EP3452772A1 - Echangeur thermique en matière plastique et véhicule comprenant cet échangeur - Google Patents

Echangeur thermique en matière plastique et véhicule comprenant cet échangeur

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EP3452772A1
EP3452772A1 EP17725716.9A EP17725716A EP3452772A1 EP 3452772 A1 EP3452772 A1 EP 3452772A1 EP 17725716 A EP17725716 A EP 17725716A EP 3452772 A1 EP3452772 A1 EP 3452772A1
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EP
European Patent Office
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plates
heat exchanger
fluid
opening
open
Prior art date
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EP17725716.9A
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EP3452772B1 (fr
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Gilles WAYMEL
Christophe MAESEELE
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Novares France SAS
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Novares France SAS
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Publication date
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    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
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    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, and a vehicle comprising this heat exchanger.
  • the plate heat exchangers traditionally comprise a plurality of rectangular aluminum plates stacked to form an intermediate space between the adjacent plates for the circulation of a fluid.
  • the heat exchangers comprise a first group of intermediate spaces fluidly connected to each other for the circulation of a first fluid through the stack of plates, and a second group of intermediate spaces fluidly connected to each other for the circulation of a second fluid through the stack of plates.
  • aluminum heat exchangers have a parallelepiped shape that makes it difficult to integrate in an environment where the available space is limited. This can result in a relatively limited return.
  • the present invention aims to overcome all or part of these disadvantages by providing a heat exchanger with improved compactness and efficiency.
  • the subject of the present invention is a heat exchanger, made of plastic material, comprising a plurality of plates stacked in a predetermined stacking direction, the adjacent plates of the stack of plates being spaced apart in the stacking direction defining a set of intermediate spaces for fluid circulation between the plates, wherein the plates have an outer side and an opposite inner side, the inner side being shaped to define an opening, so that all the openings forms through the stacked plates a fluid passage well, and wherein the set of intermediate spaces comprises closed intermediate spaces and open intermediate spaces, each open intermediate space having a first radial opening extending between the inner sides of the two adjacent plates to open into the pass well fluid, and a second radial opening extending between the outer sides of two adjacent plates, the first radial opening and the second radial opening being in fluid communication so as to allow a flow of fluid from the passage well to the outside the exchanger, or vice versa, and through each open intermediate space delimited by two adjacent plates.
  • the heat exchanger according to the invention has a passage well for axially entering or exiting fluid, orthogonal to the fluid flow between the plates, which improves the efficiency of the heat exchange.
  • the passageway clears a space that can position the heat exchanger in places more difficult to access, so that the heat exchanger is less cumbersome.
  • the openings defining the passageway have a similar shape and area.
  • the openings are circular.
  • the first radial opening extends all along the inner side of each plate defining an open intermediate space.
  • the second radial opening extends all along the outer side of each plate defining an open intermediate space.
  • the heat exchanger comprises at least one wall extending through the passageway to define through the passageway at least two compartments each for the circulation of a fluid.
  • the passageway can be used to dispense a plurality of fluids through the heat exchanger.
  • the passage well extends in a rectilinear manner.
  • the heat exchanger comprises forced convection means arranged inside the passageway.
  • Forced convection means comprise for example a fan.
  • the inner side of the plates extends along a closed line.
  • the heat exchanger has an alternation of closed intermediate spaces and open intermediate spaces.
  • the set of intermediate spaces comprises closed intermediate spaces adjacent to the open intermediate spaces, and the enclosed intermediate spaces delimit a fluid passage circuit extending all around the passageway.
  • This characteristic increases the heat exchange surface.
  • said passage circuit comprises at least one internal partition positioned between an inlet and an outlet so as to constrain a fluid to flow several times around the direction in which the passageway extends.
  • the heat exchanger comprises one or more obstacles arranged between the first radial opening and the second radial opening to impede the flow of fluid.
  • Obstacles create a turbulent flow favoring heat transfer.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a heat exchanger having the aforementioned characteristics.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a sectional and perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a sectional and perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention.
  • FIGS. 7 and 8 are views in partial section and in perspective of a heat exchanger according to one embodiment of the invention.
  • Figure 9 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to one embodiment of the invention.
  • FIG 1 shows a heat exchanger 1 according to one embodiment of the invention.
  • the heat exchanger 1 is intended to allow heat transfer between at least two fluids 2, 4, as shown schematically in Figure 3.
  • the heat exchanger 1 can equip for example a vehicle, including a motor vehicle.
  • the heat exchanger 1 is of the plate heat exchanger type.
  • the heat exchanger 1 comprises a plurality of plates 6 stacked in a predetermined direction E stacking.
  • the stacking direction E can be rectilinear. As can be seen in FIGS. 1 and 4, the stacking direction E can be perpendicular to the plates 6.
  • the heat exchanger 1 may comprise two end plates 7 between which the stack of plates 6 extends.
  • the adjacent plates 6 of this stack of plates are spaced in the direction E of stacking so as to delimit, between the adjacent plates 6, a set of intermediate spaces 8 intended for a circulation of fluid between the plates 6.
  • the plates 6 may be of the same shape and dimensions, so that once stacked, the outer edges of the plates 6 coincide. According to the example of the figures, the plates 6 have a disc shape.
  • the plates 6 have an inner wafer or side 60, and an outer wafer or side 62, opposite the inner side 60, extending in the longitudinal direction of the wafers, where appropriate from one end 61 to the other. plates 6.
  • the plates 6 are configured to allow heat exchange therethrough, i.e. from an intermediate space 8 to an adjacent intermediate space 8.
  • the heat exchanger 1, in particular the plates 6, 7, is made of plastic material, in particular of plastic material containing a thermally conductive filler, such as, for example, polyamide 66 (PA66) including a graphite filler and / or or carbon, to provide a thermal conductivity at 20 ° C greater than 0.6 Wm _1 .K _1 , preferably equal to or greater than 1 ⁇ . ⁇ ⁇ 1 .
  • a thermally conductive filler such as, for example, polyamide 66 (PA66) including a graphite filler and / or or carbon
  • Each plate 6 may have a thickness and / or density different from that of one or more other plates 6, for example increasing or decreasing in the stacking direction E, so that the stack of plates 6 advantageously has a thermal gradient predetermined through the stack of plates 6.
  • the set of intermediate spaces 8 comprises closed intermediate spaces 80 and open intermediate spaces 82.
  • the closed intermediate spaces 80 and the open intermediate spaces 82 are arranged alternately in the stacking direction E.
  • the closed intermediate spaces 80 are intended for the circulation of at least one fluid 2 in a closed volume which is here delimited by faces 64 facing two adjacent plates 6, an external lateral wall 67 which connects in particular the outer sides 62 of these adjacent plates 6, and an inner side wall 66 connecting in particular the inner sides 60 of the two adjacent plates 6 corresponding.
  • the closed intermediate spaces 80 are advantageously in fluid communication with each other, that is to say they are adapted to allow a circulation of fluid from a closed intermediate space 80 to another one which is preferably consecutive in the stacking direction E .
  • the heat exchanger 1 comprises for this purpose a distribution network and a fluid evacuation network for distributing and discharging one or more fluids in the closed intermediate spaces 80, these networks being formed by openings 12 which can be arranged through the openings. plates 6.
  • the openings 12 comprise inlet openings 12a, forming the distribution network, and outlet openings 12b, forming the evacuation network.
  • Within each closed intermediate space 80 open at least one inlet opening 12a and an outlet opening 12b.
  • the heat exchanger 1 may comprise a peripheral wall 68 extending around one or more openings 12 to form a guide duct. It will be noted that the openings 12, in particular the inlet openings 12a and / or the outlet openings 12b, are advantageously coaxial in order to limit the pressure drops in the heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 has at least one inlet 14, opening on the fluid distribution network, to admit a fluid 2 inside the closed intermediate spaces 80 of the stack of plates 6 and at least one outlet 16, communicating with the evacuation network, for discharging the fluid 2 out of the intermediate spaces 80 of the stack of plates 6.
  • the inlet 14 and the outlet 16 are formed in particular through one of the two end plates 7, more precisely the same plate 7 end.
  • the open intermediate spaces 82 are intended for the circulation of at least one fluid 4 in an open volume delimited here between faces 69 facing two adjacent plates 6, so that this fluid can pass through the stack of plates 6, ie the outside of the heat exchanger 1 to the passage well, or from the passageway to the outside of the heat exchanger 1.
  • Each open intermediate space 82 has a first radial opening 84 extending between the inner sides 60 of two adjacent plates 6, and a second radial opening 86 extending between the outer sides 62 of the two adjacent adjacent plates 6.
  • the first radial opening 84 and the second radial opening 86 are in fluid communication through the corresponding open intermediate space 82 from one of these two openings 84, 86 to the other.
  • the plates 6 extend longitudinally in a non-rectilinear trajectory, in particular a curvilinear trajectory, and more precisely circular, as illustrated in the figures, from one end 61 to the other, so that the inner sides 60 of the plates 6 delimit an opening 18.
  • the outer side 62 of the plates 6 extends a greater distance than the inner side 60; the inner sides 60 and the outer sides 62 may be circular, of the same respective diameter from one plate 6 to another.
  • the openings 18 of two adjacent plates 6 overlap in all or part, preferably are superimposed, so that all the openings 18 delimits a passage well preferably extending in the direction E of stacking, through the stack of plates 6.
  • the passageway is intended for the circulation of at least one fluid 4 through the stack of plates 6, as illustrated schematically in FIG.
  • the openings 18 may be aligned in the stacking direction, for example coaxial as shown in the figures.
  • the passage well thus defined may be rectilinear, for example cylindrical.
  • the openings 18 advantageously have a shape, preferably circular, and an area, if necessary diameter, similar.
  • the openings 18 may be open towards the outside, as illustrated in FIG. 2, or preferably closed, as can be seen for example in FIGS. 1 and 3, that is to say that the inner sides 60 extend according to a closed line and completely surround the openings 18. Where appropriate, the openings 18, and therefore the passage well, are advantageously positioned in the center of the plates 6, for a better efficiency of the heat exchange.
  • the openings 18 are through, that is to say each open on the two opposite faces 64, 69 of each corresponding plate 6.
  • the first radial openings 84 open into the passage well, while the second radial openings 86 open out of the heat exchanger 1, opposite the passage well, so that the heat exchanger 1 allows a fluid flow from the passageway to the outside of the exchanger 1, or vice versa, and through each open intermediate space 82 delimited by two adjacent plates 2.
  • One or both end plates 7 may also have an opening 18 similar to that defined by the plates 6 of the stack of plates 6.
  • the opening 18 delimited by the end plate or plates 7 can thus act as inlet or outlet for the fluid or fluids intended to flow through the passageway.
  • the first radial openings 84 extend all along the inner sides 60 delimiting it, that is to say extend all around the passage well, preferably in a continuous manner, to maximize the entrance or exit surface fluid within the corresponding open intermediate space 82.
  • the second radial openings 86 can extend all along the sides 62 outside, that is to say all around the stack of plates 6, preferably continuously.
  • the heat exchanger 1 may comprise at least one separating wall 22 extending through the passage well, along the latter, to delimit through the passage well in at least two compartments each for the circulation of a fluid.
  • the open intermediate spaces 82 may further comprise one or more radial walls 87 arranged in the extension of the separating wall to delimit, within the open intermediate spaces 82, compartments each communicating with one of the compartments of the passageway.
  • two fluids represented by the arrows 30 and 32, are intended to circulate through the passage well and the open intermediate spaces 82.
  • the separating wall 22 may be formed by the juxtaposition and assembly of separating rods 220, each separating rod 220 extending through the opening 18 of one of the plates 6, joining two distinct locations on the inner side 60 of this plate. 6. According to the example of FIGS. 7 to 9, the separating rods extend rectilinearly and connect two diametrically opposed locations on the inner side.
  • the plates 6 may have a peripheral wall member 24 extending at a distance and around the outer side 62, for example parallel thereto.
  • the peripheral wall elements 24 delimit with the outer sides 62 of the plates 6 a guide duct for either dispensing fluids from an inlet / outlet 26 to the second radial openings 86, or to collect the fluids at the outlet of the second openings 86. radial and guide them to the entrance / exit 26.
  • the plates 6 further include connecting rods 28 which connect the outer side 62 to the corresponding peripheral wall member 24. As shown in Figures 7 to 9, at least several of these connecting rods 28 are arranged in the extension of the radial walls 87, so as to compartmentalize the guide duct formed between the peripheral wall members 24 and the outer sides 62.
  • the heat exchanger 1 advantageously comprises forced convection means, for example a fan 17, more specifically a centrifugal or centripetal fan, arranged for example inside the passage well. , so as to increase the flow of fluid in the passageway, which has the effect of improving the efficiency of the heat transfer, without increasing the bulk.
  • the closed intermediate spaces 80 are advantageously configured to increase the distance traveled by the fluid (s) 2 from the inlet opening (s) 12a to the outlet opening (s) 12b in order to improve the transfer efficiency. of heat, for example by delimiting a fluid passage circuit extending from one end 61 to the other of the plates 6, and in particular by forcing the fluid or fluids 2 to be produced at least once, preferably several times the turn of the corresponding opening 18.
  • closed intermediate spaces 80 may be configured to circulate fluid (s) 2 orthogonally to fluid 4 flowing through open intermediate spaces 82.
  • the closed intermediate spaces 80 may have one or more guide walls 88, connecting the facing faces 64 opposite the corresponding adjacent plates 6, extending through these closed intermediate spaces 80, around the passage well, for example in a circular manner, to constrain the fluid or fluids 2 to circulate tangentially and from one end 61 to the other of the plates 6.
  • the ends 61 may be formed here by the two faces of a radial wall 63 connecting the inner side 60 and the outer side 62 and the opposite faces 64 of the plates 6.
  • the inlet and outlet openings 12a, 12b may they are positioned on the same side of this radial wall 63, adjacent to it, but separated by the guide wall 88.
  • the plates 6 may include one or more projecting obstacles 65 arranged in the intermediate spaces 8 to impede the flow of fluid and thus promote heat transfer.
  • the heat exchanger 1 comprises one or more spacer elements extending inside the open intermediate spaces 82 by connecting the two adjacent plates 6 delimiting these open intermediate spaces 80.
  • the spacer member (s) may be formed by the peripheral wall (68) such that these peripheral walls (68) form a support structure through and along the stack of plates.
  • the spacer member (s) may also comprise one or more partition walls for compartmentalizing the open intermediate spaces 82 as previously described, and / or radial ribs as shown in FIGS. 3 and 6.
  • the elements 20 d The spacer is preferably spaced at regular intervals around the passageway.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising the heat exchanger 1 having all or some of the characteristics described above.

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Abstract

Cet échangeur (1), en matière plastique, comprend des plaques (6) empilées espacées de manière à délimiter des espaces (8) intermédiaires destinés à une circulation de fluide entre les plaques (6). Les plaques (6) ont un côté (62) extérieur et un côté (60) intérieur opposé conformé pour délimiter une ouverture (18), les ouvertures (18) forment à travers les plaques (6) empilées un puits de passage de fluide. Les espaces (8) intermédiaires comprennent des espaces (80, 82) intermédiaires fermés et ouverts ayant une première ouverture (84) radiale entre les côtés (60) intérieurs de plaques (6) adjacentes et débouchant dans le puits de passage, et une deuxième ouverture (86) radiale entre les côtés (62) extérieurs de plaques (6) adjacentes. La première et la deuxième ouverture (84, 86) radiale sont en communication fluidique pour permettre une circulation fluidique depuis le puits de passage vers l'extérieur de l'échangeur (1), ou inversement, et à travers chaque espace (82) intermédiaire ouvert.

Description

ECHANGEUR THERMIQUE EN MATIERE PLASTIQUE ET VEHICULE COMPRENANT CET ECHANGEUR
La présente invention concerne un échangeur thermique, et un véhicule comprenant cet échangeur thermique.
Les échangeurs thermiques à plaques comprennent traditionnellement plusieurs plaques rectangulaires en aluminium empilées de manière à former entre les plaques adjacentes un espace intermédiaire destiné à la circulation d'un fluide.
Classiquement, les échangeurs thermiques comprennent un premier groupe d'espaces intermédiaires connectés fluidiquement les uns aux autres pour la circulation d'un premier fluide à travers la pile de plaques, et un deuxième groupe d'espaces intermédiaires connectés fluidiquement les uns aux autres pour la circulation d'un deuxième fluide à travers la pile de plaques.
Cependant, un inconvénient de ces échangeurs thermiques est un encombrement relativement important.
De plus, les échangeurs thermiques en aluminium présentent une forme parallélépipédique qui rend difficile leur intégration dans un environnement où la place disponible est limitée. Il peut en résulter un rendement relativement limité.
Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant un échangeur thermique offrant une compacité et un rendement améliorés.
A cet effet, la présente invention a pour objet un échangeur thermique, en matière plastique, comprenant une pluralité de plaques empilées selon une direction d'empilement prédéterminée, les plaques adjacentes de la pile de plaques étant espacées dans la direction d'empilement de manière à délimiter un ensemble d'espaces intermédiaires destinés à une circulation de fluide entre les plaques, dans lequel les plaques ont un côté extérieur et un côté intérieur opposé, le côté intérieur étant conformé pour délimiter une ouverture, de sorte que l'ensemble des ouvertures forme à travers les plaques empilées un puits de passage de fluide, et dans lequel l'ensemble des espaces intermédiaires comprend des espaces intermédiaires fermés et des espaces intermédiaires ouverts, chaque espace intermédiaire ouvert ayant une première ouverture radiale s' étendant entre les côtés intérieurs de deux plaques adjacentes de manière à déboucher dans le puits de passage de fluide, et Une deuxième ouverture radiale s'étendant entre les côtés extérieurs de deux plaques adjacentes, la première ouverture radiale et la deuxième ouverture radiale étant en communication fluidique de manière à permettre une circulation de fluide depuis le puits de passage vers l'extérieur de l'échangeur, ou inversement, et à travers chaque espace intermédiaire ouvert délimité par deux plaques adjacentes. Ainsi, l'échangeur thermique selon l'invention présente un puits de passage permettant une entrée ou sortie de fluide axialement, orthogonalement à la circulation de fluide entre les plaques, ce qui améliore le rendement de l'échange thermique. De plus, le puits de passage dégage un espace pouvant permettre de positionner l'échangeur thermique dans des endroits plus difficiles d'accès, si bien que l'échangeur thermique est moins encombrant.
Selon un mode de réalisation préféré, les ouvertures délimitant le puits de passage ont une forme et une superficie similaires.
Ainsi, il n'y a pas de plaques dont le côté intérieur déborde à l'intérieur du puits de passage. Cela améliore l'écoulement du fluide dans le puits de passage, la distribution homogène du fluide à travers les espaces intermédiaires ouverts, et donc à un meilleur rendement de l'échange thermique.
De préférence, les ouvertures sont circulaires.
Ainsi, la distribution de fluide à travers un même espace intermédiaire ouvert a lieu de manière plus uniforme.
Selon un mode de réalisation préféré, la première ouverture radiale s'étend tout le long du côté intérieur de chaque plaque délimitant un espace intermédiaire ouvert.
Cela améliore le débit de fluide, donc le rendement du transfert thermique.
Selon un mode de réalisation préféré, la deuxième ouverture radiale s'étend tout le long du côté extérieur de chaque plaque délimitant un espace intermédiaire ouvert.
Cela améliore aussi le débit de fluide et conséquemment le rendement du transfert thermique.
Selon un mode de réalisation préféré, l'échangeur thermique comprend au moins une paroi s'étendant à travers le puits de passage pour délimiter à travers le puits de passage au moins deux compartiments chacun destiné à la circulation d'un fluide.
Ainsi, le puits de passage peut être utilisé pour distribuer plusieurs fluides à travers l'échangeur thermique.
Selon un mode de réalisation préféré, le puits de passage s'étend de manière rectiligne.
Un avantage de cette caractéristique est de permettre une distribution uniforme de fluide à travers l'ensemble des espaces intermédiaires ouverts. Ainsi, cela améliore le rendement du transfert thermique. Selon un mode de réalisation préféré, l'échangeur thermique comprend des moyens de convection forcée agencés à l'intérieur du puits de passage.
Cette caractéristique améliore le rendement de l'échange thermique. Les moyens de convection forcée comprennent par exemple un ventilateur.
Selon un mode de réalisation préféré, le côté intérieur des plaques s'étend selon une ligne fermée.
Cette caractéristique améliore le rendement de l'échange thermique.
Selon un mode de réalisation préféré, l'échangeur thermique présente une alternance d'espaces intermédiaires fermés et d'espaces intermédiaires ouverts.
Ainsi, un espace intermédiaire sur deux est en communication avec le puits de passage. Cela augmente l'interface d'échange thermique, donc le rendement de l'échange thermique.
De manière avantageuse, l'ensemble d'espaces intermédiaires comprend des espaces intermédiaires fermés adjacents aux espaces intermédiaires ouverts, et les espaces intermédiaires fermés délimitent un circuit de passage de fluide s'étendant tout autour du puits de passage.
Cette caractéristique augmente la surface d'échange thermique.
Avantageusement, ledit circuit de passage comprend au moins une cloison interne positionnée entre une entrée et une sortie de manière à contraindre un fluide à s'écouler plusieurs fois autour de la direction dans laquelle s'étend le puits de passage.
Cette caractéristique améliore le rendement du transfert thermique. Selon une forme d'exécution, l'échangeur thermique comprend un ou plusieurs obstacles agencés entre la première ouverture radiale et la deuxième ouverture radiale pour entraver l'écoulement de fluide.
Les obstacles créent un écoulement turbulent favorisant le transfert thermique.
Selon un autre aspect, l'invention a aussi pour objet un véhicule comprenant un échangeur thermique ayant les caractéristiques précitées.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une vue en coupe et en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 3 est une vue éclatée et en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 est une vue en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 5 est une vue en coupe et en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 6 est une vue éclatée et en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
Les figures 7 et 8 sont des vues en coupe partielle et en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 9 est une vue éclatée et en perspective d'un échangeur thermique selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre un échangeur 1 thermique selon un mode de réalisation de l'invention. L'échangeur 1 thermique est destiné à permettre un transfert thermique entre au moins deux fluides 2, 4, comme illustré schématiquement sur la figure 3. L'échangeur 1 thermique peut équiper par exemple un véhicule, notamment un véhicule automobile.
L'échangeur 1 thermique est de type échangeur de chaleur à plaques. L'échangeur 1 thermique comprend une pluralité de plaques 6 empilées selon une direction E d'empilement prédéterminée.
La direction E d'empilement peut être rectiligne. Comme visible sur les figures 1 et 4, la direction E d'empilement peut être perpendiculaire aux plaques 6.
L'échangeur 1 thermique peut comprendre deux plaques 7 d'extrémité entre lesquelles s'étend la pile de plaques 6.
Les plaques 6 adjacentes de cette pile de plaques sont espacées dans la direction E d'empilement de manière à délimiter, entre les plaques 6 adjacentes, un ensemble d'espaces 8 intermédiaires destinés à une circulation de fluide entre les plaques 6.
Les plaques 6 peuvent être de même forme et de mêmes dimensions, si bien qu'une fois empilées, les bords extérieurs des plaques 6 coïncident. Selon l'exemple des figures, les plaques 6 ont une forme de disque. Les plaques 6 présentent une tranche ou côté 60 intérieur, ainsi qu'une tranche ou côté 62 extérieur, opposé au côté 60 intérieur, s'étendant dans la direction longitudinale des plaques, le cas échéant d'une extrémité 61 à l'autre des plaques 6.
Les plaques 6 sont configurées pour permettre un échange thermique à travers celles-ci, c'est-à-dire d'un espace 8 intermédiaire à un espace 8 intermédiaire adjacent.
Ainsi, on notera que l'échangeur 1 thermique, notamment les plaques 6, 7, est réalisé en matière plastique, notamment en matière plastique contenant une charge thermiquement conductrice, comme par exemple du polyamide 66 (PA66) incluant une charge de graphite et/ou de carbone, pour procurer une conductivité thermique à 20°C supérieure à 0, 6 W.m _1.K _1, de préférence égale ou supérieure à 1 νν.ΐΎΐ κ 1.
Chaque plaque 6 peut présenter une épaisseur et/ou une densité différente de celle d'une ou plusieurs autres plaques 6, par exemple croissante ou décroissante dans la direction E d'empilement, si bien que la pile de plaques 6 présente avantageusement un gradient thermique prédéterminé à travers la pile de plaques 6.
L'ensemble des espaces 8 intermédiaires comprend des espaces 80 intermédiaires fermés, et des espaces 82 intermédiaires ouverts.
De préférence, les espaces 80 intermédiaires fermés et les espaces 82 intermédiaires ouverts sont agencés de manière alternée dans la direction E d'empilement.
Les espaces 80 intermédiaires fermés sont destinés à la circulation d'au moins un fluide 2 dans un volume fermé qui est ici délimité par des faces 64 en regard de deux plaques 6 adjacentes, une paroi 67 latérale extérieure qui relie notamment les côtés 62 extérieurs de ces plaques 6 adjacentes, et une paroi 66 latérale intérieure reliant notamment les côtés 60 intérieurs des deux plaques 6 adjacentes correspondantes.
Les espaces 80 intermédiaires fermés sont avantageusement en communication fluidique les uns les autres, c'est-à-dire sont adaptés pour permettre une circulation de fluide d'un espace 80 intermédiaire fermé à un autre de préférence consécutif dans la direction E d'empilement.
L'échangeur 1 thermique comprend à cet effet un réseau de distribution et un réseau d'évacuation de fluide pour distribuer et évacuer un ou plusieurs fluides dans les espaces 80 intermédiaires fermés, ces réseaux étant formés par des ouvertures 12 pouvant être ménagées à travers les plaques 6. Les ouvertures 12 comprennent des ouvertures 12a d'entrée, formant le réseau de distribution, et des ouvertures 12b de sortie, formant le réseau d'évacuation. Au sein de chaque espace 80 intermédiaire fermé débouchent au moins une ouverture 12a d'entrée et une ouverture 12b de sortie. Pour conduire un fluide d'un espace 80 intermédiaire fermé à un autre, à travers un ou des espaces 82 intermédiaires ouverts, l'échangeur 1 thermique peut comprendre une paroi 68 périphérique s'étendant tout autour d'une ou plusieurs ouvertures 12 de manière à former un conduit de guidage. On notera que les ouvertures 12, notamment les ouvertures 12a d'entrée et/ou les ouvertures 12b de sortie, sont avantageusement coaxiales pour limiter les pertes de charge dans l'échangeur 1 thermique.
L'échangeur 1 thermique présente au moins une entrée 14, débouchant sur le réseau de distribution de fluide, pour admettre un fluide 2 à l'intérieur des espaces 80 intermédiaires fermés de la pile de plaques 6 et au moins une sortie 16, communiquant avec le réseau d'évacuation, pour évacuer le fluide 2 hors des espaces 80 intermédiaires de la pile de plaques 6. L'entrée 14 et la sortie 16 sont notamment ménagées à travers une des deux plaques 7 d'extrémité, plus précisément la même plaque 7 d'extrémité.
Les espaces 82 intermédiaires ouverts sont destinés à la circulation d'au moins un fluide 4 dans un volume ouvert ici délimité entre des faces 69 en regard de deux plaques 6 adjacentes, de sorte que ce fluide peut traverser la pile de plaques 6 soit depuis l'extérieur de l'échangeur 1 thermique jusqu'au puits de passage, soit depuis le puits de passage jusqu'à l'extérieur de l'échangeur 1 thermique.
Chaque espace 82 intermédiaire ouvert a une première ouverture 84 radiale s'étendant entre les côtés 60 intérieurs de deux plaques 6 adjacentes, et une deuxième ouverture 86 radiale s'étendant entre les côtés 62 extérieurs des deux plaques 6 adjacentes correspondantes. La première ouverture 84 radiale et la deuxième ouverture 86 radiale sont en communication fluidique à travers l'espace 82 intermédiaire ouvert correspondant depuis l'une de ces deux ouvertures 84, 86 jusqu'à l'autre.
Les plaques 6 s'étendent longitudinalement selon une trajectoire non rectiligne, notamment une trajectoire curviligne, et plus précisément circulaire, comme illustré sur les figures, d'une extrémité 61 à l'autre, de sorte que les côtés 60 intérieurs des plaques 6 délimitent une ouverture 18. Le côté 62 extérieur des plaques 6 s'étend sur une distance plus grande que le côté 60 intérieur ; les côtés 60 intérieurs et les côtés 62 extérieurs peuvent être circulaires, de même diamètre respectif d'une plaque 6 à une autre. Les ouvertures 18 de deux plaques 6 adjacentes se chevauchent en tout ou partie, de préférence se superposent, de sorte que l'ensemble des ouvertures 18 délimite un puits de passage s'étendant de préférence dans la direction E d'empilement, à travers la pile de plaques 6.
Le puits de passage est destiné à la circulation d'au moins un fluide 4 à travers la pile de plaques 6, comme illustré schématiquement sur la figure 3.
Les ouvertures 18 peuvent être alignées selon la direction d'empilement, par exemple coaxiales comme visible sur les figures. Le puits de passage ainsi délimité peut être rectiligne, par exemple cylindrique.
Les ouvertures 18 ont avantageusement une forme, de préférence circulaire, et une superficie, le cas échéant diamètre, similaires.
Les ouvertures 18 peuvent être ouvertes vers l'extérieur, comme illustré sur la figure 2, ou de préférence fermées, comme visible par exemple sur les figures 1 et 3, c'est-à-dire que les côtés 60 intérieurs s'étendent selon une ligne fermée et entourent complètement les ouvertures 18. Le cas échéant, les ouvertures 18, et conséquemment le puits de passage, sont avantageusement positionnées au centre des plaques 6, pour un meilleur rendement de l'échange thermique. Les ouvertures 18 sont traversantes, c'est-à-dire débouchent chacune sur les deux faces 64, 69 opposées de chaque plaque 6 correspondante.
Les premières ouvertures 84 radiales débouchent dans le puits de passage, tandis que les deuxièmes ouvertures 86 radiales débouchent à l'extérieur de l'échangeur 1 thermique, à l'opposé du puits de passage, de sorte que l'échangeur 1 thermique permet une circulation de fluide depuis le puits de passage vers l'extérieur de l'échangeur 1, ou inversement, et à travers chaque espace 82 intermédiaire ouvert délimité par deux plaques 2 adjacentes.
Une ou les deux plaques 7 d'extrémité peuvent aussi présenter une ouverture 18 similaire à celle délimitée par les plaques 6 de la pile de plaques 6. L'ouverture 18 délimitée par la ou les plaques 7 d'extrémité peut ainsi faire office d'entrée ou sortie pour le ou les fluides destinés à circuler à travers le puits de passage.
De préférence, les premières ouvertures 84 radiales s'étendent tout le long des côtés 60 intérieurs la délimitant, c'est-dire s'étendent tout autour du puits de passage, préférentiellement de manière continue, pour maximiser la surface d'entrée ou sortie de fluide à l'intérieur de l'espace 82 intermédiaire ouvert correspondant. De même, les deuxièmes ouvertures 86 radiales peuvent s'étendre tout le long des côtés 62 extérieurs, c'est-à-dire tout autour de la pile de plaques 6, préférentiellement de manière continue.
Comme illustré sur les figures 7 à 9, l'échangeur 1 thermique peut comprendre au moins une paroi 22 séparatrice s'étendant à travers le puits de passage, le long de celui-ci, pour délimiter à travers le puits de passage en au moins deux compartiments chacun destiné à la circulation d'un fluide. Les espaces 82 intermédiaires ouverts peuvent en outre comporter une ou des parois 87 radiales agencées dans le prolongement de la paroi séparatrice pour délimiter au sein des espaces 82 intermédiaires ouverts des compartiments communiquant chacun avec l'un des compartiments du puits de passage. Selon l'exemple des figures 7 à 9, deux fluides, représentés par les flèches 30 et 32, sont destinés à circuler à travers le puits de passage et les espaces 82 intermédiaires ouverts.
La paroi 22 séparatrice peut être formée par la juxtaposition et l'assemblage de tiges 220 séparatrices, chaque tige 220 séparatrice s'étendant à travers l'ouverture 18 d'une des plaques 6, en joignant deux emplacements distincts du côté 60 intérieur de cette plaque 6. Selon l'exemple des figures 7 à 9, les tiges 220 séparatrices s'étendent de façon rectiligne et relient deux emplacements diamétralement opposés du côté 60 intérieur.
Aussi, toujours selon l'exemple des figures 7 à 9, les plaques 6 peuvent présenter un élément de paroi 24 périphérique s'étendant à distance et autour du côté 62 extérieur, par exemple parallèlement à celui-ci. Les éléments de paroi 24 périphérique délimitent avec les côtés 62 extérieurs des plaques 6 un conduit de guidage pour soit distribuer des fluides à partir d'une entrée/sortie 26 vers les deuxièmes ouvertures 86 radiales, soit collecter les fluides en sortie des deuxièmes ouvertures 86 radiales et les guider vers l'entrée/sortie 26.
Les plaques 6 comprennent en outre des tiges 28 de liaison qui relient le côté 62 extérieur à l'élément de paroi 24 périphérique correspondant. Comme visible sur les figures 7 à 9, au moins plusieurs de ces tiges 28 de liaison sont agencées dans le prolongement des parois 87 radiales, de manière à compartimenter le conduit de guidage formé entre les éléments de paroi 24 périphérique et les côtés 62 extérieur.
Par ailleurs, comme illustré sur les figures 4 à 6, l'échangeur 1 thermique comprend avantageusement des moyens de convection forcée, par exemple un ventilateur 17, plus précisément un ventilateur centrifuge ou centripète, agencés par exemple à l'intérieur du puits de passage, de manière à augmenter le débit de fluide dans le puits de passage, ce qui a pour effet d'améliorer le rendement du transfert thermique, sans augmenter l'encombrement. On notera que les espaces 80 intermédiaires fermés sont avantageusement configurés pour augmenter la distance parcourue par le ou les fluides 2 depuis la ou les ouvertures 12a d'entrée jusqu'à la ou les ouvertures 12b de sortie, afin d'améliorer le rendement du transfert de chaleur, par exemple en délimitant un circuit de passage de fluide s'étendant d'une extrémité 61 à l'autre des plaques 6, et notamment en contraignant le ou les fluides 2 à réaliser au moins une fois, de préférence plusieurs fois le tour de l'ouverture 18 correspondante.
Aussi, les espaces 80 intermédiaires fermés peuvent être configurés pour faire circuler le ou les fluides 2 orthogonalement au fluide 4 circulant à travers les espaces 82 intermédiaires ouverts.
Pour ce faire, les espaces 80 intermédiaires fermés peuvent présenter une ou des parois 88 de guidage, reliant les faces 64 en regard des plaques 6 adjacentes correspondantes, s'étendant à travers ces espaces 80 intermédiaires fermés, autour du puits de passage, par exemple de manière circulaire, pour contraindre le ou les fluides 2 à circuler tangentiellement et d'une extrémité 61 à l'autre des plaques 6.
Les extrémités 61 peuvent être formées ici par les deux faces d'une paroi 63 radiale reliant le côté 60 intérieur et le côté 62 extérieur ainsi que les faces 64 en regard des plaques 6. Les ouvertures 12a, 12b d'entrée et de sortie peuvent être positionnées du même côté de cette paroi 63 radiale, adjacentes à celle-ci, mais séparées par la paroi 88 de guidage.
Bien entendu, les plaques 6 peuvent comprendre un ou plusieurs obstacles 65 en saillie agencés dans les espaces 8 intermédiaires pour entraver l'écoulement de fluide et favoriser ainsi le transfert thermique.
Comme illustré sur les figures 3 et 6, l'échangeur 1 thermique comprend un ou plusieurs éléments 20 d'entretoise s'étendant à l'intérieur des espaces 82 intermédiaires ouverts en reliant les deux plaques 6 adjacentes délimitant ces espaces 80 intermédiaires ouverts. Le ou les éléments 20 d'entretoise peuvent être formés par la paroi 68 périphérique, de sorte que ces parois 68 périphériques forment une structure de support à travers la pile de plaques et le long de celle-ci. Le ou les éléments 20 d'entretoise peuvent aussi comprendre une ou plusieurs parois de cloisonnement destinée à compartimenter les espaces 82 intermédiaires ouverts comme décrit précédemment, et/ou des nervures radiales comme cela est représenté sur les figures 3 et 6. Les éléments 20 d'entretoise sont de préférence répartis à intervalles réguliers autour du puits de passage. L'invention concerne aussi un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant l'échangeur 1 thermique ayant tout ou partie des caractéristiques décrites ci-dessus.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers dispositifs ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur (1) thermique, en matière plastique, comprenant une pluralité de plaques (6) empilées selon une direction d'empilement (E) prédéterminée, les plaques (6) adjacentes de la pile de plaques (6) étant espacées dans la direction (E) d'empilement de manière à délimiter un ensemble d'espaces (8) intermédiaires destinés à une circulation de fluide entre les plaques (6), dans lequel les plaques (6) ont un côté (62) extérieur et un côté (60) intérieur opposé, le côté (60) intérieur étant conformé pour délimiter une ouverture (18), de sorte que l'ensemble des ouvertures (18) forme à travers les plaques (6) empilées un puits de passage de fluide, et dans lequel l'ensemble des espaces (8) intermédiaires comprend des espaces (80) intermédiaires fermés et des espaces (82) intermédiaires ouverts, chaque espace (82) intermédiaire ouvert ayant une première ouverture (84) radiale s'étendant entre les côtés (60) intérieurs de deux plaques (6) adjacentes de manière à déboucher dans le puits de passage de fluide, et une deuxième ouverture (86) radiale s'étendant entre les côtés (62) extérieurs de deux plaques (6) adjacentes, la première ouverture (84) radiale et la deuxième ouverture (86) radiale étant en communication fluidique de manière à permettre une circulation de fluide depuis le puits de passage vers l'extérieur de l'échangeur (1), ou inversement, et à travers chaque espace (82) intermédiaire ouvert délimité par deux plaques (6) adjacentes.
2. Echangeur (1) thermique selon la revendication 1, dans lequel les ouvertures (18) délimitant le puits de passage ont une forme et une superficie similaires.
3. Echangeur (1) thermique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première ouverture (84) radiale s'étend tout le long du côté (60) intérieur de chaque plaque (6) délimitant un espace (82) intermédiaire ouvert.
4. Echangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la deuxième ouverture (86) radiale s'étend tout le long du côté (62) extérieur de chaque plaque (6) délimitant un espace (82) intermédiaire ouvert.
5. Echangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'échangeur (1) thermique comprend au moins une paroi (22) s'étendant à travers le puits de passage pour délimiter à travers le puits de passage au moins deux compartiments chacun destiné à la circulation d'un fluide.
6. Echangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le puits de passage s'étend de manière rectiligne.
7. Echangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'échangeur (1) thermique comprend des moyens de convection forcée agencés à l'intérieur du puits de passage.
8. Echangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le côté (60) intérieur des plaques (6) s'étend selon une ligne fermée.
9. Echangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'échangeur (1) thermique présente une alternance d'espaces (80) intermédiaires fermés et d'espaces (82) intermédiaires ouverts.
10. Véhicule comprenant un échangeur (1) thermique selon l'une des revendications 1 à 9.
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