CLIMATISATION, NOTAMMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE, ET BOITIER DE CLIMATISATION EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF DE

CHAUFFAGE

La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage pour boîtier de climatisation et un boîtier de climatisation équipé d'un tel dispositif de chauffage. Elle trouvera ses applications, notamment, dans le domaine des véhicules automobiles.

Il est connu des dispositifs de chauffage électrique destinés à être intégrés dans des boîtiers de climatisation de véhicule. Il s'agit soit de radiateurs additionnels, combinés avec des radiateurs de chauffage parcourus par un fluide caloporteur, dans les véhicules à moteur thermique, soit de radiateurs principaux, dans les véhicules électriques ou hybrides.

De tels dispositifs de chauffage comprennent un cadre support accueillant des unités de chauffe munis d'éléments chauffants. Ils comprennent en outre des dissipateurs thermiques tels que des ailettes ondulées placées entre les unités de chauffe pour augmenter la surface d'échange thermique avec l'air à réchauffer.

Ces dispositifs de chauffage sont positionnés dans des boîtiers de climatisation de façon à réchauffer un flux d'air qui les traverse. Ils créent donc nécessairement une perte de charges sur le flux d'air. D'ailleurs, au moins jusqu'à une certaine limite, plus la perte de charges créée est forte, plus l'échange de chaleur est efficace. Pour compenser cette perte de charges sur l'air, les pulseurs employés pour générer le flux d'air doivent consommer d'autant plus d'énergie. Un compromis est alors généralement choisi entre énergie consommé par les pulseurs et efficacité de l'échange de chaleur. Cependant, une telle approche présente des limites, en particulier en fonction du type de boîtier de climatisation employée et/ou du positionnement du dispositif de chauffage dans le boîtier de climatisation. L'invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénients mentionnés plus haut et propose à cette fin un dispositif de chauffage pour boîtier de climatisation, ledit dispositif de chauffage comprenant un module de chauffe alimenté en courant pour chauffer un flux d'air traversant ledit module de chauffe, le module de chauffe comprenant une fenêtre configurée pour permettre un passage d'air offrant une perte de charge sur l'air, réduite ou nulle par rapport au reste du module de chauffe.

En ménageant une telle ouverture dans le dispositif de chauffage, on permet à un flux d'air incident ou au moins à une partie de ce flux d'air de traverser le dispositif sans perte de charges, le reste du flux étant quant à lui réchauffer par le reste du module de chauffe. La puissance à ajouter aux organes employés pour générer le flux d'air est donc réduite sans avoir à faire de compromis entre pertes de charge et efficacité thermique, au moins pour la partie traversant la fenêtre.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention qui pourront être prise ensemble ou séparément :

- ledit dispositif comprend une unité de distribution et/ou de commande du courant circulant dans ledit module de chauffe,

- ledit dispositif est configuré pour que ledit module de chauffe soit logé à l'intérieur d'un corps du boîtier de climatisation,

- ledit dispositif est configuré pour que ladite unité de distribution et/ou de commande du courant soit située à l'extérieur du corps du boîtier de climatisation, - ledit dispositif est configuré pour que ladite unité de distribution et/ou de commande du courant soit située sous le corps du boîtier de climatisation, en position d'utilisation du boîtier,

- ladite fenêtre est située au voisinage de ladite unité de distribution et/ou de commande,

- ledit module de chauffe comprend une cadre,

- ledit cadre est muni de renforts,

- ladite fenêtre est située entre ladite unité de distribution et l'un desdits renforts,

- ledit module de chauffe comprend des éléments chauffant regroupés en unités de chauffe alimentées sélectivement en courant,

- lesdites unités de chauffe sont logées dans ledit cadre,

- ledit dispositif est configuré de manière à ce qu'au moins une desdites unités de chauffe soit positionnée de façon à chauffer uniquement un premier flux d'air destiné à une première zone, notamment une zone conducteur, et au moins une autre desdites unités de chauffe soit positionnée de façon à chauffer uniquement un deuxième flux d'air destiné à une seconde zone, notamment une zone passager avant,

- ledit dispositif est configuré de manière à ce que chacune desdites unités de chauffe soit positionnée de façon à chauffer uniquement l'un des premier ou deuxième flux,

- l'une au moins des unités de chauffe comprend une barrette s'étendant longitudinalement,

- les éléments chauffant d'une même barrette sont disposés le long de la barrette,

- les éléments chauffant d'une même barrette sont alimentés en courant en parallèle,

- lesdits éléments chauffant sont répartis régulièrement le long desdites unités de chauffe, en particulier desdites barrettes,

- ledit module de chauffe comprend un même nombre d'unités de chauffe positionnées de façon à chauffer le premier flux et le deuxième flux. L'invention concerne aussi un boîtier de climatisation comprenant un dispositif de chauffage tel que décrit plus haut. Selon d'autres caractéristiques de l'invention qui pourront être prise ensemble ou séparément :

- ledit boîtier, en particulier ledit corps du boîtier, présente un orifice d'introduction du module de chauffe,

- ledit orifice est situé en partie basse, en position d'utilisation du boîtier,

- ledit boîtier est configuré pour la circulation d'un flux d'air, dit avant, et d'un flux d'air, dit arrière,

- ledit boîtier est configuré pour que le flux d'air arrière passe à travers ladite fenêtre et pour que le flux d'air avant passe à travers le reste du module de chauffe.

L'invention est particulièrement avantageuse dans le cas d'un boîtier de climatisation dont une partie du flux d'air, notamment une partie destinée à alimenter une zone du véhicule située à l'arrière de la zone conducteur et/ou de la zone passager avant, passe en partie basse du boîtier, ledit boîtier étant muni d'un dispositif de chauffage conforme à l'invention introduit par le bas du boîtier. En effet, la partie du flux d'air passant en partie basse du boîtier, à savoir le flux d'air arrière, peut alors traverser la fenêtre du dispositif de chauffage sans subir ou en subissant très peu de pertes de charges.

L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 , illustre de façon schématique en coupe l'intérieur d'un boîtier de climatisation, un dispositif de chauffage du boîtier étant représenté en vue de face,

- la figure 2, illustre de façon schématique en vue de côté le boîtier de climatisation de la figure 1 , un module de chauffe de son dispositif de chauffage étant illustré par transparence,

- la figure 3, illustre de façon schématique en vue de face un dispositif de chauffage conforme à l'invention disposé à l'intérieur d'un boîtier de climatisation représenté coupé,

- la figure 4, illustre de façon schématique en vue de côté le boîtier de climatisation de la figure 3, un module de chauffe du dispositif de chauffage étant illustré par transparence,

- la figure 5 est une vue de coupe illustrant de façon plus complète qu'à la figure 4 mais selon la même orientation un boîtier de climatisation conforme à l'invention.

Comme illustré aux figures 3 et 4, l'invention concerne un dispositif de chauffage électrique 6. Il s'agit, par exemple, d'un dispositif de chauffage, dit haute tension, c'est-à-dire destiné à être alimenté par un courant continu (DC) ou alternatif (AC) présentant une tension électrique supérieure à 60 V, notamment compris entre 60 et 1000 V, plus particulièrement compris entre 180 et 600 V, et/ou permettant de dégager une puissance de chauffe sur l'air ou d'une puissance électrique consommée supérieure à 2 kW, notamment comprise entre 2 kW et 10 kW.

L'invention concerne aussi un boîtier de climatisation 1 , notamment pour véhicule automobile, comprenant ledit dispositif de chauffage 6. Le boîtier 1 comprend un corps 2 qui n'est ici illustré qu'en partie. Ledit dispositif de chauffage 6 comprend un module de chauffe 10 alimenté en courant électrique pour chauffer un flux d'air traversant ledit module de chauffe 10. Le module de chauffe 10 comprend une fenêtre 30 configurée pour permettre un passage d'air offrant une perte de charge sur l'air, réduite ou nulle par rapport au reste du module de chauffe 10.

On réduit de la sorte la résistance à l'écoulement de l'air à travers le module de chauffe 10, au moins pour une partie du flux d'air incident, notamment par comparaison avec la configuration du boîtier de climatisation et du dispositif de chauffage des figures 1 et 2, comme cela apparaîtra mieux dans la suite. Cela étant, par d'autres aspects, les figures 1 et 2 illustrent des caractéristiques qui sont également reprises par le mode de réalisation de l'invention illustré aux figures 3 et 4, en particulier en ce que l'ensemble des figures illustrent des boîtiers de climatisation et des dispositifs de chauffage qui permettent de moduler le chauffage de l'air qui traverse le dispositif de chauffage en fonction de zones, notamment de zones de l'habitacle du véhicule, vers lesquelles l'air est dirigé, après avoir été réchauffé. Ces caractéristiques communes sont développées plus bas. Lorsque des différences existent, elles sont mises en lumière. Selon ces autres aspects, ledit corps 2 du boîtier de climatisation est configuré pour guider un premier flux d'air en direction d'une première zone, notamment une zone destinée à être occupée par un conducteur du véhicule, et un deuxième flux d'air en direction d'une seconde zone, notamment une zone destinée à être occupée par un passager avant du véhicule, après avoir été réchauffés. Pour cela, le corps 2 comprend des parois 3 séparant l'intérieur du boîtier de l'extérieur ainsi que différentes cloisons dont l'une est illustrée ici schématiquement selon un trait mixte repéré 4, la ou lesdites cloisons permettant de définir chacun des flux d'air au sein d'une même veine d'air définie par le corps du boîtier. Ledit module de chauffe 10 est configuré pour chauffer le premier et le deuxième flux d'air. Ledit module de chauffe 10 présente ici une configuration sensiblement parallélépipédique, s'étendant en surface. Il est destiné à être positionné de façon transversale au flux d'air à réchauffer. Lesdits flux d'air sont perpendiculaires au plan des figures pour les figures 1 et 3. Dans l'exemple illustré, en amont du dispositif de chauffage 6, le corps 2 du boîtier est configuré pour guider un ou des flux d'air, illustrés F, F1 , F2 aux figures 2 et 4, la séparation de ces flux pour former le premier et le deuxième flux d'air destinés à des zones spécifiques de l'habitacle, à l'aide de la ou des cloisons évoquées plus haut, intervenant, par exemple, juste en aval du dispositif de chauffage 6, selon le sens de circulation de l'air dans le boîtier.

Ledit dispositif de chauffage 6 comprend des éléments chauffant, non-représentés. Les éléments chauffant sont, par exemple, des résistances à effet CTP (pour coefficient de température positif).

Lesdits éléments chauffant sont regroupés en unités de chauffe 8 (illustrées seulement figure 1 ). Lesdites unités de chauffe 8 sont alimentées sélectivement en courant. On entend par là que chaque unité de chauffe 8 est alimentée en courant indépendamment des autres et peut donc être parcourue par un courant différent, notamment par son intensité, du courant parcourant les autres unités de chauffe 8. La valeur du courant en jeu ici est en particulier la valeur du courant moyen ou du courant efficace

Lesdites unités de chauffe 8 comprennent avantageusement des barrettes support 12 accueillant les éléments chauffant, ces derniers étant situés les uns à la suite des autres le long de chaque barrette. Lesdits éléments chauffant sont connectés électriquement en parallèle, notamment à l'aide d'électrodes, non-représentées, situées sur ladite barrette 12. Préférentiellement, lesdits éléments chauffant sont répartis régulièrement le long desdites barrettes 12.

Ledit module de chauffe 10 contient lesdites unités de chauffe 8. Il est ici logé dans le corps 2 du boîtier de climatisation. Le module de chauffe 10 peut encore comprendre des dissipateurs thermiques, non- représentés, par exemple des ailettes, en relation de contact thermique avec les éléments chauffant. Les dissipateurs sont positionnés, notamment, entre lesdites barrettes 12.

Ledit module de chauffe comprend une cadre 14, notamment en matière plastique, accueillant lesdites unités de chauffe 8. Ledit cadre comprend deux bords latéraux 17, 17' opposés ainsi qu'un bord proximal 18 et un bord distal 19 opposé, ledit bord proximal 18 et ledit bord distal 19 rejoignant les bords latéraux 17, 17' par exemple par leurs extrémités. Ledit cadre 14 est préférentiellement muni de renforts 16 s'étendant transversalement entre les deux bords latéraux 17, 17' du cadre 14.

Préférentiellement, le dispositif de chauffage 6 comprend en outre une unité 20 de distribution et/ou de commande du courant circulant dans ledit module de chauffe 10. Ladite unité de chauffage et/ou de commande est avantageusement configurée pour piloter le courant alimentant le module de chauffe 10, en particulier les différentes unités de chauffe 8, par exemple à l'aide de commutateurs pilotés, permettant de contrôler respectivement une circulation de courant dans chacune des unités de chauffe 8. Il s'agit, notamment, de transistors, par exemple du type Mosfet ou IGBT, fonctionnant en particulier par modulation de largeur d'impulsions. Ladite unité 20 de distribution et/ou de commande comprend un boîtier 22 situé le long du bord proximal 18 du cadre 14. Ledit boîtier 22 comprend une face de connexion 24 reliée audit cadre 12, servant au montage et/ou à la fixation mécanique du module de chauffe 10. Ladite unité de distribution et/ou de commande 20 comprend en outre un connecteur 28 à un circuit d'alimentation en courant et/ou à un réseau de transmission de données, notamment un circuit et/ou un réseau du véhicule. Ledit connecteur 28 est ici situé sur une face du boîtier 22 opposé à la face de connexion 24.

Ladite unité 20 de distribution et/ou de commande du courant est ici située à l'extérieur du corps 2 du boîtier de climatisation 1 . Ledit corps 2 du boîtier de climatisation 1 comprend un orifice 27 d'introduction du module de chauffe, notamment réalisé dans l'une des parois 3 dudit corps 2.

Dans l'exemple illustré, le dispositif de chauffage 6 et plus particulièrement le module de chauffe 10 comprennent une première partie A et une deuxième partie B. La première partie A est destinée à être traversée par le premier flux d'air et la deuxième partie B est destinée à être traversée par le deuxième flux d'air. Les première et deuxième parties A et B sont virtuellement séparées par ledit trait mixte 4. Le dispositif de chauffage comprend ici trois unités de chauffe 8 dans chacune desdites première et deuxième parties A et B. Plus généralement, au moins une desdites unités de chauffe 8 est positionnée de façon à chauffer uniquement le premier flux et au moins une autre desdites unités de chauffe 8 est positionnée de façon à chauffer uniquement le deuxième flux. Préférentiellement, chacune desdites unités de chauffe 8 est positionnée de façon à chauffer uniquement l'un des premier ou deuxième flux. Autrement dit, chacune desdites unités de chauffe 8 est située soit dans la première partie A, soit dans la seconde partie B mais pas à cheval sur l'une et l'autre desdites parties A et B.

Grâce à une telle orientation du dispositif de chauffage 6 et plus particulièrement grâce à une telle disposition des unités de chauffe 8 dans le corps 2 du boîtier de climatisation, il est possible de réaliser un chauffage sélectif des zones de l'habitacle parcourues par les flux d'air traversant le dispositif de chauffage 6. En effet, en modulant le courant circulant dans chacune de unités de chauffe 8 ou à tout le moins en modulant le courant circulant dans les unités de chauffe destinées à réchauffer le même flux, c'est-à-dire en modulant le courant circulant dans les unités chauffe appartenant à une même partie A ou B, on peut réchauffer chacun des flux d'air aux températures souhaitées. Tout en offrant à chacun des passagers du véhicule la température qu'il désire, il est ainsi possible de limiter la consommation de courant et augmenter en conséquence l'autonomie du véhicule électrique ou hybride équipé.

Dans une telle configuration, ledit orifice d'introduction 27 du module de chauffe 10 est avantageusement situé en partie basse dudit corps 2. Ainsi, ladite unité 20 de distribution et/ou de commande du courant est située sous le corps 2 du boîtier de climatisation, en position d'utilisation du boîtier et comme cela est le cas sur les figures. Autrement dit, le dispositif de chauffage 6 est introduit dans le corps 2 du boîtier par le fond plutôt que par le côté comme c'est le cas avec les boîtiers de l'état de l'art.

Comme déjà indiqué, chacune des parties A et B comprend trois unités de chauffe 8. Il est à noter que, plus généralement, ledit dispositif de chauffage 6 comprend un même nombre d'unités de chauffe 8 positionnées de façon à chauffer le premier flux et le deuxième flux. Autrement dit, chacune des zones A et B comprend le même nombre d'unités de chauffe 8. De plus les unités de chauffe 8 sont identiques entre elles. Une telle configuration favorise la standardisation du module de chauffe 10 et facilite la configuration de l'unité 20 de distribution et/ou de commande.

Comme spécifiquement illustré aux figures 1 et 2, la ou les barrettes 12 s'étendent longitudinalement du bord proximal 18, où elles sont connectées à l'unité de distribution et/ou de commande 20, au bord distal 19. Par ailleurs, ledit dispositif de chauffage 6 comprend ici une ou des plaques 26 de dissipation thermique permettant d'évacuer la chaleur produite par ladite unité 20 de distribution et/ou de commande de courant. La plaque de dissipation thermique 26 s'étend le long et à partir de la face de connexion 24 en direction du bord distal 19 du cadre 14. Ladite plaque de dissipation thermique 26 est située au niveau de l'une des faces du cadre 14, de préférence en amont selon le sens de circulation du flux d'air. Elle masque la base des barrettes 12 tout en laissant passer le ou les flux d'air à ce niveau, ceci avec des pertes de charge sur l'air favorisant les échanges thermiques.

A l'inverse et selon l'invention, comme il ressort des figures 3 et 4, on constate que ladite fenêtre 30, qui forme ici une zone C, est située, par exemple, au voisinage de ladite unité 20 de distribution et/ou de commande, particulièrement entre ladite unité 20 de distribution et l'un desdits renforts 16, encore plus particulièrement entre la face de connexion 24 et le renfort 16 le plus proche. Ainsi, selon l'exemple illustré, les plaques de dissipation thermique

26 peuvent être interrompues au droit de ladite fenêtre 30. En variante, la dissipation thermique de la chaleur produite par l'unité 20 de distribution et/ou de commande est réalisée, de façon alternative ou complémentaire, par tout autre moyen connu de l'homme de l'art. Les dissipateurs prévus entre les barrettes 12 dans le mode de réalisation des figures 1 et 2 pourront aussi s'interrompre au droit de ladite fenêtre 30 plutôt que de s'étendre jusqu'à proximité de la face de connexion 24. La configuration de la base des barrettes 12 pourra également être adaptée afin de ne pas se trouver au droit de ladite fenêtre 30, notamment en longeant les bords de ladite fenêtre 30.

De façon générale, une telle configuration avec fenêtre du dispositif de chauffage est plus spécialement avantageuse quand elle est combinée à une localisation de ladite fenêtre en partie basse du boîtier, en particulier dans le cas de boîtiers de climatisation dits multi-zones.

Dans un tel cas, comme cela ressort mieux de la figure 5, ledit boîtier est configuré pour la circulation d'un flux d'air F1 , dit avant, et d'un flux d'air F2, dit arrière, par exemple à l'aide de cloisons supplémentaires 40. Le flux d'air avant F1 est destinée à réchauffer la partie de l'habitacle accueillant le conducteur et le passager avant. Autrement dit, dans le mode de réalisation de l'invention évoquée plus haut, il est composé du premier et du second flux d'air provenant respectivement des zones A et B du module de chauffe 10. Le flux arrière F2 est destiné à alimenter la zone se trouvant derrière le conducteur et le passager avant. Il est composé du flux provenant de la zone C du module de chauffe.

Le boîtier est alors configuré pour que le flux d'air arrière passe à travers ladite fenêtre 30 et pour que le flux d'air avant passe à travers le reste du module de chauffe. Dans un tel mode de fonctionnement, comme déjà dit, le premier flux d'air guidé vers une première zone de l'habitacle et le deuxième flux d'air guidé vers une deuxième zone de l'habitacle sont préférentiellement issus du flux d'air avant. Quant au flux d'airarrière, il peut traverser le dispositif de chauffage 6 sans être réchauffé et sans subir de pertes de charges ou alors très peu. Cela étant, en cas de besoin, le flux d'air arrière pourra aussi être réchauffé par un dispositif de chauffage indépendant, notamment placé en aval, selon le sens de circulation du flux d'air, ledit dispositif de chauffage indépendant étant préférentiellement situé dans le boîtier.

Cela étant, dans d'autres modes, la fenêtre 30 conforme à l'invention pourra être prévue dans des modules de chauffe qui ne sont pas nécessairement destinés à chauffer sélectivement plusieurs flux d'air destinés à des zones différentes. Elle pourra ainsi être utilisée dans des modules de chauffe chauffant de façon uniforme un ou plusieurs flux d'air.

A la figure 5, on constate que ledit boîtier 1 comprend au moins une entrée d'air 50 et plusieurs sorties d'air, notamment une première sortie 52 en direction du parebrise du véhicule, une deuxième sortie 54 en direction du conducteur et des passagers avant, une troisième sortie 56 en direction des pieds des occupants de l'habitacle du véhicule et/ou une quatrième sortie 57 en direction de la zone arrière.

Le boîtier est configuré pour que flux d'air avant F1 soit envoyé sélectivement vers la ou les sorties 52, 54, 56, en particulier en fonction de la position de différents volets de distribution 58-60. Ledit boîtier est en outre configuré pour diriger le flux d'air arrière F2 vers la quatrième sortie 57, située en partie basse du boîtier. Ledit boîtier comprend en outre une zone de mixage 62 de tout ou partie du flux d'air avant F1 et du flux d'air arrière F2. Ladite zone de mixage 62 est située, par exemple, entre ladite fenêtre 30 et ladite quatrième sortie 57.

Ledit boîtier peut comprendre en outre un ou plusieurs volets, non représentés, pour diriger l'air vers la fenêtre 30 ou le reste du corps de chauffe 10, le ou lesdits volets étant préférentiellement situés en amont du dispositif de chauffage selon le sens de l'écoulement de l'air. Ledit boîtier comprend encore un évaporateur 70, situé dans le corps 2 du boîtier. Ledit évaporateur 70 est positionné en amont du dispositif de chauffage selon le sens d'écoulement de l'air, en particulier en amont des zones A et B du module de chauffe.