FR3111977A1 - Heat exchanger comprising a section reduction member of a manifold. - Google Patents
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Abstract
Titre : Échangeur thermique comprenant un organe de réduction de section d’un collecteur. La présente invention concerne un échangeur thermique (1) pour véhicule automobile comprenant au moins un faisceau (2) d’échange de chaleur constitué d’une pluralité de plaques (3) imbriquées les unes dans les autres suivant une direction d’empilement (E), le faisceau (2) d’échange de chaleur comprenant un premier circuit (20) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur et comprenant au moins un premier collecteur d'entrée (44a) et un deuxième circuit destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant et comprenant un deuxième collecteur d'entrée, au moins un organe de réduction (48) s’étend dans le volume définit par le premier collecteur d’entrée (44a). [figure 4] Title: Heat exchanger comprising a section reduction member of a collector. The present invention relates to a heat exchanger (1) for a motor vehicle comprising at least one heat exchange bundle (2) consisting of a plurality of plates (3) nested one inside the other in a stacking direction (E ), the heat exchange bundle (2) comprising a first circuit (20) intended to be traversed by a heat transfer liquid and comprising at least a first inlet manifold (44a) and a second circuit intended to be traversed by a refrigerant fluid and comprising a second inlet manifold, at least one reduction member (48) extends in the volume defined by the first inlet manifold (44a). [figure 4]
Description
La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques, notamment destinés à équiper les systèmes de climatisation et/ou les systèmes de refroidissement de véhicules automobiles.The present invention relates to the field of heat exchangers, in particular intended to equip air conditioning systems and/or motor vehicle cooling systems.
Dans le domaine automobile, il est courant d’avoir à modifier une température d’un composant, tel qu’un moteur électrique, une batterie, un dispositif de stockage de calories et/ou de frigories ou analogues. A cet effet, le véhicule automobile est équipé d’un échangeur de chaleur qui comprend un faisceau d’échange de chaleur au sein duquel est ménagé un circuit de fluide réfrigérant, à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant, et un circuit de liquide caloporteur, à l’intérieur duquel circule un liquide caloporteur. Afin de faire circuler le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur dans le faisceau d’échange de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant et le circuit de liquide caloporteur comprennent respectivement une pluralité de chambres et une pluralité de canaux. La pluralité de chambres est alors alimentée en liquide caloporteur, au moyen d’un premier collecteur d’entrée, tandis que la pluralité de canaux est alimentée en fluide réfrigérant, au moyen d’un deuxième collecteur d’entrée.In the automotive field, it is common to have to modify the temperature of a component, such as an electric motor, a battery, a calorie and/or cold storage device or the like. To this end, the motor vehicle is equipped with a heat exchanger which comprises a heat exchange bundle within which is arranged a refrigerant circuit, within which a refrigerant fluid circulates, and a liquid circuit coolant, inside which circulates a coolant liquid. In order to circulate the refrigerant fluid and the heat transfer liquid in the heat exchange bundle, the refrigerant fluid circuit and the heat transfer liquid circuit respectively comprise a plurality of chambers and a plurality of channels. The plurality of chambers is then supplied with heat transfer liquid, by means of a first inlet manifold, while the plurality of channels is supplied with refrigerant fluid, by means of a second inlet manifold.
Afin d’effectuer les échanges thermiques entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant, chacun des canaux est agencé en alternance avec chacune des chambres, de telle sorte qu’une chambre soit encadrée de part et d’autre par un canaux.In order to carry out the heat exchanges between the heat transfer liquid and the refrigerant, each of the channels is arranged alternately with each of the chambers, so that a chamber is framed on either side by a channel.
Un problème d’un tel échangeur de chaleur réside en ce que le flux du liquide caloporteur dans la pluralité de chambres n’est pas réparti de manière homogène. En effet, il a été observé par les inventeurs que le flux de liquide caloporteur n’est pas réparti de manière identique dans chacune des chambres du faisceau d’échange de chaleur. Cet effet de la distribution du liquide caloporteur dans chacune des chambres tend à réduire les échanges thermiques avec le fluide réfrigérant, dans les chambres les moins alimentées.A problem with such a heat exchanger is that the flow of the heat transfer liquid in the plurality of chambers is not distributed evenly. Indeed, it has been observed by the inventors that the flow of coolant liquid is not distributed identically in each of the chambers of the heat exchange bundle. This effect of the distribution of the heat transfer liquid in each of the chambers tends to reduce the heat exchanges with the refrigerant fluid, in the least supplied chambers.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en partie au problème exposé ci-dessus en optimisant la répartition du flux du liquide caloporteur dans chacune des chambres du premier circuit du faisceau d’échange de chaleur.The object of the present invention is to respond at least in part to the problem set out above by optimizing the distribution of the flow of the heat transfer liquid in each of the chambers of the first circuit of the heat exchange bundle.
L’invention porte sur un échangeur thermique pour véhicule automobile comprenant au moins un faisceau d’échange de chaleur constitué d’une pluralité de plaques imbriquées les unes dans les autres suivant une direction d’empilement E, le faisceau d’échange de chaleur comprenant :The invention relates to a heat exchanger for a motor vehicle comprising at least one heat exchange bundle consisting of a plurality of plates nested one inside the other in a stacking direction E, the heat exchange bundle comprising :
- 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 l’échangeur thermique et un premier collecteur de sortie par lequel le liquide caloporteur sort de l’échangeur thermique, le premier circuit comprenant une pluralité de chambres hydrauliquement reliées au premier collecteur d’entrée et au premier collecteur de sortie,a first circuit intended to be traversed by a heat transfer liquid and comprising a first inlet manifold through which the heat transfer liquid is admitted into the heat exchanger and a first outlet manifold through which the heat transfer liquid leaves the heat exchanger, the first circuit comprising a plurality of chambers hydraulically connected to the first inlet manifold and to the first outlet manifold,
- 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 une pluralité de canaux hydrauliquement reliés au deuxième collecteur d’entrée et deuxième collecteur de sortie,a second circuit intended to be traversed by a refrigerant fluid and comprising a second inlet manifold through which the refrigerant fluid is admitted into the heat exchanger and a second outlet manifold through which the refrigerant fluid leaves the heat exchanger, the second circuit comprising a plurality of channels hydraulically connected to the second inlet manifold and second outlet manifold,
l’échangeur thermique étant configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le liquide caloporteur circulant dans la pluralité de chambres et le fluide réfrigérant circulant dans la pluralité de canaux,the heat exchanger being configured to implement a heat exchange between the heat transfer liquid circulating in the plurality of chambers and the refrigerant fluid circulating in the plurality of channels,
caractérisé en ce que l’échangeur thermique comprend au moins un organe de réduction de section du premier collecteur d’entrée le long de la direction d’empilement.characterized in that the heat exchanger comprises at least one section reduction member of the first inlet manifold along the stacking direction.
L’échangeur thermique peut être un échangeur thermique configuré pour le refroidissement d’au moins un composant d’un véhicule automobile, tel qu’un dispositif de stockage électrique et peut également équiper un système de climatisation dudit véhicule automobile. Afin de mettre en œuvre les échanges thermiques entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant, la pluralité de chambres et la pluralité de canaux sont agencées, dans le faisceau d’échange de chaleur, en alternance. Dit autrement, chacune des chambres est ménagée en alternance avec chacun des canaux suivant la direction d’empilement des plaques.The heat exchanger can be a heat exchanger configured for cooling at least one component of a motor vehicle, such as an electrical storage device and can also equip an air conditioning system of said motor vehicle. In order to implement the heat exchanges between the heat transfer liquid and the coolant, the plurality of chambers and the plurality of channels are arranged, in the heat exchange bundle, alternately. In other words, each of the chambers is arranged alternately with each of the channels in the stacking direction of the plates.
L’organe de réduction de section du premier collecteur d’entrée est ménagé de telle sorte qu’il diminue le volume définit par le premier collecteur d’entrée, et ce par exemple de manière progressive le long de la direction d’empilement des plaques. De manière plus précise, l’organe de réduction a pour but de réduire la section du premier collecteur d’entrée à mesure que l’on avance dans ledit premier collecteur d’entrée le long de la direction d’empilement des plaques, depuis l’entrée du premier collecteur d’entrée, c’est-à-dire l’arrivée du liquide caloporteur, jusqu’à une extrémité fermée du premier collecteur d’entrée, délimitée par au moins une plaque. On tire avantage d’un tel organe de réduction en ce qu’il permet d’homogénéiser le flux du liquide caloporteur dans chacune des chambres du faisceau d’échange de chaleur, en ce sens que les chambres ménagées au niveau de l’entrée du premier collecteur d’entrée nécessitent une quantité de liquide caloporteur plus important que les chambres ménagées à distance de l’entrée du premier collecteur d’entrée, afin d’être alimentées de manière similaire avec ces dernières.The section reduction member of the first inlet manifold is arranged in such a way that it decreases the volume defined by the first inlet manifold, and this for example in a progressive manner along the stacking direction of the plates . More specifically, the purpose of the reduction member is to reduce the section of the first inlet manifold as one advances in said first inlet manifold along the stacking direction of the plates, from the entry of the first inlet manifold, that is to say the arrival of the heat transfer liquid, to a closed end of the first inlet manifold, delimited by at least one plate. Advantage is taken of such a reduction member in that it makes it possible to homogenize the flow of heat transfer liquid in each of the chambers of the heat exchange bundle, in the sense that the chambers formed at the level of the inlet of the first inlet manifold require a greater quantity of heat transfer liquid than the chambers provided at a distance from the inlet of the first inlet manifold, in order to be supplied in a similar manner with the latter.
Selon un exemple de réalisation de l’invention, l’organe de réduction est une pièce conique. On tire avantage d’une telle structure de l’organe de réduction en ce que sa forme profilée permet une réduction régulière et progressive des sections qui définissent le premier collecteur d’entrée.According to an exemplary embodiment of the invention, the reduction member is a conical part. Advantage is taken of such a structure of the reduction member in that its profiled shape allows a regular and progressive reduction of the sections which define the first inlet collector.
Selon un exemple de l’invention, la pièce conique comprend une base et un sommet opposés l’un à l’autre suivant une direction d’allongement principale de l'organe de réduction et entre lesquels s’étend une paroi périphérique de la pièce conique.According to an example of the invention, the conical piece comprises a base and an apex opposite each other along a main direction of elongation of the reduction member and between which extends a peripheral wall of the piece conical.
Selon un exemple de l’invention, une direction d’allongement principale de l’organe de réduction est parallèle à la direction d’empilement de la pluralité de plaques du faisceau d’échange de chaleur.According to an example of the invention, a main direction of elongation of the reduction member is parallel to the stacking direction of the plurality of plates of the heat exchange bundle.
Selon un exemple de l’invention, chacune des plaques de la pluralité de plaques du faisceau d’échange de chaleur comprend une paroi de fond entourée d’un bord relevé et la pluralité de plaques est répartie en un corps de faisceau qui est compris entre une première plaque d’extrémité et une deuxième plaque d’extrémité opposées l’une à l’autre suivant la direction d’empilement des plaques, chacune des parois de fond des plaques du corps de faisceau comprend au moins une ouverture qui délimite au moins en partie le volume du premier collecteur d’entrée, la paroi de fond de la première plaque d’extrémité comprenant au moins une ouverture d’admission du liquide caloporteur dans le premier collecteur d’entrée et la deuxième plaque d’extrémité présentant sa paroi de fond qui s’étend au droit des ouvertures des plaques du corps de faisceau, l’organe de réduction étant solidaire de la paroi de fond de la deuxième plaque d’extrémité.According to an example of the invention, each of the plurality of plates of the heat exchange bundle comprises a bottom wall surrounded by a raised edge and the plurality of plates are distributed into a bundle body which is comprised between a first end plate and a second end plate opposed to each other along the stacking direction of the plates, each of the bottom walls of the plates of the bundle body comprises at least one opening which delimits at least in part the volume of the first inlet manifold, the bottom wall of the first end plate comprising at least one opening for inlet of the heat transfer liquid in the first inlet manifold and the second end plate presenting its wall bottom which extends in line with the openings of the plates of the bundle body, the reduction member being integral with the bottom wall of the second end plate.
On comprend d’une telle caractéristique que l’organe de réduction est disposé dans le premier collecteur d’entrée de telle sorte que son sommet soit tourné vers la première ouverture d’admission de la première plaque d’extrémité. Ainsi, lors de l’utilisation de l’échangeur de chaleur, le liquide caloporteur entrant dans le premier collecteur d’entrée par l’ouverture d’admission est tout d’abord en contact avec le sommet de l’organe de réduction, puis lèche la paroi périphérique de l’organe de réduction jusqu’à sa base, solidaire de la paroi de fond de la deuxième plaque d’extrémité.It is understood from such a characteristic that the reduction member is arranged in the first inlet manifold such that its top faces the first inlet opening of the first end plate. Thus, when using the heat exchanger, the coolant entering the first inlet manifold through the inlet opening is first in contact with the top of the reduction member, then licks the peripheral wall of the reduction member down to its base, secured to the bottom wall of the second end plate.
Selon un exemple de l’invention, le premier collecteur d’entrée s’étend sur une longueur parallèle à la direction d’empilement des plaques et l’organe de réduction s’étend sur une dimension axiale mesurée le long de sa direction d’allongement principale, la dimension axiale de l’organe de réduction étant au plus égale à la longueur du premier collecteur d’entrée. Organe de réduction de section et premier collecteur d’entrée sont ainsi alignés le long d’une même direction, l’organe de réduction étant logé à l’intérieur du premier collecteur d’entrée.According to an example of the invention, the first inlet manifold extends over a length parallel to the stacking direction of the plates and the reduction member extends over an axial dimension measured along its direction of main elongation, the axial dimension of the reduction member being at most equal to the length of the first inlet manifold. Section reduction member and first inlet manifold are thus aligned along the same direction, the reduction member being housed inside the first inlet manifold.
Selon un exemple de l’invention, la dimension axiale de la pièce conique est égale à plus ou moins 2% à la longueur du premier collecteur d’entrée, dimension axiale et longueur étant mesurées le long de la même direction.According to an example of the invention, the axial dimension of the conical part is equal to plus or minus 2% to the length of the first inlet manifold, axial dimension and length being measured along the same direction.
Selon un exemple de l’invention, la dimension axiale de la pièce conique est strictement inférieure à la longueur du premier collecteur d’entrée.According to an example of the invention, the axial dimension of the conical piece is strictly less than the length of the first inlet manifold.
On comprend des caractéristiques précédentes, que l’organe de réduction est limité au premier collecteur d’entrée dans sa direction d’allongement principale.It is understood from the preceding characteristics that the reduction member is limited to the first inlet manifold in its main direction of elongation.
Selon un exemple de l’invention, le premier collecteur d’entrée présente une section du premier collecteur d’entrée et la base de la pièce conique présente une section de la base strictement inférieure à la section du premier collecteur d’entrée. On garantit ainsi que la pièce conique peut aisément être installée dans le collecteur. On garantit aussi que le liquide caloporteur peut pénétrer dans les chambres qui sont à proximité de cette base, cette dernière n’obstruant pas la totalité du premier collecteur d’entrée.According to an example of the invention, the first inlet manifold has a section of the first inlet manifold and the base of the conical part has a section of the base strictly less than the section of the first inlet manifold. This ensures that the conical part can easily be installed in the manifold. It is also guaranteed that the heat transfer liquid can penetrate into the chambers which are close to this base, the latter not obstructing the entire first inlet manifold.
La section du premier collecteur d’entrée et la section de la base sont prises suivant une direction perpendiculaire à la direction d’empilement des plaques du faisceau d’échange de chaleur.The section of the first inlet collector and the section of the base are taken along a direction perpendicular to the stacking direction of the plates of the heat exchange bundle.
Selon un exemple de l’invention, la section de la base de la pièce conique est comprise entre 20% et 80% de la section du premier collecteur d’entrée.According to an example of the invention, the section of the base of the conical piece is between 20% and 80% of the section of the first inlet manifold.
Selon un exemple de l’invention, au moins l’une de la section du premier collecteur d’entrée ou la section de la base de la pièce conique est une section circulaire. Avantageusement, la section du premier collecteur d’entrée et la section de la base sont des sections circulaires.According to an example of the invention, at least one of the section of the first inlet manifold or the section of the base of the conical piece is a circular section. Advantageously, the section of the first inlet manifold and the section of the base are circular sections.
Selon un exemple de l’invention, la paroi périphérique de la pièce conique s’étend suivant un angle par rapport à un axe central de la pièce conique, l’angle étant compris entre 10° et 60°.According to an example of the invention, the peripheral wall of the conical part extends at an angle relative to a central axis of the conical part, the angle being between 10° and 60°.
Selon un exemple de l’invention, la pièce conique est pourvue d’au moins un organe qui fait saillie de la paroi périphérique de la pièce conique.According to an example of the invention, the conical part is provided with at least one member which protrudes from the peripheral wall of the conical part.
Selon un exemple de l’invention, l’organe qui fait saillie de la pièce conique est configuré pour changer la direction du liquide caloporteur circulant au sein du premier collecteur d’entrée.According to an example of the invention, the member which protrudes from the conical part is configured to change the direction of the heat transfer liquid circulating within the first inlet manifold.
De manière plus précise, le liquide caloporteur entre dans le premier collecteur d’entrée suivant une première direction sensiblement rectiligne et parallèle à la direction d’empilement des plaques. L’organe qui émerge de la paroi périphérique a alors pour fonction de modifier cette première direction du liquide caloporteur en une deuxième direction du liquide caloporteur sécante de la première direction.More specifically, the heat-transfer liquid enters the first inlet manifold along a first direction that is substantially rectilinear and parallel to the stacking direction of the plates. The member which emerges from the peripheral wall then has the function of modifying this first direction of the heat-transfer liquid into a second direction of the secant heat-transfer liquid from the first direction.
On comprend qu’une telle caractéristique de l’organe de réduction comprenant l’organe qui fait saillie de la pièce conique permet d’optimiser la répartition du liquide caloporteur dans chacune des chambres du faisceau d’échange de chaleur, le long de la direction d’empilement des plaques.It is understood that such a characteristic of the reduction member comprising the member which projects from the conical part makes it possible to optimize the distribution of the heat transfer liquid in each of the chambers of the heat exchange bundle, along the direction stacking plates.
Selon un exemple de l’invention, l’organe est une hélice spiralée qui s’étend sur au moins une partie de la dimension axiale de la pièce conique. On comprend alors que l’hélice spiralée modifie la première direction de circulation du liquide caloporteur en deuxième direction de circulation, sensiblement spiralée.According to an example of the invention, the member is a spiral helix which extends over at least part of the axial dimension of the conical piece. It is then understood that the spiral helix modifies the first direction of circulation of the heat transfer liquid in the second direction of circulation, substantially spiral.
Selon un exemple de l’invention, l’organe s’étend depuis la base de la pièce conique jusqu’au sommet de ladite pièce conique. On garantit ainsi une modification de la direction du flux de liquide caloporteur d’une extrémité à l’autre de la pièce conique.According to an example of the invention, the member extends from the base of the conical part to the top of said conical part. This guarantees a change in the direction of the flow of coolant from one end of the conical part to the other.
Selon un exemple de l’invention, l’organe de réduction de section du premier collecteur d’entrée le long de la direction d’empilement est en aluminium ou en alliage d’aluminium.According to an example of the invention, the section reduction member of the first inlet manifold along the stacking direction is made of aluminum or an aluminum alloy.
Selon un exemple de l’invention, l’organe de réduction de section du premier collecteur d’entrée le long de la direction d’empilement est brasé simultanément avec le faisceau d’échange de chaleur.According to an example of the invention, the section reduction member of the first inlet manifold along the stacking direction is brazed simultaneously with the heat exchange bundle.
Selon un exemple de l’invention, l’organe de réduction de section du premier collecteur d’entrée le long de la direction d’empilement est en une matière synthétique.According to an example of the invention, the section reduction member of the first inlet manifold along the stacking direction is made of a synthetic material.
L’invention porte également sur un système de gestion thermique d’au moins un habitacle d’un véhicule automobile et/ou d’un dispositif de stockage d’énergie électrique du véhicule automobile et/ou de moyens de commande d’un moteur électrique propulsant le véhicule automobile, comprenant au moins un échangeur thermique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes.The invention also relates to a system for thermal management of at least one passenger compartment of a motor vehicle and/or of an electrical energy storage device of the motor vehicle and/or of control means of an electric motor propelling the motor vehicle, comprising at least one heat exchanger according to any one of the preceding characteristics.
Selon un exemple du système de gestion thermique, le liquide caloporteur est de l'eau glycolée.According to an example of the thermal management system, the heat transfer liquid is glycol water.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will become apparent through the description which follows on the one hand, and several embodiments given by way of indication and not limiting with reference to the appended diagrammatic drawings on the other hand, on which :
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que, sur l’ensemble des figures, les éléments similaires et/ou remplissant la même fonction sont indiqués par la même numérotation.It should first be noted that if the figures expose the invention in detail for its implementation, they can of course be used to better define the invention if necessary. It should also be noted that, in all the figures, similar elements and/or fulfilling the same function are indicated by the same numbering.
Dans la description qui va suivre, une direction d’un axe longitudinal L, une direction d’un axe transversal T, et une direction d’un axe vertical V sont représentées par un trièdre (L, V, T) sur les figures. On définit un plan horizontal comme étant un plan perpendiculaire à l’axe vertical, un plan longitudinal comme étant un plan perpendiculaire à l’axe transversal, et un plan transversal comme étant un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal.In the following description, a direction of a longitudinal axis L, a direction of a transverse axis T, and a direction of a vertical axis V are represented by a trihedron (L, V, T) in the figures. We define a horizontal plane as being a plane perpendicular to the vertical axis, a longitudinal plane as being a plane perpendicular to the transverse axis, and a transverse plane as being a plane perpendicular to the longitudinal axis.
La figure 1 montre en perspective un échangeur thermique 1 selon l’invention, utilisé notamment pour refroidir notamment des cellules d’une batterie électrique. Cet échangeur thermique 1 pourrait être aussi employé pour refroidir et/ou réchauffer d’autres composants se trouvant dans un véhicule automobile.Figure 1 shows in perspective a heat exchanger 1 according to the invention, used in particular to cool in particular the cells of an electric battery. This heat exchanger 1 could also be used to cool and/or heat other components located in a motor vehicle.
L’échangeur thermique 1 met en œuvre un échange de calories entre un liquide caloporteur 7 et un fluide réfrigérant 5, le liquide caloporteur 7 étant alors refroidi par le fluide réfrigérant 5. Le liquide caloporteur 7 est de l’eau glycolée.The heat exchanger 1 implements an exchange of calories between a coolant 7 and a coolant 5, the coolant 7 then being cooled by the coolant 5. The coolant 7 is glycol water.
Le fluide réfrigérant 5 est par exemple du dioxyde de carbone ou un fluide frigorigène connu sous l’acronyme R134A ou 1234YF.The refrigerant 5 is for example carbon dioxide or a refrigerant known by the acronym R134A or 1234YF.
En référence à la figure 1, l’échangeur thermique 1 comprend un faisceau 2 d’échange de chaleur formé par un empilement de plaques 3, superposées les unes aux autres le long d’une direction d’empilement E, parallèle à l’axe vertical V. L’échangeur thermique 1, et donc le faisceau 2, comprend une première extrémité longitudinale 4 et une deuxième extrémité longitudinale 6 opposée à la première extrémité longitudinale 4 selon l’axe longitudinal L. La première extrémité longitudinale 4 et la deuxième extrémité longitudinale 6 sont opposées par rapport à un centre 8 de l’échangeur thermique 1.Referring to Figure 1, the heat exchanger 1 comprises a heat exchange bundle 2 formed by a stack of plates 3, superimposed on each other along a stacking direction E, parallel to the axis vertical V. The heat exchanger 1, and therefore the bundle 2, comprises a first longitudinal end 4 and a second longitudinal end 6 opposite the first longitudinal end 4 along the longitudinal axis L. The first longitudinal end 4 and the second end longitudinal 6 are opposite with respect to a center 8 of the heat exchanger 1.
L’échangeur thermique 1, et donc le faisceau 2, comprend une première extrémité transversale 10 et une deuxième extrémité transversale 12 opposée à la première extrémité transversale 10 selon l’axe transversal T. La première extrémité transversale 10 et la deuxième extrémité transversale 12 sont opposées par rapport au centre 8 de l’échangeur thermique 1.The heat exchanger 1, and therefore the bundle 2, comprises a first transverse end 10 and a second transverse end 12 opposite the first transverse end 10 along the transverse axis T. The first transverse end 10 and the second transverse end 12 are opposite with respect to the center 8 of the heat exchanger 1.
Le faisceau 2 comprend une première plaque d’extrémité 14 et une deuxième plaque d’extrémité 16 qui délimitent le faisceau 2 le long de l’axe d’empilement E. Entre ces deux plaques d’extrémité 14, 16 sont agencées les plaques 3 qui forme un corps de faisceau 18 et qui délimitent deux circuits de circulation distincts : un premier circuit de circulation 20 configuré pour être parcouru par le liquide caloporteur 7 et un deuxième circuit de circulation 22 configuré pour être parcouru par le fluide réfrigérant 5.The beam 2 comprises a first end plate 14 and a second end plate 16 which delimit the beam 2 along the stacking axis E. Between these two end plates 14, 16 are arranged the plates 3 which forms a beam body 18 and which delimit two separate circulation circuits: a first circulation circuit 20 configured to be traversed by the heat transfer liquid 7 and a second circulation circuit 22 configured to be traversed by the refrigerant fluid 5.
Tel que cela est visible à la figure 2, illustrant une vue en coupe suivant le plan vertical A-A visible à la figure 1, deux plaques 3 immédiatement adjacentes définissent une chambre 24 ou un canal 26, où peut circuler respectivement le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant 5. Les chambres 24 agencées pour la circulation du liquide caloporteur, alternent avec les canaux 26 agencés pour la circulation du fluide réfrigérant. Ainsi, une première plaque 3 peut être agencée pour la circulation du liquide caloporteur en collaboration avec une deuxième plaque 3 adjacente, et être agencée pour la circulation du fluide réfrigérant en collaboration avec une troisième plaque 3 adjacente. Une même plaque 3 est ainsi léchée d’un côté par le liquide caloporteur et de l’autre par le fluide réfrigérant.As seen in Figure 2, illustrating a sectional view along the vertical plane A-A visible in Figure 1, two immediately adjacent plates 3 define a chamber 24 or a channel 26, where the heat transfer liquid and the fluid can circulate respectively. refrigerant 5. The chambers 24 arranged for the circulation of the coolant fluid, alternate with the channels 26 arranged for the circulation of the refrigerant fluid. Thus, a first plate 3 can be arranged for the circulation of the heat transfer liquid in collaboration with a second adjacent plate 3, and be arranged for the circulation of the refrigerant fluid in collaboration with a third adjacent plate 3. The same plate 3 is thus licked on one side by the heat transfer liquid and on the other by the refrigerant.
L’ensemble des chambres 24 participent à former au moins en partie le premier circuit 20. L’ensemble des canaux 26 participent à former au moins en partie le deuxième circuit 22.All of the chambers 24 participate in forming at least in part the first circuit 20. All of the channels 26 participate in forming at least in part the second circuit 22.
Comme visible sur la figure 3, chaque plaque 3 présente la forme d’une baignoire, c’est-à-dire qu’elle comprend une paroi de fond 28 entourée d’un bord relevé 30. La paroi de fond 28 a une forme de rectangle aux angles arrondis. Le bord relevé 30 entourant la paroi de fond 28 s’étend de façon continue tout autour de la plaque 3.As visible in Figure 3, each plate 3 has the shape of a bathtub, that is to say it comprises a bottom wall 28 surrounded by a raised edge 30. The bottom wall 28 has a shape rectangle with rounded corners. The raised edge 30 surrounding the bottom wall 28 extends continuously all around the plate 3.
Les plaques 3 sont empilées les unes sur les autres, une face supérieure 32 d’une première plaque 3 étant en regard d’une face inférieure d’une deuxième plaque adjacente. De même, une face inférieure de la première plaque 3 est en regard d’une face supérieure d’une troisième plaque adjacente.Plates 3 are stacked on top of each other, an upper face 32 of a first plate 3 facing a lower face of an adjacent second plate. Similarly, a lower face of the first plate 3 faces an upper face of an adjacent third plate.
Les plaques 3 sont fabriquées par emboutissage, estampage ou roulage d’un feuillard d’un matériau agencé pour autoriser des échanges thermiques suffisant pour permettre à l’échangeur thermique 1 de remplir son rôle. Il peut notamment s’agir d’aluminium ou d’un alliage d’aluminium.The plates 3 are manufactured by stamping, stamping or rolling a strip of material designed to allow sufficient heat exchange to allow the heat exchanger 1 to fulfill its role. It may in particular be aluminum or an aluminum alloy.
Selon un exemple de l’invention, les plaques 3 peuvent comprendre au moins un dispositif de perturbation 36 illustré sur la figure 3 et agencé pour perturber la circulation du liquide circulant le long des plaques 3. Ceci permet d’améliorer les échanges de chaleur entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant. Le dispositif de perturbation 36 est par exemple issu de matière avec les plaques 3, c’est-à-dire qu’ils forment un seul bloc de matière avec la plaque 3 sur laquelle il est formé. Le dispositif de perturbation 36 peut être donc être issu du procédé de fabrication de la plaque 3, et est par exemple embouti en même temps que la plaque 3.According to an example of the invention, the plates 3 can comprise at least one disturbance device 36 illustrated in FIG. 3 and arranged to disturb the circulation of the liquid circulating along the plates 3. This makes it possible to improve the heat exchanges between the heat transfer liquid and the refrigerant. The disturbance device 36 is for example made from material with the plates 3, that is to say they form a single block of material with the plate 3 on which it is formed. The disturbance device 36 can therefore be derived from the manufacturing process of the plate 3, and is for example stamped at the same time as the plate 3.
Le dispositif de perturbation 36 est ménagé sur la face supérieure 32 et sur la face inférieure de la paroi de fond 28 de la plaque 3 selon l’axe vertical V et s’étend entre la première extrémité longitudinale 4 et la deuxième extrémité longitudinale 6 de la plaque 3. Dans l’exemple illustré de la figure 3, le dispositif de perturbation 36 prend la forme de chevrons, c’est-à-dire une succession de sillons profilés en V vu dans un plan perpendiculaire à l’axe vertical V, c’est-à-dire dans le plan horizontal.The disturbance device 36 is provided on the upper face 32 and on the lower face of the bottom wall 28 of the plate 3 along the vertical axis V and extends between the first longitudinal end 4 and the second longitudinal end 6 of the plate 3. In the example illustrated in Figure 3, the disturbance device 36 takes the form of chevrons, that is to say a succession of V-shaped grooves seen in a plane perpendicular to the vertical axis V , i.e. in the horizontal plane.
Chaque plaque 3 du corps de faisceau 18 comprend en outre des ouvertures 38. Dans l’exemple de l’invention, les plaques 3 du corps de faisceau 18 comporte chacune quatre ouvertures, disposées à chacun des angles de la plaque 3 et agencées dans la paroi de fond 28. Les plaques 3 comportent ainsi une première ouverture 38a, une deuxième ouverture 38b, une troisième ouverture 38c et une quatrième ouverture 38d. Les ouvertures 38 ont une forme circulaire et sont traversantes.Each plate 3 of the harness body 18 further comprises openings 38. In the example of the invention, the plates 3 of the harness body 18 each comprise four openings, arranged at each of the corners of the plate 3 and arranged in the bottom wall 28. Plates 3 thus have a first opening 38a, a second opening 38b, a third opening 38c and a fourth opening 38d. The openings 38 have a circular shape and are through.
La première plaque d’extrémité 14 comprend également au moins une première ouverture d’admission 40 du liquide caloporteur 7, visible à la figure 2, une deuxième ouverture d’admission du fluide réfrigérant, non visible, tandis que la deuxième plaque d’extrémité 16 comprend au moins une première ouverture de sortie 43 du liquide caloporteur, visible à la figure 2, et une deuxième ouverture de sortie du fluide réfrigérant.The first end plate 14 also comprises at least a first inlet opening 40 for the heat transfer liquid 7, visible in FIG. 2, a second refrigerant inlet opening, not visible, while the second end plate 16 comprises at least a first outlet opening 43 of the heat transfer liquid, visible in Figure 2, and a second outlet opening of the coolant.
L’ensemble des ouvertures 38 des plaques 3 du corps du faisceau 18, de la première plaque d’extrémité 14 et de la deuxième plaque d’extrémité 16 sont agencées pour permettre le passage du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant dans le faisceau 2 d’échange de chaleur.All of the openings 38 of the plates 3 of the body of the bundle 18, of the first end plate 14 and of the second end plate 16 are arranged to allow the passage of the heat transfer liquid and of the refrigerant fluid into the bundle 2 d heat exchange.
En référence à la figure 3, la première ouverture 38a est disposée à l’angle de la première extrémité longitudinale 4 et de la première extrémité transversale 10 de l’échangeur thermique. Lorsque les plaques 3 sont empilées et forment le faisceau 2, les premières ouvertures 38a sont alors alignées entre elles et forment un premier collecteur d’entrée 44a du liquide caloporteur dans le premier circuit 20, visible à la figure 2. Le premier collecteur d’entrée 44a est bordé par le contour des premières ouvertures 38a, la première plaque d’extrémité 14 et la deuxième plaque d’extrémité 16. Le premier collecteur d’entrée 44a présente donc une forme de cylindre droit de section circulaire. Le premier collecteur d’entrée 44a permet de répartir le liquide caloporteur dans les chambres 24 formant en partie le premier circuit 20.Referring to Figure 3, the first opening 38a is arranged at the angle of the first longitudinal end 4 and the first transverse end 10 of the heat exchanger. When the plates 3 are stacked and form the bundle 2, the first openings 38a are then aligned with each other and form a first inlet collector 44a for the coolant liquid in the first circuit 20, visible in FIG. 2. The first collector of inlet 44a is bordered by the contour of the first openings 38a, the first end plate 14 and the second end plate 16. The first inlet manifold 44a therefore has the shape of a right cylinder of circular section. The first inlet manifold 44a makes it possible to distribute the heat transfer liquid in the chambers 24 partly forming the first circuit 20.
Comme illustré à la figure 3, la deuxième ouverture 38b est disposée à l’angle de la première extrémité longitudinale 4 et de la deuxième extrémité transversale 12 de l’échangeur thermique. Lorsque les plaques 3 sont empilées et forment le faisceau 2, les deuxièmes ouvertures 38b sont alors alignées entre elles et forment le deuxième collecteur d’entrée 44b du fluide réfrigérant du deuxième circuit 22, visible à la figure 1. Le deuxième collecteur d’entrée 44b est bordé par le contour des deuxièmes ouverture 38b, la première plaque d’extrémité 14 et la deuxième plaque d’extrémité 16. Le deuxième collecteur d’entrée 44b présente donc une forme de cylindre droit de section circulaire et permet de répartir le fluide réfrigérant dans les canaux 26 formant en partie le deuxième circuit 22.As illustrated in Figure 3, the second opening 38b is arranged at the angle of the first longitudinal end 4 and the second transverse end 12 of the heat exchanger. When the plates 3 are stacked and form the bundle 2, the second openings 38b are then aligned with each other and form the second inlet manifold 44b of the refrigerant fluid of the second circuit 22, visible in FIG. 1. The second inlet manifold 44b is bordered by the outline of the second openings 38b, the first end plate 14 and the second end plate 16. The second inlet manifold 44b therefore has the shape of a right cylinder of circular section and makes it possible to distribute the fluid refrigerant in the channels 26 forming part of the second circuit 22.
En référence à la figure 3, la troisième ouverture 38c est disposée à l’angle de la deuxième extrémité longitudinale 6 et de la deuxième extrémité transversale 12 de l’échangeur thermique. Lorsque les plaques 3 sont empilées et forment le faisceau 2, les troisièmes ouvertures 38c sont alors alignées entre elles et forment un deuxième collecteur de sortie 46b, visible à la figure 1, du fluide réfrigérant dans le deuxième circuit 22. Le deuxième collecteur de sortie 46b est bordé par le contour des troisièmes ouvertures 38c, la première plaque d’extrémité 14 et la deuxième plaque d’extrémité 16. Elle présente donc une forme de cylindre droit de section circulaire. Le deuxième collecteur de sortie 46b permet de rassembler le fluide réfrigérant réparti dans la pluralité de canaux 26 et de l’envoyer à l’extérieur du deuxième circuit 22 du faisceau 2 d’échange de chaleur.Referring to Figure 3, the third opening 38c is arranged at the angle of the second longitudinal end 6 and the second transverse end 12 of the heat exchanger. When the plates 3 are stacked and form the bundle 2, the third openings 38c are then aligned with each other and form a second outlet manifold 46b, visible in FIG. 1, of the refrigerant fluid in the second circuit 22. The second outlet manifold 46b is bordered by the contour of the third openings 38c, the first end plate 14 and the second end plate 16. It therefore has the shape of a right cylinder of circular section. The second outlet manifold 46b collects the coolant distributed in the plurality of channels 26 and sends it outside the second circuit 22 of the heat exchange beam 2.
Comme le montre la figure 3, la quatrième ouverture 38d est disposée à l’angle de la deuxième extrémité longitudinale 6 et de la première extrémité transversale 10 de l’échangeur thermique. Lorsque les plaques 3 sont empilées et forment le faisceau 2, les quatrièmes ouvertures 38d sont alors alignées entre elles et forment un premier collecteur de sortie 46a du liquide caloporteur, visible à la figure 2. Le premier collecteur de sortie 46a est bordée par le contour des quatrièmes ouvertures 38d, la première plaque d’extrémité 14 et la deuxième plaque d’extrémité 16. Elle présente donc une forme de cylindre droit de section circulaire et permet de rassembler le liquide caloporteur réparti dans la pluralité de chambres 24 et de l’envoyer en dehors du premier circuit 20 du faisceau 2 d’échange de chaleur.As shown in Figure 3, the fourth opening 38d is arranged at the angle of the second longitudinal end 6 and the first transverse end 10 of the heat exchanger. When the plates 3 are stacked and form the beam 2, the fourth openings 38d are then aligned with each other and form a first outlet manifold 46a for the heat transfer liquid, visible in FIG. 2. The first outlet manifold 46a is bordered by the contour fourth openings 38d, the first end plate 14 and the second end plate 16. It therefore has the shape of a right cylinder of circular section and makes it possible to collect the heat transfer liquid distributed in the plurality of chambers 24 and from the send outside the first circuit 20 of the heat exchange beam 2.
On comprend alors que les collecteurs d’entrée 44a, 44b assurent l’entrée du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant respectivement dans les chambres 24 et dans les canaux 26 du faisceau 2 d’échange de chaleur et que les collecteurs de sortie 46a, 46b assurent la sortie dudit liquide caloporteur et dudit fluide réfrigérant desdites chambres 24 et desdits canaux 26.It is then understood that the inlet manifolds 44a, 44b ensure the entry of the coolant liquid and of the refrigerant fluid respectively into the chambers 24 and into the channels 26 of the heat exchange bundle 2 and that the outlet manifolds 46a, 46b ensure the exit of said heat transfer liquid and of said coolant from said chambers 24 and said channels 26.
Afin d’assurer une répartition homogène du liquide caloporteur au sein de chacune des chambres 24 qui composent le faisceau 2 d’échange de chaleur, au moins un organe de réduction 48, visible à la figure 2, de section du premier collecteur d’entrée 44a le long de la direction d’empilement E des plaques 3 est ménagé dans ledit premier collecteur d’entrée 44a. En effet, il a été remarqué par les inventeurs que la répartition du flux du liquide caloporteur depuis le premier collecteur d’entrée 44a vers chacune des chambres 24 n’était pas homogène, en ce sens que la quantité du liquide caloporteur est plus importante à mesure que l’on s’éloigne de l’entrée dudit premier collecteur d’entrée 44a. L’organe de réduction 48 sera détaillé plus loin dans la suite de la description détaillée, notamment aux figures 4 à 6.In order to ensure a homogeneous distribution of the heat transfer liquid within each of the chambers 24 which make up the heat exchange bundle 2, at least one reduction member 48, visible in FIG. 2, of section of the first inlet collector 44a along the stacking direction E of the plates 3 is formed in said first inlet manifold 44a. Indeed, it has been noticed by the inventors that the distribution of the flow of heat transfer liquid from the first inlet manifold 44a to each of the chambers 24 was not homogeneous, in the sense that the quantity of heat transfer liquid is greater at as one moves away from the input of said first input collector 44a. The reduction member 48 will be detailed later in the following detailed description, in particular in Figures 4 to 6.
Pour obtenir le faisceau 2 de plaques 3, les différentes plaques 3 sont empilées selon la direction d’empilement E. L’ensemble des plaques 3 sont alors brasées selon un procédé de brasage par passage dans un four. Cette étape solidarise les différentes plaques 3 entre elles.To obtain the bundle 2 of plates 3, the various plates 3 are stacked in the stacking direction E. All of the plates 3 are then brazed using a process of brazing by passing through an oven. This step secures the different plates 3 together.
Dans l’exemple de l’invention, les ouvertures d’admission 40 et les ouvertures de sortie 43 formées au niveau de la première plaque d’extrémité 14 et de la deuxième plaque d’extrémité 16 sont disposées aux droits des ouvertures 38 des plaques 3 du corps de faisceau 18. La première plaque d’extrémité 14 comprend ainsi la première ouverture d’admission 40 disposée au droit des première ouvertures 38a et la deuxième ouverture d’admission, non visible, disposée au droit des deuxième ouvertures 38b. La deuxième plaque d’extrémité 16 comprend la deuxième ouverture de sortie disposée au droit des troisième ouvertures 38c et la première ouverture de sortie 43 disposée au droit des quatrième ouvertures 38d. Les ouvertures d’admission 40 et les ouvertures de sortie 43 ont une forme sensiblement circulaire dans le plan horizontal et sont traversantes.In the example of the invention, the inlet openings 40 and the outlet openings 43 formed at the level of the first end plate 14 and of the second end plate 16 are arranged in line with the openings 38 of the plates 3 of the beam body 18. The first end plate 14 thus comprises the first inlet opening 40 arranged in line with the first openings 38a and the second inlet opening, not visible, arranged in line with the second openings 38b. The second end plate 16 comprises the second outlet opening arranged in line with the third openings 38c and the first outlet opening 43 arranged in line with the fourth openings 38d. The inlet openings 40 and the outlet openings 43 have a substantially circular shape in the horizontal plane and are through.
On comprend alors que la première ouverture d’admission 40 et la deuxième ouverture d’admission 43 forme les orifices d’entrée respectivement du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant dans le premier collecteur d’entrée 44a et dans le deuxième collecteur d’entrée 44b. De même, la première ouverture de sortie 43 et la deuxième ouverture de sortie forment les orifices de sortie respectivement du liquide caloporteur et du fluide réfrigérant depuis le premier collecteur de sortie 46a et le deuxième collecteur de sortie 46b.It is then understood that the first inlet opening 40 and the second inlet opening 43 form the inlet orifices respectively for the heat transfer liquid and the refrigerant fluid in the first inlet manifold 44a and in the second inlet manifold 44b . Likewise, the first outlet opening 43 and the second outlet opening form the outlet orifices respectively for the heat transfer liquid and the refrigerant fluid from the first outlet manifold 46a and the second outlet manifold 46b.
Selon un exemple de l’invention, l’échangeur thermique 1 comprend plusieurs interfaces 52 pour mettre en relation le premier circuit 20 et le deuxième circuit 22 du faisceau 2 d’échange de chaleur avec des conduits extérieurs de circulation.According to an example of the invention, the heat exchanger 1 comprises several interfaces 52 to connect the first circuit 20 and the second circuit 22 of the heat exchange bundle 2 with external circulation ducts.
Dans l’exemple de l’invention illustré en figure 1, l’échangeur thermique 1 comprend une première interface 52a pour que le liquide caloporteur puisse entrer dans l’échangeur thermique 1 par la première ouverture d’admission 40 et le premier collecteur d’entrée 44a.In the example of the invention illustrated in FIG. 1, the heat exchanger 1 comprises a first interface 52a so that the heat transfer liquid can enter the heat exchanger 1 through the first inlet opening 40 and the first intake manifold. entrance 44a.
L’échangeur thermique 1 comporte en outre une deuxième interface 52b pour que le fluide réfrigérant puisse entrer dans l’échangeur thermique 1 par la deuxième ouverture d’admission et le deuxième collecteur d’entrée 44b.The heat exchanger 1 further comprises a second interface 52b so that the refrigerant fluid can enter the heat exchanger 1 through the second inlet opening and the second inlet manifold 44b.
L’échangeur thermique 1 comporte par ailleurs une troisième interface 52c, par laquelle le fluide réfrigérant peut sortir de l’échangeur thermique 1 par le deuxième collecteur de sortie 46b et la deuxième ouverture de sortie.The heat exchanger 1 also comprises a third interface 52c, through which the refrigerant fluid can leave the heat exchanger 1 via the second outlet manifold 46b and the second outlet opening.
L’échangeur thermique 1 comprend par ailleurs une quatrième interface 52d, visible à la figure 2, par laquelle le liquide caloporteur peut sortir de l’échangeur thermique 1 par le premier collecteur de sortie 46a et la première ouverture de sortie 43.The heat exchanger 1 also comprises a fourth interface 52d, visible in Figure 2, through which the coolant can exit the heat exchanger 1 through the first outlet manifold 46a and the first outlet opening 43.
On comprend alors que chacune des interfaces 52 comprend au moins un passage 20 qui s’étend dans ladite interface 52 le long de la direction verticale V. Chacun des passages 20 des interfaces 52 est donc au droit de l’ouvertures d’admission ou de l’ouverture de sortie auquel l’interface 52 est associée, tel que précédemment évoqué ci-dessus. De la sorte on assure la liaison fluidique entre les interfaces 52 et les collecteurs d’entrée 44a, 44b ou les collecteurs de sortie 46a, 46b auquel chacun est associé. Les interfaces 52 peuvent alors prendre de manière non limitative la forme d’un manchon ou d’un cylindre de base carré.It is then understood that each of the interfaces 52 comprises at least one passage 20 which extends in said interface 52 along the vertical direction V. Each of the passages 20 of the interfaces 52 is therefore in line with the inlet opening or the the output opening with which the interface 52 is associated, as previously mentioned above. In this way, the fluidic connection is ensured between the interfaces 52 and the inlet manifolds 44a, 44b or the outlet manifolds 46a, 46b with which each is associated. The interfaces 52 can then take, in a non-limiting way, the shape of a sleeve or of a square base cylinder.
L’organe de réduction 48 de section du premier collecteur d’entrée 44a le long de la direction d’empilement va maintenant être décrit en rapport avec les figures 4 à 6 montrant des vues en coupe, suivant la plan vertical et longitudinal A-A, visible à la figure 1, parallèle à la direction verticale V de l’échangeur de chaleur, le plan A-A passant par le premier collecteur d’entrée 44a et le premier collecteur de sortie 46a.The section reduction member 48 of the first inlet manifold 44a along the stacking direction will now be described in relation to FIGS. 4 to 6 showing sectional views, along the vertical and longitudinal plane A-A, visible in Figure 1, parallel to the vertical direction V of the heat exchanger, the plane A-A passing through the first inlet manifold 44a and the first outlet manifold 46a.
L’organe de réduction 48 de section du premier collecteur d’entrée 44a a pour fonction de diminuer le volume définit par le premier collecteur d’entrée 44a, par exemple de manière progressive le long de la direction d’empilement E des plaques 3. Dit autrement, l’organe de réduction 48 tend à réduire la section du premier collecteur d’entrée 44a de manière progressive depuis la première ouverture d’admission 40 jusqu’à la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16. On comprend ainsi que le volume définit par le premier collecteur d’entrée 44a est moins important à mesure que l’on s’éloigne de la première ouverture d’admission 40. De la sorte, une quantité plus importe de liquide caloporteur circule dans le premier collecteur d’entrée 44a au niveau de la première ouverture d’admission 40 qu’au niveau de la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16 et ainsi on homogénéise le flux de liquide caloporteur qui circule dans chacune des chambres 24 du faisceau 2 d’échange de chaleur.The section reduction member 48 of the first inlet manifold 44a has the function of reducing the volume defined by the first inlet manifold 44a, for example progressively along the stacking direction E of the plates 3. In other words, reduction member 48 tends to reduce the section of first inlet manifold 44a progressively from first inlet opening 40 to bottom wall 28 of second end plate 16. thus understands that the volume defined by the first inlet manifold 44a is less important as one moves away from the first inlet opening 40. In this way, a greater quantity of heat transfer liquid circulates in the first inlet manifold 44a at the level of the first inlet opening 40 than at the level of the bottom wall 28 of the second end plate 16 and thus the flow of heat transfer liquid which circulates in each of the chambers 24 of the swap beam 2 heat.
Selon l’invention, l’organe de réduction 48 est par exemple une pièce conique 54 qui s’étend suivant une direction d’allongement principale C. L’organe de réduction 48 comprend alors au moins une base 56 et un sommet 58 opposés l’un à l’autre suivant la direction d’allongement principale C de l’organe de réduction 48. Une paroi périphérique 60 s’étend entre la base 56 et le sommet 58 de l’organe de réduction 48.According to the invention, the reduction member 48 is for example a conical piece 54 which extends along a main direction of elongation C. The reduction member 48 then comprises at least one base 56 and one vertex 58 opposite the to each other along the main direction of elongation C of the reduction member 48. A peripheral wall 60 extends between the base 56 and the top 58 of the reduction member 48.
Toujours selon l’invention, on définit un axe central T de l’organe de réduction 48, parallèle à la direction d’allongement principale C dudit organe de réduction 48. La paroi périphérique 60 de l’organe de réduction 48 s’étend entre le sommet 58 et la base 56 suivant un angle G, par rapport à l’axe central T de l’organe de réduction 58, compris entre 10° et 60°.Still according to the invention, a central axis T of the reduction member 48 is defined, parallel to the main direction of elongation C of the said reduction member 48. The peripheral wall 60 of the reduction member 48 extends between the top 58 and the base 56 at an angle G, relative to the central axis T of the reduction member 58, comprised between 10° and 60°.
L’organe de réduction 48 peut être de manière non limitative en aluminium, ou en un alliage d’aluminium, ou encore en une matière synthétique.The reduction member 48 can be in a non-limiting way in aluminum, or in an aluminum alloy, or even in a synthetic material.
Selon l’invention, l’organe de réduction 48 est disposé dans le volume définit par le premier collecteur d’entrée 44a de telle sorte que sa direction d’allongement principale C soit parallèle à la direction d’empilement E des plaques 3 et donc également parallèle à la direction verticale V de l’échangeur de chaleur.According to the invention, the reduction member 48 is arranged in the volume defined by the first inlet manifold 44a such that its main direction of elongation C is parallel to the stacking direction E of the plates 3 and therefore also parallel to the vertical direction V of the heat exchanger.
Toujours selon l’invention, l’organe de réduction 48 s’étend dans le volume définit par le premier collecteur d’entrée 44a, de telle sorte que son sommet 58 soit plus proche de la première ouverture d’admission 40 de la première plaque d’extrémité 14, que ne l’est sa base 56. Dit autrement, la base 56 de l’organe de réduction 48 est disposée au voisinage de la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16, tandis que le sommet 58 de l’organe de réduction 48 est ménagé au voisinage de la première ouverture d’admission 40 de la première plaque d’extrémité 14.Still according to the invention, the reduction member 48 extends in the volume defined by the first inlet manifold 44a, such that its top 58 is closer to the first inlet opening 40 of the first plate. end 14, than is its base 56. In other words, the base 56 of the reduction member 48 is arranged in the vicinity of the bottom wall 28 of the second end plate 16, while the top 58 of the reduction member 48 is provided in the vicinity of the first inlet opening 40 of the first end plate 14.
La base 56 de l’organe de réduction 48 est alors solidaire de la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16. Dit autrement, un moyen de fixation 62 est ménagé entre la base 56 de l’organe de réduction 48 et la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16 de telle sorte qu’elles soient solidaires l’une de l’autre. Selon un exemple de l’invention et de manière non limitative, le moyen de fixation 62 peut être une opération de brasage réalisée lors de la fabrication du faisceau d’échange de chaleur.The base 56 of the reduction member 48 is then integral with the bottom wall 28 of the second end plate 16. In other words, a fixing means 62 is provided between the base 56 of the reduction member 48 and the bottom wall 28 of the second end plate 16 so that they are secured to one another. According to an example of the invention and in a non-limiting way, the fixing means 62 can be a brazing operation carried out during the manufacture of the heat exchange bundle.
On définit une longueur L du premier collecteur d’entrée 44a correspondant à une distance suivant la direction d’empilement E des plaques 3, le long de laquelle s’étend ledit premier collecteur d’entrée 44a. On comprend alors que la longueur L du premier collecteur d’entrée 44a est prise entre la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16 et la première ouverture d’admission 42 de la première plaque d’extrémité 16.A length L of the first inlet collector 44a is defined corresponding to a distance along the stacking direction E of the plates 3, along which said first inlet collector 44a extends. It is then understood that the length L of the first inlet manifold 44a is taken between the bottom wall 28 of the second end plate 16 and the first intake opening 42 of the first end plate 16.
De même, on définit une dimension axiale H de l’organe de réduction 48 correspondant à une distance, suivant la direction d’allongement principale C de l’organe de réduction 48, le long de laquelle s’étend ledit organe de réduction 48. Selon l’invention, la dimension axiale H de l’organe de réduction 48 est au plus égale à la longueur L du premier collecteur d’entrée 44a.Similarly, an axial dimension H of reduction member 48 is defined corresponding to a distance, along the main direction of elongation C of reduction member 48, along which said reduction member 48 extends. According to the invention, the axial dimension H of the reduction member 48 is at most equal to the length L of the first inlet manifold 44a.
Selon les deux exemples de réalisation de l’invention visible à la figure 4 et 6, la dimension axiale H de l’organe de réduction 48 est égale à plus ou moins 2% à la longueur L du premier collecteur d’entrée 44a. Selon l’exemple de réalisation de l’invention visible à la figure 5, la dimension axiale H de l’organe de réduction 48 est inférieure à la longueur L du premier collecteur d’entrée 44a, ladite dimension axiale H correspondant sensible à deux tiers de ladite longueur L.According to the two embodiments of the invention visible in Figures 4 and 6, the axial dimension H of the reduction member 48 is equal to plus or minus 2% to the length L of the first inlet manifold 44a. According to the embodiment of the invention visible in Figure 5, the axial dimension H of the reduction member 48 is less than the length L of the first inlet manifold 44a, said axial dimension H corresponding to two-thirds of said length L.
On définit une section S1 du premier collecteur d’entrée 44a, perpendiculaire à la direction d’empilement E des plaques du faisceau 2 d’échange de chaleur, la section S1 du premier collecteur d’entrée 44a étant circulaire tel qu’évoqué précédemment. On définit également une section S2 de la base 56 de l’organe de réduction 48, perpendiculaire à la direction d’allongement principale C de l’organe de réduction 48. On comprend de ce qui a été précédemment décrit, que la section S2 de la base 56 de l’organe de réduction 48 est circulaire.A section S1 of the first inlet collector 44a is defined, perpendicular to the stacking direction E of the plates of the heat exchange bundle 2, the section S1 of the first inlet collector 44a being circular as mentioned previously. A section S2 of the base 56 of the reduction member 48 is also defined, perpendicular to the main direction of elongation C of the reduction member 48. It is understood from what has been previously described, that the section S2 of base 56 of reduction member 48 is circular.
Selon l’invention, la section S2 de la base 56 de l’organe de réduction 48 est strictement inférieure à la section S1 du premier collecteur d’entrée 44a. De manière plus précise, la section S2 de la base 56 de l’organe de réduction 48 est comprise entre 20% et 80% de la section S1 du premier collecteur d’entrée 44a.According to the invention, the section S2 of the base 56 of the reduction member 48 is strictly lower than the section S1 of the first inlet collector 44a. More precisely, the section S2 of the base 56 of the reduction member 48 is between 20% and 80% of the section S1 of the first inlet collector 44a.
On comprend de ce qui précède que l’organe de réduction 48 agit sur le flux de distribution du liquide caloporteur vers chacune des chambres 24 du faisceau 2 d’échange de chaleur au moyen de sa forme conique dont le sommet 58 est tourné en direction de la première ouverture d’admission 40 de la première plaque d’extrémité 14. Dit autrement, la section du premier collecteur d’entrée 44a est réduite de manière progressive depuis la première ouverture d’admission 40 jusqu’à la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16, de telle sorte qu’une quantité de liquide caloporteur soit plus importante au niveau de l’entrée du premier collecteur d’entrée 44a qu’au niveau de la fin du premier collecteur d’entrée 44a localisée vers la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16. De la sorte on assure une égalisation du flux du liquide caloporteur au sein de chacune des chambres 24 du faisceau 2 d’échange de chaleur.It is understood from the foregoing that the reduction member 48 acts on the flow of distribution of the coolant liquid towards each of the chambers 24 of the bundle 2 of heat exchange by means of its conical shape, the top 58 of which is turned in the direction of the first inlet opening 40 of the first end plate 14. In other words, the section of the first inlet manifold 44a is reduced progressively from the first inlet opening 40 to the bottom wall 28 of the second end plate 16, so that a quantity of heat transfer liquid is greater at the level of the inlet of the first inlet manifold 44a than at the level of the end of the first inlet manifold 44a located towards the bottom wall 28 of the second end plate 16. In this way, an equalization of the flow of the coolant liquid is ensured within each of the chambers 24 of the bundle 2 of heat exchange.
L’organe de réduction 48 occupe ainsi de plus en plus de place au sein du premier collecteur d’entrée 44a à mesure qu’on se déplace de la première ouverture d’admission 40 vers la paroi de fond 28.The reduction member 48 thus occupies more and more space within the first inlet manifold 44a as one moves from the first inlet opening 40 towards the bottom wall 28.
Selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, visible à la figure 5, l’organe de réduction 48 comprend une section S3 intermédiaire prise entre le sommet 58 et la base 56 dudit organe de réduction 48 et une section S4 du sommet 58 de l’organe de réduction 48. La section S3 intermédiaire est alors strictement inférieure à la section S2 de la base 56 et strictement supérieure à la section S4 du sommet 58 de l’organe de réduction 48. Dit autrement, la section S4 du sommet 58 de l’organe de réduction 48 est strictement inférieure à la section S2 de la base 56 et de la section S3 intermédiaire de l’organe de réduction 48.According to the second embodiment of the invention, visible in FIG. 5, the reduction member 48 comprises an intermediate section S3 taken between the top 58 and the base 56 of the said reduction member 48 and a section S4 of the top 58 of the reduction member 48. The intermediate section S3 is then strictly lower than the section S2 of the base 56 and strictly greater than the section S4 of the top 58 of the reduction member 48. In other words, the section S4 of the top 58 of the reduction member 48 is strictly lower than the section S2 of the base 56 and of the intermediate section S3 of the reduction member 48.
On comprend de l’ensemble des caractéristiques du deuxième mode de réalisation de l’organe de réduction 48 qui viennent d’être détaillées, que celui-ci concentre la réduction de section du premier collecteur d’entrée 44a au niveau des chambres 24 qui sont éloignées de la première ouverture d’admission 40 de la première plaque d’extrémité 14. On permet ainsi la diminution générale de la taille de l’organe de réduction 48 et on diminue ainsi les coûts de production associés à la fabrication dudit organe de réduction 48 tout en conservant une optimisation de la distribution du flux du liquide caloporteur dans chacune des chambres 24 du faisceau 2 d’échange de chaleur.It is understood from all the characteristics of the second embodiment of the reduction member 48 which have just been detailed, that the latter concentrates the reduction in section of the first inlet manifold 44a at the level of the chambers 24 which are away from the first inlet opening 40 of the first end plate 14. This allows the general reduction in the size of the reduction member 48 and thus reduces the production costs associated with the manufacture of said reduction member 48 while maintaining an optimization of the distribution of the flow of heat transfer liquid in each of the chambers 24 of the bundle 2 of heat exchange.
Selon le troisième mode de réalisation de l’invention, visible à la figure 6, la paroi périphérique 60 de la pièce conique 54 est pourvue d’au moins un organe 64 qui fait saillie de ladite paroi périphérique 60. L’organe 64 a notamment pour effet d’amplifier la répartition homogène du flux de liquide caloporteur au sein de chacune des chambres 24 du faisceau 2 d’échange de chaleur, notamment en changeant la direction de circulation initial du liquide caloporteur au sein du premier collecteur d’entrée 44a. Dit autrement, le liquide caloporteur entre dans le premier collecteur d’entrée 44a suivant une première direction I1 parallèle à la direction verticale V et change de direction pour aller vers les chambres du circuit de liquide caloporteur, suivant une deuxième direction I2. Dit autrement, le liquide caloporteur entre dans le premier collecteur d’entrée 44a suivant la première direction I1 puis vient au contact de l’organe 62 ce qui provoque sa déviation suivant la deuxième direction I2.According to the third embodiment of the invention, visible in Figure 6, the peripheral wall 60 of the conical piece 54 is provided with at least one member 64 which projects from said peripheral wall 60. The member 64 has in particular the effect of amplifying the homogeneous distribution of the flow of heat transfer liquid within each of the chambers 24 of the heat exchange bundle 2, in particular by changing the direction of initial circulation of the heat transfer liquid within the first inlet manifold 44a. In other words, the heat transfer liquid enters the first inlet manifold 44a along a first direction I1 parallel to the vertical direction V and changes direction to go towards the chambers of the heat transfer liquid circuit, along a second direction I2. In other words, the heat transfer liquid enters the first inlet manifold 44a along the first direction I1 then comes into contact with the member 62 which causes it to deviate along the second direction I2.
Selon un exemple du troisième mode de réalisation de l’invention, est de manière non limitative, l’organe 62 peut être une hélice spiralée 66 qui s’étend au moins sur une portion de la paroi périphérique 60. De manière avantageuse, l’hélice spiralée 66 s’étend depuis la base 56 de la pièce conique 54 jusqu’à son sommet 58.According to an example of the third embodiment of the invention, is in a non-limiting way, the member 62 can be a spiral helix 66 which extends at least over a portion of the peripheral wall 60. Advantageously, the spiral helix 66 extends from the base 56 of the conical piece 54 to its top 58.
On définit également une première spire de l’hélice spiralée 66 localisée au niveau du sommet 58 de la pièce conique 54 et une dernière spire de l’hélice spiralée 66 localisée au niveau de la base 56 de ladite pièce conique 54. Tel que cela est visible dans l’exemple illustré de l’invention, la première spire de l’hélice spiralée 66 présente un diamètre inférieur au diamètre de la dernière spire de l’hélice spiralée 66. Dit autrement, le diamètre des spires de l’hélice spiralée 66 augmente de manière progressive à mesure que l’on avance dans le premier collecteur d’entrée 44a, depuis la première ouverture d’admission 40 jusqu’à la paroi de fond 28 de la deuxième plaque d’extrémité 16. Une telle configuration de l’hélice spiralée 66 augmente la diffusion du liquide caloporteur suivant la deuxième direction I2 tel que décrit précédemment.A first turn of the spiral helix 66 located at the level of the top 58 of the conical part 54 and a last turn of the spiral helix 66 located at the level of the base 56 of the said conical part 54 are also defined. visible in the illustrated example of the invention, the first turn of the spiral helix 66 has a diameter smaller than the diameter of the last turn of the spiral helix 66. In other words, the diameter of the turns of the spiral helix 66 increases progressively as one advances in the first inlet manifold 44a, from the first inlet opening 40 to the bottom wall 28 of the second end plate 16. Such a configuration of the the spiral helix 66 increases the diffusion of the heat transfer liquid along the second direction I2 as described previously.
Sur la figure 7, l’échangeur thermique 1 qui vient d’être décrit trouve une application particulière et avantageuse dans une installation de gestion thermique 70 qui est apte à modifier une température d’un habitacle d’un véhicule automobile et/ou d’un dispositif de stockage d’énergie électrique 72 du véhicule automobile et/ou de moyens de commande 74 d’un moteur électrique propulsant le véhicule automobile. A cet effet, l’échangeur thermique 1 peut être relié à une première boucle externe 200 des moyens de commande 74 du moteur électrique et à une deuxième boucle externe 220 configurée pour modifier la température du dispositif de stockage d’énergie électrique 72 et/ou d’un air pulsé 80 destiné à être admis à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile.In FIG. 7, the heat exchanger 1 which has just been described finds a particular and advantageous application in a thermal management installation 70 which is capable of modifying a temperature of a passenger compartment of a motor vehicle and/or of an electrical energy storage device 72 of the motor vehicle and/or control means 74 of an electric motor propelling the motor vehicle. To this end, the heat exchanger 1 can be connected to a first external loop 200 of the control means 74 of the electric motor and to a second external loop 220 configured to modify the temperature of the electrical energy storage device 72 and/or a pulsed air 80 intended to be admitted inside the passenger compartment of the motor vehicle.
La première boucle externe 200 est alors reliée au premier circuit de l’échangeur thermique 1 et comprend au moins une pompe 82 pour faire circuler le liquide caloporteur 7, par exemple constitué d’eau glycolée ou analogue, entre l’échangeur thermique 1 et les moyens de commande 74 du moteur électrique.The first external loop 200 is then connected to the first circuit of the heat exchanger 1 and comprises at least one pump 82 for circulating the heat transfer liquid 7, for example consisting of glycol water or the like, between the heat exchanger 1 and the control means 74 of the electric motor.
La deuxième boucle externe 220 est reliée au deuxième circuit de l’échangeur thermique 1 et comprend au moins un compresseur 84 pour comprimer le fluide réfrigérant 5, par exemple formé de dioxyde de carbone ou analogue, l’échangeur thermique 1 pour céder des calories au flux d’air 80, un organe de détente 86 à l’intérieur duquel le fluide réfrigérant 5 subit une détente, un premier échangeur de chaleur 88 qui est agencé pour refroidir le dispositif de stockage d’énergie électrique 72 et un deuxième échangeur de chaleur 90 qui est agencé pour refroidir l’air pulsé 80.The second outer loop 220 is connected to the second circuit of the heat exchanger 1 and comprises at least one compressor 84 to compress the refrigerant fluid 5, for example formed of carbon dioxide or the like, the heat exchanger 1 to transfer calories to the air flow 80, an expansion member 86 inside which the refrigerant fluid 5 undergoes expansion, a first heat exchanger 88 which is arranged to cool the electrical energy storage device 72 and a second heat exchanger 90 which is arranged to cool the forced air 80.
Une telle installation de gestion thermique 70 est plus particulièrement dédiée à un véhicule automobile pourvu d’au moins un moteur électrique formant un moyen de propulsion du véhicule automobile, ce moteur électrique étant alimenté en énergie électrique par l’intermédiaire du dispositif de stockage d’énergie électrique 72.Such a thermal management installation 70 is more particularly dedicated to a motor vehicle provided with at least one electric motor forming a means of propulsion of the motor vehicle, this electric motor being supplied with electrical energy via the heat storage device. electrical energy 72.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
L’invention atteint ainsi bien le but qu’elle s’était fixé en optimisant le flux du liquide caloporteur au sein de la pluralité de chambres du faisceau d’échange de chaleur au moyen de l’organe de réduction de section du premier collecteur d’entrée le long de la direction d’empilement.The invention thus successfully achieves the aim it had set itself by optimizing the flow of the heat transfer liquid within the plurality of chambers of the heat exchange bundle by means of the section reduction member of the first collector of entry along the stacking direction.
Claims (10)
- un premier circuit (20) destiné à être parcouru par un liquide caloporteur (7) et comprenant un premier collecteur d'entrée (44a), par lequel le liquide caloporteur (7) est admis dans l’échangeur thermique (1), et un premier collecteur de sortie (46a) par lequel le liquide caloporteur (7) sort de l’échangeur thermique (1), le premier circuit (20) comprenant une pluralité de chambres (24) hydrauliquement reliées au premier collecteur d’entrée (44a) et au premier collecteur de sortie (46a),
- un deuxième circuit (22) destiné à être parcouru par un fluide réfrigérant (5) et comprenant un deuxième collecteur d'entrée (44b), par lequel le fluide réfrigérant (5) est admis dans l'échangeur thermique (1), et un deuxième collecteur de sortie (46b) par lequel le fluide réfrigérant (5) sort de l'échangeur thermique (1), le deuxième circuit (22) comprenant une pluralité de canaux (26) hydrauliquement reliés au deuxième collecteur d’entrée (44b) et deuxième collecteur de sortie (46b),
caractérisé en ce que l’échangeur thermique (1) comprend au moins un organe de réduction (48) de section du premier collecteur d’entrée (44a) le long de la direction d’empilement (E).Heat exchanger (1) for a motor vehicle comprising at least one heat exchange bundle (2) consisting of a plurality of plates (3) nested one inside the other in a stacking direction (E), the bundle ( 2) heat exchange including:
- a first circuit (20) intended to be traversed by a heat transfer liquid (7) and comprising a first inlet manifold (44a), through which the heat transfer liquid (7) is admitted into the heat exchanger (1), and a first outlet manifold (46a) through which the heat transfer liquid (7) leaves the heat exchanger (1), the first circuit (20) comprising a plurality of chambers (24) hydraulically connected to the first inlet manifold (44a) and to the first output collector (46a),
- a second circuit (22) intended to be traversed by a refrigerant fluid (5) and comprising a second inlet manifold (44b), through which the refrigerant fluid (5) is admitted into the heat exchanger (1), and a second outlet manifold (46b) through which the refrigerant fluid (5) leaves the heat exchanger (1), the second circuit (22) comprising a plurality of channels (26) hydraulically connected to the second inlet manifold (44b) and second output collector (46b),
characterized in that the heat exchanger (1) comprises at least one section reduction member (48) of the first inlet manifold (44a) along the stacking direction (E).
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