FR3111971A1 - Echangeur thermique pour véhicule automobile - Google Patents

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Abstract

Echangeur thermique pour véhicule automobile L'invention concerne un échangeur thermique (100) pour véhicule automobile, comprenant un premier circuit (110) comprenant au moins un premier groupe de chambres (75) et un deuxième groupe de chambres (76) destinés à être parcouru par un liquide caloporteur et un deuxième circuit (120) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant, l’échangeur thermique (100) étant configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant, l'échangeur thermique (100) comprenant au moins un organe de différentiation (155) du débit de liquide caloporteur circulant dans le premier groupe de chambres (75) par rapport au débit de liquide caloporteur circulant dans le deuxième groupe de chambres (76) du premier circuit (110). [Figure 2]

Description

Echangeur thermique pour véhicule automobile
La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques pour véhicules automobiles. Elle trouve une application privilégiée, mais non exclusive, aux échangeurs thermiques utilisés dans les circuits de climatisation de tels véhicules
La présente invention concerne plus particulièrement les échangeurs thermiques qui comprennent un premier circuit configuré pour acheminer un liquide caloporteur et un deuxième circuit configuré pour acheminer un fluide réfrigérant. Plus précisément, la présente invention concerne de tels échangeurs dans lesquels le deuxième circuit comprend au moins deux passes successives de fluide réfrigérant, et dans lesquels le premier circuit comprend une pluralité de chambres réparties en plusieurs groupes de chambres. L’échangeur thermique est alors configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le liquide caloporteur circulant dans au moins un des groupes de chambres et le fluide réfrigérant circulant dans au moins une des passes du deuxième circuit. On entend ici par "passe" des régions distinctes du deuxième circuit de l'échangeur de chaleur configurées pour que le fluide réfrigérant circule successivement en leur sein. Selon un agencement particulier, les passes du deuxième circuit peuvent être agencées de telle manière que le fluide réfrigérant circule en parallèle entre elles.
Dans de tels échangeurs, également connus sous la dénomination anglo-saxonne de water-cooled condenser, le fluide réfrigérant est admis dans une première passe du deuxième circuit sous forme gazeuse, puis, circulant successivement dans les différentes passes du deuxième circuit, au contact des différents groupes de chambres du premier circuit dans lesquelles circule le liquide caloporteur, il est progressivement condensé, jusqu'à sortir de l'échangeur sous forme liquide.
Le problème technique auquel la présente invention a pour but de proposer une solution est celui de l'efficacité de l'échange thermique dans les différentes passes du deuxième circuit, notamment dans les régions de l'échangeur thermique dans lesquelles se produit la transformation physico-chimique de condensation du fluide réfrigérant.
Afin d'augmenter l'efficacité d'un tel échange thermique, la présente invention a pour objet, selon un premier aspect, un échangeur thermique pour véhicule automobile, comprenant :
  • un premier circuit destiné à être parcouru par un liquide caloporteur et comprenant un premier collecteur d'entrée par lequel le liquide caloporteur est admis dans le premier circuit et un premier collecteur de sortie par lequel le liquide caloporteur sort du premier circuit, le premier circuit comprenant une pluralité de chambres fluidiquement reliées au premier collecteur d’entrée et au premier collecteur de sortie et réparties en au moins un premier groupe de chambres et un deuxième groupe de chambres,
  • un deuxième circuit destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et comprenant un deuxième collecteur d'entrée par lequel le fluide réfrigérant est admis dans l'échangeur thermique et un deuxième collecteur de sortie par lequel le fluide réfrigérant sort de l'échangeur thermique, le deuxième circuit comprenant au moins deux passes successives,
l’échangeur thermique étant configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le liquide caloporteur circulant dans au moins un des groupes de chambres et au moins une des passes du deuxième circuit,
caractérisé en ce que l'échangeur thermique comprend au moins un organe de différentiation du débit de liquide caloporteur circulant dans le premier groupe de chambres par rapport au débit de liquide caloporteur circulant dans le deuxième groupe de chambres du premier circuit.
La présence de l'organe de différentiation précité a pour conséquence des débits différents du liquide caloporteur différents entre les groupes de chambres concernés. Il s'ensuit une différentiation de la durée de l'échange thermique réalisé entre le liquide caloporteur circulant dans ces groupes de chambres et le fluide réfrigérant circulant dans les passes correspondantes du deuxième circuit. L'invention atteint ainsi le but qu'elle s'était fixé, en permettant, notamment, d'augmenter une durée de l'échange thermique entre le liquide caloporteur circulant dans un groupe de chambres dans lequel le débit de ce liquide caloporteur est plus faible et le fluide réfrigérant circulant dans une passe du deuxième circuit au contact de ce groupe de chambres.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, chaque chambre est délimitée par au moins deux plaques, chaque plaque comprenant une paroi de fond entourée par un bord relevé, la paroi de fond étant pourvue d'au moins une ouverture qui délimite au moins en partie le premier collecteur d'entrée, les deux plaques étant disposées l'une dans l'autre. Avantageusement, les parois de fond des plaques délimitant les chambres du premier circuit présentent une forme générale sensiblement plane.
L'échangeur thermique selon l'invention est donc constitué d'un empilement de plaques telles que précédemment décrites selon une direction d’empilement sensiblement perpendiculaire à une direction générale principale d'extension de la paroi de fond de chacune de ces plaques. Il s'ensuit que le premier collecteur d'entrée précédemment évoqué est formé de l'empilement des ouvertures précitées, percées dans les parois de fond des plaques délimitant les chambres du premier circuit.
Le premier collecteur d'entrée du liquide caloporteur dans le premier circuit de l'échangeur selon l'invention se présente donc sensiblement sous la forme d'un conduit qui s'étend au travers de l'échangeur thermique selon l'invention. Selon un mode de réalisation privilégié, mais non exclusif, les ouvertures ménagées dans les parois de fond des plaques constituant l'échangeur thermique selon l'invention sont agencées de telle manière que le premier collecteur d'entrée précité s'étend sensiblement perpendiculairement aux parois de fond des plaques qui délimitent les chambres du premier circuit et, donc, sensiblement parallèlement à la direction d'empilement des plaques précitées.
Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, le premier collecteur d'entrée comprend un premier conduit alimentant le premier groupe de chambres et un deuxième conduit alimentant le deuxième groupe de chambres, l'organe de différentiation comprenant une deuxième section de passage du deuxième conduit inférieure à une première section de passage du premier conduit. On entend ici par section de passage, une surface d'une section du conduit considéré, mesurée selon un plan sensiblement perpendiculaire à la direction principale d'extension de celui-ci. Il résulte donc de ce qui précède que le débit de liquide caloporteur circulant dans le deuxième conduit du premier collecteur d'entrée est inférieur au débit de liquide caloporteur circulant dans le premier conduit du premier collecteur d'entrée.
Avantageusement, selon un tel exemple de réalisation, un rapport entre la deuxième section de passage du deuxième conduit et la première section de passage du premier conduit est compris entre 0.4 et 0.8.
Plus précisément, selon un premier mode de mise en œuvre de ce premier exemple de réalisation de l'invention, les parois de fond des au moins deux plaques comprennent chacune au moins une première ouverture et une deuxième ouverture, respectivement constitutives du premier conduit et du deuxième conduit du premier collecteur d’entrée.
Selon un exemple de réalisation de l’invention, la deuxième section de passage est définie par au moins une des deuxièmes ouvertures ménagées dans la plaque.
Complémentairement, la première section de passage et la deuxième section de passage, précédemment évoquées, sont respectivement définies par les dimensions d'au moins une des ouvertures ménagées dans la ou les plaques précitées. Par exemple, la première section de passage est définie par la première ouverture précédemment évoquée, et la deuxième section de passage est définie par la deuxième ouverture précédemment définie.
Selon l’invention, l’organe de différentiation est formé par au moins une deuxième ouverture constitutive du deuxième conduit.
De manière alternative, l’organe de différentiation comprend l’ensemble des deuxièmes ouvertures du deuxième conduit.
L'organe de différentiation du débit de liquide caloporteur, précédemment défini, se matérialise donc ici par la différence de section de passage entre la première ouverture et de la deuxième ouverture. En d'autres termes encore, l’organe de différentiation correspondant à la deuxième section de passage d’au moins une des deuxièmes ouvertures, inférieure à la première section de passage d’une des premières ouvertures.
Il faut donc comprendre ici que, dans cet exemple de réalisation de l'échangeur thermique selon l'invention, la différentiation du débit de liquide caloporteur entre le premier conduit et le deuxième conduit du premier collecteur d'entrée résulte de la géométrie des plaques formant le premier circuit et des dimensions des ouvertures agencées dans les parois de fond de ces plaques.
Selon un exemple, toutes les deuxièmes ouvertures définissant le deuxième conduit du premier collecteur d'entrée peuvent présenter la même section de passage, sensiblement égale à la deuxième section de passage précédemment évoquée. L'organe de différentiation du débit de liquide caloporteur est alors défini par l'ensemble des deuxièmes ouvertures qui définissent le deuxième conduit. En variante, une seule des deuxièmes ouvertures participant à définir le deuxième conduit présente une section de passage sensiblement égale à la deuxième section de passage précédemment évoquée.
Selon un autre exemple de réalisation, l'échangeur thermique comprend au moins un bloc d'alimentation en liquide caloporteur, le bloc d'alimentation étant relié fluidiquement au premier collecteur d'entrée qui comprend un premier conduit alimentant le premier groupe de chambres et un deuxième conduit alimentant le deuxième groupe de chambres. Le premier conduit et le deuxième conduit forment donc ensemble le premier collecteur d'entrée précédemment défini. Avantageusement, selon un tel exemple, les sections de passage du premier conduit et du deuxième conduit sont sensiblement égales.
Selon cet exemple de réalisation, l'invention prévoit que le bloc d'alimentation comprend un premier canal alimentant le premier conduit et un deuxième canal alimentant le deuxième conduit du premier collecteur d'entrée, l'organe de différentiation comprenant une deuxième section de passage du deuxième canal, inférieure à une première section de passage du premier canal. Avantageusement, un rapport entre la deuxième section de passage du deuxième canal et la première section de passage du premier canal est compris entre 0.4 et 0.8.
Selon un autre exemple de réalisation, le premier circuit de liquide caloporteur comprend un troisième groupe de chambres fluidiquement reliées au premier conduit du premier collecteur d'entrée et au premier collecteur de sortie, de manière successive au premier groupe de chambres, l'organe de différentiation du débit de liquide caloporteur comprenant au moins une troisième section de passage du premier conduit disposée entre le premier groupe de chambres et le troisième groupe de chambres, la troisième section de passage étant inférieure à la première section de passage du premier conduit. Avantageusement, un rapport entre la troisième section de passage du premier conduit et la première section de passage du premier conduit est sensiblement compris entre 0.4 et 0.8.
En d'autres termes, selon cet exemple, la section de passage du premier conduit selon l'invention est réduite dans le troisième groupe de chambres du premier circuit. Ceci permet d'augmenter encore le temps de séjour du liquide caloporteur dans le troisième groupe de chambres du premier circuit, et, donc, la durée et l'efficacité de l'échange thermique entre le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième circuit et le liquide caloporteur circulant dans le troisième groupe de chambres.
Selon un exemple avantageux, au moins une des premières ouvertures constitutives du premier conduit présente la troisième section de passage.
L'invention permet ainsi, par des moyens simples tels que la réalisation d'ouvertures de dimensions différentes dans des plaques délimitant les chambres du premier circuit d'un échangeur thermique tel qu'il vient d'être décrit, de réaliser une modification du débit de liquide caloporteur au sein d'un tel échangeur, pour un temps de séjour augmenté au contact du fluide réfrigérant et, donc, pour une meilleure efficacité de l'échange thermique. L'invention atteint ainsi le but qu'elle s'était fixé.
Selon un deuxième aspect, l'invention s'étend également à un système de traitement thermique pour un véhicule automobile comprenant au moins un échangeur thermique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes. Avantageusement, dans un tel système de traitement thermique, le liquide caloporteur est de l'eau glycolée.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
est une vue schématique générale en perspective d'un exemple de réalisation d'un système de traitement thermique selon l'invention ;
est une vue schématique en coupe selon un plan vertical et transversal de l’échangeur thermique de la montrant un premier exemple de réalisation de l'invention ;
est une vue schématique en coupe selon un plan vertical et transversal de l’échangeur thermique de la selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention ;
est une vue schématique en coupe selon un plan vertical et transversal de l’échangeur thermique de la selon un troisième exemple de réalisation de l’invention.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que quelques exemples de réalisation de l’invention.
La illustre schématiquement en perspective un système de traitement thermique 500 selon l'invention.
Un tel système de traitement thermique 500 comprend notamment un échangeur thermique 100 configuré pour être le siège d'un échange thermique entre un liquide caloporteur et un fluide réfrigérant circulant tous deux en son sein. Selon un exemple de réalisation, le liquide caloporteur est une eau glycolée. Le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant ne sont pas représentés sur les figures.
Avantageusement, l'échangeur thermique 100 comprend un premier circuit 110 dans lequel est acheminé le liquide caloporteur et un deuxième circuit 120 dans lequel est acheminé le fluide réfrigérant, le premier circuit 110 et le deuxième circuit 120 étant, au sein de l'échangeur thermique 100, au contact l'un de l'autre de telle manière qu'un échange thermique entre liquide caloporteur et fluide réfrigérant peut se produire.
Le premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100 s'étend entre un premier collecteur d'entrée 1 par lequel le liquide caloporteur est admis dans le premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100 et un premier collecteur de sortie 2 par lequel le liquide caloporteur sort du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100.
Le deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100 comprend un deuxième collecteur d'entrée 3 par lequel le fluide réfrigérant est admis dans le deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100 et un deuxième collecteur de sortie 4 par lequel le fluide réfrigérant sort du deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100.
Selon l'exemple plus particulièrement illustré par la , l'échangeur thermique 100 comprend un bloc d'alimentation 5 par lequel le liquide caloporteur entre dans le premier collecteur d'entrée 1, précédemment défini. Le bloc d'alimentation 5 est donc fluidiquement relié au premier collecteur d'entrée 1. Selon cet exemple, l'échangeur thermique 100 comprend également un bloc de sortie 50, fluidiquement relié au premier collecteur de sortie 2, et par lequel le liquide caloporteur sort de l'échangeur thermique 100.
Le fluide réfrigérant, admis dans l'échangeur thermique 100 sous forme essentiellement gazeuse, est, lors de son passage au travers de l'échangeur thermique 100, progressivement condensé par échange de chaleur avec le liquide caloporteur, jusqu'à sortir de l'échangeur thermique 100 sous forme essentiellement liquide. Selon une configuration particulièrement avantageuse, le fluide réfrigérant sous forme liquide est reçu et stocké dans une bouteille de condensation 200 agencée au voisinage de l'échangeur thermique 100. Avantageusement, et pour augmenter l'efficacité de l'échange thermique entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant, ce dernier effectue plusieurs passages dans le deuxième circuit 120, successivement au contact de différentes régions du premier circuit 110. Les différentes régions, distinctes, du deuxième circuit 120, dans lesquelles circule successivement le fluide réfrigérant, seront, dans ce qui suit, désignées sous le terme de "passes" du deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100.
La illustre schématiquement en coupe suivant un plan A vertical et transversal visible à la , un échangeur thermique 100 selon un premier exemple de réalisation de l'invention.
On retrouve sur la le premier collecteur d'entrée 1, précédemment défini, configuré pour l'admission du liquide caloporteur dans le premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100. On retrouve également, sur cette , le bloc d'alimentation 5 tel que précédemment défini, configuré pour permettre l'entrée du liquide caloporteur dans le premier circuit 110.
En référence à la , l'échangeur thermique 100 est formé d'un empilement de N plaques 6a, … 6i, 6j, … 6n, selon une direction d'empilement E arbitrairement désignée dans ce qui suit comme direction verticale V de l'échangeur thermique 100 et représentée par l'axe V sur la . Il est à noter que la direction verticale V de l'échangeur thermique 100 est quelconque au regard d'une direction verticale d'un véhicule automobile dans lequel est placé un système de traitement thermique tel que précédemment décrit et comprenant l’échangeur thermique 100.
Comme le montre la , chaque plaque 6a, …, 6i, 6j, … 6n, de l'échangeur thermique 100 est formée d'une paroi de fond 60a, …, 60i, 60j, … 60n dont la forme générale est sensiblement plane, entourée d'un bord relevé 61a, … 61i, 61j, … 61n, dont les dimensions, mesurées perpendiculairement au plan principal d'extension de la paroi de fond 60a, …, 60i, 60j, …, 60n, sont faibles par rapport aux dimensions de cette dernière. Seules deux plaques 6i, 6j, leurs parois de fond 60i, 60j, et leurs bords relevés 61i, 61j, sont repérés sur la . Selon l'exemple illustré par la , les parois de fond 60a, …, 60i, 60j, … 60n, sont sensiblement perpendiculaires à la direction verticale V de l'échangeur thermique 100, précédemment définie, et sensiblement parallèles à un plan P défini par une direction longitudinale L et une direction transversale T, respectivement arbitrairement désignées comme direction longitudinale et comme direction transversale de l'échangeur thermique 100.
Dans l'échangeur thermique 100 selon l'invention, les plaques 6a, …, 6i, 6j, … 6n, délimitent deux à deux des chambres 7a, … 7i, 7j, …, 7n, du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100, c'est-à-dire des chambres configurées pour acheminer le liquide caloporteur au sein de l'échangeur thermique 100. Seule une chambre 7i, délimitée par les plaques 6i, 6j, est représentée sur la . Les espaces définis entre les chambres 7a, …, 7i, 7j, ..., 7n, forment ensemble en partie le deuxième circuit de l'échangeur thermique 100, dans lequel circule le fluide réfrigérant, au contact des chambres 7a, … 7i, 7j, …, 7n du premier circuit 110. Il faut comprendre ici que les parois de fond 60a, …, 60i, 60j, …, 60n, de forme générale sensiblement plane, présentent des reliefs permettant de définir entre elles, lorsque les plaques correspondantes 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, sont empilées selon la direction verticale V précédemment évoquée, différents volumes correspondant respectivement au moins en partie au deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100 ou à des chambres 7a, …, 7i, 7j, …, 7n, du premier circuit 110.
Avantageusement, chaque paroi de fond 60a, ..., 60i, 60j, …, 60n, comporte au moins une ouverture 62a, …, 62i, 62j, …, 62n, qui délimite au moins en partie le premier collecteur d'entrée 1. Le premier collecteur d'entrée 1 du premier circuit 110 s'étend ainsi sensiblement sur la totalité de la dimension de l'échangeur thermique 100 selon la direction verticale V de ce dernier, précédemment définie, et il est formé de l'empilement des ouvertures 62a, …, 62i, 62j, … 62n précitées.
Avantageusement, les chambres 7a, …, 7i, 7j, …, 7n, du premier circuit 110 sont organisées en groupes de chambres indépendants les uns des autres, dans lesquels le liquide caloporteur circule successivement. Par exemple, les chambres 7a, …, 7i, 7j, …, 7n, du premier circuit 110 sont organisées en un premier groupe de chambres 75 et en un deuxième groupe de chambres 76, chaque groupe de chambres 75, 76, étant, au sein de l'échangeur thermique 100, au contact avec une passe, telle que précédemment définie, du deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100. Dit autrement, le premier groupe de chambres 75 est au contact d’une première passe, non représentée, du deuxième circuit 120, et le deuxième groupe de chambres 76 est au contact d’une deuxième passe, non représentée, du deuxième circuit 120 et distincte de la première passe. Le premier groupe de chambres 75 et le deuxième groupe de chambres 76 sont schématiquement évoqués sur la .
Selon le premier exemple de réalisation de l'invention illustré par la , le collecteur d'entrée 1 comporte un premier conduit 10 et un deuxième conduit 11.
Comme le montre la , le premier conduit 10 s'étend sensiblement sur la totalité de la dimension de l'échangeur thermique 100 selon la direction verticale V de ce dernier, précédemment définie. Selon l’invention, le deuxième conduit 11 s’étend sensiblement sur une moitié de la dimension de l’échangeur de thermique 100 selon la direction verticale V de ce dernier. Par ailleurs, comme le montre la , le premier conduit 10 est formé de l'empilement, selon la direction verticale V de l'échangeur thermique 100, de premières ouvertures 63a, …, 63i, 63j, …, 63n, agencées dans les plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, de l'échangeur thermique 100, et le deuxième conduit 11 est formé de l'empilement, selon la direction verticale V de l'échangeur thermique 100, de deuxièmes ouvertures 64a, …, 64i, 64j, …, 64n, agencées dans les plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, de l'échangeur thermique 100.
En d'autres termes, selon l'exemple illustré par la , la paroi de fond 60a, …, 60i, 60j, …, 60n, de chaque plaque 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, formant l'échangeur thermique 100, est percée d'au moins une première ouverture 63a, …, 63i, 63j, …, 63n et d'au moins une deuxième ouverture 64a, …, 64i, 64j, …, 64n, qui définissent ensemble respectivement le premier conduit 10 et le deuxième conduit 11 du premier collecteur d'entrée 1.
Selon l'invention, le premier conduit 10 du premier collecteur d'entrée 1 est configuré pour alimenter en liquide caloporteur le premier groupe de chambres 75 tel que précédemment défini, et le deuxième conduit 11 du premier collecteur d'entrée 1 est configuré pour alimenter en liquide caloporteur le deuxième groupe de chambres 76 tel que précédemment défini.
Par ailleurs, l'invention prévoit qu'une première section de passage 150 du premier conduit 10 est supérieure à une deuxième section de passage 160 du deuxième conduit 11, la section de passage étant ici définie selon un plan sensiblement perpendiculaire à la direction principale d'extension du conduit considéré. Plus précisément, l'invention prévoit qu'un rapport entre la deuxième section de passage 160 et la première section de passage 150 est compris entre 0.4 et 0.8.
Il est à noter que, selon le premier exemple de réalisation de l'invention plus particulièrement illustré par la , le bloc d'alimentation 5 comprend, d'une part, un premier canal 50 fluidiquement relié au premier conduit 10 du premier collecteur d'entrée 1, et, d'autre part, un deuxième canal 51 fluidiquement relié au deuxième conduit 11 du premier collecteur d'entrée 1.
Selon l'exemple plus particulièrement illustré par la , le premier conduit 10 et le deuxième conduit 11 présentent chacun une forme sensiblement cylindrique, dont l'axe d’allongement est sensiblement parallèle à la direction verticale V, précédemment définie, de l'échangeur thermique 100. Selon un tel exemple, les sections de passage 150, 160, peuvent être représentées par les diamètres respectivement du premier conduit 10 et du deuxième conduit 11, mesurés perpendiculairement à la direction verticale V de l'échangeur thermique 100. Plus généralement, les sections de passage 150, 160, sont à entendre comme les surfaces d’une projection, respectivement, du premier conduit 10 et du deuxième conduit 11, sur un plan perpendiculaire à la direction verticale V de l'échangeur thermique 100.
On comprend de ce qui précède que la première section de passage 150 est définie par au moins une des premières ouvertures 63a, …, 63i, 63j, …, 63n du premier conduit 10 et que la deuxième section de passage 160 est définie par au moins une des deuxièmes ouvertures 64a, …, 64i, 64j, …, 64n ménagées dans la plaque 6a, …, 6i, 6j, …, 6n.
Il résulte de ce qui précède que, dans le système thermique 500 selon l'invention tel qu'illustré par la , le débit de liquide caloporteur qui circule dans le deuxième conduit 11 est inférieur au débit de liquide caloporteur qui circule dans le premier conduit 10. La deuxième section de passage 160, précédemment définie, inférieure à la première section de passage 150 forme donc un organe de différentiation 155 du débit de liquide caloporteur au sein de l'échangeur thermique 100.
Dit autrement, l’organe de différentiation 155 du débit du liquide caloporteur est formé ici par au moins une des deuxièmes ouvertures 64a, …, 64i, 64j, …, 64n, participant à définir le deuxième conduit 11 du premier collecteur d’entrée 11, qui comprend la deuxième section de passage 160 inférieure à la première section de passage 150 du premier conduit 10 du premier collecteur d’entrée 1.
On comprend de ce qui précède, que l’organe de différentiation 155 est formé par une des deuxièmes ouvertures 64a, …, 64i, 64j, …, 64n du deuxième conduit 11. De manière alternative, l’organe de différentiation peut être défini par l’ensemble des deuxièmes ouvertures 64a, …, 64i, 64j, …, 64n du deuxième conduit 11.
Il résulte de la présence de cet organe de différentiation 155 que le temps de résidence du liquide caloporteur dans le deuxième groupe de chambres 76, alimenté en liquide caloporteur par le deuxième conduit 11, est supérieur au temps de résidence du liquide caloporteur dans le premier groupe de chambres 75, alimenté en liquide caloporteur par le premier conduit 10. La durée de l'échange thermique entre le liquide caloporteur circulant dans le deuxième groupe de chambres 76 et le fluide réfrigérant est donc supérieure à la durée de l'échange thermique entre le liquide caloporteur circulant dans le premier groupe de chambres 75 et le fluide réfrigérant. Il s'ensuit une efficacité accrue de l'échange thermique se produisant entre le liquide caloporteur circulant dans le deuxième groupe de chambres 76 et le fluide réfrigérant circulant dans la passe, telle que précédemment définie, qui se trouve au contact du deuxième groupe de chambres 76 dans l'échangeur thermique 100.
La illustre schématiquement en coupe suivant le plan A vertical et transversal visible à la , un deuxième exemple de réalisation d'un échangeur thermique 100 selon l'invention.
On retrouve sur cette figure l'échangeur thermique 100, le premier collecteur d'entrée 1, ainsi que le premier conduit 10 et le deuxième conduit 11 du premier collecteur d'entrée 1. On retrouve également sur cette , deux plaques 6i, 6j, de l'échangeur thermique 100, ainsi qu'une chambre 7i du premier circuit 110 de l'échangeur 100 délimitée par les plaques 6i, 6j, précitées. Comme selon l'exemple illustré par la , la deuxième section de passage 160 du deuxième conduit 11 est inférieure à la première section de passage 150 du premier conduit 10. De même, de manière identique à l'exemple illustré par la , l'échangeur thermique 100 comprend le bloc d'alimentation 5 qui comporte le premier canal 50 fluidiquement relié au premier conduit 10 du premier collecteur d'entrée 1 et le deuxième canal 51 fluidiquement relié au deuxième conduit 11 du premier collecteur d'entrée 1.
Selon la variante illustrée par la , une au moins des premières ouvertures 63i', 63j', qui participent à définir, dans les plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, le premier conduit 10, présente une troisième section de passage 170 inférieure à la première section de passage 150 du premier conduit 10.
En d'autres termes, selon cette variante, le premier conduit 10 du premier collecteur d'entrée 1 comporte une première portion 10a dont une section de passage est sensiblement égale à la première section de passage 150 précédemment évoquée, et une deuxième portion 10b dont une section de passage est inférieure à la première section de passage 150 précitée et sensiblement égale, aux tolérances de fabrication près, à la troisième section de passage 170 précédemment évoquée. Selon l'invention, un rapport entre la troisième section de passage 170 et la première section de passage 150 est compris entre 0.4 et 0.8.
Selon différents modes de mise en œuvre de l'invention, une seule ou plusieurs des plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n formant la deuxième portion 10b du premier conduit 10 présente une première ouverture 63i', 63j', dont la section de passage est sensiblement égale à la troisième section de passage 170 précédemment évoquée. Dit autrement, selon différents modes de mise en œuvre de l'invention, une seule des premières ouvertures 63i', 63j', agencées dans les plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, formant la deuxième portion 10b du premier conduit 10 présente une section de passage égale à la troisième section de passage 170, ou plusieurs, voire toutes les premières ouvertures 63i', 63j', agencées dans les plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, formant la deuxième portion 10b du premier conduit 10 présentent une section de passage égale à la troisième section de passage 170.
Avantageusement, les chambres 7i, …, 7n, délimitées par les plaques 6i, …, 6n, dans lesquelles sont agencées la ou les premières ouvertures 63i', 63j', qui présentent la troisième section de passage 170, forment ensemble un troisième groupe de chambres 77 du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100, qui se trouve au contact, dans l'échangeur thermique 100, avec une troisième passe du deuxième circuit 120 de cet échangeur thermique. On comprend alors que le premier circuit 110 comprend le troisième groupe de chambres 77 qui est fluidiquement relié au premier conduit 10 du premier collecteur d’entrée 1, de manière successive au premier groupe de chambres 75, et que la troisième section de passage 170 du premier conduit 10, disposée entre le premier groupe de chambres 75 et le troisième groupe de chambres 77, forme une partie de l’organe de différentiation 155 précédemment défini.
Il résulte alors de ce qui précède que, au sein du système thermique, le débit de liquide caloporteur circulant dans le deuxième groupe de chambres 76, ainsi que le débit de liquide caloporteur circulant dans le troisième groupe de chambres 77, sont réduits par rapport au débit de liquide caloporteur circulant dans le premier groupe de chambres 75.
Selon un exemple, l'invention peut prévoir, d'une part, que le premier groupe de chambres 75 du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100 est au contact d'une première passe du deuxième circuit 120, dans laquelle le fluide réfrigérant circule sous forme essentiellement gazeuse, d'autre part, que le deuxième groupe de chambres 76 du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100 est au contact d'une deuxième passe du deuxième circuit 120, dans laquelle le fluide réfrigérant passe à l’état liquide, et que le troisième groupe de chambres 77 du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100 est au contact d'une troisième passe du deuxième circuit 120, dans laquelle le fluide réfrigérant circule sous forme liquide et est sous-refroidit par le liquide caloporteur, la température du fluide réfrigérant à l’état liquide étant abaissée en deçà de sa température de saturation.
La illustre schématiquement en coupe suivant le plan A vertical et transversal visible à la , un troisième exemple de réalisation de l'invention. Cette figure illustre plus particulièrement le bloc d'alimentation 5, précédemment défini, de l’échangeur thermique 100 selon l'invention, ainsi que le premier canal 50 et le deuxième canal 51, précédemment décrits, de ce bloc d'alimentation 5.
Selon l'exemple de réalisation plus particulièrement illustré par la , l'invention prévoit que l'organe de différentiation 155, précédemment défini, est ménagé sur le premier canal 50, fluidiquement relié au premier conduit 10 du premier collecteur d'entrée 1, et par le deuxième canal 51 du bloc d'alimentation 5, fluidiquement relié au deuxième conduit 11 du premier collecteur d'entrée 1.
Plus précisément, l'invention prévoit, selon cet exemple, que, le premier canal 50 du bloc d’alimentation 5 présente une première section de passage 500, et que le deuxième canal 51 présente une deuxième section de passage 510, la première section de passage 500 du premier canal 50 étant supérieure à la deuxième section de passage 500 du deuxième canal 510. Un rapport entre la deuxième section de passage 500 du deuxième canal 51 et la première section de passage 500 du premier canal 50 étant compris entre 0,4 et 0,8.
On comprend ici que l’'organe de différentiation 155 est formé par la deuxième section de passage 160 du deuxième canal 51 inférieure à la première section de passage 500 du premier canal 50. L’organe de différentiation est donc bien ici porté par le bloc d'alimentation 5, et non agencé, comme dans les exemples précédents, au sein même des ouvertures 62a, …, 62i, 62j, … 62n des plaques 6a, …, 6i, 6j, … 6n.
Un tel agencement présente un avantage en termes de coût, dans la mesure où il permet de cumuler les avantages de l'invention avec une standardisation de l'ensemble des plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, qui forment l'échangeur thermique 100. En effet, il n'est alors plus nécessaire de différencier la fabrication de différents ensembles de plaques présentant différentes ouvertures délimitant les différents conduits du premier collecteur d'entrée 1, la différentiation de débit entre les conduits précités étant réalisée en amont de la zone d'échange thermique, lors de l'entrée du liquide caloporteur dans le collecteur d'entrée 1, constitué des conduits 10, 11, précédemment décrits. Un tel agencement réduit, en outre, les risques d'erreur d'assemblage lors de l'empilement de différents ensembles de plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, présentant des ouvertures 63a, …, 63i, 63j, …, 63n, 64a, …, 64i, 64j, …, 64n, dont les caractéristiques géométriques diffèrent selon qu'elles sont destinées à délimiter le premier conduit 10 ou le deuxième conduit 11, précédemment évoqués, du premier circuit 110.
Quelle que soit la variante considérée, l'invention permet, par des moyens simples, de différencier le débit de liquide caloporteur entre différentes régions du premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100, afin de différencier la durée de l'échange thermique réalisé entre ce liquide caloporteur et le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième circuit 120 de l'échangeur thermique 100, et, ainsi, d'augmenter l'efficacité de cet échange dans des régions prédéfinies de l'échangeur thermique 100.
Il est à noter que cette différentiation de débit du liquide caloporteur au sein de l'échangeur thermique 100 d'un système thermique 500 tel que celui illustré par la résulte uniquement de la géométrie des plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, qui constituent l'échangeur thermique 100, et, notamment, des dimensions des ouvertures qui, percées dans ces plaques, délimitent, dans ces dernières, le premier collecteur d'entrée 1 par lequel le liquide caloporteur est admis dans le premier circuit 110 de l'échangeur thermique 100.
Selon un mode de fabrication dans lequel les plaques 6a, …, 6i, 6j, …, 6n, sont, par exemple, réalisées par emboutissage d'une tôle mince, la mise en œuvre de l'invention s'avère donc d'une grande simplicité et d'un très faible coût, dans la mesure où elle ne nécessite qu'une modification des dimensions d'une ou plusieurs des ouvertures agencées dans ces plaques pour délimiter le premier collecteur d'entrée 1.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.

Claims (10)

  1. Echangeur thermique (100) pour véhicule automobile, comprenant :
    • un premier circuit (110) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur et comprenant un premier collecteur d'entrée (1) par lequel le liquide caloporteur est admis dans le premier circuit (110) et un premier collecteur de sortie (2) par lequel le liquide caloporteur sort du premier circuit (110), le premier circuit (110) comprenant une pluralité de chambres (7a, …, 7i, 7j, …, 7n) fluidiquement reliées au premier collecteur d’entrée (1) et au premier collecteur de sortie (2) et réparties en au moins un premier groupe de chambres (75) et un deuxième groupe de chambres (76),
    • un deuxième circuit (120) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et comprenant un deuxième collecteur d'entrée (3) par lequel le fluide réfrigérant est admis dans l'échangeur thermique (100) et un deuxième collecteur de sortie (4) par lequel le fluide réfrigérant sort de l'échangeur thermique (100), le deuxième circuit (120) comprenant au moins deux passes successives,
    l’échangeur thermique (100) étant configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le liquide caloporteur circulant dans au moins un des groupes de chambres (75, 76) et au moins une des passes du deuxième circuit (120),
    caractérisé en ce que l'échangeur thermique (100) comprend au moins un organe de différentiation (155) du débit de liquide caloporteur circulant dans le premier groupe de chambres (75) par rapport au débit de liquide caloporteur circulant dans le deuxième groupe de chambres (76) du premier circuit (110).
  2. Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel chaque chambre (7a, …, 7i, 7j, …, 7n) est délimitée par au moins deux plaques (6a, …, 6i, 6j, … 6n), chaque plaque (6a, …, 6i, 6j, … 6n) comprenant une paroi de fond (60a, …, 60i, 60j, … 60n) entourée par un bord relevé (61a, …, 61i, 61j, … 61n), la paroi de fond (60a, …, 60i, 60j, … 60n) étant pourvue d’au moins une ouverture (62a, …, 62i, 62j, … 62n) qui délimite au moins en partie le premier collecteur d’entrée (1), les deux plaques (6a, …, 6i, 6j, … 6n) étant disposées l’une dans l’autre.
  3. Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier collecteur d’entrée (1) comprend un premier conduit (10) alimentant le premier groupe de chambres (75) et un deuxième conduit (11) alimentant le deuxième groupe de chambres (76), l’organe de différentiation (155) comprenant une deuxième section de passage (160) du deuxième conduit (11) inférieure à une première section de passage (150) du premier conduit (10).
  4. Echangeur thermique (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un rapport entre la deuxième section de passage (160) du deuxième conduit (11) et la première section de passage (150) du premier conduit (10) est compris entre 0.4 et 0.8.
  5. Echangeur thermique (100) selon les revendications 2 et 3, dans lequel les parois de fond (60a, …, 60i, 60j, … 60n) des au moins deux plaques (6a, …, 6i, 6j, … 6n) comprennent chacune au moins une première ouverture (63a, …, 63i, 63j, … 63n) et une deuxième ouverture (64a, …, 64i, 64j, … 64n), respectivement constitutives du premier conduit (10) et du deuxième conduit (11) du premier collecteur d’entrée (1).
  6. Echangeur thermique (100) selon la revendication 5, dans lequel l’organe de différentiation (155) est formé par au moins une deuxième ouverture (64a, …, 64i, 64j, … 64n) constitutive du deuxième conduit (11).
  7. Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel l’organe de différentiation (155) comprend l’ensemble des deuxièmes ouvertures (64a, …, 64i, 64j, … 64n) du deuxième conduit (11).
  8. Echangeur thermique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant au moins un bloc d’alimentation (5) en liquide caloporteur, le bloc d’alimentation (5) étant relié fluidiquement au premier collecteur d’entrée (1) qui comprend un premier conduit (10) alimentant le premier groupe de chambres (75) et un deuxième conduit (11) alimentant le deuxième groupe de chambres (76).
  9. Echangeur thermique (100) selon l’une quelconques des revendications 3 à 6, dans lequel le premier circuit (110) de liquide caloporteur comprend un troisième groupe de chambres (77) fluidiquement reliées au premier conduit (10) du premier collecteur d’entrée (1) et au premier collecteur de sortie (2), de manière successive au premier groupe de chambres (75), l’organe de différentiation (155) du débit de liquide caloporteur comprenant au moins une troisième section de passage (170) du premier conduit (10) disposée entre le premier groupe de chambres (75) et le troisième groupe de chambres (77), la troisième section de passage étant inférieure à la première section de passage (150) du premier conduit (10).
  10. Système de traitement thermique (500) pour un véhicule automobile comprenant au moins un échangeur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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