EP4073450A1 - Échangeur de chaleur tri-fluides à plaques - Google Patents

Échangeur de chaleur tri-fluides à plaques

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EP4073450A1
EP4073450A1 EP20848798.3A EP20848798A EP4073450A1 EP 4073450 A1 EP4073450 A1 EP 4073450A1 EP 20848798 A EP20848798 A EP 20848798A EP 4073450 A1 EP4073450 A1 EP 4073450A1
Authority
EP
European Patent Office
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circulation
fluid
circuit
plates
spaces
Prior art date
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Granted
Application number
EP20848798.3A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP4073450B1 (fr
EP4073450B8 (fr
Inventor
Kamel Azzouz
Jérémy BLANDIN
Imad CHELALI
Cédric DE VAULX
Amrid MAMMERI
Julien Tissot
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4073450A1 publication Critical patent/EP4073450A1/fr
Publication of EP4073450B1 publication Critical patent/EP4073450B1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4073450B8 publication Critical patent/EP4073450B8/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—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
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—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
    • F28D9/0031—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
    • 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
    • F28D9/005—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 the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/005—Arrangements for preventing direct contact between different heat-exchange media

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat exchangers and more particularly to the field of tri-fluid plate heat exchangers for motor vehicles allowing heat energy exchanges between two separate heat transfer fluids and a third heat transfer fluid.
  • Plate heat exchangers generally comprise a stack of plates forming different superimposed circulation spaces in which the various heat transfer fluids pass. A separate heat transfer fluid circulates in each circulation space. A first heat transfer fluid generally circulates in alternating circulation spaces over the entire height of the stack of plates. The second and third heat transfer fluids for their part circulate in separate circulation spaces between two circulation spaces in which the first heat transfer fluid circulates. The second and third heat transfer fluids thus each circulate over part of the height of the stack of plates.
  • One of the aims of the present invention is therefore to at least partially overcome the drawbacks of the prior art and to provide an improved tri-fluid heat exchanger.
  • the present invention therefore relates to a tri-fluid heat exchanger comprising a stack of plates and:
  • a third circulation circuit of a third heat transfer fluid between a third inlet manifold and a third outlet manifold of the third heat transfer fluid the stack of plates forming an alternation of first and second heat transfer fluid circulation spaces stacked in the direction of the stack of plates, the first circuit being arranged within the first circulation spaces and the second and third circuits being arranged jointly within the second circulation spaces.
  • the first circulation circuit has at least two passes within the same first circulation space.
  • the second and third circulation circuits each comprise at least two passes within the same second circulation space.
  • the second and third circulation circuits are arranged side by side so that the second circulation circuit is arranged in line with a first passes from the first circulation circuit and the third circulation circuit directly above a second pass from the first circulation circuit.
  • the second and third circulation circuits are intertwined so that a pass of the first circulation circuit is arranged simultaneously in line with a passes from the second (12) t to the third circulation circuit.
  • the circulation of the first heat transfer fluid in the first circulation spaces is countercurrent to the circulation of the second and third heat transfer fluids in the second circulation spaces.
  • the plates have at least one rib configured to define the path of the passes.
  • each circulation space comprises a first and a second plate contiguous to one another defining said circulation space, in the stack, the second plate of a space of circulation being in contact with the first plate of the adjacent circulation space and vice versa.
  • the plates have a curved profile with side edges, the plates being nested one inside the other, the side edges of two adjacent plates overlapping so as to form the circulation spaces.
  • Figure 1 is a schematic sectional representation of a tri-fluid heat exchanger according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective representation of a tri-fluid heat exchanger
  • Figure 3 is a schematic top view of a first circulation space according to the first embodiment
  • Figure 4 is a schematic top view of a second circulation space according to the first embodiment
  • Figure 5 is a schematic sectional representation of the first and second circulation spaces according to a first variant
  • Figure 6 is a schematic sectional representation of the first and second circulation spaces according to a second variant
  • Figure 7 is a schematic sectional representation of a tri-fluid heat exchanger according to a second embodiment
  • Figure 8 is a schematic top view of a first circulation space according to the second embodiment
  • Figure 9 is a schematic top view of a second circulation space according to the second embodiment.
  • first element or second element As well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion, and so on.
  • first element or second element As well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion, and so on.
  • indexing does not imply a priority of an element, parameter or criterion with respect to another and it is easily possible to interchange such names without departing from the scope of the present description.
  • This indexation does not imply an order in time, for example, to assess this or that criterion.
  • FIGS 1 and 2 show a tri-fluid heat exchanger 1 respectively shown schematically in section and in exploded perspective.
  • This tri-fluid heat exchanger 1 comprises a stack of plates 20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c (visible in Figures 5 and 6) forming an alternation of first A and second B heat transfer fluid circulation spaces stacked in the direction of the stack of plates 20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c.
  • the tri-fluid heat exchanger 1 also comprises a first circulation circuit 11 of a first heat transfer fluid between a first inlet manifold 11a and a first outlet manifold 11b of the first coolant fluid.
  • the tri-fluid heat exchanger 1 further comprises a second circulation circuit 12 of a second heat transfer fluid between a second inlet manifold 12a and a second outlet manifold 12b for the second heat transfer fluid.
  • the tri-fluid heat exchanger 1 further comprises a third circulation circuit 13 of a third heat transfer fluid between a third inlet manifold 13a and a third outlet manifold 13b for the third heat transfer fluid.
  • the first coolant can for example be a refrigerant used in an air conditioning circuit such as, for example, C02, R134a or R1234y.
  • the second heat transfer fluid can in turn be glycol water circulating in a thermal management circuit, for example batteries of an electric or hybrid vehicle.
  • the third heat transfer fluid can also be a heat transfer fluid such as glycol water circulating in another thermal management circuit.
  • the first circulation circuit 11 is arranged within the first circulation spaces A and the second 12 and third 13 circulation circuits are arranged jointly within the second circulation spaces B. Therefore, the second 12 and third 13 circulation circuits do not each take up a circulation space A or B and can each allow exchanges of heat energy with the first circulation circuit 11. The size of the heat exchanger 1 can thus be contained.
  • the circulation circuits 11, 12, 13 have a single pass per circulation space A, B.
  • FIG. 3 more particularly shows a representation of the first circulation circuit 11 within the first circulation space A.
  • the first circulation circuit 11 comprises a first pass 110a starting from the first inlet manifold 11a and crossing the first circulation space A along its length.
  • the first circulation circuit 11 has a second pass 110b connected to the end of the first pass 110a opposite the first inlet manifold 11a. This second pass 110b crosses the first circulation space A along its length and joins the second inlet manifold 11b.
  • the first 110a and second 110b passes are side by side and separated by a wall 115.
  • the first collectors 11a and 11b are arranged on the same side of the first circulation space A.
  • the second 12a, 12b and third 13a, 13b collectors cross right through the first circulation space A and are isolated so that they cannot be in fluid communication with the first circulation circuit 11 or between them.
  • the second 12a, 12b and third 13a, 13b collectors are aligned and disposed on the first circulation space A opposite the first collectors 11a, 11b.
  • FIG. 4 shows a representation of the second 12 and third 13 circulation circuits within the second circulation space B.
  • the second circulation circuit 12 comprises a first pass 120a starting from the second inlet manifold 12a and crossing the second circulation space B along its length.
  • the second circulation circuit 12 comprises a second pass 120b connected to the end of the first pass 120a opposite to the second inlet manifold 12a. This second pass 120b crosses the second circulation space B over its length and joins the second inlet manifold 12b.
  • the first 120a and second 120b passes are side by side and separated by a wall 125.
  • the third circulation circuit 13 has a first pass 130a starting from the third inlet manifold 13a and crossing the second circulation space B along its length.
  • the third circulation circuit 13 has a second pass 130b connected to the end of the first pass 130a opposite the third inlet manifold 13a. This second pass 130b crosses the second circulation space B along its length and joins the second inlet manifold 13b.
  • the first 130a and second 130b passes are side by side and separated by a wall 135.
  • the second 12 and third 13 circulation circuits are arranged side by side so that the second circulation circuit 12 is arranged in line with a first pass 110a of the first circuit circulation 11 and the third circulation circuit 13 in line with a second pass 110b of the first circulation circuit 11.
  • the second 12 and third 13 circulation circuits are separated by another wall 145.
  • the second and third collectors 12a, 12b, 13a and 13b are arranged on the same side of the second circulation space B.
  • the first collectors 11a, 11b cross right through the second circulation space B and are isolated so that they cannot be in fluid communication with the second 12 and third 13 circulation circuits 11 or between them.
  • the second 12a, 12b and third 13a, 13b collectors are aligned and disposed on the second circulation space B opposite the first collectors 11a, 11b.
  • FIGS 5 and 6 show a cross-sectional view of the circulation spaces A and B.
  • each circulation space A, B has a first 20a, 30a and a second 20b, 30b plate contiguous to one another defining said circulation space A, B.
  • the first circulation space A can be formed by a first 20a and a second 20b plate.
  • the second circulation space B can be formed by a first 30a and a second 30b plate.
  • the second plate 20b, 30b of a circulation space A, B is in contact with the first plate 20a, 30a of the adjacent circulation space A, B and vice versa.
  • Walls 115, 125, 135 and 145 may be ribs made on the plates 20a, 20b, 30a and 30b and configured to define the path of the passes 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b.
  • said plates 20c, 30c may have a curved profile with side edges 21c, 31c.
  • the plates 20c, 30c are nested one inside the other and the side edges 21c, 31c of two adjacent plates 20c, 30c overlap so as to form the circulation spaces A, B.
  • the walls 115, 125 , 135 and 145 may be ribs made on the plates 20c and 30c and configured to define the path of the passes 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b.
  • FIGS 7 to 9 show a second embodiment of the first A and second B circulation spaces comprising at least two passes.
  • the circulation spaces A, B can be formed by two plates 20a, 20b, 30a, 30b or else a single plate 20c, 30c as described above.
  • the second 12 and third 13 circulation circuits are not arranged side by side but are intertwined so that a pass 110a, 110b of the first circulation circuit 11 is disposed simultaneously in line with a pass 120a, 120b, 130a, 130b of the second 12 and of the third 13 circulation circuit 13.
  • one of the passes 130a, 130b of the third circuit of circulation 13 is disposed between the first 120a and the second 120b pass of the second circulation circuit 13.
  • the various passes 120a, 130a, 120b and 130b can thus be separated by a single wall 155 making a zigzag-shaped path in the second space circulation B.
  • This wall 155 can, as before, be a rib made on the plate or plates 30a, 30b, 30c forming the second circulation space B.
  • the second manifolds 12a, 12b are no longer aligned with the third collec teurs 13a, 13b but offset due to the intertwining of the passes 120a, 120b, 130a, 130b.
  • the first collectors 11a, 11b for their part pass right through the second circulation space B and are isolated so that they cannot be in fluid communication with the second 12 and third 13 circulation circuits 11 or between them. .
  • the first circulation space A remains identical to the first embodiment except that the second 12a, 12b and third 13a, 13b collectors are arranged at different locations.
  • the passes 110a and 110b have a less rectilinear path than according to the first embodiment but a more tortuous path due to the locations of the second 12a, 12b and third 13a, 13b collectors.
  • the circulation of the first heat transfer fluid in the first circulation spaces A can be countercurrent to the circulation of the second and third heat transfer fluids in the second circulation spaces B.
  • the first pass 110a of the first circulation circuit 11 can be arranged directly above the second pass 120b of the second circulation circuit 12 and the first pass 130a of the third circulation circuit 13.
  • the second pass 110b of the first circulation circuit circulation 11 can be placed directly above the first pass 120a of the second circulation circuit 12 and the second pass 130b of the third circulation circuit 13.

Landscapes

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Abstract

Échangeur de chaleur tri-fluides (1) comportant un empilement de plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c) et : • un premier circuit de circulation (11) d'un premier fluide caloporteur entre un premier collecteur (11a) d'entrée et un premier collecteur (11b) de sortie du premier fluide caloporteur, • un deuxième circuit de circulation (12) d'un deuxième fluide caloporteur entre un deuxième collecteur (12a) d'entrée et un deuxième collecteur (12b) de sortie du deuxième fluide caloporteur, • un troisième circuit de circulation (13) d'un troisième fluide caloporteur entre un troisième collecteur (13a) d'entrée et un troisième collecteur (13b) de sortie du troisième fluide caloporteur, l'empilement de plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c) formant une alternance de premiers (A) et deuxièmes (B) espaces de circulation de fluide caloporteur empilés dans le sens de l'empilement de plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c), le premier circuit (11) étant disposé au sein des premiers espaces de circulation (A) et les deuxième (12) et troisième (13) circuits étant disposés conjointement au sein des deuxièmes espaces de circulation (B).

Description

Echangeur de chaleur tri-fluides à plaques
[1]La présente invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur et plus particulièrement le domaine des échangeurs de chaleur tri-fluides à plaques pour véhicule automobile permettant les échanges d’énergie calorifique entre deux fluides caloporteurs distincts et un troisième fluide caloporteur.
[2]Les échangeurs de chaleurs à plaques comportent généralement un empilement de plaques formant différents espaces de circulation superposés dans lesquels passent les différents fluides caloporteurs. Dans chaque espace de circulation circule un fluide caloporteur distinct. Un premier fluide caloporteur circule généralement dans des espaces de circulation en alternance sur toute la hauteur de l’empilement de plaques. Les deuxième et troisième fluides caloporteurs circulent quant à eux dans des espaces de circulation distincts entre deux espaces de circulation dans lesquels circule le premier fluide caloporteur. Les deuxième et troisième fluides caloporteurs circulent ainsi chacun sur une partie de la hauteur de l’empilement de plaques.
[3]Cependant, ce type d’architecture peut engendrer une taille importante de l’échangeur de chaleur tri-fluides ce qui peut poser un problème d’intégration au sein du véhicule automobile.
[4]Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement les inconvénients de l’art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur tri-fluides amélioré.
[5]La présente invention concerne donc un échangeur de chaleur tri-fluides comportant un empilement de plaques et :
• un premier circuit de circulation d’un premier fluide caloporteur entre un premier collecteur d’entrée et un premier collecteur de sortie du premier fluide caloporteur,
• un deuxième circuit de circulation d’un deuxième fluide caloporteur entre un deuxième collecteur d’entrée et un deuxième collecteur de sortie du deuxième fluide caloporteur,
• un troisième circuit de circulation d’un troisième fluide caloporteur entre un troisième collecteur d’entrée et un troisième collecteur de sortie du troisième fluide caloporteur, l’empilement de plaques formant une alternance de premiers et deuxièmes espaces de circulation de fluide caloporteur empilés dans le sens de l’empilement de plaques, le premier circuit étant disposé au sein des premiers espaces de circulation et les deuxième et troisième circuits étant disposés conjointement au sein des deuxièmes espaces de circulation.
[6]Selon un aspect de l’invention, le premier circuit de circulation comporte au moins deux passes au sein d’un même premier espace de circulation.
[7]Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième et troisième circuits de circulation comportent chacun au moins deux passes au sein d’un même deuxième espace de circulation.
[8]Selon un autre aspect de l’invention, au sein des deuxièmes espaces de circulation, les deuxième et troisième circuits de circulation sont disposés côte à côte de sorte que le deuxième circuit de circulation oit disposé à l’aplomb d’une première passe du premier circuit de circulation et le troisième circuit de circulation à l’aplomb d’une deuxième passe du premier circuit de circulation.
[9]Selon un autre aspect de l’invention, au sein des deuxièmes espaces de circulation, les deuxième et troisième circuits de circulation sont entremêlés de sorte qu’une passe du premier circuit de circulation soit disposée simultanément à l’aplomb d’une passe du deuxième (12) t du troisième circuit de circulation.
[10]Selon un autre aspect de l’invention, la circulation du premier fluide caloporteur dans les premiers espaces de circulation est à contre-courant de la circulation des deuxième et troisième fluides caloporteurs dans les deuxièmes espaces de circulation.
[lljSelon un autre aspect de l’invention, les plaques comportent au moins une nervure configurée pour définir le trajet des passes.
[12]Selon un autre aspect de l’invention, chaque espace de circulation comporte une première et une deuxième plaque accolées l’une à l’autre définissant ledit espace de circulation, dans l’empilement, la deuxième plaque d’un espace de circulation étant au contact de la première plaque de l’espace de circulation adjacent et inversement.
[13]Selon un autre aspect de l’invention, les plaques ont un profil incurvé avec des bords latéraux, les plaques étant emboîtées les unes dans les autres, les bords latéraux de deux plaques adjacentes se chevauchant de sorte à former les espaces de circulation. [14]D’ autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[15][Fig 1] La figure 1 est une représentation schématique en coupe d’un échangeur de chaleur tri-fluides selon un premier mode de réalisation,
[16] [Fig 2] la figure 2 est une représentation schématique en perspective éclatée d’un échangeur de chaleur tri-fluides,
[17][Fig 3] la figure 3 est une représentation schématique en vue de dessus d’un premier espace de circulation selon le premier mode de réalisation,
[18] [Fig 4] la figure 4 est une représentation schématique en vue de dessus d’un deuxième espace de circulation selon le premier mode de réalisation,
[19] [Fig 5] la figure 5 est une représentation schématique en coupe des premier et deuxième espaces de circulation selon une première variante,
[20] [Fig 6] la figure 6 est une représentation schématique en coupe des premier et deuxième espaces de circulation selon une deuxième variante,
[21] [Fig 7] la figure 7 est une représentation schématique en coupe d’un échangeur de chaleur tri-fluides selon un deuxième mode de réalisation,
[22] [Fig 8] la figure 8 est une représentation schématique en vue de dessus d’un premier espace de circulation selon le deuxième mode de réalisation,
[23] [Fig 9] la figure 9 est une représentation schématique en vue de dessus d’un deuxième espace de circulation selon le deuxième mode de réalisation.
[24]Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
[25]Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou inter-changées pour fournir d'autres réalisations.
[26]Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément inter-changer de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
[27]Les figures 1 et 2 montrent un échangeur de chaleur tri-fluides 1 respectivement représenté schématiquement en coupe et en perspective éclatée. Cet échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte un empilement de plaques 20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c (visibles sur les figures 5 et 6) formant une alternance de premiers A et deuxièmes B espaces de circulation de fluide caloporteur empilés dans le sens de l’empilement de plaques 20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c. L’échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte également un premier circuit de circulation 11 d’un premier fluide caloporteur entre un premier collecteur lia d’entrée et un premier collecteur 11b de sortie du premier fluide caloporteur. L’échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte en outre un deuxième circuit de circulation 12 d’un deuxième fluide caloporteur entre un deuxième collecteur 12a d’entrée et un deuxième collecteur 12b de sortie du deuxième fluide caloporteur. L’échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte de plus un troisième circuit de circulation 13 d’un troisième fluide caloporteur entre un troisième collecteur 13a d’entrée et un troisième collecteur 13b de sortie du troisième fluide caloporteur.
[28] Le premier fluide caloporteur peut par exemple être un fluide réfrigérant utilisé au sein d’un circuit de climatisation comme par exemple du C02, du R134a ou encore du R1234y. Le deuxième fluide caloporteur peut quant à lui être de l’eau glycolée circulant dans un circuit de gestion thermique par exemple des batteries d’un véhicule électrique ou hybride. Le troisième fluide caloporteur peut quant à lui être également un fluide caloporteur comme l’eau glycolée circulant dans un autre circuit de gestion thermique.
[29]Le premier circuit de circulation 11 est disposé au sein des premiers espaces de circulation A et les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation sont disposés conjointement au sein des deuxièmes espaces de circulation B. De ce fait, les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation ne prennent pas chacun un espace de circulation A ou B et peuvent chacun permettre les échanges d’énergie calorifique avec le premier circuit de circulation 11. La taille de l’échangeur de chaleur 1 peut ainsi être contenue. [30]Dans l’exemple de la figure 2, les circuits de circulations 11, 12, 13 comportent une seule passe par espace de circulation A, B. Les circuits de circulations 11,
12, 13 peuvent néanmoins comporter chacun au moins deux passes au sein d’un même espace de circulation A, B afin d’améliorer l’efficacité des échanges thermiques entre le premier fluide caloporteur et les deuxième et troisième fluides caloporteurs.
[31]Les figures 3 et 4 montrent un premier mode de réalisation des premiers A et deuxièmes B espaces de circulation comportant au moins deux passes. La figure 3 montre plus particulièrement une représentation du premier circuit de circulation 11 au sein du premier espace de circulation A. Le premier circuit de circulation 11 comporte une première passe 110a partant du premier collecteur lia d’entrée et traversant le premier espace de circulation A sur sa longueur. Le premier circuit de circulation 11 comporte une deuxième passe 110b reliée à l’extrémité de la première passe 110a opposée au premier collecteur lia d’entrée. Cette deuxième passe 110b traverse le premier espace de circulation A sur sa longueur et rejoint le deuxième collecteur 11b d’entrée. Les première 110a et deuxième 110b passes sont côte à côte et séparées par une paroi 115.
[32]Les premiers collecteurs lia et 11b sont disposés d’un même côté du premier espace de circulation A. Les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs traversent quant à eux de part en part le premier espace de circulation A et sont isolés de sorte à ce qu’ils ne puisse être en communication fluidique avec le premier circuit de circulation 11 ou entre eux. Dans l’exemple illustré à la figure 3, les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs sont alignés et disposés sur le premier espace de circulation A à l’opposé des premiers collecteurs lia, 11b.
[33]La figure 4 montre quant à elle une représentation des deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation au sein du deuxième espace de circulation B. Le deuxième circuit de circulation 12 comporte une première passe 120a partant du deuxième collecteur 12a d’entrée et traversant le deuxième espace de circulation B sur sa longueur. Le deuxième circuit de circulation 12 comporte une deuxième passe 120b reliée à l’extrémité de la première passe 120a opposée au deuxième collecteur 12a d’entrée. Cette deuxième passe 120b traverse le deuxième espace de circulation B sur sa longueur et rejoint le deuxième collecteur 12b d’entrée. Les première 120a et deuxième 120b passes sont côte à côte et séparées par une paroi 125.
[34]Le troisième circuit de circulation 13 comporte une première passe 130a partant du troisième collecteur 13a d’entrée et traversant le deuxième espace de circulation B sur sa longueur. Le troisième circuit de circulation 13 comporte une deuxième passe 130b reliée à l’extrémité de la première passe 130a opposée au troisième collecteur 13a d’entrée. Cette deuxième passe 130b traverse le deuxième espace de circulation B sur sa longueur et rejoint le deuxième collecteur 13b d’entrée. Les première 130a et deuxième 130b passes sont côte à côte et séparées par une paroi 135.
[35]Au sein des deuxièmes espaces de circulation B, les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation sont disposés côte à côte de sorte que le deuxième circuit de circulation 12 soit disposé à l’aplomb d’une première passe 110a du premier circuit de circulation 11 et le troisième circuit de circulation 13 à l’aplomb d’une deuxième passe 110b du premier circuit de circulation 11. Les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation sont séparés par une autre paroi 145.
[36]Les deuxièmes et troisièmes collecteurs 12a, 12b, 13a et 13b sont disposés d’un même côté du deuxième espace de circulation B. Les premiers collecteurs lia, 11b traversent quant à eux de part en part le deuxième espace de circulation B et sont isolés de sorte à ce qu’ils ne puissent être en communication fluidique avec les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation 11 ou entre eux. Dans l’exemple illustré à la figure 4, les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs sont alignés et disposés sur le deuxième espace de circulation B à l’opposé des premiers collecteurs lia, 11b.
[37]Les figures 5 et 6 montrent une vue en coupe transversale des espaces de circulation A et B. Selon une première variante des plaques 20a, 20b, 30a, 30b illustrée à la figure 5, chaque espace de circulation A, B comporte une première 20a, 30a et une deuxième 20b, 30b plaque accolées l’une à l’autre définissant ledit espace de circulation A, B. Le premier espace de circulation A peut être formé par une première 20a et une deuxième 20b plaque. De même, le deuxième espace de circulation B peut être formé par une première 30a et une deuxième 30b plaque. Dans l’empilement, la deuxième plaque 20b, 30b d’un espace de circulation A, B est au contact de la première plaque 20a, 30a de l’espace de circulation A, B adjacent et inversement. Les parois 115, 125, 135 et 145 peuvent être des nervures réalisées sur les plaques 20a, 20b, 30a et 30b et configurées pour définir le trajet des passes 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b.
[38]Selon une deuxième variante des plaques 20c, 30c illustrée à la figure 6, lesdites plaques 20c, 30c peuvent avoir un profil incurvé avec des bords latéraux 21c, 31c. Les plaques 20c, 30c sont emboîtées les unes dans les autres et les bords latéraux 21c, 31c de deux plaques 20c, 30c adjacentes se chevauchent de sorte à former les espaces de circulation A, B. De même que précédemment, les parois 115, 125, 135 et 145 peuvent être des nervures réalisées sur les plaques 20c et 30c et configurées pour définir le trajet des passes 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b.
[39]Les figures 7 à 9 montrent un deuxième mode de réalisation des premiers A et deuxièmes B espaces de circulation comportant au moins deux passes. Pour ce deuxième mode de réalisation, les espaces de circulation A, B peuvent être formés par deux plaques 20a, 20b, 30a, 30b ou bien une seule plaque 20c, 30c comme décrit précédemment.
[40]Comme illustré sur les figures 7 et 8, au sein des deuxièmes espaces de circulation B, les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation ne sont pas disposés côte à côte mais sont entremêlés de sorte qu’une passe 110a, 110b du premier circuit de circulation 11 soit disposée simultanément à l’aplomb d’une passe 120a, 120b, 130a, 130b du deuxième 12 et du troisième 13 circuit de circulation 13. Pour cela, l’une des passes 130a, 130b du troisième circuit de circulation 13 est disposée entre la première 120a et la deuxième 120b passe du deuxième circuit de circulation 13. Les différentes passes 120a, 130a, 120b et 130b peuvent ainsi être séparées par une seule paroi 155 effectuant un trajet en forme de zigzag dans le deuxième espace de circulation B. Cette paroi 155 peut comme précédemment être une nervure réalisée sur la ou les plaques 30a, 30b, 30c formant le deuxième espace de circulation B. Les deuxièmes collecteurs 12a, 12b ne sont ici plus alignés avec les troisièmes collecteurs 13a, 13b mais décalés du fait de l’entremêlement des passes 120a, 120b, 130a, 130b. Les premiers collecteurs lia, 11b traversent quant à eux de part en part le deuxième espace de circulation B et sont isolés de sorte à ce qu’ils ne puissent être en communication fluidique avec les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation 11 ou entre eux. [41]Comme illustré à la figure 9, le premier espace de circulation A reste identique au premier mode de réalisation à la différence que les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs sont disposés à des emplacements différents. De ce fait, les passes 110a et 110b ont un trajet moins rectiligne que selon le premier mode de réalisation mais un trajet plus tortueux du fait des emplacements des deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs.
[42] Afin d’améliorer les échanges de chaleur, la circulation du premier fluide caloporteur dans les premiers espaces de circulation A peut être à contre-courant de la circulation des deuxième et troisième fluides caloporteurs dans les deuxièmes espaces de circulation B. Pour cela, la première passe 110a du premier circuit de circulation 11 peut être disposée à l’aplomb de la deuxième passe 120b du deuxième circuit de circulation 12 et de la première passe 130a du troisième circuit de circulation 13. La deuxième passe 110b du premier circuit de circulation 11 peut être disposée à l’aplomb de la première passe 120a du deuxième circuit de circulation 12 et de la deuxième passe 130b du troisième circuit de circulation 13.
[43]Ainsi, on voit bien que le fait que les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation soient disposés sur un même espace de circulation permet un gain de taille de l’échangeur de chaleur tri-fluides 1.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) comportant un empilement de plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c) et : un premier circuit de circulation (11) d’un premier fluide caloporteur entre un premier collecteur (lia) d’entrée et un premier collecteur (11b) de sortie du premier fluide caloporteur, un deuxième circuit de circulation (12) d’un deuxième fluide caloporteur entre un deuxième collecteur (12a) d’entrée et un deuxième collecteur (12b) de sortie du deuxième fluide caloporteur, un troisième circuit de circulation (13) d’un troisième fluide caloporteur entre un troisième collecteur (13a) d’entrée et un troisième collecteur (13b) de sortie du troisième fluide caloporteur, caractérisé en ce que l’empilement de plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c) forme une alternance de premiers (A) et deuxièmes (B) espaces de circulation de fluide caloporteur empilés dans le sens de l’empilement de plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c), le premier circuit (11) étant disposé au sein des premiers espaces de circulation (A) et les deuxième (12) et troisième (13) circuits étant disposés conjointement au sein des deuxièmes espaces de circulation (B).
[Revendication 2] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier circuit de circulation (11) comporte au moins deux passes (110a, 110b) au sein d’un même premier espace de circulation (A).
[Revendication 3] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième (12) et troisième (13) circuits de circulation comportent chacun au moins deux passes (120a, 120b, 130a, 130b) au sein d’un même deuxième espace de circulation (B).
[Revendication 4] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu’au sein des deuxièmes espaces de circulation (B), les deuxième (12) et troisième (13) circuits de circulation sont disposés côte à côte de sorte que le deuxième circuit de circulation (12) soit disposé à l’aplomb d’une première passe (110a) du premier circuit de circulation (11) et le troisième circuit de circulation (13) à l’aplomb d’une deuxième passe (110b) du premier circuit de circulation (11).
[Revendication 5] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’au sein des deuxièmes espaces de circulation (B), les deuxième (12) et troisième (13) circuits de circulation sont entremêlés de sorte qu’une passe (110a, 110b) du premier circuit de circulation (11) soit disposée simultanément à l’aplomb d’une passe (120a, 120b, 130a, 130b) du deuxième (12) et du troisième circuit de circulation (13).
[Revendication 6] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la circulation du premier fluide caloporteur dans les premiers espaces de circulation (A) est à contre-courant de la circulation des deuxième et troisième fluides caloporteurs dans les deuxièmes espaces de circulation (B).
[Revendication 7] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les plaques (20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c) comportent au moins une nervure (115, 125, 135, 145, 155) configurée pour définir le trajet des passes (110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b).
[Revendication 8] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque espace de circulation (A, B) comporte une première (20a, 30a) et une deuxième (20b, 30b) plaque accolées l’une à l’autre définissant ledit espace de circulation (A, B), dans l’empilement, la deuxième plaque (20b, 30b) d’un espace de circulation (A, B) étant au contact de la première plaque (20a, 30a) de l’espace de circulation (A, B) adjacent et inversement. [Revendication 9] Échangeur de chaleur tri-fluides (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les plaques (20c, 30c) ont un profil incurvé avec des bords latéraux (21c, 31c), les plaques (20c, 30c) étant emboîtées les unes dans les autres, les bords latéraux (21c, 31c) de deux plaques (20c, 30c) adjacentes se chevauchant de sorte à former les espaces de circulation (A, B).
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