FR2902504A1 - Dispositif de recuperation de chaleur - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de récupération de chaleur comporte une partie d'évaporation (1) destinée à faire évaporer un fluide interne et une partie de condensation (2) destinée à faire condenser le fluide interne évaporé dans la partie d'évaporation (1). La partie d'évaporation (1) et la partie de condensation (2) sont en communication l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un passage en boucle destiné à faire circuler le fluide interne au travers de celui-ci. La partie d'évaporation (1) comporte des conduits de chaleur d'évaporation (3a) et des ailettes d'évaporation (4a). Chaque conduit de chaleur d'évaporation (3a) comporte des parties de bride (33a) au niveau des leurs extrémités longitudinales. Les parties de bride (33a) dépassent dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale du conduit de chaleur d'évaporation (3a) et présentent une forme tubulaire. Les conduits de chaleur d'évaporation (3a) et les ailettes d'évaporation (4a) sont empilés en alternance et brasés, et les parties de bride (33a) des conduits de chaleur d'évaporation adjacents (3a) sont couplées et brasées les unes aux autres, de sorte que les parties de communication (6a) sont réalisées par les parties de bride couplées (33a) et les extrémités longitudinales des conduits de chaleur d'évaporation (3a).
Description
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DISPOSITIF DE RECUPERATION DE CHALEUR
Description La présente invention se rapporte à un dispositif de 5 récupération de chaleur, qui est par exemple utilisé dans un véhicule. On sait utiliser le principe d'un caloduc dans un échangeur de chaleur, comme décrit dans la publication de brevet non examiné japonais N 4-45393, par exemple. Dans cet échangeur de 10 chaleur, une partie d'évaporation et une partie de condensation sont disposées sur un passage de circulation fermé. Le passage de circulation fermé forme une boucle fermée. Un fluide de transfert de chaleur pouvant s'évaporer et se condenser est enfermé dans le passage de circulation fermé. 15 La partie d'évaporation exécute un échange de chaleur entre le fluide de transfert de chaleur et un fluide externe, en faisant évaporer ainsi le fluide de transfert de chaleur. La partie de condensation est agencée à une position plus élevée que la partie d'évaporation. La partie de condensation exécute 20 un échange de chaleur entre le fluide de transfert de chaleur qui est évaporé dans la partie d'évaporation et un fluide externe, en condensant ainsi le fluide de transfert de chaleur. De même, il est proposé d'utiliser un tel échangeur de chaleur à caloduc en boucle en tant que dispositif de 25 récupération de chaleur dans un véhicule. Par exemple, une partie d'évaporation est disposée dans un tuyau d'échappement d'un moteur pour récupérer la chaleur d'un gaz d'échappement, et la' chaleur peut être utilisée pour une opération de montée en température. La figure 7 représente un exemple du dispositif de 30 récupération de chaleur utilisé dans un véhicule. Le dispositif de récupération de chaleur comporte une partie d'évaporation J1 et une partie de condensation J2 comprenant toutes les deux des conduits de chaleur J3. Les extrémités longitudinales des conduits de chaleur J3 sont couplées à des collecteurs (parties 35 de communication) J6. Ce dispositif de récupération de chaleur est par exemple fabriqué de la manière suivante. Tout d'abord, les composants J3, J4, J6 sont assemblés. Par exemple, les extrémités des conduits de chaleur J3 sont insérées dans des trous à fente des collecteurs J6 et des ailettes J4a, 40 J4b sont interposées entre les conduits des chaleurs J3. 2 2902504
Ensuite, cet ensemble est fixé de manière préliminaire avec des moyens de fixation tels que des gabarits en appliquant des charges dans deux directions. En particulier, les charges sont appliquées dans une direction perpendiculaire aux conduits de chaleur J3 pour fixer les conduits de chaleur J3 et les ailettes J4a, Job dans une direction parallèle aux conduits de chaleur J3 pour fixer les collecteurs J6 aux conduits de chaleur J3. Dans cette condition, l'ensemble est chauffé par un moyen de chauffage, ainsi les composants J3, J4, J6 sont brasés de façon solidaire. Les composants ci-dessus sont par exemple constitués d'un métal inoxydable ayant une résistance à la corrosion élevée. Du fait que la partie d'évaporation J1 est soumise à une température dans le conduit de chaleur, l'alliage de nickel est utilisé en tant que matériau de brasage pour le brasage. Cependant, du fait que le point de fusion de l'alliage de nickel est élevé, une température de brasage élevée est requise. De ce fait, il sera difficile d'appliquer les charges dans deux directions sous une telle température de brasage élevée durant le brasage. En outre, la partie d'évaporation Jl se dilate thermiquement en raison de la température élevée dans le tuyau d'échappement. Dans cette conception, la contrainte thermique due à la dilation et la contraction thermiques des conduits de chaleur J3 (flèches X) et à la dilation et la contraction thermiques des collecteurs J6 (flèches Y) est concentrée sur les parties de jonction entre les conduits de chaleur J3 et les collecteurs J6. Ceci provoquera des ruptures des parties de jonction. La présente invention est réalisée au vu de ce qui précède, et c'est un but de la présente invention de fournir un dispositif de récupération de chaleur présentant une aptitude à la fabrication améliorée. C'est un autre but de la présente invention de fournir un dispositif de récupération de chaleur permettant de réduire la contrainte thermique.
Conformément à un aspect de la présente invention, un dispositif de récupération de chaleur comporte une partie d'évaporation et une partie de condensation. La partie d'évaporation et la partie de condensation sont disposées sur un passage en boucle au travers duquel un fluide interne circule.
La partie d'évaporation exécute un échange de chaleur entre le fluide interne et le premier fluide, afin de faire évaporer ainsi le fluide interne. La partie de condensation exécute un échange de chaleur entre le fluide interne évaporé dans la partie d'évaporation et un second fluide ayant une température inférieure à la température du premier fluide, afin de condenser ainsi le fluide interne.
La partie d'évaporation comporte une pluralité de conduits de chaleur d'évaporation et des ailettes d'évaporation. Chacun des conduits de chaleur d'évaporation comporte des parties de bride dépassant depuis ses extrémités longitudinales dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale du conduit de chaleur d'évaporation. Chaque partie de bride présente une forme tubulaire. Les conduits de chaleur d'évaporation et les ailettes d'évaporation sont empilés en alternance et brasés dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation et les parties de bride des conduits de chaleur d'évaporation adjacents sont couplées et brasées les unes aux autres de sorte que les parties de communication d'évaporation sont réalisées par les parties de bride et les extrémités longitudinales des conduits de chaleur d'évaporation.
Dans cette conception, du fait que les parties de communication sont formées en couplant les parties de bride des conduits de chaleur d'évaporation, le dispositif de récupération de chaleur est brasé dans une condition en étant maintenu dans une direction, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation. De ce fait, le dispositif de récupération de chaleur est facilement assemblé et brasé.
Conformément à un second aspect de la présente invention, la partie d'évaporation et la partie de condensation sont disposées à proximité l'une de l'autre et couplées par l'intermédiaire d'éléments de couplage. Ainsi, un dispositif de récupération de chaleur compact est fourni. Par exemple, la partie d'évaporation et la partie de condensation sont couplées de sorte que les conduits de chaleur d'évaporation et les conduits de chaleur de condensation sont parallèles les uns aux autres. Dans ce cas, la partie d'évaporation et la partie de condensation sont brasées de façon solidaire. Ainsi, l'aptitude à la fabrication s'améliore.
Conformément à un troisième aspect de la présente invention, la partie d'évaporation comporte des parties d'absorption de contrainte dans les parties de communication. Du fait que la par=ie d'évaporation est placée dans une circulation du premier fluide ayant une température élevée, cela provoque une dilatation thermique. Du fait que la dilatation thermique dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation est absorbée par la partie d'absorption de contrainte, la contrainte thermique est réduite.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront plus évidents d'après la description détaillée qui suit réalisée en faisant référence aux dessins annexés, où des parties identiques sont désignées par des références numériques identiques et où : La figure 1 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un dispositif de récupération de chaleur conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un conduit de chaleur d'évaporation du dispositif de récupération de 20 chaleur conforme au premier mode de réalisation, La figure 3 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un.. dispositif de récupératio:i de chaleur conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, La figure 4 est une vue en coupe transversale simplifiée
25 d'une partie de communication d'évaporation d'un dispositif de récupération de chaleur conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention, La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un conduit de chaleur d'évaporation d'un dispositif de récupération de 30 chaleur conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention, La figure 6 est une vue en coupe transversale d'une partie de communication d'évaporation d'un dispositif de récupération de chaleur conforme à un autre mode de réalisation de la
35 présente invention, La figure 7 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un dispositif de récupération de chaleur en tant que technique apparentée. 5 2902504
(Premier mode de réalisation) Un premier mode de réalisation de la présente invention sera décrit en faisant référence aux figures 1 et 2. Un dispositif de récupération de chaleur est par exemple monté sur un véhicule pour recueillir la chaleur d'échappement d'un gaz d'échappement provenant d'un système d'échappement d'un moteur de véhicule et pour utiliser la chaleur recueillie en tant que source de chaleur pour un système de conditionnement d'air et autres. Comme indiqué sur la figure 1, le dispositif de récupération 10 de chaleur comporte une partie d'évaporation 1 et une partie de condensation 2 agencées l'une à côté de l'autre. La partie d'évaporation 1 est disposée dans un boîtier d'évaporation 100 qui est agencé dans un tuyau d'échappement (non représenté) du moteur. La partie d'évaporation 1 exécute un échange de chaleur 15 entre le gaz d'échappement et le fluide de transfert de chaleur (fluide interne), en faisant ainsi évaporer le fluide de transfert de chaleur. La partie de condensation 2 est disposée à l'extérieur du tuyau d'échappement. La partie de condensation 2 est disposée dans un boîtier de condensation 200 qui est disposé dans un passage d'eau de refroidissement (non représenté) au travers duquel l'eau de refroidissement du moteur circule. La partie de condensation 2 exécute un échange de chaleur entre le fluide de transfert de chaleur qui s'est évaporé dans la partie d'évaporation 1 et l'eau de refroidissement de moteur, en faisant ainsi condenser le fluide de transfert de chaleur. Ensuite, une structure de la partie d'évaporation 1 sera décrite. La partie d'évaporation 1 comporte une première section d'échange de chaleur 5a. La première section d'échange de chaleur 5a comprend des conduits de chaleur d'évaporation 3a et des ailettes d'évaporation 4a. Les ailettes d'évaporation 4a sont par exemple des ailettes ondulées et connectées aux surfaces extérieures des conduits de chaleur d'évaporation 3a. Chacun des conduits de chaleur d'évaporation 3a présente une forme de conduit plat. Les conduits de chaleur d'évaporation 3a sont agencés de façon parallèle les uns aux autres et s'étendent dans une direction verticale (flèche Al sur la figure 1). La figure 2 représente une section transversale du conduit de chaleur d'évaporation 3a défini dans une direction 6 2902504
perpendiculaire à une direction longitudinale du conduit de chaleur d'évaporation 3a. Chaque conduit de chaleur d'évaporation 3a est agencé de sorte qu'un axe longitudinal de la section transversale est 5 parallèle à une direction de circulation du gaz d'échappement. C'est-à-dire que la direction vers le haut et vers le bas de la figure 2 correspond à la direction de circulation du gaz d'échappement. Sur la figure 1,, une direction perpendiculaire au plan du papier correspond à la direction de circulation du gaz 10 d'échappement. La partie d'évaporation 1 comporte des collecteurs d'évaporation 6a (parties de communication d'évaporation) au niveau des extrémités longitudinales des conduits de chaleur d'évaporation 3a. Les collecteurs d'évaporation 6a s'étendent 15 dans une direction dans laquelle les conduits de chaleur 3a sont empilés (flèche A2). Les collecteurs d'évaporation 6a sont en communication avec tous les conduits de chaleur 3a. Dans ce cas, l'un des collecteurs d'évaporation 6a, qui est agencé au niveau des extrémités supérieures des conduits de 20 chaleur 3a, est appelé premier collecteur d'évaporation 61a. L'autre collecteur d'évaporation 6b, qui est agencé au niveau des extrémités inférieures des conduits de chaleur 3a, est appelé premier collecteur de retour 62a. Comme indiqué sur la figure 2, chaque conduit de chaleur 25 d'évaporation 3a est constitué d'une paire de plaques formées 31a, 32a en tant qu'éléments de conduit de chaleur d'évaporation, chacune ayant pratiquement une forme de plaque et une section transversale pratiquement en forme de U. Les plaques formées 31a, 32a sont opposées de sorte qu'un espace de conduit 30 d'évaporation est défini entre celles-ci. En outre, chacune des plaques formées 31a, 32a comporte une paire de parties de bride d'évaporation 33a au niveau des extrémités longitudinales de celles-ci. Chaque partie de bride d'évaporation 33a dépasse dans une direction vers l'extérieur du 35 conduit de chaleur 3a. La partie de bride 33a présente une forme globalement tubulaire et définit une ouverture au niveau d'une extrémité. Les plaques formées 31a, 32a sont opposées de sorte que les parties de bride 33e dépassent dans des directions opposées. 7 2902504
Un diamètre de l'ouverture de la partie de bride 33a de l'une de la paire de plaques formées 31a, 32a est supérieur à un diamètre de l'ouverture de la partie de bride 33a de l'autre de la paire de plaques formées 31a, 32a. Ainsi, l'extrémité de la 5 partie de bride 33a d'un conduit de chaleur 3a est reçue dans l'extrémité de la partie de bride 33a du conduit de chaleur adjacent 3a et engagée avec celle-ci. Ensuite, une structure de la partie de condensation 2 sera décrite. Comme indiqué sur la figure 1, la partie de 10 condensation 2 comporte une seconde section d'échange de chaleur 5b. La seconde section d'échange de chaleur 5b comprend des conduits de chaleur de condensation 3b et des ailettes de condensation 4b. Les ailettes de condensation 4b sont par exemple des ailettes droites e: jointes aux surfaces extérieures 15 des conduits de chaleur de condensation 3b. Chacun des conduits de chaleur de condensation 3b présente une forme de conduit plat, de façon similaire aux conduits de chaleur d'évaporation 3a. Le conduit de chaleur de condensation 3b est disposé de sorte que le grand axe dans sa section 20 transversale définie de façon perpendiculaire à la direction longitudinale est parallèle à la direction de circulation de l'eau de refroidissement. En outre, les conduits de chaleur de condensation 3b sont agencés de façon parallèle les uns aux autres et s'étendent dans la direction verticale (flèche Al). 25 La partie de condensation 2 comporte en outre des collecteurs de condensation 6b au niveau des extrémités loneitudinales des conduits de chaleur de condensation 3b en tant que parties de communication de condensation. Les collecteurs de condensation 6b s'étendent dans la direction 30 (flèche A2) dans laquelle les conduits de chaleur de condensation 3b sont agencés et sont en communication avec tous les conduits de chaleur de condensation 3b. L'un des collecteurs de condensation 6b, qui est agencé au niveau des extrémités supérieures des conduits de chaleur de 35 condensation 3b, est appelé second collecteur d'évaporation 61b. L'autre des collecteurs de condensation 6b, qui est agencé au niveau des extrémités inférieures des conduits de chaleur de condensation 3b, est appelé second collecteur de retour 62b. De façon similaire aux conduits de chaleur d'évaporation 3a, chacun des conduits de chaleur de condensation 3b est constitué d'une paire de plaques formées 31b, 32b en tant qu'éléments de conduit de chaleur de condensation. Les conduits de chaleur de condensation 3b présentent une section transversale similaire à celle des conduits de chaleur d'évaporation 3a, comme représenté sur la figure 2. Chacune des plaques formées 31b, 32b présente une forme globalement de plaque et une section transversale globalement en forme de U. Les plaques formées 31b, 32b sont opposées de sorte qu'un espace de conduit de condensation est défini entre eux.
En outre, chacune des plaques formées 31b, 32b comporte une paire de parties de bride de condensation 32b au niveau des extrémités longitudinales de celles-ci. Chaque partie de bride de condensation 32b dépasse dans une direction vers l'extérieur du conduit de chaleur 3b. La partie de bride 33b présente une forme globalement tubulaire et définit une ouverture au niveau de son extrémité. Les plaques formées 31a, 32a sont opposées de sorte que les parties de bride 33b dépassent dans des directions opposées. Un diamètre de l'ouverture de la partie de bride 33b de l'une de la paire de plaques formées 31b, 32b est supérieur à un diamètre de l'ouverture de la partie de bride 33a de l'autre de la paire des plaques formées 31b, 32b. Ainsi, l'extrémité de la partie de bride 33b du conduit de chaleur 3b est reçue dans l'extrémité de la partie de bride 33b du conduit de chaleur adjacent 3b et engagée avec celle-ci. En outre, des ailettes intérieures 34 sont prévues dans les conduits de chaleur d'évaporation 3a et les conduits de chaleur de condensation 3b afin d'augmenter les zones de transfert de chaleur de façon à améliorer l'efficacité d'échange de chaleur, comme indiqué sur la figure 2. Les collecteurs d'évaporation 6a et les collecteurs de condensation 6b sont en communication les uns avec les autres par l'intermédiaire de conduits de couplage (éléments de couplage) 7 ayant chacun une forme de conduit. Les conduits de chaleur d'évaporation et de condensation 3a, 3b et les collecteurs d'évaporation et de condensation 6a, 6b et les conduits de couplage 7 forment un passage en boucle fermée. Le fluide de transfert de chaleur pouvant s'évaporer et se condenser, tel que de l'eau ou de l'alcool, est enfermé dans le passage fermé.
Du fait que les conduits de couplage 7 sont disposés entre les collecteurs d'évaporation 6a et les collecteurs de condensation 6b, un espace libre 8 est laissé entre la partie d'évaporation 1 (boîtier d'évaporation 100) et la partie de condensation 2 (boîtier de condensation 200). La partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 sont thermiquement isolées par l'intermédiaire de l'espace 8. Ensuite, un procédé de fabrication du dispositif de récupération de chaleur sera décrit. Tout d'abord, les plaques formées d'évaporation 31a, 32a sont appariées. Les plaques formées appariées 31a, 32a et les ailettes d'évaporation 4 sont empilées de façon alternée dans la direction perpendiculaire à la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation 3a dans le boîtier d'évaporation 100. Avec cela, les extrémités des parties de bride d'évaporation 33a des conduits de chaleur d'évaporation adjacents 3a sont engagées les unes avec les autres pour réaliser une communication les unes avec les autres. Ainsi, les collecteurs d'évaporation 6a sont conçus par les parties de bride d'évaporation couplées 33a et les extrémités longitudinales des conduits de chaleur d'évaporation 3a. De la même manière, les plaques formées de condensation 31b, 32b sont appareillées. Les plaques formées appareillées 31b, 32b et les ailettes de condensation 4b sont empilées de façon alternée dans la direction perpendiculaire à la direction longitudinale des conduits de chaleur de condensation 3b dans le boîtier de condensation 200. Avec cela, les extrémités des parties de bride de condensation 33b des conduits de chaleur de condensation adjacents 3b sont engagées les unes avec les autres pour réaliser une communication. Ainsi, les collecteurs de condensation 6b sont conçus par les parties de bride de condensation couplées 33b et les extrémités longitudinales des conduits de chaleur de condensation 3b. Ensuite, les conduits d'accouplement 7 sont couplés entre les collecteurs d'évaporation 6a et les collecteurs de condensation 6b. Par conséquent, tous les composants 100, 200, 31a, 32a, 31b, 32b, 4a, 4b sont empilés dans une direction (direction d'empilement, flèche A2). Ensuite, les composants empilés sont maintenus et fixés par un gabarit (non représenté) dans la direction d'empilement de sorte qu'une charge prédéterminée est appliquée dans la direction d'empilement. Dans cette condition, les composants empilés sont placés dans un four et chauffés. Par conséquent, les composants sont brasés de façon solidaire.
A savoir, les parties de jonction entre les conduits de chaleur 3a, 3b, les ailettes 4a, 4b, les collecteurs 6a, 6b et les conduits de couplage 7 sont brasés. Dans ce cas, les plaques formées 31a, 32a, 31b, 32b sont brasées en même temps que le brasage avec d'autres composants. En d'autres termes, les conduits de chaleur 3a, 3b sont formés en même temps en un brasage global. Dans le mode de réalisation, tous les composants sont constitués d'un métal inoxydable, et un alliage de nickel est utilisé en tant que matériau de brasage.
Comme décrit ci-dessus, les conduits de chaleur 3a, 3b sont formés en agençant les plaques formées 31a, 32a, 31b, 32b par paires et par brasage de celles-ci, et les conduits de chaleur 3a, 3b et les ailettes 4a, 4b sont empilés de façon alternée. De ce fait, les composants assemblés de façon préliminaire sont simplement maintenus dans une direction durant le brasage. A savoir, la charge est uniquement appliquée dans la direction d'empilement durant le brasage. En tant que tel, il est facile d'assembler et de braser tous les composants du dispositif de récupération de chaleur.
Dans ce mode de réalisation, la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 sont agencées l'une à côté de l'autre.
Par exemple, la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 sont agencées de sorte que les collecteurs d'évaporation 6a et les collecteurs de condensation 6b sont alignés les uns avec les autres. De ce fait, le dispositif de récupération de chaleur présente une taille réduite et est facilement monté sur le véhicule. En outre, du fait que la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 sont brasées en même temps, les étapes de fabrication sont réduites.
(Second mode de réalisation)
Un second mode de réalisation sera décrit en faisant référence à la figure 3. Dans ce cas, des composants identiques sont indiqués avec des références numériques identiques et une desc_-iption de ceux-ci ne sera pas répétée.
Comme indiqué sur la figure 3, la plaque formée d'évaporation 31a, qui est l'une des plaques formées appariées, 40 présente une première partie de soufflet 9 en tant que partie 11 2902504 d'absorption de contrainte pour s'étendre à partir de la partie de bride 33a. La première partie de soufflet 9 est formée de façon solidaire avec la partie de bride 33a. L'extrémité de la première partie de soufflet 9 définit une ouverture et est 5 con_-igurée pour s'engager avec l'extrémité de la partie de bride 33a de la plaque formée 32a du conduit de chaleur d'évaporation adjacent 3a. La première partie de soufflet 9 est munie de premiers bombements 91. Dans l'exemple de la figure 3, deux premiers 10 bombements 91 sont formés. Les premiers bombements 91 peuvent s'étendre et se contracter dans une direction radiale de la première partie de soufflet 9. Chacun des premiers bombements 91 dépasse dans une direction radiale vers l'extérieur et s'étend entièrement dans une direction circonférentielle de la première 15 partie de soufflet 9. En tant que telle, la première partie de soufflet 9 est sous la forme de soufflet et peut s'étendre et se contracter, c'est-à-dire est élastique dans la direction d'empilement (flèche A2) des conduits de chaleur d'évaporation 3a. 20 En outre, la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 sont connectées par l'intermédiaire de conduits de couplage à soufflet ayant des secondes parties de soufflet 10 en tant que parties d'absorption de contrainte, à la place des conduits de couplage droits 7 du premier mode de réalisation. 25 Les conduits de couplage à soufflet sont formés en tant que parties séparées et s'engagent avec la première partie de soufflet 9 du conduit de chaleur d'évaporation 3a, qui est disposé de façon adjacente à la partie de condensation 2, et la partie de bride 33b du conduit de chaleur de condensation 3b, 30 qui est disposé de façon adjacente à la partie d'évaporation 1. Chacune des secondes parties de soufflet 10 est formée avec des seconds bombements 101. Dans l'exemple de la figure 3, trois seconds bombements 101 sont formés. Chacun des seconds bombements 101 dépasse dans une direction radiale vers 35 l'extérieur et s'étend entièrement dans une direction circonférentielle de la seconde partie de soufflet 10. Les seconds bombements 101 peuvent s'étendre et se contracter dans une direction radiale de la seconde partie de soufflet 10. A savoir, le conduit de couplage à soufflet se présente sous la forme de soufflet et peut s'étendre et se contracter, c'est-à- dire est élastique dans la direction d'empilement (flèche A2) des conduits de chaleur d'évaporation 3a. Du fait que le nombre des bombements 101 de chaque seconde partie de soufflet 10 est supérieur à celui des bombements 91 de chaque première partie de soufflet 9, la seconde partie de soufflet 10 est plus élastique que la première partie de soufflet 9. Ensuite, le fonctionnement du dispositif de récupération de chaleur sera décrit..
Du fait que la partie d'évaporation 1 est disposée dans le tuyau d'échappement du moteur (non représenté), elle est parfois soumise à une température élevée. De ce fait, les conduits de chaleur d'évaporation 3a et les collecteurs d'évaporation 6a s'étendent et se contractent de façon importante. Dans la mesure où les premières parties de soufflet 9 sont élastiques dans la direction d'empilement des conduits de chaleur d'évaporation 3a, la dilatation thermique dans la direction d'empilement des conduits de chaleur d'évaporation 3a est absorbée. En outre, dans la mesure où les premières parties de bombement 91 se dilatent et se contractent dans la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation 3a, la dilatation thermique dans la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation 3a est absorbée. La partie d'évaporation 1 est fortement chauffée par le gaz d'échappement, tandis que la partie de condensation 2 est refroidie par l'eau de refroidissement du moteur à une température relativement basse. De ce fait, il existe une grande différence de température entre la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2, provoquant une contrainte thermique en grande partie entre la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2. Dans ce cas, dans la mesure où les secondes parties de soufflet 10 sont élastiques, lesquelles sont plus élastiques que les premières parties de soufflet 9, la contrainte thermique due à la différence de température est absorbée. Dans le second mode de réalisation comme décrit ci-dessus, la dilation thermique dans la direction d'empilement des conduits de chaleur d'évaporation 3a est absorbée par les premières parties de soufflet 9 et la dilation thermique dans la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation 3a est absorbée par les premiers bombements 91 des premières parties de soufflet 9. De ce fait, la contrainte thermique sur les parties de jonction des composants respectifs est réduite. En outre, la contrainte thermique entre la partie d'évaporation 1 et la
partie de condensation 2 due à la différence de température entre celles-ci est absorbée de façon efficace par la seconde partie de soufflet 10, lesquelles présentent une élasticité supérieure à celle des premières parties de soufflet 9. (Troisième mode de réalisation)
Un troisième mode de réalisation sera décrit en faisant référence à la figure 4. Les composants identiques sont indiqués par des références numériques identiques, et une description de ceux--ci ne sera pas répétée.
Comme indiqué sur la figure 4, les premières parties de soufflet 9 sont formées sous la forme de pièces séparées. Les extrémités de chaque première partie de soufflet 9 s'engagent avec les extrémités des parties de bride 33a des plaques formées d'évaporation 31a, 32a, respectivement. De même, dans ce mode de réalisation, des effets avantageux similaires sont fournis.
En outre, du fait que les premières parties de soufflet 9 sont formées de façon séparée des plaques formées d'évaporation 31a, 32a, les premiers bombements 91 sont formés plus facilement, par comparaison au cas où les premières parties de soufflet 9 sont formées de façon solidaire avec les parties de bride 33a des plaques formées 31a, 32a.
(Quatrième mode de réalisation)
Un quatrième mode de réalisation sera décrit en faisant référence aux figures 4 et 5. Les composants identiques sont indiqués par des références numériques identiques, et une description de ceux-ci ne sera pas répétée.
La structure des plaques Formées 31a, 32a, 31b, 32b peut être modifiée. Comme indiqué sur la figure 5, chacune des plaques formées d'évaporation 31a, 32a est formée en pliant une plaque en une forme globalement en U. Chaque plaque formée 31a, 32a présente une partie plate 310a, 320a et une paire de parties latérales 311a, 321a au niveau des côtés des parties plates 310a, 320a. Les parties latérales 311a, 321a sont globalement perpendiculaires à la partie plate 310a, 320a. 14 2902504
Une distance des parties latérales 311a de la plaque formée d'évaporation 31a est inférieure à une distance des parties latérales 321a de la plaque formée d'évaporation 32a. Ainsi, les plaques d'évaporation 31a, 32a s'engagent l'une avec l'autre de 5 sorte que les parties latérales 31la chevauchent les surfaces intérieures des parties latérales 321a. Les plaques formées 31b, 32b des conduits de chaleur de condensation 3b présentent des parties plates 310b, 320b et des parties latérales 311b, 321b et s'engagent de façon similaire 10 aux plaques formées 31a, 32a des conduits de chaleur d'évaporation 3a. De même dans ce mode de réalisation, des effets avantageux similaires sont fournis. (Autres modes de réalisation) Dans le second mode de réalisation, deux bombements 91 sont 15 formés sur chaque première partie de soufflet 9. Cependant, le nombre des bombements 91 n'est pas limité à deux. Par exemple, la première partie de soufflet 9 comporte un bombement 91, comme indiqué sur la figure 6. De même, il n'est pas toujours nécessaire que le dispositif de récupération de chaleur comporte 20 à la fois les premières parties de soufflet 9 et les secondes parties de soufflet 10. Par exemple, la seconde partie de soufflet 10 peut être éliminée en fonction de la condition d'utilisation. Dans les modes de réalisation ci-dessus, les collecteurs 25 d'évaporation 61a, 61b et les collecteurs de retour 62a, 62b présentent la même dimension dans la direction longitudinale des conduits de chaleur 3a, 3b. Cependant, les collecteurs d'évaporation 61a, 61b et les collecteurs de retour 62a, 62b peuvent présenter des dimensions différentes dans la mesure où 30 la dimension des collecteurs d'évaporation 61a, 61b est supérieure à celle des collecteurs de retour 62a, 62b. Dans les modes de réalisation ci-dessus, les ailettes intérieures 34 sont disposées dans les conduits de chaleur 3a, 3b. Cependant, les ailettes intérieures 34 peuvent être 35 éliminées. En outre, il n'est pas toujours nécessaire que la partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 soient agencées à proximité l'une de l'autre. La partie d'évaporation 1 et la partie de condensation 2 peuvent être agencées séparément. De 15 2902504
même, la structure de la partie de condensation 2 peut ne pas être limitée à la structure illustrée. Dans les modes de réalisation ci-dessus, chaque conduit de chaleur 3a, 3b est constitué de la paire de plaques formées 31a, 5 32a, 31b, 32b. Cependant, il :n'est pas toujours nécessaire que le conduit de chaleur 3a, 3b soit constitué de deux plaques formées 31a, 32a, 31b, 32b. Dans les modes de réalisation ci-dessus, les conduits de couplage sont formés sous la forme de pièces séparées.
10 Cependant, les conduits de couplage peuvent être formés de façon solidaire avec l'un du conduit de chaleur d'évaporation 3 et du conduit de chaleur de condensation 4a. En outre, les modes de réalisation ci-dessus peuvent être utilisés avec des combinaisons quelconques.
15 De même, l'agencement de la partie d'évaporation 1 et de la partie de condensation 2 n'est pas limité au tuyau d'échappement et au passage d'eau de refroidissement du moteur. En outre, la chaleur récupérée dans la partie d'évaporation 1 peut être utilisée pour d'autres buts quelconques. De même, l'utilisation 20 du dispositif de récupération de chaleur n'est pas limitée au véhicule, mais il peut être utilisé dans d'autres buts. Les modes de réalisation d'exemple de la présente invention sont décrits ci-dessus. Cependant, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus mais peut être 25 mise en oeuvre suivant d'autres façons sans s'écarter de l'esprit de l'invention. 16
Claims (12)
1. Dispositif de récupération de chaleur comprenant : une partie d'évaporation (1) destinée à exécuter un échange 5 de chaleur entre un fluide interne et un premier fluide, afin de faire évaporer ainsi le fluide interne, et une partie de condensation (2) destinée à exécuter un échange de chaleur entre le fluide interne évaporé dans la partie d'évaporation (1) et un second fluide ayant une 10 température inférieure à une température du premier fluide, afin de faire condenser le fluide interne, où la partie d'évaporation (1) et la partie de condensation (2) sont en communication l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un passage en boucle destiné à faire circuler le fluide 15 interne au travers de celui-ci, où la partie d'évaporation (1) comporte une pluralité de concuits de chaleur d'évaporation (3a) et d'ailettes d'évaporation (4a), chacun des conduits de chaleur d'évaporation (3a) comporte des parties de bride (33a) dépassant depuis ses 20 extrémités longitudinales dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale du conduit de chaleur d'évaporation (3a) et chacun ayant une forme tubulaire, les conduits de chaleur d'évaporation (3a) et les ailettes d'évaporation (4a) sont empilés en alternance et brasés dans une 25 direction perpendiculaire à la direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation (3a) et les parties de bride (33a) des conduits de chaleur d'évaporation adjacents (3a) sont couplées et brasées les unes aux autres de sorte que les parties de communication d'évaporation (6a) sont réalisées par les 30 parties de bride (33a) et les extrémités longitudinales des conduits de chaleur d'évaporation (3a).
2. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 1, dans lequel : chacun des conduits de chaleur d'évaporation (3a) est 35 constitué d'un premier élément de conduit de chaleur d'évaporation (31a) et d'un second élément de conduit de chaleur d'évaporation (32a) ayant chacun les parties de bride (33a) au niveau de leurs extrémités longitudinales, les premiers et seconds éléments de conduit de chaleur 40 d'évaporation (31a, 32a) sont disposés de sorte que les parties 17 2902504 de bride (33a) dépassent dans des directions opposées, et sont brasés dans un état agencé entre les ailettes d'évaporation (4a).
3. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel : la partie de condensation (2) comporte une pluralité de conduits de chaleur de condensation (3b) et d'ailettes de condensation (4b), chacun des conduits de chaleur de condensation (3b) comporte des parties de bride (33b) dépassant depuis ses extrémités longitudinales dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale du conduit de chaleur de condensation (3b) et chacun ayant une forme tubulaire, les conduits de chaleur de condensation (3b) et les ailettes de condensation (4b) sont empilés de façon alternée et brasés dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale des conduits de chaleur de condensation (3b), et les parties de bride (33b) des conduits de chaleur de condensation adjacents(3b) sont couplées et brasées les unes aux autres de sorte que les parties de communication de condensation (6b) sont réalisées par les parties de bride (33b) et les extrémités longitudinales des conduits de chaleur de condensation, le dispositif de récupération de chaleur comprenant en outre . des éléments de couplage (7, 10) couplant les parties de communication d'évaporation (6a) et les parties de communication de condensation (6b), où la partie d'évaporation (1) et la partie de condensation (2) sont disposées à proximité l'une de l'autre.
4. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 3, dans lequel : la partie d'évaporation (1) et la partie de condensation (2) sont couplées de sorte que les conduits de chaleur d'évaporation (3) sont disposés de façon parallèle aux conduits de chaleur de condensation (3b), et au moins l'une des parties de communication d'évaporation (6a) est alignée avec l'une des parties de communication de condensation (6b).
5. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 3 ou 4, dans lequel : 18 2902504 chacun des conduits de chaleur de condensation (3b) est constitué d'un premier élément de conduit de chaleur de condensation (31b) et d'un second élément de conduit de chaleur de condensation (32b) ayant chacun les parties de bride (33b) au 5 niveau de leurs extrémités longitudinales, et les premiers et seconds éléments de conduit de chaleur de condensation (31b, 32b) sont disposés de sorte que les parties de bride (33b) dépassent dans des directions opposées et sont brasés dans un état agencé entre les ailettes de condensation 10 (4b) .
6. Dispositif de récupération de chaleur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel chacun des éléments de couplage présente une forme tubulaire comprenant des parties d'absorption de contrainte (10, 101) et les parties 15 d'absorption de contrainte sont configurées pour permettre une dilatation et une contraction des éléments de couplage dans leur direction longitudinale.
7. Dispositif de récupération de chaleur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel la partie de 20 bride (33a) de l'un des premier et second éléments de conduit de chaleur d'évaporation (31a, 32a) comporte une partie d'absorption de contrainte (9), et la partie d'absorption de contrainte (9) est configurée pour permettre une extension et une contraction dans une direction perpendiculaire à la 25 direction longitudinale du conduit de chaleur d'évaporation (3a).
8. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 7, dans lequel la partie d'absorption de contrainte (9) comporte un bombement qui dépasse dans une 30 direction radiale de la partie de bride (33a) sur toute sa circonférence et permet une dilatation et une contraction dans la direction radiale.
9. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 8, dans lequel la partie d'absorption de 35 contrainte (9) est réalisée par une partie de soufflet.
10. Dispositif de récupération de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel : la partie d'évaporation (1) est disposée dans un tuyau de gaz d'échappement au travers duquel un gaz d'échappement évacué 19 2902504 à partir d'un moteur circule, le premier fluide est le gaz d'échappement, la partie de condensation (2) est disposée dans un passage d'eau de refroidissement au travers duquel de l'eau de 5 refroidissement de moteur circule, et le second fluide est l'eau de refroidissement de moteur.
11. Dispositif de récupération de chaleur comprenant : une partie d'évaporation (1) destinée à exécuter un échange de chaleur entre un fluide interne et un premier fluide, afin de 10 faire évaporer ainsi le fluide interne, et une partie de condensation (2) destinée à exécuter un échange de chaleur entre le fluide interne évaporé dans la partie d'évaporation (1) et un second fluide ayant une température inférieure à une température du premier fluide, afin 15 de faire condenser ainsi le fluide interne, où la partie d'évaporation (1) et la partie de condensation (2) sont en communication l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un passage en boucle destiné à faire circuler le fluide interne au travers de celui-ci, où 20 la partie d'évaporation (1) comporte une pluralité de conduits de chaleur d'évaporation (3a), des ailettes d'évaporation (4a) empilées de façon alternée avec les conduits de chaleur d'évaporation (3a), et des parties de communication (6a) au niveau des extrémités longitudinales des conduits de 25 chaleur d'évaporation (3a), les parties de communication (6a) s'étendent dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale des conduits de chaleur d'évaporation (3a) et définissent les parties du passage en boucle, et les parties de communication (6a) comportent des bombements 30 (91) destinés à permettre une dilatation et une contraction thermique en tant qu'éléments d'absorption de contrainte.
12. Dispositif de récupération de chaleur selon la revendication 11, dans lequel la partie de condensation (2) comporte une pluralité de conduits de chaleur de condensation 35 (3b), d'ailettes de condensation (4b) empilées de façon alternée avec les conduits de chaleur de condensation (3b), et des parties de communication (6b) au niveau des extrémités longitudinales des conduits de chaleur de condensation (3b), les dispositifs de récupération de chaleur comprenant en outre :des conduits de couplage (7) couplant les parties de communication (6a) de la partie d'évaporation (1) et les parties de communication (6b) de la partie de condensation (2), où les conduits de couplage (7) et les parties de communication (6a, 6b) sont alignés les uns avec les autres.
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