WO2010025954A2 - Dispositif de chauffage de pour vehicule automobile - Google Patents

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    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • F24H9/1827—Positive temperature coefficient [PTC] resistor

Definitions

  • the present invention relates to a device for heating a quantity of liquid for a motor vehicle.
  • the following is mainly interested, but not exclusively, in the heating device of a cleaning liquid, which can be connected on the one hand to a reservoir containing said cleaning fluid, and on the other hand to at least one nozzle placed near a surface to be cleaned of a motor vehicle, such as the windshield and / or the rear window.
  • a cleaning liquid which can be connected on the one hand to a reservoir containing said cleaning fluid, and on the other hand to at least one nozzle placed near a surface to be cleaned of a motor vehicle, such as the windshield and / or the rear window.
  • the cleaning of the glazed surfaces is achieved by the joint action of the system allowing the liquid to reach these surfaces, and the wiper system with one or two brushes equipping the vehicle.
  • the present invention can also be used in the context of cleaning other surfaces, for example the external parts of headlamps or headlights, or for heating any liquid.
  • a first known solution is to directly use the motor energy of the motor vehicle to heat the cleaning liquid.
  • the temperatures obtained are too high, typically greater than 70 ° C., which creates the risk of causing serious burns on people in the vicinity of the vehicle.
  • Another known solution is to heat the liquid using the energy of the radiator of the motor vehicle. This solution has, however, been little used because it is necessary to wait for the engine to warm up for some time before it can actually raise the temperature of the cleaning liquid.
  • a resistor placed directly in the cleaning liquid tank is used to heat the liquid.
  • This solution is not optimal, however, because all the liquid in the tank must each time be heated while only a small amount of liquid is removed, thereby unnecessarily increasing the heating time, and destroying term the intrinsic properties of the liquid.
  • the last known solutions consist in using a heating device placed in the liquid circulation path between the liquid reservoir and the nozzle (s), making it possible to raise the temperature of a quantity of liquid taken from the reservoir at the moment when the the windshield washer control is actuated, generally by the control lever placed beside the steering wheel and controlling, inter alia, the actuation of the windshield wipers.
  • the actual heating is carried out either by direct contact of a heating resistor with the liquid to be heated, or by indirect contact.
  • the indirect contact heating mode is of interest.
  • the other direct contact heating mode has the main disadvantage that the heating resistors used to directly heat the liquid are at extremely high temperatures, which leads locally to a high temperature. vaporization of the liquid.
  • Document US 7, 190, 893 discloses a device for heating windscreen washer fluid with indirect contact, in which electric heating elements are brought into contact with a mass of thermally conductive material in order to heat this mass.
  • a path for the flow of liquid between an inlet and an outlet is practiced directly in the mass.
  • the liquid, as it passes along this path, thus absorbs the heat of the mass.
  • the electric heating elements are constituted by a plurality of heating resistors of generally cylindrical shape, extending parallel in the mass, preferably overmolded by the thermally conductive material forming the mass.
  • a liquid heating device for a motor vehicle comprising at least a first piece of thermally conductive material, a liquid flow path formed integrally in said first piece to allow a liquid flow. between an inlet and an outlet, and heating means in thermal coupling with said part adapted to heat said part to allow the liquid flowing in said flow path to absorb the heat of said part, characterized in that said heating means comprise at least a stone with a positive temperature coefficient.
  • Said first piece preferably comprises a flat bottom wall extending in a plane parallel to the flow path, and said positive temperature coefficient stone is a flat stone disposed parallel and in thermal contact with said bottom wall.
  • the heating means may advantageously comprise a plurality of flat stones with a positive temperature coefficient arranged in a matrix in the same plane, parallel and in thermal contact with said bottom wall.
  • the flat stones of the matrix are preferably arranged so as to have no contact with each other.
  • the device comprises a second piece of thermally conductive material, with a second liquid flow path formed integrally in said second part, said second part also comprising a flat bottom wall extending in a plane parallel to the second flow path.
  • said flat stone or the matrix comprising a plurality of flat stones is arranged parallel between the bottom walls of said first and second parts, in thermal contact with each of said bottom walls.
  • Each of said first and second parts advantageously has its own inlet and its own outlet, each of the inlets and outlets being provided with a connecting end adapted to sealingly receive a conduit or tube for conveying liquid.
  • FIGS. 2a and 2b are perspective views respectively assembled and exploded of the main elements of the device of Figure 1;
  • Figures 3 and 4 are perspectives illustrating a possible assembly of the elements of Figures 2a and 2b within a holding structure of the device serving as an electrical connection interface of the device with the outside;
  • FIG. 5a and 5b illustrate an alternative embodiment of the device relating to the power supply of the heating elements, respectively eh perspective exploded and in section;
  • FIG. 6 and 7 illustrate in perspective another alternative embodiment relating to the regulation of heating.
  • the liquid-heating device for a motor vehicle comprises two parts 1a, 1b of substantially identical thermally conductive material, each of the parts having a liquid flow path 10a, 10b integrally formed in the workpiece to allow liquid to flow between an inlet 11a, 11b and an outlet 12a, 12b.
  • Different materials can be used for the manufacture of two parts, such as aluminum, or a ceramic with high thermal conductivity.
  • a material which has both a high thermal conductivity and an electrical conductivity will preferably be used.
  • the device further comprises heating means 14 placed in thermal contact with each of the two parts 1a, 1b, serving to indirectly heating the liquid passing inside the two flow paths 10a, 10b.
  • These heating means comprise, according to the invention, at least one stone 14 with a positive temperature coefficient.
  • each of said first and second parts 1a, 1b comprises a flat bottom wall 15a, 15b extending in a plane parallel to the flow path 10a, 10b which it encloses, and a plurality of 14 stones positive temperature coefficient are arranged in a matrix in the same plane, parallel and in thermal contact with said bottom wall.
  • the matrix which, in the schematic example comprises six stones 14, is thus sandwiched between the two bottom walls 15a, 15b to allow indirect heating of the liquid in the two flow paths 10a, 10b.
  • a single flat stone of larger area could be used instead of the matrix.
  • each flow path 10a, 10b preferably follows a labyrinth-like shape, for example in the form of a spiral.
  • each of the parts has its own inlet 11a, 11b and its own outlet 12a, 12b, all provided with a connection end adapted to receive sealingly conduits or liquid conveying tubes allowing connecting the device on the one hand, to a liquid reservoir, and on the other hand, to one or more systems requiring heated liquid.
  • the heating device as such has a single input, here the input 11a, and a single output, here the output 12b.
  • the flow paths 10a and 10b independently, for example for washing on the one hand, the windshield, and on the other hand, the rear window of the vehicle, in which case the The inlet of each piece will be connected to its own liquid inlet network, and the outlet of each piece to its own liquid outlet network.
  • the heater itself has two independent inputs and two independent outputs.
  • the various inputs and outputs are advantageously provided on the same side of the two parts Ia and Ib.
  • the use of one or more stones with a positive temperature coefficient has several advantages.
  • the heating temperature obtained by electrically feeding this type of thermistors is self-limited. More precisely, these thermistors rise in temperature until a substantially constant temperature value is obtained, corresponding to the so-called self-regulation temperature. It is therefore not necessary to provide a particular control device for the regulation of these elements except in an advantageous embodiment of the device which will be described later with reference to Figures 6 and 7.
  • first electrode is placed facing and in electrical contact with all the first faces of the stones to receive a first DC voltage value, typically the voltage delivered by the vehicle battery, and a second electrode is placed opposite and in electrical contact with all the second faces of the stones, to receive the neutral voltage value.
  • first DC voltage value typically the voltage delivered by the vehicle battery
  • the feed electrodes are constituted directly by the parts 1a and 1b.
  • a material which is both very good conductor thermal and very good electrical conductor, for example aluminum, for the manufacture of the first and second parts la and Ib.
  • connection terminal 16a, 16b formed integrally in each of the parts 1a, 1b in order to be able to connect the parts respectively to the battery voltage and to the mass.
  • the bottom walls 15a, 15b of the parts 1a and 1b are held in pressure against the faces of the stones, using either screws for holding the parts 1a, 1b, or a layer of adhesive covering each next to the faces of the stones.
  • screws it is advantageous to interpose, between the faces of the stones and the bottom walls 15a, 15b, a layer of electrically and thermally conductive grease, so as to compensate for differences in the geometry of the stones 14 and flatness imperfections for the bottom walls 15a, 15b, and thus ensure good thermal and electrical contact.
  • glue it must have good heat conduction properties and a low or no electrical resistance.
  • the adhesive layer like the previous layer of grease, also advantageously makes it possible to compensate for the differences in the geometry of the stones 14 and the flatness imperfections for the bottom walls 15a, 15b.
  • FIGS 5a and 5b illustrate an alternative embodiment for the realization of the supply electrodes of flat stones.
  • each of the first and second electrodes consists of a deformable and thin metal sheet 17a, 17b sandwiched between one of the faces of said flat stone or of the plurality of flat stones of the matrix, and the wall bottom of the first piece or the second piece.
  • Each sheet has an electrical connection terminal 18a, 18b for receiving the first or second DC voltage.
  • the deformation capacity of the metal sheets 17a, 17b advantageously makes it possible to compensate for the differences in the geometry of the stones 14, and guarantees a uniform application of the electrodes on the faces.
  • a layer 19a, 19b of adhesive cement with good thermal conduction properties and electrical insulation is preferably used between each bottom wall of the parts 1a and 1b and each metal foil 17a, 17b to ensure a good thermal contact.
  • the two previous variants have the advantage of using the same plane electrode to simultaneously feed the same faces of the different stones, this same electrode being either constituted by the bottom wall of the parts la, Ib, or by a metal sheet. This ensures that the faces will be well fed, even if some of the stones break down.
  • the various elements described with reference to FIGS. 1, 2a and 2b are disposed inside a structure 2 made of electrically insulating material, for example plastic material, whose role is to simultaneously maintain the these elements and the electrical interface between the external power supply, typically the vehicle battery, and the parts la, Ib forming feed electrodes for the stones 14 with a positive temperature coefficient.
  • a structure 2 made of electrically insulating material, for example plastic material, whose role is to simultaneously maintain the these elements and the electrical interface between the external power supply, typically the vehicle battery, and the parts la, Ib forming feed electrodes for the stones 14 with a positive temperature coefficient.
  • the structure 2 is in the form of a frame of substantially parallelepiped shape, delimited by a peripheral wall 20 forming a frame of sufficient size to accommodate and belt the various elements.
  • An internal grid 21 formed of walls thin, preferably molded with the structure, allows the precise positioning of the various stones 14, further avoiding that these stones do not come into collision with each other. More precisely, the grid extends perpendicular to the planes containing the peripheral wall 20, and each mesh of the grid has the dimension adapted to accommodate one of the flat stones 14. It is thus guaranteed to always maintain an optimum distribution of the stones with respect to the surface of the bottom walls of the parts la, Ib.
  • the walls of the grid 20 advantageously serve to avoid the migration of this glue which could be responsible for short circuits.
  • the thickness of the walls must also be adjusted so that the faces of the flat stones 14 are at least flush on both sides of the grid.
  • the structure further comprises a connector 22, preferably molded.
  • Two electrical connection tabs 23a, 23b preferably metal plates overmolded in the structure, extend parallel across the connector.
  • the free ends of these tabs 23a, 23b accessible from outside the structure 2 by the connector and not visible in the figures, form the male parts of the connector intended to be respectively connected to the battery and to a mass of the vehicle.
  • the other two ends on the inside of the structure are connected respectively to parts 1a and 1b serving as electrodes.
  • the wall of the frame opposite to that carrying the connector 22 advantageously comprises four cutouts 24, two at the upper level, and two at the lower level, adapted to receive the ends of connections 11a, 11b, 12a and 12b parts and Ib when they are placed in the structure respectively from above and from below.
  • the piece 1a is held in place inside the housing on the upper faces of the flat stones 14, in particular by means of a screw-type fastener 25 - nut 26 through an opening 160a whose connection terminal 16a of the piece is provided.
  • the fixing screw 25 - nut 26 is metal, and when the piece is in place in the position shown in Figure 4, the tab 23a is in contact with the nut 26, and the piece is found in electrical contact with the screw 25.
  • the piece is thus able to serve as a feeding electrode for all the upper faces of the flat stones by receiving the voltage to which will be connected the lug or blade 23a via the metal fastener screw 25 - nut 26.
  • a particular variant embodiment of the present invention consists in choosing flat stones whose self-regulation temperature is greater than the maximum temperature sought for heating the liquid and to associate with these stones.
  • regulation means that cut the supply of stones when the desired temperature is reached.
  • FIGS. 6 and 7 illustrate an embodiment variant in which the device according to the invention comprises such regulation means 3 capable of measuring a temperature in the vicinity of stones 14 in order to deactivate the supply of these stones when the measured temperature becomes greater than or equal to said desired maximum temperature.
  • These regulation means advantageously comprise a negative temperature coefficient thermistor whose control temperature is set to the value of the desired maximum temperature.
  • the thermistor with a negative temperature coefficient is preferably in the form of a bar which we come to interpose in a space left free between the stones 14, as represented on the enlargement of figure 7. It is advisable to make sure that the bar 3 is not in contact with the stones to avoid any risk of short circuit.
  • the heating device comprises two parts la, Ib, each having their input and their output, it can also provide a single input on one of the two parts, and a single output on the other room. In this case, it is necessary to provide a connecting channel between the flow paths 10a and 10b.
  • the invention can also be generalized to a heating device having only one piece of thermally conductive material, with or without an electrode for feeding the flat stones in accordance with the two variants explained above with reference to FIGS. Figures 3, 4, 5a and 5b.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de chauffage de liquide pour véhicule automobile, comportant au moins une première pièce (la) en matériau thermiquement conducteur, un chemin (10a) d'écoulement du liquide formé intégralement dans ladite première pièce (la) pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée et une sortie (12a), et des moyens (14) de chauffage en couplage thermique avec ladite pièce (la) aptes à chauffer ladite pièce (la) pour permettre au liquide s'écoulant dans ledit chemin d'écoulement d'absorber la chaleur de ladite pièce (la). Selon l'invention, lesdits moyens de chauffage comportent au moins une pierre (14) à coefficient de température positif.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE DE LIQUIDE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne un dispositif de chauffage d'une 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 gicleur 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. 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.
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 gicleurs. 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 :
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 700C, 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 gicleurs, 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. La présente invention a pour but de proposer un nouveau dispositif de chauffage palliant les inconvénients précités.
Ce but est atteint selon l'invention qui propose un dispositif de chauffage de liquide pour véhicule automobile, comportant au moins une première pièce en matériau thermiquement conducteur, un chemin d'écoulement du liquide formé intégralement dans ladite première pièce pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée et une sortie, et des moyens de chauffage en couplage thermique avec ladite pièce aptes à chauffer ladite pièce pour permettre au liquide s'écoulant dans ledit chemin d'écoulement d'absorber la chaleur de ladite pièce, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage comportent au moins une pierre à coefficient de température positif.
Ladite première pièce comporte de préférence une paroi de fond plane s'étendant dans un plan parallèle au chemin d'écoulement, et ladite pierre à coefficient de température positif est une pierre plate disposée parallèlement et en contact thermique avec ladite paroi de fond.
Les moyens de chauffage peuvent comporter avantageusement une pluralité de pierres plates à coefficient de température positif disposées en matrice dans un même plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite paroi de fond. Dans ce cas, les pierres plates de la matrice sont disposées de préférence de manière à n'avoir aucun contact les unes avec les autres.
Dans une réalisation préférée de l'invention, le dispositif comporte une deuxième pièce en matériau thermiquement conducteur, avec un deuxième chemin d'écoulement du liquide formé intégralement dans ladite deuxième pièce, ladite deuxième pièce comportant également une paroi de fond plane s'étendant dans un plan parallèle au deuxième chemin d'écoulement. Dans ce cas, ladite pierre plate ou la matrice comportant une pluralité de pierres plates est disposée parallèlement entre les parois de fond des dites première et deuxième pièces, en contact thermique avec chacune des dites parois de fond.
Chacune des dites première et deuxième pièce comporte avantageusement sa propre entrée et sa propre sortie, chacune des entrées et des sorties étant munie d'une extrémité de connexion apte à recevoir de façon étanche un conduit ou tube d'acheminement de liquide.
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 illustre en coupe les principaux éléments constitutifs d'un dispositif de chauffage selon un mode de réalisation préféré de l'invention;
- les figures 2a et 2b sont des vues en perspective respectivement assemblée et éclatée des principaux éléments du dispositif de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des perspectives illustrant un montage possible des éléments des figures 2a et 2b à l'intérieur d'une structure de maintien du dispositif servant d'interface de connexion électrique du dispositif avec l'extérieur ;
- les figures 5a et 5b illustrent une variante de réalisation du dispositif relative à l'alimentation électrique des éléments chauffants, respectivement eh perspective éclatée et en coupe;
- les figures 6 et 7 illustrent en perspective une autre variante de réalisation relative à la régulation du chauffage.
En référence aux figures 1, 2a et 2b 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 pièces la, Ib en matériau thermiquement conducteur sensiblement identiques, chacune des pièces comportant un chemin 10a, 10b d'écoulement du liquide formé intégralement dans la pièce pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée lia, 11b et une sortie 12a, 12b. Différents matériaux peuvent être utilisés pour la fabrication des deux pièces, tels que de l'aluminium, ou une céramique à haute conductivité thermique. Pour des raisons qui seront apparentes dans la suite de la description, on utilisera de préférence un matériau qui présente à la fois une haute conductivité thermique et une conductivité électrique.
Le dispositif comporte en outre des moyens de chauffage 14 mis en contact thermique avec chacune des deux pièces la, Ib, servant à chauffer indirectement le liquide passant à l'intérieur des deux chemins d'écoulement 10a, 10b. Ces moyens de chauffage comportent, conformément à l'invention, au moins une pierre 14 à coefficient de température positif. Dans l'exemple de réalisation préféré, chacune desdites première et deuxième pièces la, Ib comporte une paroi de fond plane 15a, 15b s'étendant dans un plan parallèle au chemin 10a, 10b d'écoulement qu'elle renferme, et une pluralité de pierres 14 à coefficient de température positif sont disposées en matrice dans un même plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite paroi de fond. La matrice qui, dans l'exemple schématisé comporte six pierres 14, se retrouve ainsi prise en sandwich entre les deux parois de fond 15a, 15b pour permettre un chauffage indirect du liquide dans les deux chemins d'écoulement 10a, 10b. En variante, une unique pierre plate de surface plus importante pourrait être utilisée en lieu et place de la matrice.
Pour favoriser l'échange thermique entre le matériau thermiquement conducteur constituant chacune des deux pièces la et Ib et le liquide, chaque chemin d'écoulement 10a, 10b suit de préférence un tracé en forme de labyrinthe, par exemple en forme de spirale. Dans l'exemple préféré représenté, chacune des pièces comporte sa propre entrée lia, 11b et sa propre sortie 12a, 12b, toutes munies d'une extrémité de connexion apte à recevoir de façon étanche des conduits ou tubes d'acheminement de liquide 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.
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'une des entrées, par exemple l'entrée lia de la première pièce, soit reliée à un réservoir de liquide de lavage, que la sortie 12b de la deuxième pièce soit reliée à un ou plusieurs gicleurs du système de lave-glace, et que les chemins d'écoulement 10a et 10b soient connectés en série en reliant la sortie 12a de la première pièce avec l'entrée 11b de la deuxième pièce. Dans ce cas, le dispositif de chauffage en tant que tel comporte une unique entrée, ici l'entrée lia, et une unique sortie, ici la sortie 12b.
On peut également prévoir d'utiliser les chemins d'écoulement 10a et 10b 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 de chaque pièce sera reliée à son propre réseau d'entrée de liquide, et la sortie de chaque pièce 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.
Pour faciliter les connexions pour l'écoulement du liquide, les différentes entrées et sorties sont avantageusement prévues sur un même côté des deux pièces la et Ib.
L'utilisation d'une ou plusieurs 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 sauf dans une variante de réalisation avantageuse du dispositif qui sera décrite par la suite en référence aux figures 6 et 7.
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 au mode de réalisation préféré de l'invention pour obtenir une structure très compacte comme cela va être à présent expliqué :
Plus précisément, le fait d'utiliser une unique pierre plate, ou encore une pluralité de pierres plates en matrice, permet de prévoir seulement deux électrodes pour l'alimentation électrique simultanée de l'ensemble des pierres. Ainsi, une première électrode est placée en regard et en contact électrique avec l'ensemble des premières faces des pierres pour recevoir une première valeur de tension continue, typiquement la tension délivrée par la batterie du véhicule, et une deuxième électrode est placée en regard et en contact électrique avec l'ensemble des deuxièmes faces des pierres, pour recevoir la valeur de tension neutre.
Dans une première variante de réalisation selon l'invention représentée sur les- figures 1 à 4, les électrodes d'alimentation sont constituées directement par les pièces la et Ib. Pour ce faire, on choisit un matériau qui soit à la fois très bon conducteur thermique et très bon conducteur électrique, par exemple l'aluminium, pour la fabrication des première et deuxième pièces la et Ib. Dans ce cas, il suffit de mettre les faces des pierres plates en contact direct avec respectivement la paroi de fond 15a de la première pièce la et la paroi de fond 15b de la deuxième pièce Ib. On prévoit en outre une borne de connexion 16a, 16b formée intégralement dans chacune des pièces la, Ib, pour pouvoir relier les pièces respectivement à la tension de la batterie et à la masse. Pour assurer un bon contact, les parois de fond 15a, 15b des pièces la et Ib sont maintenues en pression contre les faces des pierres, en utilisant soit des vis pour le maintien des pièces la, Ib, soit une couche de colle recouvrant de chaque côté les faces des pierres. Dans le cas où l'on utilise des vis, on peut prévoir avantageusement d'intercaler, entre les faces des pierres et les parois de fond 15a, 15b un couche de graisse électriquement et thermiquement conductrice, de façon à compenser les écarts de géométrie des pierres 14 et les imperfections de planéité pour les parois de fond 15a, 15b, et garantir ainsi un bon contact thermique et électrique. Dans le cas où l'on utilise de la colle, celle-ci doit présenter de bonnes propriétés de conduction thermique, et une résistance électrique faible voire nulle. La couche de colle, tout comme la couche de graisse précédente, permet aussi avantageusement de compenser les écarts de géométrie des pierres 14 et les imperfections de planéité pour les parois de fond 15a, 15b.
Les figures 5a et 5b illustrent une variante de réalisation pour ce qui concerne la réalisation des électrodes d'alimentation des pierres plates. Ici, chacune des première et deuxième électrodes est constituée d'une feuille métallique déformable et de faible épaisseur 17a, 17b placée en sandwich entre l'une des faces de ladite pierre plate ou de la pluralité de pierres plates de la matrice, et la paroi de fond de la première pièce ou de la deuxième pièce. Chaque feuille présente une borne 18a, 18b de connexion électrique pour recevoir la première ou la deuxième tension continue. Dans cette variante de réalisation, la capacité de déformation des feuilles métalliques 17a, 17b permet avantageusement de compenser les écarts de géométrie des pierres 14, et garantit une application uniforme des électrodes sur les faces. Une couche 19a, 19b de ciment colle avec de bonnes propriétés de conduction thermique et d'isolation électrique est utilisée de préférence entre chaque paroi de fond des pièces la et Ib et chaque feuille métallique 17a, 17b pour garantir un bon contact thermique.
Les deux variantes précédentes présentent l'avantage d'utiliser une même électrode plane pour alimenter simultanément les mêmes faces des différentes pierres, cette même électrode étant soit constituée par la paroi de fond des pièces la, Ib, soit par une feuille métallique. Cela garantit que les faces seront bien alimentées, et ce, même si certaines des pierres venaient à se casser.
Chacune des deux variantes précédentes relatives à la formation des électrodes d'alimentation présente en outre ses propres avantages. Ainsi, pour la variante de réalisation présentée en référence aux figures 5a et 5b, le choix du matériau pour réaliser les pièces la et Ib s'effectue en fonction de ses seules capacités de conduction thermique. En revanche, lorsque les pièces la et Ib sont utilisées comme électrodes d'alimentation, le matériau qui les compose doit nécessairement être bon conducteur électrique en plus d'être bon conducteur thermique. Néanmoins, cette variante présente un intérêt car elle permet de simplifier considérablement l'interface de connexion électrique du dispositif comme cela va être expliqué à présent en référence aux figures 3 et 4 :
Sur ces figures, les différents éléments décrits en référence aux figures 1, 2a et 2b sont disposés à l'intérieur d'une structure 2 en matériau électriquement isolant, par exemple en matière plastique, dont le rôle est d'assurer simultanément le maintien de ces éléments et l'interface électrique entre l'alimentation extérieure, typiquement la batterie du véhicule, et les pièces la, Ib formant électrodes d'alimentation pour les pierres 14 à coefficient de température positif. Compte tenu des perspectives des figures 3 et 4, seules la pièce la et les pierres 14 sont visibles à l'intérieur de cette structure. La structure est cependant symétrique et la pièce Ib vient se placer exactement de la même façon que la pièce la à l'intérieur de cette structure.
La structure 2 se présente sous la forme d'un châssis de forme sensiblement parallélépipédique, délimité par une paroi périphérique 20 formant cadre de dimensions suffisantes pour pouvoir accueillir et ceinturer les différents éléments. Une grille interne 21 formée de parois de faible épaisseur, de préférence venue de moulage avec la structure, permet le positionnement précis des différentes pierres 14, en évitant en outre que ces pierres ne viennent se heurter les unes aux autres. Plus précisément, la grille s'étend perpendiculairement aux plans contenant la paroi périphérique 20, et chaque maille de la grille présente la dimension adaptée pour accueillir une des pierres plates 14. On garantit ainsi de conserver toujours une répartition optimum des pierres par rapport à la surface des parois de fond des pièces la, Ib. En outre, dans le cas où de la colle est utilisée pour maintenir les parois de fond 10a, 10b des pièces la, Ib contre les faces des pierres 14, les parois de la grille 20 servent avantageusement à éviter la migration de cette colle qui pourrait être responsable de courts-circuits. L'épaisseur des parois doit en outre être ajustée de façon à ce que les faces des pierres plates 14 soient au moins affleurantes de part et d'autre de la grille.
Sur l'une des parois du cadre destinée à être au plus près des bornes de connexion 16a, 16b correspondantes des pièces la et Ib, la structure comporte en outre un connecteur 22, venu de préférence de moulage. Deux pattes 23a, 23b de connexion électrique, de préférence des lames métalliques surmoulées dans la structure, s'étendent parallèlement au travers du connecteur. Les extrémités libres de ces pattes 23a, 23b, accessibles depuis l'extérieur de la structure 2 par le connecteur et non visibles sur les figures, forment les parties mâles du connecteur destinées à être reliées respectivement à la batterie et à une masse du véhicule. Les deux autres extrémités côté intérieur à la structure sont quant à elles reliées respectivement aux pièces la et Ib servant d'électrodes.
La paroi du cadre opposée à celle portant le connecteur 22 comporte quant à elle avantageusement quatre découpes 24, deux au niveau supérieur, et deux au niveau inférieur, aptes à recevoir les extrémités de connexions lia, 11b, 12a et 12b des pièces la et Ib lorsque celles-ci sont mises en place dans la structure respectivement par le dessus et par le dessous.
Comme visible sur les figures 3 et 4, la pièce la est maintenue en place à l'intérieur du logement sur les faces supérieures des pierres plates 14, notamment par l'intermédiaire d'une fixation de type vis 25 - écrou 26 au travers d'une ouverture 160a dont la borne de connexion 16a de la pièce la est pourvue. La fixation vis 25 - écrou 26 est métallique, et, lorsque la pièce la est en place dans la position représentée sur la figure 4, la patte 23a se retrouve en contact avec l'écrou 26, et la pièce la se retrouve en contact électrique avec la vis 25. La pièce la est ainsi apte à servir d'électrode d'alimentation pour l'ensemble des faces supérieures des pierres plates en recevant la tension à laquelle sera connectée la patte ou lame 23a par l'intermédiaire de la fixation métallique vis 25 - écrou 26. Bien entendu, une fixation vis-écrou similaire est prévue pour la pièce Ib au travers d'une ouverture pratiquée dans sa borne de connexion 16b (voir figure 2b), mais dans ce cas, l'écrou correspondant se retrouve en contact avec l'autre patte ou lame 23b. Par ailleurs, d'autres types de fixation sont envisageables. Par exemple, l'écrou métallique 26 précédent pourrait être remplacé par tout moyen de serrage de la vis métallique 25 permettant le maintien et la mise en contact électrique de cette vis 25 avec la lame 23.
Deux couvercles non représentés en matière plastique viennent se placer sur le rebord périphérique du cadre pour fermer le logement au-dessus de la pièce la et au-dessous de la pièce Ib. Ces deux couvercles, associés à la structure 2 par collage ou par l'intermédiaire de tout moyen de liaison étanche, garantissent l'étanchéité générale du dispositif. Comme cela a été indiqué précédemment, un avantage lié à l'utilisation de pierres à coefficient de température positif réside dans le fait que ce type de thermistances est intrinsèquement limité en température. Cette particularité peut être ainsi mise à profit pour s'affranchir de tout système de régulation. Il convient dans ce cas de choisir les pierres de façon à ce que leur température d'autorégulation, correspondant à la température maximale qu'elles peuvent restituer quelle que soit l'alimentation à leurs bornes, corresponde à la température recherchée pour le chauffage du liquide. Néanmoins, pour obtenir plus rapidement la température souhaitée, une variante de réalisation particulière de la présente invention consiste à choisir des pierres plates dont la température d'autorégulation soit supérieure à la température maximum recherchée pour le chauffage du liquide et d'associer à ces pierres des moyens de régulation qui permettent de couper l'alimentation des pierres dès lors que la température désirée est atteinte. Les figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation dans laquelle le dispositif selon l'invention comporte de tels moyens 3 de régulation aptes à mesurer une température au voisinage des pierres 14 en vue de désactiver l'alimentation de ces pierres lorsque la température mesurée devient supérieure ou égale à ladite température maximum souhaitée. Ces moyens de régulation comportent avantageusement une thermistance à coefficient de température négatif dont la température caractéristique de régulation soit réglée sur la valeur de la température maximum souhaitée. Dans la mesure où l'on a prévu avantageusement que les pierres plates 14 de la matrice soient disposées de manière à n'avoir aucun contact les unes avec les autres, la thermistance à coefficient de température négatif est de préférence sous forme de barreau que l'on vient intercaler dans un espace laissé libre entre les pierres 14, comme représenté sur l'agrandissement de la figure 7. Il convient de s'assurer que le barreau 3 ne soit pas en contact avec les pierres pour éviter tout risque de court-circuit.
Bien que dans les différents exemples décrits ci-dessus, le dispositif de chauffage comporte deux pièces la, Ib, présentant chacune leur entrée et leur sortie, on peut prévoir également une unique entrée sur l'une des deux pièces, et une unique sortie sur l'autre pièce. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un canal de liaison entre les chemins d'écoulement 10a et 10b.
Enfin, l'invention peut être également généralisée à un dispositif de chauffage ne comportant qu'une seule pièce en matériau thermiquement conducteur, servant ou non d'électrode pour l'alimentation des pierres plates conformément aux deux variantes explicitées ci-dessus en référence aux figures 3, 4, 5a et 5b.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de chauffage de liquide pour véhicule automobile, comportant au moins une première pièce (la) en matériau thermiquement conducteur, un chemin (10a) d'écoulement du liquide formé intégralement dans ladite première pièce (la) pour permettre un écoulement du liquide entre une entrée (lia) et une sortie (12a), et des moyens (14) de chauffage en couplage thermique avec ladite pièce (la) aptes à chauffer ladite pièce (la) pour permettre au liquide s'écoulant dans ledit chemin d'écoulement d'absorber la chaleur de ladite pièce (la), caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage comportent au moins une pierre (14) à coefficient de température positif.
2. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première pièce (la) comporte une paroi (15a) de fond plane s'étendant dans un plan parallèle au chemin (10a) d'écoulement, et en ce que ladite pierre (14) à coefficient de température positif est une pierre plate disposée parallèlement et en contact thermique avec ladite paroi de fond.
3. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comportent une pluralité de pierres plates (14) à coefficient de température positif disposées en matrice dans un même plan, parallèlement et en contact thermique avec ladite paroi de fond (15a).
4. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pierres plates (14) de la matrice 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 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième pièce (Ib) en matériau thermiquement conducteur, avec un deuxième chemin (10b) d'écoulement du liquide formé intégralement dans ladite deuxième pièce (Ib), ladite deuxième pièce comportant également une paroi (15b) de fond plane s'étendant dans un plan parallèle au deuxième chemin (10b) d'écoulement, et en ce que ladite pierre plate (14) ou la matrice comportant une pluralité de pierres plates (14) est disposée parallèlement entre les parois de fond (15a, 15b) des dites première et deuxième pièces, en contact thermique avec chacune des dites parois de fond.
6. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune des dites première et deuxième pièce comporte sa propre entrée (lia, llb) et sa propre sortie
(12a, 12b), chacune des entrées et des sorties étant munie d'une extrémité de connexion apte à recevoir de façon étanche un conduit ou tube d'acheminement de liquide.
7. Dispositif de chauffage de liquide selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite pierre plate
(14) ou chaque pierre plate (14) de ladite matrice présente une première face apte à être reliée électriquement à une première tension continue via une première électrode, et une deuxième face opposée à la première apte à être reliée électriquement à une deuxième tension continue via une deuxième électrode.
8. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première tension continue provient de la batterie du véhicule, et la deuxième tension correspond à une tension neutre.
9. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 5 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les faces de ladite pierre plate (14) ou de la pluralité de pierres plates (14) de la matrice sont en contact direct avec respectivement la paroi de fond de la première pièce (la) et la paroi de fond de la deuxième pièce (Ib), en ce que lesdites première et deuxième pièces sont en un matériau conducteur électrique et présentent une borne (16a, 16b) de connexion électrique pour recevoir la première ou la deuxième tension continue, ladite première pièce (la) constituant ladite première électrode et ladite deuxième pièce (Ib) constituant la deuxième électrode.
10. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' il comporte en outre une structure (2) en matériau électriquement isolant formant châssis pour recevoir et maintenir lesdites première et deuxième pièces (la, Ib) et la matrice de pierres plates (14), ladite structure étant apte à assurer l'interface électrique pour l'alimentation des dites bornes
(16a, 16b) de connexion électrique.
11. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite structure (2) forme un châssis sensiblement parallélépipédique, délimité par une paroi périphérique (20) formant cadre.
12. Dispositif de chauffage selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite structure (2) comporte une grille interne (21) s'étendant dans un plan perpendiculaire à ladite paroi périphérique (20), chaque maille de la grille présentant une dimension adaptée pour accueillir une des pierres plates (14).
13. Dispositif de chauffage selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite grille interne (21) est venue de moulage avec la structure (2).
14. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la paroi périphérique (20) porte un connecteur (22) venu de moulage avec la structure (2), à l'intérieur duquel s'étendent parallèlement deux lames métalliques formant deux pattes (23a, 23b) de connexion électrique, chaque lame présentant une extrémité libre apte à recevoir la première ou la deuxième tension continue depuis l'extérieur de la structure (2).
15. Dispositif de chauffage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les lames métalliques (23a, 23b) sont surmoulées dans la structure.
16. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que les deux autres extrémités des deux lames métalliques (23a, 23b) sont reliées chacune à la borne de connexion (16a, 16b) respectivement de la première pièce (la) et de la deuxième pièce (Ib).
17. Dispositif de chauffage selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque borne de connexion (16a, 16b) des dites pièces (la, Ib) comporte une ouverture (160a) au travers de laquelle est montée une vis métallique (25) de façon à ce que la vis (25) soit en contact électrique avec d'une part la borne de connexion et d'autre part, l'une des deux lames métalliques.
18. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 5 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième électrodes est constituée d'une feuille métallique (17a, 17b) déformable et de faible épaisseur placée en sandwich entre l'une des faces de ladite pierre plate ou de la pluralité de pierres plates de la matrice, et la paroi de fond de la première pièce (la) ou de la deuxième pièce (Ib), chaque feuille présentant une borne (18a, 18b) de connexion électrique pour recevoir la première ou la deuxième tension continue.
19. Dispositif de chauffage de liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (14) de chauffage à coefficient de température positif sont choisis de manière à présenter une température d'auto-régulation de valeur supérieure à une température maximum souhaitée pour le chauffage du liquide, et en ce que le dispositif comporte en outre des moyens (3) de régulation aptes à mesurer une température au voisinage desdits moyens de chauffage et à désactiver ces moyens de chauffage lorsque la température mesurée devient supérieure ou égale à ladite température maximum souhaitée.
20. Dispositif de chauffage de liquide selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens (3) de régulation comportent une thermistance à coefficient de température négatif dont la température caractéristique de régulation correspond à ladite température maximum souhaitée.
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