Brevet FR3092277A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Boucle diphasique pour véhicule automobile [0001] La présente invention se rapporte au domaine de boucle diphasique utilisant un fluide de refroidissement diphasique, pour véhicule automobile. [0002] Etant donné que les boissons ont une température idéale à laquelle il est préférable de boire, il est souhaitable d'avoir un porte-récipient capable de refroidir ou de réchauffer une boisson ou de la maintenir à la bonne température pendant un voyage sur la route. Certaines zones de rangement ou de stockage de l'habitacle peuvent également nécessiter d'être maintenues à une température donnée pour la préservation des aliments par exemple. Cette notion est extensible à des zones de confort par contact avec les passagers. [0003] Plus généralement la plupart des appareils refroidis ou chauffés dans la voiture à des fins de confort sont basés sur les flux d'air de l'HVAC ou sur des technologies thermoélectriques telles que les éléments à effet Peltier. L'efficacité du système thermoélectrique est assez faible. L'efficacité du refroidissement direct à l'air est également faible en termes d'échange de chaleur et peut générer des problèmes de bruit en raison des ventilateurs à installer. Le refroidissement par air ou le chauffage des dispositifs de stockage demande des volumes spécifiques, notamment des conduites, pénalisant un encombrement faible. [0004] La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités. [0005] À cet effet l'invention a pour objet une boucle diphasique utilisant un fluide de re- froidissement diphasique et comprenant un premier échangeur de chaleur agencé pour échanger de la chaleur avec un composant, ce composant étant par exemple un porte-récipient à refroidir ou à réchauffer, et un deuxième échangeur de chaleur agencé pour être placé en interaction thermique avec un échangeur de chaleur d'un dispositif d'air climatisé d'un véhicule automobile, dispositif notamment appelé HVAC, les premier et deuxième échangeurs communiquant entre eux via des canaux pour une circulation du fluide de refroidissement, notamment le fluide diphasique pouvant passer en phase gazeuse dans l'un des échangeurs et passer en phase liquide dans l'autre des échangeurs. [0006] L'invention est remarquable en ce qu'elle permet d'éviter le recours à une pompe ou un ventilateur. Cela permet une intégration plus facile du système. La boucle est un système passif. Le transfert de froid ou de chaud peut être effectué sur une longue distance avec de faibles pertes thermiques. L'invention permet en outre de délocaliser le stockage froid ou chaud à distance de la climatisation, comme par exemple dans le coffre de la voiture. [0007] Grâce au transfert de chaleur ou de froid à partir de l'HVAC et le changement de 2 phase dans la boucle diphasique, l'invention peut fournir des performances plus élevées. [0008] Selon l'un des aspects de l'invention, la boucle est agencée pour refroidir le composant, le premier échangeur étant alors un évaporateur pour évaporer le fluide di-phasique, et le deuxième échangeur étant un condenseur pour condenser le fluide di-phasique, condensation permise par transfert de chaleur entre ce deuxième échangeur de chaleur et un évaporateur du dispositif HVAC. [0009] Selon un aspect de l'invention, la boucle est agencée pour chauffer le composant, le premier échangeur étant alors un condenseur pour condenser le fluide diphasique, et le deuxième échangeur étant un évaporateur pour évaporer le fluide diphasique, évaporation permise par transfert de chaleur entre ce deuxième échangeur de chaleur et un radiateur du dispositif HVAC. Si on le souhaite, le condenseur est de type à tubes comprenant des micro-canaux dans lesquels peut circuler le fluide diphasique. Ces micro-canaux ont par exemple quelques dixièmes de millimètres de largeur. [0010] Selon un aspect de l'invention, le composant est un composant à refroidir choisi parmi : un porte-récipient, un casier de rangement du véhicule, un élément d'habillage du véhicule, un élément de confort du véhicule, un composant électronique. En variante ou en complément, le composant est un composant à chauffer choisi parmi : un porte-récipient, un casier de rangement du véhicule, un élément d'habillage du véhicule, un élément de confort du véhicule. [0011] De manière très avantageuse, selon l'invention, le fluide circule par capillarité, et il n'est pas nécessaire d'utiliser une pompe pour faire circuler le fluide. [0012] Selon un aspect de l'invention, le deuxième échangeur agencé pour être en in- teraction thermique avec le dispositif HVAC est en contact thermique avec un radiateur ou un évaporateur du dispositif HVAC, ou le deuxième échangeur est intégré dans avec un radiateur ou un évaporateur du dispositif HVAC, ou le deuxième échangeur de chaleur est agencé pour être placé dans un flux d'air refroidi ou chauffé du dispositif HVAC. [0013] Selon un aspect de l'invention, un élément intermédiaire est prévu entre le deuxième échangeur de chaleur et un radiateur ou un évaporateur du dispositif HVAC, élément intermédiaire destiné à faciliter le transfert thermique, étant notamment une pate thermique ou un pad. [0014] Selon un aspect de l'invention, le fluide diphasique, ou réfrigérant diphasique, est choisi parmi : acétone pour refroidissement, eau, fluide 1234yf. [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la [Fig. représente un système selon un premier exemple de réalisation de 3 l' invention ; - la [Fig. 2] représente un système selon un deuxième exemple de réalisation de l' invention. [0016] On a représenté sur la [Fig. 1], une boucle diphasique 1 utilisant un fluide de refroi- dissement diphasique et comprenant un premier échangeur de chaleur 10 agencé pour échanger de la chaleur avec un composant 11, ce composant 11 étant par exemple un porte-récipient à refroidir ou à réchauffer, et un deuxième échangeur de chaleur 20 agencé pour être placé en interaction thermique avec un échangeur de chaleur 30 d'un dispositif d'air climatisé 35 d'un véhicule automobile, appelé HVAC, les premier et deuxième échangeurs 10 et 20 communiquant entre eux via des canaux 15 pour une circulation du fluide de refroidissement, notamment le fluide diphasique pouvant passer en phase gazeuse, en bouillonnant, dans l'un des échangeurs et passer en phase liquide dans l'autre des échangeurs. [0017] La boucle 1 est agencée pour chauffer le composant 11, le premier échangeur 10 tant alors un condenseur pour condenser le fluide diphasique, et le deuxième échangeur 20 étant un évaporateur pour évaporer le fluide diphasique, évaporation permise par transfert de chaleur entre ce deuxième échangeur de chaleur 20 et un radiateur 30 du dispositif HVAC. Si on le souhaite, le condenseur 10 est de type à tubes comprenant des micro-canaux dans lesquels peut circuler le fluide diphasique. Ces micro-canaux ont par exemple quelques dixièmes de millimètres de largeur. Ici l'évaporateur 20 est placé en aval du radiateur 30, juste derrière, d'un point de vue de circulation de Fair chauffé par le radiateur 30. Ainsi cet évaporateur reçoit de la chaleur transportée par le flux d'air chauffé par le radiateur 30. [0018] Le composant 11 est un composant à chauffer choisi parmi : un porte-récipient, un casier de rangement du véhicule, un élément d'habillage du véhicule, un élément de confort du véhicule. [0019] Ainsi le fluide diphasique ayant reçu la chaleur provenant du radiateur 30 circule par capillarité vers le condenseur 10 et vient chauffer le composant 11. [0020] Les échangeurs thermiques entre l'échangeur 10 et le composant 11 peut se faire de différentes manières, notamment par contact, par conduction, par convection, par rayonnement, avec ou sans interposition d'un élément intermédiaire tel qu'une pate thermique ou un pad thermique. [0021] L'HVAC de véhicule comporte en outre un évaporateur 31 d'HVAC. [0022] En variante, comme illustré sur la [Fig. 2], le composant 11 est un composant à refroidir choisi parmi : un porte-récipient, un casier de rangement du véhicule, un élément d'habillage du véhicule, un élément de confort du véhicule, un composant électronique. [0023] Ici, la boucle 1 est agencée pour refroidir le composant 11, le premier échangeur 14 étant alors un évaporateur pour évaporer le fluide diphasiquc, et le deuxième échangeur 24 étant un condenseur pour condenser le fluide diphasique, condensation permise par transfert de chaleur entre ce deuxième échangeur de chaleur 24 et un évaporateur 31 du dispositif HVAC. Ainsi le fluide diphasique ayant reçu le froid provenant de l'évaporateur 31 circule par capillarité vers l'évaporateur 14 10 et vient refroidir le composant 11. 5