Brevet FR2911949A3 — publié le 20080801

FR 2911949 A3 20080801 FR 0700686 A 20070131 ARRIERE PLAN DE L'INVENTION (a) Domaine de l'invention La présente invention concerne un chauffe-eau de véhicule automobile, et plus particulièrement un chauffe-eau destiné à produire de l'eau chaude qui est aspergée sur un pare-brise de véhicule pour faire fondre la neige et le gel. (b) Description de l'art antérieur Lorsqu'un véhicule est laissé à l'extérieur par un temps froid et neigeux, la neige et le gel couvrant le pare--brise bloquent le champ de vision du conducteur du véhicule. On utilise conventionnellement un ustensile ou de l'eau chaude pour nettoyer la neige et le gel, évitant ainsi de rayer la surface de la vitre du pare-brise. Dans les régions froides, il est nécessaire que les véhicules soient équipés d'un dispositif pour chauffer de l'eau afin de faire fondre la neige et le gel accumulés sur le pare-brise, un tel dispositif réchauffeur étant généralement installé à la sortie de l'eau du lave vitre dirigée vers le pare-brise. De tels dispositifs sont connus de l'art antérieur, en référence à la Figure 1, un réchauffeur 10 comprend principalement un récipient d'eau 11 comportant une admission 111 et une sortie 112 ménagées respectivement aux extrémités avant et arrière du récipient, un élément de chauffe 12 s'étendant axialement à l'intérieur du récipient 11. En fonctionnement, l'eau entre dans le récipient 11 par l'admission 111, permettant ainsi de réaliser des échanges thermiques avec la surface de l'élément de chauffe 12, l'eau chaude étant ensuite évacuée par la sortie 112. Pour un tel dispositif, l'élément de chauffe 12 doit être scellé et protégé contre la corrosion. Un autre mode de réalisation de réchauffeur, selon l'art antérieur, est représenté sur la Figure 2, dans lequel un élément de chauffe intégré 14 est disposé à l'intérieur d'une cavité d'un boîtier 132 d'un élément d'échange de chaleur 13. Des canalisations 131 sont formées à l'intérieur de l'élément d'échange 13, en bordure de la cavité du boîtier 132, permettant des échanges thermiques lors de l'écoulement de l'eau dans -1-2911949 -2- les canalisations 131. L'élément de chauffe intégré 14 est isolé à sa périphérie par une électrode plane 141 et fixé à l'intérieur de la cavité du boîtier 132, une force externe maintenant, par ailleurs, l'élément de chauffe intégré 14 dans la cavité du boîtier 132. 5 Cependant, comme l'élément de chauffe 14 est le corps principal pour les transferts thermiques, passant de l'état froid et l'état chaud et réciproquement, la qualité matérielle de celui-ci se dégrade. Son assemblage est complexe et comprend une multitude de petites étapes. 10 D'autre part, un tel dispositif est difficile à réparer en cas de panne. Il est nécessaire de démonter entièrement la structure du réchauffeur 10, ce qui cause des dommages irrémédiables, en particulier pour l'électrode plane 141. Par conséquent, il est commun de remplacer le réchauffeur 10 au lieu de le réparer, entraînant un gaspillage nuisible à l'environnement. 15 Les dispositifs de l'art antérieur, avec ce type d'éléments de chauffe, ne peuvent pas s'adapter à différentes alimentations électriques. Par conséquent, lors de la production, les fabricants de tels éléments de chauffe doivent stocker une multitude de réchauffeurs différents pouvant 20 s'adapter à chaque puissance électrique, afin de satisfaire rapidement les besoins des clients, augmentant de ce fait les coûts de stockage. De plus, de tels dispositifs ne peuvent pas être produits en série. L'ensemble de ces inconvénients augmente les coûts de production. 25 SOMMAIRE DE L'INVENTION La présente invention propose d'améliorer l'efficacité des chauffe-eau de véhicule. Par conséquent, un premier objectif de la présente invention est de 30 fournir un chauffe-eau de véhicule automobile, destiné à produire de l'eau chaude qui est aspergée sur un pare-brise de véhicule automobile afin de faire fondre la neige et le gel, comprenant : un dispositif de chauffage feuilleté, comportant une bande de chauffage reliée électriquement à des électrodes planes et séparée extérieurement 35 par une plaque isolante , une partie avant du dispositif de chauffage étant reliée à une surface de conduction thermique d'un dispositif d'échange et une partie arrière du dispositif de chauffage étant scellée avec une plaque arrière de scellement ; le dispositif d'échange comportant un banc d'échange dont la surface 40 externe est formée par les surfaces de conduction thermique, des chemins d'écoulement d'eau étant formés à l'intérieur du banc d'échange, 2911949 -3- les extrémités avant et arrière du banc d'échange étant respectivement scellées avec des couvercles de scellement d'extrémité, des orifices des tubes, permettant à l'eau d'entrer et de sortir du dispositif d'échange, étant situés sur un des couvercles de scellement d'extrémité. 5 De préférence, une bande de chauffage est disposée à l'interface entre le dispositif de chauffage et le banc d'échange, le dispositif de chauffage étant connecté en série extérieurement à une électrode plane positive et à une plaque isolante ; la bande de chauffage entrant directement en 10 contact avec le banc d'échange à l'aide d'une électrode négative, le banc d'échange étant relié extérieurement à la masse. De préférence toujours, une couche d'amortissement de conduction électrique sépare le dispositif de chauffage de la surface de conduction 15 thermique correspondante du banc d'échange. Un deuxième objectif de la présente invention est de fournir un chauffe-eau de véhicule dans lequel deux surfaces opposées de la bande de chauffage du dispositif de chauffage sont respectivement reliées en série 20 aux électrodes planes positives et négatives et à la plaque isolante. De préférence, la couche d'amortissement sépare le dispositif de chauffage et la surface de conduction thermique correspondante du banc d'échange. De préférence toujours, un agent de collage est utilisé entre chaque composant du dispositif de chauffage feuilleté pour réaliser une connexion les unissant entre eux. 30 Pour permettre une meilleure compréhension desdits objectifs, la courte description des schémas ci-dessous est suivie de la description détaillée des formes de réalisation préférées. COURTE DESCRIPTION DES SCHÉMAS 35 La figure 1 montre une vue en coupe d'un réchauffeur de l'art antérieur. La figure 2 montre une vue en coupe d'un réchauffeur intégré de l'art antérieur. La figure 3 montre une vue de dessus éclatée représentant l'assemblage des composants selon la présente invention. 40 La figure 4 montre une vue de dessus représentant l'assemblage réalisé en Figure 3. 25 La figure 5 montre une vue schématique du dispositif de chauffage à électrode négative relié à un banc d'échange selon la présente invention. La figure 6 montre une vue schématique des électrodes positives et négatives connectées à la bande de chauffage et également connectées au banc d'échange selon la présente invention. La figure 7 montre une vue schématique représentant la position d'une pluralité d'ensembles de dispositifs de chauffage assemblés sur le banc d'échange selon la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES FORMES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉES En référence à la figure 3, un réchauffeur 10, selon la présente invention, comprend principalement un dispositif de chauffage feuilleté 2 relié à un dispositif d'échange thermique 3. Le dispositif de chauffage 2 conduit une puissance électrique par l'intermédiaire d'une bande de chauffage 21 via une électrode plane 22, actionnée extérieurement, lors de son fonctionnement, par un commutateur. Une plaque isolante 23, permettant soit de conduire la chaleur, soit de résister à la chaleur, est placée extérieurement à la bande de chauffage pour isoler électriquement l'électrode plane 22. La plaque isolante 23 est ici située sur un côté d'une plaque arrière de scellement 26 afin de résister à la chaleur. La bande de chauffage 21 peut être fabriquée à partir de n'importe quel matériel électrothermique, tel qu'un fil électrique de chauffage ayant une résistance électrothermique ou une bande résistive en céramique à coefficient de température positif. La bande en céramique à coefficient de température positif fournit une température constante et une régulation automatique de la température. La bande en céramique est rigide, permettant de bénéficier d'un assemblage de l'ensemble fiable et pratique. Le dispositif de chauffage 2 comporte une paroi apposée à une surface de conduction thermique 30 du banc d'échange 31 du dispositif d'échange 3. Les surfaces de conduction thermique 30 du banc d'échange 31 sont agencées pour former une pluralité de surfaces adjacentes ou mutuellement opposées, situées sur quatre surfaces externes du banc d'échange 31. Le grand nombre de surfaces de 2911949 -5- conduction thermique 30 permet de choisir l'emplacement d'assemblage du dispositif de chauffage 2 ainsi que le nombre de dispositifs que l'on souhaite assembler sur le banc d'échange 3. 5 Une couche d'amortissement feuilletée 24 est disposée entre le dispositif de chauffage 2 et la surface de conduction thermique 30, l'insertion de la couche d'amortissement 24 étant utilisée pour former un espace d'amortissement absorbant après assemblage du dispositif de chauffage 2. 10 Un dispositif d'amortissement 25, ayant une plage de tension relativement étendue, est disposé entre le dispositif de chauffage 2 et la plaque arrière de scellement 26 pour former un espace d'amortissement. Grâce à cet espace d'amortissement à largeur variable, une déformation 15 thermique, due à une dilatation thermique, est absorbée, évitant ainsi d'exercer une pression mécanique sur la bande de chauffage. La plaque arrière de scellement 26 compresse et exerce une force sur le dispositif de chauffage 2 pour permettre l'assemblage avec le banc d'échange 31. Le dispositif d'amortissement 25 mentionné ci-dessus peut être une 20 bande à ressort métallique ou un corps en plastique fabriqué en un matériau tel qu'un de gel de silice. Les chemins d'écoulement 310, qui permettent à l'eau de s'écouler, sont formés dans le banc d'échange 31, des couvercles de scellement 25 d'extrémité 32, 33 étant disposés respectivement aux extrémités avant et arrière des chemins d'écoulement 310. Des orifices des tubes 34, 35, qui permettent à l'eau d'entrer et de sortir, sont placés sur le couvercle de scellement d'extrémité 32. Après que l'eau soit entrée dans le banc d'échange 31 par les orifices des tubes 34, 35, des échanges thermiques 30 sont réalisés entre le banc d'échange 31 et l'eau s'écoulant dans les chemins d'écoulement 310. La quantité de chaleur fournie à l'eau par le dispositif de chauffage 2 permet de réchauffer cette dernière et de faire fondre la neige et le gel 35 sur le pare-brise. La couche d'amortissement 24 peut se déformer pour réaliser un amortissement mécanique et une conduction ou une isolation électrique. En référence à la figure 3, l'électrode plane 22 conduit la puissance 40 électrique à partir d'une électrode positive à la bande de chauffage 21, cette puissance étant ensuite menée au banc d'échange 31 à l'aide d'une 2911949 -6- électrode négative par conduction via la couche d'amortissement 24. Le banc d'échange 31 est connecté extérieurement à une électrode négative d'un système de véhicule, permettant de ce fait au courant de 5 circuler dans la bande de chauffage 21 par l'électrode plane 22. L'électrode négative conduit de manière indirecte l'électricité négative du châssis du véhicule au banc d'échange 31 via la couche d'amortissement 24. Compte tenu de la polarité électrique négative et de la grande taille du véhicule, celui-ci est considéré, d'un point du vue électrique et dans 10 son ensemble comme une capacité de grande valeur, l'électricité étant conduite entièrement au châssis du véhicule par le banc d'échange 31, sans générer de charge électrique résiduelle. Le danger d'une charge électrique élevée, due à une montée subite de puissance ou à une puissance instable, est alors évité. 15 La plaque isolante 23, peut être n'importe quelle plaque ayant une fonction isolante, telle qu'une plaque minérale, de préférence une plaque en oxyde d'aluminium. 20 En référence à la Figure 4, représentant le réchauffeur 10, des dispositifs de chauffage feuilletés 2 sont assemblées à la surface du banc d'échange 31 du dispositif d'échange thermique 3, les orifices des tubes 34 et 35 étant prévus pour permettre l'écoulement de l'eau à l'intérieur. Un joint hermétique solide est réalisé entre les dispositifs de chauffage 2 25 et le banc d'échange 31, un collage ou un ajustage à pression mécanique externe pouvant être utilisés pour réaliser le joint. La méthode d'ajustage à pression mécanique externe peut être réalisée en employant la force mécanique de la plaque arrière de scellement 26, cette dernière formant avec une plaque de compression 4 un joint de compression. La plaque de 30 compression 4 est vissée sur le banc d'échange 31 en utilisant des vis standard 41, la force du joint de compression étant transmise à la plaque arrière de scellement 26, la plaque arrière de scellement 26 étant alors compressée pour permettre aux dispositifs de chauffage feuilletés 2 d'être fermement sécurisés sur le banc d'échange 31. 35 Dans cette configuration, la plaque arrière de scellement 26 peut être démantelée en détachant la plaque de compression 4, permettant de ce fait le remplacement des composants situés à l'intérieur des dispositifs de chauffage 2, en particulier, des bandes de chauffage 21. 40 La méthode d'assemblage face-à-face adoptée dans la présente 2911949 -7- invention, permet soit d'assembler un ensemble ou une pluralité d'ensembles de dispositifs de chauffage 2. Si la puissance de chacun des dispositifs de chauffage 2 est fixe, alors la puissance totale des dispositifs de chauffage 2 est additive, ce qui permet la production, de manière 5 pratique, de différentes alimentations électriques. Les différents dispositifs de chauffage 2 et les bancs d'échange 31 sont considérés comme des composants standard qui peuvent être produits en série. Un nombre différent de dispositifs de chauffage 2 peuvent être assemblés selon l'alimentation électrique souhaitée, permettant aux clients, qui 10 souhaitent acheter des réchauffeurs, de disposer de différentes alimentations électriques. En référence à la Figure 5, le dispositif de chauffage 2 est un assemblage feuilleté d'une pluralité de composants et relié à la surface de conduction 15 thermique 30 du banc d'échange 31. Un côté externe de la bande de chauffage 21 forme un circuit de conduction électrique via l'électrode plane 22. Après isolation de l'électrode plane 22 par l'intermédiaire de la plaque isolante 23, le dispositif de chauffage 2 est fermé, à sa périphérie, avec la plaque arrière de scellement 26. Un côté intérieur de la couche 20 d'amortissement feuilletée 24, permettant la conduction électrique, est relié à la surface de conduction thermique 30, le banc d'échange 31 étant relié à l'électrode négative d'un équipement de véhicule. Par conséquent, la puissance électrique générée par l'électrode plane 22 passe dans la bande de chauffage 21 qui est chauffée, celle-ci étant reliée 25 électriquement avec le banc d'échange 31 via la couche d'amortissement 24, le banc d'échange 31 étant relié indirectement à l'électrode négative. Les chemins d'écoulement d'eau 310 sont formés à l'intérieur du banc d'échange 31, ceux-ci passant entre les surfaces de conduction 30 thermique 30, permettant de ce fait un échange de chaleur entre les bandes de chauffage 21 et l'eau traversant les chemins 310. Les vagues de chaleur produites par la bande de chauffage 21 sont transmises tri dimensionnellement vers l'extérieur. Du fait de l'équilibre 35 thermique lié à la matière, un côté de la surface de conduction thermique 30 entraîne une perte de chaleur et une baisse de la température. Par conséquent, le côté correspondant à l'électrode plane 22 doit fournir de la chaleur à la surface de conduction thermique 30, permettant de ce fait à l'ensemble de la chaleur produite par la bande de chauffage 21 d'être 40 transféré vers le banc d'échange 31. 2911949 -8Des plaques nervurées 37 sont situées à l'intérieur du banc d'échange 31 formant des chemins d'écoulement 310 tortueux dans le banc d'échange 31. Les plaques nervurées 37 sont situées aux positions correspondant aux côtés intérieurs des surfaces de conduction thermique 30, permettant 5 de ce fait une conduction thermique directe et rapide de la chaleur à l'intérieur du banc d'échange 31. Des bandes nervurées 36, mécaniquement renforcées, sont situées sur un côté externe du banc d'échange 31, renforçant mécaniquement la 10 périphérie externe du banc d'échange 31. Bien que la présence de bandes nervurées de renforcement 36 augmente la surface de dispersion de la chaleur, n'importe quelle méthode d'enveloppement peut être appliquée autour du dispositif d'échange 3 pour limiter l'énergie thermique à l'intérieur d'un seul banc d'échange 31. 15 Différentes méthodes peuvent être employées pour joindre la plaque arrière de scellement 26 au banc d'échange 31, comme représenté sur la Figure 4. Un raccordement par agrafe, par goupille, par martelage, par collage ou avec un agent agglutinant, peut convenir afin de fixer la plaque 20 arrière de scellement 26 pour joindre les dispositifs de chauffage 2 au banc d'échange 31 et ainsi réaliser un assemblage mécanique stable des dispositifs de chauffage 2. Des dispositifs d'amortissement 25 sont interposés entre la plaque arrière de scellement 26 et le dispositif de chauffage 2 (voir Figure 3). 25 En référence à la Figure 6, la surface de conduction thermique 30 du banc d'échange 31 permet l'assemblage du dispositif de chauffage feuilleté 2, le dispositif d'amortissement 25 étant disposé, de manière similaire, entre le dispositif de chauffage feuilleté 2 et la plaque arrière de 30 scellement 26. La bande de chauffage 21 du dispositif de chauffage 2 est connectée sur ses parties inférieures et supérieures aux électrodes 22 reliées extérieurement aux plaques isolantes 23, la plaque isolante inférieure 35 étant reliée à la surface de conduction thermique 30. Par conséquent, le courant électrique, généré par les électrodes planes 22, traverse principalement la bande de chauffage 21 qui est chauffée. Le courant électrique est conduit à l'aide des deux électrodes planes 22 opposées, le courant n'est jamais mis en relation avec le banc d'échange 31. Une telle 40 forme de réalisation peut être mise en oeuvre pour une tension relativement basse ou lorsque la conception du circuit du véhicule est 2911949 -9- limitée. La plaque isolante 23 est interposée, de manière similaire, entre le dispositif de chauffage 2 et le banc d'échange 31. En outre, la plaque isolante 23 est fabriquée en un matériau minéral tel que l'oxyde d'aluminium, fournissant de ce fait aux plaques isolantes 23 des 5 propriétés de conduction thermique. En référence à la Figure 7, les dispositifs de chauffage 2 peuvent s'assembler sur les surfaces de conduction thermique 30 du banc d'échange 31. Les surfaces de conduction thermique 30 comprennent 10 une pluralité de secteurs afin de pouvoir accueillir plus d'un ensemble de dispositifs de chauffage 2 au banc d'échange 31, s'adaptant de ce fait à différents besoins de puissance. Chacun des côtés externes du banc d'échange 31 peut être simplement 15 formé avec des surfaces de conduction thermique 30. Les dispositifs de chauffage 2 peuvent se connecter, bout à bout, aux surfaces avant et arrière du banc d'échange 31, en correspondance mutuelle ou juxtaposés l'un à côté de l'autre, s'adaptant de ce fait à différentes alimentations électriques selon le nombre de dispositifs de chauffage 2 assemblés. 20 Par conséquent, la production en série d'un dispositif de chauffage standard 2 peut être mise en oeuvre. Étant donné que le banc d'échange 31 est de fabrication standard, on peut produire en série toutes les pièces du dispositif. On peut choisir le nombre de dispositifs de chauffage 2 à 25 connecter pour s'adapter à différentes alimentations électriques, le chauffe-eau permettant de faire face à toute modification de l'alimentation. Les pièces standard sont produites en réduisant les coûts de fabrication et de stockage. REVENDICATIONS 1. Chauffe-eau de véhicule automobile, destiné à produire de l'eau chaude qui est aspergée sur un pare-brise de véhicule automobile afin de 5 faire fondre la neige et le gel, comprenant : un dispositif de chauffage feuilleté (2), comportant une bande de chauffage (21) reliée électriquement à des électrodes planes (22) et séparée extérieurement par une plaque isolante (23), une partie avant du dispositif de chauffage (2) étant reliée à une surface de conduction 10 thermique (30) d'un dispositif d'échange (3) et une partie arrière du dispositif de chauffage (2) étant scellée avec une plaque arrière de scellement (26) ; le dispositif d'échange (3) comportant un banc d'échange (31) dont la surface externe est formée par les surfaces de conduction thermique 15 (30), des chemins d'écoulement d'eau (310) étant formés à l'intérieur du banc d'échange (31), les extrémités avant et arrière du banc d'échange (31) étant respectivement scellées avec des couvercles de scellement d'extrémité (32, 33), les orifices de tubes (34, 35), permettant à l'eau d'entrer et de sortir du dispositif d'échange (3), étant situés sur un des 20 couvercles de scellement d'extrémité (32, 33). 2. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel le banc d'échange (31) comporte une périphérie formée par une pluralité de surfaces de conduction thermique (30) adjacentes ou 25 mutuellement opposées, permettant de relier au moins deux dispositifs de chauffage (2). 3. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel une bande de chauffage (21) est disposée à l'interface entre le 30 dispositif de chauffage (2) et le banc d'échange (31), le dispositif de chauffage (2) étant connecté en série extérieurement à une électrode plane positive (22) et à une plaque isolante (23), la bande de chauffage (21) entrant directement en contact avec le banc d'échange (31) à l'aide d'une électrode négative, le banc d'échange (31) étant relié 35 extérieurement à la masse. 4. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 3, dans lequel une couche d'amortissement (24) de conduction électrique sépare le dispositif de chauffage (2) de Ïla surface de conduction thermique 40 correspondante (30) du banc d'échange (31).-11- 5. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel deux surfaces opposées de la bande de chauffage (21) du dispositif de chauffage (2) sont respectivement reliées en série aux électrodes planes positives et négatives (22) et à la plaque isolante (23). 6. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 5, dans lequel la couche d'amortissement (24) sépare le dispositif de chauffage (2) et la surface de conduction thermique (30) correspondante du banc d'échange (31). 10 7. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel des plaques nervurées (36) sont situées à l'intérieur du banc d'échange (31), selon l'écoulement de l'eau, aux positions correspondant aux secteurs de la surface de conduction thermique (30) du banc 15 d'échange (31), les plaques nervurées (36) permettant la formation des chemins d'écoulement de l'eau (31 C)) et la conduction de la chaleur. 8. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel un dispositif d'amortissement (25) est interposé entre le dispositif 20 de chauffage (2) et la plaque arrière de scellement (26). 9. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 8, dans lequel le dispositif d'amortissement (25) est un corps en plastique flexible, tel qu'un gel de silice. 10. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 8, dans lequel le dispositif d'amortissement (25) est une bande à ressort métallique. 30 11. Chauffe-eau de véhicule selon la revendication 1, dans lequel la bande de chauffage (21) est une bande résistive en céramique à coefficient positif de température. 12. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans 35 lequel la bande de chauffage (21) est un fil électrique de chauffage ayant une fonction de résistance électrothermique. 13. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel une plaque de compression (4) est utilisée pour comprimer et unir 40 ensemble les plaques arrière de scellement (26) avec le banc d'échange (31). 25-12- 14. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel un agent agglutinant est employé pour unir les plaques arrière de scellement (26) avec le banc d'échange (31). 15. Chauffe-eau de véhicule selon la revendication 1, dans lequel un agent de collage est utilisé entre chaque composant du dispositif de chauffage feuilleté (2) pour réaliser une connexion les unissant entre eux. 10 16. Chauffe-eau de véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel une plaque d'oxyde d'aluminium est employée comme plaque isolante (23). 15