Brevet FR2027046A1 — publié le 19700925

L'invention se rapporte à un véhicule sur rails dont le dispositif de chauffage et refroidissement peut Qtre ali menté a partir de diverses tensions et fréquences de distribution par un ensemble adaptateur de courant. Il est classique de relever la température intérieure des wagons pour voyageurs au moyen d'éléments de chauffage électriques. Ces wagons sont aussi équipés de dispositifs de réfrigEration comportant des groupes motocompresseurs électriques si l'on veut rafratchir les compartiments des voyageurs par temps chaud.Le trafic ferroviaire international est desservi par au moins quatre régimes de distribution de tension continue ou de tension alternative et fréquence pour ltalimentation en énergie de ces dispositifs de chauffage et de refroidissement0 On réalise un chauffage et un refroidissement uniformes des compartiments B partir de ces tensions variables en affectant aux éléments de chauffage électriques et moteurs de compresseur un ensemble adaptateur de courant muni de commutateurs et convertisseurs électriques et agissant en sorte qu'L partir de toutes les tensions vmposéesw lesdits éléments de chauffage et moteurs de compresseur soient toujours alimentés sous leur tension nominale.Un tel dispositif de chauffage et refroidissement implique, en particulier quant B l'ensemble adaptateur k convertisseurs, une grande complication et, en outre, un entretien permanent des parties mobiles. La régulation de la température exige de plus un dispositif de commande des compresseurs compliqua et motteux. L'invention a peur objet un véhicule sur rails asElior k ces divers égards. Ce véhicule est caractérisé par le fait que des éléments B effet Peltier munis d'échangeurs thermiques y sont disposés entre des conduits de chauffage et de refroidissement juxtaposés parcourus par un fluide porteur d'énergie, lesdits échangeurs thermiques pénètrent dans le conduit de chauffage ou dans le conduit de refroidissement suivant qu'ils sont montés sur l'une ou l'autre face des éléments à effet Peltier et l'ensemble adaptateur de courant comprend un dispositif redresseur et un dispositif de couplage qui permet de brancher les éléments Peltier en série, en parallèle ou en série-parallèle en fonction de la tension de distribution ou ce dispositif de couplage seulement. L'ensemble adaptateur de courant et le dispositif de chauffage et refroidissement 4u véhicule sont de la sorte très simplifi4s. Du fait des éléments Peltier, il n'est plus besoin de parties mobiles ni pour refroidir le porteur d'énergie, ni pour convertir la tension, ces éléments Peltier pouvant titre reliés par simple changement de couplage è différentes tensions de distribution tout en fonctionnant à leur tension nominale. Si la tension de distribution est alternative, il faut seulement ajouter un dispositif redresseur fixe avec éléments de lissage. Ce dispositif redresseur com- porte avantageusement des éléments semi-conducteurs que lton commande par impulsions pour réaliser la régulation de tempVrature. Il en résulte, à niveau de courant constant, la possibilité d'ef- fectuer cette régulation avec un rendement optimal des éléments Peltier0 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin schématique annexez sur lequel : la figure 1 représente une partie d'un Véhicule sur rails équipé d'un dispositif de chauffage et refroidiasemest cen- forme ladite invention3 la figure 2 représente de la même manière un véhicu- le sur rails avec dispositif de chauffage et refroidissement modifié. Le véhicule 1 de la figure 1 est muni d'un dispositif de ventilation comportant, sous la carrosserie, un conduit dtaspi- ration d'air frais 2. L'air aspiré à travers des filtres 3 ou autres éléments analogues par des ventilateurs 4a, 4b est dirigé par des canalisations 5,6 vers les compartiments 8 ou le poste de conduite du véhicule, dans lesquels il débouche par des fentes 70 Un dispositif de chauffage et refroidissement porte cet air à la température voulue. Ce dispositif est alimenté, à partir du réseau du bord, par un ensemble adaptateur de courant qui agit de manière & appliquer constamment aux bornes des dispositifs de chauffage et refroidissement leur tension nominale en dépit des changements de tension de distribution. Des éléments Peltier 10 munis dXéchangeurs thermiques 11 sont placés, conformément L l1invention, entre des conduits de chauffage et de refroidissement 5 et 6 parcourus par lait servant de porteur d'énergie en sorte que lesdits échangeurs thermiques 11 pénètrent dans le conduit de chauffage 5 ou dans le conduit de refroidissement 6 suivant qu'ils sont montés sur la face a ou la face b des éléments Peltier 100 Ces derniers, à la différence des groupes de chauffage et de refroidissement précédemment utilisés, ne nécessitent aucun entretien, Ils sont reliés entre eux par des connexions et forment des groupes munis de lignes de raccordement 12 aboutissant avantageusement à une botte de jonction t4 placée dans le conduit d'aspiration 2.Des lignes électriques 1 relient la botte de jonction 14 à l'ensemble adaptateur de courant. 9, lui mtme relié à une source de tension de chauffage. L'ensemble adaptateur 9 comprend un dispositif redresseur 15 assurant, en présence d'une tension alternative, l'alimentation nécessaire des éléments Peltier 10 en courant continu et, conformément à l'invention, un dispositif de couplage 16 s'ajoutant au dispositif redresseur 15, ou pouvant se substituer a lui en cas d'alimentation par un réseau de bord 8 tension continue, et permettant de brancher en série, en parallèle ou en série-parallèle les éléments Peltier 10 en fonction du niveau de la tension de distribution.Le dispositif de couplage 16 est avantageusement agencé on sorte qu'aux différentes tensions et fréquences de distribution, il circule dans les éléments Peltier un courant pour lequel le rapport du tr nsXort de chaleur obtenu aux pertes intérieures desdits élu ments soit au moins approximativenent maximal. La régulation de temp & ature s'effectue de préférence par simple mise en et hors circuit du courant, si bien que l'oL L constamment un rendement optimal xtme en cas de charge partielle. Il y a avantage B procéder à une commande ou régulation B l'aide d'un organe de réglage. On utilise de préférence comme tel le dispositif redresseur 15 equipé de semi-conducteurs commaniablest notamment de thyristors * cela permet d'économiser des composants et de simplifier le montage. Le dispositif redresseur à semiconducteurs commandables fonctionne en régulateur de courant en cas de distribution de tension continue. Lorsque le dispositif fonctionne seulement en chauffage, ou on refroidissement, on relie le conduit d'air non utilisd 'a l'air extérieur par le clapet 18a ou 18b. On augmente avantageusement le rendement du chauffage en cas de basses températures extérieures en munissant le conduit de refroidissement d'un clapet 17b, ou d'un organe analogue, en sorte que l'air ambiant puisse passer sur les échangeurs thermiques de la face froide des éléments Peltier dans le fonctionnement en chauffage Le conduit de refroidissement étant-ainsi alimenté, après inversion du sens de marche du ventilateur 4b, non plus par de l'air frais et froid, mais par exemple par de l-'air sortant, chargé d'énergie, du compartiment B chauffer, on peut encore recueillir unepartie de la chaleur de cet air avant sa sortie B l'air libre. Il en va de mime pour le refroidissement, auquel cas l'on inverse le sens de rotation du ventilateur 4a et lBon commande dans le conduit d'air chaud un clapet 17a de telle manière que l'air usé sorte latéralement, prix du filtre i air. A la différence des dispositifs de chauffage et refroidissement de type connu pour véhicules- sur rails, le nouveau dispositif est capable de réaliser le chauffage et le refroidisse- ment avec un-seul groupe d1ensemble, étant deué qu'au passage du courants une face des éléments Peltier s'échauffe et l'autre se refroidit en même temps. On peut associer aux éléments Peltier 1e un dispositif inverseur afin de simplifier les canalisations.La face chauffante des éléments Peltier étant également utilisable au refroidissement par inversion du courant, il est possible d'agir de la sorte sur la température d'un ou de plusieurs compartiments d'un même véhicule au moyen d'un seul conduit d'air frais. Les divers éléments et groupes d'éléments Peltier sont reliés électriquement entre eut, mais indépendants quant à leur poste d'insertion.- Ils se prêtent par conséquent aussi bien à une disposition centrale dans laquelle les échangeurs thermiques 11 sont placés avec les éléments Peltier 10 dans des conduits communs h plusieurs compartiments qu'à une répartition, selon la figure 2, des uns comme des autres entre les divers compartiments à chauffer. La seconde disposition ne nécessite qu'une seule amenée d'air frais 2a pour les divers compartiments 8, dans chacun desquels cette amenée unique se ramifie en un conduit d'air froid et un conduit d'air chaud. Les dléments-Peltier 10 placés entre ces deux conduits agissent à l'intérieur de l'un et de l'autre par leurs échangeurs thermiques. Des clapets permettent de diriger l'air de l'un des conduits vers lint6rieur du véhicule et celui de l'autre vers l'extétieur ou inversement. REVENDICATIONS 1. Véhicule sur rails dont le dispositif de chauffage et refroidissement peut Outre alimenté à partir de diverses tensions et fréquences de distribution par un ensemble adaptateur de courant, véhicule caractérisé par le fait que des éléments à effet Peltier munis d'échangeurs thermiques y sont disposés entre desconduits de chauffage et de refroidissement juxtaposés parcourus par un fluide porteur d'énergie, lesdits échangeurs thermique pénètrent dans le conduit de chauffage ou dans le conduit de refroidissement suivant qu'ils sont montés sur l'une ou l'autre face des éléments à effetPeltier et l'ensemble adaptateur de courant comporte un dispositif redresseur et un dispositif de couplage qui permet de brancher les éléments Peltier en série, en parallèle ou en série-parallèle en fonction de la tension de distribution ou ce dispositif de couplage seulement. 2. Véhicule sur rails selon la revendication 1 caracté- risé par le fait que le dispositif de couplage est agencé en sorte qu'au; différentes tensions et fréquences de distribution, il circule dans les éléments Peltier un courant pour lequel le rapport du transport de chaleur obtenu aux pertes intérieures desdits éléments est au moins approximativement maximal. 3. Véhicule sur rails selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le dispositif redres seur est équipé de semi-conducteurs commandables, notamment de thyristors0 4. Véhicule sur rails selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le conduit de refroidissement est muni dtun clapet, ou organe analogue, en sorte que l'air ambiant puisse traverser les échangeurs thermiques de la face froide des éléments Peltier dans le fonctionnement en chauffage. 5. Véhicule sur rails selon la revendication 1 caractérisé par le fsit que le conduit de chauffage est muni d'un clapet en sorte que lXair ambiant puisse traverser-les échangeurs theniques de la face chaude des éléments Peltier dans le fonctionnement en refroidissement. 60 Véhicule sur rails selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le conduit de chauffage et le conduit de refroidissement sont munis de clapets permettant de relier B extérieur le porteur d'énergie ayant traversé leurs échangeurs ther moques. 7. Véhicule sur rails selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'inversion du courant dans les éléments Peltier. 8. Véhicule sur rails selon la revendication t caractérisé par le fait que les échangeurs thermiques sont disposés avec les éléments Peltier dans des conduits communs à plusieura compartiments, 9. Véhicule sur rails suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que- les échangeurs thermiques sont disposés avec des éléments-Peltier dans des conduits affectés B un seul compar tiento