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FR2492326A1 - Dispositif pour chauffer un habitacle a partir d'un moteur a refroidissement a air, notamment sur un vehicule automobile - Google Patents

Dispositif pour chauffer un habitacle a partir d'un moteur a refroidissement a air, notamment sur un vehicule automobile Download PDF

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Abstract

DISPOSITIF POUR LE CHAUFFAGE D'UN HABITACLE 15 A PARTIR D'UN MOTEUR 3 A REFROIDISSEMENT A AIR 5 ET D'UN RADIATEUR DE CHAUFFAGE 12 PLACE A PROXIMITE IMMEDIATE DE CET HABITACLE 15 ET CONNECTE AVEC LUI, CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN TUBE A CHALEUR 10 RELIE D'UNE PART, AUDIT RADIATEUR DE CHAUFFAGE 12 ET, D'AUTRE PART, A UNE SOURCE DE CHALEUR 7 ISSUE DU MOTEUR 3. APPLICATION: CHAUFFAGE DE VOITURES.

Description

DISPOSITIF POUR CHAUFFER UN HABITACLE A PARTIR D'UN MOTEUR
A REFROIDISSEMENT A AIR, NOTAMMENT SUR UN MEHICULE AUTOMOBILE
L'invention concerne un nouveau dispositif pour le chauffage d'un habitacle à partir. d'un moteur à refroidissement par air, notamment sur un véhicule automobile.
Les véhicules à refroidissement à air sont bien connus.
I1 n'y a donc pas lieu de les décrire ici en détail. Comme on le sait, sur un véhicule, on utilise généralement le système de refroidissement du moteur pour chauffer l'habitacle. En pratique, le chauffage de l'habitacle ne pose guère de problème sur les véhicules à refroidissement par eau.
En revanche, tel n'est pas le cas avec les véhicules à refroidissement par air. Dans ce cas, l'air froid pris à l'extérieur, pulsé par le ventilateur, vient lècher les ailettes des cylindres pour refroidir ces derniers et ainsi s'échauffer, puis cet air chaud est ensuite canalisé pour être amené à l'habitacle. En pratique, cette solution ne donne guère satisfaction d'une part, au ralenti et à vitesse élevée et, d'autre part, car elle est bruyante et polluante.
De la sorte, sur ces véhicules, les constructeurs ont été parfois amenés à prévoir un chauffage annexe indépendant, qui de ce fait est donc coûteux, consomme directement et indirectement de l'énergie.
Bref, bien qu'il soit connu depuis fort longtemps de chauffer un habitacle quelconque, notamment d'un véhicule, à partir d'un système de refroidissement d'un moteur, cette solution bien que très largement répandue, notamment pour des raisons d'économie, n'a jamais été satisfaisante dans le cas des moteurs à refroidissement par air.
L'invention pallie ces inconvénients. Elle concerne un nouveau système de chauffage de l'habitacle qui soit à la fois efficace, peu onéreux, facile d'entretien, silencieux et ne consommant pas d'Bnergie.
On connait depuis fort longtemps également des dispositifs dénommés tubes à chaleur", "caleoduc" ou "caloduc" qui servent à chauffer ou refroidir des organes par transfert de chaleur. Ces dispositifs qui généralement se présentent sous la forme d'un long crayon, se composent essentiellement d'un tube en un matériau conducteur tel que du cuivre, de l'aluminium, du nickel ou de l'acier inox, bouché à une de ses extrémités par une pastille, généralement brassée, l'intérieur de ce tube étant maintenu sous vide et contenant de l'eau ou un gaz caloporteur approprié. A ce jour, on utilise essentiellement ces tubes pour le chauffage des moules de fonderie, pour l'injection des matières plastiques ou pour le refroidissement des moteurs ou transformateurs électriques.
Selon l'invention, le dispositif de chauffage d'un habitacle à partir d'un moteur à refroidissement à air et d'un radiateur placé à proximité immédiate ou dans cet habitacle et en connection avec lui, se caractérise en ce qu'il comporte un tube à chaleur relié direc bent d'une part audit radiateur de chauffage et, d'autre part, à une source de chaleur issue dudit moteur.
Dans une première variante préférée où le moteur est un moteur du type à explosion, cette source de chaleur issue du moteur est constituée par la tubulure meme d'échappement.
Dans une autre forme de réalisation éventuelle où le moteur est électrique, la source de chaleur est constituée par le moteur lui-même autour duquel on enroule alors le tube à chaleur.
Avantageusement
- l'extrémité du tube à chaleur entoure une portion appréciable de la tubulure d'échappeent juste en amont du pot d'échapçent
- cette extrémité du tube à chaleur est légèrement aplatie de manière à mieux épouser la forme de cette tubulure également aplatie et on maintient ltensedble dans une enceinte calorifugée
- de manière connue, le radiateur de chauffage est du type à ailettes et est associé à un ventilateur destiné à propulser l'air chaud dans l'habitacle
- lorsque l'on désire couper ou réduire le chauffage, un volet mobile ferme l'entrée de l'habitacle disposé au voisinage du radiateur de chauffage et envoie l'air chaud transporté dans un autre endroit, par exemple hors du véhicule ;;
- pour couper le circuit de chauffage, le tube à chaleur présente une vanne étanche
- si l'habitacle est important, on peut avoir plusieurs tubes à chaleur connectés à la tubulure d'échappement et reliés chacun à un radiateur différent de chauffage disposé soit à l'avant, soit à l'arrière de l'habitacle.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation en perspective du système de chauffage conforme à l'invention adapté à une voiture dont le moteur à explosion est refroidi à 1 'air.
La figure 2 est une représentation schématique sommaire de la figure 1.
La figure 3 montre une coupe selon I-I' de l'attache de l'extrémité du tube à chaleur sur la tubulure d'échappement.
La figure 4 est une vue détaillée du système d'ouverture et de fermeture des volets de chauffage de l'habitacle.
La figure 5 montre un exemple de réalisation d'une vanne étanche disposée le long du tube à chaleur.
La figure 6 représente un exemple d'adaptation à un véhicule à moteur électrique: la figure 7 représente une autre variante (siège).
En se référant aux figures 1 et 2, la référence 1 désigne l'ensemble moteur à explosion à refroidissement par air, qui se compose notamment d'une tubulure d'admission 2, d'un bloc moteur 3 avec ses cylindres 4 à refroidissement par air et autour desquels sont disposées les ailettes 5 de refroidissement ou ventilation ; 6 désigne la pipe d'échappement par où, comme on le sait, s'échappent les gaz brumés~, donc très chauds, reliée à une tubulure d'échappement 7, par exemple en acier, qui est à son tour reliée au pot d'échappement 8.
L'extrémité 9 d'un tube à chaleur 10, par exemple en cuivre de diamètre 15/16 mm (tube sous vide ; fluide gazeux caloporteur) entoure sur environ 40 cm cette tubulure 7. L'autre extrémité 11 de ce tube à chaleur 10 est reliée à un radiateur de chauffage 12 associé à un ventilateur 13, disposé juste en face d'un volet mobile 14 débouchant sur l'habitacle 15 de la voiture.
16 désigne une vanne étanche placée sur le tube lO,desti- née à couper le transfert de chaleur vers le radiateur 12,notamment en été. Ce radiateur de chauffage 12 est avantageusement du type à ailettes.utilisé par les frigoristes, en fines plaques d'aluminium ondulées collées sur l'extrémité 11. L'extrémité 11 est située à un niveau nettement plus élevé que l'extrémité 9.
17 désigne le ventilateur du moteur 3 qui propulse l'air froid puisé dehors sur le cylindre 4 du moteur 3 pour le refroidir.
Pour faciliter l'échange thermique entre le tube à chaleur 10 et la tubulure i, on peut aplatir légèrement celle-ci sur une longueur appropriée correspondante et on met ensuite les faces aplaties en contact. On enferme alors l'ensemble dans une enceinte calorifuge formée de deux demi-coquilles 20 et 21, par exemple en fonte,serrées par des vis 23 et 24.
Lorsqu'on désire chauffer l'habitacle 15, il suffit d'ouvrir le ou les volets mobiles 14. On peut également améliorer la ventilation de l'air chaud issu de 12 dans l'habitacle 15 grâce à un ventilateur 13.
Lorsqu'on désire arrêter momentanément le chauffage, il suffit alors de fermer le ou les volets 14 dans le sens indiqué par la flèche. Ce volet 14 en se fermant dirige l'air chaud issu du radiateur 12 non plus dans l'habitacle 15, mais en dehors du véhicule.
En revanche, lorsqu'on désire arrêter le circuit de chauffage, par exemple en été, on bouche le tube à chaleur 10 par une vanne 16 qui interrompt le transfert de la chaleur de 9 à 11. Cette vanne 16 travaillant sur un circuit placé sous vide doit donc être étanche. Une autre solution représentée à la figure 4 consiste, en un endroit prédéterminé 30, à élargir le tube 10. On loge ensuite dans ce renflement 30 une bille d'acier 31 dont le diamètre est supérieur à celui du tube 10, mais inférieur au diamètre interne du renflement 30 et dont la courbure correspond sensiblement aux courbures des raccords entre le renflement 30 et le tube 10. Un aimant 32 ou similaire peut coulisser le long du renflement 30 pour amener la bille soit à obturer le tube 10 (position été), soit à être positionnée au milieu du renflement 30 pour laisser passer la maximum de fluide caloporteur.
Comme déjà dit, la figure 6 représente une adaptation de l'invention à un véhicule à moteur électrique. Ici, le tube à chaleur 30 est enroulé autour du stator 31 du moteur 32 de propulsion et l'autre extrémité 33 de ce tube est reliée au radiateur de chauffage 34, correspondant à 12,placé à proximité immédiate de l'habitacle à chauffer.
La figure 7 montre comme déjà dit une variante dans laquelle le radiateur de chauffage est situé dans l'habitacle même à chauffer. Ici,le tube à chaleur 10 relié à la source de - chaleur (tubulure d'échappement 17) issue du moteur 3 est relié par son extrémité opposée à un flexible souple 40 situé à la base d'un siège 41, de manière à permettre le déplacement longitudinal et l'inclinaison de de siège 41. Le dossier de ce siège 41 comporte deux plaques d'aluminium soudées entre elles et entre lesquelles est menagé un canal 43 où circule un fluide calorifique (fréon ou autre). Le flexible souple 40 est relié à l'entrée de ce circuit 42 formé par ce canal. La chaleur issue de la tubulure chauffe donc le circuit 42, donc le ses ge lui-même.Cela améliore la sécurité et le confort, car comme on le pense actuellement, il est préférable de chauffer le siège lui-même plutôt que l'enceinte de l'habitacle où respirent les passagers.
Dans d'autres variantes non représentées, le radiateur de chauffage peut être placé dans l'habitacle lui-même, par exemple
- dans le tableau de bord,
- dans le plafond, ce qui présente l'avantage d'être si
tuée dans la partie haute inoccupée,
- dans le panneau latéral fixe arrière.
I1 importe que l'extrémité 9 du tube à chaleur 10 connectée à la prise de chaleur soit située, par rapport à l'horizontal et au mouvement du véhicule, à un niveau inférieur à celui de l'extrémité 11 opposée connectée au radiateur de chauffage 12, afin d'éviter le désamorçage du tube 5.
Dans certains cas, le système à vanne 16 présente des inconvénients du fait que la dissipation des calories issues du moteur n'est plus assurée par le radiateur 12.
Pour pallier cet inconvénient, lorsque l'on désire débrancher le chauffage, on éloigne, par un dispositif approprié, l'extrémité 9 du tube à chaleur 10 de la source de chaleur,par exemple de la tubulure d'échappement 6.
En variante, dans ce cas, juste en amont-du radiateur 12, on peut placer une source de froid, par exemple un module à effet PELTIER relié à la batterie. Ainsi, on peut refroidir l'habitacle.
Le dispositif de chauffage selon l'invention présente de nombreux avantages.
On peut citer
- la légèreté,
- la facilité de construction et de mise en-place,
- le fait que le système soit permanent, ne nécessite pas d'entretien et soit à l'abri du gel,
- son efficacité, donc une meilleure transmission de la chaleur,
- son prix modique,
- l'absence du bruit et de vibration, si ce n'est ceux provoqués par le ventilateur 13 qui est de faible puissance,
- l'absence de consommation d'énergie et même récupération de celle-ci,
- l'absence de pollution,
- la possibilité de chauffer économiquement des voitures électriques, ce que l'on ne savait pas faire jusqu'alors.
Dans la demande de brevet français publiée sous le ne 2 433 166 (79.20158), on a décrit un système de transfert de chaleur, basé sur le tube à chaleur, appliqué à l'automobiliste et dans lequel lesdits tubes sont disposés à l'intérieur des portes du véhicule. Ici, on alimente un échangeur thermique intermédiaire à partir de l'eau de refroidissement du moteur, qui à son tour chauffe des tubes montés pivotants qui plongent dans cet échangeur. Ce système est très complexe à réaliser (soudures, etc...). En outre, si la porte est faussée, le chauffage est interrompu. Enfin, ce système, sauf à rajouter un échangeur thermique intermédiaire à eau, n'est pas adaptable au chauffage des véhicules à refroidissement par air.
On ne pouvait pas prévoir que la simple application d'un moyen connu depuis fort longtemps, à savoir les tubes à chaleur, disposés d'une façon particulière et précise, à savoir le long de la tubulure d'échappement et non au voisinage des ailettes de refroidissement du moteur comme pour les autres solutions de chauffage ou autour du stator du moteur électrique, permettrait de régler avec succès le problème du chauffage des voitures à refroidissement par air qui se posait depuis fort longtemps et que l'on ne savait pas résoudre efficacement.
De la sorte, on peut utiliser ce dispositif avec succès pour le chauffage des habitacles à partir d'un moteur à refroidissement par air, tels que notamment
- celui des véhicules automobiles, des tracteurs, des camions, des autobus à essence ou à fuel-oil,
- des bâteaux,
- le chauffage des caravanes a partir des calories du groupe électrogène qui sont perdues.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1/ Dispositif pour le chauffage d'un habitacle (15) à partir d'un moteur (3) à refroidissement à air (5) et d'un radiateur de chauffage (12) placé à proximite immédiate ou dans cet habitacle (15) et connecté avec lui, caractérisé en ce qu'il comporte un tube à chaleur (10) relié directement d'une part, audit radiateur de chauffage (12) et, d'autre part, à une source de chaleur (7) issue du moteur (3).
2/ Dispositif de chauffage selon revendication 1, dans lequel le moteur (3) est du type à explosion, caractérisé en ce que la source de chaleur issue du moteur (3) est constituée par la tubulure d'échappement (7).
3/ Dispositif de chauffage selon revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité (9) du tube à chaleur (10) entoure une portion appréciable de la tubulure d'échappement (7) juste en amont du pot d'échappement (8).
4/ Dispositif de chauffage selon revendication 3, caractérisé en ce que les faces en regard (20) et (21) de la tubulure d'échappement (7) et du tube à chaleur (10) sont aplaties et en ce que la portion commune entre la tubulure (7) et le tube à chaleur (9) est enfermée dans une enceinte (23-24) calorifuge.
5/ Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un volet mobile (14) destiné à ouvrir l'habitacle (15), disposé en regard du radiateur de chauffage (12).
6/ Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube à chaleur (10) présente une vanne étanche (16).
7/ Dispositif-de chauffage selon revendication 6, caractérisé en ce que la vanne étanche (16) est formée par un renflement (30) du tube à chaleur (10) dans lequel est disposée une bille (31) qui, à la demande, sous l'effet du déplacement d'un aimant (32), vient obturer l'orifice du tube (10).
8/ Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le radiateur de chauffage (12) est formé par un circuit (42) du canal (43) où circule un fluide calorifique, disposé dans le dossier du siège 41.
9/ Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une source produisant du froid, telle qu'un module à effet PELTIER, disposé juste en amont de l'extrémité (11) du tube à chaleur (5) reliée au radiateur (12).
10/ Dispositif de chauffage selon revendication 1, dans lequel le moteur (3) est un moteur électrique (32), caractérisé en ce que le tube à chaleur (10) est enroulé autour de ce moteur (32).
11/ Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'extrémité (9) du tube à chaleur (5) reliée à la source de chaleur (7-32) du moteur (3-32) est située, par rapport à l'horizontal et au mouvement du véhicule, à un niveau inférieur à celui de l'extrémité (11-40) de ce tube (5) reliée au radiateur (12).
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