Titre de l'invention : Module multifonction fluidique, notamment pour un véhicule

[1] La présente invention concerne un module multifonction fluidique, notamment pour un véhicule. Le véhicule peut être de type terrestre, maritime ou aérien. Le module multifonction fluidique est notamment destiné à être utilisé dans un système de refroidissement, ou plus généralement de gestion thermique, comprenant notamment une pompe à chaleur.

[2] Un enjeu majeur actuel pour les véhicules est la réduction de l’encombrement des différents équipements.

[3] L’invention propose d’atteindre l’objectif de réduire l’encombrement d’un système de gestion thermique.

[4] L’invention propose ainsi un module multifonction fluidique, notamment pour un véhicule, ce module comportant au moins deux composants assemblables l’un avec l’autre, chaque composant comprenant un corps structurel pourvu d’au moins un canal pour l’écoulement d’un fluide caloporteur et débouchant sur une bouche de connexion fluidique formant une entrée ou une sortie de fluide, chaque composant comprenant des première et deuxième parois latérales de jonction sur chacune desquelles est formée une bouche de connexion, le premier des composants étant assemblable avec le deuxième des composants, au choix, sur la première ou deuxième parois latérales de jonction de ce premier composant.

[5] On entend par « corps structurel » un corps capable de servir de support mécanique, par exemple capable de porter des éléments qui doivent être montés dessus et/ou de permettre un assemblage mécanique entre différents corps structurels au sein du module sans nécessiter de support additionnel distinct. Les corps structurels définissent ainsi des briques d’une ossature structurelle du module. [6] L’invention permet d’obtenir plusieurs avantages.

[7] Tout d’abord, les composants peuvent, le cas échéant, remplir chacun plusieurs rôles, à savoir au moins un rôle structurel et un rôle fonctionnel, ce qui permet d’avoir un module compact avec un nombre de pièces pouvant être limité.

[8] La forme et la disposition des composants sont choisies pour tenir dans un volume souhaité. Il est possible d’ajuster le nombre de composants et leurs dispositions relatives pour créer un circuit de fluide caloporteur souhaité.

[9] Les composants peuvent être vus comme des briques pouvant être standardisées, qui sont assemblées en fonction des besoins.

[10] L’invention permet notamment de ne pas avoir recours à des tubulures/tuyaux additionnels pour connecter fluidiquement différents composants entre eux. Ces connexions fluidiques sont réalisées directement par les parois latérales de jonction.

[11 ] L’assemblage des différents composants entre eux peut être simplifié du fait qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser des tubulures/tuyaux.

[12] De plus, il est possible, comme on va le voir plus bas, d’utiliser le corps structurel comme élément constitutif d’une vanne ou d’une pompe par exemple. Ceci permet d’aboutir à une grande compacité du module.

[13] Selon l’un des aspects de l’invention, les première et deuxième parois latérales de jonction sont planes.

[14] Selon l’un des aspects de l’invention, les première et deuxième parois latérales de jonction sont formées sur une tranche du corps structurel correspondant.

[15] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel présente un pourtour sensiblement en parallélogramme, notamment ce pourtour étant rectangulaire.

[16] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel présente une forme de parallélépipède, notamment de pavé.

[17] Selon l’un des aspects de l’invention, ce pavé présente deux faces principales parallèles et une tranche reliant ces deux faces principales. [18] Selon l’un des aspects de l’invention, les parois latérales de jonctions sont formées sur cette tranche du pavé.

[19] Selon l’un des aspects de l’invention, les parois latérales de jonction sont parallèles entre elles.

[20] Selon l’un des aspects de l’invention, les parois latérales de jonction sont chacune sur un grand côté du corps structurel correspondant. En variante, les parois latérales de jonction sont chacune sur un petit côté du corps structurel correspondant.

[21] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel comporte deux parois latérales de jonction qui sont adjacentes entre elles, notamment formant un angle droit entre elles.

[22] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel comporte trois parois latérales de jonction qui sont adjacentes entre elles, étant notamment sur trois côtés du corps structurel en forme de rectangle.

[23] Selon l’un des aspects de l’invention, chaque paroi latérale de jonction comprend une bouche de connexion fluidique. Dans le cas de trois parois latérales de jonction, le composant comprend au moins trois bouches de connexion fluidique, chacune sur un côté du corps structurel.

[24] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel comporte quatre parois latérales de jonction qui sont adjacentes entre elles, étant notamment sur quatre côtés du corps structurel en forme de rectangle.

[25] Selon l’un des aspects de l’invention, dans le cas de quatre parois latérales de jonction, le composant comprend au moins quatre bouches de connexion fluidique, chacune sur un côté du corps structurel.

[26] Selon l’un des aspects de l’invention, lorsque des composants voisins sont assemblés, les parois latérales de jonction qui sont jointes, se superposent exactement, à savoir ces parois de jonction présentent la même forme et les mêmes dimensions. [27] Dans un autre exemple de mise en œuvre de l’invention, lorsque des composants voisins sont assemblés, les parois latérales de jonction qui sont jointes, présentent des dimensions différentes.

[28] Par exemple, l’un des corps structurels comprend une paroi latérale de jonction sur un petit côté de son profil rectangulaire, et l’autre des composants comprend une paroi latérale de jonction sur un grand côté de son profil rectangulaire, et ces parois de jonction respectives sont jointes. Dans ce cas, les parois ne coïncident pas exactement dans la mesure où l’une est plus grande, par exemple plus longue, que l’autre.

[29] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel est monobloc, étant notamment réalisé en plastique injecté, de type PPA ou PA66, par exemple.

[30] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins des parois latérales de jonction comprend une seule bouche de connexion fluidique, mâle ou femelle.

[31] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins des parois latérales de jonction comprend au moins deux bouches de connexion fluidique, mâles ou femelles.

[32] Selon l’un des aspects de l’invention, ces deux bouches s’étendent parallèlement l’une par rapport à l’autre.

[33] Selon l’un des aspects de l’invention, ces deux bouches sont de même type, à savoir les deux sont mâles ou les deux sont femelles.

[34] En variante, ces deux bouches sont de types différents, à savoir l’une est mâle et l’autre est femelle.

[35] Selon l’un des aspects de l’invention, l’un des corps structurels comprend au moins un emplacement de vanne, notamment deux emplacements de vanne, chacun agencé pour recevoir une vanne.

[36] Selon l’un des aspects de l’invention, l’emplacement de vanne comprend une cavité dans laquelle la vanne est placée.

[37] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel comprend des canaux pour la circulation de fluide caloporteur débouchant sur cette cavité et disposés pour former des voies de la vanne. [38] Selon l’un des aspects de l’invention, ces canaux débouchent sur des bouches sur les parois latérales de jonction.

[39] Selon l’un des aspects de l’invention, le nombre de canaux formant une voie de vanne est de 2, 3 ou 4. Il est possible ainsi de fournir une vanne 2 voies, 3 voies ou 4 voies par exemple.

[40] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant comprend deux vannes portées par le corps structurel qui est un composant vanne/vanne.

[41] Selon l’un des aspects de l’invention, l’un des corps structurels comprend au moins un emplacement de pompe agencé pour recevoir une pompe.

[42] Selon l’un des aspects de l’invention, l’emplacement de pompe comporte une cavité pour recevoir la pompe.

[43] Selon l’un des aspects de l’invention, cette cavité comprend au fond un orifice d’aspiration du fluide caloporteur.

[44] Selon l’un des aspects de l’invention, cette cavité communique avec un canal de fluide caloporteur dans le corps structurel, canal qui forme une entrée ou une sortie fluidique de la pompe.

[45] Selon l’un des aspects de l’invention, ce canal communique avec une bouche sur la paroi latérale de jonction.

[46] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est un composant vanne/pompe qui comprend un emplacement pour une vanne et un emplacement pour une pompe.

[47] Selon l’un des aspects de l’invention, la pompe est actionnable par un moteur électrique.

[48] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est un composant de liaison qui comprend au moins un canal de liaison s’étendant entre deux bouches de connexion fluidique.

[49] Selon l’un des aspects de l’invention, ce canal de liaison a pour fonction uniquement de guider le fluide caloporteur. Ainsi aucune pompe ni vanne n’est prévue dans ce canal de liaison. [50] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant de liaison comprend au moins deux canaux de liaison s’étendant chacun entre deux bouches de connexion fluidique respectives.

[51] Selon l’un des aspects de l’invention, l’un des canaux de liaison présente une forme en T débouchant sur trois bouches de connexion fluidique.

[52] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant de liaison comprend une bouche de connexion fluidique de type mâle, et quatre bouches de connexion fluidique de type femelle, notamment reparties par paire sur deux côtés parallèles du corps structurel.

[53] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel comprend, sur une face, des nervures de renfort.

[54] Selon l’un des aspects de l’invention, ces nervures rayonnent en direction du pourtour du corps structurel.

[55] Selon l’un des aspects de l’invention, le corps structurel présente un plan de symétrie, notamment passant par un milieu du corps structurel.

[56] Selon l’un des aspects de l’invention, le module comporte deux composants assemblés ensemble, le long de leurs parois latérales de jonction respectives.

[57] Selon l’un des aspects de l’invention, le module comporte trois ou quatre ou plus composants assemblés ensemble, le long de leurs parois latérales de jonction respectives, notamment suivant une rangée des composants placés les uns à la suite des autres.

[58] Selon l’un des aspects de l’invention, les composants sont de types différents, par exemple un composant vanne/vanne et un composant vanne/pompe, avec un composant de liaison interposé entre eux qui assure la liaison fluidique entre ces deux composants qui sont de part et d’autre du composant de liaison.

[59] Selon l’un des aspects de l’invention, une bouche femelle est assemblée avec une bouche mâle du composant voisin, notamment avec interposition d’un joint d’étanchéité. [60] Selon l’un des aspects de l’invention, les bouches mâles laissées libres après assemblage des composants pour former le module, reçoivent chacune un embout extérieur femelle qui est fixé sur la paroi latérale de jonction.

[61 ] L’invention a encore pour objet un circuit de fluide caloporteur d’une pompe à chaleur, comportant un module tel que précité, agencé pour notamment guider et distribuer le fluide caloporteur au sein de la pompe à chaleur.

[62] L’invention a encore pour objet un système de gestion thermique, notamment avec une pompe à chaleur, comportant un module tel que précité, agencé pour notamment guider et distribuer le fluide caloporteur au sein du système de gestion thermique.

[63] Selon l’un des aspects de l’invention, le module est assemblé avec l’un au moins des dispositifs suivants : un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais), un échangeur de condensation notamment de type « condenseur à eau », une résistance de chauffage électrique agencée pour chauffer le fluide caloporteur, une bouteille dessiccante pour une boucle de fluide réfrigérant.

[64] Selon l’un des aspects de l’invention, le module est associé à au moins une unité électronique agencée pour commander une fonction de l’un au moins des composants.

[65] Le fluide caloporteur est choisi parmi : un fluide diélectrique, un fluide de refroidissement tel que de l’eau, par exemple mélangée avec de l’éthylène glycol, un fluide réfrigérant tel que R134a, R1234yf ou R744.

[66] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

[67] - la [Figure 1] illustre, schématiquement et partiellement, un module selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention, avec des pompes et des vannes,

[68] - la [Figure 2] illustre, schématiquement et partiellement, le module de la [Figure 1] sans les pompes et les vannes,

[69] - la [Figure 3] illustre, schématiquement et partiellement, le module de la [Figure 2] vu d’un côté opposé, [70] - la [Figure 4] illustre, schématiquement et partiellement, un des composants du module de la [Figure 1],

[71] - la [Figure 5] illustre, schématiquement et partiellement, un autre composant du module de la [Figure 1],

[72] - la [Figure 6] illustre, schématiquement et partiellement, encore un autre composant du module de la [Figure 1],

[73] - la [Figure 7] illustre, schématiquement et partiellement, un module selon un autre exemple de mise en oeuvre de l’invention.

[74] On a représenté sur la figure 1 , un module multifonction fluidique 1 selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention, destiné à être utilisé dans un système à pompe à chaleur embarqué sur un véhicule.

[75] Ce module 1 est intégré à un circuit de fluide caloporteur qui peut être un circuit à eau de la pompe à chaleur. Ce circuit à eau peut être associé à un circuit réfrigérant de la pompe à chaleur.

[76] Le circuit ne sera pas décrit plus en détails, étant connu de l’art antérieur. L’invention est adaptable à un grand nombre de types de circuit de refroidissement, dans la mesure où les différents composants peuvent être choisis pour réaliser les différentes fonctions attendues.

[77] Le module multifonction fluidique 1 comporte cinq composants 2, 3, 4, 5 et 6 assemblables les avec les autres.

[78] Chaque composant 2, 3, 4, 5 et 6 comprend un corps structurel 12, 13, 14, 15 et 16 respectivement.

[79] Chaque corps structurel 12, 13, 14, 15 et 16 est pourvu de canaux 18 pour l’écoulement d’un fluide caloporteur et débouchant sur une bouche de connexion fluidique formant une entrée ou une sortie de fluide, cette bouche étant mâle 19 ou femelle 20.

[80] Chaque composant 2, 3, 4, 5 et 6 comprend une première paroi latérale plane de jonction respectivement 22, 23, 24, 25 et 26, et une deuxième paroi latérale plane de jonction respectivement 32, 33, 34, 35 et 36 sur chacune desquelles est formée au moins une bouche de connexion 19, 20. [81 ] Un premier des composants 2, 3, 4, 5 et 6 est assemblable avec un deuxième des composants 2, 3, 4, 5 et 6, au choix, sur la première paroi latérale de jonction

22, 23, 24, 25 et 26 ou sur la deuxième paroi latérale de jonction 32, 33, 34, 35 et 36 de ce premier composant 2, 3, 4, 5 et 6.

[82] Ces parois latérales de jonction 22, 23, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35 et 36 sont formées sur une tranche 29 du corps structurel correspondant 12, 13, 14, 15 et 16.

[83] Chaque corps structurel 12, 13, 14, 15 et 16 présente une forme en pavé avec un pourtour rectangulaire.

[84] Chaque pavé présente deux faces principales planes 38 et 39 parallèles et une tranche 29 reliant ces deux faces principales.

[85] Les parois latérales de jonction 22, 23, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35 et 36 sont parallèles entre elles.

[86] Les parois latérales de jonction 22, 23, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35 et 36 sont chacune sur un grand côté du corps structurel correspondant 12, 13, 14, 15 et 16.

[87] Dans l’exemple décrit, lorsque des composants 2, 3, 4, 5 et 6 voisins sont assemblés, les parois latérales de jonction 22, 23, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35 et 36 qui sont jointes, se superposent exactement, à savoir ces parois de jonction 22,

23, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35 et 36 présentent la même forme et les mêmes dimensions.

[88] Chaque paroi latérale de jonction 22, 23, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35 et 36 comprend au moins une bouche de connexion fluidique mâle 19 ou femelle 20.

[89] Le corps structurel 12, 13, 14, 15 et 16 est monobloc, étant notamment réalisé en plastique injecté, de type PPA ou PA66, par exemple.

[90] Au sein du module 1 , le composant 4 est de type vanne/vanne, à savoir avec deux vannes.

[91 ] Comme visible notamment sur les figures 2 et 5, le corps structurel 14 de ce composant 4 comprend deux emplacements 54 de vanne, chacun agencé pour recevoir une vanne 57. [92] L’emplacement 54 de vanne comprend une cavité sensiblement cylindrique 58 avec laquelle la vanne 57 est intégrée. Cette cavité 58 forme une paroi de la vanne 57 de sorte que le corps structurel 14 fait partie intégrante de la vanne 57.

[93] Le corps structurel 14 comprend des canaux 18 pour la circulation de fluide caloporteur débouchant sur cette cavité 58 et disposés pour former des voies de la vanne 57.

[94] Dans l’exemple de la figure 5, le composant 4 comporte deux vannes 3 voies associées ainsi à deux paires de trois canaux 18 débouchant chacun sur une bouche de type mâle sur les parois latérales du corps structurel 14.

[95] Dans cet exemple de la figure 5, chaque paroi latérale de jonction 24, 34 comprend deux bouches de type mâle 19.

[96] Le corps structurel 14 présente une symétrie par rapport à un plan P14 perpendiculaire aux faces principales de ce corps 14.

[97] Quant aux composants 2, 6, ils comprennent chacun un emplacement 52 de pompe, agencé pour recevoir une pompe 59, comme illustré sur les figures 2 et 4.

[98] L’emplacement 52 de pompe comporte une cavité 60 pour intégrer la pompe 59.

[99] Cette cavité 60 comprend, au fond, un orifice d’aspiration 61 du fluide caloporteur. L’orifice 61 communique avec un organe de connexion fluidique 70 fixé sur le corps 12, 16, sur une face principale qui est opposée à la face qui reçoit la pompe 59, comme on peut le voir sur la figure 3.

[100] Cette cavité 60 communique avec un canal 18 de fluide caloporteur dans le corps structurel 12, 16.

[101] Le canal 18 communique avec une bouche mâle 19 sur la paroi latérale de jonction 32, 36.

[102] Le composant 2, 6 est un composant vanne/pompe qui comprend une vanne 2 voies 63 et un emplacement pour une pompe 59, comme bien visible sur la figure 1 .

[103] Chaque pompe 59 est actionnable par un moteur électrique, non représenté. [104] Quant aux composants 3 et 5, ils sont des composants de liaison qui comprennent des canaux 18 de liaison s’étendant entre deux bouches de connexion fluidique 19, 20.

[105] Chaque canal 18 de liaison a pour fonction uniquement de guider le fluide caloporteur. Ainsi aucune pompe ni vanne n’est prévue dans ce canal de liaison 18 des composants 3 et 5.

[106] Le composant de liaison 3, 5 comprend un canal de liaison rectiligne 18a s’étendant entre deux bouches de connexion fluidique femelles 20, comme visible sur la figure 6.

[107] L’autre des canaux de liaison 18b présente une forme en T débouchant sur trois bouches de connexion fluidique, dont deux femelles 20 et une de type mâle 19.

[108] Ainsi le composant de liaison 3, 5 comprend une bouche de connexion fluidique de type mâle 19, et quatre bouches de connexion fluidique de type femelle 20 qui sont reparties par paire sur deux côtés parallèles du corps structurel 13, 15.

[109] Chaque corps structurel 12, 13, 14, 15 et 16 comprend, sur une face, des nervures de renfort 73, comme on peut le voir sur la figure 3 notamment.

[110] Ces nervures 73 rayonnent en direction du pourtour du corps structurel associé.

[111] Les composants 2, 3, 4, 5 et 6 sont assemblés ensemble, le long de leurs parois latérales de jonction respectives, suivant une rangée des composants placés les uns à la suite des autres.

[112] Une bouche femelle 20 est assemblée avec une bouche mâle 19 du composant voisin, avec interposition d’un joint d’étanchéité 74.

[113] Les bouches mâles 19 laissées libres après assemblage des composants pour former le module, reçoivent chacune un embout extérieur femelle 75 qui est fixé sur la paroi latérale.

[114] Le module 1 est assemblé avec l’un au moins des dispositifs suivants : un échangeur d’évaporation (appelé « chiller » en anglais), un échangeur de condensation notamment de type « condenseur à eau », une résistance de chauffage électrique agencée pour chauffer le fluide caloporteur, une bouteille dessiccante pour une boucle de fluide réfrigérant, pour former le système de gestion thermique.

[115] Le fluide caloporteur est choisi parmi : un fluide diélectrique, un fluide de refroidissement tel que de l’eau, par exemple mélangé à de l’éthylène glycol, un fluide réfrigérant tel que R134a, R1234yf ou R744.

[116] On a représenté sur la figure 7, un autre exemple de mise en oeuvre de l’invention, qui est un module avec un composant de plus que celui décrit en référence à la figure 1 .

[117] Dans ce module, un composant de liaison 3 est ajouté suivi par un composant 77 qui comprend un corps structurel 14 qui reçoit une vanne 63 unique, l’autre emplacement de vanne étant laissé vacant.

[118] Dans cet exemple, le module comprend sept composants assemblés suivant une rangée.