Brevet FR2943296A1 — publié le 20100924

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE DE LIQUIDE POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de chauffage d'une 5 quantité de liquide pour un véhicule automobile. On s'intéresse dans la suite principalement mais non exclusivement au dispositif de chauffage d'un liquide de nettoyage, apte à être relié d'une part, à un réservoir contenant ledit liquide de nettoyage, et d'autre part, à au moins un élément de projection de 10 liquide placé à proximité d'une surface à nettoyer d'un véhicule automobile, telles que le pare-brise et/ou la lunette arrière. Dans ce cas, le nettoyage des surfaces vitrées est réalisé par action conjointe du système permettant au liquide d'arriver jusqu'à ces surfaces, et du système d'essuyage à un ou deux balais équipant le véhicule. 15 Cependant, la présente invention peut également être utilisée dans le cadre du nettoyage d'autres surfaces, par exemple les parties extérieures des projecteurs ou phares, ou bien pour le chauffage de tout liquide. Dans l'ensemble de la présente demande, on entend par élément 20 de projection de liquide, un gicleur ou encore une rampe de distribution et de projection de liquide disposée sur un balai d'essuie-glace. Il est déjà connu qu'un nettoyage amélioré des surfaces vitrées peut être obtenu en chauffant le liquide de nettoyage avant qu'il ne soit projeté sur la surface à nettoyer au moyen du ou des éléments de 25 projection du liquide de nettoyage. Par ailleurs, le liquide de nettoyage chauffé peut également aider à des opérations de dégivrage du pare-brise. Différentes solutions ont déjà été proposées pour permettre une élévation de la température du liquide lave-glace : 30 Une première solution connue consiste à utiliser directement l'énergie du moteur du véhicule automobile pour chauffer le liquide de nettoyage. Les températures obtenues sont cependant trop importantes, typiquement supérieures à 70°C, ce qui crée le risque d'occasionner des brûlures graves sur des personnes se trouvant à proximité du véhicule. Une autre solution connue consiste à chauffer le liquide en utilisant l'énergie du radiateur du véhicule automobile. Cette solution a cependant été peu utilisée car il est nécessaire d'attendre que le moteur chauffe un certain temps avant de pouvoir effectivement élever la température du liquide de nettoyage. Dans une troisième solution proposée, une résistance placée directement dans le réservoir de liquide de nettoyage permet de chauffer ce liquide. Cette solution n'est cependant pas optimale du fait que l'ensemble du liquide contenu dans le réservoir doit à chaque fois être chauffé alors que seule une petite quantité de liquide est prélevée, augmentant de ce fait inutilement le temps de chauffage, et détruisant à terme les propriétés intrinsèques du liquide. Les dernières solutions connues consistent à utiliser un dispositif de chauffage placé dans le chemin de circulation du liquide entre le réservoir de liquide et le ou les éléments de projection du liquide de nettoyage, permettant d'élever la température d'une quantité de liquide prélevée dans le réservoir au moment où l'on actionne la commande du lave-glace, généralement par le levier de commande placé à côté du volant et contrôlant entre autre l'actionnement des essuie-glace. Parmi ces solutions, le chauffage proprement dit s'effectue soit par contact direct d'une résistance chauffante avec le liquide à chauffer, soit par contact indirect. On s'intéresse dans la suite au mode de chauffage par contact indirect, l'autre mode de chauffage par contact direct ayant pour inconvénient principal que les résistances chauffantes utilisées pour chauffer directement le liquide sont à des températures extrêmement élevées, ce qui entraîne localement une vaporisation du liquide. On connaît notamment du document US 7, 190, 893 un dispositif de chauffage du liquide lave-glace avec contact indirect, dans lequel des éléments électriques de chauffage sont mis en contact avec une masse en matériau thermiquement conducteur de façon à chauffer cette masse. Un chemin pour l'écoulement du liquide entre une entrée et une sortie est pratiqué directement dans la masse. Le liquide, lors de son passage le long de ce chemin, absorbe ainsi la chaleur de la masse. Les éléments électriques de chauffage sont constitués par une pluralité de résistances électriques chauffantes de forme générale cylindrique, s'étendant parallèlement dans la masse, de préférence surmoulées par le matériau thermiquement conducteur formant la masse. De telles résistances, outre le fait qu'elles présentent un encombrement non négligeable, doivent être alimentées au niveau de leurs deux bornes de connexion situées à leurs deux extrémités. En outre, la tension de chacune des résistances doit être contrôlée de manière à commander l'arrêt de l'alimentation de ces résistances de façon appropriée, en particulier dès lors que le liquide a atteint la température maximum souhaitée. Il en résulte la nécessité de prévoir, dans le dispositif, une carte de circuit imprimé pourvue de moyens de contrôle, typiquement d'une pluralité de MOSFETs, pour la gestion de l'alimentation de ces résistances chauffantes. Cette solution est en conséquence encombrante et coûteuse en raison des différents composants électroniques nécessaires. En outre, la fabrication de la masse par moulage ou surmoulage présente un certain nombre d'inconvénients : Le procédé de fabrication est avant tout complexe à mettre en oeuvre. D'autre part, seuls certains matériaux peuvent effectivement 30 être utilisés pour le moulage de la masse, ces matériaux n'étant pas forcément ceux qui possèdent les meilleures qualités pour l'utilisation que l'on veut en faire : notamment, l'aluminium pur présente d'excellentes qualités en termes d'échange thermique d'une part, et de résistance à la corrosion d'autre part. Malheureusement, on ne peut pas utiliser l'aluminium pur dans un procédé de fabrication par moulage. Enfin, la forme de la masse étant nécessairement liée à la forme du moule, la fabrication de dispositif de chauffage requiert la fabrication d'un outillage spécialement dédié à la forme que l'on souhaite obtenir, ce qui vient grever d'autant plus le coût global de fabrication. La présente invention a pour but de proposer un nouveau dispositif de chauffage palliant les inconvénients précités. Plus précisément, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de chauffage de liquide de structure très compacte, permettant de chauffer du liquide en un temps très court, le dispositif comprenant des éléments dont la fabrication et l'assemblage sont facilités et optimisés en terme de coût. Ce but est atteint selon l'invention qui propose un dispositif de chauffage de liquide pour véhicule automobile, comportant au moins une chambre en matériau thermiquement conducteur définissant un chemin d'écoulement du liquide pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée et une sortie, et des moyens de chauffage électrique en couplage thermique avec ladite chambre, aptes à chauffer ladite chambre pour permettre au liquide s'écoulant dans ledit chemin d'écoulement d'absorber la chaleur de ladite chambre, caractérisé en ce que ladite chambre est constituée par l'assemblage par brasage de deux tôles s'étendant parallèlement l'une à l'autre, une première tôle plane, et une deuxième tôle emboutie selon des reliefs définissant ledit chemin d'écoulement, et en ce que les moyens de chauffage électrique s'étendent dans un plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite première tôle plane. La tôle plane et la tôle emboutie sont de préférence brasées au niveau des zones de contact entre les deux tôles, ces zones de contact étant définies d'une part par les parois périphériques planes des deux tôles, et d'autre part, par des surfaces planes de reliefs dans la tôle emboutie délimitant des tronçons successifs du chemin d'écoulement. Avantageusement, lesdits moyens de chauffage électrique comportent une pluralité de pierres plates à coefficient de température positif disposées dans un même plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite première tôle plane. Les avantages ainsi que d'autres particularités de l'invention seront détaillés dans la description qui suit d'un exemple de réalisation possible d'un dispositif de chauffage de liquide conforme à la présente invention, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue partielle en perspective éclatée des principaux éléments d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue complète en perspective du dispositif de la figure 1 assemblé ; - la figure 3 est une vue partielle en élévation du dispositif de la figure 2; - la figure 4 illustre une vue en perspective de la tôle emboutie formant une partie d'une des chambres du dispositif de la figure 1 ; - la figure 5 est un agrandissement d'une zone de la tôle emboutie de la figure 4. En référence aux figures 1 à 3 qui illustrent un mode de réalisation préféré bien que non limitatif de l'invention, le dispositif de chauffage de liquide pour véhicule automobile comporte deux chambres 1 sensiblement identiques, chacune des chambres renfermant un chemin 10 d'écoulement du liquide pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée et une sortie. Les deux chambres sont disposées de part et d'autre de moyens de chauffage 2 qui seront plus amplement détaillés par la suite. Ces moyens de chauffage 2 sont mis en contact thermique avec chacune des deux chambres 1, et servent ainsi à chauffer indirectement le liquide passant à l'intérieur des deux chemins d'écoulement 10. Selon un premier aspect de l'invention, chaque chambre 1 est réalisée par la coopération d'une première tôle plane 11 et d'une deuxième tôle emboutie 12 pour définir le chemin d'écoulement 10, les deux tôles s'étendant parallèlement l'une à l'autre et étant assemblées par brasage. Les deux tôles, qui ont de préférence une forme générale rectangulaire, peuvent être réalisées dans le même matériau thermiquement conducteur. Pour des raisons qui seront apparentes dans la suite, on choisira avantageusement, au moins pour la tôle plane 11, un matériau qui soit à la fois bon conducteur thermique et bon conducteur électrique, par exemple de l'aluminium. Comme plus particulièrement visible sur les figures 4 et 5, la deuxième tôle 12, une fois emboutie, comporte, sur sa partie interne destinée à être placée en regard de la première tôle plane 11, une paroi périphérique plane 120. En outre, les reliefs 121 résultant de l'emboutissage s'étendent transversalement, en alternance depuis deux bords opposés de la paroi périphérique plane 121, et présentent chacun une surface plane située dans le même plan que la paroi périphérique plane 120. Ainsi, la paroi périphérique plane 120 et les surfaces planes correspondantes des reliefs 121 constituent les zones de contact de la tôle emboutie 12 avec la tôle plane 11, permettant un assemblage des deux tôles par brasage qui garantit d'une part, une étanchéité sur la périphérie de la chambre, et d'autre part, une étanchéité entre deux tronçons successifs 122 formant le chemin d'écoulement 10. Certaines de ces zones de contact ont été schématisées sur la figure 3 par des ellipses en traits pointillés. En d'autres termes, le liquide pénétrant dans la chambre suit nécessairement le trajet sinueux du chemin d'écoulement 10, ce qui favorise l'échange thermique. La tôle emboutie 12 comporte en outre, au niveau des deux extrémités du chemin d'écoulement 10, deux orifices 123, 124 (voir figure 4). Chacun de ces orifices est destiné à maintenir de façon étanche un dispositif d'interconnexion lui-même apte à recevoir de façon étanche des conduits ou tubes d'acheminement de liquide (non représentés) permettant de relier le dispositif d'une part, à un réservoir de liquide, et d'autre part, à un ou plusieurs systèmes nécessitant du liquide chauffé. Sur les figures 1 à 3, les références 13 et 14 illustrent des dispositifs d'interconnexion affectés respectivement à une entrée et à une sortie des chambres 1. Pour la chambre située sur la partie inférieure de la figure 2, seul le dispositif d'interconnexion d'entrée 13 est visible. Ainsi, dans l'exemple représenté sur les figures, chacune des chambres comporte sa propre entrée 13 et sa propre sortie 14. Cet agencement permet une grande souplesse dans l'utilisation du dispositif de chauffage. Par exemple, dans le cas où l'on souhaite uniquement utiliser le chauffage du liquide pour un système de lave-glace associé au système d'essuyage du pare-brise du véhicule, il suffit de prévoir que l'entrée d'une première chambre 1 soit reliée à un réservoir de liquide de lavage, que la sortie de la deuxième chambre soit reliée à un ou plusieurs éléments de projection du liquide de nettoyage du système de lave-glace, et que les chemins d'écoulement 10 des deux chambres soient connectés en série en reliant la sortie 14 de la première chambre à l'entrée 13 de la deuxième chambre. Dans ce cas, le dispositif de chauffage en tant que tel comporte une unique entrée, ici l'entrée de la première chambre, et une unique sortie, ici la sortie de la deuxième chambre. On peut également prévoir d'utiliser les chemins d'écoulement 10 des deux chambres de façon indépendante, par exemple pour le lavage d'une part, du pare-brise, et d'autre part, de la lunette arrière du véhicule, auquel cas l'entrée 13 de chaque chambre 1 sera reliée à son propre réseau d'entrée de liquide, et la sortie 14 de chaque chambre à son propre réseau de sortie de liquide. Dans ce cas, le dispositif de chauffage en tant que tel présente en fait deux entrées indépendantes et deux sorties indépendantes. Comme le montre notamment la figure 4, la tôle emboutie 12 comporte enfin avantageusement des ergots de maintien 125, régulièrement espacés le long de la paroi périphérique 120. Ces ergots 125 présentent en section la forme d'un L dont une branche s'étend perpendiculairement à la paroi périphérique 120, l'autre branche constituant une extrémité libre qui servira à maintenir la tôle plane 11 lors de la fabrication du dispositif, préalablement à l'opération de brasage, comme cela sera expliqué plus en détails dans la suite. En outre, selon un aspect important de la présente invention, les moyens 2 de chauffage électrique s'étendent dans un plan, parallèlement et en contact thermique avec la première tôle plane. Dans un premier mode de réalisation non représenté, ces moyens de chauffage électriques peuvent être une résistance plane sérigraphiée. Dans le mode de réalisation préféré tel que représenté, les moyens de chauffage électrique comportent une pluralité de pierres plates 2 à coefficient de température positif disposées dans un même plan, parallèlement et en contact thermique avec chacune des tôles planes 11. Chacune des pierres 2 se retrouve ainsi prise en sandwich entre les deux tôles planes 11 pour permettre un chauffage indirect du liquide dans les deux chemins d'écoulement 10. L'utilisation de pierres à coefficient de température positif présente plusieurs avantages. Tout d'abord, la température de chauffage obtenue en alimentant électriquement ce type de thermistances est auto-limitée. Plus précisément, ces thermistances montent en température jusqu'à obtenir une valeur de température sensiblement constante, correspondant à la température dite d'autorégulation. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir de dispositif de contrôle particulier pour la régulation de ces éléments. En outre, pour obtenir la montée en température d'une pierre plate à coefficient de température positif, il suffit de connecter électriquement l'une de ses faces à une première tension continue, l'autre des faces recevant une deuxième tension continue, typiquement la masse. Cela est mis à profit conformément à l'invention pour obtenir une structure très compacte en prévoyant que les deux électrodes d'alimentation sont constituées directement par les tôles planes 11. Pour ce faire, on choisit, comme indiqué précédemment, un matériau qui soit à la fois très bon conducteur thermique et très bon conducteur électrique, par exemple l'aluminium, pour la fabrication des tôles planes 11. Dans ce cas, il suffit de mettre les faces des pierres plates en contact direct avec respectivement la tôle plane 11 de la première chambre et la tôle plane 11 de la deuxième chambre. Comme visible notamment sur les figures 1 et 2, un orifice 110 dans une patte d'extrémité de chaque tôle plane 11 forme une borne de connexion pour pouvoir relier les tôles planes 11 respectivement à la tension de la batterie et à la masse. Pour assurer un bon contact, les faces des pierres 2 sont maintenues en pression contre les tôles planes 11 en utilisant avantageusement une couche de colle recouvrant de chaque côté les faces des pierres. La couche de colle permet aussi avantageusement de compenser les écarts de géométrie des pierres 2 et les imperfections de planéité pour les tôles planes 11. Pour garantir en outre une isolation électrique entre les deux chambres 1 une fois assemblées, le dispositif selon l'invention comporte en outre quatre joints élastiques électriquement isolants 3a à 3d, de section en forme de U, emprisonnant élastiquement l'assemblage des deux chambres 1 sur les quatre côtés de leur périphérie, en s'appuyant sur la périphérie des deux tôles embouties 12 (voir notamment la figure 3). Les joints élastiques 3a et 3b sont dimensionnés de manière à recouvrir en grande partie les deux côtés de grande longueur du dispositif, alors que les joints élastiques 3c et 3d sont dimensionnés de manière à recouvrir en grande partie les deux côtés de plus petite longueur du dispositif. Enfin, pour renforcer encore le contact entre les pierres à coefficient de température positif et les tôles planes 11 des deux chambres, une pluralité d'agrafes 4 de maintien de section en U sont avantageusement prévues, réparties sur la périphérie. Comme visible sur la figure 3, chaque agrafe 4 vient enserrer élastiquement le joint élastique isolant correspondant (joint 3d sur la figure 3). Le dispositif tel que décrit précédemment offre une structure très compacte et qui permet de chauffer le liquide en un temps très court. Ceci est notamment dû au fait que l'opération de brasage pour réaliser les chambres utilise peu de matériau, réduisant ainsi l'inertie thermique de la chambre. De plus, le procédé de fabrication, qui va être à présent décrit dans le détail, fait appel à des techniques maîtrisées et peu coûteuses : Une première étape de ce procédé de fabrication consiste à fabriquer les chambres 1. Pour ce faire, la tôle plane 11 de chaque chambre est pré assemblée avec la tôle emboutie 12 grâce aux ergots de maintien 125 précédemment décrits. Les dispositifs d'interconnexion 13 et 14 sont également montés dans les orifices correspondants 123, 124 de la tôle emboutie 12. La structure de chambre ainsi réalisée est ensuite passée dans un four pour l'opération de brasage. Les tôles 11 et 12 utilisées sont de préférence en aluminium laminé, la couche de laminage étant également en aluminium. Cette couche est destinée à fondre à une température inférieure (par exemple 645°C) à la température de fusion de l'aluminium constituant la tôle. Une fois les chambres 1 réalisées, une deuxième étape de fabrication consiste en l'assemblage de deux de ces chambres avec les moyens de chauffage électriques. Dans le cas préféré de l'utilisation des pierres à coefficient de température positif, ces pierres sont positionnées, de préférence collées, contre les tôles planes 11 des deux chambres. La troisième et dernière étape de fabrication consiste dans le 10 positionnement des joints isolants 3a à 3d, puis des agrafes 4 de maintien. Bien que dans les différents exemples décrits ci-dessus, le dispositif de chauffage comporte deux chambres 1, l'invention peut être également généralisée à un dispositif de chauffage ne comportant 15 qu'une seule chambre, dont la paroi plane est mise en contact thermique avec les moyens de chauffage s'étendant dans un plan. Dans le cas où ces moyens de chauffage comportent les pierres plates à coefficient de température positif, la paroi plane constitue alors avantageusement l'une des électrodes des pierres plates, l'autre 20 électrode étant par exemple constituée d'une feuille métallique déformable. REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage de liquide pour véhicule automobile, comportant au moins une chambre (1) en matériau thermiquement conducteur définissant un chemin (10) d'écoulement du liquide pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée (13) et une sortie (14), et des moyens (2) de chauffage électrique en couplage thermique avec ladite chambre (1), aptes à chauffer ladite chambre (1) pour permettre au liquide s'écoulant dans ledit chemin d'écoulement d'absorber la chaleur de ladite chambre (1), caractérisé en ce que ladite chambre (1) est constituée par l'assemblage par brasage de deux tôles (11, 12) s'étendant parallèlement l'une à l'autre, une première tôle plane (11), et une deuxième tôle emboutie (12) selon des reliefs (121) définissant ledit chemin d'écoulement (10), et en ce que les moyens (2) de chauffage électrique s'étendent dans un plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite première tôle plane (11). 2. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle plane (11) et la tôle emboutie (12) sont brasées au niveau des zones de contact entre les deux tôles, ces zones de contact étant définies d'une part par les parois périphériques planes des deux tôles, et d'autre part, par des surfaces planes de reliefs (121) dans la tôle emboutie (12) délimitant des tronçons successifs (122) du chemin d'écoulement (10). 3. Dispositif de chauffage de liquide selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage électrique comportent une pluralité de pierres plates (2) à coefficient de température positif disposées dans un même plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite première tôle plane (11). 4. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pierres plates (2) sont disposées de manière à n'avoir aucun contact les unes avec les autres. 5. Dispositif de chauffage de liquide selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la tôle plane (11) est en matériau également conducteur électrique et présente un orifice (110) dans une patte d'extrémité formant borne de connexion électrique, et en ce que la tôle plane (11) constitue une première électrode d'alimentation des moyens de chauffage électrique disposée parallèlement et en contact avec une première face de chaque pierre plate (2). 6. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites premières faces des pierres (2) sont maintenues contre la tôle plane (11) par une couche de colle thermiquement conductrice. 7. Dispositif de chauffage de liquide selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux chambres (1) en matériau thermiquement conducteur, chaque chambre étant constituée par l'assemblage par brasage de deux tôles (11, 12) s'étendant parallèlement l'une à l'autre, une première tôle plane (11), et une deuxième tôle emboutie (12) selon des reliefs (121) définissant un chemin d'écoulement (10) propre à la chambre, et en ce que ladite pluralité de pierres plates (14) est disposée parallèlement entre les deux tôles planes (11) des deux chambres, en contact thermique avec lesdites tôles planes (11). 8. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacune des deux tôles planes (11) est en matériau également conducteur électrique et présente un orifice (110) formant borne de connexion électrique, et en ce que les deux tôles (11) constituent respectivement une première électrode et une deuxième électrode d'alimentation des moyens de chauffage électrique. 9. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première électrode est apte à être reliée à une première tension continue délivrée par la batterie du véhicule, et en ce que la deuxième électrode est apte à être reliée à une tension de masse. 10. Dispositif de chauffage de liquide selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des joints électriquement isolants (3a-3d) de section en forme de U, emprisonnant élastiquement les deux chambres (1) en s'appuyant sur la périphérie des deux tôles embouties (12). 11. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'agrafes (4) de maintien de section en forme de U, enserrant élastiquement les joints électriquement isolants (3a-3d).