Brevet FR3035204A1 — publié le 20161021

Echangeur de chaleur pour installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile L'invention concerne un échangeur de chaleur pour une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Ladite installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comporte une boucle de climatisation dans laquelle un fluide réfrigérant est apte à circuler. Ce type d'installation de chauffage, ventilation et/ou de climatisation est notamment adapté dans le domaine des véhicules automobiles. Les véhicules automobiles sont en général équipés d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, à fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant circule dans une boucle de climatisation où il est soumis à des changements d'état, de pression et de température. Pour assurer le chauffage de l'habitacle du véhicule, la boucle de climatisation peut être modifiée pour fonctionner en mode pompe à chaleur. Ainsi, dans un mode pompe à chaleur, la chaleur à restituer dans l'habitacle est en partie prélevée sur l'air extérieur au moyen d'un échangeur de chaleur placé en face avant du véhicule et soumis à un flux d'air extérieur. Lorsque la température de l'air extérieur est basse, on peut observer un givrage dudit échangeur de chaleur. Afin de retarder ce givrage ou même de l'éviter, il est connu, par les documents WO 2011/157 700 et FR 3 001 413, de disposer dans la boucle de climatisation, un dispositif de chauffage additionnel apte à élever la température du fluide réfrigérant, et à réduire la puissance thermique absorbée dans l'air traversant ledit échangeur de chaleur. Ce dispositif de chauffage additionnel est un composant séparé qui doit être inséré dans la boucle de climatisation, au moyen de canalisations et de raccords supplémentaires, ceci entraînant un risque accru de fuites de fluide réfrigérant. L'un des buts de l'invention est de proposer un échangeur de chaleur comportant un dispositif de chauffage additionnel, ne présentant 3035204 2 pas de canalisations supplémentaires, avec un risque réduit de fuite de fluide réfrigérant. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de chauffage additionnel pour échangeur de chaleur particulièrement sûr et 5 efficace. Un autre but de l'invention est de proposer une installation de chauffage ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, sous une forme compacte, ne nécessitant pas de temps de montage supplémentaire. 10 L'invention a pour objet un dispositif de chauffage additionnel pour échangeur de chaleur, ledit dispositif comprenant : - au moins un moyen de fixation permettant de monter ledit dispositif sur un échangeur de chaleur ; - au moins un moyen de chauffage de fluide ; 15 - au moins un conduit qui définit, lorsque le dispositif est monté sur l'échangeur de chaleur, une partie d'un chemin d'écoulement de fluide ; ledit au moins un moyen de chauffage étant apte à chauffer le fluide circulant dans ledit au moins un conduit. 20 Avantageusement, ledit au moins un conduit présente une section de passage carrée, rectangulaire, circulaire, en forme de U ou polygonale. De manière avantageuse, le dispositif comprend des turbulateurs disposés dans ledit au moins un conduit. 25 Avantageusement, le dispositif comprend un corps dans lequel est disposé ledit au moins un conduit et ledit au moins un moyen de chauffage de fluide. De manière avantageuse, ledit au moins un moyen de chauffage comprend un moyen de chauffage électrique. 30 Avantageusement, ledit moyen de chauffage électrique comprend au moins une résistance électrique chauffante à coefficient de température positif. 3035204 3 De manière avantageuse, ladite au moins une résistance électrique chauffante à coefficient de température positif est isolée électriquement du corps et du conduit. Avantageusement, sur le corps est disposé un moyen de chauffage 5 électrique sous forme d'un film. De manière avantageuse, ledit dispositif est isolé thermiquement. Avantageusement, ledit dispositif est isolé électriquement. L'invention a aussi pour objet un échangeur de chaleur apte à être parcouru par un fluide réfrigérant et comportant au moins une bride pour 10 la circulation dudit fluide réfrigérant, ainsi qu'un dispositif de chauffage additionnel tel que décrit précédemment, ladite au moins une bride et ledit dispositif de chauffage additionnel étant placés sur une même paroi dudit échangeur de chaleur. Avantageusement, ledit échangeur de chaleur comporte une bride 15 d'entrée et une bride de sortie pour ledit fluide réfrigérant, le dispositif de chauffage additionnel étant disposé à un emplacement situé entre les brides d'entrée et de sortie. De manière avantageuse, l'échangeur de chaleur comprend une bride additionnelle disposée entre lesdites brides d'entrée et de sortie. 20 Avantageusement, le dispositif de chauffage additionnel est disposé entre ladite bride additionnelle et la bride d'entrée ou entre ladite bride additionnelle et la bride de sortie. De préférence, ledit échangeur de chaleur est un évapocondenseur ou un condenseur. 25 Avantageusement, la bride additionnelle est située au voisinage de la bride d'entrée, ou au voisinage de la bride de sortie. L'invention a aussi pour objet une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte, dans la boucle de climatisation, un échangeur de 30 chaleur tel que décrit ci-dessus. Avantageusement, l'échangeur de chaleur est placé en face avant du véhicule. 3035204 4 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit faite avec référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique partielle d'un 5 échangeur de chaleur portant le dispositif de chauffage additionnel selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 montrant le sens de déplacement du fluide réfrigérant ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif de 10 chauffage additionnel selon un premier mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale des éléments chauffants du dispositif de chauffage additionnel selon un mode de réalisation ; - les figures 5 à 8 sont des vues en coupe transversale du dispositif 15 de chauffage additionnel selon différents modes de réalisation. Une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile comprend une boucle de climatisation à fluide réfrigérant. Dans cette boucle de climatisation, un échangeur de chaleur 1, placé en face avant du véhicule automobile, comprend usuellement 20 une partie inférieure 2 et une partie supérieure 3. La partie inférieure 2 est alimentée en fluide réfrigérant au niveau de la bride d'entrée 4, de l'échangeur de chaleur 1. La partie supérieure 3 est reliée à la boucle de climatisation par la bride de sortie 5 de l'échangeur de chaleur 1. Les deux brides, d'entrée 4 et de sortie 5, sont placées sur une même paroi 25 de l'échangeur de chaleur. Selon l'invention, le dispositif de chauffage additionnel 6 comprend un moyen de fixation sur l'échangeur de chaleur 1, à un emplacement situé entre la bride d'entrée 4 et la bride de sortie 5 et sur la même paroi de l'échangeur de chaleur. Il est fixé entre la bride d'entrée 4 et une 30 bride additionnelle 7 fixée sur l'échangeur de chaleur 1 au voisinage de la bride de sortie 5. Le circuit de fluide réfrigérant, au niveau de l'échangeur de chaleur 1, est symbolisé par les flèches sur la figure 2. Le fluide réfrigérant circule dans la boucle de climatisation qui comporte de façon classique un 3035204 5 compresseur, au moins un condenseur, un dispositif de chauffage additionnel, un organe de détente, un échangeur de chaleur et un accumulateur de fluide réfrigérant. Selon l'invention, l'échangeur de chaleur est un évapo-condenseur ou un condenseur. Selon l'invention, le 5 dispositif de chauffage additionnel et l'échangeur de chaleur constituent un ensemble mécanique d'un seul tenant. Le fluide réfrigérant arrive par la bride additionnelle 7, traverse le dispositif de chauffage additionnel 6, passe par la bride d'entrée 4, pénètre dans la partie inférieure 2 de l'échangeur de chaleur 1, parcourt la partie inférieure 2, puis la partie 10 supérieure 3 de l'échangeur de chaleur 1, et sort par la bride de sortie 5. Dans l'ensemble de l'échangeur de chaleur 1 et du dispositif de chauffage additionnel 6, toutes les pièces sont fixes, le nombre de raccords est limité et le risque de fuite de fluide réfrigérant est très faible. Le dispositif de chauffage additionnel 6 est de préférence réalisé 15 sous forme d'un corps 8, recouvert d'un isolant 9 de protection thermique et électrique. Dans le corps 8 sont disposés au moins un conduit 10 de passage du fluide réfrigérant, et un moyen de chauffage de fluide, de préférence un moyen de chauffage électrique. La section du conduit 10 de passage 20 du fluide réfrigérant peut être carrée (figures 3, 5, 8), rectangulaire (figure 6), en forme de U (figure 7), circulaire ou polygonale, comme illustré figure 3. Le conduit 10 peut comporter des turbulateurs 11. Le moyen de chauffage électrique est de préférence basé sur des 25 résistances électriques 12 à coefficient de température positif (CTP), par exemple des céramiques 12. Ces céramiques 12 sont placées le plus près possible du conduit 10 de passage du fluide réfrigérant. Elles sont isolées électriquement du corps 8 et du conduit 10, et reliées au réseau électrique par des électrodes 13 regroupées au niveau d'un connecteur 30 unique 14. Les électrodes peuvent être reliées à toutes les céramiques 12 dans le cas d'un seul élément chauffant (figures 6, 7), ou aux céramiques d'une même rangée dans le cas de plusieurs éléments chauffants (figures 3, 4 et 5), à titre d'exemple. 3035204 6 Le moyen de chauffage électrique peut aussi être constitué d'un bloc résistant, d'éléments chauffants à nanoparticules, ou d'un film 15, mince ou épais, déposé par sérigraphie sur le corps 8, et composé par exemple de nanotubes de carbone. 5 Dans le cas de céramiques, la température de chauffage est avantageusement située dans la gamme de 80 à 120°C, de façon à bénéficier de la fonction d'auto-régulation de la céramique, et à éviter la nécessité d'un contrôle complexe du dispositif de chauffage additionnel. Selon l'invention, l'espace compris entre les brides d'entrée 4 et de 10 sortie 5 de l'échangeur de chaleur 1 est utilisé pour loger le dispositif de chauffage additionnel 6. Dans l'exemple décrit et représenté, le dispositif de chauffage additionnel 6 est inséré dans la boucle de climatisation en entrée de l'échangeur de chaleur 1. Il peut aussi être inséré en sortie de l'échangeur de chaleur 1, entre la bride de sortie 5 et une bride 15 additionnelle 7 placée au voisinage de la bride d'entrée 4. Le corps 8 du dispositif de chauffage additionnel 6 et le conduit 10 de passage du fluide réfrigérant peuvent avantageusement être réalisés par extrusion. L'ensemble de l'échangeur de chaleur 1, des brides d'entrée 4, de sortie 5 et additionnelle 7, et du corps 8 du dispositif de 20 chauffage additionnel 6 peut avantageusement être brasé en une seule fois. Cet ensemble compact ne nécessite pas de temps de montage supplémentaire et limite le risque de fuite de fluide réfrigérant en limitant le nombre de raccords dans la boucle de climatisation. 25 REVENDICATIONS1) Dispositif de chauffage additionnel (6) pour échangeur de chaleur, ledit dispositif (6) comprenant : - au moins un moyen de fixation permettant de monter ledit dispositif sur un échangeur de chaleur ; - au moins un moyen de chauffage de fluide (12) ; - au moins un conduit (10) qui définit, lorsque le dispositif (6) est monté sur l'échangeur de chaleur, une partie d'un chemin d'écoulement de fluide ; - ledit au moins un moyen de chauffage (12) étant apte à chauffer le fluide circulant dans ledit au moins un conduit (10). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un conduit présente une section de passage carrée, rectangulaire, circulaire, en forme de U ou polygonale. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (6) comprend des turbulateurs (11) disposés dans ledit au moins un conduit (10). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (6) comprend un corps (8) dans lequel est disposé ledit au moins un conduit (10) et ledit au moins un moyen de chauffage de fluide. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de chauffage comprend un moyen de chauffage électrique. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit 25 moyen de chauffage électrique comprend au moins une résistance électrique chauffante (12) à coefficient de température positif. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la au moins une résistance électrique chauffante à coefficient de température positif est isolée électriquement du corps (8) et du conduit (10). 30 8) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que sur le corps (8) est disposé un moyen de chauffage électrique sous forme d'un film (15). 3035204 8 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (6) est isolé thermiquement. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (6) est isolé électriquement. 11) Echangeur de chaleur apte à être parcouru par un fluide réfrigérant et comportant au moins une bride (4 ou 5) pour la circulation dudit fluide réfrigérant, ainsi qu'un dispositif de chauffage additionnel (6) 10 conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, ladite au moins une bride (4 ou 5) et ledit dispositif de chauffage additionnel (6) étant placés sur une même paroi dudit échangeur de chaleur (1). 12) Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte une bride d'entrée (4) et une bride de sortie (5) pour 15 ledit fluide réfrigérant, le dispositif de chauffage additionnel (6) étant disposé à un emplacement situé entre lesdites brides d'entrée (4) et de sortie (5). 13) Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une bride additionnelle (7) disposée entre lesdites 20 brides d'entrée (4) et de sortie (5). 14) Echangeur de chaleur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage additionnel (6) est disposé entre ladite bride additionnelle (7) et la bride d'entrée (4) ou entre ladite bride additionnelle (7) et la bride de sortie (5).25