Brevet FR2701757A1 — publié le 19940826

Radiateur de chauffage électrique, notamment pour l'habitacle d'un véhicule automobile L'invention concerne un radiateur de chauffage électrique destiné notamment à être utilisé pour chauffer l'habitacle d'un véhicule automobile. Elle concerne, plus particulièrement, un radiateur de chauffage possédant au moins un corps chauffant comprenant une plaque support isolante propre à loger des résistances chauffantes à coefficient de température positif (CTP), deux plaques de connexion électrique disposées de part et d'autre de la plaque support et propres à être portées à des poten- tiels électriques différents pour alimenter les résistances chauffantes et deux éléments dissipateurs de chaleur disposés en contact thermique avec les résistances chauffantes CTP. Les résistances à coefficient de température positif, encore appelées "résistances CTP", ont une valeur résistive qui varie très fortement en fonction de la température, à la différence des résistances classiques, encore appelées "résistances pures" ou "résistances passives", dont la valeur résistive est pratiquement constante quelle que soit la température. Les résistances CTP ont pour avantage d'être autorégulées en température, de sorte que la puissance électrique s'ajuste d'elle- même pour une température de travail à peu près constante en régime établi L'utilisation de résistances CTP permet ainsi d'adapter la puissance électrique consommée à la puissance thermique désirée, et cela sans moyens de contrôle supplémentaires. Compte tenu de leurs propriétés, les résistances CTP trouvent un intérêt particulier dans le chauffage de l'habitacle de véhicules automobiles animés par un moteur à faible rejet thermique, spécialement des véhicules à moteur électrique. On peut alors assurer le chauffage de l'habitacle par des résistances CTP alimentées directement sur la ou les batte- ries du véhicule automobile, sans entraîner une consommation excessive d'électricité. On connaît déjà, d'après EP-A-0 262 243, un corps chauffant du type précité dans lequel la plaque support isolante, les résistances CTP et les deux plaques de connexion électrique sont entourées par un manchon, l'ensemble ainsi constitué étant disposé entre deux profilés en aluminium, de formes conjuguées, qui constituent les éléments dissipateurs de chaleur de ce corps chauffant. Le radiateur de chauffage décrit dans le document précité a notamment pour inconvénient de ne pas offrir une sécurité électrique et une sécurité thermique suffisantes. En effet, si le manchon isolant est mal positionné ou s'il subit un déplacement, un contact électrique peut se produire entre les plaques de connexion électrique, qui sont à des potentiels différents, et les éléments dissipateurs de chaleur. Un contact électrique risque également de se produire en cas d'introduction d'un corps étranger, conducteur de l'électri- cité, venant par exemple faire court-circuit entre les deux plaques de connexion. Par ailleurs, la technologie actuelle des radiateurs de chauffage à résistance CTP ne permet pas d'obtenir une efficacité élevée du radiateur Pour un débit d'air donné traversant le radiateur, il est donc nécessaire d'utiliser des résistances CTP à haute température pour obtenir la puissance désirée Pour un débit d'air nul, la température de la résistance va s'accroître et risquer ainsi de compromettre la tenue à la température des pièces voisines du radiateur. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé- nients précités. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un radiateur de chaleur du type défini précédemment qui offre une sécurité électrique et une sécurité thermique particuliè- rement élevées. L'invention propose à cet effet un radiateur de chauffage électrique du type défini en introduction, dans lequel chaque plaque de connexion est formée d'une seule pièce avec un élément dissipateur de chaleur pour constituer un ensemble monobloc qui est conducteur de la chaleur et de l'électrici- té, et dans lequel les deux éléments dissipateurs de chaleur du corps chauffant sont situés sur des faces opposées du radiateur. Il en résulte que l'on ne peut avoir qu'un seul potentiel, c'est-à-dire une seule tension électrique, par face du radiateur, contrairement au cas du radiateur selon EP-A- 0 262 243. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps chauffant comprend: un premier jeu de résistances chauffantes CTP disposées entre la plaque de connexion d'un premier ensemble monobloc et l'élément dissipateur de chaleur d'un second ensemble monobloc, et un second jeu de résistances chauffantes CTP disposées entre l'élément dissipateur dudit premier ensemble monobloc et la plaque de connexion dudit second ensemble monobloc. On peut ainsi augmenter l'efficacité du radiateur de chauf- fage en augmentant le nombre des résistances chauffantes CTP. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps chauffant comprend deux plaques supports isolantes pour maintenir respectivement le premier jeu de résistances chauffantes et le second jeu de résistances chauffantes, ce qui permet d'accroître la sécurité électrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque ensemble monobloc présente une section transversale en forme générale de T avec une âme constituée par la plaque de connexion électrique et une traverse constituée par l'élément dissipateur de chaleur. On peut ainsi grouper les ensembles monoblocs par une disposition tête-bêche ou en quinconce. Avantageusement, l'élément dissipateur de chaleur comprend deux structures ondulées disposées respectivement de part et d'autre de la plaque de connexion électrique, sur une partie de celle-ci, et deux plaques marginales parallèles entre elles et parallèles à la plaque de connexion électrique, ces plaques marginales encadrant les deux structures ondulées. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques marginales d'un élément dissipateur de chaleur se rejoignent entre elles à leurs extrémités pour constituer au moins une borne de contact électrique. Le radiateur de l'invention comprend avantageusement une pluralité de corps chauffants dont les éléments dissipateurs respectifs situés sur une même face sont portés à un même potentiel, différent de celui des éléments dissipateurs situés sur l'autre face. Ceci permet d'améliorer l'isolation électrique du radiateur. L'invention prévoit aussi que les corps chauffants sont disposés suivant des directions générales parallèles entre elles et sont montés entre deux platines d'extrémité qui s'étendent dans des directions générales perpendiculaires à celles des corps chauffants. Selon une autre caractéristique de l'invention, le radiateur comprend des éléments ressorts exerçant des forces d'appui dans une direction générale perpendiculaire à celle des corps chauffants pour les maintenir en appui. De façon avantageuse, l'une au moins des platines précitées comporte un contacteur alimentant les éléments dissipateurs situés sur une face du radiateur et un autre contacteur alimentant les éléments dissipateurs situés sur l'autre face du radiateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le radiateur comprend deux grilles de protection situées respectivement sur les deux faces du radiateur. La présence de ces grilles permet d'augmenter la sécurité électrique du radiateur de l'invention. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue partielle en perspective éclatée d'un radiateur de chauffage selon l'invention; la figure 2 est une vue de face, avec demi-coupe partielle, du radiateur de la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Le radiateur de chauffage représenté sur les dessins annexés comprend une pluralité de corps chauffants 10, dont l'un d'entre eux est représenté en perspective éclatée sur la figure 1 Le corps chauffant 10 comprend (figure 1) deux ensembles monoblocs 12 A et 12 B formés chacun en un matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité, par exemple en aluminium L'ensemble monobloc 12 A, respectivement 12 B, comprend une plaque de connexion 14 A, respectivement 14 B, formée d'une seule pièce avec un élément dissipateur de chaleur 16 A, respectivement 16 B. Les ensembles 12 A et 12 B ont la même structure et sont disposés de façon tête-bêche, ou en quinconce, de manière que les éléments dissipateurs 16 A et 16 B soient situés sur des faces opposées A et B du radiateur La plaque de connexion 14 A est de forme générale rectangulaire et elle est recouver- te, sur une partie de sa largeur, par l'élément dissipateur 16 A. Ce dernier comprend deux structures ondulées 18 A formées chacune d'une tôle repliée, et disposées respectivement de part et d'autre de la plaque 14 A Les deux structures ondulées 18 A sont disposées respectivement de part et d'autre de la plaque de connexion 14 A et elles sont bordées par deux plaques marginales 20 A de forme générale rectangulaire qui sont parallèles entre elles et parallèles à la plaque de connexion 14 A, en étant situées chacune à la même distance de la plaque 14 A Les plaques marginales 20 A de l'élément dissipateur de chaleur 16 A se rejoignent entre elles, à leurs extrémités, pour constituer deux bornes 22 A, dont l'une au moins sert de borne de contact électrique, comme on le verra plus loin. L'élément dissipateur de chaleur 16 B comprend, de façon correspondante, deux structures ondulées 18 B et deux plaques marginales 20 B qui se rejoignent pour former deux bornes opposées 22 B. Ainsi, chaque ensemble monobloc 12 A ou 12 B présente une section transversale en forme générale de T avec une âme constituée par la plaque de connexion électrique 14 A ou 14 B et une traverse constituée par l'élément dissipateur de chaleur 16 A ou 16 B. Le corps chauffant 10 comprend en outre un premier jeu de résistances chauffantes 24 B à coefficient de température positif (CTP) disposées entre la plaque de connexion 14 A de l'ensemble monobloc 12 A et l'élément dissipateur de chaleur 16 B de l'ensemble monobloc 12 B, ainsi qu'un second jeu de résistances chauffantes 24 A, également du type CTP, disposées entre l'élément dissipateur 16 A de l'ensemble monobloc 12 A et la plaque de connexion 14 B de l'ensemble monobloc 12 B. Dans l'exemple représenté, le corps chauffant 10 comprend deux résistances 24 A de forme rectangulaire et également deux résistances 24 B de forme rectangulaire Les résistances 24 A sont destinées à être alimentées électriquement par la plaque de connexion 14 B et l'une des plaques marginales 20 A, lesquelles sont portées à des potentiels électriques diffé- rents De façon correspondante, les résistances 24 B sont propres à être alimentées électriquement par la plaque de connexion 14 A et par l'une des plaques marginales 20 B. Le corps chauffant 10 comprend en outre deux plaques supports isolantes 26 A et 26 B pour maintenir respectivement le premier jeu de résistances chauffantes 24 A et le second jeu de résistances chauffantes 24 B Les plaques 26 A et 28 B ont une forme générale rectangulaire et possèdent chacune deux ouvertures rectangulaires 28 A, respectivement 28 B, pour maintenir en position les résistances chauffantes. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le radiateur de chauffage comprend une pluralité de corps chauffants 10 et donc une pluralité de paires d'ensembles monoblocs 12 A et 12 B disposés deux à deux tête-bêche et dans des directions généralement parallèles entre elles. Les corps 10 sont portés par deux platines d'extrémité 30 et 32 formées chacune par moulage d'une matière plastique isolante Les platines 30 et 32 s'étendent dans des direc- tions parallèles entre elles et perpendiculaires à la direction générale des corps 10. Comme on le voit sur la figure 1, les bornes 22 A situées du côté de la platine 30 sont reçues dans un évidement 34 de forme générale parallélépipédique ménagé dans la platine 30. De même, les bornes 22 B situées du côté de la platine 30 sont reçues dans un évidement 36 analogue que ménage la platine 30. De façon correspondante, les bornes 22 A et les bornes 22 B sont reçues dans deux évidements (non représentés) que comporte la platine 32. Le radiateur comprend en outre deux ressorts d'extrémité 38 disposés en partie supérieure du radiateur et deux ressorts d'extrémité 40 disposés en partie inférieure du radiateur (figure 2) On forme ainsi deux couples de ressorts antago- nistes, un couple formé par un ressort 38 et un ressort 40 au voisinage de la face A pour solliciter en appui mutuel les plaques 14 B et les éléments dissipateurs 16 A, et un second couple formé par un ressort 38 et un ressort 40 situé du côté de la face B pour solliciter en appui les plaques de connexion 14 A et les éléments dissipateurs de chaleur 16 B. Les deux ressorts 38 sont des plaques ondulées de forme générale rectangulaire prenant appui respectivement contre deux traverses 42 et 44 à section en U (figures 2 et 3) qui s'étendent chacune parallèlement entre elles et entre les deux platines 30 et 32 Les ressorts 38 sont reçus, à une extrémité, dans deux logements 46 de la platine 30 (figures 1 et 2) et, à une autre extrémité, dans deux logements analogues ménagés dans la platine 32 De même, les deux ressorts 40 sont reçus, à une extrémité, dans deux logements 48 (figure 1) ménagés dans la platine 30 et, à une autre extrémité, dans deux évidements analogues ménagés dans la platine 32 Lorsque l'ensemble des corps 10 est ainsi monté entre les deux platines et sollicité par les paires de ressorts 38 et 40, les résistances chauffantes CTP 24 A et 24 B se trouvent correctement positionnées et maintenues en contact avec les parties correspondantes des différents ensembles 12 A et 12 B, ce qui assure leur alimentation électrique. Comme montré plus particulièrement à la figure 2, le radia- teur comprend en outre un contacteur 50 A qui alimente, à une tension Vl, les ensembles monoblocs 12 A au travers des bornes 22 A reçues dans l'évidement 34 et un contacteur 50 B qui alimente, à une tension V 2 différente de la tension V 1, les ensembles monoblocs 12 B au travers des bornes 22 B reçues dans l'évidement 36. Le radiateur comprend en outre deux grilles d'extrémité 52 A et 52 B situées respectivement du côté de la face A et du côté de la face B Les grilles 52 A et 52 B sont reçues respective- ment dans deux rainures 54 et 56 (figure 1) ménagées dans la platine 30 et dans deux autres rainures analogues ménagées dans la platine 32. Le radiateur de l'invention permet d'offrir une excellente sécurité électrique et thermique du fait que les pièces conductrices situées du côté de la face A sont toutes au même potentiel (tension V 1) et que toutes les pièces conductrices situées du côté de la face B sont toutes situées au même potentiel (tension V 2) La construction générale du disposi- tif est simplifiée par le fait que l'on utilise des ensembles monoblocs qu'il suffit d'empiler deux à deux tête-bêche en interposant les résistances chauffantes CTP et les plaques isolantes. Les grilles permettent d'empêcher l'introduction d'éventuels corps conducteurs étrangers, ce qui améliore la sécurité électrique. Par ailleurs, l'efficacité globale du radiateur est augmentée par le nombre des éléments dissipateurs de chaleur, qui jouent le rôle d'ailettes, et qui offrent une grande surface d'échange thermique Ceci permet là aussi d'améliorer la sécurité thermique. Enfin, ce radiateur permet une facilité de branchement en réduisant le nombre de contacts électriques extérieurs. On comprendra que les ensembles monoblocs 12 A ou 12 B situés aux extrémités du radiateur, c'est-à-dire du côté de la traverse 42 ou de la traverse 44, peuvent être aménagés de manière que l'élément diffuseur de chaleur 16 A ou 16 B ne comporte qu'une seule structure ondulée 18 A et 18 B L'ensem- ble monobloc ainsi modifié possède une section transversale en L et non pas une section transversale en forme de D comme pour les autres ensembles. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation présentement décrite et représentée et s'étend à d'autres variantes Ainsi, les contacts 50 A et 50 B peuvent être agencés de façon différente pour les intégrer dans la platine et permettre l'utilisation d'un connecteur étanche séparé. L'invention trouve une application particulière pour le chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile animé par un moteur à faibles rejets thermiques, par exemple un moteur électrique L'alimentation du radiateur de chauffage s'effec- tue alors à partir de batteries embarquées sur le véhicule, sans pénaliser la consommation électrique, du fait de l'utilisation de résistances chauffantes CTP. il Revendications 1. Radiateur de chauffage électrique possédant au moins un corps chauffant comprenant une plaque support isolante propre à loger des résistances chauffantes du type CTP, deux plaques de connexion électrique disposées de part et d'autre de la plaque support et propres à être portées à des potentiels électriques différents pour alimenter les résistances chauffantes et deux éléments dissipateurs de chaleur disposés en contact thermique avec les résistances chauffantes, caractérisé en ce que chaque plaque de connexion ( 14 A; 14 B) est formée d'une seule pièce avec un élément dissipateur de chaleur ( 16 A; 16 B) pour constituer un ensemble monobloc ( 12 A; 12 B) qui est conducteur de la chaleur et de l'électrici- té, et en ce que les deux éléments dissipateurs de chaleur ( 16 A; 16 B) du corps chauffant sont situés sur des faces opposées (A;B) du radiateur. 2. Radiateur de chauffage selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le corps chauffant( 10) comprend: un premier jeu de résistances chauffantes CTP ( 24 B) disposées entre la plaque de connexion ( 14 A) d'un premier ensemble monobloc ( 12 A) et l'élément dissipateur de chaleur ( 16 B) d'un second ensemble monobloc ( 12 B), et un second jeu de résistances chauffantes CTP ( 24 A) dispo- sées entre l'élément dissipateur ( 16 A) dudit premier ensemble monobloc ( 12 A) et la plaque de connexion ( 14 B) dudit second ensemble monobloc ( 12 B). 3. Radiateur de chauffage selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le corps chauffant comprend deux plaques supports isolantes ( 26 A; 26 B) pour maintenir respectivement le premier jeu de résistances chauffantes ( 24 A) et le second jeu de résistances chauffantes ( 24 B). 4. Radiateur de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque ensemble monobloc ( 12 A; 12 B) présente une section transversale en forme générale de T avec une âme constituée par la plaque de connexion électrique ( 14 A; 14 B) et une traverse constituée par l'élément dissipa- teur de chaleur ( 16 A; 16 B). 5. Radiateur de chauffage selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'élément dissipateur de chaleur ( 16 A; 16 B) comprend deux structures ondulées ( 18 A; 18 B) disposées respectivement de part et d'autre de la plaque de connexion électrique ( 14 A; 14 B), sur une partie de celle-ci, et deux plaques marginales ( 20 A; 20 B) parallèles entre elles et parallèles à la plaque de connexion, en encadrant les deux structures ondulées. 6 Radiateur de chauffage selon la revendication 5, caracté- risé en ce que les plaques marginales ( 20 A; 20 B) d'un élément dissipateur de chaleur ( 16 A; 16 B) se rejoignent entre elles à leurs extrémités pour constituer au moins une borne de contact électrique ( 22 A; 22 B). 7. Radiateur de chauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de corps chauffants ( 10) dont les éléments dissipateurs de chaleur respectifs ( 16 A) situés sur une face (A) sont portés à un même potentiel (V 1) différent du potentiel (V 2) des éléments dissipateurs de chaleur ( 16 B) situés sur l'autre face (B). 8. Radiateur de chauffage selon la revendication 7, caracté- risé en ce que les corps chauffants ( 10) sont disposés suivant des directions générales parallèles entre elles et montés entre deux platines d'extrémité ( 30,32) s'étendant dans des directions générales perpendiculaires à celles des corps chauffants ( 10). 9 Radiateur de chauffage selon la revendication 8, caracté- risé en ce qu'il comprend des éléments ressorts ( 38,40) exerçant des forces d'appui dans une direction générale perpendiculaire à celle des corps chauffants pour les solliciter en appui. 10. Radiateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une au moins des platines ( 30,32) comporte un contac- teur ( 50 A) alimentant les éléments dissipateurs de chaleur ( 16 A) situés sur une face (A) du radiateur et un autre contacteur ( 50 B) alimentant les éléments dissipateurs de chaleur ( 16 B) situés sur l'autre face (B) du radiateur. 11. Radiateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend deux grilles de protection ( 52 A; 52 B) situées respectivement sur les deux faces (A,B) du radiateur.