FR3026171A1

FR3026171A1 - Dispositif de conditionnement thermique d'un fluide pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR3026171A1
Application number: FR1458958A
Authority: FR
Inventors: Laurent Tellier; Frederic Pierron; Jose Leborgne
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-03-25
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: FR3026171B1

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de conditionnement thermique (1) d'un fluide pour un véhicule, comprenant une entrée (7), une sortie (9) et au moins un module chauffant (3a, 3b) placé entre ladite entrée (7) et ladite sortie (9), chaque module (3a, 3b) comprenant une enceinte (13a, 13b) chauffante et un noyau central (11a, 11b) ménageant entre eux un espace de passage (15a, 15b) pour le fluide. La principale caractéristique d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, est que l'espace de passage (15a, 15b) est au moins partiellement occupée par une pièce (40a, 40b), dotée d'une pluralité de reliefs (41) aptes à créer des turbulences dans le fluide transitant dans ledit espace de passage (15a, 15b).

Description

Dispositif de conditionnement thermique d'un fluide pour véhicule automobile L'invention se rapporte à un dispositif de conditionnement thermique 5 d'un fluide pour véhicule automobile. Un tel dispositif est préférentiellement utilisé dans un appareil de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule, et plus particulièrement d'un véhicule automobile. Le principe d'un tel dispositif est de mettre en oeuvre au moins un 10 module chauffant comprenant une enceinte chauffante et un noyau, ledit noyau étant positionné à l'intérieur de l'enceinte de manière à créer un espace de passage avec ladite enceinte. Le noyau et l'enceinte sont de forme allongée, ledit espace comprenant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie alignées selon une direction longitudinale de ladite enceinte et dudit 15 noyau. Ce module chauffant est placé dans une boucle fermée de circulation de fluide, ladite circulation étant généralement assurée par une pompe électrique placée en amont dudit module chauffant. Le fluide pénètre ainsi dans le module par l'extrémité d'entrée de l'espace, puis est chauffé par l'enceinte lors de son passage dans ledit espace, avant d'être évacué par 20 l'extrémité de sortie de cet espace, en étant porté à une température élevée de l'ordre de 80°C à 100°C. Le fluide chauffé est alors utilisé pour assurer une fonction de chauffage et/ou de climatisation de l'habitacle du véhicule. Un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention permet de diminuer les pertes de charges au niveau du module chauffant, ainsi que les 25 risques d'encrassement dudit module par le fluide. L'invention a pour objet un dispositif de conditionnement thermique d'un fluide pour un véhicule, comprenant une entrée, une sortie et au moins un module chauffant placé entre ladite entrée et ladite sortie, chaque module chauffant comprenant une enceinte chauffante et un noyau central ménageant 30 entre eux un espace de passage pour le fluide. La principale caractéristique d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, est que l'espace de passage est au moins partiellement occupée par une pièce, dotée d'une pluralité de reliefs aptes à créer des turbulences dans le fluide transitant dans ledit espace. De cette manière, le fluide arrive par l'entrée du dispositif, puis transite par le module chauffant afin d'être chauffé par l'enceinte, puis ressort par la sortie dudit dispositif en étant plus chaud qu'a l'entrée. La présence de cette pièce, qui génère des turbulences dans le fluide, permet audit fluide d'être mis localement en mouvement dans ledit espace de passage, limitant ainsi les risques d'encrassement et les pertes de charge dans le module chauffant. De plus, en étant brassé par ladite pièce, le fluide est en mouvement et peut donc être chauffé de façon complète et homogène dans le module chauffant.

Préférentiellement, le fluide est un liquide. De façon avantageuse, ledit fluide est de l'eau à base de glycol, présentant une certaine viscosité. Un tel fluide est donc apte à créer de la perte de charge et à générer un encrassement au niveau dudit module chauffant. La pièce peut être, soit fixe dans le module chauffant, soit être animée d'un mouvement de va et vient au moyen d'une source motrice spécialement dédiée à la mise en mouvement de ladite pièce. Cette pièce apte à générer des turbulences dans le fluide, peut également constituer une extension, soit du noyau, soit de l'enceinte chauffante, et ainsi former avec l'un de ces deux éléments, une seule et même pièce. De façon préférentielle, cette pièce est rigide et présente une bonne tenue mécanique.

Elle peut être réalisée indifféremment en matière plastique ou en métal, mais ne doit pas contribuer à une augmentation significative de la masse du véhicule. Avantageusement, le noyau est réalisé en matière plastique et contribue à délimiter l'espace de passage du fluide dans le module chauffant, sans exercer de fonction particulière au niveau du chauffage du fluide.

L'enceinte chauffante peut, par exemple, être réalisée en inox sérigraphié. De façon avantageuse, la pièce est poreuse. Le fait que la pièce soit poreuse signifie qu'elle laisse facilement passer le fluide dans le module de chauffant, sans entraver sa progression dans l'espace de passage. L'objet de cette pièce n'est pas de ralentir le fluide lors de son passage dans le module chauffant. Avantageusement, la pièce est réalisée dans un matériau conducteur thermique. De cette manière, non seulement la pièce génère des turbulences dans le fluide pour éviter un encrassement et limiter les pertes de charge, mais contribue également à chauffer le fluide en étant elle-même chauffée par l'enceinte, par conduction thermique. Le fluide est donc chauffé de façon homogène et plus rapidement.

De façon préférentielle, la pièce est en métal. Préférentiellement, la pièce est en aluminium. L'aluminium est un matériau léger, possédant de bonnes propriétés de conduction thermique. De façon avantageuse, la pièce est au contact de l'enceinte. Ladite pièce peut par exemple, être collée ou soudée à l'enceinte. De cette manière, 10 si cette pièce est conductrice thermique, elle pourra elle-même monter en température par conduction thermique, et participer au chauffage du fluide. Avantageusement, l'enceinte et le noyau sont de forme cylindrique, la pièce occupant l'espace de passage de forme annulaire ménagé entre ladite enceinte et ledit noyau sur toute sa circonférence. De cette manière, la pièce 15 est assimilable à un cylindre creux. Selon un mode de réalisation préféré d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, la pièce est constituée d'une pluralité d'ailettes s'étendant sur toute la longueur de ladite pièce. De façon avantageuse, les ailettes sont disposées de façon radiale 20 dans l'espace de passage. De cette manière, la section transversale de ladite pièce, a un profil sinusoïdal. Préférentiellement, chaque ailette est dotée d'une pluralité de fentes. Ces fentes permettent le passage du fluide, tout en contribuant à la production de turbulences supplémentaires. 25 Selon un autre mode de réalisation préféré d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, la pièce est une plaque emboutie. De façon avantageuse, la pièce est insérée dans l'espace de passage par pression mécanique. Par exemple, la pièce peut être montée à force 30 autour du noyau.

Avantageusement, la pièce est collée sur la surface interne de l'enceinte. De façon préférentielle, un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, comprend deux enceintes parallèles.

L'invention a pour deuxième objet un appareil de chauffage et/ou de climatisation dont la principale caractéristique est qu'il comprend un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention. Un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, présente l'avantage de remplir des fonctions supplémentaires pour éviter un encrassement et limiter les pertes de charge au niveau d'un module chauffant, tout en demeurant d'un encombrement constant par rapport aux dispositifs existants. Il a de plus l'avantage de pouvoir être modulable, car la géométrie et les dimensions de la pièce apte à créer des turbulences dans le fluide peuvent être ajustées en fonction des besoins.

On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, en se référant aux figures 1 à 2B. - La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, - La figure 2A est une vue simplifiée d'un module chauffant d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, - La figure 2B est une vue simplifiée d'un module chauffant d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention. La figure 1 représente un dispositif de conditionnement thermique 1 d'un fluide, tel qu'un dispositif de chauffage électrique de fluide pour un véhicule automobile électrique ou hybride. Un tel dispositif de conditionnement thermique peut être utilisé pour des fonctions de chauffage ou de climatisation d'un habitacle de véhicule.

En se référant à la figure 1, un dispositif de conditionnement thermique 1 selon l'invention, comprend un premier module chauffant 3a, un deuxième module chauffant 3b, une entrée de fluide 7, et une sortie de fluide 9, lesdits deux modules chauffants 3a, 3b étant insérés entre ladite entrée 7 et ladite sortie 9. Les modules chauffants 3a, 3b sont identiques et sont disposés côte à côte, de façon sensiblement parallèle. La disposition côte à côte permet de réduire l'encombrement du dispositif de chauffage 1 dans le sens longitudinal. Cet agencement présente une faible inertie de conditionnement thermique et une faible perte de charge. La circulation du fluide dans les deux modules chauffants 3a, 3b, s'effectue de façon parallèle et selon une direction commune, comme l'indiquent les flèches apparaissant dans le dispositif 1. Cet agencement est intéressant car les deux modules chauffants 3a et 3b sont indépendants en termes de circulation de fluide, et, en cas par exemple de défaillance de l'un des modules chauffants 3a ou 3b, les performances de l'autre module chauffant 3a, 3b ne sont pas affectées. Selon d'autres modes de réalisation, le dispositif de conditionnement thermique 1 selon l'invention, peut comprendre un unique module chauffant 3a ou une pluralité de modules chauffants. Chaque module chauffant 3a, 3b comprend un noyau 11a, 11b et une enceinte 13a, 13b chauffante entourant ledit noyau 11a, 11b. Le noyau 11a, 11b et l'enceinte 13a, 13b sont de forme cylindrique. Le noyau 11a, 11b est placé en position centrale à l'intérieur de l'enceinte 13a, 13b, de manière à définir avec ladite enceinte 13a, 13b un espace de passage 15a, 15b, de forme annulaire, permettant au fluide de circuler dans le module chauffant 3a, 3b. Le noyau 11a, 11b et l'enceinte 13a, 13b s'étendent selon un axe longitudinal A, et l'épaisseur de l'espace de passage 15a, 15b dans chaque module chauffant 3a, 3b est constante le long de cet axe d'extension A. Les noyaux sont réalisés par exemple en plastique, préférentiellement en polysulfure de phénylène (PPS). Toutefois, d'autres matériaux peuvent être 30 utilisés, par exemple, l'aluminium. Les enceintes 13a, 13b sont des tubes, par exemple en inox, sérigraphiés, aptes à chauffer le fluide traversant chaque module chauffant 3a, 3b via l'espace de passage 15a, 15b. Le fluide est constitué d'eau à base de glycol, et présente donc une certaine viscosité. Les noyaux 11a ou 11b présentent respectivement deux extrémités longitudinalement opposées : une première extrémité agencée du côté de 5 l'entrée 7 de fluide et une deuxième extrémité opposée agencée du côté de la sortie 9 de fluide. L'admission du fluide dans le dispositif 1 s'effectue par l'entrée de fluide 7, et son évacuation s'effectue par la sortie 9. L'entrée de fluide 7 comprend un boîtier 35 d'entrée de fluide, qui est fixé à un bloc unitaire 27 recevant les deux noyaux 11a et 11b et les deux enceintes 13a, 10 13b. Un ou plusieurs moyens d'étanchéité 36 peuvent être disposés entre le boîtier 35 d'entrée de fluide et ledit bloc 27. Selon un mode de réalisation particulier, le noyau 11a, 11b possède une embase 23, et est fixé au boitier d'entrée de fluide 35 au niveau de ladite embase 23. Un ou plusieurs moyens d'étanchéité 37 sont intercalés entre 15 l'embase 23 du noyau 11a, 11b et le boîtier d'entrée de fluide 35. Une tubulure d'entrée 38 de fluide est implantée dans le boîtier d'entrée 35 de fluide. La tubulure d'entrée 38 est unique pour alimenter en fluide le ou la pluralité de modules chauffants 3a, 3b. La tubulure d'entrée 38 est agencée en 20 saillie par rapport au boîtier d'entrée de fluide 35. La tubulure d'entrée 38 s'étend radialement par rapport à l'axe longitudinal A du ou des modules chauffants 3a, 3b. Le boîtier d'entrée de fluide 35 présente un canal d'entrée de fluide 39 en communication fluidique avec la tubulure d'entrée 38 et avec les espaces 25 de passage 15a et 15b du ou des modules chauffants 3a et 3b. Ceci permet la circulation du fluide depuis la tubulure d'entrée 38 vers lesdits espaces de passage 15a et 15b. Le dispositif de conditionnement thermique 1 comprend en outre un couvercle 42 fixé au boîtier d'entrée de fluide 35. 30 Une tubulure de sortie 43, qui est en communication fluidique avec les espaces de passage 15a et 15b du ou des modules chauffants 3a, 3b, matérialise la sortie 9 du fluide au niveau du dispositif 1, et permet l'évacuation dudit fluide. Cette tubulure de sortie 43 est agencée de façon sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal A des modules chauffants 3a, 3b. Les tubulures d'entrée 38 et de sortie 43 sont agencées sur deux côtés opposés du dispositif 1. Ainsi, le fluide pénétrant par la tubulure d'entrée 38, circule d'abord 5 dans le canal d'entrée 39 du boîtier d'entrée 35, puis dans les espaces de passage 15a, 15b du ou des modules chauffants 3a et 3b où il est chauffé par les enceintes 13a, 13b, avant d'être évacué par la tubulure de sortie 43. En se référant aux figures 2A et 2B, dans un dispositif de conditionnement thermique selon l'invention, l'espace de passage 15a, 15b, 10 par exemple de forme annulaire, entre le noyau 11a, 11b et l'enceinte 13a, 13b qui l'entoure, est au moins partiellement occupée par une pièce 40a, 40b solide et poreuse, apte à créer des turbulences dans le fluide. La génération de turbulences au sein du fluide, permet audit fluide d'être localement en mouvement, permettant ainsi de limiter les pertes de charges et les risques 15 d'encrassement des espaces de passage 15a, 15b des modules chauffants 3a, 3b. La principale caractéristique de cette pièce 40a, 40b est qu'elle possède une pluralité de reliefs, dont la géométrie permet de créer des turbulences locales au sein du fluide en circulation dans l'espace de passage 15a, 15b. Selon un mode de réalisation particulier, cette pièce 40a, 40b peut occuper 20 l'espace de passage entre le noyau et l'enceinte sur tout ou partie de la hauteur de l'enceinte et / ou du noyau. De plus, pour assurer un chauffage efficace et rapide du fluide, la pièce rapportée 40a, 40b est par exemple en aluminium, qui est un matériau léger et possédant de bonnes aptitudes à la conduction thermique. Le fait que cette 25 pièce 15a, 15b soit poreuse signifie qu'elle est ajourée, pour laisser passer le fluide, sans entraver sa progression dans le module chauffant 3a, 3b pour atteindre la sortie 9 du dispositif. Cette pièce 40a, 40b s'étend sur toute la longueur de l'enceinte 13a, 13b ainsi que sur toute la circonférence de l'espace de passage 15a, 15b. Autrement dit, ladite pièce 40a, 40b a la forme d'un 30 cylindre creux et fermé. Préférentiellement, cette pièce 40a, 40b est en contact avec l'enceinte 13a, 13b chauffante, de manière à être elle-même chauffée par conduction thermique, afin de pouvoir chauffer efficacement et rapidement le fluide. Une telle pièce 40a, 40b peut par exemple être collée ou soudée à la surface interne de l'enceinte 13a, 13b pour accroitre les conditions de contact avec ladite enceinte 13a, 13b. Selon une autre variante de montage, elle peut également être insérée à force autour du noyau 11a, 11b.

En se référant à la figure 2A, selon un premier mode de réalisation préféré d'un dispositif 1 de conditionnement thermique selon l'invention, la pièce 40a apte à créer des turbulences dans le fluide est une plaque emboutie, possédant une pluralité de motifs ajourés, présentant chacun des angles pour faciliter la création desdites turbulences.

En se référant à la figure 2B, selon un deuxième mode de réalisation préféré d'un dispositif 1 de conditionnement thermique selon l'invention, la pièce 40b est une feuille ondulée, présentant sur toute sa circonférence, une succession d'ailettes 41 apte à créer des turbulences dans le fluide. Autrement dit, la section transversale de ladite pièce 40b, a un profil sinusoïdal resserré. Les ailettes 41 s'étendent sur toute la longueur de la pièce 40b, et sont disposées radialement au sein de chaque espace de passage 15a, 15b. Chaque ailette 41 peut également être dotée d'une multiplicité de fentes, pour permettre le passage du fluide tout en augmentant les sièges potentiels de turbulence.

En récapitulant, la présence d'une pièce 40a, 40b en aluminium au sein des espaces de passage 15a, 15b permet de limiter les pertes de charge, de diminuer les risques d'encrassement et de chauffer en même temps le fluide. Ainsi, grâce aux avantages procurés par cette pièce ajoutée 40a, 40b, il devient possible d'augmenter la taille des espaces de passage 15a, 15b, cette augmentation contribuant à limiter encore plus les pertes de charge au sein d'un module chauffant 3a, 3b, et à diminuer davantage encore les risques d'encrassement.30

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de conditionnement thermique (1) d'un fluide pour un véhicule, comprenant une entrée (7), une sortie (9) et au moins un module chauffant (3a, 3b) placé entre ladite entrée (7) et ladite sortie (9), chaque module (3a, 3b) comprenant une enceinte (13a, 13b) chauffante et un noyau central (11a, 11b) ménageant entre eux un espace de passage (15a, 15b) pour le fluide, caractérisé en ce que l'espace de passage (15a, 15b) est au moins partiellement occupée par une pièce (40a, 40b), dotée d'une pluralité de reliefs (41) aptes à créer des turbulences dans le fluide transitant dans ledit espace de passage (15a, 15b).
2. Dispositif de conditionnement thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est poreuse.
3. Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est réalisée dans un matériau conducteur thermique.
4. Dispositif de conditionnement thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est en métal.
5. Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est en aluminium.
6. Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est au contact de l'enceinte (13a, 13b).
7. Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte (13a, 13b) et le noyau (11a, 11b) sont de forme cylindrique, et en ce que la pièce (40a, 40b) occupe l'espace de passage de forme annulaire (15a, 15b) ménagé entre ladite enceinte (13a, 13b) et ledit noyau (11a, 11b) sur toute sa circonférence.
8. Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce (40b) est constituée d'une pluralité d'ailettes (41) s'étendant sur toute la longueur de ladite pièce (40b).
9. Dispositif de conditionnement thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes (41) sont disposées de façon radiale dans l'espace de passage (15a, 15b).
10.Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que chaque ailette (41) est dotée d'une pluralité de fentes.
11.Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce (40a) est une plaque emboutie.
12.Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est insérée dans l'espace de passage (15a, 15b) de passage par pression mécanique.
13.Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce (40a, 40b) est collée sur la surface interne de l'enceinte (13a, 13b).
14.Dispositif de conditionnement thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend deux enceintes (13a, 13b) parallèles.
15.Appareil de chauffage et/ou de climatisation caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de conditionnement thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.