation de sa puissance de chauffage et de la redistribution du flux d’air chauffé au sein du circuit de distribution d’air alimentant l’habitacle du véhicule, et permettant d’améliorer l’encombrement du boîtier d’installation HVAC dans lequel il est intégré du fait d’une plus grande proximité avec les paroi de compartimentation de flux d’air internes à ce boîtier.
L'invention a donc pour objet un dispositif de chauffage électrique additionnel configuré pour chauffer un flux d’air circulant dans un boîtier d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de véhicule, le dispositif comprenant au moins un élément chauffant logé dans un logement ménagé dans un cadre selon un axe d’allongement principal longitudinal, le cadre comprenant une première face ajourée d’ouvertures d’entrée de flux d’air et une seconde face ajourée d’ouvertures de sortie de flux d’air. Selon l’invention, le cadre comprend également au moins un dispositif de protection thermique porté par la seconde face du cadre et agencé au travers d’au moins une des ouvertures de sortie de flux d’air, ledit dispositif de protection thermique étant destiné à venir en regard d’une paroi du boîtier HVAC. Et le dispositif de protection thermique présente une largeur, selon une direction longitudinale sensiblement parallèle à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement, de valeur comprise entre 2 et io millimètres, de préférence entre 5 et 10 millimètres.
Les installations de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation pour véhicules, autrement appelées installations HVAC, peuvent se voir secondées de dispositifs de chauffage électrique additionnels pour flux d’air. De tels dispositifs de chauffage électrique additionnels selon l’invention sont prévus pour être inclus dans le boîtier en plastique de l’installation HVAC, sur le trajet du flux d’air y circulant, au plus près de ses parois de compartimentations. A titre d’exemple non limitatif, le boîtier de l’installation HVAC peut être réalisé en un plastique de type polypropylène (PP).
Le dispositif de chauffage électrique additionnel pour flux d’air selon l’invention dispose d’un cadre portant de larges ouvertures permettant une circulation facilitée du flux d’air à réchauffer à travers le dispositif, depuis une première face d’entrée vers une seconde face de sortie du cadre, disposées parallèlement. Au moins un logement, creux, est délimité entre ces deux faces du cadre pour accueillir au moins un élément chauffant. Le logement s’étend selon un axe d’allongement principal longitudinal, perpendiculaire à la circulation du flux d’air, servant de référence aux mesures décrites ci-après. A noter que tous les logements et éléments chauffants portés par un même dispositif de chauffage électrique additionnel ont la même orientation, selon l’axe d’allongement principal longitudinal précédemment décrit.
En cas de pluralité de logements, ceux-ci peuvent être contigus, séparés deux à deux par une paroi mince longitudinale, qui participent à délimiter les deux logements voisins, ou bien se voir séparés par une partie formant barrette, ajourée, dépourvue d’éléments chauffants mais laissant libre la circulation du flux d’air.
Le flux d’air circule de façon globalement laminaire au travers du cadre en empruntant notamment ses ouvertures ménagées dans les deux faces opposées du cadre : l’air entre via une première face d’entrée de flux d’air et ressort, chauffé, via une seconde face de sortie de flux d’air. Les ouvertures s’étendent dans le plan de la première ou seconde face selon des directions transversales et longitudinales, de sorte que le flux d’air amené à traverser le dispositif de chauffage passe à travers au moins un élément chauffant.
Le cadre est par ailleurs porteur d’au moins un dispositif de protection thermique s’étendant au travers d’au moins une ouverture de sortie de flux d’air. Ledit dispositif prévient l’échauffement d’une paroi de boîtier HVAC mise en regard de l’élément chauffant. Ce dispositif de protection thermique se doit d’être dimensionné en fonction de l’isolement recherché. Ainsi, sa largeur, qui s’apprécie par rapport à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement, se caractérise par une largeur de valeur comprise entre 2 et to millimètres. La largeur du dispositif de protection thermique est mesurée dans le même axe que l’axe d’allongement principal longitudinal du logement. De préférence, la largeur du dispositif de protection thermique peut être comprise entre 5 et 10 millimètres.
L’élément chauffant, disposé dans le logement dédié, selon le même axe que ledit logement, comprend au moins un élément céramique et une structure métallique de dissipation de chaleur. De façon avantageuse, la structure métallique de dissipation de chaleur comporte au moins une ailette en tôle ondulée. Par ailleurs, selon un exemple particulier, l’élément céramique est un élément à coefficient de température positif « PTC » (Positive Température Coefficient, en anglais).
L’élément céramique est configuré pour générer des températures élevées, de l’ordre de 120°C en présence de ventilation, ces températures pouvant même atteindre 145°C, voir 170°C en cas de faible ventilation ou d’absence de ventilation. La chaleur produite par l’élément céramique est transmise par contact à la structure métallique de dissipation de chaleur, conductrice, la surface de la structure métallique étant alors à une température de 5 à io°C moindre que la température de l’élément céramique à son contact. Ces températures de surface atteintes par les éléments chauffants permettent un gain calorifique important pour l’air circulant au sein du dispositif de chauffage électrique additionnel. C’est pour que soient atteintes ces températures, sans pour autant être préjudiciables à l’intégrité du boîtier de l’installation HVAC dans lesquels sont intégrés ces éléments chauffants, que le dispositif de chauffage électrique additionnel selon l’invention se voit doté d’un ou de plusieurs dispositifs de protection thermique.
Le cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel de véhicule pour flux d’air selon une caractéristique de l’invention est constitué d’un matériau plastique thermorésistant. En effet, ce cadre est à proximité immédiate des éléments chauffants : la matière constitutive dudit cadre se doit donc d’avoir des propriétés de résistance à la chaleur afin que le ou les éléments chauffants puissent être utilisés en pleine chauffe sans détériorer les constituants du dispositif de chauffage électrique additionnel. Le matériau plastique peut notamment être du polytéréphtalate de butylène (PBT) ou du polyamide (PA), par exemple du PA66. Le polytéréphtalate de butylène est en effet connu pour être résistant à des températures pouvant s’élever jusqu’à 225°C.
L’intégration d’un dispositif de protection thermique au cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel voit son intérêt dans le fait d’isoler thermiquement les éléments adjacents aux éléments chauffants, constitutifs du boîtier de l’installation HVAC dans lequel ledit dispositif de chauffage électrique additionnel est intégré. Ces éléments adjacents sont faits d’un matériau plastique thermosensible pouvant fondre s’il est exposé à une température dépassant les 145°C, voir 120°C. Pour assurer cet isolement thermique sans empêcher le réchauffement du flux d’air circulant au travers du dispositif de chauffage additionnel électrique, outre ses dimensions, la position du dispositif de protection thermique sur le cadre est un paramètre essentiel.
Parmi les éléments adjacents, sont à considérer plus particulièrement des parois de compartimentation de flux d’air proximales. Ainsi, chaque dispositif de protection est positionné sur la seconde face du dispositif de chauffage électrique en étant intercalé entre l’élément chauffant et chaque paroi de compartimentation de flux d’air jouxtant celui-ci, afin d’éviter leur détérioration. Chaque dispositif de protection est ainsi agencé sur le passage d’air chaud en sortie du dispositif amené à rencontrer le bord le plus proche de la paroi de compartimentation jouxtant l’élément chauffant, pour absorber une partie des calories du flux d’air chaud dans cette zone. Chaque dispositif de protection offre ainsi une face à l’élément chauffant, et une autre face à la paroi de compartimentation jouxtant l’élément chauffant. L’interposition du dispositif de protection crée un isolement thermique de cette paroi de compartimentation et permet ainsi de réduire la distance entre cette paroi de compartimentation de flux d’air de l’installation HVAC et le dispositif de chauffage électrique additionnel, sans crainte de voir la paroi de compartimentation de flux d’air du boîtier de l’installation HVAC se déformer du fait de la chaleur dégagée par les éléments chauffants, par exemple en ramollissant et/ou subissant une brûlure en surface. Ainsi, l’encombrement de l’installation HVAC intégrant le dispositif de chauffage électrique additionnel selon l’invention peut être réduit, offrant la possibilité d’obtenir un ensemble plus compact que ce que ne permettait thermiquement l’art antérieur.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de protection thermique est médian au logement et s’étend selon un axe perpendiculaire à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement perpendiculaire à la circulation du flux d’air. Ce positionnement particulier du dispositif de protection thermique est relatif au positionnement de la paroi de compartimentation qu’il prétend isoler de l’élément chauffant. Les parois de compartimentation peuvent être disposées afin de diviser le flux en une pluralité de flux équivalents les uns par rapport aux autres, notamment lorsque l’on vise à répartir des flux d’air aux volumes globalement homogènes au sein de l’habitacle. Pour une subdivision du flux d’air en deux parties en aval du dispositif de chauffage électrique additionnel, la paroi de compartimentation sera agencée de manière à venir en regard d’une zone centrale de passage d’air chaud, et donc en regard du centre des logements des éléments chauffant selon l’axe d’allongement principal longitudinal, ces éléments chauffants étant tous agencés selon l’axe d’allongement principal longitudinal, en une série transversale. Afin de recouvrir le bord de la paroi de compartimentation à proximité directe de l’élément chauffant, le dispositif de protection thermique est ici positionné en partie médiane du logement.
L’orientation du dispositif de protection thermique suit le même raisonnement : la paroi de compartimentation est disposée dans un plan parallèle au flux d’air, perpendiculairement à un axe d’allongement principal longitudinal du logement. L’orientation du dispositif de protection thermique, en regard du plan formé par la paroi de compartimentation, peut donc avantageusement être perpendiculaire à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement dès lors que cette orientation permet, lorsque le boîtier d’installation HVAC est monté, d’agencer le dispositif de protection thermique en regard de la paroi de compartimentation.
Selon une caractéristique de l’invention, le cadre comprend au moins un dispositif de protection thermique et une nervure de rigidification, portée par la première ou la seconde face du cadre, la nervure de rigidification présentant une largeur dont la valeur est inférieure à la valeur de la largeur du dispositif de protection thermique. Plus particulièrement, la largeur de la nervure de rigidification peut être d’une valeur inférieure à 2 millimètres, étant rappelé que le dispositif de protection thermique présente une dimension, sensiblement selon la même direction, de valeur comprise de préférence entre 5 et 10 millimètres.
Le dispositif de protection thermique a pour fonction d’isoler thermique la paroi de compartimentation jouxtant le dispositif de chauffage électrique additionnel en bloquant la circulation de flux d’air chaud vers le bord le plus proche de la paroi de compartimentation, et à cet effet le dispositif de protection thermique n’est réalisé que du côté de ladite paroi de compartimentation, à savoir sur la seconde face du cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel correspondant à la sortie d’air chaud. A l’inverse, les nervures de rigidification, décrites ci-après, ont un rôle dans la structure du cadre, et sont donc retrouvées indistinctement sur les deux faces.
Le cadre se voit consolidé dans sa structure ajourée par des nervures de rigidification. Ces nervures de rigidification s’étendent sur les faces du cadre selon un axe sécant à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement des éléments chauffants. Elles sont généralement réparties de façon homogène sur le cadre, et restent fines pour ne pas entraver la circulation de l’air au travers le dispositif de chauffage électrique additionnelle. Afin d’assurer la solidité des faces du cadre sans obstruer le passage de l’air, les nervures de rigidification ont une largeur qui ne dépasse pas 2 millimètres, largeur mesurée dans une direction parallèle à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement. Ces nervures de rigidifications se distinguent donc de la nervure formant le dispositif de protection thermique tel que précédemment décrit par des largeurs distinctes, et notamment plus petites.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de protection thermique comporte une rainure. La rainure s’étend selon une longueur du dispositif de protection thermique, perpendiculairement à l’axe d’allongement principal longitudinal du logement. Cette rainure est préférentiellement portée par la face externe du dispositif de protection thermique, c’est-à-dire la face du dispositif de protection thermique qui est tournée à l’opposé du cadre et donc vers la paroi de compartimentation jouxtant le dispositif de chauffage électrique additionnel dans le boîtier HVAC. La rainure ménagée dans le dispositif de protection thermique a pour but de loger le bord d’extrémité proximal de la paroi de compartimentation du boîtier HVAC, de manière à pouvoir rapprocher cette paroi du dispositif de chauffage électrique additionnel, le dispositif de protection thermique permettant d’éviter un transfert de chaleur trop important.
Cette rainure peut se voir prolongée sur le cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel, de part et d’autre du dispositif de protection thermique, afin que ne soit pas entravée par ledit cadre sa coopération avec la paroi de compartimentation.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de protection thermique est constitué de matière thermorésistante à une température comprise entre 120°C et 170°C. Plus particulièrement, le dispositif de protection thermique peut être constitué d’une matière thermorésistante à une température comprise entre 145°C et 170°C. Comme précédemment indiqué, les éléments chauffants peuvent être mis en œuvre pour atteindre des températures de surface de 170°C, même s’ils peuvent être utilisés à des températures moindres, selon les besoins de chauffe du flux d’air circulant. Il a été constaté que des problèmes de déformation des parois de compartimentation pouvaient apparaître pour des températures d’air chaud égales ou supérieures à 120°C de sorte que selon l’invention, chaque dispositif de protection thermique doit donc être avantageusement fait d’une matière résistante au-delà de cette température de 120°C. Le fait de prévoir une matière thermorésistante à des valeurs de température supérieures ou égales à 145°C permet de faire fonctionner les éléments chauffants PTC à température élevée sans risquer de détériorer les parois de compartimentation en aval du flux d’air ainsi chauffé à haute température. Par ailleurs, on comprend qu’il n’est pas nécessaire que la matière employée pour constituer le dispositif de protection thermique soit thermorésistante à des températures allant au-delà de la température de mise en œuvre maximale des éléments chauffants, à savoir 170°C. La matière thermorésistante peut être une matière plastique, plus particulièrement du polytéréphtalate de butylène, ou un plastique thermorésistant à des valeurs comprises entre 120°C, avantageusement 145°C, et 170°C. De façon courante, les plastiques sont utilisés en industrie pour fabriquer des pièces à moindre coût. Dans le cas particulier d’une matière conjuguant des propriétés de résistance à des chaleurs supérieures à 120°C et non-conductrices, les plastiques thermorésistants sont privilégiés. Le polytéréphtalate de butylène est ainsi cité à titre d’exemple non limitatif. Par ailleurs, il convient de noter que tout autre plastique ayant un point de fusion supérieur à 170°C peut être employé afin de constituer le dispositif de protection thermique employé dans l’invention.
De façon alternative, le dispositif de protection thermique tel que mis en œuvre dans l’invention peut ne pas être constitué d’un unique matériau. Ainsi, selon une autre caractéristique de l’invention, la matière thermorésistante est une composition bi matière alliant deux types de plastiques, ou une composition bi matière alliant de la fibre de verre et une matière plastique, plus particulièrement du polypropylène.
Pour le cas de la composition bi matière faite de deux plastiques différents, cette configuration peut être envisagée afin qu’un plastique aux meilleures propriétés thermorésistantes forme la face interne du dispositif de protection thermique exposé à l’élément chauffant, c’est-à-dire la face tournée vers le cadre et le dispositif de chauffage électrique additionnel. Ainsi, la face interne sert de bouclier thermique au dispositif de protection thermique, la face externe, c’est-à- dire la face du dispositif de protection thermique tournée à l’opposé du cadre, n’étant pas en prise directe avec la source d’émission de chaleur constituée par l’élément chauffant. Dans cette configuration, le dispositif de protection thermique se voit constitué d’un mélange bi matière hétérogène. Mais la composition bi matière faite de deux plastiques différents peut également être homogène, dès lors que les deux plastiques sont miscibles. Il est alors nécessaire qu’au moins un des deux plastiques présente une haute résistance à la chaleur, afin de faire bénéficier de ses propriétés à la composition bi-matière. Pour le cas de la composition bi matière faite d’un plastique et d’un autre matériau, on comprend que l’adjonction d’un autre matériau au plastique lui confère une meilleure résistance thermique, permettant d’élever le point de fusion de ladite composition bi matière par rapport au plastique seul utilisé dans cette composition. La fibre de verre permet par exemple de modifier en ce sens les propriétés thermorésistantes des plastiques, comme par exemple le polypropylène. Le polypropylène chargé de fibre de verre est en effet plus résistant à la chaleur que le polypropylène seul. L’alliance de ces deux matériaux a par ailleurs un avantage économique, au-delà de l’avantage thermique.
Quelle que soit la solution envisagée pour le matériau constitutif du dispositif de protection thermique, la fonction de protection thermique doit être assurée. Dans cet objectif, lors du fonctionnement de l’élément chauffant, la deuxième face du dispositif de protection thermique ne doit pas atteindre une température de surface supérieure à 145°C, préservant de la chaleur les structures adjacentes, lors de l’intégration du dispositif de chauffage électrique additionnel selon l’invention dans le boîtier de l’installation HVAC.
Tel que cela a pu être évoqué précédemment, et selon une caractéristique de l’invention, l’élément chauffant est mis en œuvre pour atteindre dans le dispositif de chauffage électrique additionnel une température de surface supérieure à 120°C, plus particulièrement supérieure à 145°C, et maximale de 170°C. Du fait de l’existence de dispositifs de protections thermique dans l’invention, il est en effet possible de faire fonctionner les éléments chauffants en pleine chauffe, et donc atteindre des températures au-delà des 120°C, voir au- delà des 145°C, 145°C. En effet, à ces températures, les plastiques thermosensibles utilisés dans les installations HVAC, notamment pour le boîtier HVAC, se déforment, par exemple en ramollissant et/ou subissant une brûlure en surface. Ainsi, quelle que soit la température de mise en œuvre de l’élément chauffant, et quelle que soit la proximité entre dispositif de protection thermique et élément chauffant, ledit dispositif de protection thermique intercalé permet de prévenir la diffusion de la chaleur aux structures thermosensibles avoisinant l’élément chauffant. Le dispositif de protection thermique est configuré pour faire barrage malgré la surface de chauffe de l’élément chauffant dépassant les 120°C, voir 145°C, jusqu’à un maximum de 170°C, les propriétés intrinsèques à l’élément chauffant faisant qu’on ne peut élever sa température au-delà de 170°C.
Le dispositif de protection thermique, porté par la seconde face du cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel, peut prendre différentes positions sur ce cadre. Selon différentes alternatives d’une caractéristique de l’invention, le dispositif de protection thermique est en saillie de la seconde face du cadre, ou bien le dispositif de protection thermique est situé dans le prolongement de la seconde face du cadre, plus particulièrement est strictement inclus dans une épaisseur définie par la seconde face du cadre. En d’autres termes, le dispositif de protection thermique peut dépasser du plan constitué par la seconde face du cadre, ou ne pas en dépasser. Dans le premier cas, lors de la mise en œuvre du dispositif de chauffage électrique additionnel dans le boîtier de l’installation HVAC, le plan incluant la face externe du dispositif de protection thermique est plus proche de la paroi de compartimentation jouxtant le dispositif de chauffage électrique additionnel que ne l’est le plan incluant la seconde face du cadre. Dans le second cas, le plan incluant la face externe du dispositif de protection thermique et le plan incluant la seconde face du cadre sont confondus et donc équidistants par rapport à la paroi de compartimentation du boîtier de l’installation HVAC.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de protection thermique est une pièce rapportée lié à la seconde face du cadre par un élément d’encliquetage disposé sur le dispositif de protection thermique et destiné à coopérer avec la seconde face du cadre. Un aménagement structurel de la seconde face du cadre permet ainsi d’engager et de maintenir le dispositif de protection thermique, formé d’une pièce indépendante que l’on vient fixer sur la seconde face du cadre. De façon particulière, l’élément d’encliquetage est disposé sur la face interne du dispositif de protection thermique. Dans ce cas, la seconde face du cadre et la face interne du dispositif de protection thermique coopèrent. Il est à noter que cet élément d’encliquetage peut être configuré afin de coopérer avec la seconde face du cadre en utilisant la structure du cadre telle qu’elle peut être formée dans l’art antérieur, et par exemple en faisant coopérer les éléments d’encliquetage avec des fentes ménagées dans des barrettes structurelles positionnées entre les logements. Ainsi, les cadres n’ont pas à voir leur structure modifiée pour accueillir le dispositif de protection thermique selon l’invention. Ce cas permet de ne pas avoir à modifier les opérations et outils de fabrication des dispositifs de chauffage électriques additionnels tels qu’utilisés dans l’art antérieur.
En variante de ce qui a été décrit dans le paragraphe précédent, le dispositif de protection thermique peut être confondu avec le cadre en une structure monobloc. Le fait que cette structure soit monobloc indique que le dispositif de protection thermique et le cadre ne peuvent être dissociés sans que la structure qu’ils forment ensemble soit détériorée. Le dispositif de protection thermique et le cadre font donc parties du même ensemble structurel.
La structure monobloc est obtenue par moulage. Un moule est façonné afin de servir d’empreinte au cadre, cette empreinte permettant de mouler en une structure indissociable la première face, la seconde face, le ou les nervures de rigidification, et le ou les dispositifs de protection thermique. Dans des structures monobloc en composition bi matière hétérogène, l’injection de matière se fait en deux temps : l’injection d’une matière secondaire dans la structure de l’empreinte servant à mouler le dispositif de protection thermique, se fait après l’injection et le refroidissement d’une première matière ayant servi à couler au préalable les parties autres du cadre. Au démoulage, malgré la coexistence de deux matériaux différents, la structure obtenue est monobloc mais bi matière au niveau du dispositif de protection thermique.
L’invention concerne également un ensemble de distribution de flux d’air pour véhicule comprenant un dispositif de chauffage électrique additionnel comprenant un cadre disposant d’au moins un dispositif de protection thermique et d’au moins une nervure de rigidification, et au moins un élément chauffant logé dans un logement du cadre, ledit ensemble de distribution comprenant également au moins une paroi de compartimentation de flux d’air d’un boîtier d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, la paroi de compartimentation de flux d’air comportant une zone proximale contiguë au dispositif de chauffage électrique additionnel, zone qui s’étend en regard d’une bande de recouvrement du cadre. Selon l’invention, au moins une partie de la bande de recouvrement intercalée entre la zone proximale et un élément chauffant inclut un dispositif de protection thermique.
L’intégration d’un dispositif de protection thermique au cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel inclus dans un tel ensemble de distribution de flux d’air voit son intérêt dans l’isolement thermique des éléments thermosensibles adjacents aux éléments chauffants. Parmi ces éléments adjacents, les éléments constitutifs du boîtier HVAC dans lequel ledit dispositif de chauffage électrique additionnel est intégré sont à considérer, puisque faits d’un matériau plastique thermosensible pouvant subir une déformation s’il est exposé à une température dépassant les 145°C, voir 120°C, comme précédemment décrit.
La paroi de compartimentation de flux d’air ménagée dans le boîtier de l’installation HVAC telle que présentée ci-dessus est l’élément positionné au plus proche des éléments chauffants du dispositif de chauffage électrique additionnel. Cette paroi de compartimentation de flux d’air comporte notamment une zone, appelée zone proximale, disposée au plus proche dudit dispositif de chauffage électrique additionnel. La paroi de compartimentation de flux d’air est généralement une structure plane dont la zone proximale prend généralement la forme d’un bord mince. On entend par bande recouvrement une surface théorique sur la seconde face du cadre qui correspond à la projection de la zone proximale de la paroi de compartimentation de flux d’air sur le dispositif de chauffage électrique additionnel. Cette bande de recouvrement, portée par le cadre du côté de sa seconde face, fait ainsi face à la zone proximale de la paroi de compartimentation. C’est au niveau de cette bande de recouvrement, sur au moins une partie de sa surface intercalée entre la zone proximale d’une paroi de compartimentation et un élément chauffant, qu’est retrouvé le ou les dispositif(s) de protection thermique du cadre. Ainsi protégées des déformations précitées, par la présence de ce ou ces dispositif(s) de protection thermique, les différentes zones proximales des parois de compartimentation de flux d’air de l’installation HVAC peuvent se trouver au plus près du cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel, jusqu’à une distance inférieure à 1 millimètre, voir à son contact immédiat. Cette proximité favorise la compacité de l’installation HVAC, sans mettre à mal l’intégrité de sa structure lors de la mise en œuvre des éléments chauffants.
Selon une caractéristique de l’invention, cet ensemble de distribution de flux d’air pour véhicule possède un dispositif de chauffage électrique additionnel dans lequel un dispositif de protection thermique présente une largeur de valeur comprise de préférence entre 5 et 10 millimètres, le dispositif de chauffage comportant en outre au moins une nervure de rigidification présentant une largeur de valeur inférieure à la largeur du dispositif de protection thermique, plus particulièrement de largeur inférieure à 2 millimètres. Comme précédemment évoqué, la structure du dispositif de protection thermique et celle de la nervure de rigidification, toutes deux portées par le cadre, ont des fonctions et donc des dimensions différentes. De la même manière, elles sont disposées sur le cadre de façon spécifique, en lien avec leur fonction.
Ainsi, et tel que précédemment précisé, le dispositif de protection thermique sera plus large que la nervure de rigidification, de préférence entre 5 à 10 millimètres contre 2 millimètre maximum. Le dispositif de protection thermique n’est retrouvé que sur la seconde face du cadre, alors qu’une nervure de rigidification peut être portée indifféremment sur la première ou la seconde face du cadre. Il convient de noter que, selon l’invention, les nervures de rigidification sont agencées sur la seconde face du cadre de manière à être à distance de la bande de recouvrement, au moins dans les parties de cette bande de recouvrement surplombant un élément chauffant, et de manière à ne pas venir ainsi interférer avec le dispositif de protection thermique. En revanche, une nervure de rigidification peut se trouver dans n’importe quelle zone du côté de la première face du cadre, étant entendu qu’elle n’a pas, de par sa structure, sa position et sa dimension, vocation à protéger thermiquement la zone proximale de la paroi de compartimentation.
Selon une caractéristique de l’invention, une rainure est ménagée au niveau d’une partie ou de l’ensemble de la bande de recouvrement du cadre. Cette rainure, formée le cas échéant dans le cadre et réalisée au moins dans le dispositif de protection thermique, est dimensionnée pour accueillir tout ou partie de la zone proximale de la paroi de compartimentation. Par exemple dans le cas d’une zone proximale formée d’un bord mince, par définition d’épaisseur réduite, la rainure sera fine en conséquence. Cette rainure permet à ladite paroi de compartimentation de flux d’air de se trouver au plus proche de l’élément chauffant, en aval de celui-ci. De cette configuration peuvent découler plusieurs effets : la rainure peut servir de moyen de guidage lors du montage et d’aide au positionnement de la paroi de compartimentation de flux d’air par rapport au dispositif de chauffage électrique additionnel et par rapport au dispositif de protection thermique associé.
Cette rainure du cadre peut ainsi servir de moyen de guidage lors du montage du dispositif de chauffage électrique additionnel au sein du boîtier de l’installation HVAC, dès lors qu’elle permet de faire glisser la bande de recouvrement le long du bord formant la zone proximale de la paroi de compartimentation de flux d’air, la rainure s’étendant parallèlement au bord de cette paroi. Lors de l’intégration du dispositif de chauffage électrique additionnel dans le boîtier HVAC, la zone proximale de la paroi de compartimentation de flux d’air s’insère dans une extrémité de la rainure ménagée dans le cadre ou tout au moins dans le dispositif de protection thermique, le cadre du dispositif de chauffage électrique additionnel étant alors guidé linéairement dans sa progression selon l’axe de ladite rainure.
La présence d’une rainure peut également assurer le bon positionnement de la paroi de compartimentation de flux d’air face au dispositif de protection thermique lors de la mise en œuvre. La paroi de compartimentation de flux d’air étant une surface plane faite d’un matériau plastique, il peut s’avérer nécessaire de la maintenir le long de chacune de ses bordures, pour éviter son déplacement, par exemple suite aux vibrations induites lors des déplacements du véhicule. Le mauvais positionnement de la zone proximale de la paroi de compartimentation de flux d’air pourrait induire son exposition à un élément chauffant, dès lors que ladite zone proximale ne serait plus en regard du dispositif de protection thermique. Le maintien de la zone proximale face au dispositif de protection thermique voir alors son intérêt. Ce maintien est permis dès lors que cette zone proximale est insérée dans la rainure faite de la bande de recouvrement.
Par ailleurs, le fait que la paroi de compartimentation de flux d’air soit logée dans cette rainure permet également une meilleure étanchéité des circuits délimités par ladite paroi de compartimentation, et ce dès la sortie du flux d’air du dispositif de chauffage électrique additionnel. En effet, si un jeu trop important subsiste entre la paroi de compartimentation de flux d’air et la bande de recouvrement, le flux d’air en sortie du dispositif de chauffage électrique additionnel peut n’être pas symétriquement réparti entre les circuits de circulation différentiés. A contrario, pour une zone proximale à proximité immédiate de la bande de recouvrement, les différents circuits de circulations du flux d’air au sein du boîtier de l’installation HVAC sont directement définis en aval du dispositif de chauffage électrique additionnel, leur délimitation existant dès la sortie du dispositif de chauffage électrique additionnel, au niveau de sa seconde face.
Les dimensions du dispositif de protection thermique sont fonction de l’interface entre l’élément chauffant et la bande de recouvrement, et du degré de protection thermique recherché. La surface occupée par le dispositif de protection thermique peut faire référence à la surface de la face interne dudit dispositif, comme à celle de sa face externe, puisque ces deux faces ne présentent pas de variation dimensionnelle notable l’une par rapport à l’autre. Ainsi, le dispositif de protection thermique occupe une surface variable, d’une valeur maximale ne devant pas obstruer de façon trop importante les ouvertures ménagées dans la seconde face du cadre, et d’une valeur minimale suffisante pour assurer la protection thermique, même partielle, de la zone proximale adjacente. Ainsi, selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de protection thermique présente une surface de valeur maximale équivalente à 5 % de la surface projetée de l’élément chauffant sur un plan défini par la seconde face du cadre, et elle présente par ailleurs une surface de valeur minimale équivalente à la surface de la bande de recouvrement. La valeur maximale de la surface du dispositif de protection thermique est relative à la surface projetée que couvre l’élément chauffant au niveau de la seconde face du cadre. Cette valeur maximale ne dépasse pas 5% de cette surface projetée, afin que le flux de l’air traversant le dispositif de chauffage électrique additionnel ne soit pas excessivement bloqué dans sa circulation, ce flux restant préférentiellement et globalement laminaire. La valeur minimale de la surface du dispositif de protection thermique est quant à elle relative à la surface de la bande de recouvrement. Ainsi, et afin d’apporter une protection minimale à la zone proximale de la paroi de compartimentation, la valeur minimale de la surface du dispositif de protection thermique est sensiblement égale à la surface de la bande de recouvrement.
De façon plus particulière, le dispositif de protection thermique présente une largeur de valeur quatre fois supérieure à la valeur de la largeur de la bande de recouvrement. Il convient de noter, comme précédemment, que les largeurs sont mesurées selon l’axe d’allongement principal longitudinal du ou des éléments chauffants, tous les éléments chauffants portés par l’installation ayant la même orientation. En adoptant une largeur du dispositif de protection thermique quatre fois supérieure à la largeur de la bande de recouvrement, le dispositif de protection thermique prévient la zone proximale de la paroi de compartimentation de flux d’air tant de l’échauffement direct que du rayonnement thermique des éléments chauffants situés en regard. Une surface moindre aurait ainsi une efficacité de protection réduite.
Selon un exemple de l’invention, le dispositif de protection thermique prend une forme parallélépipédique ayant les dimensions suivantes : une longueur au moins égale à la longueur de l’élément chauffant lui étant associé, une largeur quatre fois équivalente à une épaisseur de la paroi de compartimentation mesurée au niveau du bord mince, et une épaisseur de 1.5 à 3 millimètres. On entend par épaisseur la dimension correspondant à l’écart entre la face interne et la face externe dudit dispositif de protection thermique, par largeur la dimension correspondant à la valeur précédemment décrite selon l’axe d’allongement principal longitudinal du logement formé dans le cadre, et enfin par longueur la dimension du dispositif de protection thermique entre deux parois longitudinales du cadre délimitant un logement de réception d’un élément chauffant.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure t est une vue en coupe, en perspective, d'un boîtier d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation dans laquelle on a rendu visible un dispositif de chauffage électrique additionnel, selon l’invention,
- la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de chauffage électrique additionnel et d’une paroi de compartimentation équipant le boîtier illustré sur la figure t,
- la figure 3 est une vue de face d’un dispositif de chauffage électrique additionnel formant variante de celui illustré sur la figure 2, notamment en relation avec le nombre de dispositifs de protection thermique ménagé sur ce dispositif de chauffage électrique additionnel,
- la figure 4 est une vue schématique d’un agencement selon l’invention avec un dispositif de chauffage électrique additionnel mis en regard d’une paroi de compartimentation d'un boîtier d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation,
- la figure 5 est une vue, en coupe longitudinale, du dispositif de chauffage électrique additionnel et de la paroi de compartimentation de la figure 4, illustrant un premier mode de réalisation de l’invention,
- les figures 6 à 9 sont des vues, en coupe longitudinale similaire à celle de la figure 5, d’un dispositif de chauffage électrique additionnel selon différents exemples de réalisation de l’invention Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
En se référant tout d’abord à la figure t, un ensemble de distribution i de flux d’air pour véhicule comporte un dispositif de chauffage électrique additionnel 2 et un boîtier d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 3, ou boîtier HVAC 3, présenté en partie seulement afin d’observer le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 inséré dans ce boîtier. Le cheminement du flux d’air circulant au sein du boîtier HVAC 3 est indiqué par les flèches illustrées sur la figure 1. La disposition relative des éléments constitutifs de l’ensemble de distribution 1 de flux d’air pour véhicule est ici appréciée notamment par rapport à un axe d’allongement principal longitudinal X du dispositif de chauffage électrique additionnel 2, perpendiculaire au flux d’air amené à traverser ce dispositif de chauffage électrique additionnel.
Le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 est pourvu d’éléments chauffants 4 logés dans un cadre 5. Les éléments chauffants 4 ont une structure globalement allongée selon l’axe d’allongement principal longitudinal X. Sont contenus dans ces éléments chauffants 4, comme montré notamment sur la figure 2, des éléments céramiques de type « éléments à coefficient de température positif », dits éléments PTC 6, pour l’acronyme « Positive Température Coefficient », en anglais. Ces éléments PTC 6 génèrent une chaleur destinée à chauffer le flux d’air. A titre indicatif, leur température de surface peut être modulée pour atteindre jusqu’à 170°C. Leur chaleur est notamment transmise au flux d’air par l’intermédiaire de structures métalliques de dissipation de chaleur prenant la forme d’ailettes 7 en tôle ondulée. Ces ailettes 7 permettent d’augmenter ainsi la surface de chauffe de l’élément chauffant 4. Dans l’exemple illustré sur la figure 2, trois ailettes 7 séparées par deux rangées d’éléments PTC 6 constituent un premier jeu 8 d’éléments chauffants 4, et deux ailettes 7 séparées par une rangée d’éléments PTC 6 constituent un deuxième jeu 9 d’éléments chauffants 4. Ces deux jeux 8,9 d’éléments chauffants 4, parallèles l’un à l’autre, sont logés indépendamment dans le cadre 5 du dispositif de chauffage électrique additionnel 2.
Le cadre 5 du dispositif de chauffage électrique additionnel 2 est de structure parallélépipédique et il présente deux faces principales ajourées 10,11, ces faces principales parallèles entre elles étant notamment perpendiculaires au flux d’air lorsque le cadre est en position dans le boîtier de l’installation HVAC. Une première face 10 constitue la face d’entrée de flux d’air et la seconde face 11 constitue la face de sortie de flux d’air. La circulation du flux d’air est permise grâce à la forme ajourée de ces deux faces principales, et plus particulièrement la présence d’ouvertures 12,13, parmi lesquelles des ouvertures 12 d’entrée de flux d’air ménagées sur la première face 10 et des ouvertures 13 de sortie de flux d’air ménagées sur la seconde face 11. On comprend que la première face 10 et les ouvertures 12 d’entrée de flux d’air associées ne sont pas visibles sur les figures 1, 2, 3 et 4 car disposées à l’opposé de la seconde face 11 visible.
Les deux faces 10, 11 sont reliées entre elles et bordées par quatre flancs référencés en figure 3. Un premier côté 14 forme un bord d’extrémité longitudinale par lequel sont insérés les éléments chauffants dans le cadre et un deuxième côté 15 forme à l’opposé un bord d’extrémité longitudinale délimitant le fond du cadre, ces côtés étant respectivement perpendiculaires à l’axe d’allongement principal longitudinal X. Une première partie latérale 16 et une deuxième partie latérale 17 forment deux bords latéraux opposés, respectivement parallèles à l’axe d’allongement principal longitudinal X.
Le cadre 5 présente des logements 18, 19 creux dimensionnés pour recevoir chacun un ou plusieurs éléments chauffants. Les logements 18, 19, ici au nombre de deux dans l’exemple illustré, sont séparés d’une partie centrale 20 ajourée pour laisser passage à une partie du flux d’air, la partie centrale prenant ici la forme d’une barrette munie d’une pluralité de fentes. Les logements 18, 19 et la partie centrale 20 s’étendent selon l’axe d’allongement principal longitudinal X. Le premier logement 18, s’étendant le long de la première partie latérale 16, loge le premier jeu 8 d’éléments chauffants 4. Le deuxième logement 19, s’étendant le long de la deuxième partie latérale 17, loge le deuxième jeu 9 d’éléments chauffants 4.
Tel que cela est notamment visible sur les figures 2 à 4, deux types d’éléments distincts sont agencés en travers des ouvertures 12, 13 ménagées dans le cadre 5 en surplombant les logements 18, 19, parmi lesquels un premier type d’éléments prenant la forme de nervures de rigidification 21 et un deuxième type d’éléments prenant la forme de dispositif de protection thermique 22. Tel que cela va être décrit ci-après, ces deux types d’éléments se distinguent notamment par leur positionnement sur l’une ou l’autre des faces du cadre et par leur dimension longitudinale.
Des nervures de rigidification 21, orientées selon un axe sécant de l’axe d’allongement principal longitudinal X, permettent de structurer le cadre 5 en formant un renfort entre les parois longitudinales participant à délimiter un logement. Différents agencements de ces nervures sont possibles pour former ce renfort, étant notées qu’elles présentent avantageusement une orientation inclinée par rapport à la normale aux parois longitudinales qu’elles relient, afin de faciliter le transfert d’efforts d’une paroi à l’autre. Deux nervures de rigidification 21 qui s’entrecroisent peuvent par exemple former des croisillons reliant l’une ou l’autre des parties latérales 16, 17 du cadre 5 à la partie centrale 20 du cadre 5. Ces nervures de rigidification 21 sont réparties sur les deux faces du cadre 5 de façon homogène afin de rigidifier la structure de façon homogène. Chaque nervure de rigidification consiste en une barre dont l’épaisseur correspond à la dimension selon la direction principale du flux d’air traversant le cadre, la longueur correspond à l’écartement entre les zones des parois longitudinales qu’elle relie et la largeur correspond à la dimension selon l’axe perpendiculaire aux axes définis par la longueur et l’épaisseur. La largeur de la nervure de rigidification, qui s’étend selon un axe parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe d’allongement principal longitudinal du cadre selon l’orientation de la nervure, présente une valeur inférieure à 2 millimètres, cette nervure de rigidification ne devant pas pénaliser le passage du flux d’air. Un ou plusieurs dispositifs de protection thermique 22 sont également disposés en travers du passage du flux d’air chauffé par les éléments chauffants, en s’étendant transversalement entre les deux parois longitudinales participant à délimiter un logement. Dans l’exemple illustré sur les figures, deux dispositifs de protection thermique sont prévus pour que chacun s’étende en travers d’un logement d’élément chauffant respectif. Chaque dispositif de protection thermique se distingue des nervures de rigidification en plusieurs points. Notamment, seule la seconde face 11 du cadre 5 est munie d’un dispositif de protection thermique 22 du fait de son rôle par rapport au flux d’air chaud sortant par l’ouverture 13 de sortie de flux d’air ménagée sur cette seconde face 11. Par ailleurs, le dispositif de protection thermique présente une largeur, c’est- à-dire une dimension selon l’axe d’allongement principal longitudinal X des logements, de valeur comprise de préférence entre 5 et 10 millimètres, la nervure de rigidification présentant une largeur dont la valeur est inférieure à la valeur de la largeur du dispositif de protection thermique, et plus particulièrement inférieure à la moitié de la valeur de la largeur du dispositif de protection thermique.
Les figures 1 et 2 montrent ce dispositif de protection thermique 22, de forme parallélépipédique, situé en regard d’une paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale du boîtier HVAC tel que cela va être décrit plus en détails ci-après. Les dispositifs de protection thermique sont agencés en position médiane sur la cadre, relativement à la dimension longitudinale du cadre selon l’axe d’allongement principal longitudinal X commun au cadre et aux logements, pour être en regard de cette paroi de compartimentation. On comprend que les dispositifs de protection thermique pourraient être disposés plus ou moins près des premier et deuxième côtés 14, 15 formant les bords d’extrémité longitudinale, sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que les dispositifs de protection thermique sont agencés en regard de la paroi de compartimentation du boîtier HVAC jouxtant le dispositif de chauffage électrique additionnel.
Le dispositif de protection thermique 22 est doté de deux faces, planes, et de surfaces équivalentes. Une face interne 24, ici non visible, est orientée en direction des éléments chauffants 4. Cette face interne 24 reçoit directement le rayonnement thermique issu des éléments chauffants 4. A l’opposé de cette face interne 24, une face externe 25 est quant à elle tournée à l’opposé du cadre et vers la paroi de compartimentation 23 de flux d’air du boîtier HVAC 3 amenée à s’étendre à proximité du dispositif de chauffage électrique additionnel. Les faces 24, 25 seront décrites ci-après dans les figures 5 à 9.
Une connectique 26 est rapportée par encliquetage sur le cadre 5. Cette connectique 26 est située sur le premier côté 14 du cadre 5 et vient fermer l’ouverture par laquelle les éléments chauffants sont insérés dans leur logement respectif. Cette connectique 26 relie électriquement les éléments PTC 6 afin de les alimenter en électricité et d’assurer la régulation de leur température de surface.
On va maintenant décrire, en se référant notamment aux figures 1 et 2, le boîtier 3 de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, que l’on nommera notamment le boîtier HVAC.
Le boîtier HVAC 3, présenté sur la figure 1, est configuré pour délimiter en son sein une pluralité de circuits de distribution d’air 27. Il comporte un espace d’entrée 28 du flux d’air et une pluralité de paroi de compartimentation pour subdiviser le flux d’air en plusieurs espaces de sortie 29, 30. Plusieurs compartiments 31, 32 sont ainsi formés et participent à orienter le flux d’air vers l’extérieur du boîtier HVAC 3, par exemple vers l’avant de l’habitacle, à gauche ou à droite, ou encore vers l’arrière de l’habitacle. Les différents compartiments 31, 32 se distinguent par leur position et leur structure au sein du boîtier HVAC 3 pour former différents circuits de distribution d’air.
Le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 est inséré latéralement dans le boîtier HVAC 3, de manière à se trouver arrangé en travers d’au moins un circuit de distribution d’air 27, et plus particulièrement en travers d’une pluralité de tels circuits. Pour la mise en position du dispositif de chauffage électrique additionnel 2 dans la structure du boîtier HVAC 3, le cadre 5 prend appui sur le boîtier HVAC 3 au niveau de ses parties latérales 16, 17 notamment. Le cadre 5 est centré au sein du boîtier HVAC 3 et orienté perpendiculairement par rapport au trajet du flux d’air.
Dans l’exemple illustré, un premier type de compartiments 31, ou compartiments avant, surplombe le premier jeu 8 d’éléments chauffants 4 du dispositif de chauffage électrique additionnel 2 et participe à la formation d’un circuit de distribution d’air 27 pour les places avant du véhicule, ces compartiments avant étant répartis en deux ensemble gauche et droite par une paroi de compartimentation 23. Un second type de compartiments 32, ou compartiments arrière, surplombe le deuxième jeu 9 d’éléments chauffants 4 du même dispositif de chauffage électrique additionnel 2.
On comprend que le boîtier HVAC est cloisonné, notamment ici par la présence d’un volet mobile 35, de sorte que l’air amené à passer à travers le premier jeu 8 d’éléments chauffants 4 est dirigé essentiellement vers le circuit de distribution d’air 27 pour les places avant, et donc vers les compartiments avant 31, tandis que l’air amené à passer à travers le deuxième jeu 9 d’éléments chauffants 4 est dirigé essentiellement vers un circuit de distribution d’air pour les places arrière, et donc vers les compartiments arrière 32.
Dans l’exemple illustré, seule la paroi de compartimentation 23 précédemment décrite, c’est-à-dire intégrée dans le circuit de distribution d’air 27 pour les places avant du véhicule, est disposée à proximité d’éléments chauffants 4 du dispositif de chauffage électrique et il est donc représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif de chauffage électrique avec un unique dispositif de protection thermique 22 agencé en travers du logement du premier jeu 8 d’élément chauffant. Bien entendu, si la paroi de compartimentation devait s’étendre sur toute la largeur du cadre et donc en regard de chacun des jeux d’éléments chauffants, le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 pourrait être muni de plusieurs dispositifs de protection thermique.
La paroi de compartimentation 23 de flux d’air jouxte le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 et elle est disposée au regard du dispositif de protection thermique 22. Cette paroi de compartimentation 23 de flux d’air comporte de ce fait une zone dite zone proximale 34, distinguée figure 2, 4, et 5 à 9, qui est la zone de ladite paroi qui est la plus proche du dispositif de chauffage électrique additionnel 2. Cette zone proximale 34 prend la forme d’un bord mince, disposé au plus près du dispositif de protection thermique 22. Du fait de cette proximité immédiate, le flux d’air passant par le premier jeu 8 d’éléments chauffants 4 est subdivisé dès sa sortie du cadre 5, permettant ainsi une répartition fiable entre les compartiments avant 31.
Lors de son installation, le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 est inséré latéralement dans le boîtier HVAC 3 de sorte à ce que les ensembles d’éléments chauffants coïncident avec le circuit de distribution d’air correspondant et de sorte que le dispositif de protection thermique 22 se positionne directement en regard du bord formant la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air.
Dans un souci de clarté, on va décrire à présent le cheminement emprunté par le flux d’air au sein du circuit de distribution d’air 27 délimité par le boîtier HVAC 3. Le flux d’air, représenté par des flèches claires, entre dans le boîtier HVAC 3 par l’espace d’entrée 28 du flux d’air, unique. Il est conduit au travers du dispositif de chauffage électrique additionnel 2 selon l’invention, y entrant via les ouvertures 12 d’entrée de flux d’air ménagées sur la première face 10 du cadre 5. Ce flux d’air est plus particulièrement dirigé à travers le cadre, au contact des éléments chauffants 4 alimentés électriquement. Le flux d’air est ainsi chauffé et sort du cadre 5 via les ouvertures 13 de sortie de flux d’air ménagées sur la seconde face 11 du cadre 5. Ce flux d’air chaud, représenté par des flèches foncées, passe alors en aval du dispositif de chauffage électrique additionnel 2, toujours dans le circuit de distribution d’air 27. Ce flux d’air chauffé est distribué vers les différents compartiments 31, 32 grâce au cloisonnement du boîtier HVAC 3. Plus particulièrement, le flux d’air chaud est dirigé vers l’un ou l’autre des compartiments 31 de premier type en passant d’un côté ou de l’autre de la paroi de compartimentation 23. Le flux d’air emprunte alors l’un ou l’autre des espaces de sortie 29, 30 de flux d’air du boîtier HVAC 3, pour être distribué en des régions distinctes de l’habitacle, par exemple vers l’avant gauche ou droit, ou encore vers l’arrière de l’habitacle.
La figure 2 montre la paroi de compartimentation 23 de flux d’air et notamment sa zone proximale 34, et sa coopération avec le dispositif de protection thermique 22 agencé en travers du premier jeu 8 d’éléments chauffants 4. Le flux d’air traversant ledit dispositif de protection thermique 22 y est représenté selon les mêmes codes que précédemment, le flux d’air étant plus chaud à sa sortie qu’à son entrée grâce aux éléments chauffants 4 lui transmettant leur chaleur.
On comprend à la lecture de la figure 2 notamment que le dispositif de protection thermique 22 ne s’étend pas sur toute la dimension du bord formant la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air, mais uniquement dans la partie de cette zone proximale 34 en regard du premier jeu 8 d’éléments chauffants 4. La partie centrale 20 et la première partie latérale 16 du cadre 5, qui bordent le logement 18 recevant ce premier jeu 8 d’éléments chauffants 4, et sont traversées par un flux d’air non directement chauffé par les éléments chauffants 4, sont par exemple dépourvues de dispositif de protection thermique 22 bien que surplombées d’une partie de la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air.
Les figures 2 et 3 rendent visibles les différences évoquées précédemment entre le dispositif de protection thermique 22, essentiel dans le dispositif de chauffage électrique additionnel selon l’invention pour la protection des parois de compartimentation associées, et les nervures de rigidification 21. Contrairement au dispositif de protection thermique 22, les nervures de rigidification 21, bien que surplombant également le premier jeu 8 d’éléments chauffants 4 bordé par la première partie latérale 16 du cadre 5, ne sont pas disposées en regard de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale, ni proches de celle-ci. Plus encore, les dimensions de ces deux éléments structurels sont également distinctives : la nervure de rigidification 21 est plus fine que le dispositif de protection thermique 22, en ce sens qu’elles présentent une largeur inférieure à la moitié de la largeur du dispositif de protection thermique. Il convient de noter que seule une moitié du dispositif de protection thermique 22 est visible sur la figure 2, l’autre moitié, masquée par la paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale, étant figurée en transparence par des pointillés.
Un mode de réalisation particulier est illustré sur la figure 3, qui diffère de ce qui précède en ce que le dispositif de chauffage électrique additionnel 2, qui comporte toujours deux jeux 8, 9 d’éléments chauffants 4, ménagés dans des logements 18, 19 séparés d’une partie centrale 20, comporte ici deux dispositifs de protection thermique 22 ménagées sur la seconde face 11 du cadre, c’est-à-dire la face visible du cadre sur la figure 3. Le cadre comporte là encore des nervures de rigidification 21 formant croisillon disposées de part et d’autre de chacun des dispositifs de protection thermique 22.
Ainsi, le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 présenté en figure 3 dispose de deux dispositifs de protection thermique 22. Ils sont alignés sur le même axe, et perpendiculaires à l’axe d’allongement principal longitudinal X. L’axe sur lequel sont disposés ces dispositifs de protection thermique 22 coïncide avec une bande de recouvrement 38, signifiée en pointillés. Cette bande de recouvrement 38 matérialise la projection d’une zone proximale 34 en bord mince d’une paroi de compartimentation 23 de flux d’air de boîtier HVAC 3 avec laquelle le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 tel que présenté figure 3 est destiné à coopérer. Ainsi, ces deux dispositifs de protection thermique 22 visent à isoler une même paroi de compartimentation 23 de flux d’air, en deux zones proximales 24 distinctes, l’une surplombant le premier jeu 8 d’éléments chauffants 4, l’autre surplombant le deuxième jeu 9 d’éléments chauffants 4.
La coopération entre cette paroi de compartimentation 23 de flux d’air et le dispositif de chauffage électrique additionnel 2 présenté en figure 3 est illustrée plus particulièrement sur la figure 4. Dans l’exemple illustré, les éléments du cadre constitués de la première partie latérale, de la deuxième partie latérale et des deux faces externes des deux dispositifs de protection thermique 22 ne sont pas en saillie l’un par rapport à l’autre et s’alignent sur une même surface plane. La partie centrale 20 du cadre 5 est quant à elle en retrait par rapport à ce plan, formant un renfoncement dans la structure du cadre 5. La paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale présentée dans cet exemple de réalisation présente une zone proximale 34 sous forme de bord mince et droit en regard du cadre 5. L’ensemble est agencé dans le boîtier HVAC ici non représenté de manière à ce que ce bord mince de la paroi de compartimentation soit agencé au plus près des faces externes des deux dispositifs de protection thermique 22, et le cas échéant en appui contre ce faces externes en place de la bande de recouvrement 38, étant compris que la paroi de compartimentation ne peut être en appui contre les dispositifs de protection thermique que si la direction de montage du dispositif de chauffage électrique additionnel dans le boîtier HVAC le permet, c’est-à-dire si la direction d’insertion du dispositif dans le boîtier est perpendiculaire à la direction définie par le bord mince.
Les figures 5 à 9 présentent différents exemples de réalisations de l’invention, mettant en œuvre des formes distinctes de dispositifs de protection thermique 22, disposés selon différents agencements sur la seconde paroi du cadre 5 et avec ou sans mise en contact avec le bord mince de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale du boîtier HVAC 3. Bien entendu, les configurations présentées ne sont qu’un échantillon des possibilités de réalisation, et ne sont nullement limitatives.
Pour ces cinq figures, on a représenté schématiquement une partie de la première face 10 et de la seconde face 11 du cadre 5 du dispositif de chauffage électrique additionnel 2, et un logement 19 ménagé entre ces faces du cadre pour accueillir un élément chauffant PTC, comprenant une ailette 7 en tôle ondulée. Cette ailette 7 permet de réchauffer un flux d’air traversant représenté par les flèches. Conformément à ce qui précède, le flux d’air entre par une ouverture 12 d’entrée de flux d’air et ressort par une ouverture 13 de sortie de flux d’air, ménagée respectivement dans la première face 10 et la seconde face 11 du cadre 5. Un dispositif de protection thermique 22 est porté par la seconde face 11 du cadre 5, et s’intercale entre l’ailette 7 et une paroi de compartimentation 23 de flux d’air, la zone de cette paroi la plus proche du dispositif de protection thermique 22 étant constituée d’une zone proximale 34 en bord mince.
Ce dispositif de protection thermique 22 forme un parallélépipède disposant d’une face interne 24, tournée vers l’ailette 7, et d’une face externe 25 opposée à la première face 24, tournée vers la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale. L’épaisseur 43 de ce parallélépipède, c’est-à-dire la dimension d’une face à l’autre du dispositif de protection thermique, a une valeur ici équivalente à l’épaisseur de l’une ou l’autre paroi du cadre 5, toutes deux d’épaisseur similaire ; à titre d’exemple, le dispositif de protection thermique présente une épaisseur de 1.5 à 3 millimètres.
Le dispositif de protection thermique 22 se distingue notamment par sa largeur, c’est-à-dire sa dimension selon l’axe d’allongement principal longitudinal du logement. Plus particulièrement et tel que cela a déjà été décrit précédemment, la largeur 41 du dispositif de protection thermique peut présenter une valeur comprise entre 2 et 10 millimètres, c’est-à-dire une largeur suffisante pour faire obstacle à la chaleur dégagée par des éléments chauffants et donc protéger la zone proximale de la paroi de compartimentation de ce flux d’air chaud. Plus particulièrement, la largeur du dispositif de protection thermique peut être comprise entre 5 et 10 millimètres. Dans une façon alternative de dimensionner le dispositif de protection thermique 22 de sorte à ce qu’il réalise la protection de la zone proximale de la paroi de compartimentation de ce flux d’air chaud, on peut noter que la largeur 41 du dispositif de protection thermique est prévue avantageusement d’une valeur au moins quatre fois supérieure à la valeur de la largeur, selon une direction correspondante, de la bande de recouvrement 38, qui correspond à la largeur du bord mince formant la zone proximale de la paroi de compartimentation.
La figure 5 présente une vue en coupe d’un dispositif de chauffage électrique additionnel 2 selon un premier exemple de réalisation de l’invention. Le dispositif de protection thermique 22 est une pièce rapportée sur le cadre 5, disposée en saillie de la seconde face 11 du cadre 5 et donc déporté à distance du logement 19. Ce dispositif de protection thermique 22 coopère avec des aménagements structurels de la seconde face n du cadre 5 grâce à un élément d’encliquetage 39 disposé sur la face interne 24 du dispositif de protection thermique 22, pour y être maintenu. Le dispositif de protection thermique 22 est engagé, lors du montage, aux quatre coins de sa face interne 24 sur le cadre 5 en ces aménagements structurels, deux de ces aménagements structurels se trouvant disposés sur une partie latérale du cadre 5 et deux autres sur une partie centrale 20 du cadre 5. Dans cet exemple, la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation est située à proximité du dispositif de protection thermique 22, sans toutefois être à son contact.
La figure 6 présente une vue en coupe d’un dispositif de chauffage électrique additionnel 2 selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention. Le dispositif de protection thermique 22 est situé dans l’épaisseur du cadre 5, sans en être en saillie, de sorte que la seconde face 11 du cadre 5 et la face externe 25 du dispositif de protection thermique 22 forment un ensemble plan. Le dispositif de protection thermique 22 est dans cet exemple de réalisation issu de la matière formant le cadre, constituant avec lui une structure monobloc. Dans cet exemple, la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation est au contact direct du dispositif de protection thermique 22.
La figure 7 présente une vue en coupe d’un dispositif de chauffage électrique additionnel 2 selon un troisième exemple de réalisation de l’invention. Le dispositif de protection thermique 22 est une pièce bi-matière rapportée sur le cadre 5, disposée dans l’épaisseur de celui-ci. Comme dans ce qui précède, le dispositif de protection thermique est formé d’une matière thermorésistante, qui dans le cas présent résulte d’une composition bi matière alliant deux types de plastiques, ou d’une composition bi matière alliant de la fibre de verre et une matière plastique, plus particulièrement du plastique type PP (polypropylène), PBT (polytéréphtalate de butylène) ou PA66 (polyamide). Deux couches de matériaux séparées par une ligne de démarcation visible sur la figure sont ainsi réalisées, avec une couche de matériau présentant les meilleures propriétés thermorésistantes qui forme la face interne du dispositif de protection thermique exposé à l’élément chauffant, c’est-à-dire la face tournée vers le cadre et le dispositif de chauffage électrique additionnel. La surface formée entre la seconde face il du cadre 5 et la face externe 25 du dispositif de protection thermique 22 forment un ensemble globalement plan, à l’exception de la zone couverte par la bande de recouvrement 38, formant une rainure 40, au moins sur le dispositif de protection thermique 22, étant entendu que cette rainure peut être prolongé transversalement sur les parties centrale 20 et/ou latérales 16, 17 formant le cadre. Cette rainure 40 est de dimension et de formes complémentaires à celles de la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale qui s’y intègre, sans toutefois y prendre appui, pour laisser un jeu au montage notamment.
La figure 8 présente une vue en coupe d’un dispositif de chauffage électrique additionnel 2 selon un quatrième exemple de réalisation de l’invention. Le dispositif de protection thermique 22 et la seconde paroi du cadre 5 forment un ensemble monobloc mais le dispositif de protection thermique s’étend en saillie du cadre, déporté ci à distance du logement 19. Comme dans l’exemple précédent, le dispositif de protection thermique 22 est porteur d’une rainure 40, coopérant avec la zone proximale 34 de la paroi de compartimentation 23 de flux d’air proximale sans être au contact de celle-ci.
La figure 9 représente une vue en coupe d’un dispositif de chauffage électrique additionnel 2 selon un cinquième exemple de réalisation de l’invention. Le dispositif de protection thermique 22 et la seconde paroi du cadre 5 forment un ensemble monobloc. Le dispositif de protection thermique 22 est ici situé dans l’épaisseur du cadre 5, sans en être en saillie, de sorte que la seconde face 11 du cadre 5 et la face externe 25 du dispositif de protection thermique 22 forment un ensemble plan. De façon particulière dans cet exemple de réalisation, le dispositif de protection thermique 22 est ajouré de manière à présenter dans une enveloppe rectangulaire de largeur égale à ce qui a été précédemment décrit, c’est-à-dire comprise en 2 et 10 millimètres, une série de jours 42 séparant l’une de l’autre des parties pleines 44 formant obstacle à la diffusion de chaleur conformément aux précédents exemples de dispositif de protection thermique 22. Il peut être envisagé que ces jours 42 s’étendent sur l’ensemble de la longueur du dispositif de protection thermique 22 étant entendu que la pluralité de nervures ainsi formées par chacune des parties pleines forme le dispositif de protection thermique. Le dispositif de protection thermique ainsi formé par la proximité des parties pleines successives 44 est comme précédemment positionné en série en regard d’une paroi de compartimentation 23. Un tel dispositif de protection thermique 22 aura l’avantage de permettre le passage d’un flux d’air au travers dudit dispositif de protection thermique, tout en servant d’écran à la chaleur émanant des ailettes 7 de l’élément chauffant.
Il convient de noter que les cinq exemples de réalisation des figures 5 à 9 et les modes de réalisation précédemment décrits en référence notamment aux figures 1 à 4 ne sont pas limitatifs de l’invention et que des caractéristiques d’une réalisation pourraient être combinées avec des caractéristiques d’une autre réalisation, dès lors que le cadre d’un dispositif de chauffage électrique additionnel présente au moins un dispositif de protection thermique configuré pour assurer la protection thermique d’une paroi de compartimentation destinée à être disposée au plus proche du dispositif de chauffage électrique additionnel.
On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention propose un dispositif de chauffage électrique additionnel pour véhicule configuré pour gagner en compacité et améliorant l’efficacité du transfert thermique, par rapport aux modèles existants. Ce dispositif de chauffage électrique additionnel est destiné notamment à être intégré dans un appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour véhicule, pour former un ensemble de distribution de flux d’air aux dimensions optimisées du fait de de la proximité permise des éléments le constituant. L’efficacité de la circulation du flux d’air s’en voit augmentée par rapport aux ensembles de distribution de flux d’air de l’art antérieur n’intégrant pas de dispositif de protection thermique.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. En particulier, la forme du dispositif de chauffage électrique additionnel pour véhicule peut être modifiée sans nuire à l’invention, dans la mesure où dispositif de chauffage électrique additionnel pour véhicule, in fine, remplit les mêmes fonctionnalités que celles décrites dans ce document.

Claims

REVENDICATIONS
i. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) configuré pour chauffer un flux d’air circulant dans un boîtier d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation (3) de véhicule, le dispositif comprenant au moins un élément chauffant (4) logé dans un logement (18, 19) ménagé dans un cadre (5) selon un axe d’allongement principal longitudinal (X), le cadre (5) comprenant une première face (10) ajourée d’ouvertures (12) d’entrée de flux d’air, une seconde face (11) ajourée d’ouvertures (13) de sortie de flux d’air, caractérisé en ce que le cadre (5) comprend également au moins un dispositif de protection thermique (22) porté par la seconde face (11) du cadre (5) et agencé au travers d’au moins une des ouvertures (13) de sortie de flux d’air, ledit dispositif de protection thermique étant destiné à venir en regard d’une paroi du boîtier d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation (3), et caractérisé en ce que le dispositif de protection thermique (22) présente une largeur (41), selon une direction longitudinale sensiblement parallèle à l’axe d’allongement principal longitudinal (X) du logement, de valeur comprise entre 2 et 10 millimètres.
2. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de protection thermique (22) est médian au logement (18, 19) et s’étend selon un axe perpendiculaire à l’axe d’allongement principal longitudinal (X) du logement (18, 19) perpendiculaire à la circulation du flux d’air.
3. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre (5) comprend au moins un dispositif de protection thermique (22) et une nervure de rigidification (21), portée par la première ou la seconde face (11) du cadre (5), ladite nervure de rigidification présentant une largeur dont la valeur est inférieure à la valeur de la largeur (41) du dispositif de protection thermique (22).
4. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de protection thermique (22) comporte une rainure (40).
5. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de protection thermique (22) est constitué de matière thermorésistante à une température comprise entre 120°C et 170°C.
6. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de protection thermique (22) est une pièce rapportée lié à la seconde face (11) du cadre (5) par un élément d’encliquetage (39) disposé sur le dispositif de protection thermique (22) et destiné à coopérer avec la seconde face (11) du cadre (5).
7. Dispositif de chauffage électrique additionnel (2) selon les revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de protection thermique (22) est confondu avec le cadre (5) en une structure monobloc.
8. Ensemble de distribution (1) de flux d’air pour véhicule comprenant un dispositif de chauffage électrique additionnel (2) comprenant un cadre (5) disposant d’au moins un dispositif de protection thermique (22) et d’au moins une nervure de rigidification (21), et au moins un élément chauffant (4) logé dans un logement (18, 19) du cadre (5), ledit ensemble de distribution (1) comprenant également au moins une paroi de compartimentation (23) de flux d’air d’un boîtier d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation (3), la paroi de compartimentation (23) de flux d’air comportant une zone proximale (34) contiguë au dispositif de chauffage électrique additionnel, zone qui s’étend en regard d’une bande de recouvrement (38) du cadre (5), caractérisé en ce qu’au moins une partie de la bande de recouvrement (38) intercalée entre la zone proximale (34) et un élément chauffant (4) inclut un dispositif de protection thermique (22).
9. Ensemble de distribution (1) selon la revendication précédente, dans lequel une rainure (40) du cadre (5) est ménagée au niveau d’une partie ou de l’ensemble de la bande de recouvrement (38) du cadre (5).
10. Ensemble de distribution (1) de flux d’air pour véhicule selon les revendications 8 et 9, dans lequel le dispositif de protection thermique (22) a une largeur (41) quatre fois supérieure à une largeur de la bande de recouvrement (38).
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