EP2936027A1 - Echangeur de chaleur, notamment pour fluide refrigerant circulant dans un vehicule automobile - Google Patents

Echangeur de chaleur, notamment pour fluide refrigerant circulant dans un vehicule automobile

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EP2936027A1
EP2936027A1 EP13803018.4A EP13803018A EP2936027A1 EP 2936027 A1 EP2936027 A1 EP 2936027A1 EP 13803018 A EP13803018 A EP 13803018A EP 2936027 A1 EP2936027 A1 EP 2936027A1
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EP
European Patent Office
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block
fluid
plates
blades
circulation
Prior art date
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EP13803018.4A
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German (de)
English (en)
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EP2936027B1 (fr
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Christophe Denoual
Alain Pourmarin
Frédéric TISON
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates

Definitions

  • Heat exchanger especially for refrigerant circulating in a motor vehicle
  • the invention relates to an exchanger. Although more particularly intended for applications as an internal exchanger of an air conditioning loop or exchanger between a refrigerant and a coolant, it will be more widely used for any type of heat exchange between two fluids.
  • the invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and proposes in this sense a heat exchanger, in particular for refrigerant circulating in a motor vehicle, said exchanger comprising a first block of circulation a first fluid defining first circulation blades of said first fluid and a second circulation block of a second fluid defining second circulation blades of said second fluid, said blades being superimposed in a stacking direction of said blades so as to allow heat exchange between said first and second fluids.
  • said blocks allow a circulation of the first fluid avoiding the second block and a circulation of the second fluid avoiding the first block.
  • the exchanger is configured so that the blocks are nested one inside the other so as to ensure a heat exchange between the two fluids, without the first fluid passing through components of the second block or the second fluid. crosses components of the first block.
  • said blades extend in a longitudinal direction perpendicular to the stacking direction
  • said first block comprises collectors for the first fluid located at a longitudinal end edge of the blades of said first block and / or said second block comprises collectors for the second fluid located at an edge of the first block; longitudinal end of the blades of said second block,
  • said blades are configured to make a U-shaped circuit to the fluid between a first of said collectors and a second of said collectors of the corresponding block, the collectors of the first block are situated vis-à-vis a longitudinal end edge of the blades of the second block, opposite the longitudinal end edge of the blades of the second block at which are located said collectors of the second block; ,
  • the collectors of the second block are situated vis-à-vis a longitudinal end edge of the blades of the first block, opposite the longitudinal end edge of the blades of the first block at which are located said collectors of the first block ,
  • one and / or the other of said blocks comprises plates, stacked in said stacking direction, said plates being associated in pairs to define said circulation blades, for one and / or the other of the fluids,
  • the pairs of plates for each of the fluids have a projecting portion of the pairs of plates for the other fluid, in planes orthogonal to said stacking direction, so as to be able to release a zone of said plates, said head plates, accommodating said collectors,
  • said exchanger comprises fluid connections between the plates of the pairs of plates of a same fluid, situated at the level of said plate heads, so as to form said collectors,
  • connections are located externally to the pairs of plates for said other fluid
  • said fluid connections comprise stampings coming from said plates, said stampings coming into contact with stampings of the plate opposite the neighboring pair of plates for the circulation of the same fluid,
  • said plates comprise a longitudinal end edge, said distal, opposite to an opposite longitudinal end edge of said plates at which said fluid connections are situated, said distal edge being situated between two plates facing each other; two adjacent pairs of plates for the circulation of the other fluid,
  • said distal edge conforms to a part of the contour of said fluid bonds
  • said blades comprise means for disturbing the flow of the first and / or second fluid, such means being for example of the type of a pressed plate, then called disruptive, which is adapted to integrate into a flow circuit of the first and / or second fluid.
  • the second block comprises at least one pair of end plates, in said stacking direction, comprising a plate having a longitudinal extension identical to the other plates of said block and a termination plate having an upper longitudinal extension,
  • said second block comprises at least one connection flange for one of the fluids fastened to said termination plate.
  • the invention also relates to an exchanger block such as one or other of the exchanger blocks described above.
  • Said block may be used as a functional brick either in such a nested block exchanger, or in another type of exchanger.
  • Said block may thus be provided with an interlayer between said pairs of plates and serve, in particular, evaporator by exchange with a flow of air.
  • the invention may also be inserted in a housing and the invention furthermore relates to a heat exchanger comprising such a heat exchanger block and a circulation housing of another fluid, said block being located inside said housing to allow heat exchange between the fluid flowing in said block and said other fluid.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of a heat exchanger according to the invention.
  • FIG 2 is a perspective view, partially exploded, of the exchanger of Figure 1;
  • Figure 3 is a perspective view of a first plate of the exchanger of Figure 1;
  • Figure 4 is a perspective view of another plate of the exchanger of Figure 1;
  • FIG. 5 is a side view of one of the fluid circulation blocks of the exchanger of FIG. 1, equipped with a fluid connection flange;
  • FIG. 6 is a side-to-side view of the fluid circulation blocks of the exchanger of FIG. 1, equipped with a single fluid connection flange;
  • Figure 7 is a side view of an exchanger using the block of Figure 5, here equipped with an additional component.
  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for refrigerant circulating in a motor vehicle.
  • Said exchanger comprises a first block 1 for circulating a first fluid defining first blades 3 for circulating said first fluid and a second block 2 for circulating a second fluid defining second blades 4 for circulating said second fluid.
  • Said blades 3, 4 are superimposed in a stacking direction D of said blades so as to allow heat exchange between said first and second fluids.
  • Said blocks 1, 2 are formed, for example, of aluminum component and / or aluminum alloy. They may be assembled, for example, by brazing said components. In Figure 1, said first block 1 extends from top to bottom while the second block 2 extends from bottom to top.
  • An example of circulation of the fluid in the blades of the first block 1 is illustrated by the arrows 1a, 1b1c while an example of circulation of the fluid in the blades of the second block 2 is illustrated by the arrows 2a, 2b, 2c, on the right of the figure.
  • said heat exchanger may be an internal exchanger of an air conditioning circuit.
  • said first and second fluids may be a fluid known as R134a or R1234yf, among others, so that the first block 1 serves for the circulation of the fluid in a first state of temperature and pressure and the second block 2 serves for the circulation of the fluid in a second state of temperature and pressure.
  • said exchanger provides a heat exchange between said coolant and a coolant, such as a mixture of water and antifreeze, including glycol. Depending on the refrigerant state, it may then occur cooling or heating of the coolant.
  • a coolant such as a mixture of water and antifreeze, including glycol.
  • said blocks 1, 2 allow a circulation of the first fluid avoiding the second block 2 and a circulation of the second fluid avoiding the first block 1.
  • the exchanger is configured so that the blocks are nested one inside the other, here as two combs, without the first fluid passes through components of the second block 2 or the second fluid passes through components of the first block 1. In this way, it is possible to obtain a heat exchange between the two fluids while avoiding the more complex circulations of the state of the art.
  • Such nesting is best understood by observing Figures 5 and 6, ignoring the clamps 100, 200 present in these figures. In Figure 5, we see the first block 1, used here for the circulation of a refrigerant.
  • FIGS. 1 and 2 it can be seen that said blades 3, 4 extend here in a longitudinal direction L, perpendicular to the stacking direction D.
  • Said first block 1 may comprise collectors 5a, 5b for the first fluid, located at a longitudinal end edge 7 of the blades 3 of said first block 1.
  • Said second block 2 may comprise on its side collectors 6a, 6b for the second fluid, located at a longitudinal end edge 8 of the blades 4 of said second block 1.
  • said blades are configured here to make a U-shaped circuit to said fluid between a first 5a, 6a of said collectors and a second 5b, 6b of said collectors of the corresponding block.
  • the first 5a of the collectors of the first block 1 thus constitutes an inlet manifold for the first fluid while the second 5b collectors of said first block 1 constitutes an outlet manifold of said first fluid.
  • the first 6a of the collectors of the second block 2 constitutes an inlet manifold for the second fluid while the second 6b collectors of said second block 2 constitutes an outlet manifold of said second fluid.
  • the first fluid circulates in the first block 1 by being distributed by the inlet manifold 5a of said first block 1 in the blades 3 of said first block 1 where it follows the circuit 1a, 1b, 1c U-shaped higher to then enter the corresponding output manifold 5b.
  • the second fluid circulates in the second block 2 being distributed by the inlet manifold 6a of said second block 2 in the blades 4 of said second block 2 where it follows the circuit 2a, 2b, 2c U referred above for then enter the corresponding output manifold 6b.
  • the circulation of the first fluid in the blades 3 of said first block 1 is carried out at the co-current of the circulation of the second fluid in the blades 4 of said second block 2.
  • the circulation of the first fluid in the blades 3 of said first block 1 is advantageously countercurrent to the circulation of the second fluid in the blades 4 of said second block 2.
  • the collectors 5a, 5b of the first block 1 are located, for example, vis-à-vis a longitudinal end edge 10 of the blades of the second block 2, opposite the longitudinal end edge 8 of the blades 2 of the second block 2 at which are said collectors 6a, 6b of the second block 2.
  • the collectors 6a, 6b of the second block 2 are located vis-à-vis an edge 9 d longitudinal end of the blades 3 of the first block 1, opposite to the longitudinal end edge 7 of the blades 3 of the first block 1 at which are said collectors 5a, 5b of the first block 1.
  • said blocks 1, 2 are mounted head to tail.
  • the blades 3, 4 of each of said blocks 1, 2 are offset with respect to the blades 3, 4 of the other of said blocks 1, 2 in a direction orthogonal to said stacking direction D.
  • Said blocks 1, 2 here comprise plates 1 1, 12, stacked in said stacking direction, said plates being associated in pairs to define said blades 3, 4 and said circuits 1a, 1b, 1c, 2a, 2b , 2c of circulation for each of the fluids.
  • said blades may be defined by extruded tubes, bent tubes or any other means for guiding a fluid.
  • the pairs of plates 1 1 for the first fluid have a projecting portion 13 of the pairs of plates 12 for the second fluid, in planes orthogonal to said stacking direction so as to be able to release an area of said plates, said head plates, accommodating said collectors 5a, 5b of said first block 1.
  • the pairs of plates 12 for the second fluid have a protruding part 14 of the pairs of plates 1 1 for the first fluid, in planes orthogonal to said stacking direction so as to release a zone of said plates, said head plates, accommodating said collectors 6a, 6b of said second block 2.
  • said pairs of plates 11 are made to communicate for the first fluid between them without passing through the pairs of plates 12 for the second fluid, and vice versa.
  • said pairs of plates January 1 of the first block 1 are offset relative to the pairs of plates 12 of the second block 2, in said longitudinal direction, and vice versa.
  • Said pairs of plates 1 1, 12 are advantageously identical to each other in the same block, except possibly for the pair or pairs of plates comprising an end plate of the stack, as will be detailed below.
  • Said exchanger comprises fluid connections 15a, 15b, 16a, 16b between the plates 11, 12 of the pairs of plates of the same fluid, located at said plate heads 13, 14, so as to form said collectors 5a, 5b, 6a, 6b.
  • said links 15a, 15b, 16a, 16b for one of the fluids are located externally to the pairs of plates January 1, 12 for the other fluid.
  • Said fluid connections 15a, 15b, 16a, 16b comprise, for example, stampings from said plates 1 1, 12.
  • the said stampings 15a, 15b of the plates 1 1 of the first block 1 come here in contact with the stampings 15a, 15b of the plate 1 1 vis-à-vis the neighboring pair of plates 1 1 of said first block 1.
  • said stampings 16a, 16b of the plates 12 of the second block 2 come here in contact with the stampings 16a, 16b of the plate 12 vis-à-vis the neighboring pair of plates 12 of said second block 1.
  • the said stampings are provided with a fluid passage opening.
  • the said stampings 15a, 15b, 16a, 16b thus effect the circulation of fluid from one pair of plates to the other, in the same block.
  • stampings 15a, 15b, 16a, 16b of the same manifold 5a, 5b, 6a, 6b are here located in the axial extension of each other so that said collectors be substantially rectilinear.
  • stampings of the pairs of plates for the circulation of the first fluid and the stampings of the pairs of plates for the circulation of the second fluid are located at two opposite longitudinal ends of the assembly formed by the two blocks 1, 2 .
  • Said plates 1 1, 12 comprise a longitudinal end edge 17, 18, said distal, opposite a longitudinal end edge 19, 20 opposite said plates at which are located said fluid connections 15a, 15b, 16a, 16b .
  • Said distal edge 17, 18 of the plates 1 1, 12 of one of the fluids is located between two plates 1 1, 12 vis-à-vis two neighboring pairs of plates for the circulation of the other fluid.
  • Said distal edge 17, 18 of the plates 1 1, 12 of one of the blocks 1, 2 is close to said fluid connections 15a, 15b, 16a, 16b of the other block.
  • said distal edge 17, 18 can fit a portion of the contour of said fluid connections 15a, 15b, 16a, 16b.
  • said plates 1 1, 12 of each of the blocks 1, 2 comprise a bottom 21, 22, a raised edge 23, 24 and a brazing lip 25, 26.
  • Said pair of plates are formed by two of said plates, provided identical, mounted head to tail so that their lips are in contact.
  • the brazing lip 25, 26 of the plates of one of the blocks 1, 2 is in contact with the stampings 15a, 15b, 16a, 16b of the plates of the other block 1, 2.
  • Said plates of the first and / or second block may further comprise stops 32 ( Figure 1) extending from said solder lips 26, in particular to facilitate the stacking of said plates before brazing.
  • Each of said pairs of plates January 1, 12 comprises a conduit for the circulation U of the corresponding fluid, between a first of said collectors 5a, 6a allowing introduction of said fluid into said conduit and a second of said collectors 5b, 6b allowing an output of said fluid outside said conduit.
  • Said blades 1 1, 12 may comprise an interferer 27, 28 of the flow of the first and / or second fluid.
  • said disruptors define longitudinal channels for circulation of the first and / or second fluid.
  • the desired U-shaped circulation is obtained by a stamped form of the bottom of the plates such as a central partial rib starting from longitudinal end edges provided with connecting pieces.
  • the inlet manifolds 5a, 6a open opposite the first channel portions of the disrupters 27, 28 while the outlet manifolds open vis-à-vis a second portion of the channels separated from said first portion of the channels 29, 30 by one or more central channels 29, 30.
  • said plates 1 1, 12 comprise locking stampings 31, 32, between the connecting pieces 15a, 15b, 16a, 16b, closing the one or more central channels 29, 30 at one of their longitudinal ends.
  • Said disruptors 27, 28 are advantageously shorter than the bottom 21, 22 of said plates 1 1, 12 to define a turning zone for the fluids in each of the pairs of plates.
  • the second block 2 comprises at least one pair of terminal plates 12a, 12b, in the said stacking direction D.
  • Said pair of plates 12a, 12b, which terminal comprises a plate 12a, having a longitudinal extension identical to the other plates of said second block 2 and a termination plate 12b having an upper longitudinal extension.
  • the plate 12b of upper termination comprises a projecting portion 34 provided with orifices, visible, for the passage of the first fluid. Said orifices come in correspondence of the collectors 5a, 5b of the first block 1. Said plate 12b of upper termination may also have orifices, also non-visible, for the passage of the second fluid to the collectors 6a, 6b corresponding. Said exchanger then comprises one or more connection flanges 36, 38 for one and the other fluids, secured to said terminal plate 12b at said passage orifices.
  • said second block 2 here comprises not only the connection flange (s) 38 for the second fluid but also the connection flange 36 for the first fluid.
  • each of said blocks may include its own connection flange 100, 200, as already mentioned, coming respectively vis-à-vis the collectors 5a, 5b, 6a, 6b corresponding.
  • Said pair of upper terminal plates of each of the blocks 1, 2 is then identical to the pairs of non-terminal plates.
  • the lower termination plate 12b, still in the orientation of FIG. 2, of the second block 2 may comprise a protruding portion 40 provided with stampings 42. contacting a bottom portion of the collectors 5a, 5b of the first block 1.
  • the invention also relates to an exchanger block 1, 2 as described above, possibly equipped with a corresponding connection flange 100, 200.
  • the block or blocks are configured so as to fit into a block of the same configuration, with or without the same height of blades 3, 4, having a space 101, 102, open between said pairs of blades 3, 4 at longitudinal end edges 7, 8 of said blades.
  • Said blocks 1, 2 may be used according to the nested configuration already described or in other configurations, for example in the form, not illustrated, of an exchanger comprising a flow box of another fluid and such a block, placed in said housing, so as to benefit from a heat exchange between said other fluid and that flowing in said block.
  • the at least one block may be provided with an interlayer 1 between said pairs of plates 11. They can then be used, including exchangers on the air such as evaporators.

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Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour fluide réfrigérant circulant dans un véhicule automobile, ledit échangeur comprenant un premier bloc (1) de circulation d'un premier fluide définissant des premières lames (3) de circulation dudit premier fluide et un second bloc (2) de circulation d'un second fluide définissant des secondes lames (4) de circulation dudit second fluide, lesdites lames (3, 4) étant superposées selon une direction d'empilement desdites lames de manière à permettre un échange de chaleur entre lesdits premier et second fluides, lesdits blocs (1, 2) permettant une circulation du premier fluide évitant le second bloc (2) et une circulation du second fluide évitant le premier bloc (1).

Description

Echangeur de chaleur, notamment pour fluide réfrigérant circulant dans un véhicule automobile
L'invention concerne un échangeur. Bien que plus particulièrement destiné à des applications en tant qu'échangeur interne d'une boucle de climatisation ou échangeur entre un fluide réfrigérant et un fluide caloporteur, elle pourra plus largement être utilisée pour tout type d'échange de chaleur entre deux fluides.
Dans ce domaine, il est connu de nombreuses configurations d'échangeur définissant des lames de circulation pour chacun des fluides entre lesquels l'échange de chaleur doit avoir lieu. Il est en particulier connu des échangeurs brasés dans lesquels les lames sont définies par des plaques empilées entre lesquels les lames de circulation sont définies alternativement. Les lames de circulation de fluide sont reliées par des éléments de liaison débouchant au niveau d'orifices de passage également prévus dans les plaques de sorte que chaque fluide passe d'une de ses lames de circulation à l'autre sans pénétrer dans les lames de circulation de l'autre fluide. Les lames de circulation de chacun des fluides sont ainsi traversés par les éléments de liaison de l'autre fluide. Une telle configuration multiplie les zones de brasage, en particulier au niveau de la jonction entre les éléments de liaison et les orifices de passage des plaques voisines. Elle multiplie également les risques en termes d'étanchéité entre chacun des circuits de fluide. Des tests d'étanchéité spécifiques sont ainsi nécessaires. Par ailleurs, les zones des plaques munies desdits éléments de liaison contribuent pas ou peu à l'échange de chaleur. Elles augmentent donc le coût de l'échangeur par la masse de matière engagée sans pour autant améliorer l'efficacité de l'échange thermique. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précités et propose en ce sens un échangeur de chaleur, notamment pour fluide réfrigérant circulant dans un véhicule automobile, ledit échangeur comprenant un premier bloc de circulation d'un premier fluide définissant des premières lames de circulation dudit premier fluide et un second bloc de circulation d'un second fluide définissant des secondes lames de circulation dudit second fluide, lesdites lames étant superposées selon une direction d'empilement desdites lames de manière à permettre un échange de chaleur entre lesdits premier et second fluides. Selon l'invention, lesdits blocs permettent une circulation du premier fluide évitant le second bloc et une circulation du second fluide évitant le premier bloc.
Autrement dit, l'échangeur est configuré pour que les blocs soient imbriqués l'un dans l'autre de façon à assurer un échange de chaleur entre les deux fluides, sans que le premier fluide traverse de composants du second bloc ni que le second fluide traverse de composants du premier bloc.
Par une telle constitution en blocs, on évite de faire passer des éléments de liaison entre les lames de circulation de l'un des fluides à travers les lames de circulation de l'autre fluide. On diminue de la sorte les zones à braser et on limite les risques de fuite d'un circuit de circulation d'un fluide à l'autre. Les procédures de test pourront donc être simplifiées. On diminue en outre les zones de lames de circulation ne servant pas ou peu à l'échange de chaleur.
Selon différents modes de réalisation, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- lesdites lames s'étendent selon une direction longitudinale, perpendiculaire à la direction d'empilement,
- ledit premier bloc comprend des collecteurs pour le premier fluide, situés au niveau d'un bord d'extrémité longitudinale des lames dudit premier bloc et/ou ledit second bloc comprend des collecteurs pour le second fluide, situés au niveau d'un bord d'extrémité longitudinale des lames dudit second bloc,
- lesdites lames sont configurées pour faire faire un circuit en U au fluide entre un premier desdits collecteurs et un second desdits collecteurs du bloc correspondant, - les collecteurs du premier bloc sont situés en vis-à-vis d'un bord d'extrémité longitudinal des lames du second bloc, opposé au bord d'extrémité longitudinale des lames du second bloc au niveau duquel se trouvent lesdits collecteurs du second bloc,
- les collecteurs du second bloc sont situés en vis-à-vis d'un bord d'extrémité longitudinal des lames du premier bloc, opposé au bord d'extrémité longitudinale des lames du premier bloc au niveau duquel se trouvent lesdits collecteurs du premier bloc,
- l'un et/ou l'autre desdits blocs comprend des plaques, empilées selon ladite direction d'empilement, lesdites plaques étant associées par paire pour définir lesdites lames de circulation, pour l'un et/ou l'autre des fluides,
- les paires de plaques pour chacun des fluides présentent une partie en saillie des paires de plaques pour l'autre fluide, dans des plans orthogonaux à ladite direction d'empilement, de façon à pouvoir libérer une zone desdites plaques, dites tête plaques, accueillant lesdits collecteurs,
- ledit échangeur comprend des liaisons de fluide entre les plaques des paires de plaques d'un même fluide, situées au niveau desdites têtes de plaques, de manière à former lesdits collecteurs,
- lesdites liaisons sont situées extérieurement aux paires de plaques pour ledit autre fluide,
- lesdites liaisons de fluide comprennent des emboutis issus desdites plaques, lesdits emboutis venant au contact des emboutis de la plaque en vis-à-vis de la paire voisine de plaques pour la circulation du même fluide,
- lesdites plaques comprennent un bord d'extrémité longitudinal, dit distal, opposé à un bord d'extrémité longitudinal opposé desdites plaques au niveau duquel sont situés lesdites liaisons de fluide, ledit bord distal étant situé entre deux plaques en vis-à-vis de deux paires voisines de plaques pour la circulation de l'autre fluide,
- ledit bord distal des plaques de l'un des blocs est à proximité desdites liaisons de fluide de l'autre bloc, et réciproquement,
- ledit bord distal épouse une partie du contour desdites liaisons de fluide,
- lesdites lames comprennent un moyen de perturbation de l'écoulement du premier et/ou du second fluide, un tel moyen étant par exemple du type d'une plaque emboutie, nommée alors perturbateur, qui est apte à s'intégrer dans un circuit d'écoulement du premier et/ou du second fluide.
- le second bloc comprend au moins une paire de plaques terminale, selon ladite direction d'empilement, comprenant une plaque présentant une extension longitudinale identique aux autres plaques dudit bloc et une plaque de terminaison présentant une extension longitudinale supérieure,
- ledit second bloc comprend au moins une bride de connexion pour l'un des fluides assujettie à ladite plaque de terminaison. L'invention concerne encore un bloc d'échangeur tel que l'un ou l'autre des blocs de l'échangeur décrit plus haut.
Ledit bloc pourra être utilisé comme une brique fonctionnelle soit dans un tel échangeur à blocs imbriquées, soit dans un autre type d'échangeur.
Ledit bloc pourra ainsi être muni d'un intercalaire entre lesdites paires de plaques et servir, notamment, d'évaporateur par échange avec un flux d'air.
Il pourra aussi être inséré dans un boîtier et l'invention concerne d'ailleurs encore un échangeur de chaleur comprenant un tel bloc d'échangeur de chaleur et un boîtier de circulation d'un autre fluide, ledit bloc étant situé à l'intérieur dudit boîtier afin de permettre un échange de chaleur entre le fluide circulant dans ledit bloc et ledit autre fluide. Ces caractéristiques et d'autres de la présente invention sont illustrées ci après en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention ;
La figure 2 est une vue en perspective, partiellement éclatée, de l'échangeur de la figure 1 ; La figure 3 est une vue en perspective d'une première plaque de l'échangeur de la figure 1 ; La figure 4 est une vue en perspective d'une autre plaque de l'échangeur de la figure 1 ;
La figure 5 est une vue de côté de l'un des blocs de circulation de fluide de l'échangeur de la figure 1 , équipé d'une bride de connexion de fluide ;
La figure 6 est une vue côté de l'autre des blocs de circulation de fluide de l'échangeur de la figure 1 , équipé d'une seule bride de connexion de fluide ; et
La figure 7 est une vue de côté d'un échangeur utilisant le bloc de la figure 5, ici équipé d'un composant supplémentaire.
Dans la description qui suit, des références identiques sont utilisées pour désigner des éléments analogues ou identiques. Comme illustré aux figures 1 et 2, l'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour fluide réfrigérant circulant dans un véhicule automobile.
Ledit échangeur comprend un premier bloc 1 de circulation d'un premier fluide définissant des premières lames 3 de circulation dudit premier fluide et un second bloc 2 de circulation d'un second fluide définissant des secondes lames 4 de circulation dudit second fluide. Lesdites lames 3, 4 sont superposées selon une direction d'empilement D desdites lames de manière à permettre un échange de chaleur entre lesdits premier et second fluides. Lesdits blocs 1 , 2 sont formés, par exemple, de composant en aluminium et/ou alliage d'aluminium. Ils pourront être assemblés, par exemple, par brasage desdits composants. A la figure 1 , ledit premier bloc 1 s'étend du haut vers le bas tandis que le second bloc 2 s'étend du bas vers le haut. Un exemple de circulation du fluide dans les lames du premier bloc 1 est illustré par les flèches 1 a, 1 b 1 c tandis qu'un exemple de circulation du fluide dans les lames du second bloc 2 est illustré par les flèches 2a, 2b, 2c, sur la droite de la figure.
Selon un premier exemple d'application, ledit échangeur de chaleur pourra être un échangeur interne d'un circuit de climatisation. Autrement dit, lesdits premier et second fluides pourront être un fluide connu sous le nom de R134a ou R1234yf, entre autres, de telle sorte que le premier bloc 1 sert à la circulation du fluide dans un premier état de température et de pression et le second bloc 2 sert à la circulation du fluide dans un second état de température et de pression. Dans un autre exemple d'application, ledit échangeur assure un échange de chaleur entre ledit fluide réfrigérant et un liquide caloporteur, tel qu'un mélange d'eau et d'antigel, notamment de glycol. Selon l'état de fluide frigorigène, il pourra alors se produire un refroidissement ou un réchauffage du liquide caloporteur. D'autres applications sont cependant encore possibles.
Selon l'invention, lesdits blocs 1 , 2 permettent une circulation du premier fluide évitant le second bloc 2 et une circulation du second fluide évitant le premier bloc 1 . Autrement dit, l'échangeur est configuré pour que les blocs soient imbriqués l'un dans l'autre, ici tels deux peignes, sans que le premier fluide traverse de composants du second bloc 2 ni que le second fluide traverse de composants du premier bloc 1 . On peut de la sorte obtenir un échange de chaleur entre les deux fluides tout en évitant les circulations plus complexes de l'état de l'art. Une telle imbrication se comprend mieux en observant les figures 5 et 6, en faisant abstraction des brides de fixation 100, 200 présentes sur ces figures. A la figure 5, on voit le premier bloc 1 , servant ici à la circulation d'un fluide frigorigène. A la figure 6, on voit le second bloc 2, servant ici à la circulation d'un fluide caloporteur. On comprend de la sorte que l'échangeur des figures 1 et 2 résulte de l'imbrication des blocs 1 , 2 de chacune de ces figures. En se reportant de nouveau aux figures 1 et 2, on constate que lesdites lames 3, 4 s'étendent ici selon une direction longitudinale L, perpendiculaire à la direction d'empilement D. Ledit premier bloc 1 pourra comprendre des collecteurs 5a, 5b pour le premier fluide, situés au niveau d'un bord d'extrémité longitudinale 7 des lames 3 dudit premier bloc 1 . Ledit second bloc 2 pourra comprendre de son côté des collecteurs 6a, 6b pour le second fluide, situés au niveau d'un bord d'extrémité longitudinale 8 des lames 4 dudit second bloc 1 .
Comme illustré par les flèches 1 a, 1 b, 1 c et 2a, 2b, 2c évoquées plus haut, lesdites lames sont configurées ici pour faire faire un circuit en U audit fluide entre un premier 5a, 6a desdits collecteurs et un second 5b, 6b desdits collecteurs du bloc correspondant. Le premier 5a des collecteurs du premier bloc 1 constitue ainsi un collecteur d'entrée pour le premier fluide tandis que le second 5b des collecteurs dudit premier bloc 1 constitue un collecteur de sortie dudit premier fluide. De même, le premier 6a des collecteurs du second bloc 2 constitue un collecteur d'entrée pour le second fluide tandis que le second 6b des collecteurs dudit second bloc 2 constitue un collecteur de sortie dudit second fluide. Autrement dit, le premier fluide circule dans le premier bloc 1 en étant distribué par le collecteur d'entrée 5a dudit premier bloc 1 dans les lames 3 dudit premier bloc 1 où il suit le circuit 1 a, 1 b, 1 c en U évoqué plus haut pour pénétrer ensuite dans le collecteur de sortie 5b correspondant. De même, le second fluide circule dans le second bloc 2 en étant distribué par le collecteur d'entrée 6a dudit second bloc 2 dans les lames 4 dudit second bloc 2 où il suit le circuit 2a, 2b, 2c en U évoqué plus haut pour pénétrer ensuite dans le collecteur de sortie 6b correspondant. La circulation du premier fluide dans les lames 3 dudit premier bloc 1 s'effectue à co-courant de la circulation du second fluide dans les lames 4 dudit second bloc 2. Dans une variante de réalisation (non représentée), la circulation du premier fluide dans les lames 3 dudit premier bloc 1 s'effectue avantageusement à contre- courant de la circulation du second fluide dans les lames 4 dudit second bloc 2. Pour la compacité de l'échangeur, les collecteurs 5a, 5b du premier bloc 1 sont situés, par exemple, en vis-à-vis d'un bord 10 d'extrémité longitudinal des lames du second bloc 2, opposé au bord 8 d'extrémité longitudinale des lames 2 du second blocs 2 au niveau duquel se trouvent lesdits collecteurs 6a, 6b du second bloc 2. De façon combinée ou non, les collecteurs 6a, 6b du second bloc 2 sont situés en vis-à-vis d'un bord 9 d'extrémité longitudinal des lames 3 du premier bloc 1 , opposé au bord d'extrémité longitudinale 7 des lames 3 du premier bloc 1 au niveau duquel se trouvent lesdits collecteurs 5a, 5b du premier bloc 1 .
Autrement dit, lesdits blocs 1 , 2 sont montés tête-bêche. Encore autrement dit, les lames 3, 4 de chacun desdits blocs 1 , 2 sont décalées par rapport aux lames 3, 4 de l'autre desdits blocs 1 , 2 dans une direction orthogonale à ladite direction d'empilement D.
Lesdits blocs 1 , 2 comprennent ici des plaques 1 1 , 12, empilées selon ladite direction d'empilement, lesdites plaques étant associées par paire pour définir lesdites lames 3, 4 et lesdits circuits 1 a, 1 b, 1 c, 2a, 2b, 2c de circulation pour chacun des fluides. Selon d'autres modes de réalisation, lesdites lames pourront être définies par des tubes extrudés, des tubes pliés ou tout autre moyen permettant le guidage d'un fluide.
Les paires de plaques 1 1 pour le premier fluide présentent une partie en saillie 13 des paires de plaques 12 pour le second fluide, dans des plans orthogonaux à ladite direction d'empilement de façon à pouvoir libérer une zone desdites plaques, dites tête plaques, accueillant lesdits collecteurs 5a, 5b dudit premier bloc 1 . De même, les paires de plaques 12 pour le second fluide présentent une partie en saillie 14 des paires de plaques 1 1 pour le premier fluide, dans des plans orthogonaux à ladite direction d'empilement de façon à pouvoir libérer une zone desdites plaques, dites tête plaques, accueillant lesdits collecteurs 6a, 6b dudit second bloc 2.
Autrement dit, on fait communiquer lesdites paires de plaques 1 1 pour le premier fluide entre elles sans passer à travers les paires de plaques 12 pour le second fluide, et inversement. Encore autrement dit, lesdites paires de plaques 1 1 du premier bloc 1 sont décalées par rapport aux paires de plaques 12 du second bloc 2, selon ladite direction longitudinale, et inversement. Lesdites paires de plaques 1 1 , 12 sont avantageusement identiques entre elles dans le même bloc, sauf éventuellement pour la ou les paires de plaques comportant une plaque terminale de l'empilement, comme cela sera détaillé plus loin. Ledit échangeur comprend des liaisons 15a, 15b, 16a, 16b de fluide entre les plaques 1 1 , 12 des paires de plaques d'un même fluide, situées au niveau desdites têtes de plaques 13, 14, de manière à former lesdits collecteurs 5a, 5b, 6a, 6b. Conformément à l'invention, lesdites liaisons 15a, 15b, 16a, 16b pour l'un des fluides sont situées extérieurement aux paires de plaques 1 1 , 12 pour l'autre fluide.
Lesdites liaisons de fluide 15a, 15b, 16a, 16b comprennent, par exemple, des emboutis issus desdites plaques 1 1 , 12. Lesdits emboutis 15a, 15b des plaques 1 1 du premier bloc 1 viennent ici au contact des emboutis 15a, 15b de la plaque 1 1 en vis-à-vis de la paire voisine de plaques 1 1 dudit premier bloc 1 . De même, lesdits emboutis 16a, 16b des plaques 12 du second bloc 2 viennent ici au contact des emboutis 16a, 16b de la plaque 12 en vis-à-vis de la paire voisine de plaques 12 dudit second bloc 1 . Lesdits emboutis sont munis d'orifice de passage de fluide. Lesdits emboutis 15a, 15b, 16a, 16b réalisent de la sorte la circulation de fluide d'une paire de plaques à l'autre, dans le même bloc. Lesdits emboutis 15a, 15b, 16a, 16b d'un même collecteur 5a, 5b, 6a, 6b sont ici situés dans le prolongement axiale les uns des autres de façon à ce que lesdits collecteurs soient sensiblement rectilignes. Conformément à l'invention, les emboutis des paires de plaques pour la circulation du premier fluide et les emboutis des paires de plaques pour la circulation du second fluide sont situés à deux extrémités longitudinales opposées de l'assemblage formé par les deux blocs 1 , 2.
Lesdites plaques 1 1 , 12 comprennent un bord d'extrémité longitudinal 17, 18, dit distal, opposé à un bord d'extrémité longitudinal 19, 20 opposé desdites plaques au niveau duquel sont situés lesdites liaisons de fluide 15a, 15b, 16a, 16b. Ledit bord distal 17, 18 des plaques 1 1 , 12 de l'un des fluides est situé entre deux plaques 1 1 , 12 en vis-à-vis de deux paires voisines de plaques pour la circulation de l'autre fluide.
Ledit bord distal 17, 18 des plaques 1 1 , 12 de l'un des blocs 1 , 2 est à proximité desdites liaisons de fluide 15a, 15b, 16a, 16b de l'autre bloc. Pour assurer une bonne stabilité mécanique, ledit bord distal 17, 18 pourra épouser une partie du contour desdites liaisons de fluide 15a, 15b, 16a, 16b.
Comme cela apparaît mieux aux figures 3 et 4, lesdites plaques 1 1 , 12 de chacune des blocs 1 , 2 comprennent un fond 21 , 22, un bord relevé 23, 24 et une lèvre de brasage 25, 26. Lesdites paire de plaques sont formés par deux desdites plaques, prévues identiques, montées tête-bêche de façon à ce que leur lèvre soient en contact. Le long du bord distal 17, 18 desdites plaques 1 1 , 12, la lèvre de brasage 25, 26 des plaques de l'un des blocs 1 , 2 est en contact avec les emboutis 15a, 15b, 16a, 16b des plaques de l'autre bloc 1 , 2. Lesdites plaques du premier et/ou du second bloc pourront encore comprendre des butées 32 (figure 1 ) s'étendant à partir desdites lèvres de brasage 26, notamment pour faciliter l'empilement desdites plaques avant brasage.
Chacune desdites paires de plaques 1 1 , 12 comprend un conduit pour la circulation en U du fluide correspondant, entre un premier desdits collecteurs 5a, 6a permettant une introduction dudit fluide dans ledit conduit et un second desdits collecteurs 5b, 6b permettant une sortie dudit fluide hors dudit conduit. Lesdites lames 1 1 , 12 pourront comprendre un perturbateur 27, 28 de l'écoulement du premier et/ou du second fluide. Ici, lesdits perturbateurs définissent des canaux longitudinaux de circulation du premier et/ou du second fluide.
Selon une variante non-illustrée, la circulation en U recherchée est obtenue par une forme emboutie du fond des plaques telle une nervure partielle centrale partant de bords d'extrémité longitudinale muni des embouties de liaison.
Selon une autre variante, correspondant à l'échangeur illustré, les collecteurs d'entrée 5a, 6a débouchent en vis-à-vis de première parties de canaux des perturbateurs 27, 28 tandis que les collecteurs de sortie débouchent en vis-à-vis d'une seconde partie des canaux séparée de ladite première partie des canaux 29, 30 par un ou plusieurs canaux centraux 29, 30. En outre, lesdites plaques 1 1 , 12 comprennent des emboutis de blocage 31 , 32, entre les emboutis de liaison 15a, 15b, 16a, 16b, fermant le ou lesdits canaux centraux 29, 30 à l'une de leur extrémités longitudinales. Lesdites perturbateurs 27, 28 sont avantageusement plus court que le fond 21 , 22 desdites plaques 1 1 , 12 pour définir une zone de demi-tour pour les fluides dans chacune des paires de plaques.
Si l'on se reporte de nouveau à la figure 2, on constate que le second bloc 2 comprend au moins une paire de plaques 12a, 12b terminales, selon ladite direction d'empilement D. Ladite paire de plaques 12a, 12b terminale comprend ici une plaque 12a, présentant une extension longitudinale identique aux autres plaques dudit second bloc 2 et une plaque 12b de terminaison présentant une extension longitudinale supérieure.
La plaque 12b de terminaison supérieure, selon l'orientation donnée à l'échangeur à cette figure, comprend une partie en saillie 34 muni d'orifices, non- visibles, pour le passage du premier fluide. Lesdits orifices viennent en correspondance des collecteurs 5a, 5b du premier bloc 1 . Ladite plaque 12b de terminaison supérieure pourra par ailleurs présenter des orifices, également non- visibles, pour le passage du second fluide vers les collecteurs 6a, 6b correspondant. Ledit échangeur comprend alors une ou des brides de connexion 36, 38 pour l'un et l'autre des fluides, assujettie à ladite plaque de terminaison 12b au niveau desdits orifices de passage. Autrement dit, ledit second bloc 2 comprend ici non seulement la ou les brides 38 de connexion pour le second fluide mais encore la bride 36 de connexion pour le premier fluide.
Selon une variante correspondant aux blocs illustrés aux figures 5 et 6, chacun desdits blocs pourra comprendre sa propre bride de connexion 100, 200, comme déjà évoquée, venant respectivement en vis-à-vis des collecteurs 5a, 5b, 6a, 6b correspondant. Ladite paire de plaques terminale supérieure de chacun des blocs 1 , 2 est alors identique aux paires de plaques non-terminales.
Dans l'un et/ou l'autre de ces modes de réalisation, la plaque 12b de terminaison inférieure, toujours selon l'orientation de la figure 2, du second bloc 2 pourra comprendre une partie en saillie 40, munie d'emboutis 42 venant en contact d'une partie de fond des collecteurs 5a, 5b du premier bloc 1 .
Comme illustré aux figures 5 et 6, l'invention concerne encore un bloc d'échangeur 1 , 2 tel que décrit plus haut, éventuellement muni d'une bride de connexion 100, 200 correspondante.
Comme il ressort de ce qui a été dit précédemment, le ou lesdits blocs sont configurés de façon à pouvoir s'insérer dans un bloc de même configuration, avec ou sans même hauteur de lames 3, 4, en présentant un espace 101 , 102, ouvert entre lesdites paires de lames 3, 4, au niveau de bords d'extrémité longitudinale 7, 8 desdites lames. Lesdits blocs 1 , 2 pourront être utilisés selon la configuration imbriquée déjà décrite ou dans d'autres configurations, par exemple sous la forme, non-illustrée, d'un échangeur comprenant un boîtier de circulation d'un autre fluide et un tel bloc, placé dans ledit boîtier, de façon à bénéficier d'un échange de chaleur entre ledit autre fluide et celui circulant dans ledit bloc.
Comme illustré à la figure 7 pour le premier bloc 1 , le ou lesdits blocs pourront être munis d'un intercalaire 1 10 entre lesdites paires de plaques 1 1 . Ils pourront alors servir, notamment d'échangeurs sur l'air tels que des évaporateurs.

Claims

Revendications
Echangeur de chaleur, notamment pour fluide réfrigérant circulant dans un véhicule automobile, ledit échangeur comprenant un premier bloc (1 ) de circulation d'un premier fluide définissant des premières lames (3) de circulation dudit premier fluide et un second bloc (2) de circulation d'un second fluide définissant des secondes lames (4) de circulation dudit second fluide, lesdites lames (3, 4) étant superposées selon une direction d'empilement desdites lames de manière à permettre un échange de chaleur entre lesdits premier et second fluides, lesdits blocs (1 ,
2) permettant une circulation du premier fluide évitant le second bloc (2) et une circulation du second fluide évitant le premier bloc (1 ).
Echangeur selon la revendication 1 dans lequel lesdites lames (3, 4) s'étendent selon une direction longitudinale, perpendiculaire à la direction d'empilement, et ledit premier bloc (1 ) comprend des collecteurs (5a, 5b) pour le premier fluide, situés au niveau d'un bord (7) d'extrémité longitudinale des lames (3) dudit premier bloc (1 ) et/ou ledit second bloc (2) comprend des collecteurs (6a, 6b) pour le second fluide, situés au niveau d'un bord (8) d'extrémité longitudinale des lames (4) dudit second bloc (2).
Echangeur de chaleur selon la revendication 2 dans lequel les collecteurs (5a, 5b) du premier bloc (1 ) sont situés en vis-à-vis d'un bord (10) d'extrémité longitudinal des lames (4) du second bloc (2), opposé au bord (8) d'extrémité longitudinale des lames (4) du second bloc (2) au niveau duquel se trouvent lesdits collecteurs (6a, 6b) du second bloc (2) et/ou les collecteurs (6a, 6b) du second bloc (2) sont situés en vis-à-vis d'un bord (9) d'extrémité longitudinal des lames du premier bloc (1 ), opposé au bord (7) d'extrémité longitudinale des lames
(3) du premier bloc (1 ) au niveau duquel se trouvent lesdits collecteurs (5a, 5b) du premier bloc (1 ).
4. Echangeur selon la revendication 2 ou 3 dans lequel lesdits blocs (1 , 2) comprennent des plaques (1 1 , 12), empilées selon ladite direction d'empilement, lesdites plaques (1 1 , 12) étant associées par paire pour définir lesdites lames (3,4) de circulation, pour chacun des fluides.
5. Echangeur selon la revendication 4 dans lequel les paires de plaques (1 1 , 12) pour chacun des fluides présentent une partie (13, 14) en saillie des paires de plaques pour l'autre fluide, dans des plans orthogonaux à ladite direction d'empilement de façon à pouvoir libérer une zone desdites plaques, dites tête plaques, accueillant lesdits collecteurs (5a, 5b, 6a, 6b).
6. Echangeur selon la revendication 5 comprenant des liaisons de fluide (15a, 15b, 16a, 16b) entre les plaques des paires de plaques (1 1 , 12) d'un même fluide, situées au niveau desdites têtes de plaques, de manière à former lesdits collecteurs (5a, 5b, 6a, 6b), lesdites liaisons (15a, 15b, 16a, 1 6b) étant situées extérieurement aux paires de plaques (1 1 , 12) pour ledit autre fluide.
7. Echangeur selon la revendication 6 dans lequel lesdites liaisons (15a, 15b, 16a, 16b) de fluide comprennent des emboutis issus desdites plaques (1 1 , 12), lesdits emboutis venant au contact des emboutis de la plaque en vis-à-vis de la paire voisine de plaques pour la circulation du même fluide.
8. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 dans lequel lesdites plaques (1 1 , 12) comprennent un bord d'extrémité longitudinal (17, 18), dit distal, opposé à un bord d'extrémité longitudinal opposé (19, 20) desdites plaques au niveau duquel sont situés lesdites liaisons de fluide (15a, 15b, 16a, 16b), ledit bord distal (17, 18) étant situé entre deux plaques en vis- à-vis de deux paires voisine de plaques pour la circulation de l'autre fluide.
9. Echangeur selon la revendication 8 dans lequel ledit bord distal (17, 18) des plaques (1 1 , 12) de l'un des blocs (1 , 2) est à proximité desdites liaisons de fluide (15a, 15b, 16a, 16b) de l'autre bloc (1 , 2).
10. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 dans lequel ledit bord distal (17, 18) épouse une partie du contour desdites liaisons de fluide (15a, 15b, 16a, 16b).
11. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le second bloc (2) comprend au moins une paire de plaques terminale (12a, 12b), selon ladite direction d'empilement, comprenant une plaque (12a) présentant une extension longitudinale identique aux autres plaques dudit bloc et une plaque de terminaison (12b) présentant une extension longitudinale supérieure.
12. Echangeur selon la revendication 1 1 dans lequel ledit second bloc (2) comprend au moins une bride de connexion (36, 38) pour l'un des fluides assujettie à ladite plaque de terminaison (12b).
13. Bloc d'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
14. Bloc d'échangeur selon la revendication 13 muni d'un intercalaire (1 10) entre lesdites paires de plaques (1 1 ).
15. Echangeur de chaleur comprenant un bloc d'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14 et un boîtier de circulation d'un autre fluide, ledit bloc étant situé à l'intérieur dudit boîtier afin de permettre un échange de chaleur entre le fluide circulant dans ledit bloc et ledit autre fluide.
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