FR3099090A1 - Système de conditionnement thermique pour habitacle de véhicule et habitacle correspondant - Google Patents

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Abstract

Système de conditionnement thermique pour habitacle de véhicule et habitacle correspondant L’invention concerne un système (1) de conditionnement thermique d’au moins une zone de l’habitacle d’un véhicule automobile (V), caractérisé en ce qu’il comporte au moins un ensemble de fibres creuses (3), configurées pour la circulation d’un fluide caloporteur, les fibres creuses (3) étant configurées pour être agencées dans au moins un élément (5) de l’habitacle selon un arrangement régulier, de façon à réguler la température dudit élément (5). L’invention concerne encore un habitacle équipé d’un tel système (1). L’invention concerne également un élément d’habitacle intégrant au moins un ensemble de fibres creuses (3). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Système de conditionnement thermique pour habitacle de véhicule et habitacle correspondant
L’invention concerne un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile. L’invention concerne encore un habitacle de véhicule automobile équipé d’au moins un tel système.
Le confort thermique dans un habitacle de véhicule automobile, est obtenu traditionnellement en agissant sur le débit, la température, l’humidité et l’orientation d’un flux d’air soufflé dans l’habitacle à travers différents aérateurs.
Les véhicules automobiles sont à cet effet couramment équipés d’une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation pour réguler les paramètres aérothermiques du flux d’air distribué vers l’intérieur de l’habitacle du véhicule.
D’autres éléments de l’habitacle, tels que les vitrages, la planche de bord, le volant ou encore les sièges participent aussi par contact ou rayonnement à la sensation de confort ou d’inconfort thermique du conducteur ou d’un passager du véhicule.
En effet, en été ou dans les régions à climat chaud, lorsqu’un véhicule est garé à la lumière directe du soleil, la température de l’habitacle augmente et en particulier la température du volant ou des sièges peut être trop élevée pour manipuler le volant en sécurité ou s’asseoir sur les sièges. De même en hiver, les surfaces intérieures du véhicule, ainsi que le volant, peuvent devenir très froids.
En particulier, au démarrage du véhicule, lorsque l’installation de chauffage et/ou ventilation et/ou climatisation est mise en route, le temps de refroidissement ou de chauffage de l’habitacle peut être long.
Afin de permettre aux occupants du véhicule d’avoir une sensation de chaleur très rapide, il est connu de disposer des panneaux rayonnants par exemple dans les portières de véhicule automobile. Selon une solution connue, de tels panneaux rayonnants utilisent des thermistances permettant de convertir une puissance électrique en puissance thermique, de façon à permettre localement un conditionnement thermique rapide, par exemple une montée en température rapide en hiver.
Également, le volant et les sièges, qui sont en contact avec les utilisateurs, voire avec la peau du conducteur pour le volant, doivent être rapidement refroidis ou chauffés. Afin d’améliorer ou personnaliser le confort thermique par contact, le volant et les sièges chauffants ou rafraîchissants se développent de plus en plus. Selon une solution connue le volant et/ou les sièges chauffants utilisent des thermistances à cet effet. Selon une autre solution, le volant peut être chauffé ou refroidi en utilisant l’effet Peltier lorsqu’un courant circule dans un fil conducteur bi-matière enroulé autour de l’armature annulaire du volant.
Cependant, dans les solutions de l’art antérieur, les puissances peuvent ne pas être suffisantes pour atteindre rapidement une sensation de confort thermique pour les occupants de l’habitacle. De plus la mise en place de thermistances ou de cellules à effet Pelletier ne permet pas à s’adapter facilement à des formes complexes. Ces solutions requièrent des surfaces planes.
Il existe un besoin d’apporter une solution alternative permettant de pallier au moins partiellement un ou plusieurs inconvénients de l’art antérieur en proposant un système de conditionnement thermique permettant d’assurer rapidement un confort thermique pour les occupants du véhicule automobile.
À cet effet, l’invention a pour objet un système de conditionnement thermique d’au moins une zone de l’habitacle d’un véhicule automobile. Selon l’invention, ledit système comporte au moins un ensemble de fibres creuses, configurées pour la circulation d’un fluide caloporteur, les fibres creuses étant configurées pour être agencées dans au moins un élément de l’habitacle selon un arrangement régulier ou irrégulier, de façon à réguler la température dudit élément.
Il s’agit en particulier d’un système de chauffage et/ou refroidissement.
Ledit système peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison.
Les fibres creuses sont par exemple réalisées dans un matériau polymère, en particulier dans une matière plastique.
Les fibres creuses sont par exemple de section circulaire ou sensiblement circulaire. Selon un exemple de réalisation particulier, les fibres creuses présentent chacune un diamètre interne compris entre 0,6mm et 1mm.
Selon un aspect de l’invention, les fibres creuses dudit au moins un réseau sont disposées de façon parallèle.
Selon un autre aspect de l’invention, ledit au moins un ensemble de fibres creuses est configuré pour être agencé dans au moins un élément d’habillage intérieur de l’habitacle et/ou dans au moins un équipement tel qu’un siège ou le volant.
Un ensemble de fibres creuses peut être agencé dans l’un ou plusieurs des éléments suivants dudit véhicule : les portières, le plafond, les pare-soleils, le plancher, la planche de bord, les montants dans l’habitacle.
En variante ou en complément, un ensemble de fibres creuses peut être agencé dans l’appuie-tête, et/ou dans l’assise et/ou dans le dossier d’un siège.
Selon un exemple de réalisation, au moins un ensemble de fibres creuses peut être agencé dans un siège. Les fibres creuses sont par exemple intégrées ou mêlées à une couche de textile du siège. En variante, l’ensemble de fibres creuses peut être agencé sous la couche de textile, par exemple entre la couche de textile et la garniture du siège.
Selon un autre exemple de réalisation, un ensemble de fibres creuses peut parcourir le volant, plus précisément les fibres creuses peuvent être agencées dans la matière du volant. Les fibres creuses peuvent être agencées en s’étendant le long de la partie annulaire du volant. L’ensemble de fibres creuses peut comprendre une entrée et une sortie de fluide caloporteur au niveau de l’axe du volant.
Selon un autre aspect de l’invention, le système comporte au moins un panneau rayonnant dans lequel ledit au moins un ensemble de fibres creuses est agencé.
Selon un autre aspect de l’invention, le système comporte au moins une boite collectrice dans laquelle débouchent les fibres creuses d’un réseau.
Ladite au moins une boite collectrice peut être agencée dans ledit au moins un élément équipé de l’ensemble de fibres creuses.
Le système comporte avantageusement au moins deux boites collectrices agencées en vis-à-vis et entre lesquelles s’étendent au moins certaines fibres creuses.
Selon encore un autre aspect de l’invention, le système comporte au moins un échangeur thermique en communication fluidique avec ledit au moins un ensemble de fibres creuses, de façon à alimenter les fibres creuses en fluide caloporteur destiné à circuler dans ledit au moins un échangeur thermique.
L’échangeur thermique peut être un radiateur, un condenseur, un évaporateur, un refroidisseur de liquide.
En variante, le système peut comporter au moins un dispositif de chauffage électrique, par exemple comportant des résistances chauffantes, pour le chauffage du fluide caloporteur destiné à circuler dans un ensemble de fibres creuses.
Ledit système comporte avantageusement au moins un module de commande, pour commander la circulation du fluide caloporteur dans ledit au moins un ensemble de fibres creuses et/ou la température du fluide caloporteur dans les fibres creuses.
Ledit système peut comporter au moins deux modules de commande respectivement associés à un ensemble de fibres creuses destiné à équiper un élément de l’habitacle à réguler thermiquement, lesdits modules de commande étant pilotables indépendamment.
L’invention concerne également un élément d’habitacle intégrant au moins un ensemble de fibres creuses.
L’invention concerne en particulier un volant de véhicule automobile intégrant au moins un ensemble de fibres creuses.
L’invention concerne aussi un siège de véhicule automobile intégrant au moins un ensemble de fibres creuses.
L’invention concerne également une planche de bord de véhicule automobile intégrant au moins un ensemble de fibres creuses.
L’invention concerne en outre un revêtement composite pour habitacle de véhicule automobile comprenant une couche décorative et un ensemble de fibres creuses configurées pour la circulation d’un fluide caloporteur assemblé avec la couche décorative. L’assemblage peut être réalisé par collage, agrafage, couture.
L’invention concerne encore un habitacle de véhicule automobile comportant au moins un système de conditionnement thermique tel que défini précédemment.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
représente de façon schématique un véhicule automobile équipé d’un système de conditionnement thermique comprenant plusieurs ensembles de fibres creuses selon une première variante agencés dans les portières du véhicule.
est une vue similaire à la figure 1 montrant une deuxième variante des ensembles de fibres creuses.
représente de façon schématique différents ensembles de fibres répartis dans un compartiment de l’habitacle du véhicule.
représente de façon schématique un siège de véhicule automobile parcouru par plusieurs ensembles de fibres creuses.
représente un autre exemple de siège de véhicule automobile parcouru par plusieurs ensembles de fibres creuses.
représente de façon schématique un volant de véhicule automobile parcouru par un ensemble de fibres creuses.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent uniquement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps.
En référence à l’ensemble des figures 1 à 6, l’invention concerne un système 1 de conditionnement thermique d’au moins une zone de l’habitacle d’un véhicule automobile V. Il s’agit en particulier d’un système 1 de chauffage et/ou refroidissement.
Ce système 1 comporte au moins un ensemble de fibres creuses 3, voire un réseau de fibres creuses 3, configurées pour la circulation d’un fluide caloporteur, agencé dans au moins un élément 5, 7, 9 de l’habitacle, de façon à réguler la température de cet élément. Les fibres creuses 3 sont ainsi intégrées dans un compartiment de l’habitacle pour chauffer ou refroidir de façon localisée, ce qui permet d’apporter un plus grand confort thermique, pour les occupants du véhicule V. En effet, la circulation du fluide caloporteur, qui peut être un fluide chaud ou froid, dans ces fibres creuses 3, permet un réchauffement ou un refroidissement localisé, pour avoir une sensation de montée en température ou baisse de température très rapide, sans avoir besoin de chauffer ou refroidir tout l’habitacle.
Chaque réseau comporte une pluralité de fibres creuses 3 qui peuvent être de même longueur ou non. Les fibres creuses 3 de chaque réseau sont avantageusement disposées selon un arrangement régulier. On entend par cela que les fibres creuses 3 sont disposées selon un schéma défini et constant, par opposition à une disposition aléatoire. Les fibres creuses 3 peuvent par exemple être agencées parallèlement ou sensiblement parallèlement les unes aux autres.
Les fibres creuses 3 sont par exemple réalisées dans un matériau polymère, en particulier dans une matière plastique, notamment comprenant un polyamide. On peut citer à titre d’exemple non limitatif du polyamide 11 ou du polyamide 12, connus sous les sigles PA11 et PA12. De telles fibres creuses 3 sont très légères et peuvent facilement être agencées partout dans l’habitacle.
Les fibres creuses 3 peuvent présenter une forme générale tubulaire. Plus précisément, les fibres creuses 3 peuvent présenter une section transversale circulaire ou sensiblement circulaire. Selon un exemple de réalisation particulier, elles peuvent présenter chacune un petit diamètre interne compris, c’est-à-dire inférieur au millimètre, par exemple de façon non limitative compris entre 0,6mm et 1mm. Les fibres creuses 3 peuvent présenter une épaisseur entre 50µm et 70µm.
Plusieurs ensembles de fibres creuses 3 peuvent être placés en divers endroits de l’habitacle. À titre exemple, les fibres creuses 3 peuvent être placées dans un élément d’habillage intérieur 5 ou 7 du véhicule V (figures 1 et 2, ou 3) ou d’un équipement dans un compartiment de l’habitacle tel qu’un siège 9 (figures 4 et 5) ou un banc arrière (non représenté) ou encore un volant 11 (figure 6).
À cet effet, on peut prévoir un revêtement composite pour habitacle de véhicule automobile comprenant une couche décorative et un ensemble de fibres creuses 3 assemblé avec la couche décorative. L’assemblage peut être réalisé par collage, agrafage, couture, tissage.
Dans les exemples schématisés sur les figures 1 et 2, les fibres creuses 3 sont par exemple positionnées au niveau des portières 5. De cette façon, les occupants du véhicule V, passagers ou conducteur, peuvent bénéficier d’un confort local au niveau des portières 5. Les fibres creuses 3 peuvent notamment être disposées à l’intérieur de panneaux radiants ou rayonnants 13 par exemple placés au niveau des portières 5 comme schématisé sur la figures 1 ou 2, ou ailleurs dans l’habitacle par exemple dans le plafond, au-dessus des usagers. Les fibres creuses 3 alimentent ainsi les panneaux radiants 13.
D’autres positions peuvent également être envisagées en variante ou en complément. Par exemple, en référence à la figure 3, un ensemble de fibres creuses 3 peut être placé dans le plafond, et/ou dans les pare-soleils 71, et/ou dans la planche de bord 72, ou encore dans le plancher 73, de façon à apporter chaleur ou fraîcheur aux pieds des passagers. Les fibres creuses 3 peuvent également passer ou être agencées dans les montants 74.
Un ou plusieurs ensembles de fibres creuses 3 peuvent être agencés dans un ou chaque siège 9. Comme illustré dans les exemples des figures 4 et 5, un ensemble de fibres creuses 3 peut également être agencé dans l’appuie-tête 91 d’un siège 9, et/ou dans l’assise 92 et/ou dans le dossier 93. Dans ces exemples, les fibres creuses 3 peuvent être intégrées, mêlées à une couche de textile du siège 9. Pour ce faire, les fibres creuses 3 sont réalisées dans un matériau suffisamment souple pour être mêlées à la couche de textile. En variante, les fibres creuses 3 peuvent être agencées sous la couche de textile, par exemple entre la couche de textile et la garniture du siège.
Dans l’exemple de la figure 6, l’utilisation de fibres creuses 3 dans le volant est également envisagée, pour rapidement réchauffer en hiver et/ou refroidir en été les mains du conducteur. L’ensemble de fibres creuses 3 peut être agencé dans la matière du volant 11. Pour des raisons de clarté, seule une fibre creuse 3 est représentée sur cette figure 6. En particulier, les fibres creuses 3 peuvent être agencées en s’étendant le long de la partie annulaire, c'est-à-dire sur le pourtour du volant 11. On peut prévoir une entrée E et une sortie S de fluide caloporteur au niveau de l’axe du volant 11, qui se trouve généralement au milieu du volant 11.
Chaque ensemble de fibres creuses 3 est relié à une arrivée de fluide caloporteur. Chaque ensemble de fibres creuses 3 est également relié à une sortie de fluide caloporteur, par exemple pour retourner dans un circuit du fluide caloporteur au sein du véhicule V. Le système 1 comporte au moins une pompe (non représentée) pour la circulation du fluide caloporteur dans chaque réseau fibres creuses 3.
Chaque ensemble de fibres creuses 3 peut être agencé directement dans l’élément de l’habitacle concerné, comme représenté sur les figures 1, 3, 4, 6, et être relié à une entrée et une sortie pour le fluide caloporteur.
En variante, comme représenté sur les figures 2,3 et 5, on peut prévoir au moins une boite collectrice 15 dans laquelle débouchent les fibres creuses 3 d’un réseau. Le système 1 peut comporter en particulier au moins deux boites collectrices 15 agencées en vis-à-vis et un faisceau de fibres creuses 3 peut s’étendre entre les deux boites collectrices 15. Les boites collectrices 15 peuvent être agencées dans l’élément équipé de l’ensemble de fibres creuses 3, par exemple dans la portière 5 plus précisément dans un panneau radiant 13 (figure 2), ou dans un pare-soleil 71 (figure 3) ou encore dans un siège 9 (figure 5). D’autres fibres creuses 3 relient avantageusement chaque boîte collectrice 15 à une arrivée ou sortie du fluide caloporteur.
Un ou plusieurs ensembles de fibres creuses 3 peuvent être raccordés à ou piquées sur un échangeur thermique 17 au sein du véhicule V, comme schématisé sur les figures 1 et 2. Ainsi, chaque ensemble de fibres creuses 3 peut connecter une partie de l’habitacle du véhicule V à l’échangeur thermique 17. Dans ce cas, la pompe (non représentée) est avantageusement prévue dans le compartiment moteur entre l’échangeur thermique 17 et l’ensemble de fibres creuses 3.
L’échangeur thermique 17 est en communication fluidique avec les fibres creuses 3. Ainsi, une partie du fluide caloporteur circulant dans cet échangeur thermique 17 ou destiné à circuler dans l’échangeur thermique 17, peut être dévié pour circuler dans les fibres creuses 3. Il peut s’agir notamment d’un radiateur, tel qu’un radiateur de chauffage de l’habitacle du véhicule automobile. En variante il peut s’agir d’un radiateur de refroidissement d’un moteur à combustion interne, d’un radiateur haute température ou basse température, d’un condenseur, ou encore d’un refroidisseur d’air de suralimentation, d’un refroidisseur de liquide ou d’eau, d’un évaporateur. À titre d’exemple, le fluide caloporteur destiné à parcourir les fibres creuses 3 peut être de l’eau glycolée, par exemple issue d’un radiateur auquel les fibres creuses 3 sont raccordées, de façon à chauffer localement, ou en variante issue d’un refroidisseur d’eau, de façon à refroidir localement. Selon encore un autre exemple, le fluide caloporteur destiné à parcourir les fibres creuses 3 peut être du fluide frigorigène, issu d’un évaporateur, de façon à refroidir localement ou d’un condenseur de façon à chauffer localement.
Selon l’exemple particulier de la figure 1, des ensembles de fibres creuses 3 sont agencés dans les portières 5 en reliant l’échangeur thermique 17 aux panneaux radiants 13, avec un enroulement ou une boucle des fibres creuses 3, pour assurer le retour des fibres creuses 3 vers l’échangeur thermique 17.
Selon la variante représentée sur la figure 2, les ensembles de fibres creuses 3 sont agencés dans les portières 5 en reliant l’échangeur thermique 17 aux boîtes collectrices 15 au niveau des panneaux radiants 13, et pour chaque panneau radiant 13, un faisceau de fibres creuses 3 s’étend entre les boîtes collectrices 15.
En alternative à l’échangeur thermique 17, le système 1 peut comporter un dispositif de chauffage électrique (non représenté), par exemple comportant des résistances chauffantes, pour le chauffage du fluide caloporteur destiné à circuler dans les fibres creuses 3.
Enfin, le système 1 comporte avantageusement un ou plusieurs modules de commande (non représentés), pour commander la circulation du fluide caloporteur dans chaque ensemble de fibres creuses 3 et/ou la température du fluide caloporteur dans les fibres creuses 3. Chaque module de commande peut être respectivement associé à un ensemble de fibres creuses 3 destiné à équiper un élément de l’habitacle à réguler thermiquement. Chaque module de commande (non représenté) est pilotable indépendamment. Par exemple, le volant 11, chaque siège 9, et chaque élément équipé d’un ensemble de fibres creuses 3, peut être contrôlé indépendamment par les usagers pour piloter le confort thermique. Par exemple, le débit du fluide caloporteur peut être modifié indépendamment pour augmenter ou diminuer l’apport thermique localement.
Ainsi, un ensemble de fibres creuses 3 tel que décrit précédemment peut être disposé de façon simple n’importe où dans l’habitacle d’un véhicule automobile V, et notamment à proximité des occupants du véhicule automobile, ou dans des équipements destinés à être en contact direct avec la peau du conducteur ou des passagers. Le système 1 comportant de tels ensembles de fibres creuses 3 permet d’améliorer le confort thermique des occupants du véhicule V automobile, en réchauffant ou refroidissant, suivant les besoins par la circulation du fluide adéquat dans ces fibres creuses 3. Ces ensembles de fibres creuses 3 assurent un confort local au conducteur et aux passagers. De plus, le confort thermique local peut être réglé par chaque occupant du véhicule V en fonction de l’apport nécessaire, et peut ainsi être personnalisé.

Claims (10)

  1. Système (1) de conditionnement thermique d’au moins une zone de l’habitacle d’un véhicule automobile (V), caractérisé en ce qu’il comporte au moins un ensemble de fibres creuses (3), configurées pour la circulation d’un fluide caloporteur, les fibres creuses (3) étant configurées pour être agencées dans au moins un élément (5, 7, 9, 11) de l’habitacle selon un arrangement régulier, de façon à réguler la température dudit élément (5, 7, 9, 11).
  2. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les fibres creuses (3) dudit au moins un réseau sont disposées de façon parallèle.
  3. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un ensemble de fibres creuses (3) est configuré pour être agencé dans au moins un élément d’habillage intérieur (5, 7) de l’habitacle et/ou dans au moins un siège (9) et/ou dans le volant (11).
  4. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel au moins un ensemble de fibres creuses (3) est configuré pour être intégré à une couche de textile dudit au moins un siège (9).
  5. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un panneau rayonnant (13) dans lequel ledit au moins un ensemble de fibres creuses (3) est agencé.
  6. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une boite collectrice (15) dans laquelle débouchent les fibres creuses (3) d’un réseau.
  7. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un échangeur thermique (17) en communication fluidique avec ledit au moins un ensemble de fibres creuses (3), de façon à alimenter les fibres creuses (3) en fluide caloporteur destiné à circuler dans ledit au moins un échangeur thermique (17).
  8. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un module de commande, pour commander la circulation du fluide caloporteur dans ledit au moins un ensemble de fibres creuses (3) et/ou la température du fluide caloporteur dans les fibres creuses (3).
  9. Système (1) selon la revendication précédente, comportant au moins deux modules de commande respectivement associés à un ensemble de fibres creuses (3) destiné à équiper un élément de l’habitacle à réguler thermiquement, lesdits modules de commande étant pilotables indépendamment.
  10. Habitacle de véhicule automobile (V) comportant au moins un système (1) de conditionnement thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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