FR3099239A1 - Echangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile et procédé de fabrication d’un tel échangeur de chaleur - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur comprenant un faisceau d’échange thermique (3) entre un premier fluide (F1) et un deuxième fluide (F2), ledit faisceau d’échange thermique (3) étant composé par : - au moins deux éléments creux (31) configurés pour former un canal (35) de circulation du premier fluide (F1) et pour permettre la circulation du deuxième fluide (F2) entre les éléments creux (31), etau moins deux éléments (31) comportant une pluralité de protubérances (5) s’étendant dans l’espace (37) défini pour la circulation du deuxième fluide (F2) et les protubérances (5) assurant une liaison mécanique par brasage des éléments (31) adjacents présentant une surface disposée en regard de ces protubérances (5). La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un tel échangeur de chaleur. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Echangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile et procédé de fabrication d’un tel échangeur de chaleur
La présente invention traite du domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour les véhicules automobiles, et des procédés de fabrication de tels échangeurs de chaleur.
De nos jours, les échangeurs de chaleur équipent de grands nombre de véhicules automobiles. Ces échangeurs de chaleur peuvent par exemple être dédiés au refroidissement des moteurs ou des batteries, ou encore au fonctionnement des dispositifs de climatisation.
Les échangeurs de chaleur comprennent généralement un faisceau d’échange thermique constitué par un ensemble d’éléments creux superposés dans lesquels un premier fluide caloporteur, comme par exemple de l’eau glycolée ou un fluide réfrigérant, est destiné à s’écouler. Ce faisceau d’échange thermique présente une pluralité d’ailettes disposées entre ces éléments creux. Ces ailettes sont configurées pour augmenter la surface d’échange thermique entre le premier fluide caloporteur circulant à l’intérieur des éléments creux et un deuxième fluide caloporteur, comme par exemple de l’air, circulant entre ces éléments creux. Toutefois, de tels échangeurs de chaleur présentent un nombre important de pièces et peuvent être complexes à assembler, notamment du fait du montage des ailettes. Un tel échangeur de chaleur est par exemple décrit dans le document EP 2869015.
D’autre part, les échangeurs de chaleur à ailettes génèrent une certaine résistance thermique pour l’échange entre le premier fluide caloporteur, comme par exemple le fluide réfrigérant, et le deuxième fluide caloporteur, comme par exemple l’air. En effet, la surface des ailettes permettant d’augmenter la surface d’échange n’est pas en contact direct avec les deux fluides. Les échanges thermiques entre ces deux fluides avec les échangeurs thermiques de l’art antérieur peuvent donc être améliorés.
On connaît du document US 3757856, un échangeur de chaleur dans lequel les éléments creux du faisceau d’échange thermique présentent des protubérance ou des cavités de manière à améliorer les surfaces d’échanges entre les deux fluides circulant dans cet échangeur de chaleur. Cependant, le faisceau d’échange thermique décrit dans ce document nécessite au moins un peigne afin de maintenir les différents éléments constituant ce faisceau d’échange thermique ensembles. La disposition de ce peigne peut être complexe et ce dernier peut être amené à bouger, notamment du fait de vibrations liées au fonctionnement du véhicule automobile. Ainsi, la tenue mécanique de ce faisceau d’échange thermique peut être améliorée. D’autre part, le procédé de fabrication du faisceau d’échange thermique peut être simplifié.
La présente invention a pour objet de proposer un échangeur de chaleur présentant des capacités d’échange thermique améliorées par rapport à ceux connus de l’art antérieur et présentant une bonne tenue mécanique.
Un autre objectif de la présente invention, différent de l’objectif précédent, est de proposer un échangeur de chaleur dont le nombre de pièces le constituant est limité.
Un autre objectif de la présente invention, différent des objectifs précédents, est de proposer un échangeur de chaleur qui soit simple et rapide à assembler.
Un autre objectif de la présente invention, différent des objectifs précédents, est de proposer un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur qui soit simple, rapide et bon marché.
Afin d’atteindre, au moins partiellement, au moins un des objectifs précités, la présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile, comprenant un faisceau d’échange thermique entre au moins un premier fluide et un deuxième fluide. Le faisceau d’échange thermique est composé par au moins deux éléments creux superposés présentant chacun une première et une deuxième faces, lesdits éléments creux étant configurés pour former un canal à l’intérieur duquel le premier fluide est destiné à circuler et pour permettre la circulation du deuxième fluide dans un espace entre les éléments creux superposés,
Au moins un des éléments creux comporte une pluralité de protubérances disposées sur au moins une des première ou deuxième face de l’élément creux, lesdites protubérances s’étendant dans l’espace défini pour la circulation du deuxième fluide et les protubérances assurent une liaison mécanique par brasage avec l’élément creux adjacent présentant une face disposé en regard des protubérances portées par l‘au moins un élément creux.
La présence des protubérances disposées directement sur les éléments creux du faisceau d’échange thermique permet de s’affranchir de l’utilisation d’ailettes entre les éléments creux afin de favoriser les échanges thermiques entre les premier et deuxième fluides. Ainsi, ces protubérances permettent de réduire le nombre de constituants de cet échangeur de chaleur. D’autre part, ces protubérances sont configurées pour perturber l’écoulement du deuxième fluide entre les éléments creux, ce qui permet également de contribuer à l’amélioration des échanges thermiques entre les premier et deuxième fluides grâce à une meilleure homogénéisation de la température du deuxième fluide liée à la perturbation de son écoulement. Par ailleurs, l’assemblage par brasage des différents éléments constitutifs du faisceau d’échange thermique permet d’assurer la bonne tenue mécanique de ce faisceau d’échange thermique. De plus, le brasage est réalisé au niveau des protubérances ce qui permet de garantir le respect aisé de l’espacement entre les éléments creux pour assurer le passage du deuxième fluide entre les éléments constitutifs du faisceau d’échange thermique.
L’échangeur de chaleur selon la présente invention peut comprendre en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation particulier, le faisceau d’échange thermique peut comporter en outre deux éléments d’extrémités disposés parallèlement aux éléments creux superposés et respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux, chaque élément d’extrémité présente une face disposée en regard d’une première ou d’une deuxième face d’un élément creux et définissant un espace entre l’élément d’extrémité et l’élément creux pour permettre la circulation du deuxième fluide, la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard de la première ou de la deuxième face de l’élément creux et/ou la face de l’élément creux disposée en regard de l’élément d’extrémité comporte une pluralité de protubérances, et les protubérances portées par l’élément d’extrémité et/ou l’élément creux assurent une liaison mécanique par brasage avec la face de l’élément adjacent disposée en regard des protubérances.
Selon une première variante, les éléments creux superposés du faisceau d’échange thermique peuvent être des plaques.
Selon une autre variante, les éléments creux superposés du faisceau d’échange thermique peuvent être des tubes plats.
Selon un premier mode de réalisation, les protubérances peuvent être formées directement sur les première et/ou deuxième faces des éléments creux et/ou sur la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard des éléments creux.
Selon un deuxième mode de réalisation, les protubérances peuvent être rapportées aux première et/ou deuxième faces des éléments creux et/ou de la face d’au moins un élément d’extrémité disposée en regard des éléments creux.
Selon une première alternative, les protubérances peuvent présenter une forme de section constante dont une première extrémité est disposée au contact de la face de l’élément qui porte la protubérance et une deuxième extrémité libre, opposée à la première extrémité, au contact de l’élément adjacent.
Selon cette première alternative, la section de la protubérance peut être de forme circulaire, oblongue, ou encore parallélépipédique.
Selon une deuxième alternative, les protubérances peuvent présenter une forme de section variable dont une première extrémité est disposée au contact de la face de l’élément qui porte la protubérance, ladite première extrémité présentant une aire supérieure à celle d’une deuxième extrémité libre, opposée à la première extrémité, au contact de l’élément adjacent.
Selon cette deuxième alternative, les protubérances peuvent présenter une forme conique présentant une deuxième extrémité libre pointue ou plane, ou une forme de dôme.
Selon cette deuxième alternative, les protubérances peuvent présenter un angle de cône fonction d’une distance entre deux éléments adjacents du faisceau d’échange thermique et d’un diamètre de contact de la deuxième extrémité libre de la protubérance avec l’élément adjacent du faisceau d’échange thermique disposé en regard de cette deuxième extrémité libre de la protubérance.
L’angle de cône peut être compris entre 10° et 40°.
Selon un aspect, les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par les faces de deux éléments adjacents disposées en regard l’une de l’autre peuvent être en contact les unes avec les autres à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique.
Selon un autre aspect, les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par une face d’un élément peuvent être en contact avec une surface d’un élément adjacent du faisceau d’échange thermique à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique.
Selon encore un autre aspect, les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par la première face du premier élément creux peuvent être en contact en alternance avec les deuxièmes extrémités libres des protubérances portées par une face de l’élément adjacent et avec la face de l’élément adjacent disposée en regard de la première face du premier élément creux à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique.
Selon un mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent être disposées sur les faces des éléments de manière à former un réseau à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique.
Le réseau formé par les protubérances à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique peut correspondre à un réseau rectiligne, à un réseau en quinconce, à un réseau en chevron, à un réseau hexagonal, ou encore à un réseau ondulé.
Selon ce mode de réalisation particulier, chaque nœud du réseau est formé par au moins une protubérance.
Le réseau peut être configuré pour orienter le deuxième fluide lors de son passage entre les éléments creux superposés.
Selon un aspect, les éléments creux superposés peuvent être réalisés en un matériau présentant une conductivité thermique supérieure ou égale à 45 W.m-1.K-1à 20°C.
Selon cet aspect, les éléments creux superposés peuvent être réalisé en métal ou en un alliage métallique, notamment en aluminium.
Selon un mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent être portées par les éléments creux et par la face respectivement des premier et deuxième éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux.
Selon un autre mode de réalisation particulier, les protubérances peuvent être portées uniquement par les première et deuxième faces des éléments creux, la face respectivement des premier et deuxième éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux présentant une surface lisse.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur tel que défini précédemment. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- réalisation de protubérances sur au moins une première ou une deuxième face d’au moins un éléments creux ;
- préparation d’un empilement comprenant au moins deux élément creux dont au moins un présente au moins une face comportant les protubérances ; et
- chauffe et compression de l’empilement afin de permettre le brasage des deuxièmes extrémités libres des protubérances avec l’élément creux adjacent disposé en regard de ces deuxièmes extrémités libres.
Un tel procédé est donc aisé et rapide à mettre en œuvre du fait notamment du nombre limité de composants du faisceau d’échange thermique. De plus, le brasage des différents éléments constitutifs de l’empilement permet de garantir une bonne tenue mécanique du faisceau d’échange thermique de cet échangeur de chaleur.
Le procédé de fabrication selon la présente invention peut comprendre en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation particulier, l’empilement peut comporter en outre deux éléments d’extrémités disposés respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux et parallèlement à ces éléments creux, lesdits éléments d’extrémités présentant une face disposée en regard d’une première ou d’une deuxième face d’un élément creux, et la face d’au moins un des éléments d’extrémités disposée en regard de la première ou de la deuxième face de l’élément creux et/ou la face de l’élément creux disposée en regard de l’élément d’extrémité comporte une pluralité de protubérances.
Selon une première variante, les protubérances peuvent être réalisées directement sur les première et/ou deuxième faces des éléments creux ou sur la face respectivement des premier et deuxième éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux lors de l’étape de réalisation des protubérances.
Selon une deuxième variante, l’étape de réalisation de protubérances peut comprendre une première sous-étape de formation des protubérances sur un feuillard distinct de l’élément et une deuxième sous-étape de positionnement de ce feuillard présentant les protubérances sur les première et/ou deuxième faces des éléments creux ou sur la face respectivement du premier et/ou du deuxième éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux.
Selon une première alternative, les protubérances peuvent être réalisées par déformation d’une surface des première et/ou deuxième faces des éléments creux ou de la face respectivement des premier et deuxième éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux, et notamment par emboutissage, lors de l’étape de réalisation des protubérances.
Selon une deuxième alternative, les protubérances peuvent être réalisées par dépôt de matière sur une surface des première et/ou deuxième faces des éléments creux ou de la face respectivement des premier et deuxième éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux lors de l’étape de réalisation des protubérances.
Selon cette deuxième alternative, le dépôt de matière peut être réalisé par un procédé de métallisation à froid sur la surface.
Le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre l’utilisation d’un masque.
De manière alternative ou en complément, le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre une première sous-étape de projection de particules composées d’un premier matériau suivie d’une deuxième sous-étape de projection d’un deuxième matériau, différent du premier matériau, sur la surface.
Le procédé de métallisation à froid met en œuvre un gaz sous une pression pouvant être comprise entre 5 bars et 50 bars et à une température pouvant être inférieure ou égale à 1100°C.
Selon un mode de réalisation particulier, le gaz utilisé dans le procédé de métallisation à froid peut être choisi parmi l’argon, l’hélium, le dihydrogène, seuls ou en mélange.
Selon une variante de cette deuxième alternative, les protubérances peuvent être réalisées par un procédé de dépôt métallique direct sur la surface.
Le procédé de dépôt métallique direct met en œuvre un laser dont la puissance peut être comprise entre 0,3 kW et 4 kW.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique en perspective d’un échangeur de chaleur ;
la figure 2 est une représentation schématique en perspective partielle d’un faisceau d’échange thermique de l’échangeur de chaleur de la figure 1 ;
la figure 3A est une représentation schématique en perspective d’un feuillard présentant des protubérances;
la figure 3B est une représentation schématique éclatée en perspective d’un faisceau d’échange thermique présentant des protubérances rapportées à des éléments creux de l’échangeur de chaleur de la figure 1 ;
la figure 4A est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une première variante ;
la figure 4B est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une deuxième variante ;
la figure 4C est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une troisième variante ;
la figure 5A est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une quatrième variante ;
la figure 5B est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon une cinquième variante;
la figure 5C est une représentation schématique d’un ensemble de protubérances selon une sixième variante;
la figure 6 est une représentation schématique en perspective d’un ensemble de protubérances selon un mode de réalisation particulier;
la figure 7 est une représentation schématique en perspective de face partielle d’un faisceau d’échange thermique selon une première alternative;
la figure 8A est une représentation schématique en perspective de face partielle d’un faisceau d’échange thermique selon une deuxième alternative;
la figure 8B est une représentation schématique en perspective en plongée du faisceau thermique d’échange thermique de la figure 8A;
la figure 9 est une représentation schématique en perspective de face partielle d’un faisceau d’échange thermique selon une troisième alternative ;
la figure 10A est une représentation schématique d’une première disposition de protubérances entre deux éléments du faisceau d’échange thermique de la figure 2;
la figure 10B est une représentation schématique d’une deuxième disposition de protubérance entre deux éléments du faisceau d’échange thermique de la figure 2;
la figure 10C est une représentation schématique d’une troisième disposition de protubérances entre deux éléments du faisceau d’échange thermique de la figure 2;
la figure 10D est une représentation schématique d’une quatrième disposition de protubérances entre deux éléments du faisceau d’échange thermique de la figure 2;
la figure 10E est une représentation schématique d’une cinquième disposition de protubérances entre deux éléments du faisceau d’échange thermique de la figure 2; et
la figure 11 est une représentation schématique d’un organigramme illustrant un procédé de fabrication de l’échangeur de chaleur de la figure 1.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références.
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 interchangées pour fournir d'autres réalisations.
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 interchanger 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 tels ou tels critères.
Dans la description suivante, on entend par « conductivité thermique », l’énergie, ou quantité de chaleur, transférée par unité de surface et de temps, exprimée en watt par mètre-kelvin (W.m-1.K-1).
Ensuite, on entend par « fluide » dans la description suivante, un corps dont les molécules ont peu d’adhésion et peuvent glisser librement les unes par rapport aux autres (dans le cas des liquides) ou se déplacer indépendamment les unes des autres (dans le cas des gaz), de façon que le corps prenne la forme du vase qui le contient.
D’autre part, on entend par « surface » dans la description suivante, une étendue représentant au moins une portion de la première ou de la deuxième face de l’élément creux, de la face du premier ou du deuxième élément d’extrémité disposée en regard des éléments creux, ou encore du feuillard.
En référence à la figure 1, il est représenté un échangeur de chaleur 1 notamment pour véhicule automobile. Cet échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau d’échange thermique 3 entre au moins un premier fluide F1 caloporteur et un deuxième fluide F2 caloporteur (visibles sur la figure 2). Le faisceau d’échange thermique 3 est composé par au moins deux éléments creux 31 superposés. Chaque élément creux 31 forme un canal 35 (visible sur la figure 2) à l’intérieur duquel le premier fluide F1 est destiné à circuler. L’échangeur de chaleur 1 comporte en outre une première 11 et une deuxième 13 boites collectrices. Les première 11 et deuxième 13 boites collectrices sont disposées aux extrémités des éléments creux 31 et froment avec le faisceau d’échange thermique 3 l’échangeur de chaleur 1. La première boite collectrice 11 présente par exemple une entrée 11a et la deuxième boite collectrice 13 présente par exemple une sortie 13a afin d’alimenter les éléments creux 31 en premier fluide F1. Ce premier fluide F1 caloporteur peut notamment être un liquide, comme par exemple de l’eau glycolée ou un fluide réfrigérant. Ces première 11 et deuxième 13 boites collectrices sont rapportées au faisceau d’échange thermique 3 afin de former l’échangeur de chaleur 1. Ces première 11 et deuxième 13 boites collectrices pour le premier fluide F1 peuvent être fixées au faisceau d’échange thermique 3 par brasage ou par une liaison mécanique, notamment par sertissage, par exemple. Les éléments creux 31 superposés du faisceau d’échange thermique 3 peuvent être des plaques afin de former un échangeur de chaleur 1 à plaques, ou encore être des tubes plats afin de former un échangeur de chaleur 1 à tubes. Les éléments creux 31 superposés du faisceau d’échange thermique 3 peuvent notamment être réalisés en matériau présentant une conductivité thermique supérieure ou égale à 45 W.m-1.K-1à 20°C. Typiquement, ces éléments creux peuvent être réalisés en métal ou en un alliage de métaux, et notamment en aluminium. Une telle conductivité thermique pour le matériau constitutif des éléments creux 31 permet d’assurer de bons transferts thermiques entre le premier F1 et le deuxième F2 fluides dans ce faisceau d’échange thermique 3 afin de permettre notamment les échanges thermiques du premier fluide F1.
Les éléments creux 31 présentent chacun une première 33a et une deuxième 33b faces (visibles sur la figure 2). Ces éléments creux sont également configurés pour permettre la circulation du deuxième fluide F2 dans un espace 37 (mieux visible sur la figure 2) entre les éléments creux 31 afin de permettre un échange thermique entre le premier F1 et le deuxième F2 fluides lors du fonctionnement de cet échangeur thermique 1. Le deuxième fluide F2 caloporteur peut par exemple être de l’air destiné à circuler entre les éléments creux 31 afin d’échanger de l’énergie thermique avec le premier fluide F1 circulant à l’intérieur des éléments creux 31 par exemple.
En référence aux figures 1 et 2, au moins un élément creux 31 comporte une pluralité de protubérances 5 disposées sur au moins une des première 33a et/ou deuxième 33b face de l’élément creux 31. Les protubérances 5 s’étendent dans l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2. Une telle disposition des protubérances 5 dans l’espace 37 défini pour le passage du deuxième fluide F2 permet de créer des perturbations du flux du deuxième fluide F2 à travers le faisceau d’échange thermique 3, ce qui permet entre autre une meilleure homogénéisation de la température de ce deuxième fluide F2 et une amélioration des échanges thermiques entre le premier F1 et le deuxième F2 fluides circulants dans le faisceau d’échange thermique 3.
Selon un premier mode de réalisation particulier, les protubérances 5 peuvent être portées par la première face 33a d’un premier élément creux 31a disposée en regard de la deuxième face 33b d’un deuxième élément creux 31b. La deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b ne présente aucune protubérance 5. Dans un tel cas, l’espace 37 comporte alors des protubérances 5 venant d’un seul élément creux 31.
Selon une variante et comme représenté en référence à la figure 2, les protubérances 5 peuvent être portées par les première 33a et deuxième 33b faces de chaque élément creux 31 constitutif du faisceau d’échange thermique 3. L’espace 37 comporte alors des protubérances 5 venant de deux élément creux 31 adjacents.
D’autre part, les protubérances 5 assurent une liaison mécanique par brasage avec l’élément creux 31 adjacent présentant une face disposée en regard des protubérances 5 portées par l’au moins un élément creux 31. On entend ici par élément adjacent, un élément du faisceau d’échange thermique 3 disposé en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. L’assemblage du faisceau d’échange thermique 3 par brasage permet d’assurer un bon maintien mécanique de ce faisceau d’échange thermique 3. Par ailleurs, ce sont les protubérances 5 qui définissent l’espace 37 pour le passage du deuxième fluide F2. Dans le cas des échangeurs de chaleur de l’art antérieur, cet espace était assuré par la présence d’ailettes disposées entre les éléments creux 31. La présence des protubérances 5 permet donc de limiter le nombre de constituants du faisceau d’échange thermique 3 ce qui permet notamment de simplifier sa structure et son assemblage en supprimant la présence des ailettes connues de l’art antérieur. Un tel faisceau d’échange thermique 3 présente donc des coûts de production assez faibles tout en garantissant une bonne tenue mécanique de celui-ci.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 1, le faisceau d’échange thermique 3 peut comporter en outre deux éléments d’extrémités 38, 39. Les éléments d’extrémités 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3 sont disposés parallèlement aux éléments creux 31 superposés et respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux 31. Ces éléments d’extrémité 38, 39 présentent une face disposée en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. Ces éléments d’extrémités 38, 39 peuvent notamment définir un espace 37’ entre l’élément d’extrémité 38, 39 et l’élément creux 31 adjacent pour permettre la circulation du deuxième fluide F2. Ainsi, le deuxième fluide F2 est destiné à passer au niveau des première 33a et deuxième 33b faces de chaque élément creux 31. Ces éléments d’extrémités 38, 39 peuvent être réalisés par une plaque par exemple en métal, en alliage métallique, comme par exemple en aluminium ou en alliage d’aluminium. Selon une variante, le matériau constitutif des éléments d’extrémités 38, 39 est identique à celui formant les éléments creux 31.
D’autre part, la face de cet au moins un élément d’extrémité 38, 39 disposée en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face de l’élément creux 31 peut comporter une pluralité de protubérances. Ainsi, et comme précédemment, les protubérances définissent l’espace 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 entre l’élément creux 31 et l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent. Ces protubérances permettent donc de limiter le nombre de pièces de ce faisceau d’échange thermique 3 par rapport à ceux connus de l’art antérieur présentant des ailettes par exemple.
Selon un premier aspect, l’un, l’autre ou les deux éléments d’extrémités 38, 39 peuvent présenter des protubérances disposées sur la face de ces éléments d’extrémités 38, 39 disposées respectivement en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face d’un élément creux 31. Selon ce premier aspect, les première 33a ou deuxième 33b faces des éléments creux 31 disposées en regard des éléments d’extrémités 38, 39 peuvent être planes, c’est-à-dire ne présenter aucune protubérance. Dans ce cas, l’espace 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 est défini par les protubérances portées par l’au moins un élément d’extrémité 38, 39. Dans le cas où seul l’un ou l’autre des éléments d’extrémités 38, 39 présente les protubérances, alors l’élément d’extrémité 38, 39 ne présentant pas de protubérances peut être disposé au contact de l’élément creux 31 adjacent.
Selon une variante de ce premier aspect et comme représenté en référence à la figure 2, les première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 disposés en regard des éléments d’extrémités 38, 39 présentent des protubérances 5. Dans ce cas, l’espace 37, 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 est défini entre les différents éléments 31, 38, 39 constitutifs du faisceau d’échange thermique 3.
Selon un deuxième aspect, les faces des éléments d’extrémités 38, 39 disposées en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face de l’élément creux 31 adjacent sont lisses, c’est-à-dire qu’elles ne présentent pas de protubérances, et les première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 présentent des protubérances 5 (comme représenté en référence à la figure 2) afin de garantir la formation de l’espace 37, 37’ pour la circulation du deuxième fluide F2 à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3.
Par ailleurs, les protubérances 5 portées par la face de l’élément creux 31 ou par l’élément d’extrémité 38, 39 assurent une liaison mécanique par brasage avec la face de l’élément 31, 38, 39 adjacent disposée en regard des protubérances 5. On entend par élément 31, 38, 39 adjacent, un élément disposé en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. Un élément adjacent peut donc être un autre élément creux 31 ou l’un des éléments d’extrémités 38, 39.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 2, les protubérances 5 sont formées directement sur les première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31. Selon la variante dans laquelle le faisceau d’échange thermique 3 présente les éléments d’extrémités 38, 39 (visibles sur la figure 1), les protubérances peuvent être formées sur la face des éléments d’extrémités 38, 39 disposée en regard des éléments creux 31. Selon ce mode de réalisation particulier, les protubérances 5 peuvent être réalisées par déformation d’une surface des première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 ou de la face des éléments d’extrémités 38, 39 disposée en regard des éléments creux 31. De manière alternative, ces protubérances 5 peuvent être formées par ajout de matière sur cette surface comme cela est plus détaillé ultérieurement.
Selon une alternative représentée en référence aux figures 3A et 3B, les protubérances 5 peuvent être rapportées aux première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31 ou à l’au moins un des éléments d’extrémités 38, 39 destiné à présenter des protubérances 5 lorsqu’ils sont présents. Les protubérances 5 peuvent notamment être formées sur un feuillard 7, représenté sur la figure 3A, distinct des éléments creux 31 ou encore des éléments d’extrémités 38, 39. Ce feuillard 7 est ensuite disposé en regard des première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31 par exemple, comme cela est représenté en référence à la figure 3B, ou de la face de l’au moins un élément d’extrémité 38, 39 destinée à comporter des protubérances. La représentation de la figure 3B est une vue éclatée du feuillard 7 et des éléments creux 31, mais cette vue éclatée est uniquement présentée pour bien distinguer le feuillard 7 des éléments creux 31. La fixation de ce feuillard 7 sur la surface des éléments 31, 38, 39 peut être réalisée par brasage au cours d’une étape de brasage du faisceau d’échange thermique 3 par exemple comme cela est décrit plus en détail ultérieurement. D’autre part, le feuillard 7 peut être réalisé dans le même matériau que les éléments creux 31. Le feuillard 7 peut notamment être réalisé en métal ou en un alliage métallique, comme par exemple en aluminium ou en un alliage d’aluminium. Par ailleurs, les protubérances 5 peuvent être formées sur le feuillard 7 par déformation de la surface de ce feuillard 7 ou encore par ajout de matière sur ce feuillard 7.
En référence aux figures 4A à 4C, il est représenté les protubérances 5 selon une première variante. Selon cette première variante, les protubérances 5 peuvent présenter une forme de section constante. Par forme de section constante, il est entendu ici que la protubérance 5 présente un diamètre constant sur l’ensemble de sa longueur, c’est-à-dire sur l’ensemble de l’espace 37, 37’ disposé entre les éléments 31, 38, 39 pour le passage du deuxième fluide F2 dans lequel elle s’étend. Les protubérances 5 présentent une première extrémité 51 disposée au contact de la face de l’élément 31, 38, 39 qui porte la protubérance 5 et une deuxième extrémité libre 53, opposée à la première extrémité 51, au contact de l’élément creux 31 ou de l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent. Selon les différents modes de réalisations représentés en référence aux figures 4A à 4C, il est représenté deux protubérances 5 dont les deuxièmes extrémités libres 53 sont disposées respectivement au contact les unes des autres. Une telle disposition des protubérances 5 peut offrir une résistance aux déformations liées au passage du deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’ importante. Plus particulièrement selon cette première variante, la section de la protubérance 5 peut être de forme oblongue (figure 4A), parallélépipédique (figure 4B), ou encore circulaire (figure 4C).
En référence aux figures 5A à 5C, il est représenté les protubérances selon une deuxième variante. Selon cette deuxième variante, les protubérances 5 peuvent présenter une forme de section variable. Par forme de section variable, on entend ici que la protubérance 5 présente un diamètre variable sur l’ensemble de sa longueur, c’est-à-dire sur l’ensemble de l’espace 37, 37’ disposé entre les éléments 31, 38, 39 pour le passage du deuxième fluide F2 dans lequel elle s’étend. Dans un tel cas, les protubérances 5 présentent une première extrémité 51 disposée au contact de la face de l’élément 31, 38, 39 qui porte la protubérance 5 et une deuxième extrémité libre 53, opposée à la première extrémité 51, au contact de l’élément creux 31 ou de l’élément d’extrémité 38, 39 adjacent. La première extrémité 51 présente une aire supérieure à celle de la deuxième extrémité libre 53. Selon les différentes réalisations représentées en référence aux figures 5A à 5C, il est représenté deux protubérances 5 dont les deuxièmes extrémités libres 53 sont disposées respectivement au contact les unes des autres. De telles protubérances 5 peuvent permettre de limiter la diminution de la vitesse d’écoulement du deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’ défini entre un élément creux 31 et un élément adjacent 31, 38, 39 tout en perturbant la circulation de ce deuxième fluide F2 dans l’espace 37, 37’. Plus particulièrement selon cette deuxième variante, les protubérances 5 peuvent présenter une forme conique présentant une deuxième extrémité libre 53 pointue (figure 5A), plane (figure 5B), ou encore une forme de dôme (figure 5C).
En référence aux figures 4A à 5C, la forme des protubérances 5 peut être choisie en fonction des contraintes qu’elles peuvent être amenées à subir au cours du fonctionnement de l’échangeur de chaleur 1 ou encore au cours du brasage du faisceau d’échange thermique 3. La forme de ces protubérances 5 peut également être choisie en fonction des perturbations du flux du deuxième fluide F2 souhaitées dans l’espace 37, 37’ (visible notamment sur la figure 1).
En référence aux figures 2 et 6, il est représenté la jonction de deux protubérances 5 entre elles à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3. Ces protubérances 5 peuvent être portées respectivement par deux éléments 31, 38, 39 adjacents, comme par exemple deux éléments creux 31 adjacents ou encore par un élément creux 31 et l’élément d’extrémité 38, 39 (visibles sur la figure 1) adjacent. Selon le mode de réalisation particulier de la figure 6, les protubérances 5 sont portées par la première face 33a d’un premier élément creux 31a et par la deuxième face 33b d’un deuxième élément creux 31b. Selon ce mode de réalisation particulier, la première surface 33a du premier élément creux 31a est séparée de la deuxième surface 33b du deuxième élément creux 31b par une distance D. Cette distance D peut par exemple être inférieure ou égale à 20 mm, et notamment comprise entre 0.5 mm et 11 mm. D’autre part, selon ce mode de réalisation particulier, les premier 31a et deuxième 31b éléments creux sont raccordés l’un à l’autre par la deuxième extrémité 53 des protubérances 5 portées respectivement par ces premier 31a et deuxième 31b éléments creux. La première extrémité 51 de ces protubérances 5 présente un diamètre d pouvant être inférieur ou égal à 10 mm, et notamment compris entre 1 mm et 5 mm. Ensuite, les deuxième extrémités libres 53 (visibles sur les figures 4A à 5C) des protubérances 5 présentent un diamètre de contact δ. Ce diamètre de contact δ peut par exemple être inférieur ou égal à 10 mm, et notamment compris entre 0 mm pour un contact ponctuel et 5 mm. Selon le mode de réalisation particulier des figures 2 et 6, les protubérances 5 correspondent à des protubérances 5 présentant une forme conique présentant une deuxième extrémité libre 53 plane telle que représentée en référence à la figure 5B. Selon ce mode de réalisation particulier, les protubérances 5 présentent un angle de cône α. Cet angle de cône α est fonction du diamètre de contact δ de la deuxième extrémité libre 53 de la protubérance 5 avec l’élément adjacent 31, 38, 39 du faisceau d’échange thermique 3 disposé en regard de cette deuxième extrémité libre 53 et de la distance D entre deux éléments adjacents 31, 38, 39. Selon le mode de réalisation particulier de la figure 6, la protubérance 5 est portée par le première face 33a du premier élément creux 31a et est disposée en regard de la deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b. La distance D correspond donc à la distance entre la première face 33a du premier élément creux 31a et la deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b. D’autre part, selon ce mode de réalisation particulier, le diamètre de contact δ correspond au diamètre des deuxièmes extrémités 53 des protubérances portées respectivement par les première 33a et deuxième 33b faces des premier 31a et deuxième 31b éléments creux. Selon le mode de réalisation particulier de la figure 6, l’angle de cône α peut être compris entre 5° et 45°. Un angle de cône α compris entre ces valeurs permet de conférer à la protubérance 5 une résistance suffisante aux déformations qu’elle peut être amenée à subir au cours du passage du deuxième fluide F2 et également lors du brasage du faisceau d’échange thermique 3.
En référence aux figures 7 à 9, il est représenté partiellement le faisceau d’échange thermique 3 selon différentes alternatives de coopération des deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par les faces des deux éléments 31, 38, 39 adjacents disposées en regard l’une de l’autre à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3.
Selon une première variante représentée sur la figure 7, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérance 5 portées par les faces de deux éléments adjacents 31, 38, 39 disposées en regard l’une de l’autre sont en contact les unes avec les autres. Plus particulièrement, selon le mode de réalisation particulier de la figure 7, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a et les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par la deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b sont en contact les unes avec les autres. Une telle coopération des deuxième extrémités libres 53 des protubérances 5 permet notamment de fabriquer des éléments creux 31 identiques. D’autre part, une telle coopération entre les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 peut être envisagée dans le cas où la face disposée en regard des éléments creux 31 du premier 38 ou du deuxième 39 élément d’extrémité présente également des protubérances 5.
Selon une deuxième variante illustrée en référence aux figures 8A et 8B, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par une face d’un élément 31, 38, 39 sont en contact avec une surface d’un élément 31, 38, 39 adjacent. Plus particulièrement selon le mode de réalisation particulier des figures 8A et 8B, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a sont en contact avec la deuxième face 33b du deuxième élément creux 31b et inversement. Une telle coopération est également envisageable pour la coopération des deuxièmes extrémités 53 des protubérances 5 portées par une face d’un élément creux 31 disposée en regard de l’élément d’extrémité 38, 39 (visibles sur la figure 1) adjacent dans le cas où la face de cet élément d’extrémité 38, 39 est lisse.
D’autre part, selon le mode de réalisation particulier de la figure 8B, les protubérances 5 correspondent à des déformations de la première 33a et de la deuxième 33b faces des premier 31a et deuxième 31b éléments creux respectivement. Dans une telle configuration, le premier fluide F1 peut circuler à l’intérieur de ces protubérances 5 ce qui permet encore d’améliorer le coefficient d’échange thermique entre le premier F1 et le deuxième F2 fluides circulants à travers ce faisceau d’échange thermique 3. Dans une telle configuration, le faisceau d’échange thermique 3 offre une surface de contact direct entre les premier F1 et deuxième F2 fluides sur l’ensemble du parcours réalisé par ces premier F1 et deuxième F2 fluides à travers ce faisceau d’échange thermique 3, ce qui permet notamment d’améliorer les échanges thermiques entre ces premier F1 et deuxième F2 fluides et donc les performances de l’échangeur de chaleur 1.
Selon le mode de réalisation particulier de la figure 9, les deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a peuvent être en contact en alternance avec les deuxième extrémités libres 53 des protubérances 5 portées par l’élément 31, 38, 39 adjacent et avec la face de l’élément 31, 38, 39 adjacent disposée en regard de la première face 33a du premier élément creux 31a. Plus particulièrement selon le mode de réalisation représenté en référence à la figure 9, l’élément adjacent correspond à un deuxième élément creux 31b dont la deuxième face 33b présente des protubérances 5 configurées pour avoir leurs deuxième extrémités 53 disposées au contact de certaines protubérances 5 portées par la première face 33a du premier élément creux 31a et des zones dépourvues de protubérances configurées pour être en contact avec la deuxième extrémité 53 de protubérances 5 présentant une taille égale à une hauteur de l’espace 37 défini pour la circulation du deuxième fluide F2 entre les premier 31a et deuxième 31b éléments creux. Une telle configuration des protubérances 5 peut permettre de modifier les perturbations du deuxième fluide F2 au cours de son écoulement à travers le faisceau d’échange thermique 3, et également de jouer sur la vitesse de déplacement de ce deuxième fluide F2 à l’intérieur de l’espace 37 au cours de son passage à travers le faisceau d’échange de chaleur 3.
En référence aux figures 10A à 10E, il est représenté différentes dispositions possibles des protubérances 5 sur les faces des éléments 31, 38, 39. Selon ces différents modes de réalisation, les protubérances 5 peuvent être disposées sur les première 33a et deuxième 33b faces des éléments creux 31, ou encore sur la face disposée en regard des éléments creux 31 des premier 38 et deuxième 39 éléments d’extrémités de manière à former un réseau 55 à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3. Le réseau 55 formé par les protubérances 5 peut être configuré pour orienter le deuxième fluide F2 au cours de son passage dans l’espace 37, 37’ (visibles sur la figure 1) entre les éléments creux 31 superposés afin de favoriser les échanges thermiques entre les premier F1 et deuxième F2 fluides. Plus particulièrement, le réseau 55 formé par les protubérances 5 à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique 3 peut correspondre à un réseau rectiligne (figure 10A), à un réseau en quinconce (figure 10B), à un réseau en chevron (figure 10C), à un réseau ondulé (figure 10D), ou encore à un réseau hexagonal (figure 10E). Par ailleurs, chaque nœud 57 du réseau 55 est formé par au moins une protubérance 5. Plus particulièrement, lorsque les éléments creux 31 présentent des protubérances 5 dont la deuxième extrémité libre 53 est destinée à venir en contact avec une face d’un élément 31, 38, 39 adjacent, comme cela est représenté en référence à la figure 8A, les nœuds 57 du réseau 55 sont formés par une seule protubérance 5. D’autre part, lorsque les éléments creux 31 présentent des protubérances 5 dont la deuxième extrémité libre 53 est destinée à venir en contact avec une deuxième extrémité libre 53 portée par un autre élément 31, 38, 39 adjacent, comme cela est représenté en référence à la figure 7, les nœuds 57 du réseau 55 sont formés par deux protubérances 5.
Plus particulièrement, selon le mode de réalisation particulier représenté en référence aux figures 7, 10B et 10C, les protubérances 5 sont disposées de manière à former un réseau 55 en quinconce ou en chevron. D’autre part, selon le mode de réalisation particulier des figures 8A, 8B et 10A, les protubérances 5 sont disposées de manière à former un réseau 55 rectiligne.
En référence à la figure 11, il est représenté un procédé de fabrication 100 d’un échangeur de chaleur 1 tel que décrit précédemment. Le procédé de fabrication 100 comprend une étape de réalisation E1 de protubérances 5 sur au moins une face d’au moins un élément creux 31. Ces protubérances 5 peuvent être réalisées directement sur l‘élément creux 31 ou être réalisées en amont sur le feuillard 7 (visible sur les figures 3A et 3B).
Lorsque les protubérances 5 sont réalisées directement sur l’élément creux 31, celles-ci peuvent être réalisées par déformation, et notamment par emboutissage, d’une surface des première 33a et/ou deuxième 33b face de l’élément creux 31. Une telle préparation des protubérances 5 est rapide à mettre en œuvre et permet également au premier fluide F1 de passer à l’intérieur de ces protubérances 5, ce qui permet d’améliorer les échanges thermiques entre les premier F1 et deuxième F2 fluides lorsqu’ils traversent le faisceau d’échange thermique 3.
Selon une alternative, les protubérances 5 peuvent être réalisées sur l’élément creux 31 par ajout de matière sur une surface des première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31. De tels ajouts de matière peuvent par exemple être réalisés par un procédé de métallisation à froid, ou encore par un procédé de dépôt métallique direct, sur cette surface et en particulier sur les première 33a et/ou deuxième 33b faces des éléments creux 31. De telles réalisations des protubérances par des procédés additifs permettent d’avoir par exemple accès à des formes complexes pour ces protubérances qui ne seraient que difficilement accessibles par un procédé d’emboutissage, ou encore de conférer aux protubérances 5 ainsi réalisées des propriétés particulières.
Le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre l’utilisation d’un masque afin de pouvoir définir des sections de formes particulières pour ces protubérances. Le procédé de métallisation à froid correspond à la projection d’un matériau sur la surface afin de permettre la formation des protubérances 5. Le procédé de métallisation à froid met en œuvre un gaz sous une pression pouvant être comprise entre 5 bars et 50 bars et à une température pouvant être inférieure ou égale à 1100°C. La température de projection du matériau doit être inférieure à la température de fusion de ce matériau afin d’éviter toute modification cristalline ou encore toute oxydation de celui-ci. Par ailleurs, l’utilisation de gaz sous pression permet de donner une vitesse suffisante à ce matériau pour qu’il subisse une déformation plastique au moment de son impact sur l’élément creux 31 et forme la protubérance 5 par accumulation de matière liée à cette déformation plastique. Le gaz utilisé pour ce procédé de métallisation à froid peut par exemple être choisi parmi l’argon, l’hélium, le dihydrogène, seuls ou en mélange. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de métallisation à froid peut mettre en œuvre une première sous-étape de projection de particules composées d’un premier matériau suivie d’une deuxième sous-étape de projection d’un deuxième matériau, différent du premier matériau, sur la surface des éléments creux 31. Selon cet aspect, le deuxième matériau peut présenter des propriétés de brasage supérieures à celles du premier matériau afin de faciliter une étape ultérieure de ce procédé de fabrication 100. Par ailleurs, les premier et deuxième matériaux destinés à former les protubérances 5 doivent présenter une compatibilité chimique suffisante pour assurer le maintien mécanique du faisceau d’échange thermique 3. Il est ainsi possible de modifier certaines propriétés physico-chimiques des protubérances 5.
Le procédé de dépôt métallique direct quant à lui met en œuvre un laser dont la puissance peut être comprise entre 0,3 kW et 4 kW. En effet, le procédé de dépôt métallique direct correspond à la projection d’une poudre sur la surface de l’élément creux 31 souhaitée puis à l’irradiation de cette poudre à l’aide du laser afin de permettre la fusion de cette dernière. Ce procédé de dépôt métallique direct permet de réaliser des protubérances 5 sur la première 33a et/ou la deuxième 33b faces de l’élément creux 31 présentant de faibles épaisseurs, et pouvant notamment atteindre des épaisseurs de l’ordre de 0,2 mm.
Selon une variante, les protubérances 5 peuvent être réalisées sur le feuillard 7 (représenté en référence aux figures 3A et 3B) distinct des éléments creux 31. Pour cela, l’étape de réalisation E1 des protubérances 5 comprend une première sous-étape de formation des protubérances sur le feuillard 7 puis une deuxième sous-étape de positionnement de ce feuillard 7 présentant les protubérances 5 sur les première 33a et/ou deuxième 33b faces des éléments creux 31. Les différentes techniques de formation des protubérances 5 décrites précédemment, aussi bien en ce qui concerne la déformation d’une surface du feuillard 7 qu’en ce qui concerne le dépôt de matériau sur la surface du feuillard 7 afin de former les protubérances 5, peuvent également être utilisées au cours de la première sous-étape de formation des protubérances 5 sur le feuillard 7. Par ailleurs, la deuxième sous-étape de positionnement de ce feuillard 7 correspond à la disposition de ce feuillard 7 en regard des première 33a et/ou deuxième 33b faces de l’élément creux 31. Ce feuillard 7 est donc disposé en regard de la face de l’élément creux 31 destinée à présenter les protubérances 5.
Le procédé de fabrication 100 met ensuite en œuvre une étape de préparation d’un empilement E2. Cet empilement comprend au moins deux élément creux 31 dont au moins un présente au moins une face comportant les protubérances 5. De plus, lorsque les protubérances 5 ont été réalisées sur le feuillard 7, cet empilement comprend en outre le feuillard 7 disposé entre les éléments creux 31.
Selon une variante, l’empilement peut comporter en outre deux éléments d’extrémités 38, 39. Ces éléments d’extrémités 38, 39 sont disposés de part et d’autre de la superposition d’éléments creux 31 et parallèlement à ces éléments creux 31. Ces éléments d’extrémités 38, 39 présentent respectivement une face disposée en regard d’une première 33a ou d’une deuxième 33b face d’un élément creux 31. D’autre part, au moins un des éléments d’extrémités 38, 39 peut comporter une pluralité de protubérances 5 sur sa face disposée en regard de la première 33a ou de la deuxième 33b face de l’élément creux 31. D’autre part, ces protubérances 5 peuvent être réalisées directement sur l’élément d’extrémité 38, 39 par déformation d’une surface de cet élément d’extrémité 38, 39 ou encore par dépôt de matériau sur cette surface comme cela est décrit précédemment. De manière alternative, les protubérances 5 peuvent être rapportées à l’élément d’extrémité 38, 39 avec le feuillard 7 décrit précédemment.
Le procédé de fabrication 100 met ensuite en œuvre une étape de chauffe et compression E3 de l’empilement afin de permettre le brasage des deuxièmes extrémités libres 53 des protubérances 5 avec l’élément creux 31 adjacent disposé en regard de ces deuxièmes extrémités libres 53. Ainsi, le procédé de fabrication 100 est simple et rapide à mettre en œuvre, notamment du fait de la diminution des éléments constitutifs du faisceau d’échange thermique 3 de l’échangeur de chaleur 1. De plus, le feuillard 7 présentant les protubérances 5, lorsqu’il est présent, est brasé sur les faces des éléments creux 31 le présentant lors de cette étape de chauffe et compression E3. De plus, lorsque le faisceau d’échange thermique 3 présente les éléments d’extrémités 38, 39, ces éléments d’extrémités 38, 39 sont brasés avec les éléments creux 31 lors de cette étape de chauffe et compression E3.
Le procédé de fabrication 100 peut comprendre une dernière étape de fixation (non représentée) des entrée 11 et sortie 13 (visibles sur la figure 1) pour le premier fluide F1.
Les différents modes de réalisation décrits précédemment sont des exemples fournis à titre illustratif et non limitatif. En effet, il est tout à fait possible pour l’homme de l’art d’envisager d’autres formes pour les protubérances 5 que celles décrites précédemment, comme par exemple des sections de forme triangulaire ou encore des protubérances 5 de forme pyramidale, sans sortir du cadre de la présente description. D’autre part, l’homme de l’art pourra utiliser d’autres procédés de dépôt afin de former les protubérances par dépôt de matière sur la surface des éléments 31, 38, 39 ou du feuillard 7 sans sortir du cadre de la présente description.
Ainsi, l’obtention d’un échangeur de chaleur 1 présentant des capacités d’échanges thermiques améliorées par rapport à ceux connus de l’art antérieur et présentant une bonne tenue mécanique tout en présentant un nombre de pièces limité est possible grâce à l’échangeur de chaleur 1 présentant un faisceau d’échange thermique 3 tel que défini précédemment. En particulier, la présence de protubérances 5 permet la solidarisation des différents éléments creux 31 adjacents du faisceau d’échange thermique 3 et permet une augmentation de la surface d’échange thermique améliorant les échanges entre les premier F1 et deuxième F2 fluides. D’autre part, la solidarisation des différents éléments creux 31 adjacents de ce faisceau d’échange thermique 3 par brasage au niveau des protubérances 5 permet de simplifier la structure du faisceau d’échange thermique 3 et également d’assurer une bonne tenue mécanique de ce faisceau d’échange thermique 3 et donc de l’échangeur de chaleur 1.

Claims (12)

  1. Echangeur de chaleur (1) notamment pour véhicule automobile comprenant un faisceau d’échange thermique (3) entre au moins un premier fluide (F1) et un deuxième fluide (F2), ledit faisceau d’échange thermique (3) étant composé par au moins deux éléments creux (31) superposés présentant chacun une première (33a) et une deuxième (33b) faces, lesdits éléments creux (31) étant configurés pour former un canal (35) à l’intérieur duquel le premier fluide (F1) est destiné à circuler et pour permettre la circulation du deuxième fluide (F2) dans un espace (37) entre les éléments creux (31) superposés,
    caractérisé en ce que au moins un des éléments creux (31) comporte une pluralité de protubérances (5) disposées sur au moins une des première (33a) ou deuxième (33b) face de l’élément creux (31), lesdites protubérances (5) s’étendant dans l’espace (37) défini pour la circulation du deuxième fluide (F2) et en ce que les protubérances (5) assurent une liaison mécanique par brasage avec l’élément creux (31) adjacent présentant une face disposée en regard des protubérances (5) portées par l’au moins un élément creux (31).
  2. Echangeur de chaleur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le faisceau d’échange thermique (3) comporte en outre deux éléments d’extrémités (38, 39) disposés parallèlement aux éléments creux (31) superposés et respectivement de part et d’autre de la superposition d’éléments creux (31), chaque élément d’extrémité (38, 39) présente une face disposée en regard d’une première (33a) ou d’une deuxième (33b) face d’un élément creux (31) et définissant un espace (37’) entre l’élément d’extrémité (38, 39) et l’élément creux (31) pour permettre la circulation du deuxième fluide (F2), en ce que la face d’au moins un élément d’extrémité (38, 39) disposée en regard de la première (33a) ou de la deuxième (33b) face de l’élément creux (31) et/ou la face (33a, 33b) de l’élément creux (31) disposée en regard de l’élément d’extrémité (38, 39) comporte une pluralité de protubérances (5), et en ce que les protubérances (5) portées par l’élément d’extrémité (38, 39) et/ou l’élément creux (31) assurent une liaison mécanique par brasage avec la face de l’élément (31, 38, 39) adjacent disposée en regard des protubérances (5).
  3. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les protubérances (5) sont formées directement sur les première (33a) et/ou deuxième (33b) faces des éléments creux (31) ou sur la face respectivement des premier (38) et deuxième (39) éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux (31).
  4. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les protubérances (5) sont rapportées aux première (33a) et/ou deuxième (33b) faces des éléments creux (31) ou à la face respectivement des premier (38) et deuxième (39) éléments d’extrémités disposée en regard des éléments creux (31).
  5. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les protubérances (5) présentent une forme de section constante dont une première extrémité (51) est disposée au contact de la face de l’élément (31, 38, 39) qui porte la protubérance (5) et une deuxième extrémité libre (53), opposée à la première extrémité (51), au contact de l’élément (31, 38, 39) adjacent.
  6. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les protubérances (5) présentent une forme de section variable dont une première extrémité (51) est disposée au contact de la face de l’élément (31, 38, 39) qui porte la protubérance (5), ladite première extrémité (51) présentant une aire supérieure à celle d’une deuxième extrémité libre (53), opposée à la première extrémité (51), au contact de l’élément (31, 38, 39) adjacent.
  7. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les protubérances (5) présentent un angle de cône (α) fonction d’une distance (D) entre deux éléments (31, 38, 39) adjacents du faisceau d’échange thermique (3) et d’un diamètre de contact (δ) de la deuxième extrémité libre (53) de la protubérance (5) avec l’élément (31, 38, 39) adjacent du faisceau d’échange thermique (3) disposé en regard de cette deuxième extrémité libre (53) de la protubérance (5).
  8. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités libres (53) des protubérance (5) portées par les faces de deux éléments (31, 38, 39) adjacents disposées en regard l’une de l’autre sont en contact les unes avec les autres à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique (3).
  9. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités libres (53) des protubérances (5) portées par une face d’un élément (31, 38, 39) sont en contact avec une surface d’un élément (31, 38, 39) adjacent du faisceau d’échange thermique (3) à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique (3).
  10. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités libres (53) des protubérances (5) portées par la première face (33a) d’un premier élément creux (31a) sont en contact en alternance avec les deuxième extrémités libres (53) des protubérances (5) portées par l’élément (31, 38, 39) adjacent et avec la face de l’élément (31, 38, 39) adjacent disposée en regard de la première face (33a) du premier élément creux (31a) à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique (3).
  11. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les protubérances (5) sont disposées sur les faces des éléments (31, 38, 39) de manière à former un réseau (55) à l’état assemblé du faisceau d’échange thermique (3).
  12. Procédé de fabrication (100) d’un échangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    - réalisation (E1) de protubérances (5) sur au moins une première (33a) ou une deuxième (33b) face d’au moins un élément creux (31) ;
    - préparation d’un empilement (E2) comprenant au moins deux élément creux (31) dont au moins un présente au moins une face comportant les protubérances (5) ; et

    - chauffe et compression (E3) de l’empilement afin de permettre le brasage des deuxièmes extrémités libres (53) des protubérances (5) avec l’élément creux (31) adjacent disposé en regard de ces deuxièmes extrémités libres (53).
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