Brevet FR3077461A1 — publié le 20190802

La présente invention a pour objet une unité de chauffe, un radiateur de chauffage comprenant une telle unité de chauffe et un boîtier de climatisation équipé d'un tel radiateur de chauffage. Elle trouvera ses applications, notamment, dans le domaine des véhicules automobiles. Il est connu des radiateurs de chauffage électrique destinés à être intégrés dans des boîtiers de climatisation de véhicule. Il s'agit soit de radiateurs additionnels, combinés avec des radiateurs de chauffage parcourus par un fluide caloporteur, dans les véhicules à moteur thermique, soit de radiateurs principaux, dans les véhicules électriques ou hybrides. De tels radiateurs comprennent un corps de chauffe accueillant des unités de chauffe, munis d'éléments de chauffe destinés à dégager de la chaleur lorsqu'ils sont parcourus par un courant électrique. De telles unités de chauffe sont destinées à être mises au contact d'un flux d'air traversant le radiateur pour réchauffer ledit flux d'air. Lesdites unités de chauffe comprennent des électrodes en liaison électrique avec des faces de connexion des éléments de chauffe de façon à permettre l'établissement du courant une fois que les électrodes sont respectivement portées à des potentiels électriques différents. Les faces de connexion sont reliées par des rebords latéraux déterminant l'espacement entre les électrodes. La question du risque d'apparition d'un court-circuit entre les électrodes se pose alors, non seulement sous la forme d'un amorçage dans l'air ou à travers tout autre milieu séparant les électrodes mais également à la surface des rebords latéraux des éléments de chauffe. Ce dernier phénomène peut en particulier intervenir lorsqu'un film de poussière et/ou de la condensation se déposent sur lesdits rebords, facilitant alors 2 l'établissement d'un courant de court-circuit le long du film d'une électrode à l'autre. Il a ainsi été mis en évidence par le déposant qu'il convient d'assurer une distance minimum le long dudit rebord entre lesdites faces de connexion. 5 Une première solution en ce sens serait d'utiliser des éléments de chauffe plus épais. Cependant, ceci présente de nombreux inconvénients à commencer par un surcoût desdits éléments de chauffe. De plus, les unités de chauffe dans lesquelles les éléments de chauffe seraient installés présenteraient elles-mêmes des dimensions plus importantes diminuant 10 d'autant la surface laissée libre pour la circulation du flux d'air à travers le radiateur de chauffage équipé. L'invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénients mentionnés plus haut et propose à cette fin une unité de 15 chauffe comprenant au moins un élément de chauffe, destiné à dégager de la chaleur lorsqu'il est parcouru par un courant électrique, ledit élément de chauffe présentant une première et une deuxième faces, dites faces de connexion, destinées à être portées à des potentiels électriques différents pour l'établissement dudit courant dans ledit élément de chauffe, ledit 20 élément de chauffe comprenant en outre un ou des rebords latéraux reliant lesdites première et deuxième faces de connexion, l'un au moins desdits rebords latéraux étant oblique. Par « rebord oblique », on entend rebord non droit, c'est-à-dire un rebord qui ne soit pas à la fois généré par une droite et perpendiculaire aux 25 deux faces de connexion. De la sorte, tout chemin reliant l'un quelconque des points de la première face de connexion à l'un quelconque des points de la deuxième face de connexion le long dudit rebord est allongé par rapport à la situation que l'on rencontrerait avec un bord droit, à même épaisseur des éléments 30 chauffants. On diminue ainsi le risque d'apparition de court-circuit. 3 Selon d'autres caractéristiques de l'invention qui pourront être prises ensemble ou séparément : - la première et la deuxième faces de connexion sont sensiblement parallèles, 5 - la première et/ou la deuxième faces de connexion sont sensiblement planes, - ladite unité de chauffe comprend en outre une première électrode, destinée à être portée à un premier potentiel, - ladite unité de chauffe comprend en outre une deuxième électrode, 10 destinée à être portée à un deuxième potentiel, - la première électrode est en liaison électrique avec la première face de connexion, - la deuxième électrode est en liaison électrique avec la deuxième face de connexion, 15 - un écartement entre la première et la deuxième électrodes est compris entre 2 et 5 mm, - un écartement entre la première et la deuxième électrodes est de 3,5 mm, - ledit ou lesdits rebords latéraux obliques comprennent un pan 20 incliné reliant la première et la deuxième face de connexion, - lesdits pans inclinés et les première et deuxième faces de connexion donnent en section à l'élément de chauffe un profil en forme de trapèze, - l'une des première ou deuxième faces de connexion définit, en 25 section, un sommet du trapèze et l'autre une base du trapèze, ceci pour l'ensemble des éléments de chauffe, - l'une des première ou deuxième faces de connexion définit, en section, un sommet du trapèze et l'autre une base du trapèze, ceci alternativement d'un élément de chauffe voisin à l'autre, 4 - en variante, lesdits pans inclinés et les première et deuxième faces de connexion donnent en section à l'élément de chauffe un profil en forme de parallélogramme, - en variante, le ou lesdits rebords latéraux obliques présentent 5 plusieurs faces, - les faces du ou des rebords latéraux obliques sont planes, - une première des faces du ou des rebords latéraux obliques, dite première face inclinée, s'étend de façon inclinée à partir de la première face de connexion, 10 - une deuxième des faces du ou des rebords latéraux obliques, dite deuxième face inclinée, s'étend de façon inclinée à partir de la deuxième face de connexion, - les première et deuxième faces inclinées sont en contact par un bord commun, 15 - les première et deuxième faces inclinées sont reliées par une troisième des faces du ou desdits rebords latéraux obliques, - les faces du ou desdits rebords latéraux obliques forment entre elles et/ou avec la première et/ou la deuxième faces de connexion des angles obtus, 20 - un ou plusieurs des bords latéraux sont droits, - ladite unité de chauffe comprend un tube à l'intérieur duquel le ou lesdits éléments de chauffe, ladite première électrode et/ou ladite deuxième électrodes sont situés pour les isoler électriquement de l'extérieur. 25 L'invention concerne aussi un radiateur de chauffage comprenant une ou plusieurs unités de chauffe telles que décrites plus haut. L'invention concerne aussi un boîtier de climatisation comprenant un radiateur de chauffage tel que décrit plus haut. 30 5 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 illustre de façon schématique en vue de face un exemple de radiateur de chauffage conforme à l'invention, - la figure 2 illustre de façon schématique en vue de coupe transversal une unité de chauffe selon l'invention, - la figure 3 illustre de façon schématique une vue en perspective 10 d'une électrode et d'éléments de chauffe de l'unité de chauffe de la figure 2, - la figure 4 illustre de façon schématique en vue de coupe longitudinale des éléments de chauffe et les électrodes d'une unité de chauffe selon l'état de l'art, 15 - la figure 5 illustre de façon schématique en vue de coupe longitudinale des éléments de chauffe et les électrodes d'une unité de chauffe selon la figure 2, - la figure 6 illustre de façon schématique en vue de coupe longitudinale des éléments de chauffe et les électrodes d'une unité de 20 chauffe selon une variante de réalisation de l'invention, - la figure 7 illustre de façon schématique en vue de coupe longitudinale des éléments de chauffe et les électrodes d'une unité de chauffe selon une variante de réalisation de l'invention, - la figure 8 illustre de façon schématique en vue de coupe 25 longitudinale un élément de chauffe et les électrodes d'une unité de chauffe selon une variante de réalisation de l'invention, - la figure 9 illustre de façon schématique en vue de coupe longitudinale un élément de chauffe et les électrodes d'une unité de chauffe selon une variante de réalisation de l'invention. 30 6 Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un radiateur de chauffage électrique. Il s'agit, par exemple, d'un radiateur de chauffage, dit haute tension, c'est-à-dire destiné à être alimenté par un courant continu (DC) ou alternatif (AC) présentant une tension électrique supérieure à 60 V, 5 notamment compris entre 60 et 1000 V, plus particulièrement compris entre 180 et 600 V, et/ou permettant de dégager une puissance de chauffe sur l'air ou une puissance électrique consommée supérieure à 2 kW, notamment comprise entre 2 kW et 10 kW. Ledit radiateur de chauffage comprend, par exemple, un corps de 10 chauffe 10 alimenté en courant électrique pour chauffer un flux d'air traversant ledit corps de chauffe 10. Ledit corps de chauffe 10 présente ici une configuration sensiblement parallélépipédique, s'étendant en surface. Il est destiné à être positionné de façon transversale au flux d'air à réchauffer. Plus 15 précisément, ledit flux d'air est destiné à être orienté perpendiculairement audit corps de chauffe 10, c'est-à-dire perpendiculairement au plan de la figure. Le corps de chauffe 10 comprend des unités de chauffe 12, s'étendant horizontalement sur la figure. Ledit corps de chauffe 10 peut 20 encore comprendre des dissipateurs thermiques 14, par exemple des ailettes, en relation de contact thermique avec les unités de chauffe 12. Les dissipateurs 14 sont positionnés, notamment, entre lesdites unités de chauffe 12. Ledit corps de chauffe comprend en outre ici un cadre 16, notamment en matière plastique, accueillant et maintenant lesdites unités 25 de chauffe 12 et/ou les dissipateurs thermiques 14. Le flux d'air passe entre les unités de chauffe 12, à travers les dissipateurs 14. Préférentiellement, le radiateur de chauffage comprend en outre une unité 18 de distribution et/ou de commande du courant circulant dans ledit corps de chauffe 10. 30 Ladite unité 18 de distribution et/ou de commande est avantageusement configurée pour piloter le courant alimentant le corps de 7 chauffe 10, en particulier les différentes unités de chauffe 12, par exemple à l'aide de commutateurs pilotés, permettant de contrôler respectivement la circulation de courant dans chacune des unités de chauffe 12. Il s'agit, notamment, de transistors, par exemple du type Mosfet ou IGBT, 5 fonctionnant en particulier par modulation de largeur d'impulsions. Comme illustré à la figure 2, les unités de chauffe 12 comprennent au moins un élément de chauffe 20, destiné à dégager de la chaleur lorsqu'il est parcouru par un courant électrique. Le ou lesdits éléments de chauffe 20 sont, par exemple, des résistances à effet CTP (pour coefficient 10 de température positif). Lesdits éléments de chauffe 20 présentent une première et une deuxième faces 22, 24, dites faces de connexion, destinées à être portées à des potentiels électriques différents pour l'établissement dudit courant dans lesdits éléments de chauffe 20. 15 Ladite unité de chauffe 12 comprend en outre ici une première électrode 26, destinée à être portée à un premier potentiel, et une deuxième électrode 28 destinée à être portée à un deuxième potentiel. Il s'agit, par exemple, d'électrodes métalliques. La première électrode 26 est en liaison électrique avec la première face de connexion 22 et la deuxième 20 électrode 28 est en liaison électrique avec la deuxième face de connexion 24 permettant ainsi la circulation du courant dans le ou les éléments de chauffe 20 lorsque les première et deuxième électrodes 26, 28 sont alimentées. Pour cela, les première et deuxième électrodes 26, 28 sont préférentiellement connectées à ladite unité de distribution et/ou de 25 commande 18. Lesdits éléments de chauffe 20 sont avantageusement connectés électriquement en parallèle entre les électrodes 26, 28. Ladite unité de chauffe 12 comprend avantageusement un tube 30 à l'intérieur duquel le ou lesdits éléments de chauffe 20, ladite première électrode 26 et/ou ladite deuxième électrodes 28 sont situés pour les isoler 30 électriquement de l'extérieur tube 30. Les tubes 30 sont préférentiellement au contact des dissipateurs 14. 8 Lesdites unités de chauffe 12 comportent encore ici des couches de matière 32, électriquement isolantes et thermiquement conductrices, lesdites couches de matière 32 étant situées entre chacune des électrodes 26, 28 et l'une des parois du tube 30. De la sorte, le tube 30 est 5 électriquement isolé des électrodes 26, 28 et des éléments de chauffe 20. Lesdites unités de chauffe 12 comprennent encore avantageusement des films de matériau, non illustrés, conducteurs électriquement et respectivement situés entre la première électrode 26 et la première face de connexion 22 et entre la deuxième électrode 28 et la 10 deuxième face de connexion 24 pour maintenir le ou les éléments de chauffe 20 relativement aux électrodes 26, 28 tout en permettant la liaison électrique entre lesdites électrodes 26, 28 et le ou lesdits éléments de chauffe 20. Lesdits films conducteurs sont respectivement situés sur l'ensemble des surfaces en vis-à-vis de la première électrode 26 et de la 15 première face de connexion 22 et/ou de la deuxième électrode 28 et de la deuxième face de connexion 24, une portion 41 de la surface desdites première et/ou de la deuxième faces de connexion, notamment une portion de bord, étant éventuellement laissée libre, comme cela sera détaillé plus loin. 20 Le ou lesdits éléments de chauffe 20 comprennent en outre un ou des rebords latéraux 34 reliant lesdites première et deuxième faces de connexion 22, 24. Ils forment ici l'épaisseur des éléments de chauffe 20 et déterminent l'espacement entre les électrodes 26, 28, sauf à tenir compte de l'épaisseur des éventuels films conducteurs. 25 L'espacement entre lesdites première et deuxième électrodes 26, 28 est comprise, par exemple, entre 2 et 5 mm. Elle est préférentiellement de 3,5 mm. Avantageusement, lesdites faces de connexion 22, 24 sont opposées et sensiblement parallèles. Elles sont sensiblement planes. Les 30 électrodes 26, 28 sont sensiblement planes, parallèles entres elles et parallèles aux faces de connexion 22, 24. 9 Comme illustré à la figure 3, lesdits éléments de chauffe 20 sont avantageusement répartis régulièrement le long des électrodes, ici le long de la deuxième électrode 28, seule cette dernière étant représentée. Autrement dit, lesdits éléments de chauffe 20 sont avantageusement 5 répartis régulièrement le long de leurs unités de chauffe 12 respectives. La première électrode, non-représentée, présente une forme sensiblement identique à celle de la seconde électrode 28. Lesdites première et deuxième électrodes sont, par exemple, de forme allongée, notamment sensiblement rectangulaires. Ici, lesdites 10 première et deuxième électrodes 26, 28 sont pleines. Elles s'étendent sur la longueur du tube de ladite unité de chauffe. Les première et deuxième faces de connexion 22, 24 sont, par exemple, rectangulaires et les rebords latéraux 34 des éléments de chauffe 20 sont au nombre de quatre, chacun desdits rebords 34 s'étendant le long de l'un des côtés des première et 15 deuxième face de connexion 22, 24. Une grande dimension des éléments de chauffe 20 est ici perpendiculaire à une grande dimension des première et deuxième électrodes. A la figure 4, une configuration avec des éléments de chauffe selon l'état de l'art est illustrée. Dans cette configuration, tous les rebords 20 latéraux des éléments de chauffe 20 sont droits. De la sorte, la distance entre les première et deuxième électrodes 26, 28 le long desdits rebords correspond à l'écartement « a » desdites premières et deuxièmes électrodes 26, 28. Cette distance est donc minimale pour l'écartement en cause. 25 Comme illustré aux figures suivantes, selon l'invention, l'un au moins desdits rebords latéraux 34 est au contraire oblique, notamment biseauté. On entend par là un rebord non droit, c'est-à-dire, un rebord qui ne soit pas à la fois généré par une droite et perpendiculaire aux deux faces de connexions 26, 28. La distance entre lesdites première et deuxième 30 électrodes 26, 28 le long de la surface des rebords obliques 34, repérée « b » à la figure 5, est ainsi augmentée pour un même écartement desdites 10 première et deuxième électrodes 26, 28. Elle est avantageusement d'au moins 5 mm . Si l'on se reporte de nouveau à la figure 3, on constate que deux des rebords latéraux sont droits, à savoir les rebords 36 parallèles à un axe 5 longitudinal des première et deuxième électrodes 26, 28 et les deux autres rebords latéraux, à savoir les rebords latéraux 38 perpendiculaires à l'axe longitudinal des première et deuxième électrodes sont obliques. Le ou lesdits rebords latéraux obliques 38 présentent des bords 50 de liaison avec la première ou la deuxième face de connexion 22, 24 en vis-à-vis 10 desquels la première et la deuxième électrodes 26, 28 s'étendent. A l'inverse, en raison de la portion 41, déjà évoquée, des première et deuxième faces de connexion 22, 24 laissée libre, comme évoquée plus haut, les rebords latéraux droits 36 sont situés à distance de côtés longitudinaux des électrodes 26, 28. Ceci constitue une autre solution 15 permettant d'éviter l'établissement d'un court-circuit entre la première et la deuxième électrode le long desdits bords latéraux. Une telle configuration combinant rebords droit et rebords obliques pourra être utilisée dans d'autres configurations, notamment les configurations illustrées aux figures 8 à 10. 20 Selon les modes de réalisation des figures 3 et 5 à 7, ledit ou lesdits rebords latéraux obliques 38 sont formés par un pan incliné reliant la première et la deuxième faces de connexion 26, 28. Par « incliné », on entend perpendiculaire ni à la première ni à la deuxième face de connexion 26, 28. 25 Dans le mode de réalisation des figures 3, 5 et 6, lesdits pans inclinés 38 et les première et deuxième faces de connexion 26, 28 donnent en section à l'élément de chauffe 20 un profil en forme de trapèze. Il s'agit ici d'une section transversale des éléments de chauffe 20, c'est-à-dire d'une section longitudinale de l'unité de chauffe 12. Autrement dit les 30 première et deuxième faces de connexion 22, 24 forme le sommet et la base d'une pyramide tronquée dont deux des côtés sont droits et deux 11 autres inclinés. L'angle formé entre la deuxième face de connexion 24 et les pans inclinés est avantageusement d'environ 45°. Dans la configuration des figures 3 et 5, les éléments de chauffe 20 présentent tous la même orientation. Plus précisément, le sommet de la 5 pyramide tronquée définie par les éléments de chauffe 20 est en regard de la même électrode, ici la première électrode 26. Dans la configuration de la figure 6, l'orientation des éléments de chauffe 20 est alternée d'un élément de chauffe à l'autre. Plus précisément, le sommet de la pyramide tronquée définie par les éléments de chauffe 20 10 est alternativement situé en regard de la première électrode 26 et de la deuxième électrode 28. Une telle configuration permet une plus grand densité d'éléments de chauffe 20. Selon le mode de réalisation de la figure 7, lesdits pans inclinés 38 et les première et deuxième faces de connexion 22, 24 donnent en section 15 à l'élément de chauffe un profil en forme de parallélogramme. Il s'agit ici d'une section transversale des éléments de chauffe 20, c'est-à-dire d'une section longitudinale de l'unité de chauffe 12. Autrement dit, les éléments de chauffe 20 forment un parallélépipède. Un tel mode de réalisation permet aussi une forte densité d'éléments de chauffe. 20 Selon les modes des figures 8 et 9, le ou lesdits rebords latéraux obliques 38 présentent plusieurs faces, ici planes. Une première 40 des faces du ou des rebords latéraux obliques 38, dite première face inclinée, s'étend de façon inclinée à partir de la première face de connexion 22. Une deuxième 42 des faces du ou des rebords latéraux obliques 38, dite 25 deuxième face inclinée, s'étend de façon inclinée à partir de la deuxième face de connexion 24. Selon le mode de réalisation de la figure 8, les première et deuxième faces inclinées 40, 42 sont en contact par un bord 44, notamment une arrête, commun. L'angle formée entre les première et deuxième faces 30 inclinées 40, 42 est, par exemple, un angle droit ou proche de l'angle droit. 12 Selon le mode de réalisation de la figure 9, les première et deuxième faces inclinées 40, 42 sont reliées par une troisième 46 des faces du ou desdits rebords latéraux obliques 38. La troisième face 46 est ici orthogonale aux première et deuxième faces de connexion 22, 24. Elle est 5 de dimensions très inférieures aux premières et deuxième faces inclinées, notamment de 0,5 mm selon l'épaisseur des éléments de chauffe 20. L'angle formé entre la première 22, respectivement la deuxième 24, face de connexion et la première 40, respectivement la deuxième 42, face inclinée est, par exemple, d'environ 140°. L'angle formée entre les première 10 et deuxième faces inclinées 40, 42 est la troisième face 46 est d'environ 130°. Plus généralement, les faces du ou desdits rebords latéraux obliques 38 forment entre elles et/ou avec la première et/ou la deuxième faces de connexion 22, 24 des angles obtus, notamment de 120 à 150°. Une telle 15 configuration permet de disposer d'éléments de chauffe plus robustes en évitant la présence d'arrêtes trop vives. L'invention concerne également les unités de chauffe décrites plus haut en elles-mêmes, de telles unités de chauffe pouvant trouver leur application dans tous types de dispositif de chauffage sans qu'il s'agisse 20 nécessairement d'un radiateur de chauffage, en particulier le radiateur de chauffage décrit. L'invention concerne encore un boîtier de climatisation comprenant un radiateur de chauffage tel que décrit plus haut. Ledit boîtier comprend un corps de circulation du flux d'air à l'intérieur REVENDICATIONS1. Unité de chauffe (12) comprenant au moins un élément de chauffe (20), destiné à dégager de la chaleur lorsqu'il est parcouru par un courant électrique, ledit élément de chauffe (20) présentant une première (22) et une deuxième (24) faces, dites faces de connexion, destinées à être portées à des potentiels électriques différents pour l'établissement dudit courant dans ledit élément de chauffe (20), ledit élément de chauffe (20) comprenant en outre un ou des rebords latéraux (34) reliant lesdites première et deuxième faces de connexion, l'un (38) au moins desdits rebords latéraux étant oblique. 2. Unité de chauffe selon la revendication précédente dans laquelle lesdites faces de connexion (22, 24) sont sensiblement parallèles et/ou planes. 3. Unité de chauffe selon l'une quelconques des revendications précédentes dans laquelle ladite unité de chauffe (12) comprend en outre une première électrode (26), destinée à être portée à un premier potentiel, et une deuxième électrode (28), destinée à être portée à un deuxième potentiel, la première électrode (26) étant en liaison électrique avec la première face de connexion (22) et la deuxième électrode (28) étant en liaison électrique avec la deuxième face de connexion (24). 4. Unité de chauffe selon l'une quelconques des revendications précédentes dans laquelle ledit ou lesdits rebords latéraux obliques (38) comprennent un pan incliné reliant la première et la deuxième face de connexion (22, 24). 5. Unité de chauffe selon la revendication précédente dans laquelle lesdits pans inclinés et les première et deuxième faces de connexion (22, 14 24) donnent en section à l'élément de chauffe (20) un profil en forme de trapèze. 6. Unité de chauffe selon la revendication 4 dans laquelle lesdits pans 5 inclinés et les première et deuxième faces de connexion (22, 24) donnent en section à l'élément de chauffe un profil en forme de parallélogramme. 7. Unité de chauffe selon l'une quelconques des revendications 1 à 3 dans laquelle le ou lesdits rebords latéraux obliques (38) présentent 10 plusieurs faces. 8. Unité de chauffe selon la revendication précédente dans laquelle les faces du ou des rebords latéraux obliques (38) sont planes. 15 9. Unité de chauffe selon l'une quelconques des revendications 7 ou 8 dans laquelle une première (40) des faces du ou des rebords latéraux obliques (38), dite première face inclinée, s'étend de façon inclinée à partir de la première face de connexion (22) et une deuxième (42) des faces du ou des rebords latéraux obliques (38), dite deuxième face 20 inclinée, s'étend de façon inclinée à partir de la deuxième face de connexion (24). 10. Unité de chauffe selon la revendication précédente dans laquelle les première et deuxième faces inclinées (40, 42) sont en contact par un bord 25 (44) commun. 11. Unité de chauffe selon la revendication 10 dans laquelle les première et deuxième faces inclinées (40, 42) sont reliées par une troisième (46) des faces du ou desdits rebords latéraux obliques (38). 30 15 12. Unité de chauffe selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 dans laquelle les faces (40, 42, 44, 46) du ou desdits rebords latéraux obliques (38) forment entre elles et/ou avec la première et/ou la deuxième faces de connexion (22, 24) des angles obtus. 5 13. Unité de chauffe selon l'une quelconques des revendications précédentes dans laquelle un ou plusieurs (36) des bords latéraux (34) sont droits. 10 14. Radiateur de chauffage comprenant une ou plusieurs unités de chauffe (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15. Boîtier de climatisation comprenant un radiateur de chauffage selon la revendication précédente. 15