FR3124248A1 - Echangeur de chaleur à plaques comportant une multitude de compartiments d’échange de chaleur - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur de chaleur (1) à plaques comportant :- un premier compartiment (10) d’échange de chaleur comportant un premier chemin de circulation (100a) dans lequel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur (A), et un deuxième chemin de circulation (100b) dans lequel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur (B),- un deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur comportant un troisième chemin de circulation (100c) dans lequel est destiné à circuler le premier fluide caloporteur (A) en provenance du premier compartiment (10) d’échange de chaleur, et un quatrième chemin de circulation (100d) dans lequel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur (C), et- un troisième compartiment (30) d’échange de chaleur comportant un cinquième chemin de circulation (100e) dans lequel est destiné à circuler un quatrième fluide caloporteur (D), et un sixième chemin de circulation (100f) dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur (C),le premier compartiment (10) et le deuxième compartiment (20) étant empilés de sorte que la sortie (10A’) du premier fluide caloporteur (A) du premier compartiment (10) est en vis-à-vis et connectée à l’entrée (20A) du premier fluide caloporteur (A) du deuxième compartiment (20) et le troisième compartiment (30) étant disposé côte à côte avec le premier compartiment (10). Figure d’abrégé : Fig 1

Description

Echangeur de chaleur à plaques comportant une multitude de compartiments d’échange de chaleur
La présente invention concerne un échangeur de chaleur à plaques comportant divers compartiments d’échange fluide. La présente invention concerne aussi une installation comprenant un circuit de fluide réfrigérant, au moins un circuit de circulation annexe d’un fluide caloporteur avec un tel échangeur de chaleur à plaques.
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 analogue. A cet effet, le véhicule automobile est équipé d’une installation qui comprend un circuit de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant et au moins un circuit de circulation annexe à l’intérieur duquel circule un fluide caloporteur. Le circuit de fluide réfrigérant comprend généralement un compresseur pour comprimer le fluide réfrigérant, un premier échangeur thermique appelé généralement condenseur pour refroidir le fluide réfrigérant à pression constante, un dispositif de détente pour permettre une détente du fluide réfrigérant et un deuxième échangeur de chaleur dit refroidisseur, par exemple un échangeur de chaleur bifluide, généralement à plaques, agencé conjointement dans le circuit de fluide réfrigérant et dans le circuit de circulation annexe. Cet échangeur de chaleur bifluide permet notamment les échanges d’énergie calorifique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur circulant dans le circuit de circulation annexe. Le circuit de circulation annexe comprend quant à lui généralement une pompe et un échangeur thermique apte à modifier une température d’un composant.
L’échangeur de chaleur bifluide est un échangeur comprenant généralement des plaques empilées et jointes ensemble pour former des tubes délimitant des chambres de circulation du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur. La plaque comprend au moins quatre orifices pour permettre une première arrivée et une première sortie du fluide réfrigérant, et une deuxième arrivée et une deuxième sortie du liquide caloporteur à l’intérieur des chambres de circulation situées de part et d’autre d’une même plaque.
Il est également connu afin d’améliorer le coefficient de performance du circuit de fluide réfrigérant, de munir ce dernier d’un échangeur de chaleur interne configuré pour permettre les échanges d’énergie calorifique entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie du condenseur et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du refroidisseur.
La multiplication de ces échangeurs de chaleur permet certes une meilleure efficacité cependant cela entraine également des problèmes d’encombrement et de branchement des divers échangeurs de chaleur au sein du véhicule automobile.
Un des buts de la présente invention est de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur compact et pouvant regrouper plusieurs fonctions afin d’occuper le moins de place possible et facilitant le branchement des échangeurs de chaleur.
La présente invention concerne donc un échangeur de chaleur à plaques comportant :
- un premier compartiment d’échange de chaleur comportant un premier chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur, et un deuxième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur, ledit premier compartiment comportant une sortie du premier fluide caloporteur,
- un deuxième compartiment d’échange de chaleur comportant un troisième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler le premier fluide caloporteur en provenance du premier compartiment d’échange de chaleur, et un quatrième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur, ledit deuxième compartiment comportant une entrée du premier fluide caloporteur, et
- un troisième compartiment d’échange de chaleur comportant un cinquième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler un quatrième fluide caloporteur, et un sixième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur, ledit troisième compartiment comportant une sortie du troisième fluide caloporteur,
la sortie du premier fluide caloporteur du premier compartiment d’échange de chaleur étant connectée à l’entrée du premier fluide caloporteur du deuxième compartiment d’échange de chaleur,
la sortie du troisième fluide caloporteur du troisième compartiment d’échange de chaleur étant connectée à l’entrée du troisième fluide caloporteur du deuxième compartiment d’échange de chaleur,
le premier compartiment et le deuxième compartiment étant empilés de sorte que la sortie du premier fluide caloporteur du premier compartiment est en vis-à-vis et connectée à l’entrée du premier fluide caloporteur du deuxième compartiment et le troisième compartiment étant disposé côte à côte avec le premier compartiment.
Selon un aspect de l’invention, le premier et le troisième compartiment d’échange de chaleur sont disposés côte à côte et empilés sur une même face du deuxième compartiment d’échange de chaleur, la sortie du troisième fluide caloporteur du troisième compartiment d’échange de chaleur est en vis-à-vis et connecté à l’entrée du troisième fluide caloporteur du deuxième compartiment d’échange de chaleur.
Selon un autre aspect de l’invention, le troisième compartiment est disposé côte à côte de la superposition des premier et deuxième compartiments.
Selon un autre aspect de l’invention, les deuxième et troisième compartiments sont réalisés à partir de deux empilements de plaques distincts.
Selon un autre aspect de l’invention, les parties côtes à côtes des deuxième et troisième compartiments sont réalisés à partir d’un unique empilement de plaques comportant à la fois les troisième, quatrième, cinquième et sixième chemins de circulation.
Selon un autre aspect de l’invention, les premier et troisième compartiments sont réalisés à partir de deux empilements de plaques distincts.
Selon un autre aspect de l’invention, les parties côtes à côtes des premier et troisième compartiments sont réalisés à partir d’un unique empilement de plaques comportant à la fois les premier, deuxième, cinquième et sixième chemins de circulation.
Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième compartiment d’échange de chaleur comporte une deuxième entrée du premier fluide réfrigérant.
Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième compartiment d’échange de chaleur comporte une deuxième entrée du troisième fluide réfrigérant.
Selon un autre aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur comporte un quatrième compartiment d’échange de chaleur comportant :
- un septième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler le quatrième fluide caloporteur, et
- un huitième chemin de circulation dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l’invention, la sortie du troisième fluide caloporteur du quatrième compartiment d’échange de chaleur ainsi que la sortie du troisième fluide caloporteur du troisième compartiment d’échange de chaleur sont connectées à l’entrée du troisième fluide caloporteur du deuxième compartiment d’échange de chaleur.
Selon un autre aspect de l’invention, le premier compartiment d’échange de chaleur est un condenseur à eau :
-le premier chemin de circulation étant destiné à être traversé par le premier fluide caloporteur, ledit premier fluide caloporteur étant un fluide réfrigérant à haute pression circulant dans une boucle de gestion thermique,
- le deuxième chemin de circulation étant destiné à être traversé par le deuxième fluide caloporteur, ledit deuxième fluide caloporteur étant un fluide caloporteur circulant dans une boucle de gestion thermique annexe,
le troisième compartiment d’échange de chaleur étant un refroidisseur :
-le cinquième chemin de circulation étant destiné à être traversé par le quatrième fluide caloporteur, ledit quatrième fluide caloporteur étant un fluide caloporteur circulant dans une boucle de gestion thermique annexe,
- le sixième chemin de circulation étant destiné à être traversé par le troisième fluide caloporteur, ledit troisième fluide caloporteur étant le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la boucle de gestion thermique,
le deuxième compartiment d’échange de chaleur étant un échangeur de chaleur interne :
-le troisième chemin de circulation étant destiné à être traversé par le fluide réfrigérant à haute pression ayant traversé le premier compartiment d’échange de chaleur, correspondant au premier fluide caloporteur,
-le quatrième chemin de circulation étant destiné à être traversé par le fluide réfrigérant à basse pression ayant traversé le troisième compartiment d’échange de chaleur, correspondant au troisième fluide caloporteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
la montre une représentation schématique en perspective d’un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation,
la montre une représentation schématique en perspective éclatée de l’échangeur de chaleur de la ,
la montre une représentation schématique selon une première coupe de l’échangeur de chaleur de la selon une première variante,
la montre une représentation schématique selon une deuxième coupe de l’échangeur de chaleur de la selon la première variante,
la montre une représentation schématique selon une première coupe de l’échangeur de chaleur de la selon une deuxième variante,
la montre une représentation schématique selon une deuxième coupe de l’échangeur de chaleur de la selon la deuxième variante,
la montre une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique,
la montre une représentation schématique selon une première coupe de l’échangeur de chaleur de la selon une troisième variante,
la montre une représentation schématique selon une deuxième coupe de l’échangeur de chaleur de la selon la troisième variante,
la montre une représentation schématique en perspective d’un échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation,
la montre une représentation schématique selon une première coupe de l’échangeur de chaleur de la ,
la montre une représentation schématique selon une deuxième coupe de l’échangeur de chaleur de la ,
la montre une représentation schématique en perspective d’un échangeur de chaleur selon un troisième mode de réalisation,
la montre une représentation schématique selon une première coupe de l’échangeur de chaleur de la ,
la montre une représentation schématique selon une deuxième coupe de l’échangeur de chaleur de la ,
la montre une représentation schématique en perspective d’un échangeur de chaleur selon un quatrième mode de réalisation.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et deuxième paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tels ou tels critères.
Les figures 1 à 4 montrent un échangeur de chaleur 1 comportant trois compartiments d’échange de chaleur 10, 20 et 30. L’échangeur de chaleur 1 est notamment formé d’un empilement de plaques 100, généralement des plaques métalliques embouties et délimitant différents chemins de circulation 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f de fluides caloporteurs, par exemple au moyen de nervures 53. Les plaques 100 peuvent notamment comporter des orifices ouverts 51 permettant l’arrivée et l’évacuation du fluide caloporteur circulant dans le chemin de circulation 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f et des orifices fermés 52 permettant la traversée simple de la plaque par un fluide caloporteur sans que ce dernier ne circule dans le chemin de circulation 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f. Les plaques 100 peuvent notamment être réalisées en un matériau métallique tel que l’aluminium ou un alliage d’aluminium et brasées entres elles.
Le premier compartiment 10 d’échange de chaleur comporte un premier chemin de circulation 100a dans lequel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur A entre une entrée 10A et une sortie 10A’ dudit premier fluide caloporteur 1. Le deuxième chemin de circulation 100b est destiné à assurer la circulation d’un deuxième fluide caloporteur B entre une entée 10B et une sortie 10B’ dudit deuxième fluide caloporteur B. Les premier 100a et deuxième 100b chemins de circulation sont empilés en alternance. De préférence, le sens de circulation dans le premier 100a et deuxième 100b chemin de circulation sont à contre-courant afin d’améliorer les échanges de chaleur entre les deux fluides.
Le deuxième compartiment 20 d’échange de chaleur comporte un troisième chemin de circulation 100c dans lequel est destiné à circuler le premier fluide caloporteur A entre une entrée 20A et une sortie 20A’ dudit premier fluide caloporteur A. Les premier 10 et deuxième 20 compartiments sont empilés de sorte que la sortie 10A’ du premier fluide caloporteur A du premier compartiment 10 est en vis-à-vis et connectée à l’entrée 20A du premier fluide caloporteur A du deuxième compartiment 20. Le deuxième compartiment 20 comporte également un quatrième chemin de circulation 100d dans lequel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur C entre une entrée 20C et une sortie 20C’ dudit troisième fluide caloporteur C. Les troisième 100c et quatrième 100d chemins de circulation sont empilés en alternance. De préférence, les sens de circulation dans le troisième 100c et le quatrième 100d chemin de circulation sont à contre-courant afin d’améliorer les échanges de chaleur entre les deux fluides.
Le troisième compartiment 30 d’échange de chaleur comporte un cinquième chemin de circulation 100e dans lequel est destiné à circuler un quatrième fluide caloporteur D entre une entrée 30D et une sortie 30D’ du quatrième fluide caloporteur D. Le troisième compartiment 30 comporte également un sixième chemin de circulation 100f dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur C entre une entrée 30C et une sortie 30C’ dudit troisième fluide caloporteur C. La sortie 30C’ du troisième fluide caloporteur C du troisième compartiment 30 est plus particulièrement connectée à l’entrée 20C du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20. Les cinquième 100e et sixième 100f chemins de circulation sont empilés en alternance. De préférence, les sens de circulation dans le cinquième 100e et le sixième 100f chemin de circulation sont à contre-courant afin d’améliorer les échanges de chaleur entre les deux fluides.
Le troisième compartiment 30 est disposé côte à côte avec le premier compartiment 10. Cela permet, en combinaison avec le fait que les premier 10 et deuxième 20 compartiments soient empilés, d’avoir un échangeur de chaleur 1 compact et regroupant trois fonctions d’échanges de chaleur entre le premier A et le deuxième B fluide caloporteur dans le premier compartiment 10, entre le premier A et le troisième C fluide caloporteur dans le deuxième compartiment 20 et entre le troisième C et quatrième D fluide caloporteur dans le troisième compartiment 30.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4, le premier 10 et le troisième 30 compartiment d’échange de chaleur sont disposés côte à côte et empilés sur une même face du deuxième compartiment 20 d’échange de chaleur. La sortie 30C’ du troisième fluide caloporteur C du troisième compartiment 30 d’échange de chaleur est alors en vis-à-vis et connecté à l’entrée 20C du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20 d’échange de chaleur.
Le premier compartiment 10 comporte ainsi une première plaque d’extrémité ou joue 101 disposée à une première extrémité de l’empilement de plaques 100 et comportant l’entrée 10A du premier fluide caloporteur A ainsi que l’entrée 10B et la sortie 10B’ du deuxième fluide caloporteur B. A une deuxième extrémité de l’empilement de plaques 100, le premier compartiment 10 comporte une deuxième plaque d’extrémité 102 faisant interface avec le deuxième compartiment 20. Cette deuxième plaque d’extrémité 102 laisse notamment passer le premier fluide caloporteur A dans le deuxième compartiment 20 mais bloque le deuxième fluide caloporteur B afin qu’il ne circule qu’au sein du premier compartiment 10.
Le troisième compartiment 30 comporte quant à lui une première plaque d’extrémité ou joue 101’ disposée à une première extrémité de l’empilement de plaques 100 et comportant l’entrée 30C du troisième fluide caloporteur C ainsi que l’entrée 30D et la sortie 30D’ du quatrième fluide caloporteur D. A une deuxième extrémité de l’empilement de plaques 100, le troisième compartiment 30 comporte également une deuxième plaque d’extrémité 102’ faisant interface avec le deuxième compartiment 20. Cette deuxième plaque d’extrémité 102e laisse notamment passer le troisième fluide caloporteur A dans le deuxième compartiment 20 mais bloque le quatrième fluide caloporteur D afin qu’il ne circule qu’au sein du troisième compartiment 30.
Le deuxième compartiment 20 comporte quant à lui une plaque d’extrémité 103 disposée à l’extrémité de son empilement de plaques 100 opposée à l’extrémité en vis-à-vis des premier 10 et troisième 30 compartiments. Cette plaque d’extrémité 103 comporte notamment la sortie 20A’ du premier fluide caloporteur A ainsi que la sortie 20C’ du troisième fluide caloporteur C.
Dans l’exemple illustré aux figures 1 à 4, le deuxième compartiment 20 recouvre une surface au moins égale à l’addition de la surface des premier 10 et deuxième 20 compartiments de sorte que lesdits premier 10 et deuxième 20 compartiments puissent reposer entièrement sur le deuxième compartiment 20. Les chemins de circulation 100a, 100b, 100e et 100f des premier 10 et deuxième 20 comportent chacun deux passes par plaque 100. Les chemins de circulation 100c, 100d du deuxième compartiment 20 comportent quant à eux quatre passes par plaque 100.
Toujours selon l’exemple illustré aux figures 1 à 4, Les premier 10 et troisième 30 compartiments comportent le même nombre de plaques 100 de sorte que la hauteur des premier 10 et troisième 30 compartiments est identique. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer une alternative dans laquelle es premier 10 et troisième 30 compartiments comportent un nombre de plaques 100 distincts afin de répondre à des contraintes et des demandes de puissance d’échange de chaleur desdits compartiments.
Selon une première variante du premier mode de réalisation visible sur les figures 3 et 4 en coupe, les premier 10 et troisième 30 compartiments sont réalisés à partir de deux empilements de plaques distincts.
Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation visible sur les figures 5 et 6 en coupe, les parties côtes à côtes des premier 10 et troisième 30 compartiments sont réalisées à partir d’un unique empilement de plaques 100 comportant à la fois les premier 100a, deuxième 100b, cinquième 100e et sixième 100f chemins de circulation.
L’échangeur de chaleur 1 peut notamment être connecté au sein d’un dispositif de gestion thermique G illustré à la . Ce dispositif de gestion thermique G comporte une boucle de gestion thermique X au sein de laquelle est destiné à circuler un fluide réfrigérant. Cette boucle de gestion thermique X comporte dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un compresseur 3, un condenseur 10, un dispositif de détente 4 et un refroidisseur 30. La boucle de gestion thermique X comporte également un échangeur de chaleur interne 20 connecté d’une part au fluide réfrigérant à haute pression (représenté en traits épais) en provenance du condenseur 10 et d’autre part au fluide réfrigérant à basse pression (représenté en traits fins) en provenance du refroidisseur 30. La boucle de gestion thermique X peut également comporter un dispositif de séparation de phase 5, par exemple un accumulateur disposé en amont du compresseur 3. Ce dispositif de séparation de phase 5 peut être disposé entre l’échangeur de chaleur interne 20 et le compresseur 3 comme illustré sur la . Dans une alternative non représentée le dispositif de séparation de phase 5 peut être disposé entre le refroidisseur 30 et l’échangeur de chaleur interne 20. Le fluide réfrigérant peut par exemple être du R744 ou encore du R1234yf.
Le condenseur 10 est également connecté à une première boucle de gestion thermique annexe Y dans laquelle est destiné à circuler un fluide caloporteur, par exemple de l’eau glycolée. Cette première boucle de gestion thermique annexe Y peut comporter en plus du condenseur 10 une pompe 6 ainsi qu’un radiateur 7, par exemple destiné à être traversé par un flux d’air externe afin de dissiper de la chaleur.
Le refroidisseur 30 est quant à lui connecté à une deuxième boucle de gestion thermique annexe Z dans laquelle est destiné à circuler un fluide caloporteur, par exemple de l’eau glycolée. Cette deuxième boucle de gestion thermique annexe Z peut comporter en plus du refroidisseur 30 une pompe 8 ainsi qu’un échangeur de chaleur 9, par exemple destiné à refroidir un élément du véhicule automobile comme par exemple les batteries.
Le premier compartiment 10 d’échange de chaleur 1 peut notamment correspondre au condenseur 10. Le premier chemin de circulation 100a est alors destiné à être traversé par le premier fluide caloporteur A étant le fluide réfrigérant à haute pression. Le deuxième chemin de circulation 100b est quant à lui destiné à être traversé par le deuxième fluide caloporteur B étant le fluide caloporteur circulant dans la première boucle de gestion thermique annexe Y.
Le troisième compartiment d’échange de chaleur 30 peut correspondre au refroidisseur 30. Le cinquième chemin de circulation 100e est alors destiné à être traversé par le quatrième fluide caloporteur D étant le fluide caloporteur circulant dans la deuxième boucle de gestion thermique annexe Z. Le sixième chemin de circulation 100f est quant à lui destiné à être traversé par le troisième fluide caloporteur C étant le fluide réfrigérant à basse pression.
Le deuxième compartiment d’échange de chaleur 20 peut enfin correspondre à l’échangeur de chaleur interne 20. Le troisième chemin de circulation 100c est alors destiné à être traversé par le fluide réfrigérant à haute pression A ayant traversé le premier compartiment 10. Le quatrième chemin de circulation 100d est quant à lui destiné à être traversé par le fluide réfrigérant à basse pression C ayant traversé le troisième compartiment d’échange de chaleur 30.
Le dispositif de gestion thermique X illustré à la n’est qu’un exemple, il est tout à fait possible d’imaginer des architectures différentes, notamment par exemple dans lesquels les première Y et deuxième Z boucles de gestion thermiques annexes sont regroupées ensemble au sein d’une même boucle de gestion thermique annexe. Le deuxième B et le quatrième C fluide caloporteur seraient alors le même fluide caloporteur circulant dans cette boucle de gestion thermique annexe.
Selon une alternative au premier mode de réalisation illustrée aux figures 8 et 9, le deuxième compartiment 20 peut comporter une deuxième entrée 20A2 du premier fluide réfrigérant A. Cette deuxième entrée 20A2 peut notamment rejoindre le premier fluide caloporteur A en provenance de l’entrée 20A afin de circuler dans les troisièmes chemins de circulation 100c. Cette deuxième entrée 20A2 peut par exemple permettre de connecter au deuxième compartiment 20 jouant un rôle d’échangeur de chaleur interne, un deuxième condenseur (non représenté) par exemple connecté en parallèle du premier compartiment 10 au sein de la boucle de gestion thermique X.
Toujours selon l’alternative au premier mode de réalisation illustrée aux figures 8 et 9, le deuxième compartiment 20 peut comporter une deuxième entrée 20C2 du troisième fluide réfrigérant C. Cette deuxième entrée 20C2 peut notamment rejoindre le troisième fluide caloporteur C en provenance de l’entrée 20C afin de circuler dans les quatrièmes chemins de circulation 100b. Cette deuxième entrée 20C2 peut par exemple permettre de connecter au deuxième compartiment 20 jouant un rôle d’échangeur de chaleur interne, un deuxième refroidisseur (non représenté) par exemple connecté en parallèle du troisième compartiment 30 au sein de la boucle de gestion thermique X.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 10 à 12, le troisième compartiment 30 est disposé côte à côte de la superposition des premier 10 et deuxième 20 compartiments. Selon ce deuxième mode de réalisation, seul le premier compartiment 10 est disposé sur le deuxième compartiment 20.
Dans ce deuxième mode de réalisation, la deuxième plaque d’extrémité 102’ du troisième compartiment 30 n’est ainsi pas côte à côte avec la deuxième plaque d’extrémité 102 du premier compartiment 10 comme dans le premier mode de réalisation, mais côte à côte avec la deuxième plaque d’extrémité 103 du deuxième compartiment 20. La sortie 30C’ du troisième fluide caloporteur C du troisième compartiment 30 est ainsi connectée à l’entrée 20C du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20. Dans l’exemple illustré aux figures 11 et 12, cette connexion est réalisée par une plaque de liaison 105 délimitant ces conduites reliant la sortie 30C’ et l’entrée 20C et disposée en vis-à-vis de la plaque d’extrémité 103 du deuxième compartiment 20 et de la deuxième plaque d’extrémité 102’ du troisième compartiment 30. Toujours selon l’exemple illustré, l’échangeur de chaleur 1 peut également comporter un canal 20A’2 traversant le premier 10 et deuxième 20 compartiment de sorte à prolonger la sortie 20A’ du premier fluide caloporteur A du deuxième compartiment 20 afin que le premier fluide caloporteur A ressorte au travers de la premier plaque d’extrémité 101 du premier compartiment 10. La sortie 20A’ du deuxième compartiment 20 étant ici reliée à l’entrée de ce canal 20A’2 par une conduite ménagée dans la plaque de liaison 105.
Selon ce deuxième mode de réalisation et à l’instar du premier mode de réalisation, les premier 10 et troisième 30 compartiments peuvent être réalisés à partir de deux empilements de plaques 100 distincts. Selon une variante, les parties côtes à côtes des premier 10 et troisième 30 compartiments peuvent être réalisées à partir d’un unique empilement de plaques 100 comportant à la fois les premier 100a, deuxième 100b, cinquième 100e et sixième 100f chemins de circulation.
De même, les deuxième 20 et troisième 30 compartiments peuvent être réalisés à partir de deux empilements de plaques distincts. Selon une autre variantes les parties côtes à côtes des deuxième 20 et troisième 30 compartiments peuvent être réalisées à partir d’un unique empilement de plaques 100 comportant à la fois les troisième 100c, quatrième 100d, cinquième 100e et sixième 100f chemins de circulation.
Selon l’exemple illustré aux figures 10 à 12, le troisième 30 compartiment comporte le même nombre de plaques 100 que les premier 10 et deuxième 20 compartiment réunis de sorte que la hauteur du troisième compartiment est identique à la hauteur de la superposition des premier 10 et deuxième 20 compartiments. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer une alternative dans laquelle le troisième 30 compartiment comporte un nombre de plaques 100 distinct de la superposition des premier 10 et deuxième 20 compartiments afin de répondre à des contraintes et des demandes de puissance d’échange de chaleur desdits compartiments.
Selon un troisième mode de réalisation illustré aux figures 13 à 16, l’échangeur de chaleur 1 peut également comporter un quatrième compartiment 40 d’échange de chaleur. Ce quatrième compartiment 40 comporte notamment :
- un septième chemin de circulation 100i dans lequel est destiné à circuler le quatrième fluide caloporteur D entre une entrée 40D et une sortie 40D’ du quatrième fluide caloporteur, et
- un huitième chemin de circulation 100j dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur C entre une entrée 40C et une sortie 40C’ du troisième fluide caloporteur C.
Selon une première alternative du troisième mode de réalisation illustrée aux figures 13 à 16, la sortie 40C’ du troisième fluide caloporteur C du quatrième compartiment 30 peut être connectée à l’entrée 20C du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20. Les septième 100i et huitième 100j chemins de circulation sont empilés en alternance. De préférence, le sens de circulation dans le septième 100i et le huitième 100j chemin de circulation sont à contre-courant afin d’améliorer les échanges de chaleur entre les deux fluides. Plus particulièrement, la sortie 40C’ du quatrième compartiment 40 et la sortie 30C’ du troisième compartiment 30 sont toutes deux connectées à l’entrée 20C du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20.
Selon une deuxième alternative du troisième mode de réalisation non représentée, la sortie 40C’ du troisième fluide caloporteur C du quatrième compartiment 30 peut être libre ou bien connectée directement à la sortie 20C’ du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20.
Les figures 13 à 15 montrent une première variante de ce troisième mode de réalisation dans laquelle le troisième compartiment 30 est disposé côte à côte du premier compartiment 10 sur un premier côté et le quatrième compartiment 40 est disposé côte à côte du troisième compartiment 30 sur un deuxième côté du troisième compartiment 30 opposé à son premier côté.
L’exemple des figures 13 à 15, reprend la caractéristique du deuxième mode de réalisation dans lequel le troisième compartiment 30 est disposé côte à côte de la superposition des premier 10 et deuxième 20 compartiments. Ainsi, dans cet exemple, seul le premier compartiment 10 est disposé sur le deuxième compartiment 20. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer un mode de réalisation dans lequel à la fois le premier 10, le troisième 30 et le quatrième 40 compartiments sont disposés sur le deuxième compartiment 20.
En revenant à l’exemple des figures 13 à 15, la sortie 40C’ du quatrième compartiment 40 et la sortie 30C’ du troisième compartiment 30 sont toutes deux connectées à l’entrée 20C du troisième fluide caloporteur C du deuxième compartiment 20 via la plaque de liaison 105.
La montre une deuxième variante du troisième mode de réalisation dans laquelle le troisième compartiment 30 et le quatrième compartiment 40 sont tous deux disposés côte à côte du premier compartiment 10 sur un premier côté. Le quatrième compartiment 40 est également disposé côte à côte du troisième compartiment 30 sur un deuxième côté du troisième compartiment 30 contigu avec son premier côté. De même que pour la première variante, l’exemple illustré à la reprend la caractéristique du deuxième mode de réalisation dans lequel le troisième compartiment 30 est disposé côte à côte de la superposition des premier 10 et deuxième 20 compartiments. Ainsi, dans cet exemple, seul le premier compartiment 10 est disposé sur le deuxième compartiment 20. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer un mode de réalisation dans lequel à la fois le premier 10, le troisième 30 et le quatrième 40 compartiments sont disposés sur le deuxième compartiment 20.
Ainsi, ont voir bien que l’échangeur de chaleur 1 de par sa division en différents compartiments 10, 20, 30 ainsi que les différentes connexions des chemins de circulations de fluide caloporteur, permet d’avoir un échangeur de chaleur compact et pouvant regrouper diverses fonctions telles qu’un condenseur, un refroidisseur et un échangeur de chaleur interne. Cela permet une meilleure compacité pour une meilleure intégration au sein d’un véhicule automobile. De plus la structure de l’échangeur de chaleur 1 permet également un montage plus aisé notamment au niveau des connexions avec un dispositif de gestion thermique comportant divers circuits de circulation du fait qu’il intègre en son sein déjà certaines connexions et ainsi réduit le nombre de connexions nécessaires.

Claims (10)

  1. Echangeur de chaleur (1) à plaques comportant :
    - un premier compartiment (10) d’échange de chaleur comportant un premier chemin de circulation (100a) dans lequel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur (A), et un deuxième chemin de circulation (100b) dans lequel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur (B), ledit premier compartiment (10) comportant une sortie (10A’) du premier fluide caloporteur (A),
    - un deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur comportant un troisième chemin de circulation (100c) dans lequel est destiné à circuler le premier fluide caloporteur (A) en provenance du premier compartiment (10) d’échange de chaleur, et un quatrième chemin de circulation (100d) dans lequel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur (C), ledit deuxième compartiment (20) comportant une entrée (20A) du premier fluide caloporteur (A), et
    - un troisième compartiment (30) d’échange de chaleur comportant un cinquième chemin de circulation (100e) dans lequel est destiné à circuler un quatrième fluide caloporteur (D), et un sixième chemin de circulation (100f) dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur (C), ledit troisième compartiment (30) comportant une sortie (30C’) du troisième fluide caloporteur (C),
    la sortie (10A’) du premier fluide caloporteur (A) du premier compartiment (10) d’échange de chaleur étant connectée à l’entrée (20A) du premier fluide caloporteur (A) du deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur,
    la sortie (30C’) du troisième fluide caloporteur (C) du troisième compartiment (30) d’échange de chaleur étant connectée à l’entrée (20C) du troisième fluide caloporteur (C) du deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur,
    caractérisé en ce que le premier compartiment (10) et le deuxième compartiment (20) sont empilés de sorte que la sortie (10A’) du premier fluide caloporteur (A) du premier compartiment (10) est en vis-à-vis et connectée à l’entrée (20A) du premier fluide caloporteur (A) du deuxième compartiment (20) et en ce que le troisième compartiment (30) est disposé côte à côte avec le premier compartiment (10).
  2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier (10) et le troisième (30) compartiment d’échange de chaleur sont disposés côte à côte et empilés sur une même face du deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur, la sortie (30C’) du troisième fluide caloporteur (C) du troisième compartiment (30) d’échange de chaleur est en vis-à-vis et connecté à l’entrée (20C) du troisième fluide caloporteur (C) du deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur.
  3. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième compartiment (30) est disposé côte à côte de la superposition des premier (10) et deuxième (20) compartiments.
  4. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deuxième (20) et troisième (30) compartiments sont réalisés à partir de deux empilements de plaques (100) distincts.
  5. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties côtes à côtes des deuxième (20) et troisième (30) compartiments sont réalisées à partir d’un unique empilement de plaques (100) comportant à la fois les troisième (100c), quatrième (100d), cinquième (100e) et sixième (100f) chemins de circulation.
  6. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les premier (10) et troisième (30) compartiments sont réalisés à partir de deux empilements de plaques (100) distincts.
  7. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parties côtes à côtes des premier (10) et troisième (30) compartiments sont réalisées à partir d’un unique empilement de plaques (100) comportant à la fois les premier (100a), deuxième (100b), cinquième (100e) et sixième (100f) chemins de circulation.
  8. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un quatrième compartiment (40) d’échange de chaleur comportant :
    - un septième chemin de circulation (100i) dans lequel est destiné à circuler le quatrième fluide caloporteur (D), et
    - un huitième chemin de circulation (100j) dans lequel est destiné à circuler le troisième fluide caloporteur (C).
  9. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la sortie (40C’) du troisième fluide caloporteur (C) du quatrième compartiment (40) d’échange de chaleur ainsi que la sortie (30C’) du troisième fluide caloporteur (C) du troisième compartiment (30) d’échange de chaleur sont connectées à l’entrée (20C) du troisième fluide caloporteur (C) du deuxième compartiment (20) d’échange de chaleur.
  10. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier compartiment (10) d’échange de chaleur est un condenseur à eau :
    -le premier chemin de circulation (100a) étant destiné à être traversé par le premier fluide caloporteur (A), ledit premier fluide caloporteur (A) étant un fluide réfrigérant à haute pression circulant dans une boucle de gestion thermique (X),
    - le deuxième chemin de circulation (100b) étant destiné à être traversé par le deuxième fluide caloporteur (B), ledit deuxième fluide caloporteur (B) étant un fluide caloporteur circulant dans une boucle de gestion thermique annexe (Y),
    le troisième compartiment d’échange de chaleur (30) étant un refroidisseur :
    -le cinquième chemin de circulation (100e) étant destiné à être traversé par le quatrième fluide caloporteur (D), ledit quatrième fluide caloporteur (D) étant un fluide caloporteur circulant dans une boucle de gestion thermique annexe (Y, Z),
    - le sixième chemin de circulation (100f) étant destiné à être traversé par le troisième fluide caloporteur (C), ledit troisième fluide caloporteur (C) étant le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la boucle de gestion thermique (X),
    le deuxième compartiment d’échange de chaleur (20) étant un échangeur de chaleur interne :
    -le troisième chemin de circulation (100c) étant destiné à être traversé par le fluide réfrigérant à haute pression (A) ayant traversé le premier compartiment d’échange de chaleur (10), correspondant au premier fluide caloporteur,
    -le quatrième chemin de circulation (100d) étant destiné à être traversé par le fluide réfrigérant à basse pression (C) ayant traversé le troisième compartiment d’échange de chaleur (30), correspondant au troisième fluide caloporteur.
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